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새로운 태양 전지가 태양광을 전기로 변환하는 효율을 알기 위해 작은 샘플 전지를 이상적인 조건에서 테스트한다. 그러나, 보고된 효율은 전지가 옥상에 배치되어 네덜란드 날씨에 노출될 때 연간 생산량과 다르다. ACP Energy Letters에 실린 최근 기사에서 연구팀은 차세대 태양 전지가 현실적인 조건에서 어떻게 작동할 것인지를 예측하는 모델을 제시했다. 새로운 유형의 태양 전지는 부분적으로 페로브스카이트로 구성될 가능성이 더 높다. 8 년 전에 페로브스카이트는 햇빛을 흡수하고 전기를 생성하는 새로운 유망한 물질로 떠올랐다. 오늘날 페로브스카이트는 60 년의 기간에 걸쳐 개발된 실리콘 태양 전지와 거의 동등하게 효율적이다. 페로브스카이트는 실리콘보다 스펙트럼의 다른 부분을 흡수하기 때문에 소위 탠덤 태양 전지에서 두 물질을 결합하면 이론상 태양의 방출 에너지의 훨씬 더 큰 부분이 변환되어 더 많은 전기가 생성되어야 한다. 연구팀은 실제 기상 조건에서 이러한 탠덤 태양 전지의 예상 전기 생산량을 예측하기 위해 자체 모델을 개발했다. 태양 전지에 대한 표준 테스트 조건은 평균 기온이 섭씨 25 도인 북반구의 화창한 여름날을 모방한다. 그러나 많은 태양 전지는 흐린 기후 (예 : 네덜란드)에서 작동한다. 이러한 기상 조건에서 현재 기록 전지의 조합은 실리콘으로 구성된 셀보다 훨씬 효율적이다. 연구팀은 네덜란드 위트레흐트(Utrecht)와 미국 덴버 (Denver)에서 이러한 전지의 성능을 예측하기 위해 측정된 온도, 방사 및 태양 스펙트럼을 사용했다. 이 모델은 또한 실리콘과 결합하여 30 퍼센트 이상의 태양 전지 효율에 도달하려면 페로브스카이트가 어떤 개선이 필요한지 예측한다. 따라서 연구팀은 여름에도 비오는 날과 흐린 날이 많은 네덜란드에서는 탠덤 전지가 현재의 기존 실리콘 태양 전지보다 훨씬 효율적이라는 결과를 보여 주었다. 이는 셀이 현재 사용 가능한 최상의 페로브스카이트 및 실리콘 태양 전지로 만들어진 경우에도 마찬가지이다. 연구팀은 페로브스카이트 전지가 실제로 어떻게 탠덤 태양 전지를 실리콘으로 구성된 전지보다 훨씬 더 효율적으로 개선할 수 있는지 보고했다. 이 모델은 페로브스카이트 품질, 전기 접점을 최적화하고 적층된 페로브스카이트/실리콘 전지에서 빛 관리를 최적화함으로써 최대 14 %의 효율 증가를 실현할 수 있음을 보여준다. 지난 수년간의 급속한 발전에 비추어 볼 때, 페로브스카이트 전지가 크게 개선될 것이라고 낙관하고 있지만, 대규모의 협력적이며 집중된 연구 노력이 필요하다. |
