로그인
내 메일함
* 열광기전력 응용에 대한 Si, Ge 및 Si/Ge 광전지
- 전문가 제언
-
□ Si와 Ge는 반도성 물질로써 공업적으로 여러 가지 전자장치들의 대규모 생산에 사용된다. 태양전지는 일반적으로 Si로부터 제조되지만 열광기전력(TPV)을 위해 Si는 1.1eV의 높은 띠-갭(띠 간격)의 불이익을 가지므로 광학적으로 짝맞는 선택적 방출기의 사용을 필요로 한다. Yb2O3는 Si광전지를 조명하기 위한 한 방출물질로써 광범위하게 사용된다.
□ Si농축기 태양전지는 TPV응용을 위하여 연구되어 왔는데 그 이유는 TPV계에서 1Wcm-2의 전형적 조명밀도에서 그들은 고성능을 갖는다. 비-농축기 태양전지는 TPV조건에서 더욱 낮은 효율을 수행하지만 이제까지 그들은 농축기 전지보다 더욱 생산원가 상 효과적이었다. TPV에 대한 최적화된 새로운 Si 광전지는 수직으로 증발된 접촉지침과 부 띠-갭 복사를 방출기 뒤에 반사하기 위한 배후표면경(백미러)을 가진 직사각형 고랑들로 직조된 앞면을 가졌다.
□ Ge광전지는 0.66eV의 띠-갭을 가지며 선택성 Er2O3 방출기에 의하여 효과적으로 조명될 수 있다. 그들의 효율은 GaSb 같은 낮은 띠-갭의 Ⅲ/V 물질로부터 얻은 광전지의 효율보다 더욱 낮다. 그러나 Ge에 낮은 자유운반체 흡수 때문에 효과적인 배후표면경이 형성될 수 있다. 부 띠-갭 복사에 대한 82~87%까지의 반사와 900nm보다 더 작은 파장에 대한 차단으로 태양기단 O(AMO)복사에 대한 13%의 전지효율은 Ge TPV전지로 성취되어 왔다.
□ SiGe 광전지는 Ge함량의 함수로써 띠-갭의 변화를 허용한다. 원칙적으로 SiGe 광전지는 주어진 선택성방출기 스펙트럼에 짝 맞출 수 있다. 최초의 SiGe 양자 점 태양전지는 12%효율을 성취했으나 아직껏 낮은 열린회로 전압 Voc로 고질적 문제이다. Si 광전지로 작동하는 최초의 TPV 시스템이 조립되었으며 2.4%의 시스템효율이 성취될 수 있다.
□ Si-기초된 TPV의 가장 유망한 응용은 전기적으로 자체-전력화된 주거난방시스템처럼 되는 것이다. 자체-전력조작을 위하여 1~2%의 TPV시스템효율은 충분하며 Si 광전지는 염가인 이점을 갖는 충분한 생산가효용성이 기약된다.
□ 결과적으로 TPV응용에 대한 Si광전지는 이제까지 단지 외곽 적으로 연구되어 왔다. 그 가장 높은 보고된 시스템효율은 2.4%이지만 이 시스템은 회복기 또는 필터의 사용 없이 아주 단순하게 유지되어 왔다.
□ TPV를 위한 특수 Si 광전지의 개발이 시작되었지만 아직까지 어느 시스템도 이들 전지사용을 추천할 단계가 아니다. Si-전지-기초된 TPV에 대한 가장 흥미로운 응용은 전기적으로 자발적인 가스가열시스템이다. 광전지효율에 접근하는 시스템효율을 갖는 거의 완전한 계에서 H2/O2-Si-TPV는 먼 장래에 연료전지로 경쟁력이 기대된다.
□ TPV-Si, Ge 및 Si/Ge 시스템들의 연구개발 결과는 훗날 저렴한 실용성 주거난방 시스템의 가능성을 보인다. 일반적으로 태양전지는 청정에너지로써 환경오염을 최소화할 수 있고 또 무한대의 태양에너지를 활용하는 끝없는 연구개발의 대상으로써 그 실용성을 기대할 수 있다. 발전 시 화석연료의 에너지변환 효율이 30%정도인데 비해 연료전지는 연료에너지를 전력에너지로 70%까지의 변환효율로 열역학적 효율을 극대화할 수 있는 연구개발로 그 물리적 의의가 지대하다.
□ 다른 한편 NT 연구의 일환으로, 나노 시스템화한 박막은 양자우물 또는 양자 점을 형성한다. 동시에 띠-갭이 상승하고 그 띠-갭 간의 전이확률을 태양에너지로 증가시키고 외부회로화한 양자우물 또는 양자점 태양전지이다. 이 분야의 연구개발과 실용화는 첨단과학기술 분야로서 관심과 기대가 크다.
- 저자
- Bitnar, Bernd
- 자료유형
- 원문언어
- 영어
- 기업산업분류
- 화학·화공
- 연도
- 2003
- 권(호)
- 18(5)
- 잡지명
- Semiconductor Science and Technology
- 과학기술
표준분류 - 화학·화공
- 페이지
- 221~227
- 분석자
- 여*현
- 분석물
-
이미지변환중입니다.
