삼중접합 태양전지, 결함 패시베이션과 광학 설계로 효율 극대화

연구진은 페로브스카이트/페로브스카이트/실리콘 삼중접합 태양전지에서 4F-POEABr 분자를 도입해 넓은 밴드갭 페로브스카이트의 표면 결함 재결합을 억제하고, 산화주석/인듐아연산화물 이중층 구조로 광학 설계를 최적화했다. 그 결과 1.046 cm² 면적에서 32.22%, 15.62 cm² 면적에서 26.97%의 인증된 안정화 전력 변환 효율을 달성했으며, 히스테리시스가 거의 없고 동작 안정성이 향상됐다.

AI 요약

페로브스카이트/페로브스카이트/실리콘 기반 삼중접합 태양전지의 효율을 획기적으로 개선한 연구 결과가 발표되었습니다. 연구팀은 4F-POEABr이라는 패시베이션 분자를 도입해 넓은 밴드갭(WBG) 페로브스카이트 필름의 표면 결함 재결합을 억제했으며, 이를 통해 개방 전압 1.413V를 달성했습니다. 또한 산화주석/인듐아연산화물 이중층 구조를 활용한 간섭 관리로 중간 서브셀의 전류 밀도를 0.5mA cm⁻² 향상시켰습니다. 그 결과 1.046cm² 면적에서 32.22%, 15.62cm² 면적에서 26.97%의 인증된 정상상태 전력변환효율을 달성했으며, 무시할 수준의 히스테리시스를 보였습니다.

핵심 포인트

  • 4F-POEABr 분자가 화학적·전계 효과 패시베이션을 결합해 WBG 페로브스카이트의 표면 결함 재결합 억제
  • WBG 서브셀에서 준페르미 준위 분리 1.53eV, 개방 전압 1.413V 달성
  • 1.046cm² 개구 면적에서 32.22%, 15.62cm² 개구 면적에서 26.97%의 인증 효율 달성
  • 견고한 상호연결층과 엔지니어링된 페로브스카이트 인터페이스로 동작 안정성 향상

향후 전망

  • 삼중접합 태양전지가 단일접합 광전지의 Shockley-Queisser 효율 한계를 넘어서는 실용적 경로로 자리잡을 전망
  • 확장 가능한 고성능 태양광 기술로 상용화 가능성 높아짐
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