기관명 |
NDSL |
작성자 |
KISTI 미리안 글로벌동향브리핑 |
작성일자 |
2018-11-28 00:00:00.000 |
내용 |
재료 과학자들은 유기 비 플러렌 기반 단일 접합 태양 전지의 성능에 대한 새로운 기록을 달성했다. 일련의 복잡한 최적화를 사용하여 1 평방 센티미터의 표면적에서 12.25 %의 인증된 전력 변환 효율을 달성했다. 이 표준화된 표면적은 프로토 타입 제작을 위한 예비 단계이다. 연구 결과는 네이처 에너지 (Nature Energy) 저널 ('Fine-tuning of the chemical structure of photoactive materials for highly efficient organic photovoltaics')에 발표되었다. 유기 태양 광 시스템은 지난 몇 년 동안 급속한 발전을 했다. 대부분의 경우, 유기 태양 전지는 반도체의 두 층으로 구성되어 있다. 하나는 전자를 공급하여 도너 역할을 하고, 두 번째는 억셉터 또는 전자 도체 역할을 한다. 용융물로부터 인출되거나 진공 시스템에서 침전되어야 하는 통상적으로 사용되는 실리콘과는 달리, 이 시스템에서 중합체 층은 지지 필름 상에 직접 용액으로부터 증착될 수 있다. 한편으로 이것은 비교적 낮은 제조 비용을 의미하며, 다른 한편으로는 이러한 유연한 모듈은 도시 공간에서 실리콘 태양 전지보다 더 쉽게 사용될 수 있다. 오랜 시간 동안 탄소 기반의 나노 입자인 풀러렌은 이상적인 수용체로 여겨졌지만 플러렌 기반 복합 재료의 본질적인 손실은 여전히 잠재 효율을 심각하게 제한하고 있다. 따라서 최근 수행된 연구는 패러다임 전환을 가져왔다. 국제적인 협력을 통해 풀러렌 보다 더 많은 빛을 흡수하는 새로운 유기 분자를 발견했다. 성능과 내구성의 현저한 향상은 유기 하이브리드 인쇄 태양 전지가 이제 상업적 용도로 흥미 롭다는 것을 의미한다. 그러나 실용적인 프로토 타입을 개발하려면 기술을 몇 평방 밀리미터의 실험실 차원에서 1 평방 센티미터의 표준화된 차원으로 옮겨야 한다. 스케일링 과정에서 상당한 손실이 자주 발생한다. 연구팀은 이 손실을 크게 줄일 수 있었다. 복잡한 과정에서 그들은 유기 반도체의 광 흡수, 에너지 준위 및 미세 구조를 조절했다. 이 최적화의 주된 초점은 고출력 전기의 중요한 전제 조건인 도너 및 억셉터의 호환성과 단락 전류 밀도와 개방 회로 전압의 균형이다. 이 연구를 설명하는 가장 좋은 방법은 레고 벽돌 상자를 상상하는 것이다. 단일 분자 그룹을 폴리머 구조에 삽입하고 조정했으며 이는 태양 전지의 기능에 중요한 특수한 특성에 영향을 미쳤다. 그 결과 12.25 %의 전력 변환 효율을 얻었는데 이는 수용체가 풀러렌으로 이루어지지 않는 표면적이 1cm2 인 솔루션 기반 유기 단일 접합 태양 전지에 대한 새로운 인증 기록이다. 연구자들은 스케일링 손실을 낮은 수준으로 유지하는데 성공하여 작은 표면에 있는에서 가장 높은 값이 13 % 미만에 머물렀다는 점도 흥미롭다. 동시에 온도와 햇빛과 같은 시뮬레이션 조건 하에서 생산 관련 안정성을 입증할 수 있었다. 다음 단계는 실제 프로토 타입 개발이 시작되기 전에 모듈 크기로 모델을 확장하는 것이다. |
출처 |
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원문URL |
재료 과학자들은 유기 비 플러렌 기반 단일 접합 태양 전지의 성능에 대한 새로운 기록을 달성했다. 일련의 복잡한 최적화를 사용하여 1 평방 센티미터의 표면적에서 12.25 %의 인증된 전력 변환 효율을 달성했다. 이 표준화된 표면적은 프로토 타입 제작을 위한 예비 단계이다. 연구 결과는 네이처 에너지 (Nature Energy) 저널 ('Fine-tuning of the chemical structure of photoactive materials for highly efficient organic photovoltaics')에 발표되었다. 유기 태양 광 시스템은 지난 몇 년 동안 급속한 발전을 했다. 대부분의 경우, 유기 태양 전지는 반도체의 두 층으로 구성되어 있다. 하나는 전자를 공급하여 도너 역할을 하고, 두 번째는 억셉터 또는 전자 도체 역할을 한다. 용융물로부터 인출되거나 진공 시스템에서 침전되어야 하는 통상적으로 사용되는 실리콘과는 달리, 이 시스템에서 중합체 층은 지지 필름 상에 직접 용액으로부터 증착될 수 있다. 한편으로 이것은 비교적 낮은 제조 비용을 의미하며, 다른 한편으로는 이러한 유연한 모듈은 도시 공간에서 실리콘 태양 전지보다 더 쉽게 사용될 수 있다. 오랜 시간 동안 탄소 기반의 나노 입자인 풀러렌은 이상적인 수용체로 여겨졌지만 플러렌 기반 복합 재료의 본질적인 손실은 여전히 잠재 효율을 심각하게 제한하고 있다. 따라서 최근 수행된 연구는 패러다임 전환을 가져왔다. 국제적인 협력을 통해 풀러렌 보다 더 많은 빛을 흡수하는 새로운 유기 분자를 발견했다. 성능과 내구성의 현저한 향상은 유기 하이브리드 인쇄 태양 전지가 이제 상업적 용도로 흥미 롭다는 것을 의미한다. 그러나 실용적인 프로토 타입을 개발하려면 기술을 몇 평방 밀리미터의 실험실 차원에서 1 평방 센티미터의 표준화된 차원으로 옮겨야 한다. 스케일링 과정에서 상당한 손실이 자주 발생한다. 연구팀은 이 손실을 크게 줄일 수 있었다. 복잡한 과정에서 그들은 유기 반도체의 광 흡수, 에너지 준위 및 미세 구조를 조절했다. 이 최적화의 주된 초점은 고출력 전기의 중요한 전제 조건인 도너 및 억셉터의 호환성과 단락 전류 밀도와 개방 회로 전압의 균형이다. 이 연구를 설명하는 가장 좋은 방법은 레고 벽돌 상자를 상상하는 것이다. 단일 분자 그룹을 폴리머 구조에 삽입하고 조정했으며 이는 태양 전지의 기능에 중요한 특수한 특성에 영향을 미쳤다. 그 결과 12.25 %의 전력 변환 효율을 얻었는데 이는 수용체가 풀러렌으로 이루어지지 않는 표면적이 1cm2 인 솔루션 기반 유기 단일 접합 태양 전지에 대한 새로운 인증 기록이다. 연구자들은 스케일링 손실을 낮은 수준으로 유지하는데 성공하여 작은 표면에 있는에서 가장 높은 값이 13 % 미만에 머물렀다는 점도 흥미롭다. 동시에 온도와 햇빛과 같은 시뮬레이션 조건 하에서 생산 관련 안정성을 입증할 수 있었다. 다음 단계는 실제 프로토 타입 개발이 시작되기 전에 모듈 크기로 모델을 확장하는 것이다. |
내용 |
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첨부파일 |
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