효율적인 실리콘 이종접합 태양전지를 제조하기 위한 저렴하고 확장 가능한 전략

2023년 8월 31일 특집

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작성자: Ingrid Fadelli, Tech Xplore

서로 다른 밴드 갭을 갖는 반도체 간의 이종접합을 기반으로 하는 태양전지인 실리콘 이종접합(SHJ)은 가장 유망한 광전지 기술 중 하나입니다. 지금까지 이들 셀은 놀라운 전력 변환 효율성과 우수한 작동 안정성을 보여왔습니다.

큰 잠재력과 주목할 만한 장점에도 불구하고 SHJ 태양전지는 일반적으로 희귀하고 값비싼 재료를 기반으로 하기 때문에 광범위한 배포가 제한됩니다. 또한, 제조 과정이 기존 제조 공정과 호환되지 않는 경우가 많아 대규모 생산이 더욱 복잡해집니다.

Suzhou Maxwell Technologies Co., Nankai University 및 중국의 기타 연구소 연구진은 최근 효율성을 크게 저하시키지 않으면서 SHJ 태양광 기술의 비용을 절감할 수 있는 새로운 설계 및 제조 전략을 도입했습니다. Nature Energy에 발표된 논문에서 팀은 제안된 전략을 사용하여 생산된 태양전지로 달성한 매우 유망한 결과를 제시했습니다.

Cao Yu, Qiaojiao Zou 및 동료들은 논문에서 "희귀한 인듐의 제한된 공급과 은 페이스트의 높은 비용은 SHJ 태양 전지가 직면하게 될 가장 중요한 문제 중 하나입니다"라고 썼습니다. "효율적인 SHJ 태양전지를 위한 인듐 기반 투명 전극의 장애물을 극복하기 위해 상온에서 스퍼터링을 통해 저렴하고 대량 생산이 가능한 산화주석(SnOx) 전극 재료를 성공적으로 제조했습니다."

Yu, Zhou와 그의 동료들은 기존 생산 공정과 호환되는 고도로 확장 가능한 증착 기술을 사용하여 도핑되지 않은 SnOx를 기반으로 하는 새로운 투명 전극(즉, SHJ 태양 전지의 필수 구성 요소)을 제작할 수 있었습니다. 초기 테스트에서 이러한 재료는 매우 유리한 특성을 나타내는 것으로 밝혀졌으며 이는 팀의 태양 전지의 탁월한 성능으로 이어졌습니다.

Yu, Zou 및 동료들은 논문에서 "자연적인 산소 공극 결함을 이용하여 준비된 재료의 캐리어 이동도와 저항률은 각각 22 cm2 V−1 s−1 및 2.38 × 10−3 Ω cm에 도달했습니다."라고 썼습니다.

"도핑되지 않은 SnOx 전면 투명 전극을 사용한 SHJ 태양전지는 24.91%의 효율을 나타냈습니다. 또한 SnOx 필름은 화학적 안정성이 뛰어나고 전기도금 공정 중 산 및 알칼리 용액에 의한 부식을 견딜 수 있습니다. 마지막으로 구리 전극과 도금된 구리 전극을 사용한 SHJ 태양전지는 절반으로 줄어든 양면 인듐 기반 투명전극을 제조해 인증효율 25.94%(총면적 274.4cm2)를 달성했다.