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벌크 실리콘의 장점과 박막 소자의 장점을 융합하려는 새로운 시도는 유리 위에 증착된 박막 다결정 실리콘이다. 이 모듈은 플라즈마 강화 화학 기상 증착(PECVD)을 사용하여 반사 방지 코팅과 도핑된 실리콘을 텍스처 처리된 유리 기판에 증착하여 생산된다. 유리 내의 텍스처는 태양 전지에서 반사되는 입사광의 양을 줄이고 태양 전지 내부에 빛을 가둠으로써 전지의 효율을 약 3% 향상시킨다. 실리콘 필름은 400~600 섭씨 온도의 어닐링 단계를 통해 결정화되어 다결정 실리콘을 생성한다.
이러한 새로운 장치는 8%의 에너지 변환 효율과 &gt;90%의 높은 제조 수율을 보인다. 폴리실리콘이 1~2 마이크로미터인 유리 위의 결정질 실리콘(CSG)은 안정성과 내구성으로 유명하다. 박막 기술의 사용은 또한 벌크 태양광 발전에 비해 비용 절감에 기여한다. 이러한 모듈은 투명 전도성 산화물 층의 존재를 필요로 하지 않는다. 이는 생산 공정을 두 가지 측면에서 단순화한다. 이 단계를 건너뛸 수 있을 뿐만 아니라, 이 층의 부재로 인해 접점 구성 공정이 훨씬 단순해진다. 이러한 두 가지 단순화는 생산 비용을 더욱 절감시킨다. 대체 설계에 대한 수많은 장점에도 불구하고, 단위 면적당 생산 비용 추정치는 이러한 장치가 단일 접합 비정질 박막 전지와 비용이 비슷하다는 것을 보여준다.
비소화 갈륨.
비소화 갈륨 (GaAs)은 III-V족 직접 띠틈 반도체이며 단결정 박막 태양 전지에 매우 흔하게 사용되는 재료이다. GaAs 태양 전지는 뛰어난 내열성과 높은 효율 덕분에 계속해서 최고 성능의 박막 태양 전지 중 하나이다. 2019년 현재, 단결정 GaAs 전지는 29.1%의 효율로 모든 단일 접합 태양 전지 중에서 가장 높은 태양 전지 효율을 보여주었다. 이 기록적인 전지는 후면에 후면 거울을 구현하여 광자 흡수를 증가시킴으로써 인상적인 단락 전류 밀도와 쇼클리-퀘이저 한계에 가까운 개방 회로 전압 값을 달성했다. 결과적으로 GaAs 태양 전지는 거의 최대 효율에 도달했지만, 빛 포집 전략을 사용하면 여전히 개선될 수 있다.
GaAs 박막은 일반적으로 기판 재료에 반도체를 에피택시얼 성장시켜 제작된다. 1978년에 처음 시연된 에피택시 리프트오프(ELO) 기술은 가장 유망하고 효과적인 것으로 입증되었다. 이 방법에서는 에피택시얼 필름과 기판 사이에 배치된 희생층을 선택적으로 에칭하여 박막층을 기판에서 벗겨낸다. GaAs 필름과 기판은 분리 과정에서 최소한의 손상만 입으며, 호스트 기판의 재사용이 가능하다. 기판의 재사용으로 제작 비용을 절감할 수 있지만, 기판은 제한된 횟수만 재사용할 수 있으므로 완전히 포기할 수는 없다. 이 과정은 여전히 상대적으로 비용이 많이 들고 있으며, 기판에 에피택시얼 필름 층을 성장시키는 더 비용 효율적인 방법을 찾기 위한 연구가 여전히 진행 중이다.
GaAs 박막 전지의 높은 성능에도 불구하고, 값비싼 재료 비용은 태양 전지 산업에서 광범위한 채택을 어렵게 한다. GaAs는 우주 태양광 발전에서 우주선용 태양 전지판을 위한 다중 접합 태양 전지에 더 흔하게 사용되는데, 이는 더 큰 전력 대 중량비가 InGaP/(In)GaAs/Ge 전지의 발사 비용을 낮추기 때문이다. 또한 집광형 태양광 발전에도 사용되는데, 이는 햇빛이 많이 드는 지역에 가장 적합한 신흥 기술로, 렌즈를 사용하여 햇빛을 훨씬 작고 따라서 덜 비싼 GaAs 집광형 태양 전지에 집중시킨다.
3세대 (신흥) 박막 재료.
국립재생에너지연구소는 여러 박막 기술을 신흥 태양광 발전 기술로 분류하고 있는데, 대부분 아직 상업적으로 적용되지 않았으며 연구 또는 개발 단계에 있다. 많은 기술이 유기금속 화합물뿐만 아니라 무기 물질과 같은 유기 재료를 사용한다. 이러한 기술 중 다수가 초기 단계에서 불안정성과 낮은 효율성으로 어려움을 겪었지만, 페로브스카이트와 같은 일부 신흥 재료는 단결정 실리콘 전지에 필적하는 효율성을 달성할 수 있었다. 이러한 기술 중 다수는 단일 접합 고체 전지의 효율에 대한 쇼클리-퀘이저 한계를 뛰어넘을 잠재력을 가지고 있다. 저렴하고 고효율이며 환경 영향이 적은 태양 전지를 생산하겠다는 목표를 달성할 것을 약속하기 때문에 이러한 기술에 상당한 연구 투자가 이루어졌다.
구리 아연 주석 황화물 (CZTS).
구리 아연 주석 황화물 또는 Cu(Zn,Sn)(S,Se)2는 일반적으로 CZTS로 약칭되며, 그 파생물인 CZTSe 및 CZTSSe는 칼코제나이드(CdTe 및 CIGS/CIS와 같은) 그룹에 속하며, 때로는 케스테라이트라고 불리며, 지구에 풍부하고 무독성 원소로 구성되어 있다. CdTe 및 CIGS와 달리 CZTS는 풍부하고 무독성 원료로 만들어진다. 또한 CZTS의 띠틈은 S/Se 비율을 변경하여 조절할 수 있는데, 이는 최적의 태양 전지 공학에 바람직한 특성이다.
CZTS는 또한 높은 빛 흡수 계수를 가지지만, 현재 연구는 높은 결함 밀도 및 띠 꼬리 효과로 인한 효율 손실을 극복하는 데 중점을 둔다. 오늘날 가장 효율적인 CZTS 태양 전지는 약 12.6%의 효율에 도달했으며, 이는 CdTe 및 CIGS 전지보다 낮다. 효율을 더욱 향상시키기 위해 연구는 광학 손실이 낮은(반사율이 높은) 대체 후면 접촉과 캐리어 전송을 최적화하고 재결합 손실을 줄이는 방법을 탐구하고 있다.
다른 신흥 칼코제나이드 PV 재료로는 Sb2(S,Se)3와 같은 안티몬 기반 화합물이 있다. CZTS와 마찬가지로 이들은 조절 가능한 띠틈과 우수한 빛 흡수율을 가진다. 안티몬 기반 화합물은 또한 장치 공학에 유용할 수 있는 유사 1차원 구조를 가진다. 이러한 모든 신흥 칼코제나이드 재료는 가장 성숙하고 효율적인 박막 기술 제품군 중 하나에 속한다는 장점이 있다. 2022년 현재 CZTS 전지는 약 12.6%의 최대 효율을 달성했으며 안티몬 기반 전지는 9.9%에 도달했다.
염료감응형 (DSPV).
