하이브리드 페로브스카이트 소재로 만든 대면적 태양전지가 최초로 산업적 방법으로 전지를 제작한 호주와 영국 연구진 덕분에 상용화에 한 걸음 더 가까워졌다. 롤투롤 프린팅(roll-to-roll Printing)이라는 기술을 사용하여 주변 조건에서 생산된 이 셀은 개별 소면적 셀의 경우 최대 15.5%, 대면적 모듈의 직렬 연결 셀의 경우 11%의 상대적으로 높은 전력 변환 효율을 나타냅니다. 연구원들에 따르면, 셀은 생산 비용도 저렴할 것이며, 생산량이 0.70m에 도달하면 계산된 비용은 와트당 1달러로 떨어질 것입니다.2 년.
페로브스카이트 물질은 무기 성분과 유기 성분을 모두 포함하는 경우 '하이브리드'라고 불립니다. 모든 페로브스카이트와 마찬가지로 하이브리드도 화학식 ABX를 갖습니다.3그러나 이 경우 A는 유기 양이온이고 B는 납이고 X는 요오드화물, 브롬화물 또는 다른 할로겐화물일 수 있습니다. 구조적으로 이 제품은 작은 유기 양이온으로 채워진 할로겐화 납 프레임워크를 포함하고 있으며 조정 가능한 밴드갭을 통해 광범위한 태양 스펙트럼 파장에 걸쳐 빛을 흡수할 수 있으므로 박막 태양 전지에 많은 가능성을 보여줍니다.
“우리는 인쇄형 유기태양전지에 대해 오랫동안 연구해 왔지만 페로브스카이트 태양전지가 등장하면서 유기태양전지 분야는 상대적으로 느리게 발전하고 있었습니다.” 박두진 호주의 영연방 과학 및 산업 연구 기구(CSIRO)에서 동료들과 함께 프로젝트를 주도한 캠브리지 대학, Monash University 그리고 뉴 사우스 웨일즈 대학교.
Vak과 같은 연구자에게 하이브리드 페로브스카이트 태양전지의 흥미로운 점은 전력 변환 효율이 원칙적으로 실리콘, 갈륨 비소 또는 카드뮴 텔루라이드와 같은 기존 태양전지 재료의 효율과 동등하다는 것입니다. 그러나 실제로 고효율 하이브리드 페로브스카이트 태양전지는 지금까지 실험실에서만 시연되었습니다. 산업 공정을 사용하여 이러한 재료로 효율적인 대면적 장치를 만드는 것은 여전히 어려운 일입니다.
11cm² 패널에서 50% 효율성
최근 연구에서 Vak과 동료들은 효율이 11%이고 면적이 최대 50cmXNUMX인 하이브리드 페로브스카이트 태양전지판을 생산할 수 있음을 보여주었습니다.2 롤투롤 인쇄를 사용합니다. 이 기술은 신문이 인쇄되는 방식과 유사한 연속 공정으로 셀을 생산합니다. 연속적인 코팅, 인쇄 및 건조 단계를 통해 한쪽 끝의 필름 롤을 다른 쪽 끝의 완제품 롤로 변환합니다.
많은 산업 공정이 단일 패스로 이러한 모든 제조 단계를 완료합니다. 그러나 이 경우 연구원들은 장치를 제작하기 위해 여러 번의 실행을 사용했습니다. 그들은 또한 롤투롤 인쇄에 일반적으로 사용되는 진공 기반 금속 전극을 페로브스카이트 재료와 호환되는 인쇄된 탄소 전극으로 대체했습니다.
이러한 조정 덕분에 팀은 하루에 10개 이상의 태양전지를 제작하고 분석할 수 있었습니다. 이 "높은 처리량" 실험을 통해 연구원들은 다양한 처리 매개변수에 대한 최적의 값을 신속하게 식별할 수 있었고, 이는 최종 장치의 효율성을 높였습니다.
다양한 애플리케이션을 위한 프로토타입
Vak은 "우리는 페로브스카이트 태양전지가 유기 기반 태양전지처럼 완전히 인쇄될 수 있다고 생각했고 좋은 진전을 이루었습니다"라고 말했습니다. "마지막 장애물은 진공 기반 후면 전극을 제거하는 것이었고 우리는 이 작업에서 그 목표를 달성할 수 있었습니다."
플라즈마, 나노입자 및 인쇄 전자공학
연구진은 자신들이 제작한 모듈이 다양한 애플리케이션에서 테스트를 위한 프로토타입으로 사용될 수 있다고 말했다. “실리콘 태양전지와 같은 성숙한 태양광 기술을 일반적으로 사용하는 전통적인 분야에서 쉽게 채택할 수 있는 수준은 아니지만, 우리는 애플리케이션을 확인했습니다. 그리고 이 기술이 경쟁 우위를 갖게 될 프리미엄 시장”이라고 Vak은 말합니다. "예를 들어, 우리는 우주 응용 분야를 조사해 왔으며 최근 발사된 위성에 인쇄된 페로브스카이트 태양광 모듈을 설치했습니다."
이번 연구에서는 자연 통신연구진이 제작한 가장 큰 태양광 모듈은 10cm x 10cm 크기였습니다. 이는 학술 연구에서는 상당한 규모로 간주되지만 실제 적용에는 여전히 너무 작습니다. 따라서 연구자들의 다음 단계는 기술을 확장하는 것입니다. "다행히도 우리는 CSIRO에 페로브스카이트 태양전지를 위한 최첨단 인쇄 시설 설치를 막 완료했으며 이 새로운 파일럿 규모의 프린터로 기술을 발전시킬 수 있을 것입니다."라고 Vak은 말했습니다. 물리 세계.
- SEO 기반 콘텐츠 및 PR 배포. 오늘 증폭하십시오.
- PlatoData.Network 수직 생성 Ai. 자신에게 권한을 부여하십시오. 여기에서 액세스하십시오.
- PlatoAiStream. 웹3 인텔리전스. 지식 증폭. 여기에서 액세스하십시오.
- 플라톤ESG. 탄소, 클린테크, 에너지, 환경, 태양광, 폐기물 관리. 여기에서 액세스하십시오.
- PlatoHealth. 생명 공학 및 임상 시험 인텔리전스. 여기에서 액세스하십시오.
- 출처: https://physicsworld.com/a/roll-to-roll-fabricated-hybrid-perovskite-solar-cells-reach-record-efficiencies/
