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- 비용 효율적이고 유연하며 다채롭다.
- 실리콘 결정 생산에 석영 모래는 섭씨 1,700도 이상의 온도, 페로브스카이트는 100도에서
- 유연한 기판에 쉽게 브러싱하거나 증기 증착 가능

비용 효율적이고 유연하며 다채롭다.
페로브스카이트 전지의 장점

페로브스카이트 태양전지는 높은 수준의 효율을 달성할 뿐만 아니라 갈륨비소(GaAs)와 같은 다른 광전지 재료도 매우 강력하다. 하지만 성능만으로는 슈퍼셀이 될 수 없다. 비용과 같은 다른 것들도 관련이 있다. 예를 들어 GaAs 모듈은 매우 비싸기 때문에 일상 생활에서는 거의 사용되지 않고 항공우주 기술과 같은 특수 응용 분야에 사용된다. 

▲ 무엇이 이 페로브스카이트-페로브스카이트-실리콘 삼중 태양전지를 그렇게 특별하게 만드는가? © 프라운호퍼 ISE

증발, 스핀 코팅, 인쇄

페로브스카이트 태양전지의 생산은 다른 PV 재료에 비해 비교적 저렴하다. 예를 들어, 실리콘 결정을 생산하기 위한 석영 모래는 섭씨 1,700도 이상의 온도에서 에너지 집약적인 공정을 통해 녹아야 하지만 페로브스카이트의 생산 온도는 훨씬 낮다.

“탠덤 셀은 섭씨 100도에서만 처리할 수 있으며 매우 얇다. 즉 사람의 머리카락보다 훨씬 얇다. 혁신적인 인쇄 공정을 사용해 생산할 수도 있다”고 베를린 헬름홀츠 센터의 Steve Albrecht는 설명했다. 완성된 페로브스카이트 용액은 일반적으로 섭씨 200도보다 훨씬 낮은 온도에서 기판에 증기 증착될 수 있으며, 이로 인해 제조 공정도 저렴해진다.

▲ 페로브스카이트는 인쇄될 수도 있다. © Swanse University

낮은 재료 소비 및 적은 재료

또한, 페로브스카이트 층은 그 기능을 수행하기 위해 극도로 얇아지면 된다. 특수 결정 구조가 예를 들어 실리콘보다 짧은 거리에서 입사광의 더 많은 부분을 흡수한 다음 이를 사용 가능한 에너지로 변환한다. 이러한 이유로 실리콘 태양전지를 생산하는 데 필요한 재료는 최대 100배 적다.

페로브스카이트 태양전지를 생산할 때 원자재 비용도 거의 중요하지 않다. 납, 주석, 할로겐화물 등 생산에 필요한 원자재는 지각에 풍부하고 쉽게 접근할 수 있다. Paetzold는 “이 기술은 전기 비용을 더욱 절감하는 데 도움이 될 수 있다”고 말했다.

유연한 소재

페로브스카이트는 또 다른 장점이 있다. 즉, 유연하다는 것이다. 이는 유기 광전지와 공유하는 특성이다. 액체 출발 용액으로 만들어지기 때문에 유연한 기판에 쉽게 브러싱하거나 증기 증착할 수 있다. "실리콘 태양전지는 단단하고 부서지기 쉽다. 이는 페로브스카이트 기반 태양 전지가 유연하고 착용 가능한 전자 장치에 전력을 공급하는 등 유연성이 중요한 모든 응용 분야에서 분명한 이점을 제공한다는 것을 의미한다"고 라이프니츠 고체 엔지니어링 재료 연구소(Leibniz Institute for Solid State)의 Yana Vaynzof는 말했다.

▲ 페로브스카이트는 이 유기 태양전지만큼 유연할 수 있다. © 프라운호퍼 ISE

Vaynzof에 따르면, 페로브스카이트 전지는 아마도 스마트 창문과 건물 일체형 광전지용 초박형 반투명 태양 전지로서 탁월한 것으로 입증될 수 있다. 다양한 색상을 채택할 수 있는 능력은 태양광 모듈이 도시 풍경에 적응해야 할 때 특히 유리하다. 예를 들어 테라코타 톤과 같은 특정 색상이 필요한 기념물 지붕이다. 이 경우 색상 설정은 최대한 눈에 띄지 않는 것이 핵심이다. (계속)

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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