염료감응형 전지, 또는 그레첼 전지 또는 DSPV로 알려진 이 혁신적인 전지는 일종의 인공 광합성을 수행하며, 벌크 고체 반도체나 p-n 접합이 필요 없다. 대신, 백금 또는 때로는 그래핀으로 만들어진 전기 접점으로 둘러싸여 유리로 캡슐화된 액체 전해질 용액 위에 반도체 전이 금속 산화물 나노 입자와 혼합된 광활성 염료 층을 사용하여 구성된다. 광자가 전지에 들어오면 염료 분자에 흡수되어 감광 상태가 된다. 이 상태에서 염료 분자는 전자를 반도체 전도띠에 주입할 수 있다. 그런 다음 염료 전자는 전극에 의해 보충되어 전자-정공 쌍의 재결합을 방지한다. 반도체 내의 전자는 전기 접점을 통해 전류로 흘러나온다.
염료감응형 태양 전지는 저렴하고 비용 효율적인 롤 기반 제조가 가능하기 때문에 매력적이다. 그러나 실제로는 백금 및 루테늄과 같은 값비싼 재료의 포함으로 인해 이러한 낮은 비용을 달성하기 어렵다. 염료감응형 전지는 특히 액체 전해질 때문에 안정성 및 열화 문제도 가지고 있다. 고온 환경에서는 전해질이 전지에서 누출될 수 있고 저온 환경에서는 전해질이 얼어붙을 수 있다. 이러한 문제 중 일부는 준고체 상태 전해질을 사용하여 극복할 수 있다.
2023년 현재, 염료감응형 태양 전지의 최대 실현 효율은 약 13%이다.
유기 태양광 발전 (OPV).
유기 태양 전지는 유기 반도체 폴리머를 광활성 물질로 사용한다. 이 유기 폴리머는 생산 비용이 저렴하고 높은 흡수 계수를 가진 조절 가능한 특성을 가진다. 유기 태양 전지 제조 또한 비용 효율적이며 효율적인 롤투롤 공정 기술을 활용할 수 있다. 또한 에너지 회수 시간, 지구 온난화 지수 등 광범위한 영향 요인에서 모든 PV 기술 중 가장 낮은 환경 영향 점수를 가진다.
유기 전지는 본질적으로 유연하여 다양한 응용 분야에 적합하다. 매사추세츠 공과대학교 (MIT) 유기 및 나노구조 전자 연구소 (ONE Lab)의 과학자들은 유기 PV를 유연한 직물 기판에 통합하여 500회 이상 말았다 펴도 성능 저하 없이 사용할 수 있도록 했다.
그러나 유기 태양 전지는 일반적으로 안정성이 좋지 않고 작동 수명이 짧은 경향이 있다. 또한 전자-정공 쌍에 대한 큰 결합 에너지와 같은 재료의 일부 본질적인 한계로 인해 다른 박막 전지보다 효율이 낮은 경향이 있다. 2023년 현재, 유기 태양 전지의 최대 달성 효율은 18.2%이다.
페로브스카이트는 광물학자 레프 페로프스키의 이름을 따서 명명된, 공유된 결정 구조를 가진 물질군이다. PV 응용 분야에 가장 자주 사용되는 페로브스카이트는 유기-무기 하이브리드 메틸암모늄 납 할라이드로, 넓게 조절 가능한 띠틈, 높은 흡수 계수, 전자와 양공 모두에 대한 우수한 전자 전달 특성을 포함한 여러 이점을 제공한다. 2023년 현재, 단일 접합 페로브스카이트 태양 전지는 최대 25.7%의 효율을 달성하여 단결정 실리콘에 필적한다. 페로브스카이트는 또한 결정질 실리콘, CIGS 및 기타 PV 기술과 함께 탠덤 및 다중 접합 전지에 일반적으로 사용되어 훨씬 더 높은 효율을 달성한다. 또한 광범위한 저비용 응용 분야를 제공한다.
그러나 페로브스카이트 전지는 수명이 짧은 경향이 있으며, 2016년 현재 일반적인 수명은 5년이다. 이는 주로 빛, 습기, 자외선 복사 및 고온에 노출될 때 화학적 불안정성 때문이며, 심지어 장치 작동에 영향을 미치는 구조적 전이를 겪을 수도 있다. 따라서 적절한 캡슐화가 매우 중요하다.
퀀텀닷 태양광 발전 (QDPV).
퀀텀닷 태양광 발전 (QDPV)은 일반적인 고체 반도체 활성층을 반도체 퀀텀닷으로 대체한다. 광활성층의 띠틈은 퀀텀닷의 크기를 변경하여 조절할 수 있다. QDPV는 다중 엑시톤 생성(MEG)이라는 과정에서 광자당 두 개 이상의 전자-정공 쌍을 생성할 수 있는 잠재력을 가지며, 이는 이론상 최대 변환 효율 87%를 가능하게 할 수 있지만, 2023년 현재 QDPV 전지의 최대 달성 효율은 약 18.1%이다. 이 효율은 쇼클리-퀘이저 한계를 초과하여 QDPV를 흥미로운 신흥 기술로 만든다. QDPV 전지는 또한 다른 태양 전지 유형보다 활성층 재료를 훨씬 적게 사용하여 저비용 제조 공정을 가능하게 한다.
이러한 장점에도 불구하고, 퀀텀닷 태양광 발전은 여전히 높은 결함 밀도, 안정성 문제, 높은 전하 재결합 수준과 같은 주요 과제에 직면해 있다. 또한, 퀀텀닷의 합성 및 처리에는 납과 카드뮴과 같은 독성 물질이 포함되는 경우가 많아 환경 문제가 제기된다. 현재 연구는 납이 없는 재료를 기반으로 한 친환경 퀀텀닷 개발과 안정성 및 효율성 향상을 위한 퀀텀닷 필름 처리 개선에 중점을 두고 있다.
투명 태양 전지.
2022년에는 창문만큼 큰 반투명 태양 전지가 보고되었고, 연구 팀원들은 2020년에 높은 투명도로 기록적인 효율을 달성했다. 또한 2022년에는 다른 연구원들이 거의 보이지 않는 79%의 기록적인 평균 가시광 투과율을 가진 태양 전지 제작을 보고했다.
건물일체형 태양광 발전 시스템.
박막 PV 재료는 가볍고 유연한 특성을 가지므로 건물일체형 태양광 발전 시스템 (BIPV)에 자연스럽게 적합하다. 일반적인 예로는 반투명 모듈을 창문 디자인에 통합하는 것과 견고한 박막 패널을 지붕 재료로 대체하는 것이 있다. BIPV는 태양 전지 모듈로 인한 수명 주기 환경 영향(예: 온실 가스(GHG) 배출)을 크게 줄일 수 있는데, 이는 일반적인 건축 자재를 사용하지 않음으로써 피할 수 있는 배출과 관련이 있기 때문이다.
초기 도입 당시에는 효율이 낮았지만, 많은 박막 기술은 2023년 현재 최대 효율이 26.1%인 기존의 단일 접합 비집중형 결정질 실리콘 태양 전지와 비교할 수 있는 효율을 갖는다. 실제로 GaAs 박막 및 GaAs 단결정 전지는 각각 29.1% 및 27.4%의 더 큰 최대 효율을 가진다. 다양한 주요 박막 재료의 단일 접합 비집중형 박막 전지에 대한 최대 효율은 차트에 나와 있다.
상용 모듈 효율성.
실험실 환경에서 달성된 최대 효율은 일반적으로 제조된 전지의 효율보다 높으며, 제조된 전지는 종종 20-50% 낮은 효율을 가진다는 점에 유의하는 것이 중요하다. 2021년 현재, 제조된 태양 전지의 최대 효율은 단결정 실리콘의 경우 24.4%, 다결정 실리콘의 경우 20.4%, 비정질 실리콘의 경우 12.3%, CIGS의 경우 19.2%, CdTe 모듈의 경우 19%였다. 최고의 효율을 가진 박막 전지 프로토타입은 20.4%(퍼스트 솔라)로, 파나소닉 홀딩스의 25.6%인 최고의 기존 태양 전지 프로토타입 효율과 비교할 만하다.
