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#태양전지

갈륨 도핑 산화아연 투명전극으로 HJT 태양전지 효율 24.92% 달성

중국 연구진이 실리콘 이종접합(HJT) 태양전지용 인듐 비사용 투명전도산화물(TCO)로 갈륨 도핑 산화아연(GZO)을 검토했다. n형 결정질 실리콘 웨이퍼(210 × 105 mm, 두께 약 130 μm)에 비정질 실리콘 패시베이션층과 도핑 미결정 실리콘 산화물층을 PECVD로 증착한 뒤, 반응성 플라즈마 증착(RPD)으로 전면 80 nm·후면 100 nm의 GZO 전극을 상온에서 형성했다. 산소-아르곤 가스의 산소 비율을 5%에서 25%까지 변화시킨 결과 산소 10% 조건에서 비저항 4.902 × 10⁻⁴ Ω cm, 400~1100 nm 구간 평균 투과율 83.45%로 가장 우수한 전기적 특성을 보였다. 최적화된 GZO 전극을 적용한 셀은 변환효율 24.92%를 기록했으며, 양면 ICO 전극 기준 셀 대비 효율이 0.68% 낮았다. 해당 논문은 Solar Energy Materials and Solar Cells에 게재됐고 중국과학원, 중국과학원대학교, Dinto Solar, Anhui Huasun Energy가 참여했다.

10월 29일

태양광·풍력전기신문

한화큐셀 탠덤 태양전지 연구실 3곳, 안전관리 우수연구실 인증

한화솔루션 큐셀부문(한화큐셀)은 경기 판교 신재생에너지연구센터 내 공정개발실, 소재개발실, 분석실 등 3곳이 과학기술정보통신부의 '안전관리 우수연구실' 신규 인증을 받았다고 밝혔다. 올해 처음 인증에 참여한 3곳 모두 심사를 통과했다. 이 인증제는 연구실의 안전관리 시스템과 운영 실태, 연구진의 안전의식 등을 종합 평가해 부여된다. 해당 연구센터는 페로브스카이트 탠덤 태양전지 상용화를 위한 공정 개발, 신규 소재 성능 평가, 소재·소자 특성 분석을 담당한다. 문수진 판교R&D센터장은 안전환경관리 체계를 안정적으로 운영하고 연구개발 성과를 양산화로 연결하겠다고 말했다.

10월 26일

태양광·풍력이뉴스투데이

한화큐셀 판교R&D센터 연구실 3곳, 안전관리 우수연구실 인증

한화솔루션 큐셀부문은 신재생에너지연구센터(판교R&D센터) 내 공정개발실·소재개발실·분석실 등 3곳이 과학기술정보통신부의 '안전관리 우수연구실' 신규 인증을 획득했다고 26일 밝혔다. 해당 인증은 연구실의 안전관리 시스템과 운영 수준, 연구진의 안전의식 등을 종합 심사해 부여된다. 올해 신규로 인증을 신청한 연구실 3곳이 모두 심사를 통과했다. 판교R&D센터는 페로브스카이트 탠덤 태양전지의 원천기술과 양산화를 위한 공정·소재·분석 기술을 연구하고 있다. 회사는 이번 인증 운영 경험을 판교R&D센터 전반으로 확대 적용할 계획이라고 밝혔다.

