PV뉴스에 따르면 2009년 전 세계 태양전지 생산량이 10기가와트(GW)를 넘어섰다고 한다.
이는 전년도 생산량 대비 53.6% 증가한 양이다. 최근 5년간 적게는 30% 이상 그리고 많게는 50% 이상 매년 꾸준히 생산량이 증가하고 있다. 그만큼 시장규모가 커지고 있다는 증거다.
우리나라는 2009년도 태양전지 생산량이 145메가와트(㎿)로 세계 8위의 태양전지 생산국이 됐다. 우리나라도 태양전지 산업에서 이젠 주변국에서 주도국의 대열에 진입한 것이다.
최근의 태양전지 시장을 자세히 분석하면 흥미 있는 몇 가지 변화가 관찰된다. 지금까지 일본과 독일 주도의 시장이 이제 중국 중심으로 옮겨가고 있다는 것이다. 태양전지 생산업체의 생산능력도 ㎿ 수준에서 GW 규모로 대형화되고 있다.
태양전지 소재 측면에서 보면 실리콘 중심에서 다양한 소재로 이동하고 있다. 결정질 실리콘 태양전지 시장이 2008년 대비 2009년 약 45%로 소폭 증가한 반면에 박막 태양전지의 하나인 구리 · 인듐 · 갈륨 · 셀레늄(CIGS) 태양전지는 290%로 매우 크게 증가했다.
즉 제2세대 박막 태양전지에 대한 시장의 요구가 증가하고 있다는 증거다. 제2세대 태양전지에 속하는 염료감응 태양전지는 CIGS 다음으로 유망한 태양전지 기술이다. 염료감응 태양전지는 1991년 스위스 그라첼 교수에 의해 개발된 이후 많은 국가와 많은 연구자들이 지속적으로 연구와 개발을 거듭한 결과 상업화에 가까운 성능과 형태를 가지게 되었다.
염료감응 태양전지는 나노크기의 산화물과 색상을 가지는 염료를 이용하는 기술이기 때문에 투명하게도 만들 수 있고 여러 가지 색상 연출이 가능해, 광발전이라는 고유의 기능 외에도 예술품과 같이 보기에도 좋은 일석이조의 태양전지 기술이다.
최근 일본 소니는 이러한 염료감응 태양전지의 특성을 이용해 미술품에 가까운 시제품을 선보이기도 했다.
태양전지로부터 얻어지는 전기에너지에 대한 경제성을 이야기할 때 흔히 효율과 가격의 상관관계를 따진다. 저렴하고 효율이 높은 태양전지는 그만큼 발전단가가 저렴해 가정용 전력으로 사용하는 데 유리하다.
염료감응 태양전지는 다른 태양전지에 비해 매우 낮은 가격으로 제조할 수 있다는 것이 큰 장점이다. 사용되는 소재 가격과 제조하는 공정 비용이 다른 기술에 비해 월등히 저렴하기 때문이다.
광발전 단가가 저렴하면서 다양한 색상으로 인쇄 가능하고 게다가 유리처럼 투명하게도 보이기 때문에 건물 유리창호로 응용하기에 제격이다. 아파트가 많은 우리나라에도 적합한 기술제품이다.
염료감응 태양전지가 산업체의 테스트를 거쳐 2~3년 내 상업화가 되면 우리 주변에서도 쉽게 염료감응 태양전지를 볼 수 있을 것으로 기대된다. 현재까지 기술개발 결과 얻은 염료감응 태양전지 효율은 약 11%로 실리콘 태양전지에 비해 절반 수준이다.
현재 수준의 효율을 가지고도 건물의 유리창호에 사용하기에 부족하지 않다고 관련업체는 평가한다. 하지만 현재 효율을 더 증가하는 기술이 개발될 경우 유리 창호뿐만 아니라 본격적 태양광 발전에도 응용될 것으로 보인다.
자동차 선루프 · 휴대형 전자제품의 전원 등 다양한 응용제품도 기대할 수 있다. 가격경쟁력과 미적경쟁력을 가진 염료감응 태양전지가 효율경쟁력까지 갖춘다면 그린에너지 사회의 매력적인 상품으로 수요자의 구매의욕을 자극할 것으로 기대된다.
박남규 성균관대 교수 npark@skku.edu
