화학뉴스

태양전지(PV)는 탠덤형 개발 경쟁이 치열해지고 있다.
론지솔라(LONGi Solar)와 진코솔라(Jinko Solar)는 페로브스카이트 태양전지(PSC: Perovskite Solar Cell)와 실리콘(Silicone)계 PV를 조합한 차세대 탠덤(Tandem)형 PV를 두고 치열한 개발경쟁을 이어가고 있다.
2023년 11월 진코솔라가 탠덤형 PV 변환효율 32.33%를 달성하자 론지솔라가 33.9%를 달성해 기록을 경신하는 등 PV 메이저는 개발력을 집중해왔다. 변환효율 향상은 발전 코스트다운으로 이어지므로 최중요 개발 과제 가운데 하나로 평가된다.
양사가 탠덤형 PV 개발에 속도를 내는 이유는 주력인 실리콘계 PV의 성능한계가 목전에 다가왔기 때문이다.
실리콘계 단독 PV 셀의 이론상 한계치는 약 29%이며 진코솔라가 N형 실리콘 TOPCon(Tunnel Oxide Passivated Contact) PV 셀로 29.89%를 달성해 현재 최고기록을 보유하고 있다.
랩 수준에서는 2-3년 이내에 성능 한계치에 도달할 것으로 예상됨에 따라 론지솔라와 진코솔라를 비롯한 실리콘계 PV 메이저들은 탠덤형 PV 개발을 추진하고 있다.
탠덤형 PV는 일반적으로 짧은 파장의 빛으로 발전하는 소재를 상부셀에, 긴 파장의 빛으로 발전하는 소재를 하부셀에 적용해 제조하는데 실리콘계 PV 생산기업은 하부셀에 자체 실리콘계 PV셀을 사용하고 상부셀에는 탠덤화로 이론상 한계치가 약 43%까지 향상되는 PSC를 1번째 후보로 검토하고 있다.
PSC는 도포하면 빗츨 흡수하는 페로브스카이트층을 형성할 수 있으며 구조·조성이 다양한 점이 특징이며 메조다공성(Mesoporous) 구조, 평면구조, 역구조 등 다양한 타입 가운데 역구조가 실리콘 탠덤형 PV에 가장 적합한 것으로 평가된다.
진코솔라는 PSC 타입을 공개하지 않았으나 하부셀에는 자사의 N형 실리콘 TOPCon 셀을 사용할 예정이며 앞으로 2-3년 안에 변환효율을 27-27.5%로 끌어올리고 실리콘계 PV 성능개선을 이어가 차세대 탠덤형 변환효율 향상에 기여할 방침이다.
론지솔라는 차세대 고효율 PV 기술 개발에 새로운 가능성이 있다고 판단하고 균등화 발전 원가(LCOE) 감축을 위해 변화효율 향상을 목표로 계속해서 연구·개발 체제를 강화할 방침이다.
국내에서는 한화큐셀이 탠텀형 양산을 추진하고 있다.
한화큐셀은 진천공장에 1365억원을 투자해 PSC-실리콘 탠덤 셀 및 모듈 양산을 위한 파일럿 설비를 건설하고 있으며 2024년 하반기 시험 가동을 시작해 2026년 하반기 본격 양산을 개시할 예정이다.
한화큐셀 관계자는 “국내공장은 진천공장을 중심으로 셀 제조 기술 고도화 및 라인 전환에 집중할 방침”이라고 강조했다. (윤우성 기자)