태양전지, 다결정 실리콘이 압도!
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2003년 다결정 66.2% 점유해 대세 … 변환효율 차이도 거의 없어 태양전지 시장이 단결정 실리콘에서 다결정 실리콘 중심으로 수요가 증가하고 있다.태양전지는 재료에 따라 크게 실리콘 태양전지와 화합물 태양전지로 분류되며, 실리콘 태양전지는 다시 단결정, 다결정, 비정질 실리콘으로 구분되고, 세계 태양전지 시장의 80% 이상을 차지하고 있다. 단결정 실리콘 태양전지는 실리콘 웨이퍼 부산물을 이용해 1952년부터 개발ㆍ양산되면서 주류를 이루었으나 자동화가 어렵고 설비투자비용이 많이 소요돼 제조 코스트가 높다는 단점 때문에 점차 다결정이 대세를 이루고 있는 추세이다. 2000년 세계 실리콘 태양전지 중 다결정 실리콘이 56.2%, 단결정이 35.9%를 차지했으나 2003년에는 다결정이 66.2%, 단결정이 28.8%를 차지해 다결정으로의 양산이 확산되고 있다. 더욱이 Sharp, Kyosera 등 세계 시장 점유율 1,2위 기업이 다결정을 생산하고 있으며, Shall Solar는 단결정이 주류이고, BP Solar는 단결정, 다결정 모두 다루고 있다. 처음에는 다결정이 단결정에 비해 변환효율이 낮다는 단점이 있었으나 기술 개발이 활발해져 최근에는 단결정이 보통 13-14%라면 다결정은 12-13%로 효율측면에도 Gap이 상당히 좁혀졌다. 국내 모듈 생산기업 관계자는 “태양전지는 W당 가격이 가장 중요하기 때문에 단결정과 다결정간의 전력효율 차는 거의 의미가 없어졌다”고 설명했다.
비정질 실리콘은 저렴한 생산단가와 박막형으로 적용 폭이 넓다는 장점 때문에 1980년대 상용화에 대한 기대가 매우 컸으나 결정질에 비해 1/2 수준의 낮은 효율(8%)과 시간이 지날수록 햇빛에 열화한다는 단점을 극복하기 어려워 거의 상용화되지 못하고 있다. 그러나 비정질 실리콘은 플라즈마 CVD(Chemical Vapor Deposition)법에 의해 제조하기 때문에 대량생산에 적합하고, 섭씨 200도 정도의 저온에서 제작이 가능해 에너지소비량이 적다는 이점이 커 세계 각국에서 상용화 노력이 꾸준히 진행되고 있는 부분이다. 한편, 화합물 태양전지는 GaAs를 비롯한 일부가 우주용에 사용되는 것을 제외하고 색소증감형, 나노 태양전지 등은 현재로서는 개발단계에만 머물러 있다. GaAs는 실제 30% 이상의 변환효율을 보이고 있고, CuInSe2는 고효율의 박막형이 가능한 태양전지로 각광받고 있으나 원재료 공급의 불안정성 및 대량생산에 어려운 단점으로 인해 상용화에 어려움을 겪고 있다. 유기EL 등은 기술적으로 태양광과 접목은 가능하나 짧은 내구성 때문에 발전용 시장에는 접근이 어려울 것으로 보고 있다. 일부에서는 화합물 태양전지의 상용화 시점을 10년 이후로 보고 있으나 TiO2 태양전지 및 기타 나노기술을 접목한 태양전지도 기술 개발이 활발히 이루어지고 있어 고효율의 뛰어난 경제성을 가진 태양전지의 등장이 멀지 않으리라 전망된다. <주인경 기자> <화학저널 2004/11/05> |
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