유연한 실시간 바카라 태양 전지로 177% 효율성을 달성

바카라 커뮤니티 [Yoshikawa Hiroyuki 회장] (이하 "AIST")Solar Power Generation Research Center[연구 센터 감독 Kondo Michio] 복합 박막 팀 Niki Sakae 리서치 팀 (연구 센터의 행정 책임자) 및 Ishizuka Naogo 연구원은 Teijin Co, Ltd의 협력을 가진 비 실리콘 기반 자료입니다 (이하 "Teijin")실시간 바카라 박막를 사용하여 유연한 태양 전지의 에너지 변환 효율을 극적으로 향상시키는 기술을 개발했습니다 이 기술에는 광범위한 세라믹, 금속 호일, 폴리머 등이 포함됩니다Flexible Board를 사용하여 고성능 태양 전지를 성공적으로 제작했습니다

구리 (Cu), 인듐 (IN), 갈륨 (GA) 및 셀레늄 (SE)으로 제조 된 반도체 재료를 사용한 태양 전지는 광전 전환층의 두께를 몇 µm로 감소시킬 수 있습니다 이 장점을 활용하면 곡선 표면에 설치하고 운반 할 수있는 경량의 유연한 태양 전지에 적용될 것으로 예상됩니다 지금까지 유연한 실시간 바카라 태양 전지의 성능을 향상시키기가 어려웠지만 이제는 새로운 알칼리성 첨가 제어 기술과 중합체 기판을위한 새로운 취급 기술을 개발하여 유연한 실시간 바카라 태양 전지의 에너지 전환 효율을 크게 향상 시켰습니다

이 연구 결과는 제 4 차 고급 산업 과학 및 기술 태양 광 발전 연구 센터 결과 보고서 회의에서 발표 될 예정이며, 일본의 신흥 박물관과 2008 년 7 월 28 일부터 29 일까지 미래에 개최 될 예정이며, 23 번째 국제 유럽 태양 광 회의 (23 번째 유럽 태양 광 태양 에너지 회의 및 전시회)에서 발표됩니다

세라믹 기판 (왼쪽) 및 중합체 기판 (오른쪽)을 사용한 유연한 실시간 바카라 태양 전지

환경 문제 증가와 원유 가격 상승에 대한 우려로 인해 태양 광 발전을 포함한 새로운 에너지 원에 대한 기대와 관심이 증가하고 있습니다

실시간 바카라 태양 전지는 (1) 높은 전환 효율, (2) 노화가없는 높은 장기 신뢰성, (3) 단일 검은 색의 우수한 설계 품질 및 (4) 우수한 방사선 저항과 같은 우수한 특징을 가지고 있으며 우수한 방사선 저항성을 가지고 있으며 외부 공간과 같은 특수 환경에 적응할 수 있습니다 또한,에너지 투자 회수 시간 (EPT)약 1 년, 다결정 실리콘 태양 전지의 절반 정도이며 비용을 절감 할 것으로 예상됩니다 이 회사는 이미 산업 실용 단계로 이사했으며 국내 기업은 2007 년에 패널 형 태양 전지 모듈의 대량 생산 및 판매를 시작했습니다

실시간 바카라 태양 전지의 또 다른 특징은 광전 전환층이 µm만큼 더 얇아 질 수 있다는 것입니다 박사 필름은 사용 된 원료의 양을 줄이고 구부릴 수 있습니다 유연한 고성능 태양 전지가 실현되면 곡선 표면에 설치의 요구를 충족 할 수 있으며, 가벼운 및 모바일에 대한 설치가 가능하며 태양열 발전의 사용을 더욱 확장하고 확산시킬 수 있습니다

다중 증착 방법을 사용하여 실시간 바카라 광 흡수 층 필름 형성 기술을 기반으로, AIST는 (1) 필름 형성을위한 현장 관찰 및 제어 기술 개발, (2) 광범위한 밴드 폭 밴드 실시간 바카라에 적합한 태양 전지 생산 공정 개발을 개발하고있다 셀레늄 공급원 태양 광 발전 연구 센터는 실시간 바카라의 물리적 특성 제어 및 평가와 같은 기본 연구에 중점을 둘뿐만 아니라 통합 모듈 및 유연한 태양 전지의 성능 향상과 같은 산업화를위한 응용 연구 및 개발에 중점을두고 있습니다

이 연구는 태양 광 발전 시스템을위한 미래 기술을위한 연구 개발 프로젝트 인 새로운 에너지 및 산업 기술 개발 기관이 계약 한 "실시간 바카라 태양 전지 고성능 기술 (2006-2000)의 연구 개발"의 지원으로 수행되었습니다

