태양광 기업은 지금 ‘고효율’ 경쟁

[에너지경제신문 안희민 기자] 태양광 기업들이 고효율 모듈 무한 경쟁에 돌입했다.

4일 태양광업계에 따르면 태양광 모듈업계가 기술과 가격경쟁력 확보를 통한 시장 확대에 사활을 걸고 있다. 성

▲LG전자가 출시한 태양광 모듈 ‘네온2’. N형 태양광셀을 적용한데다가 표면에서 발전한 전류를 모으는 리본은 기존 4개에서 12개로 늘렸다. 사진=LG전자

능은 높이고 원가는 낮추기 위한 신기술경쟁이 점입가경이다.

고효율 태양광 모듈의 원조는 OCI다. OCI는 미국 샌안토니오 400MW 태양광 발전소를 건립하며 자회사 미션솔라에너지에서 N형 태양광셀을 생산해 태양광 모듈을 만들고 있다.

LG전자도 N형 태양광셀을 사용하며 여기에 ‘첼로 기술’을 더한 고효율 태양광 모듈을 시판하고 있다. 한화큐셀은 퀀텀셀 기술을 적용해 일반 P형 태양광 모듈의 성능을 획기적으로 향상시켰으며 현대중공업은 펄 타입 태양광셀을 적용한 모듈 양산을 시작했다.

◇ 태양광 모듈이 전기를 생산하는 방법 - 태양전지는 N형 반도체와 P형 반도체 두 개가 붙은 구조다.

N형 반도체는 자유전자가 많은 반도체로 실리콘에 인(P)를 섞어 만든다. 모든 원자는 최 외곽 궤도에 전자를 8개 유지하고 싶은 성질이 있는데 인을 섞으면 전자가 9개가 돼 하나가 남는다. P

▲태양광 발전의 원리.

형 반도체는 실리콘에 붕소(B)를 섞어 만든다. 붕소는 최외곽 전자가 3개로 실리콘과 붕소 합급은 최외곽 전자가 7개에 불과해 외부에서 전자를 끌어와 빈자리를 채우려는 성질을 갖는다.

N형 반도체와 P형 반도체를 접합하면 접합면(P-N 접합)은 전자가 더 이상 움직이지 않는 안정적인 상태다. P-N 접합면에 햇빛을 쐬어주면 전자와 정공이 많이 발생한다. 이때 P형 반도체와 N형 반도체를 도선으로 이어주면 N형 반도체의 전자가 폭발적으로 P형 반도체의 정공으로 이동하며 전기가 생산된다.

◇ OCI, N형 태양광셀로 승부수 - 태양광셀은 일반적으로 P형이 대부분이다. 보다 가공이 쉽기 때문에 제조원가가 낮다. N형 태양광셀은 가공이 쉽지 않지만 P형보다 높은 효율을 얻을 수 있다.

OCI는 자회사 미션솔라에너지에서 N형 태양광셀을 사용한 태양광모듈을 생산하고 있다. 미션솔라에너지의 모태는 넥솔론이다. 넥솔론은 N형 태양광셀 기술 외 태양광셀 전면에서 골고루 발전이 가능한 기술도 보유하고 있다.

OCI는 400MW 규모의 샌안토니오 앨라모 프로젝트를 진행하며 생산한 고효율 태양광 모듈을 생산해 전량 사용하고 있다.

◇ LG전자, N형 태양광셀 ‘모노엑스네온’, 첼로 기술 적용한 ‘네온2’로 승부수 - LG전자는 작년에 모노엑스네온, 올해 네온2를 잇따라 출시해 고효율 태양광 시장을 후끈 달아오르게 하고 있다.

LG전자도 OCI와 마찬가지로 N형 태양광셀을 사용한다. P형 태양광 모듈은 자외선에 취약하고 외부 온도에 민감하다.

LG전자의 첫 N형 태양광셀을 사용한 태양광 모듈, 모노엑스네온은 출력 5% 정도 향상했다.

네온2는 한발 더 나아갔다. 네온2도 N형 태양광셀 기반 모듈이며 기존 태양광셀의 리본 수를 기존 4개에서 12개로 늘려 태양광셀 표면에서 생성된 전류를 보다 많이 잡아내는 기술혁신을 이뤘다. ‘첼로 기술’이라고 불리는 이 기술로 19.5%의 효율을 달성했다.  

▲한화큐셀이 출시한 고효율 태양광 모듈 큐플러스에 적용된 퀀텀셀 기술. 뒷면에 알류미늄판을 설치해 투과된 태양광을 발전에 돌렸다. 그림=한화큐셀

◇한화큐셀, 퀀텀셀 기술로 일반 P형을 고효율화에 성공 - 한화큐셀을 퀀텀기술이 접목된 태양광 모듈 큐플러스를 출시하고 있다.

퀀텀셀 기술은 셀 뒷면의 표면을 무디게 만들어(부동태화, passivation) 발전유해환경을 차단하고 알루미늄 반사판을 설치해 빛이 통과하지 않고 반사돼 재발전을 해주는 기술이다.

퀀텀셀 기술은 이들 부품의 표면을 다시 한번 재처리하고 알루미늄 반사판을 삽입해 발전 효율을 높였다. 이렇게 퀀팀셀 기술이 적용되면 일반 P형 태양광셀을 사용하더라도 발전 효율이 더 높다.

◇현대중공업, 펄 타입 태양광 모듈로 승부수 - 현대중공업은 셀 뒷면에 박막 기술을 적용해 표면 결함을 줄이는 방식을 채택했다. 이를 펄 타입 태양광 모듈이라고 부른다. 이 방식으로 제작된 태양광 모듈은 일반 태양전지에 비해 평균 효율이 동일한 면적에서 5% 높은 발전량을 얻을 수 있다.

태양광업계의 무한경쟁이 태양광산업의 활황으로 이어질지 세계 에너지계의 이목이 모아지고 있다.