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고효율 III-V 화합물 태양전지의 기술개발 동향 원문보기

태양광발전학회 = Bulletin of the Korea Photovoltaic Society, v.2 no.2, 2016년, pp.21 - 28  

김효진 (한국광기술원 기술전략실 기업지원전략본부)

초록
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3족과 5족 물질로 구성된 III-V 고효율 화합물 태양전지는 태양광 스펙트럼에 대한 많은 파장영역대의 빛을 흡수할 수 있는 장점을 갖고 있어 지구상에서 만든 태양전지 중 가장 효율이 높다. 그러나, III-V 화합물 물질은 실리콘 보다 고가의 비용이 들므로 이를 극복하기 위해서 집광렌즈 및 빛을 추적하기 위한 추적기 등 집광시스템으로 구성되어야 한다. 본고에서는 고효율의 III-V 화합물 태양전지의 현재 기술개발동향 및 고효율 저가화를 위한 방안으로 기판재활용 기술, 태양광 태양열 복합활용 시스템 및 소형집광모듈 등을 소개하고자 한다.

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본고에서는 고효율 III-V 태양전지의 현재 개발 현황과 이를 저가화하기 위한 방안으로 GaAs 기판을 재활용하는 방법에 대한 소개와 III-V 태양전지가 가지고 있는 집광 가능성을 이용하여 태양에너지를 고효율화 할 수 있는 태양광 태양열 복합활용기술에 대한 소개 및 집광시스템의 비용을 줄이기 위한 방안으로 초점거리를 줄일 수 있는 방안을 통해 태양전지의 모듈의 무게 및 부피를 줄일 수 있는 집광모듈에 대해 소개하고자 한다.
  • 최근에는 2015년부터 한국전력에서도 이 시스템에 관심을 가지고 한국광기술원과 협동으로 중집광 (250 배) 반사판을 이용한 태양광 태양열 복합활용 시스템을 개발하고 있는 중이다. 이 사업의 목표는 250배의 반사판으로 집광 시 고효율 III-V 태양전지모듈 로부터 얻어지는 광전효율은 30% 이상, 태양열 효율은 50% 이상을 목표로 삼고 있으며, 태양전지, 태양열 모듈 및 집광 반사판 시스템 모두 자체적으로 개발하고자 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
적층구조의 III-V 태양전지를 만드는 방식은 무엇인가? 이러한 적층구조의 III-V 태양전지는 서로 다른 밴드갭을 갖는 물질을 유기금속화학증착법 (Metalorganic Chemical Vapor Deposition)을 사용하여 에피성장하는 기술로 만들며, 적층하여 태양광의 대부분의 스펙트럼을 효율적으로 사용하는 것이 가능하기 때문에, 50% 이상의 초고효율 태양전지를 개발할 수 있는 가능성을 가지고 있다. 그림 3은 여러 종류의 물질들로 이루어진 태양전지에 대한 연도별 기록된 최고 효율현황을 보여주고 있다.
III-V 고효율 화합물 태양전지의 장점은 무엇인가? 3족과 5족 물질로 구성된 III-V 고효율 화합물 태양전지는 태양광 스펙트럼에 대한 많은 파장영역대의 빛을 흡수할 수 있는 장점을 갖고 있어 지구상에서 만든 태양전지 중 가장 효율이 높다. 그러나, III-V 화합물 물질은 실리콘 보다 고가의 비용이 들므로 이를 극복하기 위해서 집광렌즈 및 빛을 추적하기 위한 추적기 등 집광시스템으로 구성되어야 한다.
III-V 화합물 물질이 반도체 산업에 적합한 이유는 무엇인가? III-V 화합물 반도체 태양전지의 특징은 기존 실리콘 태양전지에 비하여 흡수한 태양광에 대한 전력 변환 시 열손실이 적어 광흡수율이 높은 장점을 가지고 있으며, 공유결합을 하고 있기 때문에 우수한 물성을 가지고 있다. III-V 화합물 반도체는 이미 태양전지보다 훨씬 복잡한구조인 반도체 레이저 분야에서 극단적인 조건에도 높은 신뢰성을 보이는 것으로 입증되었다. 실리콘 태양전지는 그림 1에서와 같이한 개의 밴드갭을 가지고 있고 간접천이형 밴드갭을 가지고 있으므로 흡수된 태양광 스펙트럼에 대해 열적손실이 크다.
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