태양광발전기초지식

알기쉬운 태양광발전 기초지식 1장 - 태양전지의 원리와 특성	솔라센타 기술부 http://www.solarcenter.co.kr/

Date 2009-03-06 07:16:40 | Hit 650 | IP 221.165.82.93

1. 태양전지의 원리와 특성

태양에너지는 크게 빛에너지와 열에너지로 나뉘는데 그중 태양의 빛에너지를 이용해서 전기를 생산하는 것이 바로 태양전지입니다.

태양전지는 반도체에 빛을 쏘이면 전자와 정공이 발생하여 +전극과 -전극이 형성되고 그 전극이 외부회로와 접속되어 있으면 전류가 흐르게 됩니다. 이것이 태양전지가 직접 빛을 전기로 변환시키는 기본원리입니다. 이 전기로 다양한 전기기구를 작동시킬 수 있으며 전등도 밝힐 수 있습니다. 그런데 태양전지는 우리가 일반적으로 알고있는 건전지나 납축전지와는 그 구조나 특성이 전혀 다릅니다. 일반 전지는 전기를 저장하는 기구인데 비하여 태양전지에는 전지를 저장하는 능력이 없습니다. 태양전지는 빛을 직접 전기로 변화시키는 전기 변환 장치입니다. 이것이 태양전지의 가장 큰 특징입니다. 대부분의 태양전지 소재는 컴퓨터 칩과 같은 소재인 실리콘 반도체로 되어있습니다.

태양전지의 전원은 빛 에너지이며 이것은 무공해이며 고갈될 염려가 전혀 없으므로 매우 훌륭한 에너지원입니다. 이 태양전지는 1950년대부터 상용화되었는데 초기에는 만드는 비용이 매우 높아서 인공위성 등 특수한 용도에만 사용되었으나 기술의 발달로 현재는 발전소를 비롯하여 가로등, 일상 생활용품인 시계, 계산기, 무선통신, 레져용 전원, 솔라자동차 등 여러 부분에 사용되고있습니다.

키포인트 : 태양전지는 태양빛을 직접 전기로 변환 시키는 장치
대부분의 태양전지 소재는 실리콘 반도체(아닌것도 있음-화합물,염료등)
태양전지는 전기를 생산만하고 저장하지 못한다.-배터리 필요함

용어해설 : 반도체 -물질을 전기 전도도에 따라 도체와 반도체, 부도체로 분류.
반도체는 순수상태에서는 부도체와 비슷한 특성이지만 불순물 첨가로 인해
전기 전도도가 늘어나서 빛이나 열에너지에 의해 일시적으로 전기 전도성을 갖기도 한다.
(실리콘,게르마늄,갈바비소 등)

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알기쉬운 태양광발전 기초지식 2장 - 태양전지의 전류와 전압	솔라센타 기술부 http://www.solarcenter.co.kr/

Date 2009-03-09 07:57:00 | Hit 489 | IP 221.165.82.93

태양전지의 성능은 무엇으로 평가할까요?

그것은 태양전지의 전류와 전압, 그리고 변환효율입니다. 그러므로 태양전지의 성능을 알아보려면 먼저 전류와 전압을 측정해 보아야 합니다.그래야 태양전지의 가장 중요한 요소인 변환 효율을 알 수 있으며 태양전지의 성능을 알 수 있습니다.
(솔라센타의 솔라모듈은 모듈 뒷면에 국제표준 시험조건(STC) 아래서 테스트한 정격출력치와 최대전압,최대전류,개방전압,단락전류 수치가 정확히 표시되어 있습니다.)

전류-전압의 간이 측정은 아래 그림과 같이 태양전지의 표면전극과 반대편 이면 전극에 부하(전압원)회로를 연결시키고, 이 회로에 전압계와 전류계를 설치하고, 태양전지 표면에 유사태양광을 비추어서 전압과 전류를 측정하면 됩니다.
유사태양광으로는 일반적으로 크세논(Xenon)램프가 사용되며 통상 0.1W/㎠(1000W/㎡) 의 조건으로 실험하면 됩니다. 이의 온도조건은 25℃로 맞추어 주십시오.