이전 박막 태양 전지 효율 기록인 22.3%는 세계 최대의 CIS (구리 인듐 셀레늄) 태양 에너지 공급업체인 솔라 프론티어가 달성했다. 일본의 신에너지산업기술종합개발기구 (NEDO)와 공동 연구에서 솔라 프론티어는 CIS 기술을 사용하여 0.5cm2 전지에서 22.3%의 변환 효율을 달성했다. 이는 업계의 이전 박막 기록인 21.7%보다 0.6% 포인트 증가한 수치였다.
효율성 계산.
태양 전지의 효율은 태양 전지에 입사되는 빛 중 유용한 전기로 변환되는 비율을 정량화한다. 태양 전지의 효율에 영향을 미치는 많은 요인이 있으므로, 효율은 단락 전류, 개방 회로 전압, 최대 전력점, 충전율, 양자효율을 포함한 추가적인 수치적 양으로 더 매개변수화될 수 있다. 단락 전류는 전압 부하가 없을 때 전지가 흐를 수 있는 최대 전류이다. 유사하게, 개방 회로 전압은 전류가 없을 때 장치 양단의 전압 또는 대안적으로 전류가 흐르지 않도록 요구되는 전압이다. 전류 대 전압 (IV) 곡선에서 개방 회로 전압은 전압 축과의 곡선 가로 절편이고 단락 전류는 전류 축과의 곡선 세로 절편이다. 최대 전력점은 태양 전지의 최대 전력 출력이 달성되는 곡선을 따라 있는 지점이며, 최대 전력점의 전류 및 전압 좌표와 같은 변 길이를 가진 직사각형의 면적을 충전율이라고 한다. 충전율은 이 최대 전력점에서 태양 전지가 달성하는 전력의 양을 측정한다. 직관적으로 더 정사각형 모양과 더 평평한 상단 및 측면을 가진 IV 곡선은 더 큰 충전율을 가지며 따라서 더 높은 효율을 가진다. 이러한 매개변수가 주로 거시적인 전기적 특성을 기반으로 태양 전지의 효율을 특성화하는 반면, 양자효율은 입사되는 광자 수에 대한 추출되는 전하 운반자 수의 비율 (외부 양자효율) 또는 전지에 흡수되는 광자 수에 대한 추출되는 전하 운반자 수의 비율 (내부 양자효율)을 측정한다. 어느 쪽이든, 양자효율은 태양 전지의 미시적 구조에 대한 더 직접적인 탐침이다.
효율성 증가.
일부 3세대 태양 전지는 집중기 및 다중 접합 장치 기하학을 통합하여 효율을 높인다. 이는 단일 태양 조사 조건에서 단일 접합 반도체 태양 전지의 쇼클리-퀘이저 한계인 약 42% 효율보다 더 큰 효율을 가져올 수 있다.
다중 접합 전지는 서로 다른 띠틈을 가진 여러 개의 반도체 활성층을 통합한 것이다. 일반적인 태양 전지에서는 태양 스펙트럼의 최고점 근처에 띠틈을 가진 단일 흡수체가 사용되며, 띠틈보다 크거나 같은 에너지를 가진 모든 광자는 원자가띠 전자를 전도띠로 여기시켜 전자-정공 쌍을 생성할 수 있다. 그러나 페르미 에너지 이상의 과도한 에너지는 열화로 인해 빠르게 소산되어 고에너지 광자의 에너지를 효율적으로 추출할 수 없어 전압 손실로 이어진다. 다중 접합 전지는 여러 흡수층을 서로 쌓아 올려 이러한 열화로 인한 에너지 손실의 일부를 회수할 수 있다. 맨 위층은 가장 높은 에너지 광자를 흡수하고 낮은 에너지 광자는 더 작은 띠틈을 가진 아래층으로 통과시킨다. 이 방식은 전지가 더 넓은 범위의 에너지에서 광자 에너지를 포착할 수 있을 뿐만 아니라 고에너지 광자로부터 광자당 더 많은 에너지를 추출할 수 있도록 한다.
집광형 태양광 발전은 전지 위에 놓인 렌즈 광학 시스템을 사용하여 더 넓은 영역의 빛을 장치에 집중시켜 햇빛을 위한 깔때기와 유사하게 만든다. 단순히 흡수에 사용할 수 있는 광자의 수를 늘려 더 많은 전자-정공 쌍을 생성하는 것 외에도, 더 높은 전하 운반자 농도를 가지면 전도도를 증가시켜 태양 전지의 효율을 높일 수 있다. 태양 전지에 집중기를 추가하면 효율을 높일 수 있을 뿐만 아니라 전지를 생산하는 데 필요한 공간, 재료 및 비용을 줄일 수 있다.
이 두 가지 기술은 2023년 현재 최고 효율의 태양 전지인 4접합 집광형 전지(효율 47.6%)에 사용된다.
흡수량 증가.
셀에 들어오는 빛의 양을 늘리고 흡수되지 않고 빠져나가는 빛의 양을 줄이기 위해 여러 기술이 사용되었다. 가장 확실한 기술은 셀 표면의 상단 접점 커버리지를 최소화하여 빛이 셀에 도달하는 것을 막는 영역을 줄이는 것이다.
약하게 흡수되는 긴 파장 빛은 실리콘으로 비스듬히 결합되어 필름을 여러 번 통과하여 흡수를 향상시킬 수 있다.
입사 광자가 셀 표면에서 반사되는 것을 줄여 흡수를 늘리기 위한 여러 가지 방법이 개발되었다. 추가적인 반사 방지 코팅은 표면 코팅의 굴절률을 조절하여 셀 내부에서 상쇄 간섭을 일으킬 수 있다. 상쇄 간섭은 반사파를 제거하여 모든 입사광이 셀 안으로 들어오게 한다.
표면 텍스처링은 흡수량을 늘리는 또 다른 옵션이지만 비용이 증가한다. 활성 물질 표면에 텍스처를 적용함으로써 반사된 빛이 다시 표면을 때리도록 굴절될 수 있어 반사율이 감소한다. 예를 들어, 반응성 이온 식각(RIE)에 의한 블랙 실리콘 텍스처링은 박막 실리콘 태양 전지의 흡수를 증가시키는 효과적이고 경제적인 접근 방식이다. 텍스처 처리된 후면 반사기는 빛이 셀 후면을 통해 빠져나가는 것을 방지할 수 있다. 활성 물질에 텍스처링을 적용하는 대신, 셀의 전면 접점에 적용되는 광자 미세 구조 코팅은 빛 포획에 흥미로운 대안이 될 수 있는데, 이는 기하학적 반사 방지 및 빛 산란을 모두 허용하면서 태양광 층의 거칠기(이로 인해 재결합이 증가하는 것을 방지)를 피하기 때문이다.
표면 텍스처링 외에도 플라스몬 광 포획 방식은 박막 태양 전지의 광전류 향상을 돕기 위해 많은 관심을 끌었다. 이 방법은 귀금속 나노입자 내 여기된 자유 전자의 집단 진동을 이용하며, 이는 입자 모양, 크기 및 주변 매체의 유전체 특성에 영향을 받는다. 박막 태양 전지 후면에 귀금속 나노입자를 적용하면 플라스몬 후면 반사기가 형성되어 광대역 광전류 향상을 가져온다. 이는 후면에 위치한 나노입자에서 약하게 흡수된 광자의 빛 산란과 입자 위에 셀 재료가 균일하게 증착될 때 형성되는 셀 전면 표면의 반구형 골격으로 인한 향상된 빛 결합(기하학적 반사 방지)의 결과이다.
