태양광 패널의 획기적인 발전으로 '유틸리티'의 길 열림

과학자들은 초경량 태양전지의 효율성을 두 배로 높이는 방법을 발견했습니다. 그들은 이전에 볼 수 없었던 규모로 우주에서 태양 에너지를 수확하는 데 사용될 수 있다고 주장합니다.

펜실베이니아 대학 연구팀이 제작한 차세대 태양광 패널은 사람의 머리카락보다 1000배 이상 얇은 층을 사용하면서도 상용 태양전지와 비슷한 양의 햇빛을 흡수할 수 있습니다. 극도로 얇아서 두께가 원자 몇 개에 불과하기 때문에 2차원 또는 2D TMDC라는 라벨을 얻었습니다.

연구진에 따르면 기존 실리콘 태양전지에 비해 무게당 더 많은 전기를 생산할 수 있어 태양 에너지를 수확하기 위해 우주로 보내는 데 매우 적합하다고 합니다.

펜실베니아 대학의 Deep Jariwala는 "높은 특정 전력은 실제로 우주 기반 광 수확 또는 에너지 수확 기술의 가장 큰 목표 중 하나입니다."라고 말했습니다.

"이것은 위성이나 우주 정거장뿐만 아니라 우주에서 실제 유틸리티 규모의 태양광 발전을 원하는 경우에도 중요합니다. 선적해야 하는 [실리콘] 태양 전지의 수는 현재 우주 차량이 수용할 수 없을 정도로 많습니다. 그런 종류의 재료는 경제적으로 실행 가능한 방식으로 존재합니다."

혁신적인 태양전지를 컴퓨터로 모델링함으로써 Jariwala 교수와 그의 팀은 이전에 시연된 것보다 효율성이 두 배인 설계를 생각해 낼 수 있었습니다.

이번 연구 내용을 담은 '2차원 여기자 태양전지는 얼마나 좋은가?'라는 제목의 논문이 과학저널 디바이스(Device)에 화요일 게재됐다.

연구원들은 이제 디자인을 위한 대규모 생산을 달성하는 방법을 알아내기를 희망합니다.

Jariwala 교수는 "사람들은 2D TMDC가 지상 응용 분야는 아니지만 우주 기반 응용 프로그램과 같이 모바일적이고 보다 유연한 응용 분야에 탁월한 광전지 재료라는 사실을 서서히 깨닫고 있다고 생각합니다."라고 말했습니다.

"2D TMDC 태양전지의 무게는 실리콘이나 갈륨비소 태양전지보다 100배 가벼워서 갑자기 이 전지가 매우 매력적인 기술이 되었습니다."

우주 기반 태양전지 어레이의 개념은 50여년 전에 처음으로 이론화되었으며, 과학자들은 태양 에너지가 마이크로파로 변환되어 이를 전기로 변환하는 지상 기반 수신 스테이션으로 전송될 수 있다고 지적했습니다.

구름 덮개나 태양의 일반적인 주기에 의해 제한되지 않기 때문에 지상 설정에 비해 몇 가지 장점이 있습니다.

우주로 페이로드를 전달하는 비용을 크게 절감한 SpaceX와 같은 민간 우주 회사의 출현을 포함하여 태양 에너지 수확 및 궤도 로켓 발사와 관련된 몇 가지 주요 혁신 및 개발에 따라 최근 몇 년간 연구가 가속화되었습니다.

지난 달 일본 우주국 JAXA는 2025년까지 우주에 상업용 규모의 태양광 발전소를 위한 최초의 위성 송신기를 설치하는 것을 목표로 한다고 발표했습니다.

유럽 ​​우주국(European Space Agency)은 또한 솔라리스(Solaris) 프로그램을 통해 이 미개발 재생 에너지 자원에 대한 개발 프로그램을 수립할 계획입니다.