10월 26일

태양광·풍력pv magazine

반구형 페로브스카이트 태양전지, 입사각 민감도 낮춰

중국 연구팀이 태양광 입사각에 따른 성능 변동을 줄이기 위해 표면에 텍스처를 적용한 반구형 페로브스카이트 태양전지 구조를 제안했다. 소자는 ITO 전극, PCBM 전자수송층, CH₃NH₃PbI₃ 페로브스카이트 흡수층, NiO 정공수송층, Ag 후면전극으로 구성됐다. 연구팀은 Lumerical 소프트웨어로 평면형, 나노와이어형, 매끄러운 반구형, 라운드콘 및 텍스처 라운드콘 반구형 등 5개 구조를 300~800nm 파장과 0~50° 입사각 범위에서 시뮬레이션했다. 0~50° 구간 평균 단락전류밀도는 텍스처 라운드콘 구조가 25.47mA/cm²로, 매끄러운 반구형 24.03mA/cm², 평면형 22.52mA/cm²보다 높게 계산됐다. 텍스처 라운드콘 구조의 평균 최대 출력은 28.25mW/cm², 광흡수율은 95% 이상으로 나타났다. 해당 연구는 지린사범대와 중국과학원 연구진이 참여해 학술지 Solar Energy에 게재됐다.

10월 23일

태양광·풍력pv magazine

몰리브덴 산화물 기반 HJT 태양전지, 효율 24.9% 달성

중국 베이징공업대학 연구진이 몰리브덴 산화물(MoOₓ) 정공수송층과 약 1nm 두께의 인몰리브덴산(PMA) 중간층을 적용한 실리콘 이종접합(HJT) 태양전지를 제작했다. 130μm 두께 n형 실리콘 웨이퍼 기반 후면접합 구조로, PMA/MoOₓ 소자는 최고 광전변환효율 24.9%를 기록해 PMA 중간층이 없는 대조군(23.8%)보다 높았다. 개방전압은 713mV에서 730mV로, 충진율은 83.7%에서 84.9%로 상승했고 접촉 저항은 140mΩ cm²에서 106mΩ cm²로 24% 낮아졌다. 유효 소수캐리어 수명은 1.18ms에서 2.44ms로 늘고 포화전류밀도는 40.0fA/cm²에서 14.9fA/cm²로 감소했으며, 가시광 투과율은 두 구조 모두 95% 이상을 유지했다. 연구 결과는 'Nano-Micro Letters'에 게재됐다.

9월 29일

태양광·풍력pv magazine

스페인 연구진, 흡수층 통합 방식 기반 태양전지 분류 체계 제안

스페인 레온대학교 연구진이 기존의 '세대(generation)' 중심 태양광 기술 분류를 대체하는 새로운 분류 체계를 제안했다. 새 체계는 흡수층이 소자에 어떻게 통합되는지와 광변환·전하수송을 지배하는 물리적 메커니즘을 기준으로 기술을 네 그룹으로 나눈다. 첫 번째 그룹은 흡수층이 구조적 기판 역할을 하는 웨이퍼 기반 기술(Al-BSF, PERC, TOPCon, HJT, 후면전극 구조)이고, 두 번째는 수동 기판 위에 박막으로 증착되는 기술(박막 실리콘, CdTe, CIGS, CZTS, 페로브스카이트, OPV)이다. 세 번째는 결정질 기판에 에피택셜 성장시킨 III-V 흡수층(GaAs, 다중접합)으로 최고 효율을 내지만 고가 기판과 정밀한 성장 공정이 필요하다고 설명했고, 네 번째는 염료감응(DSSC)·양자점(QDSC) 등 감응형·양자구속 시스템이다. 연구 결과는 'Rethinking the classification of photovoltaic technologies through absorber integration' 논문으로 학술지 Solar Energy에 게재됐으며, 교신저자 Ana-María Diez-Suárez는 이 분류가 아키텍처·작동·열화를 연결하는 공통 언어를 제공한다고 밝혔다.