반사 손실을 최소화하는 것 외에도, 태양 전지 재료 자체를 최적화하여 도달하는 광자를 흡수할 가능성을 높일 수 있다. 열처리 기술은 실리콘 전지의 결정 품질을 크게 향상시켜 효율을 높일 수 있다. 박막 전지를 층으로 쌓아 다중 접합 태양 전지를 만드는 것도 가능하다. 각 층의 띠틈은 서로 다른 파장 범위를 가장 잘 흡수하도록 설계되어, 함께 더 넓은 스펙트럼의 빛을 흡수할 수 있다.
기하학적 고려 사항에 대한 추가 발전은 나노 물질의 차원성을 활용할 수 있다. 크고 평행한 나노 와이어 어레이는 와이어 길이를 따라 긴 흡수 길이를 가능하게 하면서 반경 방향을 따라 짧은 소수 캐리어 확산 길이를 유지한다. 나노 와이어 사이에 나노 입자를 추가하면 전도가 가능하다. 이러한 어레이의 자연적인 기하학적 구조는 더 많은 빛을 포획하는 텍스처 처리된 표면을 형성한다.
생산, 비용 및 시장.
최근 몇 년간 기존의 결정질 실리콘 (c-Si) 기술의 발전과 심각한 글로벌 공급 부족 기간 이후 폴리실리콘 원료 비용 하락으로 인해 비정질 박막 실리콘 (a-Si), 카드 뮴 텔루라이드 (CdTe), 구리 인듐 갈륨 디셀레나이드 (CIGS)를 포함한 상업용 박막 기술 제조업체에 대한 압력이 증가하여 여러 회사가 파산했다. 2013년 현재 박막 제조업체는 중국 실리콘 정제업체 및 기존 c-Si 태양 전지판 제조업체와의 가격 경쟁에 계속 직면해 있다. 일부 회사(지급 불능)와 그들의 특허는 중국 기업에 원가 이하로 매각되었다.
2013년 박막 기술은 전 세계 배치량의 약 9%를 차지했으며, 91%는 결정질 실리콘(모노-Si 및 멀티-Si)이 차지했다. 전체 시장의 5%를 차지하는 CdTe는 박막 시장의 절반 이상을 점유하고 있으며, CIGS와 비정질 실리콘은 각각 2%를 차지한다.
CIGS 기술.
최근 몇 년간 기존 c-Si 기술의 발전으로 인한 압력에 여러 주요 제조업체가 버티지 못했다. 솔린드라는 2011년 모든 사업 활동을 중단하고 미국 파산법 11조를 신청했으며, CIGS 제조업체인 나노솔라도 2013년에 문을 닫았다. 두 회사 모두 CIGS 태양 전지를 생산했지만, 실패는 기술 자체 때문이 아니라 솔린드라의 원통형 기판과 같이 결함 있는 구조를 사용한 회사 자체 때문이었다고 지적되었다. 2014년, 한국의 LG전자는 태양광 사업을 재편하며 CIGS 연구를 중단했고, 삼성SDI는 CIGS 생산 중단을 결정했으며, 중국 PV 제조업체 하네르지는 15.5% 효율의 650mm×1650mm CIGS 모듈 생산 능력을 증설할 예정이다. CI(G)S 태양광 발전의 최대 생산업체 중 하나는 일본 회사 솔라 프론티어이며, 기가와트 규모의 제조 능력을 갖추고 있다. (CIGS 기업 목록 참조).
CdTe 기술.
CdTe의 선두 제조업체인 퍼스트 솔라는 사막 햇빛 태양광 발전소와 토파즈 태양광 발전소와 같이 각각 550MW 용량을 가진 캘리포니아 사막의 여러 세계 최대 태양광 발전소를 건설해 왔으며, 2015년에 가동된 남반구 최대의 PV 발전소인 호주의 102메가와트 닝겐 태양광 발전소도 건설했다.
2011년 GE는 6억 달러를 들여 새로운 CdTe 태양 전지 공장을 짓고 이 시장에 진출할 계획을 발표했으며, 2013년에는 퍼스트 솔라가 GE의 CdTe 박막 지적 재산 포트폴리오를 인수하고 사업 제휴를 맺었다. 2012년 카드뮴 텔루라이드 모듈 제조업체인 어바운드 솔라가 파산했다.
a-Si 기술.
2012년, 한때 세계 최고의 비정질 실리콘(a-Si) 기술 제조업체 중 하나였던 ECD 솔라는 미국 미시간에서 파산 신청을 했다. 스위스 OC 오리콘은 a-Si/μc-Si 탠덤 전지를 생산하는 태양광 사업부를 도쿄 일렉트론에 매각했다.
비정질 실리콘 박막 시장을 떠난 다른 회사로는 듀폰, BP, 플렉스셀, 인벤텍스, 프라마크, 슈코, 센세라, EPV 솔라, 노바솔라(구 옵티솔라) 및 썬텍 파워가 있으며, 썬텍 파워는 2010년 a-Si 모듈 생산을 중단하고 기존 실리콘 태양 전지판에 집중했다. 2013년, 썬텍은 중국에서 파산 신청을 했다. 2013년 8월, 박막 a-Si 및 a-Si/μ-Si의 현물 시장 가격은 각각 €0.36 및 €0.46으로 하락했다. (약 $0.50 및 $0.60) 와트당.
금속 지붕 위의 박막 태양광.
박막 태양광 효율이 증가함에 따라, 스탠딩 심 금속 지붕에 박막 태양광을 설치하는 것이 기존의 단결정 및 다결정 태양 전지와 비용 경쟁력을 갖게 되었다. 박막 패널은 유연하며 스탠딩 심 금속 지붕을 따라 설치되고 접착제로 금속 지붕에 부착되므로 설치를 위해 구멍을 뚫을 필요가 없다. 연결 전선은 지붕 상단의 용마루 캡 아래로 지나간다. 효율은 10~18% 범위이지만 설치 용량 와트당 약 $2.00~$3.00만 들고, 17~22% 효율의 단결정 패널은 와트당 $3.00~$3.50이다. 박막 태양광은 평방 피트당 7~10온스로 가볍다. 박막 태양광 패널은 10~20년 지속되지만 기존 태양 전지판보다 투자 수익률이 더 빠르며, 금속 지붕은 아스팔트 싱글 지붕의 12~20년에 비해 교체하기 전에 40~70년 지속된다.
1998년, 국립재생에너지연구소의 과학자들은 박막 PV 시스템을 평방미터당 50달러의 비용으로 생산하는 것이 언젠가 가능할 것이며, 이는 매우 경제적으로 실현 가능할 것이라고 예측했다. 이 가격에서는 박막 PV 시스템이 30% 이상의 투자 수익을 창출할 것이다.
이 목표 달성을 돕기 위해 2022년 국립재생에너지연구소는 2025년까지 박막 효율을 24% 이상, 와트당 비용을 20센트 미만으로, 2030년까지 효율을 26% 이상, 와트당 비용을 15센트 미만으로 달성하는 것을 목표로 카드 뮴 텔루라이드 가속 컨소시엄(CTAC)을 운영하기 시작했다.
내구성 및 수명.
단결정 모듈에 비해 박막 태양 전지의 중요한 단점 중 하나는 수명이 짧다는 것이지만, 이것이 문제가 되는 정도는 재료에 따라 다르며, 일반적으로 더 오래 확립된 박막 재료가 더 긴 수명을 가진다. 단결정 실리콘 패널의 표준 수명은 일반적으로 30년으로 간주되며 연간 약 0.5%의 성능 저하율을 보인다. 비정질 실리콘 박막은 유사한 전지 수명과 연간 약 1%로 약간 더 높은 성능 저하율을 보이는 경향이 있다. CIGS 및 CIS와 같은 칼코제나이드 기술은 20-30년의 유사한 수명과 연간 1%를 약간 넘는 성능 저하율을 보이는 경향이 있다. 신흥 기술은 수명이 짧은 경향이 있다. 유기 태양광 발전은 2016년 최대 보고 수명이 7년이었고 평균 5년이었지만, 2020년 현재 일반적인 수명은 15-20년으로 증가했다. 유사하게 염료감응형 전지는 2007년에 최대 보고 수명이 10년이었지만, 2020년 현재 일반적인 수명은 15-30년으로 증가했다. 페로브스카이트 전지는 수명이 짧은 경향이 있으며, 2016년 현재 일반적인 수명은 5년이다. 퀀텀닷 태양 전지의 수명은 개발 중인 특성으로 인해 불분명하며, 일부는 수명이 25년에 도달할 것으로 예측하고 다른 일부는 현실적인 수명을 1년에서 10년 사이로 설정한다.
