2015년 9월 19일 토요일

양면 접촉 태양전지에서 효율 25.1%을 달성하다

Fraunhofer ISE는 최초로 효율 25.1% 양면 접촉 Si 태양전지를 개발했다. 이는 간단한 제조 공정과 고효율을 동시에 구현한 것이다. 

이 태양전지는 전면과 후면 모두 금속 접촉이 있다. 후면에는 어떤 패터닝도 없다. 후면 패시베이션 접촉은 전체면에 걸쳐 형성된다. 그래서 제조 공정이 단순하다.



핵심 기술은 TOPcon (Tunnel Oxide Passivated Contact) 기술이며 후면 금속 접촉이 패터팅 없이 후면에 형성된다. 이를 위해 그들은 터널 산화물로 만들어지는 선택적 패시베이션 접촉을 개발했다. 다수 전하 캐리어는 통과시키고 소수캐리어는 재결합되는 것을 막아준다. 터널 산화물 패시베이션층의 두께는 1~2 nm이다. 

고농도로 도핑된 얇은 Si막이 터널 산화물막이 증착된다. 이 새로운 결합이 전류가 셀 밖으로 거의 손실없이 빠져 나오게 한다. 

태양전지 산업에서 대다수 태양전지는 후면 전체를 덮는 Al 합금 후면 접촉을 하고 있다. 하지만 이 형태의 접촉을 효율을 제한하기 때문에 PERC (Passivated Emitter Rerar Cell) 기술을 도입하고 있다. 


PERC 기술에서는 재결합을 줄이기 위해 후면의 단지 작은 면적이 접촉된다. 추가적인 패터닝 단계가 필요하다. 이는 Si wafer 내에 더 긴 전류 전도 경로를 만든다. 반면 TOPcon 기술은 이 손실 메커니즘을 줄이는 가능한 접근을 제공한다.   


참고: http://www.solarserver.com/solar-magazine/solar-news/current/2015/kw38/fraunhofer-ise-announces-new-pv-world-record-both-sides-contacted-silicon-solar-cells-reach-an-efficiency-of-251-percent.html

2015년 9월 5일 토요일

태양광 발전의 근거 없는 믿음에 대한 해명

1. 태양전지 제조에 필요한 에너지가 태양전지의 수명 동안 생산하는 에너지보다 많다(태양전지 제조시 배출되는 CO2가 태양전지 수명 동안 CO2가 차감되는 것 보다 많다).


전혀 사실이 아니다. 현재 Si 태양전지의 투자금 회수 기간은 2년이 안된다. 박막 태양전지의 경우 1년이 안된다. 투자금 회수 기간이 끝나면 앞으로 남은 수명 동안(25년) 에너지를 누적시킬 수 있다.



2. 태양광 발전은 보조금이 없으면 재정적으로 실행 불가능하다.

보조금은 빠르게 점차 폐지되고 있고 기술적 진보가 태양전지 효율을 꾸준히 높이고 있다. 현재 태양광 발전 에너지는 구매 전력보다 싸다. 심지어 가장 싼 화석 연료와 유리한 경쟁을 하고 있다.


최근 Warren Buffet 소유 전력소는 First Solar의 Nevada 발전소로 부터 3.97 cent/kWh 가격으로 전기를 구매하기로 결정했다



    3. 태양광 발전은 새롭지만 보편적 에너지로 증명되지 않았다. 

1954Bell Labs에서 Si 태양전지가 최초로 개발된 이래 우주 탐사, 데이터 센터와 같은 독립 시설 가동, 그리고 가정에 전력을 공급하고 있다. 

태양전지 모듈 수명 25년 이상, 더 낮은 LCOE(levelised cost of electricity), 그리고 더 높은 효율이 달성되면 보편적인 에너지가 될 것으로 생각한다. 



4. 태양광 발전은 일사량이 많은 지역에서만 할 수 있다. 

물론 일사량이 많으면 태양광 발전량은 증가한다. 그런데 태양전지가 전력 생산하는데 전체 햇빛이 필요하지 않다. 햇빛이 상대적으로 약한 북반구에 위치한 독일이 세계적으로 설치된 태양광 발전용량이 가장 높다. 



5. 태양전지 메이커는 똑같은 품질의 제품을 만든다. 

그렇지 않다. 품질, 작업자 그리고 작업 환경의 관리가 잘 안되는 공장에서 제조된 태양전지 성능은 나쁠 것이다. 반면 평판이 좋은 메이커의 태양전지는 성능과 25년 보증을 준다. 



6. 태양전지는 집 지붕과 어울리지 않는다. 

몇몇 회사는 집 지붕과 잘 어울리는 true-black 태양전지 패널을 제공하고 있다. 가장 성능이 좋은 태양전지를 사용하기 때문에 적은 패널으로 더 많은 전력을 생산할 수 있다. 



7. 태양광 발전은 너무 비싸다. 

기술 진보와 효과적인 지원 덕분에 주택용 태양광 발전 시스템 비용은 그 어느 때보다 더 싸졌다. 많은 미국 주택 소유자는 태양광 발전 시스템 비용에 대해 초기 부담을 낮추고 20년 이상 분할 상환할 수 있도록 금융 프로그램을 이용할 수 있다.  


참고: http://www.newsusa.com/articles/article/shining-light-on-top-5-myths-about-solar-energy.aspx, http://www.clickgreen.org.uk/opinion/opinion/126400-five-myths-about-solar-power--and-the-real-facts.html