태양전지의 전류-전압 특성그래프의 모양은 아래 그림과 같이 통상 사각형의 모양입니다.

전압이 제로(0)일 때의 전류를 단락전류(Short-Circuit Current : Isc)라 부르고, 태양전지에 전류가 흐르고 있지 않을 때의 전압을 개방전압(Open-Circuit Volt : Voc)라고 합니다.

태양전지에서 나오는 전력은 전류와 전압을 곱하여 얻을 수 있으며 그림과 같이 최대전류(Max. Power Current : Imp)와 최대전압(Max. Power Volt : Vmp)이 만나는 최적의 동작점에서 발생한 전력이 태양전지의 최대 출력(Max. Power)값이 됩니다.

그럼 솔라센타의 60W급 태양전지모듈을 예로 들어 살펴보면

최대출력 값은 최대전압 × 최대전류 이므로
17.6V × 3.41A = 60.016W 인 것입니다.

키포인트 : 1.태양전지의 성능은 전류와 전압, 그리고 효율(변환효율)로서 평가한다.
2.전력(W)=전압(V) × 전류(A)

용어해설 : 변환효율(Photovoltaic Effect)

- 태양전지에 입사되는 빛에너지(W/㎡)와 태양전지에서 나오는 전기출력에너지의 비율을
백분율로 표시한 수치(%)

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알기쉬운 태양광발전 기초지식 3장 - 태양전지의 변환효율	솔라센타 기술부 http://www.solarcenter.co.kr/

Date 2009-03-13 07:33:08 | Hit 393 | IP 221.165.82.93

3. 태양전지의 변환효율

우리가 태양전지의 성능을 비교할 때 “이 모듈의 효율은 몇%이다“라는 말을 많이 듣게 됩니다.

이 효율(변환효율)이 무엇을 뜻하는지 쉽고 간략하게 알아보기로 하겠습니다.

태양전지의 변환효율(Conversion Efficiency)이란 태양전지에 입사되는 태양광에너지(W/㎡)가

얼마나 많은 전기에너지(W)를 발생시켰는가를 나타내는 척도(%)를 말하는 것으로 같은 면적에

같은 조건의 태양이 비추어졌을 때 더 많은 전기를 생산하는 것이 변환효율이 더 높은

태양전지라 할 수 있습니다.

예를들어 "2장 태양전지의 전류와 전압”에서 예를 들었던 “A"사의 60W급의 태양전지모듈을

가지고 변환효율을 한번 계산해 보겠습니다.

이 모듈의 사양은 최대전류 3.41A, 최대전압 17.6V, 출력 60W 였고,

면적은 가로 0.48m × 0.84m  =  0.4032㎡ 입니다.

1.  먼저 표준조건에서 단위면적(1㎡)당 입사되는 에너지량을 계산합니다.

입사된 에너지량(W/㎡) = 0.4032㎡×1000W = 403.2W/㎡

2. 태양전지 출력 = 60W

3. 태양전지 변환효율(%) = 태양전지 출력 ÷ 입사된 에너지 량

= 60W ÷ 403.2W/㎡ × 100 = 14.88%

그러므로 이 모듈의 효율은 14.88%입니다.

현재 상용화 되고 있는 태양전지의 효율을 살펴보면, 일반적으로 많이 사용되는 제품의 효율은

단결정실리콘 태양전지가 14%~18%로 가장 높고 그 다음이 다결정실리콘 태양전지로

12%~14%정도이며, 이는 회사별,·제품별 조금씩 차이가 있습니다. (실험실에서는 20% 이상의

효율 달성)

비결정질실리콘 태양전지의 효율은 현재 상용화된 제품이 약 10%내외의 효율을 보이고 있으며,

그 외에 유기물태양전지, 또는  CIGS(구리-인디늄-갈륨-셀레늄)태양전지로 만든 플렉시블

박막형이 4~8%의 효율을 가집니다.

참고로 현재 가장 높은 효율의 태양전지는 GaAs(갈륨-비소)태양전지로 효율은 40%에 달하고

있으나 가격이 매우 비싸서 일반용으로는 사용하지 못하고 우주 인공위성용 등 아주 특수한

용도에 사용되고 있습니다.

