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#태양전지 효율

리그닌 기반 은 페이스트 적용 HJT 태양전지, 효율 25.96% 달성

중국 광둥공업대학교 연구진이 바이오매스 리그닌을 기반으로 한 실리콘 이종접합(HJT) 태양전지용 저온 경화형 은 페이스트를 개발했다. 연구진은 용매 분획과 에폭시화 그래프팅을 거친 에폭시화 리그닌(LEP)으로 석유 기반 비스페놀F 에폭시 수지의 25%를 대체했으며, 이 리그닌은 충전재가 아닌 경화·가교 반응에 직접 참여한다. 페이스트의 은 함량은 92~93wt%, 은 대비 수지 비율은 30:1로 유지됐고, 158.75mm × 158.75mm 단결정 실리콘 웨이퍼에 스크린 프린팅한 뒤 180도에서 30분간 경화했다. 적용 결과 인쇄된 핑거의 종횡비가 89.57% 증가하고 접촉저항은 62.43% 감소했으며, HJT 전지 효율은 대조군 25.01%에서 25.96%로 0.95%p 높아졌다. 연구 결과는 'Solar Energy Materials and Solar Cells'에 'Engineered lignin unlocks low-temperature curable silver pastes for high-efficiency silicon heterojunction solar cells' 제목으로 게재됐다.

10월 7일

태양광·풍력pv magazine

UNSW·UtmoLight, 676㎠ 페로브스카이트 서브모듈 효율 23.5% 기록

호주 뉴사우스웨일스대(UNSW) 연구팀이 중국 페로브스카이트 모듈 제조사 UtmoLight와 협력해 대면적 페로브스카이트 서브모듈에서 안정화 전력변환효율 23.5%를 인증받았다고 발표했다. 해당 수치는 기존 기록을 0.6%포인트 상회하며, 대상은 30cm×30cm 크기에 개구면적 676㎠인 서브모듈이다. 인증 기관명은 공개되지 않았다. 연구팀은 페로브스카이트 태양전지에 통상 사용되는 산화니켈(NiO) 층을 제거하는 방식을 적용했고, 정공 선택성 접촉이 기존의 층별 적층 공정 대신 제조 과정에서 직접 형성되도록 했다. 다음 단계로 상용 모듈 규격에 해당하는 2.8㎡ 풀사이즈 모듈을 제작·시험할 계획이며 목표 효율은 약 18~19%로, 효율·재현성·장기 안정성 개선이 더 필요하다고 밝혔다.

10월 7일

태양광·풍력pv magazine

혼합 자기조립단층막으로 5.2㎠ 역구조 페로브스카이트 셀 18.88% 효율 달성

인도 공과대학 봄베이(IIT Bombay) 연구진이 혼합 자기조립단층막(SAM)을 정공수송층으로 적용한 대면적 역구조(p-i-n) 와이드밴드갭 페로브스카이트 태양전지를 제작했다. 혼합 SAM은 Me-4PACz와 4PADCB를 조합한 것으로, Me-4PACz는 에너지 준위 정합과 정공 추출을, 4PADCB는 젖음성 개선과 균일한 결정 성장을 담당한다. 활성면적 1.2㎠ 소자에서 전력변환효율 20.30%, 충진율 81.23%를 기록해 Me-4PACz 단독 18.17%, 4PADCB 단독 19.30%를 상회했다. 활성면적을 5.2㎠로 확대한 경우 최대 효율 18.88%(단독 적용 시 17.20%, 17.96%), 평균 효율 17.81%를 나타냈다. 85℃·상대습도 65% 습열 시험에서 초기 효율의 75%까지 떨어지는 데 680시간 이상이 걸렸으며, 연구 결과는 ACS Applied Materials & Interfaces에 게재됐다.

