양자점 태양 전지 란?

양자점 태양 전지는 태양 전지가 태양을 포착하는 방법의 근본적인 한계로 인해 종래의 태양 전지 기술을 능가 할 가능성이있는 나노 미터 규모로 제조 된 결정 네트워크 상에 구축 된 태양 전지이다. 표준 태양 전지는 하나의 특정 밴드 또는 파장의 빛을 포착하는 데 가장 효율적인 재료 층 위에 구축됩니다. 그러나, 양자점 태양 전지의 양자점은 제조 공정에서 크기 및 화학적 구성을 변화시킴으로써 다수의 광 대역을 포착하도록 생성 될 수있다. 이로 인해 한 층의 기판에 다양한 종류의 양자점이 배열되어 넓은 범위의 광 파장을 포착 할 수있어 표준 태양 전지보다 훨씬 효율적이고 경제적으로 생산할 수 있습니다.

한 가지 유형의 화학 구조로 구성된 태양 전지 재료를 사용하여 햇빛을 전기 에너지로 변환하기위한 기술적 한계는 이론적으로 최대 31 %입니다. 그러나 2011 년 현재 상용 태양 전지는 최대 수준에서 실제 효율 수준이 15 % ~ 17 %에 불과합니다. 플렉시블 폴리머와 금속 기판을 대체하여 고순도 실리콘을 기반으로 한 광전지 재료의 비용을 줄이는 등 여러 가지 관점에서 태양 전지 기술의 개선을 찾기위한 연구가 수십 년 동안 진행되어 왔습니다. 또한 태양 전지 연구는 서로 다른 태양 전지 재료 층을 쌓거나 하나의 태양 전지 층에 양자점 (quantum dot)으로 알려진 독특한 결정을 공학 화함으로써 더 넓은 대역 갭 범위의 빛을 포착하는 데 중점을두고있다. 모든 접근법에는 단점이 있으며, 양자점 태양 전지는 또한 가능한 경우 장점을 활용하려고 시도합니다.

양자점 태양 전지의 새로운 기술은 양자점 자체의 물리 및 화학에 기초하지만 다층 태양 전지의 원리와 이러한 구성 요소를보다 쉽게 ​​제조되고 잠재적으로 유연한 기판. 이상적으로이 기술은 풀 스펙트럼 태양 전지로 알려진 것을 생산하는 데 목표를두고 있으며, 최대 85 %의 빛을 발산하고 가시 광선을 전기로 변환하고 적외선 및 자외선 대역의 일부 광을 포착 할 수 있습니다. 이러한 태양 전지의 에너지 출력은 2011 년 현재 실험실에서 42 %의 효율에 도달했으며, 현재의 노력에는 이러한 기술에 대한 실용적이고 비용 효율적인 화학 구조를 찾아 대량 생산할 수있는 방법이 있습니다.

차세대 태양 전지에 대한 접근법은 갈륨-비소-질화물의 반도체 합금의 서로 다른 층이 상호 연결된 3 밴드 갭 또는 다중 접합 모델에 중점을두고 있습니다. 다른 다중-접합 화학 조성물은 아연-망간-텔 루륨 합금을 사용하였으며, 양자점 태양 전지는 또한 금속 분자와 양자점을 상호 연결하기 위해 유기 분자로 코팅 된 이산화 티타늄 기판상의 카드뮴-설파이드로부터 제조되고있다. 3 개의 밴드 갭 층에 대한 다른 변형은 인듐-갈륨-인화물, 인듐-갈륨-비소, 및 게르마늄을 이용한 연구를 포함한다. 많은 화학 조합이 작동하는 것으로 보이며 유기 상호 연결 층과 같이 공정에 사용되는 분자의 크기는 양자점 태양 전지의 효율에 더 큰 영향을 미치는 것으로 보입니다. 재료 자체의 실제 화학. 그러나 양자점 자체를 포함하는 다중 접합 태양 전지의 층은 종종 2 나노 미터 미만이어야하는데, 이는 컴퓨터 프로세서와 메모리를 만드는 마이크로 칩 팹 시설 만 생산하기 위해서는 매우 정밀한 정밀도가 요구된다. 대량으로 할 수 있습니다.

양자점 태양 전지 연구의 목표는 태양 전지를보다 효율적이고 제조 비용이 적게 만드는 것입니다. 이상적으로는 유연한 폴리머 재료로 만들어져 건물에 페인트 칠하거나 휴대용 전자 제품의 코팅으로 사용할 수 있습니다. 그런 다음 자동차의 의류 및 실내 장식용 합성 섬유로 직조 할 수도 있습니다. 이는 태양 전지 기술이 발전에 널리 적용되어 기후 제어, 통신, 운송 및 조명을 포함한 많은 일반적인 소비자 요구에 대한 화석 연료 사용의 필요성을 보완하거나 대체 할 수 있습니다. 이러한 태양 전지는 미국, 캐나다, 일본 및 기타 국가의 실험실에서 만들어졌으며, 기술의 저렴한 대량 생산 방법을 찾은 최초의 회사는 전례없는 규모의 세계 시장을 점유 할 것으로 보입니다.