인쇄된 태양광 패널은 기존 인프라에서 전력을 생산할 수 있습니다.

스완지 대학교

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전 세계가 재생 에너지원으로 전환하려는 움직임을 보이면서 태양광 발전에 대한 투자가 가속화되고 있습니다. 이 기술은 현재 수십 년 동안 상업적으로 이용 가능했지만 비용이나 대규모 태양광 발전소를 위한 토지 가용성 부족과 같은 제약으로 인해 채택 속도가 느려지는 경우가 많았습니다.

페로브스카이트 기반 전지는 광전지에 가장 최근에 추가된 것이며, 이들의 등장은 연구자들이 태양 전지의 에너지 전환을 크게 향상시키는 데 도움이 되었습니다.

스완지 대학(Swansea University)의 영국 혁신 및 지식 센터인 혁신적인 기능성 산업 코팅을 위한 지속 가능한 제품 엔지니어링 센터(SPECIFIC)의 연구원들은 페로브스카이트 기반 태양 전지를 롤투롤(roll-to-roll) 제조 공정과 호환되도록 만들어 한 단계 더 발전시켰습니다. 인쇄된 태양전지 제조 분야.

이러한 발전으로 인해 페로브스카이트 기반 태양광 패널 제조 비용이 더욱 절감되어 채택률이 향상될 것으로 예상됩니다.

Interesting Engineering이 SPECIFIC의 수석 연구 책임자인 David Beynon과 이야기를 나눴습니다. Beynon은 페로브스카이트 기반 태양전지의 기존 생산 공정을 안내하고 이 공정을 대규모 생산을 위한 롤투롤 인쇄에 더 도움이 되는 공정으로 대체할 수 있는 방법을 설명했습니다.

리서치게이트

인터뷰 내용은 명확성을 위해 약간 편집되었습니다.

흥미로운 공학: 인쇄 가능한 태양전지가 왜 중요한가요? 일반 태양전지에 비해 어떤 장점이 있나요?

David Beynon: 화석 연료에서 벗어나면서 저탄소 재생 에너지에 대한 필요성이 커지고 있으며 이에 따라 태양광 발전에 대한 수요가 증가하고 있습니다. 실리콘 광전지는 전 세계적으로 설치가 증가하는 확립된 기술이지만, 이러한 태양광 패널은 제조에 에너지 집약적이고 단단하며 특히 운송 중에 손상되기 쉽습니다.

페로브스카이트 태양전지는 실리콘-페로브스카이트 탠덤 셀 제조를 통해 기존 실리콘 PV의 효율을 높일 수 있는 잠재력이 있으며, 이는 옥스퍼드 PV 등 기업이 주목하고 있다. 그러나 유연한 페로브스카이트 태양전지의 롤투롤 인쇄에 대한 우리의 연구는 운반 및 배치가 쉬운 견고하고 유연한 플라스틱 기판에서 대량 저비용으로 제조할 수 있다는 장점이 있습니다.

탄소전극잉크란 무엇이며 어떻게 만들어지나요?

페로브스카이트 태양전지에서는 일반적으로 반도체 및 광활성 페로브스카이트 층을 증착한 다음 증발된 금속 전극을 내려 놓아 광전지를 완성합니다.

일반적으로 금과 같은 귀금속인 전극 증발은 마스크를 통과하여 증발하여 샘플에 응축될 때까지 금속이 가열되는 진공 챔버에서 발생합니다. 이는 고속 롤투롤 인쇄와 호환되지 않는 낭비적이고 비용이 많이 드는 프로세스입니다.

탄소 전극 잉크는 전체 페로브스카이트 장치 스택의 롤투롤 인쇄를 가능하게 하는 이 프로세스를 대체하여 플라스틱 필름을 인쇄기에 공급하고 마지막에 완전한 태양 전지가 나올 수 있도록 합니다.

카본 잉크는 전도성 탄소 입자, 폴리머 바인더 및 용매를 결합하여 페로브스카이트 소재 및 슬롯 다이 코팅 공정과의 호환성을 위해 특별히 제조되었습니다.

폴리머와 용매의 조합은 잉크가 코팅 헤드를 통해 흘러 용매가 증발할 때 형성되는 연속 전극을 생성하고 폴리머 바인더에 의해 함께 결합된 전도성 탄소를 남길 수 있도록 신중하게 제어됩니다.

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실험실에서 달성한 생산 속도는 얼마나 됩니까? 기존 생산방식과 비교하면 어떤가요?

우리는 1m/분의 속도로 표준화된 처리를 통해 파일럿 규모의 롤투롤 생산을 운영하고 있습니다. 비록 처리량을 늘릴 수 있는 능력이 있지만 이는 156cm2가 가능한 일반적인 스핀 코팅 방법에 비해 20분 안에 18,000cm2를 생산할 수 있습니다. 동일한 시간대에 코팅됩니다.