태양전지 '결정vs박막' 승자는?

[아시아경제 오현길 기자]'결정질 vs 박막필름'

태양전지 부문을 선점하기 위한 소재개발이 치열한 가운데 결정질과 박막형이 시장 선점을 걸고 열띤 경쟁을 벌이고 있다.

태양전지 소재의 '쌍두마차'로 각광받고 있지만, 장단점에 의해 어떤 형태의 태양전지가 효율적이면서 저렴한 비용으로 설치가 가능한지에 성패가 좌우될 전망이다.

1일 글로벌 시장조사기업인 BCC 연구소에 따르면 2015년 결정질 실리콘 기술은 전체 태양광 모듈(module) 판매의 42.9%를 차지할 전망이다.

반면 이 기간 박막필름은 전체 태양광 모듈 판매의 32.0%까지 늘어날 것으로 보인다.

특히 결정질 실리콘은 2010년에서 2015년 사이 34.1%의 성장률을 기록하는데 반해 박막필름은 약 55.7%의 성장률을 보일 것이라고 분석했다.

지금까지 밝혀진 태양전지 소재 가운데 단결정질 실리콘은 가장 효율적인 태양전지로 알려졌다. 그러나 단결정질 실리콘의 싱글 웨이퍼는 원통형 잉곳으로 만들기 때문에 생산 비용이 높은 편이다.

싱글 웨이퍼는 약 25%에 달하는 높은 전력변환율을 가지고 있는 물질로 알려져있다.

반면 다결정질 즉 폴리실리콘(poly-silicon) 태양전지는 생산비용이 단결정질에 비해 상대적으로 저렴하지만 효율성적인 측면에서는 17%에서 21% 범위로 낮다.

그러나 폴리실리콘 태양전지는 뛰어난 내구성 등으로 현재 가장 대중적으로 쓰이고 있는 소재다. 폴리실리콘 태양전지는 수명이 수십년에 달하는 것으로 알려졌다.

아울러 박막필름 기술은 태양전지 제조비용을 획기적으로 줄일 수 있는 방법으로 꼽힌다. 반도체 물질의 가는 층을 유리, 플라스틱(plastic), 또는 금속(metal)에 적용해 만들 수 있다. 때문에 결정질 실리콘보다 좀 더 쉽게 빛을 흡수할 수 있는 장점이 있다.

현재 태양전지 제조에 사용되어지는 박막필름 물질에는 네가지가 주로 꼽힌다. 가장 낮은 생산비용인 카드뮴 텔루라이드(CdTe)는 효율성이 9%에서 12% 사이이다.

CIGS박막필름은 12%에서 14% 사이의 효율성을 지니고 있지만, 박막필름의 균등성을 조절하는데 고도의 기술력이 필요하다 이외에도 비결정질 실리콘과 갈륨비소(GaAs) 등을 활용하고 있다.

이처럼 박막필름은 결정질 실리콘의 사용이 불가능한 분야에도 사용이 가능하다는 장점을 가지고 있지만 결정질 실리콘에 비해 효율이 낮다는 단점이 있다.

BCC연구소는 박막필름이 결정질 실리콘에 비해 낮은 효율성이 점차 개선되고 있으며, 몇몇 주요 제조업체들은 태양전지 생산라인을 박막필름을 활용하는 쪽으로 변경하고 있다고 지적했다.

때문에 전문가들은 향후 5년간 결정질 실리콘과 박막필름 기술 간 혼전 양상을 보일 것이라고 전망하고 있다.

오현길 기자 ohk0414@