제목

태양전지·열전 융합소자의 효율 향상을 위한 interface 물질 개발 및 융합소자 구조 설계 최적화 연구

상세 설명

이 연구는 태양전지와 열전소자의 융합을 통해 단일 소자 내에서 광에너지와 열에너지를 동시에 활용하여 발전 효율을 극대화하는 고효율 하이브리드 에너지 소자 기술을 개발하는 것을 목표로 한다. 특히, 두 소자 간 에너지 손실을 최소화하고 열전달 경로를 최적화하기 위해 interface 물질을 개발하고 적용함으로써, 태양전지·열전 융합소자의 발전효율을 실질적으로 향상시키고자 한다. 연구진은 IR 영역의 태양광을 효과적으로 흡수하여 발열 가능한 광발열체(interface layer)를 개발하고, 이를 태양전지 후면 전극에 적용하여 발열 성능과 전기전도성을 동시에 개선하였다. 또한, 열전소자와의 계면 접합 특성 및 열전달 최적화를 위한 시뮬레이션을 수행하였으며, 그 결과, 열전달 효율 80%, IR 흡수율 60%를 달성하고 전체 발전효율을 3% 이상 향상시켰다. 이와 함께, 면적 확장성 확보를 위해 소형 열전 모듈 어레이 및 고성능 열전소재를 개발하고, 열 저장·손실 저감 설계를 통해 소형 융합소자의 면적당 발전효율을 5% 이상 개선하였다. 실환경에서의 열화 테스트를 통해 고온 조건에서도 안정적인 성능을 유지하는 신뢰성을 입증하였다. 본 연구에서 제안한 interface layer는 단순한 중간층을 넘어, 태양전지의 온도 상승에 의한 출력 저하를 방지하고 열전소자의 열원으로서도 기능함으로써, 소자의 종합 효율을 크게 향상시키는 핵심 원천기술로 자리매김한다. 이는 향후 대면적 고효율 신재생에너지 하이브리드 소자 상용화의 기반이 되며, 융합형 발전소자 기술 시장에서의 기술 주도권 확보와 경제적 파급효과를 동시에 창출할 수 있을 것으로 기대된다.

기관명

고려대학교

예산

키워드

프로젝트 기간

2020년 12월 - 2021년 12월

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