일부 박막 모듈은 또한 다양한 조건에서 열화 문제를 겪는다. 거의 모든 태양 전지는 합리적인 작동 온도 범위 내에서 온도가 증가함에 따라 성능이 저하된다. 확립된 박막 재료는 온도에 따른 성능 저하가 더 작을 수 있으며, 비정질 실리콘은 단결정 실리콘보다 약간 더 강하고, CIGS는 비정질 실리콘보다 더 강하며, CdTe는 온도에 따른 성능 저하에 가장 우수한 저항력을 보인다. 염료감응형 태양 전지는 작동 온도에 특히 민감하며, 고온에서는 전해질 용액이 누출될 수 있고 저온에서는 전해질이 얼어붙어 전지가 작동 불능 상태가 될 수 있다. 페로브스카이트 전지는 또한 고온에서 불안정한 경향이 있으며, 심지어 장치 작동에 영향을 미치는 구조적 변화를 겪을 수도 있다. 온도 유도 열화 외에도 비정질 실리콘 패널은 추가적으로 빛 유도 열화를 겪으며, 유기 태양광 전지는 훨씬 더 큰 정도로 겪는다. 퀀텀닷 전지는 습기나 자외선 복사에 노출되면 열화된다. 유사하게 페로브스카이트 전지는 화학적으로 불안정하며 고온, 빛, 습기 또는 자외선 복사에 노출되면 열화된다. 유기 전지 또한 일반적으로 다소 불안정한 것으로 간주되지만, 유기 전지의 내구성은 개선되었으며 2022년 현재 유연한 유기 전지가 상당한 성능 손실 없이 500회 말 수 있는 것이 개발되었다. 다른 박막 재료와 달리 CdTe는 온도 및 습기와 같은 환경 조건에 상당히 강한 경향이 있지만, 유연한 CdTe 패널은 가해진 응력이나 변형 하에서 성능 저하를 겪을 수 있다.
국제적인 재생 가능 에너지 목표를 달성하기 위해서는 전 세계 태양광 발전 용량이 크게 증가해야 한다. 예를 들어, 국제 에너지 기구의 2050년까지 전 세계 태양광 발전 용량 4674GW 목표를 따라잡기 위해서는 2022년 기준 전 세계 설치 용량 1185GW에서 상당한 확장이 필요하다. 박막 태양 전지가 더욱 효율적이고 상업적으로 실현 가능해짐에 따라 이러한 목표를 달성하는 데 중요한 역할을 할 것이 분명해졌다. 따라서 기존 기술을 비교하고 개발 중인 기술에서 개선이 필요한 주요 영역을 식별하기 위해 이들의 누적 환경 영향을 이해하는 것이 점점 더 중요해지고 있다. 예를 들어, 기존 태양광 모듈에 비해 상대적으로 짧은 장치 수명의 효과를 평가하고, 효율성 증가 또는 장치 수명 증가가 기술의 전체 환경 영향에 큰 영향을 미치는지 확인하는 것이다. 온실 기체 배출과 같은 주요 요인 외에도 많은 태양 전지 기술에 사용되는 카드 뮴과 같은 잠재적으로 독성 물질의 환경 및 건강 영향에 대한 의문이 제기되었다. 많은 과학자들과 환경운동가들은 이러한 질문에 답하기 위해 전 과정 평가를 사용해 왔다.
전 과정 평가(LCA)는 원자재 수집 및 제조 공정부터 결과물 및 모든 폐기물 처리까지 제품 또는 공정의 총 환경 영향을 객관적인 방식으로 평가하려는 접근 방식이다. LCA 접근 방식은 편향되지 않은 것을 목표로 하지만, LCA 연구 결과는 특정 접근 방식 및 사용된 데이터에 민감할 수 있다. 따라서 LCA 결과는 설정된 가정과 포함 및 제외된 모든 공정을 명확하게 명시하는 것이 중요하다. 이는 종종 시스템 경계 및 전 과정 목록 프레임워크를 사용하여 지정된다. 새로운 태양광 기술의 신흥 특성으로 인해 높은 불확실성 때문에 폐기 공정이 때때로 전 과정 평가에서 제외될 수 있다. 이 경우 평가를 "요람에서 무덤까지"가 아닌 "요람에서 공장 문까지"라고 부르는데, 이는 계산된 영향이 제품의 전체 수명 주기를 다루지 않기 때문이다. 그러나 이러한 연구는 폐기 공정에서 발생하는 중요한 환경 문제를 놓칠 수 있으며, 이는 부정적 영향(수명이 다한 전지와 폐기물 쓰레기 소각의 경우)과 긍정적 영향(재활용의 경우) 모두에 해당한다. 운송, 설치 및 유지보수를 포함하는 균형 서비스(BOS) 단계의 효과를 포함하는 것도 중요한데, 이는 재료 및 전기 측면에서도 비용이 많이 들 수 있기 때문이다.
LCA 연구는 토지 사용부터 운송 관련 배출량에 이르기까지 많은 잠재적인 환경 영향을 정량화하는 데 사용될 수 있다. 환경 영향 범주는 표준화된 정량적 비교를 위해 소위 영향 요인으로 그룹화될 수 있다. 태양 전지의 경우, 아마도 가장 중요한 영향 요인은 총 수명 온실 기체 배출이다. 이는 종종 지구 온난화 지수(GWP) 측면에서 보고되며, 이는 환경 영향을 보다 직접적으로 나타낸다.
환경 영향의 또 다른 중요한 척도는 특정 태양 전지를 생산하는 데 필요한 에너지(일반적으로 전기)를 측정하는 1차 에너지 수요(PED)이다. 더 유용한 척도는 누적 에너지 수요(CED)일 수 있는데, 이는 특정 제품의 전체 수명 동안 생산, 사용 및 폐기하는 데 필요한 총 에너지 양을 정량화한다. 이와 관련하여 에너지 회수 시간(EPBT)은 태양 전지가 누적 에너지 수요를 충당하기에 충분한 에너지를 생산하는 데 필요한 작동 시간을 측정한다. 마찬가지로 탄소 회수 시간(CPBT)은 태양 전지가 일반적인 에너지 믹스로 생성된 동일한 양의 전기에서 회피된 탄소 배출량과 동일한 양의 전기를 생산하는 데 필요한 작동 시간을 측정한다. 즉, CPBT는 태양 전지가 자체 탄소 배출량을 완화하는 데 필요한 시간을 측정한다.
이러한 양은 태양 전지가 제조되고 배치되는 위치를 포함한 여러 요인에 따라 달라지는데, 이는 일반적인 에너지 믹스가 장소마다 다르기 때문이다. 따라서 생산 공정에서 발생하는 전기 관련 배출량뿐만 아니라 전지 작동 중 태양광 발전으로 인한 회피된 전기 관련 배출량도 특정 모듈 및 적용 분야에 따라 달라질 수 있다. 전지에서 발생하는 배출량은 모듈이 배치되는 방식에 따라서도 달라질 수 있는데, 이는 장착 하드웨어 생산과 관련된 원자재 및 에너지 비용 때문만이 아니라 건물일체형 태양광 발전 시스템의 경우처럼 태양 전지판이 지붕 타일과 같은 건축 자재를 대체할 때 회피되는 건축 자재 관련 배출량 때문이기도 하다.
