Solar cell 기술의 특성 및 한계점과 그것을 극복하기 위한 기술동향에 대하여

목차

목 차

1. 서 론

2. solar cell 이란?

3. solar cell의 한계

4. 한계를 극복해가는 기술동향

5. 변환효율 증대기술과 그것에 대한 나의 생각

6. 참고자료

본문내용

지 구조와 적층 태양전기 개념을 이용한 좀 더 효율적인 증대기술에 대해서 생각해봤다.
태양전지의 손실에서 si표면에서의 빛의 반사로 인한 손실을 보면, 정반사일 때, 편평한 si표면에 닿는 빛의 약30%가 반사된다. 반사에 의한 손실을 최소로 줄이기 위해, 태양전지의 표면은 일반적으로 ‘섬유화(textures)'되어 있고, 반사를 차단하는 코팅제로 덮여있다. <그림4> 처럼 표면을 역 피라미드 형태로 섬유화하면 si표면에 닿는 빛을 2중,3중으로 붙잡는 역할을 하게 된다. 섬유화는 si을 비등방성 에칭용액에 담그면 된다.
그리고 공기와 si사이에 굴절간섭이 존재하기 때문에, 그림에서처럼 상층부의 sio2층은 반사를 더 줄일 수 있다. 이 방법으로 만들어진 태양전지는 반사를 1%이하로 줄일 수 있다.
<그림 4> 고효율 si단결정 태양전지의 구조
단일 접합 태양전지에서 주요 에너지 손실 중 하나는 밴드갭 보다 큰 에너지를 가지는 포톤이 흡수되어 여기 된 전하들이 빠르게 열을 발산하는 것이다. 이러한 손실은 빛 흡수에 따른 높은 엔트로피 발생 비율과 관련되며, 에너지 손실을 줄일 수 있는 방법 중하나는 서로 다른 에너지 범위로 넓은 대역의 태양광 방출 스펙트럼을 세부 분할하고 각 분할에 적합한 태양전지를 이용하여 에너지를 변환하는 것이다.
<그림 5> 적층 태양전지의 개념: (a) 스펙트럼 분리, (b) 전지의 적층
<그림 5>에 이러한 스펙트럼 분할의 개념을 나타내었다. 적층 태양전지는 스펙트럼을 분리하는 구조나 전지를 적층하는 구조로 생각을 할 수가 있다. 스펙트럼의 분할은 밴드갭이 서로 다른 태양전지를 적층함으로써 자동적으로 해결할 수 있다.
이러한 개념은 다른 박막 태양전지에도 활용될 수 있다. 4개의 태양전지를 적층한 경우는 실험실 수준에서 변환효율이 40%를 넘었다.
이제 고효율 si단결정 태양전지 구조와 적층 태양전기 개념을 합쳐서 다음 <그림6>과 같은 구조를 생각해 보았다.
<그림6> 고효율 si단결정 적층 태양전지 구조
<그림6>의 판란 동그라미 안의 세부 구조를 보면 <그림7>와 같다.
<그림7> 세부 구조
<그림 7>에서 보라색 동그라미 안과 같이, 밴드갭이 서로 다른 태양전지를 적층함으로서 스펙트럼을 분리하는 것이다.
<그림 6과 7>에서 나타낸 구조를 보면, 고효율 si단결정 태양전지 구조와 같이 빛의 반사로 인한 손실을 최소화하면서, 적층 태양전지와 같이 서로 다른 에너지 범위로 넓은 대역의 태양광 방출 스펙트럼을 세부 분할하고 각 분할에 적합한 태양전지를 이용하여 에너지를 변환하는 효과를 동시에 낼 수 있다. 이와 같은 구조는 각층에서 각파장의 빛만 최대한 붙잡게 돼 변환 효율을 극대화시킬 수 있을 것으로 기대된다.
6. 참고자료
1. 인터넷과학신문 사이언스타임즈 - 박미용 (2008)
2. nano weekly -189호 (2006)
3. KISTI 『글로벌동향브리핑(GTB)』- (2007)
4. Semiconductor Device Fundamentals -Robert F.Pierret (1996)

키워드

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