태양광 발전 아파트 세대별로 축전지 설치
내년 가을 완성
다카라레벤은 태양광 발전 시스템과 축전지의 도입으로 입주자의 전기요금을 대폭 줄일 수 있는 아파트를 개발한다. 옥상에 설치한 태양광 판넬에서 발전하여 각 세대에 설비된 리튬이온 축전지에 모은다. 일반가정의 전력소비량의 3~4시간 분을 조달할 수 있다. 제1탄으로 橫浜市 내에서 2012년 가름 무렵에 완성하는 아파트에 채용한다.
세대별로 축전지를 설치하는 분양 아파트는 드물다. 태양광 발전의 전기를 야간에 가정에서 사용하는 분량만큼 축전하고 나머지를 잉여전력 매입제도를 이용하여 전력회사에 매각하는 등 적절하게 운용하면 한 달에 6천~7천 엔 정도의 전기요금을 절약할 수 있을 가능성도 있다고 한다. 분양가격은 가족용 타입으로 3000만엔대로 이 회사 종래 물건과 거의 같은 수준으로 할 방침. 단독주택용 리튬이온 축전지는 용량이 커서 1대 100만~200만 엔 정도로 고가이므로 한층 소형인 제품을 채용하여 축전지의 원가를 수십만 엔으로 낮춘다. 태양광 판넬도 대량 조달로 원가를 줄인다. 아파트 옥상은 평평하여 시공이 용이하므로 공사비도 줄일 수 있다. 아파트의 수주 경쟁 격화로 건축 원가가 저수준에서 추이하고 있어 축전지 등의 설비비를 흡수하기 쉽다는 사정도 있다.
전력부족의 우려와 환경의식의 고양으로 소비자의 축전지가 부설된 주택에 대한 관심이 증가하고 있다. 단독주택의 경우는 住友林業과 大和하우스工業이 연내 판매를 예정하고 있다. 일경산업

유기박막태양전지 발수 재료로 성능향상
고분자 경계면을 제어
東京大學의 但馬敬介 강사 등 연구팀은 프라이팬의 발수가공과 같은 재료를 사용하여 유기박막태양전지의 성능을 향상시키는 데 성공했다. 유기박막태양전지의 변환효율의 향상으로 이어질 가능성이 있다. 태양전지를 구성하는 2종의 고분자 재료 경계면을 발수가공에 사용되는 불소화합물을 사용하여 제어함으로써 전압을 종래의 1.5배인 0.9볼트로 했다. 전류는 종래보다 낮아졌으므로 변환효율로서는 개선의 여지가 없어 보였으나 고분자 재료의 조합에 따라서는 변환효율의 향상을 기대할 수 있다고 한다.
유기박막태양전지의 성능은 고분자재료의 경계면의 성질에 영향을 줌으로 연구팀에서는 경계면의 제어에 주목했다.
태양광 발전 셀, 희소금속 불필요
金澤工業大學 金澤工業大學의 南內嗣, 宮田俊弘 두 교수의 연구팀은 새로운 태양전지의 기술을 개발했다. 주요 부재인 셀에 산화한 구리판과 아연을 조합시킨 것을 사용함으로서 희소금속을 전혀 사용하지 않아 비교적 싼값에 공급할 수 있다.
구리판을 달궈서 만드는 아산화구리 표면에 0.5마이크로미터로 얇은 투명한 산화아연 막을 만든다. 구리판 표면의 손상을 억제할 수 있고, 지금까지보다 높은 3.8%로 발전효율이 향상되었다고 한다. 아산화구리가 양산화에 적합한 소재라는 것도 이점. 셀의 발전효율을 높이는 실험을 계속하여 태양광 패널로서의 개발에 도전한다. 일경산업

염료 감응형 태양 전지, 최대 변환 효율 기록
염료 감응형 태양 전지는 미래 태양 전지 기술에 있어 화석 연료 에너지 생산 비용에 상응하는 수준으로 생산 비용을 절감시킬 수 있다. 특히, 염료 분자의 저렴한 산화 티타늄 나노입자를 이용해 태양 빛을 전기 에너지로 변환시키고 간단한 프린팅 기술을 이용해 대면적 위에 얇은 박막 형태로 쉽게 인쇄할 수 있는 장점이 있다.

