태양광 발전효율을 20% 높이면서 제조 원가는 오히려 낮춘 태양광모듈이 국내 대학에서 개발됐다. 태양전지를 얇게 만들어 원재료인 폴리실리콘이 들어가는 양은 30% 줄이고, 투명필름 백시트를 후면에 부착해 반사되는 태양광까지 잡아 발전량을 늘렸다. SKC솔믹스가 박형 태양전지 웨이퍼를 공급하고, SKC가 투명필름 백시트를 제공한 산학 협력 작품이다.
21일 건국대 차세대 태양광 모듈 및 발전시스템 연구센터(이하 태양광연구센터)는 이같은 특징을 가진 `박형 N타입 양면수광형 고효율 태양광모듈`을 개발했다고 밝혔다. 기존 180~200마이크로미터(㎛) 두께 태양전지 보다 60~80㎛ 얇은 120~140㎛ 두께 N타입 양면형 태양전지를 사용했다. 투명한 후면보호막(백시트)을 이용해 후면 반사에 의한 빛도 발전에 이용한다.
건국대 자체실험 결과, 이 모듈은 전면 태양 빛만을 이용해 측정했을 때 기존 모듈 출력 100W 대비 108.4W을 나타내 8% 이상 출력 증가를 보였다. 후면에 반사되는 빛을 추가해 계산한다면 10~15% 정도 출력 증대가 예상된다. 300W급 발전용 모듈에 적용하면 25W 이상 출력 증대가 기대되고, 반사효과를 이용한 시스템 개발 시 최대 45W까지 출력 증대가 가능하다.
이 모듈은 태양광 산업 세계적 추세인 태양광모듈 저가화와 발전 효율 증가에 부합하는 제품이다. 태양광모듈 원가절감을 위해 모듈 제조 시 필요한 충진재·유리·금속리본·후면보호막 등 각종 부자재 가격하락도 필요하지만 건국대는 태양전지 원재료인 폴리실리콘 양을 줄이는 방법을 적용했다. 국내 태양광 연구는 태양전지 두께를 100㎛ 이하 초박형으로 줄이는 방향으로도 진행하고 있다. 각 제조업체마다 태양전지의 두께를 더 얇게 그리고 넓게 해 원재료 폴리실리콘 양을 줄이는 동시에 출력을 증대시키는 연구를 진행하고 있다.
발전효율 향상을 위해서는 N타입 태양전지 사용과 양면수광형 기술을 적용했다. N타입 태양전지는 현재 대부분의 양산에 사용되는 P타입 태양전지보다 많은 전기를 생산하는 음전하를 사용하기 때문에 P타입 태양전지에 비해 효율이 높은 특징을 가지고 있다. LG전자 태양광모듈이 대표적인 예다. 양면형 태양전지는 전면에서 빛뿐만 아니라 후면에서 반사 또는 유도되는 빛을 이용해 기존 발전량 대비 최대 20% 정도 더 발전할 수 있는 특징을 가지고 있다.
건국대는 이 기술을 현재 활발히 보급되고 있는 수상 태양광발전소에 적용하면 수면으로부터의 반사와 저온에 의한 20% 이상 출력 증대를 기대할 수 있다고 설명했다. 주변 환경에 따른 미래형 고출력 태양광모듈로서 사용이 가능하다는 것이다.
안형근 건국대 교수는 “박형·초박형 양면형 고효율 태양광모듈 개발과 더불어 국내 투명필름 제조사와 협동으로 해외 후면전극형 태양광모듈 대비 저가화·고효율화가 가능한 제품 개발을 계속 진행할 것”이라고 말했다.
함봉균 에너지/환경 전문기자 hbkone@etnews.com
