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Sharp, 적층형 태양전지로 세계 최고 수준의 변환효율 33.66% 달성

작성일
2023-11-20
조회수
521

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Sharp는 지난 10월 27일, 신에너지산업기술종합개발기구(NEDO)의 “이동체용 태양전지의 연구개발 프로젝트”를 통해 화합물 2접합형 태양전지 모듈과 실리콘 태양전지 모듈을 조합한 적층형 태양전지 모듈로, 세계 최고 수준의 변환효율 33.66%를 달성했다고 발표했다.

▲ 개발한 적층형 태양전지 모듈의 구조 이미지

이번에 개발한 태양전지 모듈은 화합물 2접합형 태양전지 셀을 탑층으로, 실리콘 태양전지 셀을 바텀층으로 배치한 새로운 구조를 적용했다. 모듈 면적 775cm2의 실용 사이즈로 변환 효율 33.66%를 달성했으며, 최대 출력은 31.51W다.

Sharp가 기존에 개발해온 모듈에서는 베이스가 되는 셀에 인듐(In), 갈륨(Ga), 비소(As)를 바텀층으로 사용하는 세 가지 광 흡수층을 쌓아 올리는 화합물 3접합형 태양전지 셀을 적용했으나, 이번에는 인듐, 갈륨, 인(P) 및 갈륨, 비소의 화합물 2접합형 셀을 탑층에, 실리콘 셀을 바텀층에 배치했다.

탑층의 화합물 2접합형 셀에는 얇은층에서도 고효율화가 가능하며 바텀층에 대한 광 투과율을 향상시키는 연구가 이루어지고 있으며 다양한 파장의 빛을 효율적으로 에너지 변환하는 것이 가능해졌다고 한다. 또한 화합물 2접합형 셀의 두께는 기존의 화합물 3접합형 셀에서 3분의 1 이하로 박층화 할 수 있기 때문에, 재료의 비용절감을 기대할 수 있다고 한다.

Sharp는 이와 같은 적층형 태양전지 모듈을 항공 및 자동차 분야용으로 개발을 추진해왔다. 화합물 3접합형 태양전지 셀에서 2013년 4월에 작은 사이즈(면적 1.047cm2)에서 37.9%의 변환효율을 달성했으며, 2022년에는 셀을 얇은 필름 사이에 끼운 구조로 변경하여 셀의 평균 변환효율 향상과 셀 충진률 개선을 도모함으로써 경량 및 플렉시블한 실용 사이즈의 모델(면적 965cm2)에서의 변환효율 32.65%를 달성했다.

이번에 개발한 모듈은 이와 같은 Sharp의 기존 성과를 웃도는 변환효율을 실현했다. Sharp에서는 앞으로도 전기자동차(EV)나 우주항공분야 등의 이동체에 대한 탑재를 목표로, 계속해서 태양전지 모듈의 고효율화 및 비용절감에 관한 연구개발을 추진할 방침이다.

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