또 하나 유의해야할 사항은 셀(Cell)의 효율과 모듈(Module)의 효율이 조금 다르다는 것입니다.

예를들면 17%의 효율을 가진 셀을 사용하여 모듈을 만들었다면 그 모듈의 효율은 전력 손실로

인하여 셀 효율 보다 1~2%떨어져 최종적으로 약15%정도의 효율을 가지는 태양전지모듈이

됩니다.

모듈에서 효율이 높다, 낮다. 하는 것은 그 모듈이 똑같은 면적을 가졌을때의 출력 비교입니다.

중요한 것은 출력이 100W 태양전지모듈은 모두 출력(성능)이 똑 같습니다.

다만 효율이 높은 제품이 효율 비율 만큼 제품의 크기가 작다는 것입니다.

키포인트 : 1. 태양전지의 변환효율(%)

태양전지의 출력(W) ÷ 1㎡당 입사되는 태양에너지

(태양전지의 단면적(㎡)을 1000으로 곱한 수치와 동일) × 100(%)

2. 단결정질실리콘 셀의 효율 = 14%~ 18%

다결정질실리콘 셀의 효율 = 12% ~ 15%

비결정질실리콘태양전지의 효율 = 10%내외

유기물(플라스틱),CIGS 후렉시블 박막형의 효율 = 4% ~ 8%

(일반적인 수치임)

3. A사 제품 100W 태양전지모듈와  B사 제품 100W 태양전지모듈의

출력은 같다.(모두 최대 출력은 100W)

단, 모듈의 크기가 다르다.--효율이 높은 제품이  작아진다.

용어해설 : 셀(Cell) - 태양전지의 가장 기본 소자, 태양전지모듈을 구성하는 최소단위로  일반

제품은  단결정질과 다결정질로 나뉘어 있으며,

크기는 보통 5인치 (125㎜×125㎜)와 6인치(150㎜×150㎜)로 되어있다.

모듈(Module) - 다수의 셀을 연결시켜 1장의 패키지로 만든 제품을 말하며

태양 전지판 또는 솔라판넬(Solar Pannel)이라 부르기도 한다.

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알기쉬운 태양광발전 기초지식 4장 - 셀, 모듈, 어레이, 시스템	솔라센타 기술부 http://www.solarcenter.co.kr/

Date 2009-03-13 07:39:21 | Hit 374 | IP 221.165.82.93

4. 셀, 모듈, 어레이, 시스템

1. 셀 (Solar Cell , Photovoltaic Cell)

셀은 태양전지의 가장 기본 소자를 말하며 보통 실리콘 계열의 태양전지 셀 1개에서

약 0.5~0.6V의 전압과 3~7A의 전류를 생산할 수 있습니다.

결정질실리콘 셀은 실리콘의 원료와 제조방법에 따라  단결정질 셀(MONO CRYSTALLINE CELL)

과 다결정질 셀(MULTI CRYSTALLINE CELL)로 구분합니다.

단결정질 셀은 실리콘원자가 규칙적으로 방향이 균일하게 배열된 상태의 재료를 사용하여 순도

가 높은 제품이며 다결정질 셀은 비교적 순도가 낮고 생산방법도 차이가 납니다.

참고로 "A"사 5인치 단결정 솔라셀과 다결정 솔라셀의 성능표를 비교해 보겠습니다.

이 셀을 직렬로 연결시키면 전압이 올라가고 병렬로 연결시키면 전류치가 증가하게 됩니다.

이렇게 직병렬 조합을 하여 우리가 필요한 전압, 전류치를 가진 태양전지모듈을 만들게 됩니다.

2. 태양전지모듈(PV Module)

태양전지모듈은 셀을 직병렬로 연결하여 태양광 아래서 일정한 전압과 전류를 발생시키는 장치로

그 용도에 따라서 여러 가지 형태로 제작되어 있으나 여기서는 일반적으로 가장 많이 사용되는

결정질실리콘 태양전지모듈에 대하여 알아보겠습니다.

