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새로운 태양전지 재료의 개발 상태와 추세
I. 페로브스카이트 태양전지
재료 특성 및 장점
페로브스카이트 물질은 높은 흡수 계수, 긴 운반기 확산 길과 낮은 비 방사성 재조합 비율을 가지고 있으며 실험실 효율은 30%를 초과했습니다17.제조 과정은 간단합니다. 용액 방법 또는 증기 퇴적, 비용은 결정적 실리콘 전지보다 낮으며 대역 간격 (1.2-2.3eV) 은 구성 요소에 의해 조정 될 수 있으며, 이는 다단계 스파킹 설계에 적합합니다.

응용 프로그램 돌파구:베이징 공과대학 연구팀은 긴 사슬의 알킬라민을 첨가하여 비평한 넓은 대역 간격 페로브스키트 필름의 문제를 해결하고 고효율의 스파킹 셀 프로토 타입을 준비했습니다..
과제와 개선 방향
안정성: 습도, 자외선 및 온도에 쉽게 영향을 받습니다.그리고 인터페이스 패시베이션과 포장 기술 (글라스/폴리머 포장 등) 을 통해 수명을 개선해야 합니다..
환경 보호: 납 기반 페로브스카이트는 독성이 있으며, 연구는 납 없는 페로브스카이트 (세슘 틴 기반 등) 로 전환되었습니다16. 2. 유기 태양 전지
재료의 특성 및 응용
유기 물질 (폴리머와 작은 분자 등) 은 가볍고 유연하며 용액 처리 가능하므로 투명 / 유연한 장치의 준비에 적합합니다.MIT 에서 개발 한 그래핀 전극 유기 태양 전지는 높은 전도성 및 광적 투명성을 동시에 가지고 있으며 창문 및 자동차 표면에 고정 될 수 있습니다..

효율성 향상: 실험실 효율은 19%에 달하지만 대규모로 준비되면 효율성이 크게 감소합니다.
기술 최적화
인터페이스 엔지니어링: 운반자의 이동성을 향상시키기 위해 분자 설계를 통해 기증자와 수용자 물질의 일치를 최적화합니다.
장치 구조: 역기성 태양전지 (ITIC 수용기) 는 에너지 손실을 줄일 수 있습니다6.
3색소 감수성 태양전지 (DSSC)
주요 장점
염료에 민감한 층 (루테늄 복합체와 같이), 티타늄 이산화 반도체 및 요오드 전해질을 사용하여 약한 빛에서 작동 할 수 있으며 저렴한 비용과 환경 친화적입니다.

혁신 방향: 양자 점 염료 (수연황화물 등) 는 스펙트럼 흡수 범위를 넓히고 효율성을 12%까지 높일 수 있습니다.
어려움
전해질은 누출 가능성이 높고 고체 전해질 대안을 개발해야합니다6.

다른 첨단 재료
나노 크리스탈린 태양전지
나노 결정 물질 (양자 점 등) 은 높은 양자 효율을 가지고 있으며 이론적 효율은 30%를 초과하지만 곡물 인터페이스 결함 문제는 해결되어야합니다.

여러 계층과 여러 단절 세포

페로브스카이트/ 결정적 실리콘 라미네이트: 이론적 효율은 30%를 초과하고, 결정적 실리콘은 장파 빛을 흡수하고, 페로브스카이트는 단파 빛을 포착한다.

트리플 조크션 셀: GaInP/GaAs/Ge 구조는 33%의 효율을 가지고 있으며 항공우주용으로 적합합니다.

새로운 양자 물질
리하이 대학에서 개발한 "중간 대역 상태" 물질은 구리 융합을 통해 190%의 외부 양자 효율을 달성하여 쇼클리-케이저 이론적 한계를 깨고 있습니다.

V. 미래 추세와 도전
기술적인 방향

가볍고 유연함: 착용 가능하고 건물에 통합되는 태양광 재료 (투명한 태양광 유리 및 태양광 타일 등) 를 개발합니다.

환경 보호 및 저렴한 비용: 납 없는 페로브스키트 및 바이오 기반 유기 물질을 촉진합니다.
산업적 병목

대량 생산: 대량 준비 (페로브스카이트 인쇄 과정과 같은) 에서 효율 저하 문제를 해결해야합니다.
안정성 검증: IEC 표준 테스트 (열/빛 노화 등) 를 통과해야 합니다.