벤디(Bendy) 태양광 패널은 일반 태양광 패널만큼 좋습니다.

기존 태양전지는 일반적으로 균열을 방지하기 위해 편평하고 정적인 표면에만 사용되었지만 이제는 동일한 에너지 생성 효율을 지닌 유연한 대안이 있습니다.

알렉스 윌킨스

2023년 5월 24일

부러지지 않고 구부릴 수 있는 태양전지

리우원주

기존 태양전지만큼 효율적이고 가볍고 구부러지는 태양전지는 태양에너지 사용을 대폭 확대할 수 있습니다.

오늘날 사용되는 대부분의 태양전지는 높은 효율성과 제조 용이성 덕분에 크리스탈 실리콘 기반이지만, 스트레스를 받으면 균열이 발생하기 때문에 평평한 정적 표면에만 배치할 수 있습니다. 다른 재료로 만들어진 기존의 구부러진 태양전지는 대안을 제공하지만 에너지 효율이 훨씬 낮습니다.

이제 상하이 중국과학원의 Wenzhu Liu와 그의 동료들은 매우 유연하여 효율성을 잃지 않고 스스로를 감쌀 수 있는 얇고 가벼운 실리콘 기반 전지를 개발했습니다.

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연구팀은 먼저 광전지 실리콘 웨이퍼를 60% 이상 얇게 만들어 셀을 만들었는데, 이는 종이처럼 휘어지지만 반사성이 뛰어나 효율성이 떨어집니다. 미세한 피라미드 모양의 범프를 만들기 위해 표면을 화학적으로 처리하면 이러한 효율성이 회복되지만 구부릴 때 부서지기 쉽습니다. Liu가 이 문제를 해결할 아이디어를 얻기 전까지는 말이죠.

"어느 날 비닐 봉지를 찢었을 때 봉지 가장자리에 있는 작은 홈을 보고 실리콘 셀이 기계적 응력으로 인해 조각나는 경향이 웨이퍼 가장자리의 날카로운 노치로 인해 발생하는지 묻게 되었습니다."라고 그는 말합니다.

처리된 세포가 슬로우 모션으로 촬영된 후 Liu와 그의 팀은 균열이 피라미드 사이의 채널에 있는 세포 가장자리에서 시작된다는 것을 깨달았습니다. 그들이 이 채널을 부드럽게 하고 셀을 구부리려고 시도했을 때, 작고 표면적인 균열이 많이 쌓였지만 셀은 부서지지 않았고 효율성을 유지한다는 것을 발견했습니다.

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셀은 드론에 사용할 수 있을 만큼 가볍습니다.

Wenzhu Liu 등(2023)

유연한 셀은 기존 실리콘 웨이퍼 기술을 사용하여 쉽게 제작할 수 있으며 견고한 셀보다 95% 가볍기 때문에 건물 무결성을 손상시키지 않고 벽에 사용할 수 있습니다. Liu와 그의 팀은 남극, 20km 고도로 비행하는 드론, 강풍 속에서 풍선 위에서와 같은 극한 환경에서 셀을 테스트한 결과 단단한 태양전지보다 더 잘 작동하고 때로는 더 나은 것으로 나타났습니다.

캠브리지 대학의 Kyle Frohna는 이 연구가 매우 인상적이라고 말했습니다. "이것은 실리콘을 완전히 다른 종류의 응용 분야로 확장시켜 줍니다. 그 중 일부는 우리가 생각해 왔고 일부는 아직 생각조차 하지 못한 것입니다."

저널 참고자료:

자연 DOI: 10.1038/s41586-023-05921-z

주제:

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