페로브스카이트 태양 전지: 지속 가능한 에너지 솔루션?

이 기사에서는 페로브스카이트 태양 전지와 지속 가능한 에너지 솔루션이 될 가능성이 있는지 살펴봅니다.

게시일 : 22 년 2022 월 XNUMX 일

에너지 생산으로 인한 전 세계 이산화탄소 배출량은 작년에 6% 증가하여 십억 톤. 이러한 배출 및 다른 산업의 배출과 관련하여 UN은 최근에 엄중한 경고를 발령했습니다. 기후 보고서: 지금 행동하지 않으면 지구 온난화를 제한할 수 없습니다.

연구자들은 이 조언에 귀를 기울이고 조류, 파력, 페로브스카이트와 같은 다양한 물질을 실험하고 있다. 목적은 이러한 재료가 다른 에너지 기술을 능가하고 탄소 배출을 줄일 수 있는지 확인하는 것입니다.

이 기사에서는 특히 페로브스카이트에 초점을 맞추고 페로브스카이트가 무엇인지, 태양 전지에서 어떻게 사용되는지, 지속 가능한 에너지 솔루션이 될 수 있는지 여부를 정의합니다.

페로브스카이트란?

페로브스카이트는 자연 발생 광물인 칼슘 티타늄 산화물과 동일한 결정 구조를 가진 합성 물질의 한 종류입니다.

이 광물은 1839년 독일 광물학자 Gustav Rose에 의해 처음 발견되었으며 러시아 광물학자 Lev Perovski(1792-1856)의 이름을 따서 명명되었습니다. 수백 년 전에 발견되었음에도 불구하고, 노르웨이 광물학자인 Victor Goldschmidt가 페로브스카이트에 대한 "내성 인자"를 처음으로 기술한 1926년까지 광물의 독특한 구조는 이해되지 않았습니다.

페로브스카이트 구조는 구조에 내장된 다양한 양이온(양전하 이온)을 포함할 수 있어 다양한 공학적 재료를 개발할 수 있다는 점에서 독특합니다.

페로브스카이트는 태양 전지에서 어떻게 사용됩니까?

페로브스카이트 재료의 가장 널리 보급되고 성숙한 응용 분야는 태양 전지입니다. 합성 페로브스카이트는 최대 25.5%의 변환 효율을 제공하여 다른 모든 최신 광전지 기술(양자점, 유기 및 염료 감응 전지 포함)보다 성능이 뛰어납니다. 실리콘과 모놀리식 탠덤으로 결합되면 페로브스카이트 셀은 효율성이 최대 29.8% 증가하여 일부 고효율(그러나 일반적으로 비용이 많이 드는) 다중접합 셀을 능가합니다.

페로브스카이트 태양광 산업 동향

2021년 페로브스카이트 시장 가치는 0.17억 2029천만 달러였습니다. 6.29년까지 시장은 34.5%의 연평균 성장률(CAGR)을 나타내는 XNUMX억 XNUMX만 달러 가치에 도달할 것으로 예상됩니다. 현재 시장 규모는 이 재료의 초기 단계 상업화를 강조합니다. 시장 규모가 작으면 투자 수익이 부족할 위험이 증가하기 때문입니다(종종 파괴적인 기술의 경우처럼).

위의 특허 출원 차트는 페로브스카이트 소재와 태양 전지 기술의 상업적 도입을 보여줍니다. Tsutomu Miyasaka와 동료들이 개발한 2009년으로 거슬러 올라갑니다. 그 전에는 1980년대 초부터 학술 문헌에서 페로브스카이트 태양 전지의 실현 가능성에 대해 설명했습니다. 2006년부터 현재까지 페로브스카이트 태양 전지는 기존의 얇은 회사 기술에 비해 효율성이 22% 증가했습니다.

하이브리드 유-무기 페로브스카이트 소재의 등장으로 높은 전력 변환 효율과 저비용 제조 방법으로 인해 페로브스카이트 기술 특허 출원이 급증했습니다. Fujifilm과의 Miyasaka의 작업은 이 기술의 초기 길을 열었고 Oxford University와 그 협력자들이 그 뒤를 따랐습니다.

태양 전지에서 페로브스카이트의 함정

다른 셀보다 성능이 뛰어나다는 약속에도 불구하고 페로브스카이트는 불안정성과 성능 저하라는 몇 가지 주요 함정이 있습니다.

페로브스카이트 태양 전지는 실험실 환경에서 잘 작동하지만 상용 크기로 확장되면 이러한 전지는 에너지 성능을 유지하는 데 어려움이 있습니다. 태양 전지판이 상업적으로 실행 가능하려면 생산하는 총 에너지의 가치가 패널 생산의 투입 비용보다 커야 합니다. 특정 조건에서만 효과적으로 작동하는 태양광 패널이나 비용을 회수하기 전에 성능이 저하되는 태양광 패널은 실현 가능한 에너지 포집 솔루션으로 확장할 수 있는 능력을 제한합니다.

그러나 핵심 플레이어는 이러한 제한 사항을 인식하고 이를 해결하기 위해 적극적으로 노력하고 있습니다. 이는 아래 차트에 요약된 특허 출원 추세를 기반으로 분명합니다. "효율성" 대 "열화" 또는 "안정성"과 관련된 애플리케이션이 증가하고 있습니다.

페로브스카이트는 지속 가능한 에너지 솔루션입니까?

세계가 보다 지속 가능한 에너지 모델로 계속 이동함에 따라 페로브스카이트에 대한 특허 출원이 증가할 것입니다.

페로브스카이트가 지속 가능한 에너지 솔루션이 되려면 연구원들은 안정성 및 열화와 관련된 문제를 극복해야 합니다. 따라서 향후 몇 년 동안 특히 에너지 저장 및 생성과 관련된 페로브스카이트 기술의 새로운 혁신을 기대합니다.

페로브스카이트 산업 보고서

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