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태양광발전시스템의 수명주기 영향과 비용: 현황 및 전망

전문가 제언: ○ 이 자료는 태양광발전(PV: Photovoltaic) 기술의 현황을 검토하고 PV 시장의 성장을 비관적, 현실적 및 낙관적 시나리오로 구성하여 앞으로의 PV 시장을 가격 하락, 효율 증가, 건물과의 일체화 및 저장 네트워크의 4가지 측면에서 전망하고 있다.

○ 또한 태양전지의 기술별로 PV시스템의 수명 주기를 분석하고 환경 영향을 비교하고 있다. 앞으로 PV 시장을 담당할 것으로 전망되는 제3세대 PV시스템으로 효율이 낮지만 초저가이며 유기물에 기반을 둔 염료감응형 태양전지, 양자전지 및 나노구조를 기반으로 하는 초고효율 PV 모듈, 집광형 PV시스템의 3가지를 비교하고 염료감응형 태양전지가 가장 유망하다는 전망을 하고 있다.

○ 현재 제3세대 PV시스템 중에서 대량생산이 가능한 기술은 염료감응형 태양전지(DSC: Dye Sensitized Cell, 극히 얇은 흡수체와 유기폴리머 전지를 기반으로 함)가 유일하다. DSC는 1991년에 프랑스의 Gr?tzel 및 O'Regan이 발명한 것으로 저가의 태양전지 생산이 가능하며 박막 태양전지에 속하는 기술이다.

○ DSC는 저가의 재료로 만들어지며 제작에 정교한 장치가 필요하지 않다. 유연한 판으로 되어 있고 기계적으로 강건하여 충격에 견딜 수 있다. 에너지효율은 박막 전지보다 낮으나 가격 대비 성능은 화력발전보다도 높다. 그러나 아직까지 화학적 안정성 문제가 남아 있어 상용화되지 못하고 있는데 2020년경에는 이를 이용한 PV시스템이 주요 발전원의 하나가 될 수 있을 것으로 전망되고 있다.

○ DSC의 작동원리는 다음과 같다. 태양광이 투명한 SnO2:F를 통하여 들어오면 TiO2의 표면에 있는 염료를 충격한다. 광자가 충분한 에너지를 가지고 염료를 충격하면 염료는 여기 상태가 되어 전자를 TiO2의 전도띠로 주입되고 확산에 의해 양극으로 이동하여 전류를 발생시킨다. DSC의 결점은 온도의 안정성 문제를 가진 액체 전해질을 사용해야 하는 것이며 액체 전해질을 고체로 대체하는 것이 DSC의 주요한 연구과제가 되고 있다.

저자: Marco Raugeri, Paolo Frankl
자료유형: 학술정보