최근들어서 재생 가능 에너지의 연구나 도입이 세계 각국 에서 진행되고 있으며 태양광 발전등의 발전 효율도 점차 높아지고 있습니다.
영국의 요크 대학이 포르투갈의 누에바·데·리스본 대학과 공동으로 실시한 연구에서는, 태양광 패널의 표면에 단순 한 패턴의 에칭을 실시하는 것만으로, 빛의 흡수 효율이 2배 이상 오를 가능성이 있다고 판명되었습니다.
OSA | Light trapping in solar cells: simple design rules to maximize absorption
https://www.osapublishing.org/optica/abstract.cfm?uri=optica-7-10-1377
Scientists see the light: new solar panel design could lead to wider use of renewable energy - News and events, The University of York
https://www.york.ac.uk/news-and-events/news/2020/research/solar-panel-design-renewable-energy/
Scientists see the light: new solar panel design could lead to wider use of renewable energy
Designing solar panels in checkerboard lines increases their ability to absorb light by 125 per cent, a new study says.
www.york.ac.uk
Etching a Simple Pattern on Solar Panels Boosts Light Absorption by 125%, Study Shows
https://www.sciencealert.com/checkerboard-design-for-solar-panels-boosts-light-absorption-by-125-study-shows
참고로 연구팀은 이번 연구 뿐만아닌 24시간 가동할 수 있는 태양광 발전 시스템 개발과 태양광 발전에 조류를 이용하는 시스템, 투명한 태양광 패널을 사용한 태양광 발전 등, 태양광 발전의 효율을 향상시키기 위해서 다양한 연구를 해 왔습니다.
태양광발전은 태양광을 패널에 흡수함으로써 발전하므로 태양광 흡수효율을 향상시킬 수 있으면 발전효율도 상승 합니다.
연구팀은 태양광 패널의 태양광을 반사되는 손실 비중을 줄여 더 많은 태양광을 담을 수 있는 표면구조의 디자인을 고안하기로 했습니다.
태양광 패널의 표면구조를 고안함에 있어서 연구팀은 자연계 패턴 및 컴퓨터 알고리즘에 기반한 새로운 구조 설계를 검토한 것이 아니라 단순한 "격자 모양 패턴"을 바탕으로 태양광 흡수를 최적화하는 방안을 모색 하였 습니다.
연구팀은 1마이크로미터 두께에 불과한 솔라그레이드 실리콘을 통해 만들어진 솔라 패널의 빛 흡수 효율을 '단순 격자상', '교차된 격자상', '체커보드 무늬 격자상' 등 격자 모양 패턴으로 이루어진 다양한 표면 구조로 시뮬레이션했습니다.
또한 각각의 패턴을 특정의 단위로 랜덤으로 회전시킨 구조에 대해서도, 빛의 흡수 효율을 비교.
시뮬레이션 결과, 격자상의 패턴이 랜덤으로 회전하는 체커보드 무늬가 다른 어떤 패턴보다도 많은 전기를 만들어낸다는 것이 판명.
격자 모양 패턴이 존재하지 않는 기존 태양광 전지와 비교하면 무려 125%나 많은 전기를 생성할 것으로 시사 됐다고 합니다.
또한 연구팀은 격자 모양의 패턴으로 이루어진 체커보드 무늬는 단순한 구조로써 다른 복잡한 나노구조를 가진 태양광 패널보다 대량 생산이 용이하다고 주장합니다.
by The Optical Society
연구팀의 Christian Schuster 박사는 "우리의 아이디어 는 보다 세련된 디자인의 태야광 흡수효율 강화에 적절 합니다"라고 말했다.
또한 체커보드 설계를 이용함으로써 보다 얇은 태양광 패널의 제조가 가능해질 것이며 제조에 필요한 에너지의 절감과 보다 얇은 재료로의 태양광 패널 통합도 가능할 것이라고 말했습니다.
체커보드 무늬의 설계 원칙이 유효한 것은 태양광 발전뿐 아니라 음향 노이즈 쉴드와 폭풍 패널, 미끄럼 방지 등 빛의 회절과 유사한 물리적 기능에 의존하는 관련 영역 에서도 도움이 될 수 있다고 연구팀은 지적했습니다.
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