[📪정보] 울퉁불퉁한 태양전지는 최대 66% 더 많은 에너지를 수확할 수 있습니다.

[익명(182.230)]

태양전지의 효율, 작은 돌출부로 향상될 수 있다

새로운 연구에 따르면 유기 태양전지 표면에 작은 돔을 만들면 효율을 최대 2/3까지 높일 수 있으며 보다 넓은 각도에서 빛을 포착할 수 있다고 합니다.

태양 전지는 일반적으로 평평하여 주어진 시간에 햇빛에 노출되는 표면의 양을 최대화합니다. 이 디자인은 태양이 특정 각도 내에 있을 때 가장 잘 작동하므로 패널은 하루를 최대한 활용하기 위해 15도에서 40도 사이로 기울어져 있습니다.

과학자들은 햇빛을 가두고 순환시켜 장치가 더 많은 에너지를 포착할 수 있도록 하는 구형 실리카 나노 껍질 등 다른 형태의 표면을 실험해 왔습니다. 새로운 연구를 위해 터키 압둘라 귈 대학교의 과학자들은 돔 모양의 돌출부가 유기 태양전지를 어떻게 향상시킬 수 있는지에 대한 복잡한 시뮬레이션을 실행했습니다.

연구팀은 인듐 주석 산화물(ITO)의 투명한 보호층으로 덮인 알루미늄층과 PMMA 기판 위에 P3HT:ICBA라는 유기 폴리머를 활성층으로 사용하여 만든 광전지를 연구했습니다. 이 샌드위치 구조는 "반구형 쉘"을 통해 유지되었습니다.

연구진은 복잡한 시스템의 요소를 관리 가능한 청크(chunk)로 분해하여 3D 유한 요소 분석(FEA)을 수행했습니다.

평평한 표면과 비교했을 때 돌출부가 있는 태양전지는 빛의 편광에 따라 빛 흡수율이 36%에서 최대 66%까지 향상됨을 보여주었습니다. 이러한 돌출부는 빛이 평평한 표면보다 더 넓은 각도에서 유입되도록 하며 최대 82도의 각도 범위를 제공했습니다.

아직 이러한 태양 전지의 실물이 나오지는 않았지만, 이 원리가 작동한다면 옥상 태양광뿐만 아니라 웨어러블 장치와 같이 빛의 조건이 변화하는 시스템에도 유용할 수 있습니다.

공동 저자인 하두영 교수는 "반구형 쉘 모양의 활성층이 발전용 창문 및 온실, 사물 인터넷 등에 유용하게 활용될 수 있습니다." 라고 말했습니다.

해당 연구는 Photonics for Energy 저널에 게재되었습니다.