도핑되지 않은 산화주석 투명 전극을 갖춘 이종접합 실리콘 태양전지.

SHJ(실리콘 이종접합) 태양전지: 서로 다른 에너지 밴드를 갖는 반도체 간의 이종접합을 기반으로 하는 태양전지는 가장 유망한 광전지 기술 중 하나입니다. 이 셀은 오랜 역사 동안 뛰어난 전력 변환 효율과 안정성을 자랑합니다. 그러나 희귀하고 값비싼 재료와 기존 제조 공정과의 비호환성으로 인해 광범위한 적용이 제한됩니다.

획기적인 연구에서 과학자들은 효율성을 저하시키지 않으면서 SHJ 태양광 기술의 생산 비용을 줄이기 위해 고안된 혁신적인 설계 및 제조 전략을 제안했습니다. 최근 Nature Energy 저널에 발표된 연구 결과는 이 새로운 방법을 사용하여 제작된 태양 전지의 잠재력을 보여줍니다.

연구진은 인듐의 제한된 공급과 높은 가격의 은 페이스트를 극복하고 비용 효율적이고 대량 생산되는 솔루션을 생각해냈다는 두 가지 주요 과제를 성공적으로 해결했습니다. 그들은 실온 스퍼터링을 통해 도핑되지 않은 주석 산화물(SnOx) 전극 재료를 성공적으로 준비했습니다. 이러한 투명 전극은 SHJ 태양전지의 핵심 부품으로, 기존 생산 공정과 호환되는 대량 생산 가능한 증착 기술을 사용해 제조됩니다. 예비 테스트 결과에 따르면 이들 소재는 우수한 성능을 보여 태양전지 성능이 우수한 것으로 나타났다.

도핑되지 않은 SnOx 전극은 고유 산소 공극 결함을 가지며 각각 22 cm² V⁻¹ s⁻1 및 2.38 × 10⁻³ Ω의 우수한 캐리어 이동도 및 저항률을 갖습니다.

그 결과, 도핑되지 않은 SnOx 전투명 전극을 장착한 SHJ 태양전지는 24.91%의 우수한 효율을 달성한 것으로 나타났다. 또한 SnOx 필름은 우수한 화학적 안정성을 나타내며 도금 공정 중 산성 및 알칼리성 용액에 의한 부식에 강합니다. 이 혁신의 잠재력을 더욱 입증하기 위해 연구원들은 전기 도금된 구리 전극과 양면 인듐 기반 투명 전극을 갖춘 SHJ 태양 전지를 개발하여 25.94%(총 면적 274.4cm²)의 인증된 효율을 달성했습니다.

이 최신 연구는 높은 태양전지 효율을 유지하면서 인듐과 은을 대체하고 생산 비용과 복잡성을 크게 줄이는 SHJ 태양전지용 투명 전극 제조의 실행 가능한 대안으로서 도핑되지 않은 SnOx의 잠재력을 강조합니다. 이러한 혁신적인 접근 방식은 SHJ PV 기술의 대량 생산 및 상용화를 위한 길을 열 가능성이 있습니다.