[그림] 코발트 기반 전해액과 조합된 C229 염료의 높은 태양 에너지 변환 효율
중국 Chinese Academy of Sciences의 Peng Wang 교수가 이끄는 연구진은 루테늄을 사용하지 않는 유기 염료로만 구성된 DSSC를 개발해 최대 변환 효율을 기록하는데 성공했다.
연구 결과는 J. Am. Chem. Soc.지 속보란에 “Engineering Organic Sensitizers for Iodine-Free Dye-Sensitized Solar Cells: Red-Shifted Current Response Concomitant with Attenuated Charge Recombination”란 제목으로 게재됐다.
지금까지 루테늄 염료와 요오드 기반 전해액 및 다공성 산화타이타늄을 조합한 염료 감응형 태양 전지의 최고 효율은 11.1%를 기록하고 있다 [참조 1]. 하지만 한정된 자원의 고비용 문제는 연구자들로 하여금 루테늄이 아닌 새로운 대안을 찾게 만들었다.
연구진은 C229 염료에 방향족 황 기능기를 첨가했다. 이러한 변형은 염료로 하여금 가시광선 영역의 적색 빛 수집 향상을 가져옴으로써, 전체적인 빛 흡수 능력을 향상시키게 된다. 이러한 광감물질을 전해액으로 활용되는 코발트 페난트로린(cobalt phenanthro-
line)과 조합함으로써 통상적인 태양 빛 조건에 대해 9.4%의 에너지 변환 효율을 기록할 수 있었다.
이는 루테늄을 사용하지 않는 DSSC에 있어 새로운 기록을 의미하며, 루테늄 기반 태양 전지가 기록한 11.1%의 효율과 그리 멀지 않은 수치이다.
또한 코발트 기반 전해액은 기존 요오드 기반 전해액이 갖는 부식 및 전지 전압의 감소 문제를 해결할 수 있게 해준다. 양자 계산 및 측정 결과 코발트 전해액과 C229 염료 사이의 상호 작용은 시스템의 산화 환원 포텐셜을 바닥 상태에서 위로 끌어 올림으로써, 태양 빛 흡수 자체를 향상시킬 수 있었다. 이러한 발견은 작은 에너지 갭을 갖는 염료 개발을 촉진시킬 것으로 전망된다. GTB
통합형 태양광 발전기술의 동향 분석
만일 당신이 마을을 그리게 된다면, 획일적인 그림만을 그리게 될 것이다. 같은 마을에 있는 집의 지붕은 같은 방향을 보게 될 것이다. 그리고 거의 북쪽을 바라보게 지붕을 설계할 것이며; 건축용 블록으로 만든 집이 일렬로 나열되어 있다. 불행하게도 몇 세기 동안 집을 짓는 건축가들과 몇 십년 동안 마을을 계획하는 도시계획자들은 최적의 태양에너지 접근과 관계없이 집을 이리저리 만들어 왔다.
그들은 태양광 발전 공학자들의 조언을 듣지 않았다. 그 결과 나타난 도시 환경은 조금은 미적으로 만족스럽게 되고 있다. 그리고 사람들이 살기에 적당해졌다. 하지만, 지금은 끊임없이 차선의 결과를 가지고 있는 태양에너지 설계자들과 직면하게 되었다. 즉, 미적으로 조금은 만족스럽지 않더라도 태양광 발전설비를 설치한 집들이 늘어나야 한다는 것이다.
다행스럽게 수많은 은퇴 학자들이 그들 자신의 태양광발전시스템이 최적의 시스템이라고 주장하는 반면 지붕형 태양광발전설비를 가지고 있는 사람들은 최적의 방위각(태양에너지를 가장 잘 받을 수 있는 각도)의 비용이 태양에너시 수확량에서 얼마큼의 수확량인지를 거의 증명하기가 어렵다는 것을 수락하기 위해 준비하였다. 대부분의 호주 지역에서 손실은 북쪽 측면을 90도 지붕형 태양광발전설비를 위해 10~15% 정도 나게 될 것이다. 그리고 옆면으로 장착한 태양광발전설비는 설치비용이라는 측면에서 10% 이상의 추가적인 비용이 들어갈 것이다.
지붕에 평평하게 장착이 된 태양광발전설비는 최고의 전력밀도(전략량)를 획득할 수 있는 이점을 가지게 될 것이다. 최적이 아닌 차선의 태양광발전설비 설치에서 손실이 되는 것은 전형적으로 전체 에너지 산출량에서 얻을 수 있는 획득량에 의해 조금 능가된다. 그럼에도 불구하고 매우 민감한 태양광 발전설비 설치는 꽤 복잡한 장르이다. 그리고 호주는 그러한 복잡한 장르에서 선택되어진 수많은 우수한 설계자들을 보유하고 있다.
비교의 대신으로 건물직물에서 통합형 태양광 발전소는 복잡성을 많이 추가하고 있다. 태양광발전소 설계자는 건물벽 또는 지붕에 태양전지판을 성공적으로 통합(완성)할 수 있는 설계 및 건설팀과 함께 통합되어야만 한다. 설치는 반드시 차선이다. 그리고 그들은 종종 피할 수 없다. 이는 건물일체형 태양광발전설비를 자극적이고 혁신적인 프로젝트, 독특한 어려움, 그리고 만족스러운 결과를 가지고 있는 특별한 설계 영역으로 만들 것이다.