유연한 실시간 바카라 태양 전지의 효율성을 향상시키는 데 필요한 기술적 문제 중 하나는 실시간 바카라 광 흡수 층에 알칼리를 추가하는 문제입니다 나트륨 (NA)과 같은 알칼리성 금속은 실시간 바카라 태양 전지에 사용됩니다홀 캐리어 밀도성능 향상에 필수적인 개방 회로 전압 등 증가불순물 (도펀트)로 알려져 있습니다 유연한 실시간 바카라 태양 전지의 성능을 향상시키기 위해, 우리는 이전에 나트륨 셀레 나이드 (NA₂SE와 같은 알칼리성 화합물이 광 흡수 층의 필름 형성 또는 필름 형성 전 또는 후에 공급되는 알칼리성 화합물이 공급된다 그러나, 이들 알칼리성 화합물 중 다수는 피해를 가지고 있으며, 신체적으로 불안정하고 다루기가 어렵 기 때문에 높은 재현성으로 성능을 향상시킬 수 없다

AIST는 그림 1에 표시된 것처럼 백 전극 층을 형성하기 전에 안정적인 알칼리성 화합물입니다실리케이트 유리레이어 (ASTL :알칼리 실리케이트 유리 얇은 층)는 기판에 형성되었고,이 층의 필름 형성 조건을 제어함으로써, 후면 전극 층을 통과하고 실시간 바카라 라이트 흡수 층 (이와 같이 "ASTL 방법"으로 지칭되는 알칼리의 양을 제어하는 ​​기술이 개발되었습니다 이 기술은 알칼리성의 탁월한 재현성과 추가 용이성을 허용하여 실시간 바카라 태양 전지의 에너지 전환 효율을 크게 개선하게합니다 부드러운 표면 세라믹을 기질로 사용하여 ASTL 방법을 사용하여 제조 된 유연한 실시간 바카라 태양 전지는 작은 영역 세포로 만들어집니다진정한 변환 효율177%달성 또한, 약간 거친 표면을 갖는 티타늄 호일이 기질에 사용 된 경우에도 174%가 달성되었다 177% (그림 2)는 현재까지 유연한 실시간 바카라 태양 전지의 가장 높은보고 효율 값입니다

그림 1 이번에 개발 된 고효율 유연한 실시간 바카라 태양 전지의 구조 실시간 바카라 광 흡수 층에 대한 알칼리 공급원, 초대형 실리케이트 유리 층 (ASTL)이 후면 전극 층 아래에 ​​형성되었다 그림과 같이 그리드 전극 도 3은 표면 투명 전극 층과 항 반사 코팅 사이의 증기-분해 된 알루미늄 등으로 형성된다

		태양 전지 특성 에너지 변환 효율 : 177% 개방 회로 전압 : 0660 V 단락 전류 밀도 : 354 ma/cm2 곡선 계수 : 0757
그림 2 ASTL 방법을 사용하여 세라믹 기판에 유연한 제작 실시간 바카라 태양 전지의 전류-전압 특성 (실시간 바카라 광 흡수 층이 550 ℃에서 형성되었다)

그림 3 유연한 실시간 바카라 태양 전지
(왼쪽) Ceramics Board	(오른쪽) 중합체 기판

또한, 유연한 기판 물질로서, 경량, 절연체 및 저렴한 폴리머이며, 이는 관심을 끌고있다 그러나, 실시간 바카라 광 흡수 층이 500 ℃ 이상의 고온에서 형성 될 때, 높은 에너지 전환 효율을 나타내지 만, 중합체가 기판에 사용될 때, 약 400 ℃에서 필름이 형성되어야하며, 더욱 중합체 기판의 취급은 어려운 일이며, 중합체 기판을 사용하여 고합 된 에너지 전환 효율을 얻는 것은 어렵다 전 세계적으로 12% 이상의 에너지 전환 효율이 2 ~ 3 건 밖에되지 않았습니다

이번에 Teijin에 의해 개발 된 중합체 필름은 유리 기판에서 스핀 코팅에 의해 형성되었고,이 중합체 필름에서 실시간 바카라 태양 전지를 제조 한 후,도 3 (오른쪽)에 도시 된 바와 같이 유리 기판으로부터 필름을 쉽게 벗겨 낼 수있다 이 중합체 필름을 기질로 사용하여, 유연한 실시간 바카라 태양 전지는 ASTL 방법을 사용하여 제조되었으며, 개선 된 취급뿐만 아니라 알칼리도 첨가 효과로 인해 개방 회로 전압 및 곡선 인자가 크게 개선되어 147%의 고유 전환 효율을 달성했습니다 (그림 4) 실시간 바카라 광 흡수 층은 400 ℃에서 형성되었다이 에너지 전환 효율은 현재 중합체 기판을 사용한 실시간 바카라 태양 전지의 최고 효율이다 또한,이 중합체 기판을 사용하면 패널 형 태양 전지 세포 모듈에 공통적 인 제조 라인 공정을 사용할 수 있으며, 롤 투 롤 방법과 같은 유연한 태양 전지를 위해 독점적으로 새로운 제조 장비를 도입 할 필요가 없다는 이점이있다

