신재생 에너지 분야에서 가장 주목받고 있는 건 역시 태양광 에너지입니다.
얼마 전에도 중국의 친환경 에너지 ETF를 다루면서 태양광을 집중해서 분석했었는데요.
중국이 친환경에너지의 태양광 산업 밸류체인에서 점유율이 높다는 것이 주요 내용입니다.
[친환경 ETF] 중국 친환경 에너지에 투자하자. Global X China Clean Energy ETF
현재 세계에서 친환경 에너지 중 태양광 산업이 가장 발달한 나라가 어디일까요? TAN ETF에 대해 알고 계신 분은 미국이라고 대답할지도 모르겠습니다. 최근 미국의 대통령이 친환경을 열심히 주
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태양광 에너지의 과제
이 태양광 에너지에서 가장 중요한 과제는 무엇일까요?
바로 발전효율, 즉 태양광 에너지를 전기에너지로 바꾸는 광전효율을
극대화하고 비용을 절감하는 것이겠죠.
이때 사용되는 것이 태양전지이며, 이 태양 전지의 소재가 바로
중국의 융기 실리콘과 같은 곳에서 생산하는 폴리실리콘 입니다.
폴리실리콘의 한계
그럼 폴리실리콘 소재의 태양전지의 광전효율은 얼마나 될까요?
폴리실리콘 태양전지의 전환효율은 2000년대 초반 20%였으며, 현재도 20% 초중반에 머물러있습니다.
기술로 가능한 효율의 향상은 이미 한계에 가까워졌고, 이론적 전환 효율은 28%라고 합니다.
폴리실리콘의 단가가 계속 낮아지고 있으니 상관없다고 생각할 수 있습니다.
제조 단가가 낮아져서 설치를 많이 한다고 하여도, 발전이 가능한 토지는 제한적이므로
결국 이 전환효율이 최우선 과제라고 볼 수 있습니다.
또한 폴리실리콘 태양전지를 생산할 때는 고가의 장비를 활용해서 섭씨 1400도 이상의
고온처리 공정이 필요하여 제조원가 절감에 한계가 있으며,
태양전지의 두께가 두꺼워 설치환경이 제한적입니다.
페로브스카이트(Perovskite)
위에서 언급한 과제를 해결하기 위해서 2세대 폴리실리콘 태양전지에서
3세대 태양전지로 각광받고 있는 것이 바로 페로브스카이트 태양전지,
바로 PSC(Perovskite Solar Cell)입니다.
페로브스카이트는 폴리실리콘과 달리, 저가의 장비를 사용해서
섭씨 100도에서 가공이 가능합니다.
이에 따른 비용절감은 폴리실리콘 태양전지 대비 1/3 수준입니다.
또한 생산된 두께도 실리콘 태양전지 대비 1/60 수준이라서
자동차 선루프나, 창문 등 다양하게 활용이 가능합니다.
가장 중요한 광전효율은 어떨까요?
2009년 처음 태양전지에 활용되었을 때 페로브스카이트의 광전효율은 3.8%였다고 합니다.
하나 현재는 폴리실리콘 태양전지와 비슷한 수준인 25%까지 나옵니다.
탠덤 셀(Tamdem cell)
탠덤 셀은 한화솔루션의 태양광 사업부문을 담당하는 한화큐셀에서 연구 중인
페로브스카이트를 태양전지로 활용한 태양전지입니다.
탠덤 셀의 기술 핵심은 페로브스카이트로만 태양전지를 생산하는 것이 아닌,
폴리실리콘 태양전지에 수백 나노미터의 두께로 페로브스카이트를 코팅하는 것입니다.
이렇게 폴리실리콘과 페로브스카이트가 같이 사용됐을 때의 이점은
폴리실리콘이 받아들이는 태양광 파장과 페로브스카이트가 받아들이는 태양광 파장을
동시에 전력생산에 사용 가능하다는 것입니다.
이는 이론적으로는 최대 87%의 광전효율을 뽑을 수 있다고 합니다.
페로브스카이트를 활용한 차세대 태양전지 기술 발전은 세계적인 흐름인 것 같습니다.
물론 한화솔루션이 가진 탠덤 셀이 유일한 응용 기술도 아닐 것입니다.
기술에 대한 투자
하지만 신재생 에너지 양대 강국 중 미국에서 상업용 태양광 모듈 점유율 1위를
하고 있는 한화솔루션이라면, 뭔가 보여주지 않을까 하는 생각이 듭니다.
실제로 한화솔루션은 2025년까지 페로브스카이트를 이용한 탠덤 셀 개발과 양산을
하겠다는 계획을 세웠고, 관련 인력 충원을 적극적으로 하고 있다고 합니다.
기술 개발이 잘 이루어진다면, 결국 실리콘을 사용하지 않고 순수 PSC로 넘어가서
태양열 산업 밸류체인에서 중국에 대한 의존도를 없애고 독자적인 기술력을 갖출 것이라
행복 회로를 돌려봅니다.
우리나라엔 한화솔루션을 비롯하여 몇몇 회사들도 차세대 태양전지 기술을
연구개발하고 있는 것으로 알고 있습니다만, 전부 다 살펴보지는 못할 것 같습니다.
감사합니다.
모든 투자에 대한 책임은 투자자 본인의 몫입니다.
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