결정질실리콘 태양전지모듈은 여러 개의 셀을 원상태 또는 잘라서 서로 직병렬로 연결시키고,

셀 자체가 너무 얇아 파손되기 쉬우므로 외부충격이나 악천후로부터 보호하기 위하여 견고한

알루미늄 프레임 안에 표면유리 / 충진재 / 태양전지 셀 / 충진재 / 후면시트 등의 순서로 제작

한 제품에 케이블과 배전반을 붙여 하나의 태양전지판 형태로 만든 제품을 태양전지모듈이라

부릅니다.

표면유리는 유리 자체의 반사 손실을 최대한 줄이기 위해 표면 반사율이 낮은 저철분강화유리를

사용하며 충진제는 보통 EVA(Ethylene Vinyl Acetate)를 사용하는데 이 EVA는 깨지기 쉬운 셀을

보호하는 역할을 합니다.

모듈의 종류는 그 모양과 셀의 종류, 그리고 용도에 따라 일반 결정질실리콘모듈, 박막형 후렉시

블 모듈, 지붕기와형 모듈, 삼각형모듈, 유리창으로 쓸 수 있는 건축자재일체형모듈(BIPV),등

아주 다양한 형태로 개발되어 있습니다. 우리가 사용하는 계산기에 붙어있는 조그만 태양전지도

하나의 모듈인 것입니다. 더 상세한 것은 후반부 “모듈 설치 매뉴얼” 및 “일상 생활에 이용되는

태양전지모듈”편에서 상세히 설명드리겠습니다.

3. 태양전지 어레이 (PV Array)

태양전지 어레이란 필요한만큼의 전력을 얻기 위하여 1장 또는 여러 장의 태양전지모듈을 최상

의 조건(경사각, 방위각)을 고려하여 거치대를 설치하여 사용여건에 맞게 연결시켜놓은 장치를

말합니다.(아래 사진 참조)

4. 태양광발전시스템 (Solar Power System)

태양광발전시스템은 보통 계통연계형(Grid) 발전시스템과 독립형(Off Grid) 발전시스템으로 구분

하는데 계통연결형은 발전된 직류전력을 교류전력으로 변환시켜 전력계통으로 접속시켜 전기회사로

전기를 판매하는 것을 이야기하며 독립형발전시스템은 발전된 직류전력을 직류 또는 교류로

배터리에 저장하였다가 필요할 때 가정이나 설비에 사용하는 시스템을 말합니다.

이 내용은 다음 “여러가지 태양광발전시스템”과 “태양광발전자재” 편에서 계속하겠습니다.

키포인트  셀(Cell) : 1개가 생산하는 전기는 전압 0.5V-0.6V,  전류 3A-7A

모듈(Module) : 여러 개의 셀을 직병렬로 연결시켜 1개의 패키지로 만듬

시스템(System) : 계통연계형시스템 : 태양광발전소- 한전의 계통으로 연결하여

전기를 판매함.

독립형시스템 : 태양광가로등 과 같이 태양광발전을 이용한 단독 시설물

용어해설  셀(Cell) : 태양전지의 가장 기본이 되는 소자

PV :  Photovoltaic(태양전지)의 약자

전력계통 : 전기회사의 송전망 (우리나라는 한국전력의 송전망)

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알기쉬운 태양광발전 기초지식 5장 - 태양전지의 종류와 용도1 (실리콘계)	솔라센타 기술부 http://www.solarcenter.co.kr/

Date 2009-03-24 06:13:45 | Hit 393 | IP 221.165.82.93

5장. 태양전지의 종류와 용도 1 (실리콘계)

태양전지는 학문적으로 재료, 형태, 원리에 따라서 분류할 수 있습니다. 재료에 따라서는 크게

실리콘계 태양전지와 화합물계 태양전지 그리고 유기물계 태양전지로 나누어지며, 형태에 따라서

결정형, 박막형, 그리고 적층형으로 구분할 수 있으며 원리에 따른 구분은 반도체의 pn접합으로

만든 반도체접합형과 염료감응형과 같은 광전기화학형으로 구분됩니다.

