유연한 CIGS 에볼루션 바카라 전지 모형으로 세계 최고 광전 변환 효율을 달성

바카라 커뮤니티 (Nomaguchi Ari 회장) (이하 "AIST")Solar Power Research Center[연구 센터 이사 Kondo Michio] 복합 뇌 팀 팀 Niki Sakae, 연구팀의 이사 (및 준회원 연구 센터 디렉터), Ishizuka Naogo, 연구원CIGS 박막, 에볼루션 바카라 전지 표면에는 금속 도체가 사용되지 않습니다통합 구조의 유연한 에볼루션 바카라 전지 서브 모듈, 세계에서 가장 높은 광전자 변환 효율 159% (가벼운 수신 영역 757cm²)가 달성되었습니다

가볍고 구부러 질 수있는 유연한 에볼루션 바카라 전지는 기존의 에볼루션 바카라 전지로 도입하기 어려운 곳에 설치할 수 있으며 응용 분야를 확장 할 것으로 예상되어 에볼루션 바카라 발전의 확산을 촉진하는 열쇠 중 하나로 관심을 끌 수 있습니다 그러나, 통합 된 구조를 갖는 유연한 에볼루션 바카라 전지 모듈로 10% 이상의 광전 변환 효율을 얻는 것은 매우 어려웠다 이번에는 고정밀 알칼리성 첨가 제어 및 통합에 대한 기술적 문제를 해결했으며 실제 수준의 하위 모듈 크기 보드를 사용하여 통합 유연한 CIGS 에볼루션 바카라 전지의 광전 전환 효율을 극적으로 개선하는 데 성공했습니다

이 결과는 2010 년 3 월 17 일부터 20 일까지 Tokai University Shonan 캠퍼스에서 개최되는 Applied Physics에 관한 57 번째 연합 강의 및 35 번째 IEEE Solar Power Experts Conference (35th IEEE 광전자 전문가 회의)에서 발표됩니다

통합 유연한 CIGS 에볼루션 바카라 전지 및 LED는 전원으로 빛을 방출합니다

최근 몇 년 동안 에볼루션 바카라 발전에 대한 관심은 전 세계적으로 증가하고 있으며 현재의 주류 결정질 실리콘 에볼루션 바카라 전지 외에도 시장에 다양한 유형의 에볼루션 바카라 전지가 나타나고 있습니다 그중에서도 CIGS 에볼루션 바카라 전지는 높은 광전자 변환 효율을 갖고 노화가없는 장기 신뢰성이 우수하며 단일 검은 색으로 채색되며 비용이 절감 될 것으로 예상되는 박막 에볼루션 바카라 전지 중 하나입니다 또한,에너지 지불 회수 시간약 1 년, 기존의 다결정 실리콘 에볼루션 바카라 전지의 약 절반입니다 박막 에볼루션 바카라 전지의 특징을 사용하는이 유연한 에볼루션 바카라 전지는 가볍고 구부러져 있으며, 기존의 에볼루션 바카라 전지와 함께 설치하기 어려운 하중 부유 한계 및 곡선 표면이있는 위치에 설치할 수있을뿐만 아니라 모바일 전원 공급원으로도 사용될 수 있으므로 고성능 제품의 도입이 차단됩니다 특히, CIGS 에볼루션 바카라 전지는 박막 에볼루션 바카라 전지 중에서 가장 높은 전환 효율을 가지므로 고성능 유연한 CIGS 에볼루션 바카라 전지 모듈을 실현해야 할 필요가 있습니다

AIST는 다양한 에볼루션 바카라 전지의 성능과 기능을 향상시키기위한 기술을 개발하기 위해 노력하고 있으며, 에볼루션 바카라 광 발전의 사용을 더욱 확대하고 지속 가능한 사회를 실현하기 위해 평가 기술을 평가합니다 에볼루션 바카라 발전 연구 센터의 복합 박막 팀은 다양한 에볼루션 바카라 전지의 CIGS 박막을 사용하여 에볼루션 바카라 전지를 담당하며 대학 및 회사와 협력하여 연구 개발을 진행하고 있습니다

현재 상업적으로 이용할 수있는 패널 유형 CIGS 에볼루션 바카라 전지 모듈은 다수의 에볼루션 바카라 전지가 단일 유리 기판에 직렬로 연결되는 통합 구조를 갖는다 (도 1 좌측) 한편, 유연한 CIGS 에볼루션 바카라 전지 모듈에서, 하나의 에볼루션 바카라 전지 (단일 세포)는 금속 포일로 만든 단일 기판 상에 제조되었으며, 다수의 에볼루션 바카라 전지가 도체와 연결되는 그리드 전극 유형 구조를 갖는다 (도 1의 오른쪽) 이는 유연한 기판에 통합 구조를 형성하기가 어렵고 고효율에 필요한 고정밀 알칼리 첨가 제어와 같은 문제가 있으며, 높은 광전자 변환 효율을 달성 할 수 없기 때문입니다 또한, GAAS (갈륨 아르 세나이드) 및 실리콘과 같은 결정질 물질을 사용한 유연한 에볼루션 바카라 전지는 또한 그리드 전극 구조를 갖는다