▶적용 및 제품선택
건물일체형 태양광발전설비는 전형적으로 새로 설치된 솔루션(solution)이다. 그리고 그 결과로 나온 건물일체형 태양광발전설비 개발 프로젝트는 반드시 새로운 건축기술이다. 반드시 필요한 세부적인 외관공학은 이러한 프로젝트가 실용적으로 실행가능하고 성장가능하게 되기 위해 최소 10kW 이상이 될 것임에 틀림없다는 것을 의미한다. 이(최소 건물일체형 태양광발전설비)는 대부분의 거주용 태양광발전시장을 잠시 배제하고 있는 큰 범위의 유리를 필요로 한다.
Gree Star 인정을 목적으로 하고 있는 상업용 프로젝트들은 관련 수요 감소 및 태양광발전소의 배출감소혜택으로부터 이익을 얻을 수 있다. 물론 이 프로젝트들은 지붕형 태양광발전설비가 기본적인 태양광발전설비로 채워지자마자 외관통합필요성(외관에 어울리게 통합, 즉 설치를 해야 함)을 가지고 있다.
건물일체형 태양광발전설비 기술 선택은 특정한 용도 또는 적용에 의존한다. 가능성이 결정적이지 않을 때, 또는 유리창이 방관자(관계없는 사람)로부터 멀리 떨어져있다. Metricon 스타디움(Stadium)과 Varsity Lake 정거장에서 발생되기 때문에 이는 판유리 사이에 끼워져 있는 결정형 실리콘 태양전지를 사용하는 것이 가능하다. 그러한 제품은 제조업체 수가 증가하는 것이 가능하다. 비록 고강도 유리창에 관한 불변의 필요성이 전형적으로 건물일체형 태양광발전설비 전문가로부터의 원천에 영향을 주게 된다. 투과성은 기능형 유리창에 있어 매우 중요하다.
1중 또는 2중 유리창에는 10~20%의 투과성을 가지고 있다. Pythagoras Solar사는 최근 고투과성, 고효율성의 태양광 발전 창을 출시하였다. 이 두 제품들 모두가 섬광 및 열획득을 감소시킬 수 있으며, 그로 인해 에어컨 크기와 운영비용을 감소시킬 수 있게 되었다.
몇몇 적용에서 불투과성(빛을 통과시키지 않는)이 선호되어진다 -툴라마린-칼더 인터차지 솔라 노이즈 월(Tullamarine-Calder Interchage Solar Noise Wall)과 같은 것-반면에 혁신적인 건물일체형 태양열 및 건물일체형 하이브리드(태양광-태양열) 발전설비들은 Heliopan에 가능하다. 외관 통합에서의 대체는 지붕일체형이다. 이 곳은 태양전지판이 지붕 방수제의 부품을 형성하는 곳이다. 호주에서 설계된 태양광발전제품인 Solar Tiles는 매우 주목할만한 제품이다. 그리고 Solon사는 최근 호주 내 지붕 일체형 모듈을 소개하였다.

