검은 실리콘 태양전지 효율이 기록적인 값 22.1% 도달

22.1%의 아주 높은 효율을 보인 검은 실리콘(black silicon) 태양전지 연구결과가 발표되었습니다. 매우 놀라운 수치입니다. 핀란드 Aalto University와 스페인 'Polytechnic University of Catalonia' 연구진은 박막 나노구조 실리콘에 원자층 증착 기술을 통해 알루미나 보호층 필름을 형성하여 새로운 기록을 달성 할 수 있었습니다. 기존 검은 실리콘 태양전지보다 효율이 4퍼센트 정도 증가되었습니다.

표면 재결합(Surface recombination)은 검은 실리콘 태양전지에 있어서 오래된 미해결 문제였습니다. 효율을 20퍼센트 이하로 제한하던 주요 원인이었습니다. 이번의 새로운 전지는 표면 재결합에 매우 민감하다고 알려져 있는 후막 후면접점 구조로 이루어져 있습니다. 외부 양자효율을 파장 300nm에서 96%로 확인할 수 있었습니다. 이런 사실은 표면 재결합 증가 문제가 더 이상 존재하지 않으며, 최종적인 에너지 변환 효율에 문제가 되지 않는다는 것을 의미합니다.

기록적 효율 22.1%의 검은 실리콘 태양전지

"에너지 변환 효율이 우리가 주목해야 하는 유일한 변수는 아니다. 작은 각도로 입사되는 태양 복사선을 포획하는 능력을 가졌기에 검은 실리콘 태양전지는 전통적인 태양전지에 비해서 더 많은 전기를 생산합니다. 이런 특징은 일년의 많은 기간 동안 작은 각도로 해가 비치는 북쪽 지방에 특히 이득이 있습니다. 두가지 종류의 태양전지가 동일한 효율값을 가지더라도 겨울철 헬싱키에서는 검은 태양전지가 전통적인 제품보다 훨씬 더 많은 전기를 생산합니다." 이번 연구를 이끈 알토 대학교의 Hele Savin 교수의 말입니다.

연구팀의 목표는 가까운 미래에 이번 기술을 박막 다결정 태양전지와 같은 다른 구조에 적용하는 것입니다. 이번에 개발된 태양전지는 불순물과 관련된 문제가 있다고 알려진 p형 실리콘을 이용하여 제조되었습니다. n형 실리콘이나 다른 태양전지 구조에 이용한다면 훨씬 더 높은 효율에 도달할 가능성이 있습니다.