그림 1 통합 (왼쪽) 및 그리드 전극 (오른쪽) 모듈의 외관 및 단면 구조에 대한 개략도

통합 구조에서는 에볼루션 바카라 전지 표면의 그리드 전극 또는 도체가 필요하지 않으며 단일 에볼루션 바카라 전지는 고전압을 얻을 수 있습니다 매우 효율적인 통합 유연한 에볼루션 바카라 전지가 실현되면 설치된 제품의 설계 자유를 개선하고 설치를 단순화하는 장점으로 인해 응용 분야의 범위가 확장 될 것으로 예상됩니다 따라서 AIST는 현재까지 경작 한 기술을 적용하고 추가로 개발함으로써 전례없는 고성능 통합 유연성 CIGS 에볼루션 바카라 전지 모듈을 실현하는 데 어려움을 겪었습니다

이 연구 결과는 에볼루션 바카라 광 발전 시스템 미래의 기술 연구 및 개발 인 New Energy and Industrial 기술 개발 기관의 계약 프로젝트에 따라 "CIGS 에볼루션 바카라 전지 고성능 기술 (2006-2009)의 연구 및 개발"에서 얻었습니다

이전, AIST레이저 스크라이브ya기계식 스크라이브와 같은 통합 프로세스 기술을 개발하여 CIGS 층 및 기타 재료를 수십 마이크로 미터로 자르고 유리 기판을 사용하여 세계 최고 수준의 고효율 통합 서브 모드를 달성했습니다 이러한 기술은 유연한 기판을 전문으로함으로써 더욱 개발되었으며, 이번에는 유연한 세라믹 기판을 사용하여 CIGS 에볼루션 바카라 전지를 성공적으로 통합했습니다

또한 CIGS 에볼루션 바카라 전지에서 NA (나트륨)과 같은 알칼리 금속을 첨가하여 고 광전자 전환 효율을 달성 할 수 있습니다알칼리성 효과로 알려진 성능 향상 효과 알려져 있습니다 패널 모듈에 사용 된 소다 라임 유리 이외의 기판이 사용될 때,이 알칼리 효과를 얻으려면 매우 정확한 알칼리 제어 기술이 필요합니다 AIST는 기판상의 안정 알칼리 공급원으로서 실리케이트 유리 층을 형성하고 형성 조건을 변화시킴으로써 CIGS 층에 첨가 된 알칼리의 양을 제어하는 ​​방법을 확립했다 이 기술은 하위 모듈 크기를 갖는 유연한 기판에 적용되었고, 에볼루션 바카라 전지가 개발되었다

이 CIGS 에볼루션 바카라 전지는 유연한 세라믹 기판을 사용하고 기판 표면의 초소형 01µm 규산염 유리 층을 사용하여 알칼리성 효과로 인한 성능을 향상 시키며,이 위에는 몰리브덴 후면 전극층이 형성되었습니다 발전층 인 CIGS 박막은 두께가 약 2 μm이며 증발에 의해 형성되었다 무화과 도 2는 이번에 제조 된 서브 모듈의 에볼루션 바카라 전지 특성을 보여준다 17 개의 단일 셀이 한 보드에 직렬로 연결된 통합 된 유연한 CIGS 에볼루션 바카라 전지 서브 모듈은 159%의 광전 전환 효율 (1159V, 단락 회로 전류 1488mA, 곡선 계수 699%)을 달성합니다

그림 2 세라믹 기판 (300 µm 두께) (추가 재료)

그림 3은 이번에 개발 된 통합 유연한 CIGS 에볼루션 바카라 전지 서브 모듈의 모양과 서브 모드에서 절단하여 길이가 10cm이고 폭이 넓은 스트립 모양의 CIGS 에볼루션 바카라 전지 모듈이 형광등에서 빛나는 빛을 발전시켜 전기를 생성하는 예를 보여줍니다

그림 3 (왼쪽) 10 × 10cm2100µm 두께의 세라믹 기판을 사용하여 제작 된 통합 서브 모듈의 모양 (오른쪽) 300µm 두께의 동일한 크기의 서브 모듈에서 잘라내어 전원으로 빛을 발산하는 LED

단일 CIGS 에볼루션 바카라 전지로부터 얻은 전압은 1V 이하이며, 이는 그리드 전극 유형의 하나의 에볼루션 바카라 전지에 해당하지만 통합 구조로 직렬로 연결함으로써 통합 된 에볼루션 바카라 전지의 수가 통합 된 에볼루션 바카라 전지의 수와 동일하기 때문에 10V 이상의 전압을 달성 할 수있다 따라서, 높은 작동 전압이 필요한 장치조차도 단일 에볼루션 바카라 전지를 사용하여 작동 할 수 있습니다 또한,이 통합 된 에볼루션 바카라 전지 모듈 모듈은 빛의 수신 표면에 부분 그림자가 형성 되더라도 기능합니다

