창호 크기의 반투명 태양전지 제조를 향하여
필오프 패터닝 기술은 더 취약한 유기 반도체를 대규모로 반투명한 태양 전지판으로 제조할 수 있게 해줍니다.
날짜:
2022년 7월 19일
원천:
미시간 대학교
요약:
투명한 태양 전지를 가정용 창문으로 가져오기 위한 중요한 단계에서 연구자들은 고효율의 반투명 태양 전지를 제조하는 방법을 개발했습니다.
투명한 태양 전지를 가정용 창문으로 가져오기 위한 중요한 단계에서 미시간 대학의 연구원들은 고효율의 반투명 태양 전지를 제조하는 방법을 개발했습니다.
Peter A. Franken Distinguished University 전기 공학 교수이자 연구 교신 저자인 Stephen Forrest는 "원칙적으로 이제 반투명 유기 태양 전지를 2미터 x 2미터로 확장할 수 있으므로 창문이 현실에 훨씬 더 가깝습니다."라고 말했습니다. 줄에 게재.
기존의 실리콘 기반 태양 전지는 완전히 불투명하여 태양열 발전소와 지붕에 사용할 수 있지만 창문의 목적은 무효화됩니다. 그러나 광흡수체가 플라스틱의 일종인 유기태양전지는 투명할 수 있다.
유기 태양 전지는 낮은 효율과 짧은 수명과 같은 엔지니어링 문제로 인해 에너지 생산 목적을 위한 실리콘 기반 사촌보다 뒤쳐져 있지만, Forrest 연구소의 최근 연구에서는 10%의 기록적인 효율과 최대 30년의 예상 수명을 달성했습니다. .
그래서 팀은 투명한 태양 전지를 제조할 수 있도록 하는 데 관심을 돌렸습니다. 중요한 과제는 태양광 모듈을 구성하는 개별 셀 사이에 마이크론 규모의 전기 연결을 만드는 것입니다. 레이저를 사용하여 세포를 패턴화하는 기존의 방법은 유기광 흡수체를 쉽게 손상시킬 수 있습니다.
대신 팀은 마이크론 수준의 해상도를 달성하는 다단계 필오프 패터닝 방법을 개발했습니다. 그들은 플라스틱 박막을 증착하고 매우 얇은 스트립으로 패턴화했습니다. 그런 다음, 그들은 유기 및 금속 층을 내려 놓습니다. 다음으로, 그들은 스트립을 벗겨내어 세포 사이에 매우 미세한 전기적 상호 연결을 생성했습니다.
이 그룹은 각각 4cm x 0.4cm 크기의 반투명 태양 전지 8개를 연결하고 200μm 너비의 상호 연결로 분리하여 단일 13cm 2 모듈을 만들었습니다. 7.3%의 전력 변환 효율은 모듈의 개별 태양 전지보다 약 10% 낮습니다. 이 작은 효율 손실은 모듈의 크기에 따라 증가하지 않습니다. 따라서 미터 규모 패널에서도 유사한 효율성이 예상됩니다. 투명도가 50%에 가깝고 녹색을 띠는 셀은 상업용 창에 사용하기에 적합합니다. 주거용 시장에서 선호되는 더 높은 투명도는 이 동일한 기술로 쉽게 얻을 수 있습니다.
UM 응용 물리학 박사 과정 학생이자 발표된 연구의 제1 저자인 Xinjing Huang은 "이제 이 기술을 저렴한 응용 프로그램으로 전환하기 위해 업계를 참여시켜야 할 때입니다."라고 말했습니다.
결국, 유연한 태양 전지 패널은 두 개의 창유리 사이에 끼워질 것입니다. 이러한 에너지 생성 창 필름의 목표는 약 50% 투명도 10%-15% 효율입니다. Forrest는 이것이 몇 년 안에 달성될 수 있다고 믿습니다.
Forrest는 "우리가 하고 있는 연구는 제조업체가 대규모 생산에 들어가는 데 필요한 투자를 할 수 있도록 기술의 위험을 제거하는 것입니다."라고 말했습니다.
이 기술은 다른 유기 전자 장치에도 일반화될 수 있다고 그는 말했다. 그리고 실제로 그의 그룹에서는 이미 백색 조명용 OLED에 적용하고 있습니다.
University of Michigan은 특허 보호를 신청했으며 이 기술을 시장에 출시할 파트너를 찾고 있습니다.
출처 : https://www.sciencedaily.com/