론지솔라, 166mm에서 26.5% 달성 … 트리나솔라, 셀을 대형화

태양전지는 성능이 비약적으로 발전하고 있다.
2022년 들어 태양전지 메이저들이 각종 태양전지에서 세계 최고 변환효율을 잇달아 달성하고 있으며, 실리콘(Silicone) 단결정계 태양전지는 신기술 실용화가 진행되고 있고, 화합물계 태양전지 역시 상용화 속도가 빨라지고 있다.
태양전지 성능 향상은 탄소중립 달성에 필수적이기 때문에 신기술 개발 움직임에 관심이 집중되고 있다.
중국 태양전지 생산기업들은 압도적인 생산량을 바탕으로 글로벌 시장을 대부분 과점하고 있으며, 특히 론지솔라(Longi Solar)와 진코솔라(Jinko Solar) 2사가 산업계 트렌드를 주도하고 있다.
최근 수년 동안 시장점유율 1위를 유지하고 있는 론지솔라는 성질이 서로 다른 실리콘을 사용한 헤테로 접합(HJT) 태양전지 개발에 주력하고 있으며 최근 실용화 사이즈인 166mm 각 셀에서 변환효율 26.5%로 세계 최고 기록을 달성했다.
론지솔라는 광유도출력 열화에 대응해 높은 내성을 갖춘 갈륨도핑 타입 P형 실리콘을 채용하는 등 신뢰성이 높은 태양전지를 생산하고 있다. 내구성 뿐만 아니라 변환효율 향상 성과는 대형 단결정 실리콘 태양전지의 효율에 새로운 돌파구를 열어주어 앞으로도 효율 개선을 강화할 방침이다.
진코솔라는 182mm 각 N형 실리콘 단결정 태양전지 셀에서 변환효율 25.7%로 세계 신기록을 세웠다. 소재와 제조공법을 개량한 결과 2021년 자체 수립한 기존의 세계 최고기록을 0.3% 상회했다.
N형 실리콘은 그동안 태양전지에 주로 사용된 P형 실리콘과 달리 적은 일사량으로도 발전이 가능하고 고온환경에서도 2% 이상 발전할 수 있다.
진코솔라는 경쟁기업보다 앞서 2022년부터 N형 양산화를 추진하고 있으며 개발 기술을 신속하게 양산화할 수 있도록 총력을 기울일 방침이다.
마찬가지로 중국기업이면서 시장점유율 기준 5위 안에 이름을 올리고 있는 트리나솔라(Trina Solar)는 210mm 각 N형 실리콘 태양전지에서 변환효율 25.5%로 세계 최고 기록을 달성했다.
선택적 붕소 이미터와 대면적 터널링 산화규소 등을 도입함으로써 기록 갱신에 성공한 것으로 평가된다.
태양전지 생산기업 가운데 론지솔라, 진코솔라 등이 182mm 각 태양전지 셀을 채용한 것과 달리 트리나솔라나 중국에 생산기지를 두고 있는 캐나디언솔라(Canadian Solar) 등은 산업계 최대 사이즈인 210mm 각 사용을 추진하고 있다.
태양전지 대형화는 얻을 수 있는 전기량 증가로 이어지기 때문에 트리나솔라는 최대 사이즈로 태양전지 셀 실장을 준비하고 있다.
최근 연구 성과는 하이엔드 시장에서 후속제품 개발 가능성을 여는 결과였다고 자평하고 있으며 210mm 각 신제품 개발을 가속화하고 있다.
일본 샤프(Sharp)도 차세대형 화합물 3접합형 태양전지로 세계 최고 변환효율인 32.65%를 달성했다.
차세대형 화합물 3접합형 태양전지는 인듐, 갈륨, 비소 등 2개 이상의 원소로 이루어진 화합물을 소재로 형성한 광흡수층을 3개 겹쳐 제조하는 것으로 층마다 다른 파장의 빛을 흡수할 수 있어 높은 변환효율을 실현할 수 있다.
일반적으로는 유리로 태양전지를 감싸는 구조이나 샤프는 필름을 사용해 경량화 및 플렉서블(Flexibile) 적용까지 성공했다.
샤프는 앞으로 신제품의 특징을 살려 전동자동차(xEV)와 항공우주 분야 등 모빌리티 탑재에 도전할 예정이다. (강윤화 선임기자)