▶방위각
건물 설계에서 건축가를 포함하라. 그리고 환상적인 외형을 기대하라. 창문은 반드시 좋은 이유에서 수직적이다. 그리고 30도의 각도는 표준적인 건물비용에 엄청난 양을 더할 수 있다. 예를 들어, 수직형 외관은 40%의 성능손실을 경험하게 될 것이다.
이것의 재정적인 결과는 30도 경사각을 가지고 있는 태양광발전설비의 성능 및 금전적 결과보다 우수할 것이다. 30도 경사각의 태양광발전설비는 같은 건물기능이 가지고 있는 양의 최소 두배 정도의 비용이 들어간다-이것은 빅토리아(Victoria) 내 수직형 태양광방음벽을 만드는 이유 중 하나이다.
건물일체형 태양광발전설비 기술자는 실제 건물적인 결과를 향하고 있는 건축가들에게 영향을 줄 수 있어야만 한다. 하지만, 궁극적으로 건축추진의 상황에서 업무를 보아야 한다.
▶그늘
그늘은 태양광발전설비 성능의 인과이다. 즉, 그늘에 따라 태양광발전설비 성능이 좌우될 수 있다. 그늘이 최소화된 위치에 지붕형 태양광발전설비를 설치하는 것의 사치스러움을 가지는 반면, 건물일체형 태양광발전설비는 반드시 피할 수 없는 그늘을 맞이하게 된다. 건물일체형 태양광벌전설비 외관은 건축물의 그리고 자연적인 환경으로부터 생긴 장애물에 의해 그늘이 형성되는 것에 더 많은 영향을 받게 된다. 비록 수많은 에너지가 그늘을 피하기 위한 필요성을 조절하기 위해 소비될 수 있다고 하더라도 기능적인 이유로 만들어진 프로젝트들은 나무, 가로등, 지붕, 그리고 방수제품 등으로부터 그늘을 맞이하게 될 것이다. 건물일체형 태양광발전설비 설계는 장애물 그늘을 설명할 것이다.

▶기술적 이슈(Issues)
복잡한 건물일체형 태양광발전설비 설계를 이루기 위해 두 개의 접근방식 중 하나가 수행될 것이다. 가장 용이하고 최적의 성능을 보여줄 수 있는 솔루션은 소형 인버터(inverter) 또는 전력 최적기를 사용하는 것이다. 하지만, 전력 최적기의 신뢰성은 아직 완벽하게 증명된 것은 아니다. 그리고 일반적인 건물일체형 태양광발전설비 전지들은 종종 재고로 남아있는 장치의 사용을 방해할 수 있는 전기적 특성을 가지고 있다. 두 번째 접근방식은 비슷한 성능을 가진 같은 실 전지판을 집단화하는 것이다-그늘에 비슷한 근접성 및 유사성에 의해 집단화됨. 다양한 소형 인버터, 다양한 최고 전력 트랙커(tracker), 그리고 다양한 전지판의 사용은 강건한 디자인을 만들 수 있다. 이러한 전지의 내부 와이어 배치를 고려하는 것은 산출량을 개선시킬 수 있다. GTB