그러나 “알기쉬운 태양광발전 기초지식” 에서는 일반적인 산업 분류 방법에 의해 결정질실리콘

태양전지(1세대 태양전지), 그리고 박막형 태양전지(2세대 태양전지),그리고 3세대 태양전지로

불리는 유기물, 염료감응형, 나노구조 태양전지로만 구분하겠습니다.

1.결정질 실리콘 태양전지

가. 단결정질 실리콘 태양전지

먼저 태양전지 중에서 가장 역사가 오래된 단결정질 실리콘 태양전지에 대하여 알아보겠습니다.

단결정질 실리콘 태양전지는 실리콘의 원자배열이 규칙적이며 배열방향이 일정하여 전자이동에

걸림이 없어 변환효율이 높습니다. 또 아침, 저녁이나 흐린 날 등 일조량이 적을 때도 비교적

발전이 양호합니다. 현재 단결정질 실리콘 태양전지의 효율은 실험실에서는 20% 이상을 나타내

고 있으며 양산품도 14%-18%의 효율을 나타냅니다.

제조공정을 아주 간단히 알아보겠습니다.

가장 전형적인 실리콘결정질 태양전지의 제조방법은 실리콘을 포함하고 있는 광석 (규석, 모래)

을 전기로에서 정제시켜 폴리실리콘을 만드는 것부터 시작됩니다. 이 폴리실리콘을 석영도가니에

넣고 불순물(붕소, 또는 인)을 함께 넣어 고온으로 용융시켜 원주 모양의 단결정질 실리콘 잉곳

(Ingot)을 만든 후 이것을 약 200㎛정도로 얇게 절단한 것이 단결정실리콘 웨이퍼입니다. 이렇게

만들어진 단결정실리콘 웨이프 위에 p-n접합을 형성시킨 후, 내부의 전류가 밖으로 흐를 수 있

도록 상. 하부 전극을 만들고 빛의 반사율을 줄이기 위하여 반사방지막을 입히고 최종 테스트 과

정을 거치면 드디어 단결정실리콘 태양전지 셀이 완성되는 것입니다. 단결정질 실리콘 셀의 모양

이 정사각형이 아니고 네 귀퉁이가 약간 원형으로 된 이유는 원주형의 잉곳(아래 사진 참고)을

가공했기 때문입니다.

[단결정질 실리콘 잉곳]

나. 다결정질 실리콘 태양전지

단결정질 실리콘 태양전지는 효율이 좋고 신뢰도도 높지만 가격이 비싸고 대량생산에 문제가 있

습니다. 이에 반해 다결정 실리콘 태양전지는 단결정질에 비해 공정이 간단하고 단결정질보다 가

격도 저렴해서 늘리 사용되고 있습니다. 그러나  변환효율이 단결정질보다 낮은 것이 단점입니

다. (양산제품의 변환효율 : 12%-15%)

다결정질 실리콘 웨이퍼의 제조방법은 실리콘 원석을 도가니에 넣고 높은 온도로 가열하여 녹인

후, 정제하여 일정한 틀에 부어 응고시키는 방법으로 잉곳을 만듭니다. 이런 주조 방법은 단결정

질 제조 방법보다 간단하여 원가를 낮출 수 있고 대량 생산이 가능합니다.

이렇게 제조된 잉곳은 많은 결정체가 모여서 하나의 잉곳을 형성하고 있으며 그 형상은 원주형

이 아니라 대부분 주형틀에서 찍혀 나온 사각형 기둥 모양입니다.

다결정 잉곳을 자세히 보면 여러 부분에 실리콘 결정체의 경계선이 보이고 실리콘 원자의 결합

역시 불안전하게 되어 있습니다.

이 구조적 결함으로 인하여 단결정질보다 효율이 떨어지는 것입니다.

이 잉곳을 두께 200㎛ 정도로 절단하여 웨이퍼를 만들고 이 웨이퍼를 단결정질과 마찬가지로

pn 접합을 형성시키고 전극을 만들고 효율을 높이기 위해 표면 빛의 반사를 막기 위하여 반사방

지막을 입히고 테스트를 마치면 다결정질 실리콘 셀이 완성됩니다.

