페로브스카이트 태양전지는 효율성의 한계를 뛰어넘습니다. 잠재력을 활용하는 것은 어려울 것입니다.

신흥 태양광 기술은 미국과 유럽의 재생에너지 전환에 따른 에너지 비용 절감을 약속하지만 광범위한 채택에는 장애물이 남아 있습니다.

태양전지 제조업체인 옥스퍼드 PV(Oxford PV)는 지난주 자사 공장에서 햇빛의 28.6%를 전기로 변환하는 상용 크기 태양전지 기록을 세웠다고 밝혔다. 이는 기존 전지가 최대 24%를 제공하는 것과 비교된다. 같은 날, 중국 태양광 대기업 LONGi는 연구용 크기의 셀에서 31.8%의 전환율을 달성했다고 밝혔습니다. 태양의 광자 중 몇 개가 와트로 변환되는지를 측정하여 효율성이 높을수록 태양 에너지 생성 비용이 낮아집니다.

Oxford University에서 분사한 Oxford PV는 First Solar가 인수한 Evolar 및 Saule Technologies를 포함하여 오늘날의 패널에서 발견되는 실리콘의 효율성을 향상시킬 수 있는 페로브스카이트라고 불리는 결정질 광물 덕분에 효율성 향상을 추구하는 여러 서구 태양광 기업 중 하나입니다. 상업적 규모를 달성하지 못한 옥스퍼드 PV의 기술은 패널로 조립하기 전에 실리콘 태양전지 위에 페로브스카이트의 얇은 층을 적용한다. 이론적으로 이러한 소위 직렬 셀은 실리콘의 한계인 29%에 비해 43%의 효율성에 도달할 수 있습니다.

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옥스퍼드 PV의 최고기술책임자인 크리스 케이스(Chris Case)는 “실리콘은 벽에 도달했다”고 말했다. "이 페로브스카이트 물질은 실리콘이 20~30년이 걸린 일을 10년 만에 해냈습니다."

옥스퍼드 PV는 독일 브란덴부르크 공장에서 평균 27% 효율의 셀을 생산하고 있으며 매년 약 1%포인트씩 효율이 향상될 것으로 기대한다고 밝혔다. 연간 생산 능력이 100MW로 작은 공장이지만 확장이 가능하며 옥스퍼드 PV는 2024년 생산량을 늘리겠다는 야심을 품고 있다. 내년에 판매를 시작할 수 있도록 패널 제조업체와 협력해 산업 인증을 획득하고 있다.

태양광 분석가들은 미국과 유럽의 정부 지원으로 인해 태양광 투자가 확대됨에 따라 페로브스카이트 태양광 패널이 10년 안에 상용화될 수 있다고 말합니다. 보다 효율적인 패널은 전기를 공급하는 데 필요한 지붕 공간과 토지가 적기 때문에 재생 가능 에너지로의 세계 전환을 쉽게 할 것입니다. 국제에너지기구(International Energy Agency)에 따르면, 2050년까지 온실가스 순배출량 제로에 도달하려면 2030년까지 전 세계는 5,000기가와트 이상의 태양광 발전 용량을 보유해야 합니다. 이는 2021년 약 885기가와트에서 증가한 것입니다.

미국과 유럽이 전 세계 패널의 대부분을 공급하는 중국에 대한 의존도를 줄이기 위해 제조 능력을 강화하기 위해 노력함에 따라 태양광 기술의 발전이 이루어지고 있습니다. 국제에너지기구(International Energy Agency)에 따르면 중국은 전 세계 태양광 패널 생산의 80% 이상을 장악하고 있다. 중국이 자신의 입지를 확고히 한 데에는 초기 정부 투자, 수출 중심 전략, 저렴한 인건비 등이 큰 요인으로 작용했다.

태양광 분석가들은 페로브스카이트 태양전지판이 서구 국가들이 재생에너지를 확대하기 위해 건설하고 있는 제조에 잘 들어맞을 수 있다고 말하지만, 과거에 새로운 종류의 태양광 기술이 나타났다가 사라졌다고 경고합니다. 페로브스카이트 패널은 제조 초기 비용이 높음에도 불구하고 에너지 비용을 낮추고 공간을 덜 필요로 하여 고객의 관심을 끌 수 있습니다.

뉴사우스대학교 공과대학 마틴 그린 교수는 "미국이나 유럽이 순전히 비용 측면에서 중국계 기업과 경쟁하기는 어려울 것이므로 더 높은 비용으로 프리미엄 성능을 제공하는 제품이 잘 맞을 수 있다"고 말했다. 웨일즈.

그럼에도 불구하고 그는 중국이 동일한 기술을 개발하고 있으며 페로브스카이트의 내구성에 대한 우려로 인해 성공을 거두지 못하고 있다고 말했습니다. 페로브스카이트 제조업체는 패널이 업계 표준인 25~30년 수명 동안 지속된다는 점을 입증해야 합니다. 테스트 결과 세포는 몇 달 안에 급속히 분해되는 것으로 나타났다고 Green은 말했습니다.

이에 대해 Oxford PV의 사례는 회사가 25년 수명을 충족하거나 초과하도록 셀을 설계했다고 밝혔으며, 이는 3년 이상 실외 환경에서 풀사이즈 모듈을 연구하고 장기적인 안정성을 예측하는 테스트를 통해 입증되었습니다. 인증을 기다리는 동안 그는 회사가 업계 컨퍼런스에서 데이터를 공유했으며 업계 표준에 합의된 것이 없기 때문에 Fraunhofer 태양 에너지 시스템 ISE 연구소와 협력하여 직렬 기술에 대한 테스트를 개발하고 있다고 말했습니다.