서양 개발자들은 질화탄소 광양극이 있는 통합 태양 전지를 만들었습니다.
고체 연구 연구소의 연구 그룹 Bettina Lotch 교수가 이끄는 Max Planck는 최근 공통 재료를 기반으로 지속 가능한 통합 태양 전지 설계를 도입했습니다. 그들의 설계는 빛을 흡수하고 전하를 저장할 수 있는 질화탄소 이중 기능 광양극(K-PHI)을 기반으로 합니다.
태양 전지 연구 분야는 아직 젊기 때문에 통합 수준이 다른 개념과 아이디어가 매우 다양합니다. 통합은 빛 에너지 변환과 에너지 저장이라는 두 가지 기능이 하나의 장치에 내장되어 있음을 의미합니다. 이는 예를 들어 배터리에 광활성 전극을 추가하거나 이중 기능 전극 재료를 사용하는 등 다양한 접근 방식을 통해 수행할 수 있습니다. 그러나 통합은 전하 이동에도 영향을 미칠 수 있습니다.
— 연구원 Andreas Gouder 중 한 명이 말했습니다.
기본적으로 배터리가 빛으로 충전되면 광 생성된 전하 운반체 중 하나가 광활성 전극에서 다른 전극으로 전달되어야 합니다.
Lotch 교수, Gowder 교수 및 동료들은 이 과정이 내부에서 이루어지는 배터리를 만들기로 결정했습니다. 이를 위해 배터리 내부의 두 전극을 분리하는 다기능 분리막을 구현했습니다.
연구진이 만든 배터리는 두 개의 전극(양극과 음극)과 그 사이의 분리막으로 구성된다. 광흡수는 질화탄소로 만든 양극에 의해 수행됩니다. 광생성된 전자는 질화탄소에 직접 축적되고 광생성된 정공(양극 캐리어)은 PEDOT:PSS 전도성 유기 폴리머로 만들어진 음극으로 전달됩니다.
개발 과학자들은 일련의 테스트를 통해 태양 전지판을 평가했고 유망한 결과를 내고 있음을 발견했습니다. 햇빛은 태양 전지판의 충전 또는 충전 및 방전 과정에 기여할 수 있습니다. 연구원들은 충전 및 방전 프로세스 모두에 적용된 그들의 솔루션이 어둠 속에서 배터리가 기존 배터리처럼 작동할 때와 비교하여 추출된 에너지를 94,1% 크게 증가시켰다는 것을 발견했습니다.
이 연구원 그룹이 제안한 통합 태양 전지 설계는 곧 다른 팀이 질화탄소 광양극을 기반으로 하거나 분리막을 사용하여 유사한 지속 가능한 전지를 만들도록 영감을 줄 수 있습니다. 한편, 연구원들은 기술을 더욱 향상시키고 에너지 효율을 개선하며 상용화를 촉진할 계획입니다. 그러한 기술은 우주 탐사에서 요구될 수 있다는 점에 주목해야 합니다.
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