이 통합 된 유연한 CIGS 에볼루션 바카라 전지 서브 모듈의 효율을 향상시키기 위해 개발 된 원소 기술은 기본적으로 다양한 기판 재료에 적용될 수 있습니다 앞으로, 우리는 다양한 회사들과 협력하여 대규모 기판에 대한 추가 적용, 저렴한 고성능 통합 유연한 CIGS 에볼루션 바카라 전지 모듈의 실현 및 IT의 상용화를위한 연구 개발을 더욱 발전시킬 것입니다

보도 자료 수정 정보

수정 된 부품
1 "개요"(2010 년 4 월 15 일, 10:00)의 설명 (인증 효율) 및 용어 설명의 삭제
2 "인증 효율 측정 결과"그림 2의 캡션 "연구 목차"의 캡션은 "효율성 측정 결과"(2010 년 4 월 15 일, 10:00)로 개정됩니다

◆ CIGS 박막

구리 (Cu), 인듐 (IN), 갈륨 (GA) 및 셀레늄 (SE)으로 구성된 다중 기반 화합물 반도체 Cu (IN, GA) SE₂의 박막 | 그것의 특성은 IN 및 GA 및 황과 같은 요소를 혼합하여 금지 된 밴드 폭 (밴드 갭)과 같은 물리적 특성을 제어 할 수 있다는 것입니다 CIGS 에볼루션 바카라 전지는 박막 에볼루션 바카라 전지 중에서 가장 높은 광전 전환 효율을 가지며, 차세대 에볼루션 바카라 전지로 오랫동안 관심을 끌고 있습니다 대량 생산 및 판매가 시작되었으며 시장은 주로 유럽에서 도입되고 있습니다[참조로 돌아 가기]

◆ 통합 구조

그림 1의 왼쪽 참조 구조는 복수의 에볼루션 바카라 전지가 단일 기판에 직렬로 연결되어 그 안에 통합되는 구조입니다 개별 에볼루션 바카라 전지 사이의 연결은 통합 회로와 같은 단일 기판에서 백 전극 층의 패턴과 CIGS 광 흡수 층의 패턴을 생성함으로써 이루어집니다 따라서 에볼루션 바카라 전지 표면의 그리드 전극 및 도체는 더 이상 필요하지 않습니다 또한 단일 보드에서 고전압을 달성 할 수 있습니다[참조로 돌아 가기]

◆ 에너지 지불 회수 시간

는 에볼루션 바카라 전지 제조 중에 입력 된 에너지의 양이 제조 된 에볼루션 바카라 전지로부터 생성 된 에너지에 의해 회수 될 때까지 기간을 보여준다 CIGS 에볼루션 바카라 전지의 경우 연간 생산 규모는 약 12 년이며 100MW는 약 09 년입니다[참조로 돌아 가기]

◆ 레이저 스크라이브

단일 기판에 통합 된 구조로 CIGS 에볼루션 바카라 전지를 제조 할 때는 일반적으로 3 개의 개별 절단 단계가 필요합니다 이 절단 과정을 서기 과정 또는 패터닝 프로세스라고도합니다 현재, 일반적으로, 후면 전극 층인 몰리브덴 (MO) 층을 절단하는 첫 번째 단계는 레이저를 사용하여 수행된다 이것을 레이저 스크라이브라고합니다[참조로 돌아 가기]

◆ 기계식 스크라이브

CIGS 층과 투명 전극 층을 절단하는 두 번째 및 세 번째 단계는 절단기 블레이드 등을 사용하여 기계적으로 수행되며 이러한 단계를 기계적 스크라이브라고합니다[참조로 돌아 가기]

◆ 알칼리성 효과

특히 CIGS 층에 나트륨 (NA)을 첨가하면 에볼루션 바카라 전지의 광전 전환 효율이 크게 향상되며, 이는 나트륨 효과라고도합니다 전환 효율을 향상시키기위한 많은 메커니즘은 불분명하지만, 결정 결함을 보상하는 효과와 같은 메커니즘이 제안되었다[참조로 돌아 가기]

추가 자료

그림 2 세라믹 기판 (300 µm 두께)을 사용하여 제작 된 17 세포 통합 융통성 CIGS 에볼루션 바카라 전지 서브 모듈의 효율 측정 결과

조명 수신 구역 (조리개 영역) 757cm²를 사용하면 전환 효율 (EFF (AP))가 159% (개방 회로 전압 (VOC) : 1159V, 단락 전류 (ISC) : 1488MA, 곡선 계수 (FF) : 699%)로 달성되었습니다
수직 축 (왼쪽)은 전류를 나타내고, 세로 축 (오른쪽)은 출력을 나타내고 수평 축은 전압을 나타냅니다 그래프의 빨간색 선은 전류와 전압의 관계를 보여주고 녹색 선은 출력과 전압의 관계를 보여줍니다[참조로 돌아 가기]