TCAD를 이용한 실리콘 및 페로브스카이트 기반 탠덤 태양전지 시뮬레이션
지구 온난화와 에너지 공급의 관점에서 재생 에너지는 최근 몇 년간 눈부시게 팽창하였습니다. 구축 비용이 태양 전지보다 시스템에 의해 좌우되고 있지만, 소규모 비용 절감으로 대폭적인 비용 감소를 이룰 수 있는 대량 생산의 특성상, 태양 전지 효율을 증가시킬 필요가 있습니다. 고전적인 실리콘 기반 기술은 여전히 발전하고 있는데, 예를 들어 IBC(inter-digitated back contact) 설계에서 전면 표면 차양을 없애고, 실리콘 태양 전지를 약 29% 이상의 원리적인 제한 효율에 근사하게 할 수 있습니다. 이러한 소자를 이해하고 시뮬레이션하는데 있어 어려운 점은 수치 모델링 기법이 필요한 2D 소자의 성능입니다. 이번 시간에 산업적으로 관련있는 설계의 수치 시뮬레이션으로 소자의 동작을 살펴봅니다. 고전적인 실리콘 기술 외에, 새로운 개념이 계속해서 등장하고 있으며, 페로브스카이트 태양 전지(PSC, Perovskite Solar Cell)가 주목받고 있습니다. 이러한 저가 물질은 가공 비용이 적고, 26%에 달하는 높은 효율을 나타내어 실리콘 기술에 도전하고 있습니다. PSC 소자의 시뮬레이션은 IBC 모델링을 보완하여 설명할 수 있습니다. 재생 에너지 분야에서 효율성 증대가 가장 중요하지만 실리콘은 이 점에서 한계에 가깝기 때문에, 실리콘과 페로브스카이트 기술에 기초한 탠덤 태양전지로 높은 효율을 달성하기 위한 연구와 업계의 관심이 늘어나고 있습니다. 3단자 고효율 탠덤 모델로 IBC와 PSC 모델의 통합을 설명하며, 2단자/3단자 솔루션 및 장단점을 비교하여 회로 설계 측면에서 고려합니다. 단일 접합 밴드갭 태양전지 효율의 한계를 넘어서는 탠덤 태양전지의 설계를 소개합니다.
다음 사항을 살펴봅니다.
- 산업용 IBC 태양전지의 장점 및 TCAD 시뮬레이션 방법
- 고효율 PSC의 특성 및 TCAD 시뮬레이션 방법
- TCAD 시뮬레이션에서 IBC와 PSC 기술을 결합하여 29%의 실리콘 효율을 넘는 방법
발표
James Connolly는 프랑스의 상트랄쉬펠레크에 있는 파리 전지전자공학 연구소(GeePs)의 연구원입니다. 임페리얼 칼리지에서 III-V 양자 우물 태양전지 소자 모델 개발로 박사 학위를, 파리 수드 대학에서 HDR 학위를 취득하였습니다. 프랑스 태양광 연구소(IRDEP)에서 CIGS를, 스페인 발렌시아 폴리테크닉의 나노테크놀로지 센터(NTC-UPV)에서 실리콘 태양광을 연구하였으며, 업계 (영국의 National Grid, Quantasol)에서도 일했습니다. 차세대 양자 태양광 구조 모델, 산업용 나노구조 태양전지 모델, 첨단 특성화 모델(KPFM) 등을 개발하였습니다. 유럽의 여러 프로젝트에 참여하였고, H2020-COST 프로젝트 MUTISCALESTARL를 조직하였으며, 현재 SOLAR-ERANET 프로젝트 BOBTANDEM의 조정자를 맡고 있습니다. 또한, 선택적 밴드 오프셋 장벽이 있는 실리콘 탠덤 태양전지 상의 3단자 페로브스카이트를 개발하고 있습니다.
참석 대상
태양열 발전 시장에 관심있는 학계, 태양전지 패널 설계 엔지니어, 발전 엔지니어, 제품 관리자, 경영진 및 임원.
일시: 2021년 7월 16일
장소: 온라인
시각: 2:00am-2:30am (한국 시각)
언어: 영어