미국 연구자들이 47.1% 태양광 셀 효율로 세계기록을 달성했습니다

NREL researchers
NREL | Scientists John Geisz (left) and Ryan France fabricated a solar cell that is nearly 50% efficient. Photo by Dennis Schroeder, NREL

미국 정부 산하 재생에너지 연구소 National Renewable Energy Laboratory(NREL)가 거의 50%에 달하는 태양광 셀 효율을 달성했습니다.

NREL은 자료에서 소속 과학자들이 개발한 six-junction 태양광 셀이 두 가지 세계 신기록을 세웠다고 설명했습니다. 해당 셀은 concentrated illumination 조건 하에서 47.1%의 변환효율을 달성했으며 one-sun illumination 조건 하에서는 39.2%의 변환효율을 달성했습니다.

연구자들은 이 셀을 개발하기 위해 다양한 파장의 빛을 흡수할 수 있는 III-V족 화합물에 주목했습니다. 셀의 6개 ‘junction’은 각각 태양광 스펙트럼의 다른 부분을 활용할 수 있도록 설계되었습니다. 전체적으로 셀은 다양한 III-V족 화합물로 제작된 약 140개의 레이어로 구성되었습니다.

NREL은 III-V 태양광 셀이 높은 효율성과 비용 문제로 인해 주로 인공위성에 사용되어왔지만 이번에 개발된 six-junction 태양광 셀은 지상에서도 집광형 PV를 통해 활용될 수 있을 것이라고 설명했습니다. 이번 연구결과 저자 가운데 한 명인 NREL의 연구자 Ryan France는 거울 집광을 통해 필요 토지와 비용, 원자재를 절약할 수 있으며 빛을 집중하면 효율성도 동시에 올라간다고 말했습니다. France는 또한 이번 태양광 셀의 효율을 50% 이상으로 충분히 올릴 수 있을 것이라고 예상했습니다.

연구의 교신저자 John Geisz는 50% 효율을 넘기 위해서는 셀 내부의 resistive barrier를 감소시켜야 한다고 향후 과제를 설명했습니다. 또한 그는 NREL이 III-V 태양광 셀의 가격을 낮추기 위해 노력하고 있다고 덧붙였습니다.

이번 연구는 미국 에너지부(Department of Energy)의 지원을 받았습니다. 연구 논문은 “Six-junction III–V solar cells with 47.1% conversion efficiency under 143 Suns concentration”이란 제목으로 Nature Energy에 등재되었습니다.

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