10월 6일

태양광·풍력pv magazine

은-니켈 하이브리드 전극으로 TOPCon 후면 금속화 비용 11% 절감

중국 양저우대·자싱대·창저우대 연구팀이 TOPCon 태양전지 후면에 스크린 프린팅 방식의 은-니켈(Ag-Ni) 하이브리드 페이스트를 적용한 연구 결과를 발표했다. 182mm×182mm, 두께 약 100μm 산업용 기판에 니켈 함량 6%, 10%, 15%, 30%, 60% 페이스트를 각각 인쇄했고, 전면 711℃·후면 660℃ 피크 온도로 소성했다. 니켈 함량 6%, 10%, 15%, 30%에서는 효율이 26.26%, 26.21%, 25.86% 수준으로 유지됐으나, 60%에서는 그리드 라인 저항 증가와 재결합 손실로 효율이 6.88%까지 떨어졌다. 니켈 10% 페이스트를 최적화해 219장 양산 시험에서 평균 효율 26.67%를 기록했으며, 기존 은 페이스트 기준 셀 215장의 26.77%와 비교됐다. 연구팀은 니켈 10% 적용 시 와트당 은 소비량이 약 8mg/W, 후면 금속화 비용은 약 11% 감소한다고 밝혔으며, 결과는 Progress in Photovoltaics에 게재됐다.

10월 5일

태양광·풍력pv magazine

프러시안 블루 적용 페로브스카이트 태양전지, 26.9% 효율 기록

중국과학원(CAS) 연구진은 철 기반 화합물인 프러시안 블루(PB) 나노입자를 FAPbI3 페로브스카이트 박막 안정화에 적용한 연구 결과를 발표했다. PB 나노입자는 결정화를 유도하고 결함 생성과 이온 이동을 억제했으며, 이온 이동 활성화 에너지는 0.89eV에서 1.25eV로 높아졌다. 정구조(n-i-p) 소자의 전력변환효율은 24.2%에서 26.1%로, 역구조(p-i-n) 소자는 26.0%에서 26.9%로 상승했고 역구조 결과는 26.2%로 독립 인증을 받았다. 6cm×6cm 정구조 미니모듈은 23.4%(기준 소자 20.1%), 개구면적 756cm²의 30cm×30cm 역구조 서브모듈은 인증 효율 22.9%·안정화 효율 22.8%를 기록했다. 미니모듈은 85℃·상대습도 85% 조건 2,500시간 후 초기 효율의 90% 이상을 유지했고, 연구진은 가속 열화 시험 외삽 결과 35℃ 연속 조명 조건에서 T80 수명을 약 7년으로 추정했다. 해당 연구는 'Prussian blue regulates ion dynamics in perovskite solar cells' 제목으로 Science에 게재됐다.

10월 5일

태양광·풍력pv magazine

룽지, 단접합 실리콘 태양전지 효율 28.29% 기록 발표

중국 PV 모듈 제조사 룽지(Longi)가 하이브리드 후면접촉(HIBC) 태양전지에서 28.29%의 광전변환효율을 달성했다고 발표했다. 이 결과는 독일 함멜른 태양에너지연구소(ISFH)가 검증했으며, 단접합 결정질 실리콘 태양전지 기준 기존 기록인 28.13%(5월 달성)를 넘어선 수치다. 룽지는 올해 28.04%, 28.13%, 28.29% 순으로 세 차례 기록을 경신했으며 현재 효율이 이론 한계의 96.2% 수준이라고 밝혔다. HIBC 구조는 패시베이션 터널링 접촉, 유전체 패시베이션층, n형·p형 접촉을 결합하며 고저항 하프컷 M10 웨이퍼에 ITO층과 AlOx·SiNx 다층 코팅을 적용했다. 룽지는 해당 기술이 이종접합(헤테로정션) 전지 제조로 확장될 수 있으나 p형 접촉의 저항 손실 저감이 추가로 필요하다고 설명했다.