다결정질 실리콘 태양전지는 양산 체제로 인하여 효율 대비 가격이 저렴하며 현재 나와 있는 태

양전지 중 가장 많이 사용되고 있는 제품입니다.

결정질 실리콘 태양전지를 생산하는 대표적인 회사는 독일의 Q-Cell, Schott Solar,  일본의

Sharp, Kyocera, Sanyo, 중국의 Suntech Power,  미국의 Sunpower, 대만의 Motech, 그리고

다국적 기업인 BP Solar 등이 있으며,  한국 기업으로는 폴리실리콘을 생산하는 동양제철화학,

그리고 Cell 제작사인 미리넷 솔라와 모듈을 생산하는 현대중공업 등이 있습니다.

키포인트 : 태양전지의 종류

1세대 태양전지 - 단결정질 실리콘 태양전지, 다결정질 실리콘태양전지

2세대 태양전지 - 실리콘계 박막형 태양전지, 화합물계 박막형 태양전지

3세대 태양전지 - 염료감응형 태양전지, 유기물 태양전지, 나노구조 태양전지

결정질태양전지 제조과정

규석광석 - 폴리실리콘 - 잉곳 - 웨이퍼 - 셀 - 모듈

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알기쉬운 태양광발전 기초지식 6장 - 태양전지의 종류와 용도2 (박막형)	솔라센타 기술부 http://www.solarcenter.co.kr/

Date 2009-04-21 06:41:56 | Hit 90 | IP 221.165.82.139

6장. 태양전지의 종류와 용도 2 (박막형)

2. 박막형 태양전지(Thin Film PV)

박막 태양전지라 함은 유리, 금속판, 또는 플라스틱 같은 저가의 일반적인 물질을 기판(웨이퍼)

으로 사용하여 광흡수층 물질을 마이크론 두께로 아주 얇은 막을 입혀 만든 태양전지를 말합니다.

고가의 실리콘에 의존하는 결정질 실리콘 태양전지보다 원료비 비중이 훨씬 낮고 생산시설을

자동화할 수 있어 대량생산이 가능하며 생산원가가 저렴합니다.

이렇게 모듈 생산 공정까지 일관 작업이 가능하여 가격은 싸지만 아직은 효율이 낮으며 수명에

대한 실증 연구가 부족하다는 단점을 가지고 있습니다.

박막형 태양전지는 광흡수층 물질을 실리콘을 이용하는 실리콘 박막형 태양전지와 CIS(Cu, In,

Se2), CIGS(Cu, In, Ga, Se2),또는 3-5족 등 의 여러가지 화합물 박막형 태양전지가 있습니다.

또, 우리가 3세대 태양전지로 분류한 염료감응형 태양전지와 유기물 태양전지도 형태는 박막형

태양전지에 속하나 이 장에서는 다루지 않고  다음 장에서 알아보겠습니다.

먼저 박막형 태양전지 중 현재 가장 많은 연구가 진행되었고 널리 상용화 되고 있는 실리콘

박막형 태양전지에 대하여 알아보겠습니다.

가. 실리콘 박막형 태양전지

실리콘 박막형 태양전지는 크게 비정질 실리콘 박막형 태양전지와 미세결정질 실리콘 박막형

태양전지, 그리고 적층형 박막형 태양전지로 나눌 수 있습니다.

비정질 실리콘 박막형 태양전지는 아몰포스 실리콘(Amorphous Silicon : a-Si)태양전지 라고

하며 현재 박막형 태양전지 중 가장 늘리 사용되고 있는 제품으로 변환효율은 현재 상업화되어

있는 제품이 약 10%정도 되며 2015년에는 12%까지 도달할 것으로 예상하고 있습니다.

제조 공정을 알아보면,

결정질 실리콘 태양전지는 실리콘 원석을 잉곳으로 만들어 그것을 절단한 웨이퍼를 사용하지만

비정질 박막형 실리콘 태양전지는 기판위에 실리콘을 얇게 증착시키는 방법을 사용합니다.

