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화합물 반도체 기반의 초고효율 태양전지 기술 원문보기

전기의 세계 = The proceedings of KIEE, v.65 no.7, 2016년, pp.33 - 39  

강호관 (한국나노기술원 소자기술개발본부) ,  김영조 (한국나노기술원 소자기술개발본부)

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문제 정의

  • 본고에서는 III-V 화합물반도체 기반의 초고효율 태양전지에 대해서 알아보고, 이를 이용한 집광형 태양광 발전 시스템및 초경량 고효율 플렉시블 태양전지 기술을 소개하고자 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
신재생에너지에는 어떤 것들이 있는가? 태양광, 태양열, 풍력, 연료전지, 수소, 바이오 에너지 등 다양한 신재생에너지 관련 기술이 전세계적으로 활발히 연구되고 있다. 특히 친환경적이고 무한 재생이 가능한 태양 에너지가 대표적인 차세대 에너지원으로 주목 받고 있다.
화석연료의 문제점은? 3%, 2014년)은 석탄, 석유, 천연가스와 같은 화석에너지로부터 얻어지고 있다[1]. 하지만 화석연료 연소 시 발생하는 이산화탄소는 대표적인 온실가스로 지구 온난화 및 기후 변화 문제를 야기하여 인류의 생존을 심각하게 위협하고 있다. 특히, 2015년 지구온도 상승폭 제한과 탄소배출 감축을 목표로 하는 파리 기후변화협약이 체결됨에 따라, 화석연료를 대체할 수 있는 신재생에너지 기술 개발이 국가 에너지 안보를 위한 핵심 과제로 떠오르고 있다.
III-V 태양전지란? III-V 화합물반도체 태양전지는 GaAs, InGaP, AlGaAs 등과같이 III-V족 원소의 반도체 재료로 제조된 태양전지를 일컫는다. 다른 종류의 태양전지에 비해 재료의 특성상 상대적으로 높은 효율 달성이 가능하고 내열성 및 내방사성 등이 우수하여, 개발 초기부터 인공위성이나 우주 탐사선 등 우주용 태양광 패널로 주로 활용되어 왔다 [6]. 최근까지 고효율 III-V 태양전지의 지상용 태양광 발전소 적용을 위한 연구가 미국, 독일, 스페인, 일본 등을 중심으로 활발히 진행되어 왔으며, 그 결과로써 집광형 태양광 발전 시스템이 개발되어 현재 상용화 단계에 있다.
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참고문헌 (12)

  1. B. Petroleum, BP Statistical Review of World Energy 2015, London. 

  2. C. Honsberg, C. Bowden, PVCDROM. (http://www.pveducation.org/pvcdrom) 

  3. M. A. Green et al., Solar cell efficiency tables (version 47), Prog. Photovolt: Res. Appl. 24, 3-11, 2016. (http://www.nrel.gov/ncpv/images/efficiency_chart.jpg) 

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  4. P. T. Chiu et al., Continued progress on direct bonded 5J space and terrestrial cells, Proc. 40th IEEE PVSC, June 2014. 

  5. Press Release. Fraunhofer Institute for solar energy systems, 1 December 2014. (http://www.ise.fraunhofer.de/en) 

  6. M. Bosi and C. Pelosi, The potential of III-V semiconductors as terrestrial photovoltaic devices, Prog. Photovolt: Res. Appl. 15, 51-68, 2007. 

    상세보기 crossref

  7. H. Cotal et al., III-V multijunction solar cells for concentrating photovoltaics, Energy Environ. Sci. 2, 174-192, 2009. 

    상세보기 crossref

  8. K. A. W. Horowitz et al., A Bottom-up Cost Analysis of a High Concentration PV Module, CPV-11, NREL, 2015. 

  9. H. Lerchenmuller, Enhanced commercial attractiveness of CPV, CPV-10, April 2014. 

  10. C. W. Cheng et al., Epitaxial lift-off process for gallium arsenide substrate reuse and flexible electronics, Nat. Commun. 4, 1577, 2013. 

    상세보기 crossref

  11. http://www.altadevices.com/wp-content/uploads/2015/05/single_cell.pdf. 

  12. M. Woodhouse et al., A Manufacturing Cost Analysis Relevant to Single- and Dual-Junction Photovoltaic Cells Fabricated with III-Vs and III-Vs Grown on Czochralski Silicon, NREL, PR-6A20-60126, 2014. 

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