첨단 광전지 기술의 위력 공개: 혁신적인 기술과 미래 전망
광전지 셀은 태양 전지라고도 하며, 햇빛을 전기로 직접 변환하는 비기계적 장치입니다.광전지반도체 재료로 만들어지며, 광자(햇빛)가 반도체 재료 표면에 부딪히면 반사되거나 반도체 재료에 흡수되며, 흡수된 광자(햇빛)는 전기로 변환됩니다.
햇빛을 전기로 변환하는 효율은 수십 년 동안 증가해 왔으며, 1980년대 10%의 효율에 비해, 현재 최첨단 모듈의 경우 변환율이 20%에 육박합니다. 우주 위성 등 틈새 시장에서는 PV 셀이 50%의 효율을 달성했습니다.
현재, 다음으로 만들어진 태양 전지는III-V족 단결정 반도체햇빛을 전기로 변환하는 데 가장 효율적이며, 갈륨 및 인듐과 같은 원소로 구성됩니다. 다른 기술에 비해 훨씬 더 비쌉니다. 현재, 광전지 셀은 높은 생산 비용과 낮은 전력 변환 효율성으로 어려움을 겪고 있습니다. 관련 기관들은 광전지 셀과 관련된 생산 비용을 줄이고 기술의 실용성을 높이기 위한 혁신적인 방법을 모색하고 있으며, 그 결과 첨단 광전지 솔루션 개발로 이어지고 있습니다.
페로브스카이트는 결정 구조가 태양광 흡수에 이상적인 최신 태양광 재료입니다. 페로브스카이트 셀은 흐린 날씨와 같이 낮은 조도 조건에서 실리콘보다 더 잘 작동하여 더 높은 변환율을 가능하게 합니다. 페로브스카이트 셀의 또 다른 장점은 매우 얇은 층 구조로 높은 수준의 투명도로 생산할 수 있다는 점으로, 유연한 패널 디자인을 만드는 데 큰 기회를 제공합니다. 상대적으로 저렴한 옵션이며 풍부하게 사용할 수 있어 저렴한 태양광 발전을 가능하게 합니다.
응용 분야별 시장 점유율:광전지 시장은 유틸리티, 주거 및 상업 부문으로 나뉩니다. 2020년에는2020년, 유틸리티가가장 큰 시장 점유율 38.2%, 예측 기간 동안 주거용 응용 분야가 가장 높은 성장률을 보일 것으로 예상됩니다.
지역별:아시아 태평양 지역이 2020-2025년 광전지 시장을 주도할 것으로 예상되며, 중국, 인도 및 일본 시장의 채택이 시장 성장을 촉진하고 있습니다. 2035년까지 태양광 발전을 통해 글로벌 에너지의 20%를 목표로 하려면 새로운 PV 모듈 제조 능력이 최소 5~10배 증가해야 합니다.
과제:운영 토지 부족은 높은 생산 비용과 낮은 태양 복사 흡수 또는 변환율 외에 시장 성장의 또 다른 주요 과제입니다. PV 시스템은 넓은 토지 면적을 필요로 하므로 토지 황폐화 및 서식지 손실과 관련하여 우려가 제기되고 있습니다.
첨단 광전지 기술
태양광 집광 유리–발광 태양광 집광기(LSC)는 특성을 가진 투명한 플라스틱 또는 유리 조각으로, 햇빛을 포착하여 가장자리를 따라 집중시킬 수 있습니다. LSC는 투명한 표면을 만드는 데 사용할 수 있으며, 농업 분야에서 사용할 수 있습니다.
곡면 태양광 패널–곡면 태양광 패널은 포착하는 태양 에너지의 양을 늘리기 위해 만들어졌으며 흐린 날 기존 패널보다 더 효율적으로 햇빛을 포착하는 것으로 나타났습니다.
반사 방지 태양광 패널–이것들은 전방향 반사 방지 유리로, 모든 각도에서 전체 스펙트럼을 통해 투과를 용이하게 합니다. 그렇지 않으면 반사로 인해 손실되는 태양 에너지를 수확합니다.
첨단 광전지 응용 분야
영농형 태양광–영농형 태양광의 도움으로글로벌 토지 생산성이35~73% 사이에서 증가할 수 있다고 합니다.영농형 태양광의 기본 개념은 태양광 패널과 작물을 동일한 토지에 결합하여 토지 사용을 극대화하는 것입니다. 연구에 따르면, 영농형 태양광 시스템을 사용하면 토지 생산성이 60% 증가합니다.
부유식 태양광–부유식 PV라고도 하며, 물에 태양광 패널을 설치하는 새로운 방법입니다. 고정되어 있는 대신 모듈식으로, 기하학적 구성을 유지하면서 대규모 구조를 형성할 수 있습니다.효율은 육상 태양광 패널에 비해 8-10% 더 높은 것으로 나타났습니다
PV 추적기–태양 추적기라고도 하며, 하루가 지남에 따라 태양을 따르는 장치입니다. PV 추적기의 도움으로 태양광 패널은 태양의 경로를 따라 조정하여 햇빛 흡수 효율을 높일 수 있습니다.
첨단 광전지의 필요성
수십 년간의 연구를 통해 1차 에너지 생산원이 환경에 막대한 영향을 미치고 기후 변화에 큰 기여를 한다는 것이 밝혀졌습니다. 그러나 에너지 소비는 이러한 영향을 완화하기 위해 줄일 수 없으며, 반대로 개발 도상국이 증가함에 따라 에너지 소비는 증가할 뿐입니다.
모든 국가는 에너지 소비를 지속 가능하게 만들기 위해 석탄 의존도를 줄여야 할 의무를 설정했으며,광전지기술은 다른 재생 에너지 솔루션과 함께 매우 중요해졌습니다. 그러나 현재 이러한 기술의 채택에는 높은 생산 비용, 낮은 변환 효율 및 막대한 토지 요구 사항을 포함하여 몇 가지 과제가 있습니다. 기업들은 이러한 문제를 해결하기 위해 혁신적인 솔루션을 개발하고 있으며 여러 차례 성공을 거두었습니다. 그러나 다양한 분야에서 이러한 기술을 광범위하게 구현하기 위해서는 광전지 기술의 지속적인 발전이 필요합니다.
저자: Abhishek Saini
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