		(a)-ASTL 방법에 따라 전환 효율 : 147% 개방 회로 전압 : 0619 V 단락 전류 밀도 : 360 ma/cm2 곡선 계수 : 0658 (b) - 알칼리성 추가 전환 효율 : 122% 개방 회로 전압 : 0571 V 단락 전류 밀도 : 354 ma/cm2 곡선 계수 : 0604
그림 4 폴리머 기판 상에 형식화 된 실시간 바카라 태양 전지의 전류-전압 특성 (실시간 바카라 광 흡수 층이 400 ° C에서 형성되었습니다)

이번에는 소규모 지역 유연한 실시간 바카라 태양 전지로 실현 된 고효율 기술을 확장 된 하위 모듈 크기에 적용하고 통합 프로세스와 같은 기술적 문제를 해결하고 스케일 업을 개선 할 것입니다

◆ 실시간 바카라 박막

Cu (in, GA) SE, 구리 (Cu), 인듐 (IN), 갤림 (GA) 및 셀레늄 (SE)으로 구성된 칼코 피리 라이트 유형이라는 결정 구조를 갖는 반도체 재료입니다₂1974 년 미국의 Bell Institute는 Cuinse₂/CDS HeteroJunction Solar Cells는 ~ 5%의 전환 효율을보고했으며, 오늘날까지 전 세계 대학, 연구 기관 및 민간 기업은이 자료 및 상업화의 연구 및 개발을 수행하고 있습니다 IN 및 GA와 같은 그룹 III 요소의 조성 비를 제어하는 ​​능력 및 금지 된 밴드 폭 (밴드 갭)을 제어하기 위해 황 (들)의 혼합을 제어하는 ​​능력을 특징으로한다 현재, 박막 태양 전지에 대한 199%의 최고 효과적인 전환 효율은 미국 재생 에너지 연구소에 의해 유연성이없는 유리 기판을 사용한 가치로보고되었습니다[참조로 돌아 가기]

◆ Flexible Board

패널 형 실시간 바카라 태양 전지 모듈에 사용되는 유리 기판과 달리,이 기판은 금속 포일이나 폴리머처럼 구부러 질 수 있습니다 유연한 보드를 사용하면 곡선 표면에 태양 전지를 설치하거나 가벼운 경우 운반 할 수 있습니다[참조로 돌아 가기]

◆ 에너지 투자 회수 시간 (EPT)

제조 된 태양 전지를 사용하여 전기를 생성하여 태양 전지 제조 중에 입력 된 에너지의 양이 회수 될 때까지 기간을 보여줍니다 실시간 바카라 태양 전지의 연간 생산 척도는 10MW의 약 12 년, 100MW의 경우 약 09 년이라고합니다[참조로 돌아 가기]

◆ 홀 캐리어 밀도

원자가 밴드의 전자가 전도 밴드 또는 수용체 수준과 같은 국소화 된 수준에서 흥분되면, 구멍 (구멍)은 전자에서 남은 양전하를 갖는 입자와 P- 유형 반도체에서 전기 조절을 담당합니다 재료 에서이 구멍의 밀도를 구멍 캐리어 밀도라고합니다[참조로 돌아 가기]

◆ 불순물 (Dopant)

반도체의 극성 (P- 타입, N 형) 및 캐리어 밀도를 제어하기 위해 첨가 된 요소[참조로 돌아 가기]

◆ 규산염 유리

알칼리 금속 및 알칼리성 지구 금속이 산화 실리콘의 메쉬 유사 구조에서 변형 된 이온으로 부분적으로 존재하는 네트워크 형 중합체는 안정적인 구조를 갖는 네트워크 형 중합체[참조로 돌아 가기]

◆ 진정한 변환 효율

태양 전지 영역의 그리드 전극 부분을 제외한 광수 영역에서 계산 된 전환 효율 (활성 지역 효율) 전체 셀의 영역에서 결정된 효과적인 전환 효율 (총 면적 효율성)와 구별됩니다 태양 전지의 공식 전환 효율로 인증을 받으려면 고유 전환 효율 외에 인증 기관에 의한 효과적인 전환 효율을 공식적으로 측정해야합니다[참조로 돌아 가기]

◆ 태양 전지 특성

태양 전지의 평가는 일반적으로 태양 시뮬레이터를 사용한 전류-전압 측정에서 수행되며, 그 특성은 에너지 변환 효율 (η), 오픈 회로 전압 (V_OC), 단락 전류 밀도 (J_SC), 곡선 계수 (FF)와 같은 매개 변수로 표현됩니다 전압이 0V 인 경우 전류 밀도를 단락 전류 밀도라고하며, 전류가 흐르지 않을 때의 전압을 개방 회로 전압이라고합니다 전환 효율이란 무엇입니까? η = v_OC× j_SC× FF 사이에는 관계가 있습니다[참조로 돌아 가기]