미국 에너지부 (DOE) 국립 신 재생 에너지 연구소 (NREL)의 연구원들은 양자점 태양 전지에 대한 세계 효율 기록을 13.4 %로 향상 시켰다.
콜로이드 양자점은 전자 재료이며 놀라울 정도로 작은 크기 (일반적으로 치수가 3 ~ 20 나노 미터) 때문에 매력적인 광학 특성을 가지고 있다. 2010 년에 양자점 태양 전지는 햇빛을 전기로 효율적으로 변환하려는 연구 노력의 일환으로 NREL 차트의 최신 기술로 부상했다.
초기 황화납 양자점 태양 전지의 효율은 2.9 퍼센트였다. 그 이후로, 토론토 대학 (University of Toronto)은 지난 해 황화납으로 효율이 두자리수인 12 퍼센트를 기록했다.
초기 효율에서 이전 기록으로의 개선은 개별 양자점 간의 연결성, 전반적인 소자 구조 개선 및 양자점 결함을 보다 잘 이해했기 때문이다.
양자점 태양 전지의 최신 개발은 완전히 다른 양자점 재료을 이용했다. 새로운 양자점은 세슘 납 트리요오드화물 (CsPbI3)이며, 최근 떠오르는 할로겐화 페로브스카이트 계열에 속한다. 양자점 형태에서 CsPbI3는 개방 회로에서 매우 큰 전압 (약 1.2V)을 발생시켰다.
이 전압은 물질의 밴드 갭과 결합하여 다중 접합 태양 전지의 최상층에 대한 이상적인 후보가 될 것이다. 상단 전지은 햇빛이 낮은 층에 도달할 수 있도록 더 긴 파장에서 매우 효율적이지만 투명해야 한다. 직렬식 전지는 오늘날의 태양 광 시장을 지배하는 기존의 실리콘 태양 전지 패널보다 높은 효율을 제공 할 수 있다.
이 결과는 사이언스 어드밴스 (Science Advances, "Enhanced mobility CsPbI3 quantum dot arrays for record-efficiency, high-voltage photovoltaic cells")에 발표되었다.
다중 접합 방식은 태양 모듈을 만드는데 드는 비용보다 높은 효율이 더 중요한 우주 응용에 종종 사용된다. 연구팀이 개발한 양자점 페로브스카이트 물질은 저렴한 태양 광 박막 전지와 결합하여 우주 태양 전지에서와 마찬가지로 높은 효율을 달성할 수 있지만 실리콘 기술보다 저렴한 비용으로 제작된다. 이는 지상 및 우주 응용 모두에 이상적인 기술이 되는 필수적인 요소이다.
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