세계 최고효율 45% 이상을 목표로 한 집광형 다접합 태양전지의 공동연구개발

전문가 제언

○ GaAs 기반 화합물반도체 태양전지의 고효율은 높은 재료비 및 가공비로 원가경쟁력이 없어 그동안 산업계 및 연구계로부터 실제적 주목을 받지 못했다. 2007년, Spectrolab Inc.가 41.6%의 고효율을 InGaP /InGaAs/Ge 3접합구조 태양전지의 집광기술로 달성하여 4접합, 5접합의 다접합에 의해 효율 50% 이상의 초고효율화가 기대되고 있다. 원자력발전의 안전신화도 무너져 이 기술이 주 에너지원의 하나로 관심을 끌게 되었다. 독일 기후변동 자문회의의 ‘세계 에너지 비전 2100‘에 의하면 2100년에는 세계 에너지의 70%를 태양광발전이 공급할 것으로 예상되고 있다.

○ 이 글의 저자인 일본 Toyota 공업대학의 교수 M. Yamaguchi는 일본과 EU 사이에 체결된 기술협약에 의해 2015년까지 4년간의 다접합 집광형 고효율 화합물 반도체 태양전지 공동개발의 개관을 설명하고 있다. 일본 측의 9개 연구기관과 EU 측의 7개 연구기관이 참여하고 있다. 이 프로젝트는 45% 이상의 고효율(모듈 효율 35%)과 종래의 태양전지로는 실현 불가능한 모듈원가 W당 50￥ 이하, 발전원가는 원자력발전의 kWh당 7￥ 이하 달성을 목표로 하고 있다. 50kW 집광형 태양광 발전시스템을 실증하는 것으로, 집광비는 500~1,000배로 추측된다.

○ 국내에서는 1980년대 KIST의 민석기 박사 등이 GaAs 단결정성장 연구에 큰 공헌을 하였다. 집광형 다접합 설계를 포함한 화합물반도체 태양전지 연구는 초기에 해외기술동향 소개를 거쳐 KIST, ETRI, KIER, KIMM 등 국책연구기관에서 최근 활발해졌다. 1996년 KIMM, 2000년 KIER에서 태양전지용 III-V족 화합물 반도체가 연구되었다. 2011년 고집광 태양광용 렌즈 등의 특성 시뮬레이션을 비제이파워, 그린광학, KAIST 그리고 KIER가 공동 연구했다. 동년 KIMM, 극동대학교와 경동솔라가 집광형 모듈의 냉각시스템, 전기적 특성을 각각 연구했다.

○ 한국은 최근 실리콘 태양전지에 과잉투자로 시련 중에 있으나 원자력에너지 대체를 위한 고효율 집광형 다접합 화합물반도체 태양전지에 거국적 투자가 필요하다. 이 경우, 태양전지와 비슷한 화합물반도체 LED 분야에 많은 투자로 상당한 기술이 축적되어 밝은 미래가 기대된다.

저자

Masafumi Yamaguchi

자료유형

학술정보

원문언어

일어

기업산업분류

화학·화공

연도

2011

권(호)

11(12)

잡지명

未來材料

과학기술
표준분류

화학·화공

페이지

48~53

분석자

변*호

분석물

• 세계 최고효율 45% 이상을 목표로 한 집광형 다접합 태양전지의 공동연구개발.pdf [245,817 byte]

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