에너지 사용 및 배출 관련 영향은 기술 평가 및 비교에 필수적이지만, 태양 전지의 환경 영향을 평가하는 유일한 중요한 양은 아니다. 다른 중요한 영향 요인으로는 중금속 배출, 금속 고갈, 인체 독성, 다양한 생태독성(해양, 담수, 육상), 그리고 황 및 질소 산화물 배출량을 측정하는 담수 산성화 가능성이 있다. 전 과정 평가에 광범위한 환경 영향을 포함하는 것은 온실 기체 배출과 같은 주요 영향 요인에서 인체 독성과 같이 덜 중요하지만 여전히 관련성 있는 영향 요인으로 환경 영향이 전가될 가능성을 최소화하는 데 필수적이다.
온실 가스 배출량.
기존의 1세대 단결정 실리콘 태양 전지를 벤치마크로 삼을 때, 일부 박막 태양 전지는 대부분의 영향 요인에서 환경 영향이 더 낮은 경향이 있지만, 낮은 효율과 짧은 수명은 신흥 기술의 환경 영향을 1세대 전지보다 높게 만들 수 있다. 온실 가스 배출량의 표준화된 측정값은 다양한 박막 재료에 대해 킬로와트시(kWh) 전력 생산당 이산화탄소 등가 배출량(그램) 단위로 차트에 표시된다. 비교를 위해 결정질 실리콘도 포함되어 있다.
온실 기체 배출 측면에서만 보면, 가장 널리 사용되는 두 가지 박막 기술인 비정질 실리콘과 CdTe는 모두 단결정 실리콘 태양 전지보다 지구 온난화 지수(GWP)가 현저히 낮다. 비정질 실리콘 패널은 GWP가 약 1/3 낮고, CdTe는 거의 1/2 낮다. 유기 태양 전지는 모든 박막 태양광 발전 기술 중에서 GWP가 가장 낮으며, 단결정 실리콘보다 60% 이상 낮다.
그러나 모든 박막 재료에 대해 이러한 경우가 적용되는 것은 아니다. 많은 신흥 기술의 경우 낮은 효율성과 짧은 장치 수명이 환경 영향을 크게 증가시킬 수 있다. 신흥 칼코제나이드 기술과 CIS 및 CIGS와 같은 기존 칼코제나이드 기술은 염료감응형 태양전지 및 퀀텀닷 태양 전지와 마찬가지로 단결정 실리콘보다 지구 온난화 지수가 높다. 안티몬 기반 칼코제나이드 전지의 경우, 제조 공정에서 덜 유독한 재료를 사용한다는 이점이 있지만, 낮은 효율성과 그로 인한 더 넓은 면적 요구 사항이 환경 영향 증가의 주요 요인이며, 효율성이 약간 향상된 전지는 모든 관련 환경 영향 요인에서 단결정 실리콘을 능가할 가능성이 있다. 따라서 이러한 및 기타 신흥 칼코제나이드 전지의 효율성을 향상시키는 것이 우선 과제이다. 낮은 실제 효율성은 또한 단일 광자에서 다중 엑시톤 생성(MEG)을 나타낼 가능성에도 불구하고 퀀텀닷 태양 전지의 상대적으로 높은 GWP의 주요 요인이다. 더 높은 효율성은 또한 더 얇은 활성층의 사용을 가능하게 하여 퀀텀닷 자체의 재료 비용을 줄이고 캡슐화 재료와 관련된 재료 및 배출량을 절약할 수 있다. 이러한 잠재력을 실현하고 효율성을 높이는 것도 이러한 전지의 환경 영향을 줄이는 데 우선순위이다.
유기 태양 전지의 경우, 짧은 수명이 GWP의 주요 요인이다. 다른 태양광 발전 기술에 비해 OPV의 전반적인 인상적인 성능에도 불구하고 "요람에서 무덤까지" 대신 "요람에서 공장 문까지"(즉, 재료 추출 및 생산 공정만 고려하고 태양 전지의 유용한 수명을 제외하는) GWP를 고려할 때, OPV는 단결정 실리콘에 비해 온실 기체 배출량을 97% 줄이고 비정질 실리콘 박막에 비해 92% 줄였다. 이는 현재 실현된 단결정 실리콘에 비해 60% 감소보다 훨씬 우수하므로 OPV 전지 수명을 향상시키는 것이 전체 환경 영향을 줄이는 데 우선순위이다. 페로브스카이트 태양 전지의 경우, 약 5년의 짧은 수명으로 인해 이 효과는 훨씬 더 중요할 수 있다. 페로브스카이트 태양 전지(차트에 포함되지 않음)는 일반적으로 "요람에서 무덤까지" LCA에서 다른 박막 재료보다 지구 온난화 지수가 현저히 높으며, 단결정 실리콘보다 약 5-8배 더 나쁜 150g CO2-eq /kWh이다. 그러나 "요람에서 공장 문까지" LCA에서는 페로브스카이트 태양 전지가 단결정 실리콘보다 10-30% 더 낮은 성능을 보여주는데, 이는 이러한 짧은 수명으로 인해 단일 단결정 실리콘 패널과 동일한 양의 전기를 생성하기 위해 여러 페로브스카이트 태양 전지판을 생산하고 폐기해야 할 필요성과 관련된 환경 영향 증가의 중요성을 강조한다. 따라서 페로브스카이트 태양 전지 모듈의 수명을 늘리는 것이 환경 영향을 줄이는 최우선 과제이다. 풍력, 원자력 및 수력과 같은 다른 재생 가능 에너지원은 일부 태양광 발전 기술보다 GWP를 더 작게 달성할 수 있다.
신흥 박막 재료가 지구 온난화 지수 측면에서 단결정 실리콘 전지보다 우수하지 않더라도 여전히 비재생 에너지원보다 훨씬 낮은 탄소 배출량을 발생시킨다는 점에 유의해야 한다. 비재생 에너지원은 비교적 깨끗한 천연가스의 517g CO2-eq /kWh부터 최악의 오염원인 갈탄의 1100g CO2-eq /kWh 이상에 이르는 지구 온난화 지수를 가지고 있다. 박막 전지는 또한 종종 400-800g CO2-eq /kWh 범위에 있는 일반적인 에너지 믹스보다 훨씬 우수한 성능을 보인다.
지구 온난화 지수를 포함한 대부분의 영향 요인에 가장 크게 기여하는 것은 거의 항상 제조 공정 중의 에너지 사용이며, 이는 운송 비용 및 재료 조달과 같은 다른 잠재적 환경 영향 원인을 크게 능가한다. 예를 들어, CIGS 전지의 경우, 이는 지구 온난화 지수의 98%를 차지하며, 대부분은 흡수층 제조에 기인한다. 일반적으로 금속 증착이 포함된 공정의 경우, 이는 특히 중요한 환경 영향 집중 지점인 경우가 많다. 퀀텀닷 태양광 발전의 경우, 제조 공정 중에 사용되는 용매의 유해 폐기물 처리도 상당한 기여를 한다. 전기 사용과 관련된 지구 온난화 지수 수준은 제조가 이루어지는 위치, 특히 지역 에너지 믹스에서 재생 가능 에너지원과 비재생 에너지원의 비율에 따라 크게 달라질 수 있다.
에너지 회수 시간.
일반적으로 박막 패널은 단결정 실리콘 패널보다 생산에 에너지가 덜 들며, 특히 일부 신흥 박막 기술은 효율적이고 저렴한 롤투롤 공정의 잠재력을 가지고 있다. 결과적으로 박막 기술은 에너지 회수 시간 측면에서 단결정 실리콘보다 더 나은 성능을 보이는 경향이 있지만, 비정질 실리콘 패널은 예외이다. 박막 전지는 일반적으로 단결정 실리콘 태양 전지보다 효율성이 낮으므로, 이러한 효과는 주로 전지 생산과 관련된 상대적으로 낮은 1차 에너지 수요(PED) 때문이다.