9월 24일

태양광·풍력pv magazine

중국 연구진, 27.39% 효율 역구조 페로브스카이트 태양전지 제작

중국 허베이공업대학, 자싱난후대학, 톈진대학 연구진이 새로운 분자 설계 방식을 적용한 역구조(p-i-n) 페로브스카이트 태양전지를 제작했다. 연구진은 아다만테인 골격에 두 개의 카르복시메틸 배위기를 결합한 첨가제 ADA-DA를 사용해 미배위 납 이온(Pb²⁺)을 결합시키는 '입체 차단 이중 자리 킬레이션(SGDC)' 전략을 제시했다. 표준 조도 조건에서 소자는 27.39%의 광전변환효율을 기록했으며, 해당 전략을 적용하지 않은 기준 셀은 26.24%였고 결과는 비공개 제3자 인증기관이 검증했다고 밝혔다. 양면 미니모듈로 확대한 결과 유리/ITO 측 조사 시 163.93㎠ 13셀 모듈이 최고 22.21%, IZO 측 조사 시 151.32㎠ 12셀 모듈이 최고 22.33% 효율을 나타냈다. 151.32㎠ 모듈은 연속 백색 LED 조사 5,000시간 이상에서 출력이 1,028.5mW에서 1,024.1mW로 감소해 99.6%를 유지했으며, 연구 결과는 학술지 Joule에 게재됐다.

9월 3일

태양광·풍력pv magazine

무용매 공정 페로브스카이트-실리콘 탠덤 전지, 효율 27.3% 달성

독일 프라이부르크대와 프라운호퍼 ISE 연구진이 용매를 사용하지 않는 공정으로 페로브스카이트-실리콘 탠덤 태양전지를 제작했다. 페로브스카이트 층은 물리기상증착(PVD) 기반의 순차 증발로 형성했고, 정공수송층도 증발법으로 증착해 하부 계면의 용액 공정을 배제했다. 소자는 실리콘 이종접합(SHJ) 하부셀 위에 페로브스카이트 상부셀을 올린 모놀리식 2단자 구조로, EDAI 패시베이션층, C60 15nm 전자수송층, ALD SnOx 20nm, 스퍼터링 ITO 25nm, Ag 200nm 전극, MgF₂ 100nm로 구성됐다. 1cm² 소자는 표준 조건에서 광전변환효율 27.1%, 개방전압 1,903mV, 단락전류밀도 19.3mA/cm², 충전율 73.8%를 기록했고 질소 분위기 암소 보관 6,800시간 후 초기 효율의 97.06%를 유지했다. 인시추 XRD 분석 결과 텍스처링된 실리콘 기판이 평탄 기판보다 납-할라이드 전구체의 페로브스카이트 상 전환에 더 효과적이었으며, 열처리 중 할라이드 재분포가 관찰됐다. 연구 결과는 학술지 Joule에 게재됐다.

8월 28일

태양광·풍력투데이에너지

에너지연, 쌍분자 패시베이션으로 역구조 페로브스카이트 효율 24.6% 달성

한국에너지기술연구원 태양광연구실 홍성준 박사 연구진이 울산과학기술원 박영석 교수, 군산대학교 이경구 교수 연구팀과 공동으로 역구조 페로브스카이트 태양전지의 '쌍분자 패시베이션' 결함 제어 기술을 개발했다. 분자 크기가 작은 프로판-1,3-디암모늄 디아이오다이드(PDAI)를 먼저 주입해 박막 내부 결정립계의 빈틈을 메운 뒤, 불소 기반 4TF 분자를 연속 코팅해 표면에 잔존하는 납 원자 등 화학적 결함을 안정화하는 방식이다. 해당 기술을 적용한 소자는 광전변환효율 24.6%(최고 24.61%)를 기록했으며, 무처리 대조군은 21.21%, 단일 분자 처리군은 23.17%였다. 홍성준 박사는 건물 일체형 창문, 자동차 선루프, 휴대용 기기용 유연 태양전지와 대면적 슬롯다이 코팅 기반 모듈화 공정, 실리콘·페로브스카이트 탠덤 전지 상용화와의 접목 계획을 언급했다. 연구 성과는 학술지 'ACS 어플라이드 머티리얼즈 앤 인터페이스(ACS Applied Materials & Interfaces)'에 게재됐다.

8월 27일