전세계 태양광 업계, 광ㆍ전기 변환기술 무한경쟁 돌입
국내선 고효율 결정질 개발 프로젝트 시작
효율 10% 보장 박막실리콘 양산장비 개발
`태양전지, 효율을 올려라.'
10일 관련업계에 따르면 세계 태양전지 업계가 광ㆍ전기 변환효율을 끌어올리는 기술을 놓고 무한 개발경쟁을 펼치고 있다.
태양광에너지를 전기에너지로 얼마나 많이 바꿔줄 수 있느냐를 측정하는 효율을 올리는 것은 태양광 업계의 지상과제로, 곧 세계 태양광 시장의 패권경쟁과 직결된다.
특히 태양전지ㆍ모듈 가격이 불과 6개월 사이에 절반 가까이 급락하고 있어 효율을 올리는 것은 곧 제품가격을 높일 수 있고, 매출을 증대시킬 수 있는 가장 좋은 방법이다. 태양전지나 모듈 가격은 출력 와트로 매겨지기 때문에 같은 제품이라도 효율이 높으면 그만큼 더 높은 가격을 받을 수 있게 된다.
현재 세계적으로 양산 태양전지 가운데 90% 이상을 차지하는 스크린프린팅 방식(전지 앞뒷면에 프린팅 방식으로 전극 페이스트를 바르는 방법)의 결정질 실리콘 태양전지의 효율은 단결정이 15∼18%, 다결정이 14∼16%대 수준이다. 박막 실리콘 태양전지의 경우엔 아몰포스실리콘 전지가 6∼7%대, 아몰포스실리콘층과 마이크로크리스털라인층을 두겹으로 증착하는 이중접합(탠덤) 전지가 8∼9%대 수준이다. 현재로선 스크린 프린팅 방식의 결정질 태양전지는 효율 19% 이상 나오는 양산제품이 없고, 박막 실리콘 태양전지는 효율 10%를 넘는 양산제품이 없는 상황이다.
세계 1위 태양전지 업체인 독일 큐셀의 단결정 실리콘 태양전지의 최고 양산효율은 18%에 지나지 않는다. 중국 1위이며, 세계 3위의 태양전지 업체인 선텍파워가 25%라는 세계 최고 태양전지 효율기술을 갖고 있는 오스트레일리아의 뉴사우스웨일즈대학(UNSW) 태양광재생에너지연구소의 `펄셀'(Perl Cell) 기술을 응용해 효율 18.8% 단결정 태양전지(플루토 셀,Pluto Cell)를 개발해 독일 프라운호퍼연구소의 인증을 받았으나, 아직 본격 양산단계는 아니다.
이같은 상황에서 최근 국내에서 19% 이상의 효율을 내는 결정질 태양전지 개발 프로젝트가 시작되는가 하면, 효율 10%대를 보장하는 이중접합 박막 실리콘 태양전지 양산장비가 개발되는 등 세계 태양광 산업계의 주목을 끌고 있다.
국내 태양전지 제조사인 신성홀딩스(대표 이완근)는 효율 19% 이상의 고효율 결정질 실리콘 태양전지 양산기술을 개발하는 국책과제를 오스트레일리아 UNSW 태양광재생에너지연구소와 함께 시작한다. 이는 기존 스크린 프린팅 방식과 달리 레이저로 가늘고 촘촘하게 전지표면에 홈을 판 다음, 인산 등을 홈에 도포하고 레이저 열처리를 통해 고농도 N층을 한겹 더 만든 뒤 은과 알루미늄 페이스트 전극 대신 니켈구리 등 전해도금을 전극으로 형성시키는 방법이다. 이렇게 하면 전극과 PN층간의 저항을 최소화해 전류 흐름을 원활하게 하고, 전해도금을 통해 출력을 올릴 수 있게 되는 것이다.
개발 프로젝트 책임자인 신성홀딩스 이해석 이사는 "현재 결정질 태양전지의 경우 18%를 넘기는 양산제품을 세계적으로 찾아보기 힘든 상황으로, 3년내 세계 최고수준인 19%대 효율의 태양전지 양산기술을 우리가 갖게 될 것"이라며 "쟁쟁한 글로벌 기업들과의 치열한 경쟁에서 살아남으려면 효율 향상기술을 확보하는 게 최우선 과제"라고 말했다.
또 최근 국내 주성엔지니어링은 이중접합 박막 실리콘 태양전지로는 세계 최고수준인 10.2∼10.8% 효율을 보장하는 양산장비 개발에 성공했다. 지금까지 알박이나 올리콘 등 해외 장비업체가 9%대 효율을 보장하는 장비를 개발했고, 샤프 등이 9%대 효율의 이중접합 박막 태양전지를 양산하고 있으나, 10% 이상 효율은 이번이 세계 처음이다.
디지털타임스 2009.05.11
김승룡기자