모듈이 사용되는 응용 분야와 재료의 재활용 과정(있는 경우) 또한 전지의 수명 동안 전반적인 효율적인 에너지 이용 및 온실 기체 배출에 큰 역할을 할 수 있다. 모듈을 건물 설계에 통합하면 일반적인 건축 자재 생산과 관련된 회피된 배출량, 예를 들어 건물일체형 태양광 발전 시스템 지붕의 지붕 타일 생산에서 회피된 배출량으로 인해 전지의 환경 영향이 크게 감소할 수 있다. 이 효과는 가볍고 유연한 특성상 건물일체형 태양광 발전 시스템에 자연스럽게 적합한 박막 태양 전지에 특히 중요하다. 휴대용 충전 응용 분야에서는 70-90% 낮은 배출량을 보인다. 이 효과는 다른 일부 응용 분야에서도 유효한데, 예를 들어 유기 태양 전지는 태양 전지판 응용 분야에서 결정질 실리콘보다 55% 낮은 배출량을 보인다. 마찬가지로, 새로운 재료를 수집하고 가공하는 대신 태양 전지 부품을 재활용하여 회피된 배출량은 누적 에너지 소비량과 온실 기체 배출량을 현저히 낮출 수 있다. 재활용 공정은 단결정 태양 전지의 여러 구성 요소뿐만 아니라 CdTe 태양 전지의 유리 기판, CdTe, CdS에도 사용할 수 있다. 재활용 공정이 없는 패널, 특히 유기 태양 전지와 같이 수명이 짧은 패널의 경우, 패널 폐기가 환경 영향에 크게 기여할 수 있으며, 패널이 쓰레기 소각되거나 매립될 경우 환경 영향 요인에서 거의 차이가 없을 수 있다.
중금속 배출 및 인체 독성.
재료 선택 및 추출은 지구 온난화 지수에 큰 역할을 하지 않지만(제조 공정에서의 전기 사용이 거의 보편적으로 가장 큰 기여 요인), 인체 독성, 중금속 배출, 산성화 가능성, 금속 및 오존 고갈을 포함한 다른 중요한 환경 영향 요인에 종종 상당한 영향을 미친다.
인체 독성 및 중금속 배출은 박막 태양 전지 생산에 특히 중요한 영향 요인인데, 1990년대 CdTe 전지가 상업 시장에 도입되었을 때 카드뮴 함유 화합물의 위험이 잘 알려지지 않았던 이후로 카드뮴 사용의 잠재적 환경 및 건강 영향이 특히 우려되어 왔다. CdTe 태양 전지가 더욱 보편화됨에 따라 이에 대한 대중의 우려는 계속되고 있다. 카드뮴은 신장, 뼈, 폐 손상을 유발하고 암 발생 위험을 높이는 것으로 알려진 매우 유해한 물질이다. 처음에는 모든 카드뮴 함유 화합물이 유해한 것으로 분류되었지만, 이제 우리는 Cd와 Te가 개별적으로 유해함에도 불구하고 CdTe의 조합은 매우 화학적으로 안정적이며 용해도가 낮고 인체 건강에 최소한의 위험을 제공한다는 것을 알고 있다.
원료 카드뮴은 더 큰 위험을 초래하며, CdS 및 아세트산 카드뮴과 같은 전구체 물질도 다른 태양광 발전 전지에도 자주 사용되며 인체 독성 및 중금속 배출과 같은 환경 영향 요인에 상당한 기여를 한다. 이러한 영향은 QDPV용 퀀텀닷 제조와 같이 용액에서 카드뮴 이온을 생성하는 나노제조 공정에서 더욱 두드러질 수 있다. 이러한 효과로 인해 CdTe 태양 전지 생산은 다른 박막 태양광 제조보다 중금속 배출량이 실제로 더 낮은 것으로 나타났다. 사실, CdTe 생산은 리본 실리콘, 다결정 실리콘, 단결정 실리콘 또는 퀀텀닷 태양광 발전 제조보다 카드뮴 배출량이 낮으며, 니켈, 수은, 비소, 크롬, 납 배출량도 낮다. 총 중금속 배출량 측면에서 퀀텀닷 태양광 발전은 약 0.01mg/kWh로 PV 재료 중 가장 높은 배출량을 보이지만, 차트에서 볼 수 있듯이 다른 재생 가능 또는 비재생 발전 (전기)원보다 총 중금속 배출량이 여전히 낮다.
특히 카드뮴 및 CdTe 태양 전지와 관련된 안전 문제 완화에 대한 열망은 무독성 또는 독성이 낮은 다른 칼코제나이드 태양광 발전 재료, 특히 안티몬 기반 칼코제나이드의 개발을 촉발했다. 이러한 신흥 칼코제나이드 전지에서는 CdS의 사용이 인체 독성 및 금속 고갈과 같은 영향 요인에 가장 크게 기여하지만, 스테인리스 스틸 또한 이러한 및 기타 태양광 발전 재료의 영향에 상당한 기여를 한다. 예를 들어, CIGS 전지에서 스테인리스 스틸은 전지 생산과 관련된 총 독성의 80%를 차지하며 오존 고갈에도 상당한 기여를 한다.
PV 제조에 관심 있는 또 다른 잠재적 영향 요인은 산성화 가능성인데 이는 토양산화, 담수 산성화, 해양 산성화 및 그 부정적인 환경 영향에 기여하는 황 및 질소 산화물 배출량을 정량화한다. 이 측면에서 QDPV가 가장 낮은 배출량을 보이며, CdTe가 그 뒤를 바짝 쫓고 있다.
아르센 카레니 하루튜냔(, 1999년 11월 22일~)은 아르메니아의 레슬링 선수이다. 2020년 하계 올림픽과 2024년 하계 올림픽에 참가했으며 세계 선수권 대회에서 동메달 4개, 유럽 선수권 대회에서 금메달 4개, 은메달 1개, 동메달 1개를 획득했다.
나리타 탑 로드(, Narita Top Road, 1996년 4월 4일 ~ 2005년 11월 7일)는 일본의 경주마, 종모마다.
2001년 10월 7일 개최된 제36회 교토 대상전에서는 스테이 골드와의 다리 충돌로 인해 기수였던 가 낙마하여 경주를 중단했고, 이로 인해 나리타 탑 로드는 당년 추계 천황상에 출전하지 못했다.
나리타 탑 로드는 말인간 미소녀로 모에화되어 《우마무스메 프리티 더비》에도 등장한다.
《해동명신록》(海東名臣錄)은 조선 중기의 문신(文臣) 김육(金堉)이 저술한 책이다. 전9권 9책.
명신록(名臣錄)은 한 인물의 사적을 도입부(소전)-사적부-평결부로 나누어 기존 자료에서 해당 인물과 관련된 기록을 발췌하고 수록한 차기류 작품이다.
《잠곡집》에 실린 김육의 연보에는 효종(孝宗) 3년인 임진년(1652년)에 《해동명신록》을 저술하기 시작하였다고 하여, 김육이 《해동명신록》의 편찬자임은 틀림없지만, 서문이나 발문이 없고 권별로 수록된 인물의 성격을 알 수 있는 어떤 내용으로 항목명을 부여하거나 하지 않아서, 정확한 편찬 시기나 간행 여부, 김육 본인이 이 책을 편찬한 목적이나 편찬 방침이 어떤 것이었는지에 대해서는 알 수 없다.
