(나노 워크 뉴스) 싱가포르 국립대학교(NUS)의 과학자들은 27.1제곱센티미터의 태양 에너지 흡수 면적에서 1%의 인증된 세계 기록 전력 변환 효율을 달성할 수 있는 새로운 삼중 접합 페로브스카이트/Si 직렬 태양전지를 개발했습니다. 지금까지 가장 성능이 좋은 삼중 접합 페로브스카이트/Si 직렬 태양전지를 대표합니다. 이를 달성하기 위해 팀은 새로운 시아네이트 통합형을 설계했습니다. 페 로브 스카이 트 안정적이고 에너지 효율적인 태양전지. 태양전지는 15개 이상의 층으로 제작하고 조립하여 다중접합 태양전지를 형성하여 효율을 높일 수 있습니다. 각 층은 서로 다른 광전지 재료로 만들어지며 서로 다른 범위 내에서 태양 에너지를 흡수합니다. 그러나 현재의 다중접합 태양전지 기술은 에너지 손실로 인한 낮은 전압, 작동 중 장치의 불안정성 등 많은 문제를 안고 있습니다. 이러한 과제를 극복하기 위해 Hou Yi 조교수는 NUS 디자인 및 공학 대학(CDE)과 싱가포르 태양 에너지 연구소(SERIS)의 과학자 팀을 이끌고 시아네이트를 페로브스카이트에 성공적으로 통합하는 방법을 최초로 시연했습니다. 다른 유사한 다중접합 태양전지의 성능을 능가하는 최첨단 삼중접합 페로브스카이트/Si 직렬 태양전지를 개발합니다. Hou 교수는 CDE 산하 화학 및 생체분자공학과의 젊은 교수이자 NUS의 대학 수준 연구 기관인 SERIS의 그룹 리더입니다. Asst 교수는 “페로브스카이트 기반 태양전지 분야에서 XNUMX년 동안 진행된 연구 끝에 이 연구는 페로브스카이트에 시아네이트를 포함시켜 구조의 안정성을 높이고 전력 변환 효율을 향상시켰다는 최초의 실험적 증거가 됐다”고 말했다. 허우. 이 획기적인 발견을 이끈 실험 과정은 다음과 같이 출판되었습니다. 자연 (“초광대역 밴드갭 페로브스카이트에 시아네이트를 포함하는 삼중접합 태양전지”).
NUS 연구진은 새로운 음이온인 시아네이트를 페로브스카이트 구조에 성공적으로 통합했는데, 이는 새로운 삼중 접합 페로브스카이트/Si 직렬 태양전지를 제조하는 데 있어 핵심적인 돌파구였습니다. (이미지 : NUS)
에너지 효율적인 태양전지 기술 제작
페로브스카이트 구조 구성 요소 간의 상호 작용에 따라 도달할 수 있는 에너지 범위가 결정됩니다. 이러한 구성 요소의 비율을 조정하거나 직접 대체 물질을 찾는 것은 페로브스카이트의 에너지 범위를 수정하는 데 도움이 될 수 있습니다. 그러나 이전 연구에서는 아직 초광대역 에너지 범위와 고효율을 갖춘 페로브스카이트 제조법을 생산하지 못했습니다. 최근 발표된 이 연구에서 NUS 팀은 페로브스카이트에 일반적으로 사용되는 할로겐화물 그룹의 이온인 브롬화물 대신 새로운 유사 할로겐화물인 시아네이트를 실험했습니다. Hou 교수팀의 연구원인 Liu Shunchang 박사는 다양한 분석 방법을 사용하여 시아네이트가 페로브스카이트 구조에 성공적으로 통합되었음을 확인하고 시아네이트 통합 페로브스카이트 태양전지를 제작했습니다. 새로운 페로브스카이트의 원자 구조에 대한 추가 분석은 시아네이트를 통합하면 구조를 안정화하고 페로브스카이트 내 주요 상호 작용을 형성하는 데 도움이 된다는 실험적 증거를 처음으로 제공했으며, 이는 시아네이트가 페로브스카이트 기반 태양 전지에서 할로겐화물을 대체할 수 있는 방법을 보여주었습니다. 성능을 평가할 때 NUS 과학자들은 시아네이트와 통합된 페로브스카이트 태양전지가 기존 페로브스카이트 태양전지의 1.422V에 비해 1.357V의 더 높은 전압을 달성할 수 있으며 에너지 손실을 크게 줄일 수 있음을 발견했습니다. 연구원들은 또한 통제된 조건에서 300시간 동안 최대 전력으로 지속적으로 작동하여 새로 설계된 페로브스카이트 태양 전지를 테스트했습니다. 테스트 기간 후에도 태양전지는 안정적으로 유지되었으며 96% 이상의 용량으로 작동했습니다. 시아네이트 통합 페로브스카이트 태양전지의 인상적인 성능에 고무된 NUS 팀은 이를 사용하여 삼중 접합 페로브스카이트/Si 직렬 태양전지를 조립함으로써 획기적인 발견을 다음 단계로 발전시켰습니다. 연구진은 페로브스카이트 태양전지와 실리콘 태양전지를 쌓아 이중 접합 반쪽 전지를 만들어 시안산염 일체형 페로브스카이트 태양전지 부착을 위한 이상적인 기반을 제공했다. 연구원들은 일단 조립된 후 삼중 접합 페로브스카이트/Si 직렬 태양전지 구조의 복잡성에도 불구하고 안정적으로 유지되었으며 공인된 독립 광전지 교정 연구소로부터 인증된 세계 기록 효율 27.1%를 달성했음을 입증했습니다. Hou Asst 교수는 “총체적으로 이러한 발전은 페로브스카이트 태양전지의 에너지 손실을 완화하는 데 대한 획기적인 통찰력을 제공하고 페로브스카이트 기반 삼중접합 태양광 기술의 추가 개발을 위한 새로운 방향을 제시합니다.”라고 말했습니다.다음 단계
삼중 접합 페로브스카이트/Si 직렬 태양전지의 이론적 효율은 50%를 초과하며, 특히 설치 공간이 제한된 응용 분야에서 추가 개선이 가능한 상당한 잠재력을 제시합니다. 앞으로 NUS 팀은 효율성과 안정성을 저하시키지 않으면서 이 기술을 더 큰 모듈로 확장하는 것을 목표로 합니다. 향후 연구는 페로브스카이트의 인터페이스와 구성의 혁신에 초점을 맞출 것입니다. 이는 이 기술을 더욱 발전시키기 위해 팀이 식별한 핵심 영역입니다.- SEO 기반 콘텐츠 및 PR 배포. 오늘 증폭하십시오.
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- 출처: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news3/newsid=64792.php
