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태양전지 기술의 진보

전문가 제언: ○ 신재생 에너지 중에서 청정하고 안전한 실리콘 기반의 태양전지(PV)가 상용화 된지 오래되었지만 제조 중의 과도한 에너지 소비에 의한 고가격으로 보급에 한계가 있어왔다. 원가절감을 위한 각종 박막 태양전지가 개발되고, 결정질 실리콘 재료의 박막화도 개발되고 있다. PV시장은 2010년경 약 24GW로 성장하여, 연평균 35~40% 이상의 고속성장을 하여 세계에서 가장 빨리 성장하는 산업의 하나가 되었다. 2011년 이후 공급과잉으로 PV산업계가 심각한 불황을 겪고 있다. 혁신적 기술에 의한 효율향상, 원가절감, 내구성 향상이 절실하게 요구되는 시점이다.

○ 수년간 계속되어 온 PV의 고속성장은 지속된 연구, 재료의 원가절감, 각국 정부의 적극적 지원 덕이다. PV시스템 단위당 비용은 5년 전의 약 1/3로 하락하였다. 이 글에서 저자들은 PV기술의 세계적 현황, 결정질 재료를 위주로 한 PV재료, 박막태양전지, 유기태양전지(OSC), 하이브리드 태양전지, 염료감응태양전지(DSSC), 나노기술 기반의 태양전지 그리고 태양전지가 환경에 미치는 영향을 체계적으로 고찰하고 있다.

○ 실리콘태양전지의 최신 기술개발 진보가 돋보인다. QSC(준-단결정)실리콘은 산업표준 크기 태양전지에서 다결정 실리콘보다 더 긴 수명과 균일한 고효율로 산업계에서 차세대 기판 가능성을 보인다. 또한 2009년 새로운 전극 설계에 의해 후면전극을 가능케 하는 다결정 실리콘 태양전지의 금속포장투과법(MWT)은 셀 효율 16%, 모듈 효율 15%를 파일럿 공정에서 보여 스크린 인쇄법 이후를 준비하고 있다. 효율 16.0%의 대면적(10㎝ × 10㎝) 다결정 박막기술 개발이 보고되었다.

○ 국내 태양전지 분야는 세계적 규모의 폴리실리콘 제조사(OCI, KCC, LG화학 등), 실리콘 태양전지 모듈 제조사(세계최대 Q-Cell사를 인수한 한화, 현대중공업, 삼성SDI, LG이노텍, STX 솔라 등) 등이 있다. 실리콘 태양전지연구에는 삼성SDI, 성균관대, KAIST, 주성엔지니어링 등이 있다. 박막태양전지 중 DSSC 연구의 KIST 박남규팀, OSC 개발의 광주과학기술원 이광희팀 등은 일예이다. 최근 심각한 불황은 태양전지 관련 대기업/중소기업에 사업의 포기, 축소 등을 강요하고 있으며, 산학연 협력에 의한 혁신적 기술개발의 중요성을 다시 환기시켜 주고 있다.

저자: V.V. Tyagi et al
자료유형: 학술정보