태양전지의 효율을 향상시키는 컬러 필터
새로운 종류의 스크린 픽셀은 태양전지의 효율을 두 배로 증가시키고 휴대폰과 전자 판독기의 에너지 효율을 촉진시킬 수 있다. 이 기술은 에너지 수집 옥외 광고판 또는 장식용 태양 패널을 만들기 위한 더 큰 디스플레이에 적용될 수 있을 것이다. 미시간 대학(University of Michigan)의 Jay Guo 교수와 연구진은 흡수된 빛을 전기로 변환시킬 수 있는 반사형 광전지 컬러 필터를 개발했다. 이 연구는 ACS Nano에 게재되었다.
기존의 LCD에서, 백라이트의 8% 이하가 실제로 시청자의 눈에 도달한다. 나머지 부분은 컬러 필터와 편광판(polarizer)으로 흡수된다. 이렇게 흡수된 빛은 완전히 버려진다고 연구진은 말했다. 이것은 가열을 시킬 수 있다. 그래서 모니터에 손을 가까이 다가가면 온기를 느낄 수 있는 것이다. 왜 이런 에너지를 수집하려고 시도하지 않는 것인가? 이번 연구진은 이런 의문을 해결할 수 있는 방법을 내놓았다. 연구진의 새로운 필터는 버려지는 빛의 약 2%를 전력으로 변환시킬 수 있다. 이것은 작은 전자장치에서 상당한 양에 해당한다.

[그림1] 에너지 수집 스크린 픽셀로 이용되는 컬러 필터

[그림2] 장치의 구조도
연구진은 수년 동안 연구했던 초박막 컬러 필터에 유기 반도체 태양전지를 추가함으로써 새로운 필터를 만들었다. 이 필터는 특정 컬러의 빛을 포집하고 반사하는 공진기(resonator)로서 활동할 수 있도록 나노 두께의 금속판으로 구성되어 있다. 이 컬러는 두 개의 슬릿(slit) 간의 공간 크기에만 의존한다.
컬러 필터는 대부분의 컬러 디스플레이에서 필수적인 요소이다. 대부분의 경우에, 그들은 화학적 안료 기반의 필터를 사용하는데, 이것은 보색(complementary color)을 흡수함으로써 특정 컬러를 생산하고 흡수된 에너지는 버려진다. 연구진은 가시광선 대에서 원하는 컬러를 생성할 수 있는 광전변환을 목적으로 하는 소자와 결합된 포토닉스 나노구조를 증명했고 흡수광을 전력 생산에 이용했다.
단지 200 나노미터의 두께에서, 새로운 필터는 기존의 염료 기반의 필터보다 100배 이상 더 얇아졌다. 이런 특징은 차세대 초박막 컬러 디스플레이 장치에 매력적으로 사용될 수 있을 것이다. 이 연구결과는 ACS NANO에 “Photonic Color Filters Integrated with Organic Solar Cells for Energy Harvesting” 라는 제목으로 게재되었다(DOI: 10.1021/nn201767e). 연구진은 이 연구결과를 기반으로 특허 출원을 추진하고 있다. GTB
기업유치와 고용 창출
태양광 발전기술자 육성
近畿高에너지가공기술연구소
近畿高에너지가공기술연구소(AMPI, 兵庫縣 尼崎市)는 尼崎市와 지역의 대학, 기업과 연대하여 「태양광발전 관련 산업 고도 상품 기술자의 인재육성사업」을 9월부터 시작했다. 태양광 발전 관련 기업유치와 상품 생산이 고도화를 도모하여 고용창출로 이어나간다. 지역 중소기업을 대상으로 태양고아 발전 관련 사업에 참여하기 위한 기술의 H도화 지원과 인재 육성의 연수를 펼친다. AMPI의 시설과 설비, 연구원을 활용하는 이외에 關西大學 등 지역의 대학과 연구기관, 兵庫縣立 공업기술센터, 기업 등 외부에서 강사를 초빙하여 실시하는 강의, 실습, 강연을 한다.
연수의 내용은 제품개발, 표면 개질, 기능성 재료 창성, 고도가공기술, 환경 . 재활용, 정보처리기술 등 6 분야. 6분야의 기본으로 스팩터 가공과 레이저 미세가공, 고도 로봇 가공, 초소성 가공기술 등 17코스를 준비한다. 정원은 각각 코스 별로 5~10명 정도로 참가비는 무료. 9월부터 2012년 2월까지 개최한다. 개최에 앞서 8월 26일에는 킥오프 세미나를 개최, 참가비 무료로 정원 60명. 이 상업에 대해 설명하는 이외에 仁木榮산업기술총합연구소 태양광 발전공학연구센터 부센터장이 강연을 했다. 일간공업