태양광 패널에 대한 최신 연구

현재 연구자들은 결정질 실리콘, 페로브스카이트, 그리고 유연 태양전지라는 세 가지 주요 태양광 연구 분야를 연구하고 있습니다. 이 세 분야는 서로 보완적이며, 태양광 기술의 효율성을 더욱 높일 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다.

결정질 실리콘은 태양광 패널에 가장 널리 사용되는 반도체 소재입니다. 그러나 효율은 이론적인 한계에 크게 못 미칩니다. 따라서 연구자들은 첨단 결정질 PV 개발에 집중하고 있습니다. 미국 국립 재생에너지 연구소(NREL)는 현재 최대 30%의 효율을 기대할 수 있는 III-V 다중 접합 소재 개발에 집중하고 있습니다.

페로브스카이트는 비교적 새로운 유형의 태양 전지로, 최근 그 효과와 효율이 입증되었습니다. 이 소재는 "광합성 복합체"라고도 불리며, 태양 전지의 효율을 높이는 데 사용되어 왔습니다. 향후 몇 년 안에 상용화될 것으로 예상됩니다. 실리콘에 비해 페로브스카이트는 비교적 저렴하며 다양한 분야에 적용될 수 있습니다.

페로브스카이트는 실리콘 소재와 결합하여 효과적이고 내구성 있는 태양 전지를 만들 수 있습니다. 페로브스카이트 결정 태양 전지는 실리콘보다 20% 더 높은 효율을 낼 수 있습니다. 페로브스카이트와 Si-PV 소재 또한 최대 28%의 기록적인 효율을 보였습니다. 또한, 연구진은 태양 전지가 패널 양면에서 에너지를 수확할 수 있도록 하는 양면 기술을 개발했습니다. 이는 설치 비용을 절감할 수 있어 상업적 응용 분야에 특히 유용합니다.

연구자들은 페로브스카이트 외에도 전하 운반체 또는 광 흡수체 역할을 할 수 있는 물질을 연구하고 있습니다. 이러한 물질은 태양 전지의 경제성을 높이는 데에도 도움이 될 수 있으며, 손상에 덜 민감한 패널을 만드는 데에도 도움이 될 수 있습니다.

연구진은 현재 매우 효율적인 탠덤 페로브스카이트 태양 전지를 개발하고 있습니다. 이 전지는 향후 2년 안에 상용화될 것으로 예상됩니다. 연구진은 미국 에너지부 및 미국 국립과학재단과 협력하고 있습니다.

또한, 연구원들은 어둠 속에서 태양 에너지를 수확하는 새로운 방법을 연구하고 있습니다. 이러한 방법에는 패널에서 발생하는 열을 이용하여 물을 정화하는 태양 증류법이 포함됩니다. 이러한 기술은 스탠퍼드 대학교에서 시험 중입니다.

연구원들은 또한 열복사 PV 장치의 사용을 연구하고 있습니다. 이 장치는 패널에서 발생하는 열을 이용하여 야간에 전기를 생산합니다. 이 기술은 패널 효율이 제한적인 추운 기후에서 특히 유용할 수 있습니다. 어두운 옥상에서는 셀 온도가 25도 이상 상승할 수 있습니다. 또한, 셀을 물로 냉각할 수 있어 효율이 더욱 높아집니다.

이 연구진은 최근 유연한 태양 전지의 활용법을 발견했습니다. 이 패널은 물에 잠겨도 견딜 수 있고 매우 가볍습니다. 또한 자동차에 치여도 견딜 수 있습니다. 이 연구는 Eni-MIT Alliance Solar Frontiers Program의 지원을 받고 있으며, 새로운 PV 전지 시험 방법도 개발했습니다.

태양광 패널에 관한 최신 연구는 더 효율적이고, 더 저렴하며, 더 내구성이 뛰어난 기술 개발에 집중되어 있습니다. 이러한 연구는 미국을 비롯한 전 세계의 다양한 연구진에 의해 진행되고 있습니다. 가장 유망한 기술로는 2세대 박막 태양 전지와 플렉서블 태양 전지가 있습니다.