페로브스카이트 태양전지는 고효율, 저비용, 경량 특성으로 인해 미래 태양광 발전 기술의 중요한 방향으로 꼽히고 있다. 그러나 이러한 유형의 배터리에는 안정성이 좋지 않고 장기간 사용하기 어렵다는 중요한 문제가 있습니다. 지난 3월 7일 화둥이공대학의 연구에서 이 문제를 성공적으로 해결했으며 관련 결과가 국제 최고 저널인 '사이언스'에 게재됐다.

과학기술팀이 페로브스카이트 태양전지의 수명을 연장하는 핵심 방법을 찾아내는 데 성공한 것으로 알려졌다. "짧은 수명" 문제에 대한 이 솔루션은 인류가 더 저렴하고 얇은 태양광 패널을 사용하는 데 큰 발걸음을 내디뎠습니다.


페로브스카이트 태양전지는 '미래의 빛'으로 불린다. 기존 실리콘 전지처럼 전기를 생산할 수 있을 뿐만 아니라 종이처럼 얇고 구부릴 수 있는 형태로 만들 수 있으며 옷이나 창문에 부착할 수도 있다. 그러나 수년이 지나면서 이러한 종류의 배터리에는 치명적인 약점이 있습니다. 태양 아래서 짧은 시간이 지나면 "노화"되고 서비스 수명이 실제 적용 요구 사항에 비해 훨씬 짧습니다.

연구팀은 이 '단명한' 미스터리를 풀었습니다. 연구에 따르면 페로브스카이트 물질은 햇빛에 노출되면 풍선처럼 팽창과 수축을 반복하며 시간이 지나면서 '내부 손상'으로 인해 파열되는 것으로 나타났습니다. 이 물질은 빛을 받으면 1% 이상 팽창하며, 여러 번 접은 종이가 결국 부서지듯이 내부의 결정들이 서로 눌려 파괴적인 힘을 발휘하게 됩니다.

연구원들은 재료에 "방탄 조끼"를 착용하는 영리한 트릭을 생각해 냈습니다. 세상에서 가장 단단한 소재 중 하나인 그래핀과 특수 투명 플라스틱을 사용해 사람 머리카락의 1만분의 1에 불과한 초박형 보호막을 만들었다. 실험이 이를 증명한다.이 "보호복" 층은 깨지기 쉬운 품목에 내진 포장을 추가하는 것처럼 재료의 내압성을 두 배로 늘리고 팽창 범위를 0.31%에서 0.08%로 줄일 수 있습니다.


엄격한 테스트를 거쳐 이 보호층이 장착된 태양전지는 새로운 기록을 세웠습니다. 강한 빛과 고온 조건에서 일상적인 사용을 시뮬레이션하여3670시간(약 153일) 연속 운전 후에도 여전히 97%의 발전 효율을 유지할 수 있다. 이는 현재 유사한 배터리 중에서 가장 긴 안정적인 작동 시간으로 실제 적용이 가능하다는 것을 의미합니다.

이러한 획기적인 발전은 해결책을 제공할 뿐만 아니라 과학계의 이해를 전복시킵니다. 지난 10년 동안 전 세계 과학자들은 주로 재료 공식을 개선하는 것부터 시작했으며 화둥이공대학 팀은 처음으로 '물리적 손상'의 숨겨진 킬러를 발견하여 후속 연구의 새로운 방향을 열었습니다. 관련 전문가들은 이번 작업이 안정성을 향상시키기 위한 기술적 경로를 재정의했다고 말했습니다.

연구팀은 해당 기술이 기업과 협력해 시험을 시작했다고 밝혔다. 양산되면 혁신적인 변화를 가져올 것입니다. 건물 외벽의 발전 유리, 접이식 실외 충전 담요, 휴대폰 충전용 태양광 필름까지 현실화될 수 있습니다. 페로브스카이트 셀의 생산 단가는 실리콘 셀의 1/3에 불과한 것으로 추산되며, 발전 효율은 아직 개선의 여지가 있다.

안정성 병목 현상이 해결됨에 따라 이 "실험실의 미래 기술"은 수천 가구로 가속화되어 글로벌 녹색 에너지 전환을 위한 "중국 솔루션"을 제공하고 있습니다.