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태양전지의 선택 방법

전문가 제언: ○ 태양전지는 이미 전자식 탁상용 계산기나 시계와 같은 가정용품, 등대, 인공위성용 전원에 사용되고 있으며 21세기에는 본격적인 태양광발전시대가 될 것으로 전망된다. 태양광발전이 종래의 화석이나 원자력발전과 경쟁하기 위해서는 발전 비용을 kWh당 현재의 25센트에서 6센트 정도로 낮추어야 한다. 그 방법은 햇빛을 전기로 바꾸는 광전자 변환효율을 크게 높이거나 값이 싼 새로운 소재를 찾아내는 일이다.

○ 종래의 태양전지는 결정형과 비결정형 등의 2종류로 크게 나뉜다. 높은 순도의 실리콘 단결정을 소재로 하는 결정형은 지난 10년간 광전자 변환효율이 7~12％로 개선되고 수명도 50％ 정도 늘어나 20년으로 연장되었으나 생산비가 많이 들어 값이 비싸다는 단점이 있다(㎏당 78달러). 이에 비해 비결정성 실리콘은 단결정 실리콘보다 생산비가 수십 분의 1밖에 들지 않아 값이 싼 대신 광전자 변환효율이 크게 뒤진다는 단점이 있다. 그러나 최근 비결정성 실리콘의 광전자 변환율을 높이는 연구개발이 활발하게 이루어지고 있어 전망은 매우 밝다.

○ 종래와는 다른 종류의 태양전지 개발도 주목을 받고 있다. 예를 들면 미국 Texas Instrument와 Southern California Edison이 개발한 실리콘 알갱이(지름 약 1㎜)를 소재로 한 태양전지는 광전자 변환효율이 10％ 정도이지만 품질이 낮은 실리콘(㎏당 2.2달러)을 이용할 수 있어 실용성의 전망은 매우 밝다. 이밖에도 보잉사가 우주용으로 개발한 이중층(GaAs & GaSb)의 집광형 탠덤 광전지(Tandem cell)는 광전자 변환효율이 37％에 이른다.

○ 우리나라에서 대규모 태양열 발전 시스템을 건설하는 것은 아직 재원이라든가 소요 부지 등의 제약 요소가 많아 실현을 기대하기가 어렵다. 하지만 태양열발전은 21세기를 대비할 수 있고 실용화의 가능성이 큰 청정 에너지원이기 때문에 기초 연구 차원의 소규모 발전 시스템 개발은 국책 사업으로 추진할 필요가 있다.

저자: Katsutaka Tsukamoto ; Takashi Nobuhara
자료유형: 학술정보