페로브스카이트는 태양전지 산업에서 새로운 진주다

(페로브스카이트는 독특한 구조를 가진다. 큐빅의 중앙에 Pb 원자가 있고 각 면 중앙에 I 원자가 있고 각 꼭지점에 NH3 이온이 있다.)


2014년 3월 Yang Yang 교수는 페로브스카이트 태양전지에서 효율 19.3%을 달성 했다고 발표했다. 

이 태양전지는 아직도 개선의 여지가 많기 때문에 효율 20%가 넘을 것으로 기대하고 있다. 

페로브스카이트 태양전지는 상용 Si 태양전지의 출력과 박막 CIGS 보다 낮은 가격을 맞출 수 있다고 생각된다. 

페로브스카이트 태양전지는 염료 감응 태양전지(DSSCs)에서 파생되었는데 DSSCs의 염료가 페로브스카이트로 대체되어 있다고 보면 된다. 

페로브스카이트는 넓은 태양광 스펙트럼에 걸쳐 효과적으로 광을 흡수하고 또한 전하 이동 특성이 좋다. 

2013년 Snaith는 TiO2 나노입자 없이 페로브스카이트 태양전지 아키텍처를 단순하게 만들어 15% 이상의 효율을 달성했다. 

그 이후 KRICT의 석상일 박사는 화학 반응을 개선하여 페로브스카이트 구조 내의 결함을 줄여 효율 17.9%을 발표했다. 

페로브스카이트 태양전지의 성능에서 첫번째로 중요한 것은 어떻게 결함을 없애는 것이고 두번째는 페로브스카이트의 화학 성분을 조금 수정하여 물질의 흡수 스펙트럼을 넓히는 것이다. 

하지만 페로브스카이트에 대한 오래 끌고 있는 우려가 있는데 Pb 기반의 셀이 널리 사용될 때 환경적인 문제를 일으킬 수 있다는 것이다. 

2014년 5월에 Snaith와 Kanatzidis는 서로 독립적으로 Pb 대신 Sn 기반의 태양전지가 개발했는데 효율은 ~6%이다. 

비록 Sn 페로브스카이트 태양전지는 Pb 셀에 비해 공기중 안정성이 너무 떨어지지만 연구자들은 잠재력은 충분히 있다고 생각하고 있다. 

한편, Oxford Photovoltaics는 Pb 페로브스카이트 태양전지의 양산에 있어서 우위를 차지 하고 있다. 이 회사는 유리 제조 회사와 협력하여 태양광 글레이징(glazing) 제품을 개발하고 있다. 회색 색조의 유리창이 전기를 생산하는 것인데 일반 유리창에 비해 10% 비싸다. 하지만 10년 내에 태양광 유리창의 비용을 회수 할 수 있다고 한다. 

또한 Oxford Photovoltaics는 유틸리티 규모의 제품을 위해 상용 Si 태양전지에 페로브스카이트를 적용할 수 있는지 연구하고 있다.

Si과 페로브스카이트는 서로 다른 태양광 파장을 흡수 하고 페로브스카이트가 Si에 비해 Voc가 높기 때문에 텐덤 셀을 만들면 상용 셀의 출력을 향상시킬 수 있다. 

참고: http://spectrum.ieee.org/green-tech/solar/perovskite-is-the-new-black-in-the-solar-world