9월 29일

태양광·풍력pv magazine

웹솔, 인도 서벵골에 4GW 태양전지·모듈 공장 부지 확보

인도 웹솔에너지시스템(Websol Energy System Ltd)이 서벵골주 팔타 산업단지에 21.9헥타르 부지를 확보했다. 신규 공장은 연간 태양전지 4GW, 모듈 4GW 생산능력을 갖출 예정이며, 각 2GW 규모의 2단계로 나뉘어 추진된다. 회사는 서벵골 팔타 경제특구(SEZ)에서 이미 연 1.2GW 태양전지, 550MW 모듈 생산설비를 운영 중이며, 생산라인은 210mm 웨이퍼까지 처리한다. 웹솔은 국내부품사용요건(DCR) 준수를 원하는 모듈 제조사를 포함해 주로 인도 시장에 셀을 공급하고 있으며, 인도 태양광 셀 ALMM(승인 모델·제조사 목록)에 등재돼 있다. 산자나 카이탄 전무는 부지 배정 이후 착공·시운전·생산 단계로 넘어가는 데 집중하겠다고 밝혔다.

9월 24일

태양광·풍력pv magazine

알펙스솔라, 인도 우타르프라데시에 2.2GW TOPCon 셀 공장 준공

인도 알펙스솔라(Alpex Solar)가 우타르프라데시주 마투라 지역 코시 코트완 산업단지에 2.2GW 규모 TOPCon(터널 산화막 패시베이션 접촉) 태양전지 공장을 준공했다. 회사는 90만 평방피트 규모의 이 시설에서 G12R TOPCon 셀을 생산한다고 밝혔다. 아디티야 세갈 CEO는 이번 공장이 모듈 제조·EPC 사업자에서 통합형 재생에너지 기업으로 전환하는 과정의 이정표라고 말했다. 모니카 세갈 상근이사는 수직계열화를 통해 핵심 원자재·기술·품질에 대한 통제력을 높일 수 있다고 설명했다. 알펙스솔라는 우타르프라데시와 마디아프라데시에 생산시설을 운영 중이며, 그레이터노이다와 코시 코트완, 마디아프라데시에 5개 제조 유닛을 추가할 계획이다.

9월 17일

태양광·풍력전기신문

석상일 UNIST 교수 "페로브스카이트 상용화 과제는 안정성·대형화"

석상일 UNIST 에너지화학공학과 교수는 16일 부산 벡스코에서 열린 부산시 컨퍼런스 'NEXT Solar 부산' 기조강연에서 '페로브스카이트 태양전지의 탄생과 한계'를 주제로 발표했다. 석 교수는 지난해 세계 신규 태양광 설비가 664GW로 전년 대비 12% 증가했고 누적 설비용량은 3TW에 도달했다고 밝혔다. 태양광 균등화발전비용(LCOE)은 MWh당 44달러로 2010년 대비 89% 낮아졌으며, 세계 발전량에서 재생에너지 비중은 33.8%로 석탄발전 33.0%를 처음 앞질렀다고 설명했다. 페로브스카이트 태양전지는 2009년 염료감응형 태양전지의 염료 대체 소재로 처음 등장했을 당시 비공인 효율이 3.8%였고 액체 전해질 사용으로 안정성이 낮았다. 액체 전해질을 고체 정공수송물질로 대체한 것이 전환점이 됐다고 석 교수는 밝혔다.

9월 17일

태양광·풍력pv magazine

대칭성 파괴 분자 조합으로 역구조 페로브스카이트 효율 26.32% 달성

국제 공동 연구진이 역구조 페로브스카이트 태양전지의 정공수송층에 쓰이는 자기조립단분자막(SAM) 개선 전략인 '대칭성 파괴 공조립(SBC)'을 제시했다. 대칭 분자 MeO-2PACz에 비대칭 분자 DTCA를 섞는 방식으로, AFM-IR 측정에서 표면 피복률은 MeO-2PACz 단독 60.6%, MeO-TCA 62.2%, MeO-DTCA 82.4%로 나타났으며 몰비 4:1이 최적으로 확인됐다. ITO 기판·MeO-DTCA 정공선택층·페로브스카이트 흡수층·PCBM 전자수송층·BCP 버퍼층·은 전극으로 구성한 소자는 0.08cm2에서 26.32%, 1cm2에서 25.34%의 전력변환효율을 기록했고 인증 효율은 25.6% 이상이었다. 봉지된 소자는 최대전력점에서 1,150시간 작동 후 초기 효율의 93%를 유지했다. 연구 결과는 Nature Communications에 'Symmetry-Breaking Co-Assembly of Conjugated Molecules Boosts Perovskite Photovoltaics' 제목으로 게재됐으며, 홍콩폴리텍대·중국과학원·뉴사우스웨일스대·서리대·고려대·카를스루에공대 등이 참여했다.

