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제목 : 탠덤 태양전지 로드맵 (A roadmap for tandem photovoltaics)

                           탠덤 태양전지 상용화에 필요한 일정 및 활동

전 세계 에너지 전력 증가에 대한 수요 증가를 충족하기 위해서는 2050년까지 75TW의 PV 설치가 필요하며, 이 목표를 달성하기 위해서는 에너지 소비를 줄이면서, PV 모듈의 효율성을 높이기 위한 지속적인 혁신이 필요하다. 두 개 이상의 접합을 직렬형 태양전지에 결합하면 전력 변환 효율이 크게 향상되며, 태양광(PV) 용량의 지속적인 성장을 유지하는 데 도움이 된다. PV 제조업체의 로드맵에 탠덤 태양광은 포함되어 있지만 개발을 가속화하기 위해 여러 측면의 발전이 필요하다.

탠덤 태양전지 개요

탠덤 태양전지는 빛의 이용률을 높이기 위해 두 개의 서로 다른 에너지 흡수대(밴드갭)를 가진 태양전지를 적층한 기술이다. 본 보고서에서는 2T 직렬형 태양전지, 4T 직렬형 태양전지, 3T 직렬형 태양전지, 다양한 셀 설계를 위한 터미널 구성, 탠덤 모듈 구성 등 여러 방식의 탠덤 태양전지의 기술에 대해 설명하고 있다.

탠덤 태양전지는 단위 면적당 더 많은 전력을 생성할 수 있게 하고 태양전지를 공간 제약이 있는 애플리케이션에 전력을 공급하는 데 실용적으로 만들 수도 있다.

TW 규모의 탠덤 태양전지 배치를 활성화하려면 몇 가지 발전이 필요하다. 흡수체 기술을 통한 셀 효율성 높이고, 이러한 효율성은 모듈 및 대량 제조로 전환되어야 하며, 엄격한 인증 테스트를 수행하려야 한다.

본 보고서에는 이러한 목표를 달성하기 위한 ①서브셀을 위한 재료(흡수재 재료), ②탠덤 효율성 한계, ③탬덤 태양광의 기본 하베스팅 효율성, ④셀 및 모듈 시연, ⑤측정, ⑥가치 제안 및 관련지표 등 탠덤 PV에 대한 기본 지식을 제공한다.

미래 개발을 위한 로드맵

이 로드맵의 목적은 상용화 경로와 그 과정에서 극복해야 하는 높은 수준의 과제에 대한 포괄적인 관점을 제공함으로써 탠덤 PV 개발을 위한 공동 노력을 강화하는 것이다.

여기서는 고효율, 고비용의 III-V 다중접합 셀보다는 다양한 기존 및 신흥 PV 기술로 제작된 2개의 접합을 갖춘 하이브리드 탠덤에 특히 중점을 두고 있으며, 아래의 6가지 항목에 대한 대처 등을 다루고 있다.

 ① Cell-level의 과제와 기회: 페로브스카이트 접합 개발, CdTe 및 CIGS 접합 개발, OPV 접합 개발

 ② 모듈 및 상업 생산으로 확장: 단일화된 장치의 모듈 수준 통합, 박막 소자의 모듈 수준 통합, 아키텍처 결합, 페로브스카이트 기반 모듈 고려사항, 제조시 고려사항

 ③ 신뢰성 문제: 신뢰성 및 적격성 테스트, 탠덤 및 페로브스카이트 관련 이슈

 ④ 경제, 환경, 사회적 영향, ⑤ 탠덤 상용화, ⑥ 스냅샷의 개발 고려 사항

향후 전망

향후 10년 동안 PV 시장에서 탠덤 태양전지의 시장진입을 위해서는 본 보고서에서 제시한 로드맵에 표시된 각 개발 측면을 병행하여 해결해야 한다. 이를 위해 연구 과학자, 엔지니어, 업계 간의 협력 및 충분한 자원 지원이 필요하며, 단기적, 중장기적 요구사항에 대해서도 논의해야 한다.

이러한 방식으로 초기 탠덤 PV 산업을 육성하는 것이 탠덤 태양전지 기술의 잠재력을 실현하고 PV분야에서 TW 규모 청정에너지 생산 목표에 기여하기 위한 유일한 길이다.