한국역사정보통합시스템에서 제공하는 한국고전적종합목록에는 현전하는 《해동명신록》의 목판본이 다수 전하고 있어서 1652년 이후 김육 생전인 1658년 이전에 9권 9책으로 편찬을 완료하였고 이후 가까운 시기에 목판본으로 간행되었음을 알 수 있다.
《해동명신록》은 전체 9권 9책으로, 완질은 서울대학교 규장각 한국학연구원, 대구가톨릭대학교 중앙도서관, 한국학중앙연구원 도서관에 소장된 것을 제외하면 나머지는 모두 낱권으로 전해지고 있다. 전체 판본의 판사항을 보면, 반엽광곽(半葉匡郭) 21×15cm, 유계(有界), 10행(行) 20자(字), 상하내향세화문어미(上下內向細花紋魚尾)의 형태를 크게 벗어나지 않아서 모두 동일한 판본일 가능성이 높다고 할 수 있다.
《해동명신록》의 전체 9권 9책에는 모두 302명(실제로는 299명)의 인물이 수록되어 있다. 권1에 신라 시대의 설총과 최치원, 고려 시대의 최충, 안유, 정몽주, 길재가 포함되어 있는 것을 제외하고 나머지는 모두 조선 시대 인물로 구성되어 있다.
인물에 대한 서술 내용은 전체적으로 동일한 양식으로, 각 인물의 초명, 자, 호, 본관, 간단한 가계, 과제, 관력, 졸년 및 향년, 배향, 증시, 사후의 추존 사실 등을 도입부에 기본적으로 기재하였다. 그리고 인물의 인품을 알 수 있는 언행과 선행, 그가 이룬 업적, 색다른 일화, 인물에 대한 평가 등의 내용으로 구성하였다.
서술하는 도중에 내용의 전환이 필요한 경우는 동그라미 권점을 표기하고 서술하였다. 인물에 대해 수록한 내용은 여러 자료에서 초출하여 구성했지만 출처를 따로 적어 두지는 않았다.
《해동명신록》에는 권별로 수록된 인물들의 성격을 알 수 있는 어떤 항목명을 부여하거나 하지 않았지만, 대체적으로 권1의 서두에 수록된 인물들은 문묘에 배향된 인물들로 성리학의 이른바 '도통'을 이루는 것으로 여겨진 인물들로, 여기에 이이나 성수침, 성혼, 서경덕 등 서인 인물들까지 서술하여 서인의 도통론을 따르고 있음을 보이고 있다. 서경덕까지 서술한 뒤에 다시 조선 초기 인물인 최덕지와 이맹전을 시작으로 조선 초기부터 중종대에 걸쳐 활동한 인물들을 수록하였다. 권2에는 김안국(金安國) ⋅ 김정국(金正國) 형제로부터 문위(文緯)까지 수록하였는데, 고위 관료를 지낸 인물보다는 학문적 성과가 뛰어난 학자들을 중심으로 수록하고 있어서, 김육이 '도통'에 대한 인식을 바탕으로 성리학자들을 평가하였다는 것과 고위 관료를 지낸 정치인보다는 성리학자를 높이 평가하여 '명신'으로 인식하였음을 알 수 있다. 이는 김육 자신이 고조할아버지 김식으로부터 연유한 '기묘사림'의 학맥을 계승한 가학으로부터 영향을 받은 것으로 이해된다.
정조는 《해동명신록》의 체제를 본따, 책에 수록된 인물 가운데 191명을 추린 《해동신감》을 저술하기도 하였다.
한편 실학자 이익(李瀷)은 자신의 9대조로 세조 때의 인물인 이계손(李繼孫)이 당대에 함경도 일대를 다스리며 현지에서 명망이 높았음에도 《해동명신록》에 실리지 않은 점이나 명종 때의 문신으로 강직함에 대한 일화를 남긴 윤개(尹漑)가 《해동명신록》에는 실리지 않았음을 지적하며 "문견(聞見)이 넓지 못했던가 보다."라고 비판하였다. 이는 김육이 서인 계통의 인물을 중심으로 기술하고 남인 계통의 인물은 소략하게 수록하였음을 짐작하게 하는 것이다.
마루젠스키(, Maruzensky, 1974년 5월 19일 ~ 1997년 8월 21일)는 일본의 경주마, 종모마다. 아비인 니진스키가 어미인 실(Shill)과 교배하여 반입된 후 일본에서 태어난 지입마로, 당시 일본 경마계의 지입마 관련 규제로 인해 많은 대회에 출전하지 못했던 말이다.
트므르오치링 톨가(, 1998년 2월 11일~)는 몽골의 레슬링 선수이다. 2020년 하계 올림픽과 2024년 하계 올림픽에 참가했으며 세계 선수권 대회에서 은메달 1개, 동메달 1개, 아시안 게임에서 금메달 1개, 유럽 선수권 대회에서 은메달 2개를 획득했다.
점진발생(漸進發生)은 교배 집단으로 계속 존재하는 종의 점진적인 진화이다. 이는 가지발생과 대조되는데, 가지발생은 분지 또는 분열이 발생하여 두 개 이상의 계통으로 이어지고 결국 별개의 종을 형성한다. 점진발생이 항상 조상 종에서 새로운 종으로 이어지는 것은 아니다. 서로 다른 계통이 분지하고 교배가 중단되어 종분화가 발생하는 경우, 핵심 집단은 원래 종으로 계속 정의될 수 있다. 멸종이나 종 선택 없이 이 집단이 진화하는 것을 점진발생이라고 한다.
《국조명신록》(國朝名臣錄)은 고려 후기부터 조선 현종대에 이르는 주요 인물 384명의 간략한 전기를 저술, 편찬한 인물지이다. 상하 2책이다.
《국조명신록》이라는 본서의 저자에 대해서는 조선 영조 때의 문신 이존중이라고 알려져 왔으나, 이에 대한 이의가 제기되었다(후술).
김영건은 명신록이라는 서적류를 '한 인물의 사적을 도입부(소전)-사적부-평결부로 나누어 기존 자료에서 해당 인물과 관련된 기록을 발췌하고 수록한 차기류 작품'으로 정의하였다. 조선에서 간행된 명신록은 임진왜란 이전에는 정인지(鄭麟趾)의 《고려명신록》(高麗名臣錄) 외에도 주세붕(周世鵬)과 류성룡(柳成龍)의 《국조명신언행록》 등이 있다고 알려져 있으나 이는 기록으로만 전하며, 임진왜란 이후 여광헌(呂光憲)의 《동국명신록》(東國名臣錄), 김육의 《해동명신록》(海東名臣錄)과 《국조명신록》, 정도응(鄭道應)의 《소대명신행적》(昭代名臣行蹟), 송징은(宋徵殷)의 《국조명신언행록》(國朝名臣言行錄)과 그 아들 송성명(宋成明)의 《국조명신록》, 이존중의 《국조명신록》과 이익진(李翼晉)의 《명신록》(名臣錄) ․ 정조의 《해동신감》(海東臣鑑) 등이 있다.
《국조명신록》에 실린 각 전기들의 문장은 편자가 새로이 창작하지 않고 기존 자료에서 중요하다고 저자가 판단한 부분을 발췌 구성하는 형식을 취하였다는 것이 《국조명신록》의 가장 중요한 특징이라고 할 수 있다. 《국조명신록》은 기존의 《동국여지승람》, 《문헌통고》 등의 관찬(官撰) 사료뿐 아니라 《잠곡집》, 《동각잡기》, 《지봉유설》 등의 사찬(私撰) 자료들도 상당히 활용하였으며, 여러 사람들의 비갈이나 묘지명, 개인의 집안에 전승되어 내려오던 자료들도 풍부하게 사용하는 등 자료 수집에 힘을 쏟았다. 동원된 서적과 자료는 317종에 달한다. 이 점은 《국조명신록》의 신빙성과 사료적 가치를 높여 주는 중요한 강점이라고 할 수 있다.