9월 16일

태양광·풍력이뉴스투데이

성균관대 박남규 교수팀, 도핑 없이 페로브스카이트 태양전지 효율 27.19% 달성

성균관대 화학공학부 박남규 종신석좌교수 연구팀이 장야란 박사, 이상욱 교수 연구팀과 공동으로 화학 도핑 없이 결정 연결구조를 조절해 전자와 정공의 이동을 선택적으로 제어하는 계면 설계 원리를 개발했다고 밝혔다. 연구팀은 분자 끝 원자만 다른 두 유기 양이온 분자인 황(S) 기반 'MTIm'과 질소(N) 기반 'MAIm'을 설계했으며, 황 분자는 이중 사슬 구조로 정공 이동을, 질소 분자는 단일 사슬 구조로 전자 이동을 유도했다. 이 기술을 태양전지 양쪽 계면에 적용한 결과 공인 광전변환효율 27.19%를 기록했고, 655㎠ 모듈에서는 22.26%의 효율을 보였다. 2000시간 연속 광조사 조건에서 초기 성능의 97.8%를 유지했다. 연구는 한국연구재단 리더연구자지원사업 지원으로 수행됐으며 결과는 'Nature Materials'에 게재됐다.

9월 3일

태양광·풍력헬로디디

UNIST, 영하 100도~영상 100도 견디는 페로브스카이트 태양전지 소재 개발

한국연구재단은 3일 UNIST 공동연구팀이 페로브스카이트 태양전지의 효율과 내구성을 높일 수 있는 새 소재 'LY-m'을 개발했다고 밝혔다. 연구팀은 UNIST 에너지화학공학과 양창덕·신승재 교수와 신소재공학과 송명훈 교수로 구성됐다. 개발된 소재는 영하 100도에서 영상 100도까지의 온도 변화를 견디는 것으로 제시됐다. 페로브스카이트 태양전지는 얇고 가벼우면서 높은 효율을 낼 수 있는 특성으로 차세대 태양전지로 언급되고 있다. 연구팀은 극심한 온도 변화에 노출되는 우주·항공 환경에서의 활용 가능성을 기대 요인으로 제시했다.

9월 3일

태양광·풍력이투뉴스

에너지기술연구원, 쌍분자 패시베이션 페로브스카이트 태양전지 개발

한국에너지기술연구원은 태양광연구실 홍성준 박사 연구팀이 울산과학기술원, 군산대와 함께 역구조 페로브스카이트 태양전지용 '쌍분자 패시베이션' 기술을 개발했다고 28일 밝혔다. 이 기술은 크기가 작은 PDAI 분자로 결정 경계의 미세 결함을 메운 뒤, 4TF 분자가 표면의 불안정한 납(Pb) 원자와 결합해 표면을 화학적으로 안정화하는 순차 적용 방식이다. 해당 태양전지는 24.6%의 광전변환효율(PCE)을 기록했으며, 이는 표면처리를 하지 않은 대조군 21.21%와 PDAI 단독 적용 23.17%보다 높은 수치다. 연구진은 두 분자를 순차적으로 함께 적용할 때 결함 제거와 표면 안정화 효과가 함께 나타나 성능과 안정성이 동시에 향상되는 점을 확인했다. 홍성준 박사는 건물 창문, 자동차 선루프, 휴대용 전자기기 등에 적용될 유연 태양전지 상용화에 활용될 원천기술이라고 밝혔다.

8월 28일