먼저 진공상태에서 모노실란(SiH4) 등의 원료가스를 분해시키고 분해된 실리콘을 가열된 전극을

지닌 유리, 금속, 또는 플라스틱 기판에 증착시키고  pn 접합을 형성시킨 후 전극과 반사방지막

을 만들어 주는 방법으로 생산합니다.

또한 접합구조에 따라 단일접합, 이중접합, 삼중접합의 다중접합구조 태양전지로 나눌수 있습니다.

이것을 적층형 박막형 태양전지라고 이야기 합니다. 적층형의 경우 다중 접합에 의하여 효율은

향상되나 상업적 측면에서는 투자비가 많이 들고 대량생산이 아직 어렵습니다.

다음으로 미세결정질(마이크로결정질) 실리콘 박막형 태양전지가 있습니다.

이 미세결정질 실리콘(c-Si)은 단결정질 실리콘 과 다결정질 실리콘의 경계물질로 그 두께는

나노미터(nm)단위이며 저온에서 생산 할 수 있고 유리와 같은 저렴한 기판을 사용할 수 있어

앞으로 매우 낮은 제조원가가 기대되는 제품입니다.

실리콘 박막형 태양전지의 주요 생산회사를 살펴보면 미국의 Uni Solar, 일본의 Kaneka, Sharp,

Mitsubishi, 독일의 Schott, ErSol, Q-Cell등이 있으며 한국의 한국철강이 GETWATT란 브랜드로

90W 급의 유리기판을 사용한 모듈을 생산하고 있습니다.

[유리기판을 사용한 박막형 태양전지 모듈]

현재까지 발표된 박막형 실리콘 태양전지의 최고 효율은 미국 유니솔라에서 개발한 삼중접합구조

(Triple Junction)제품이 안정화 효율 13%를 달성하였고, 미세결정질 쪽에서는 일본의 Kaneka사

와 Sharp의 탠덤구조 박막형 태양전지가 안정화 효율 11% 이상을 나타냅니다.

또한 미국의 PowerFilm사는 플렉시블한 플라스틱에 증착시켜서 소형 전자기기충전용 태양전지와

휴대가 간편한 Roll형태와 접어서 사용할 수 있는 Fold형태 등 다양한 제품을 생산하고 있습니

다. (한국대리점-솔라센타  www.solarcenter.co.kr)

[소형 전자기기 충전용 플라스틱 태양전지 ]           [ FOLD형 태양전지]          [Roll형 태양전지]

많은 기술 개발에도 불구하고 박막형 실리콘 태양전지의 시장점유율이 낮았던 것은 기술적으로

해결해야할 몇 가지 문제점이 남아있기 때문입니다.

그것은 우선 결정질 실리콘 태양전지에 비하여 낮은 변환효율을 개선해야하며 대량생산화 하는

기술이 연구개발 되어야 합니다. 그리고 박막형 태양전지도 결정질 태양전지처럼 대면적 모듈을

일관 공정으로 생산할 수 있어야 가격이 더 낮아져 시장점유율이 높아질 것입니다.

나. 화합물 박막형 태양전지

화합물 태양전지는 실리콘 이외에 반도체 특성을 갖는 화합물인 구리(Cu), 인디움(In), 갈륨(Ga),

셀레늄(Se),로 구성된 CIGS계 박막형 태양전지와 CuInSe2, CuGaSe등 황동광계 화합물 태양전지와

원소주기율표상 2족과 6족의 화합물인 CdTe계 태양전지, 그리고 3족과 5족화합물인 갈바비소(GaAs),

인디움인(InP), 갈륨인(GaP)등이 있습니다.

화합물 태양전지의 대표격인 CIGS계 박막형 태양전지는 광흡수계수가 반도체 중 가장 높아,

두께 1-2 ㎛의 얇은 박막으로도 고효율의 태양전지 제조가 가능하여 1980년대에 미국의 보잉사

에서 그때까지 우주용으로 사용하고 있던 단결정질 실리콘 태양전지의 대체품으로 GaAs계 태양전지와

함께 차세대 우주용 태양전지로 개발되었습니다.

우주용 태양전지에서 가장 중요한 요소는 단위중량당 발전전력량(W/Kg)입니다.

CIGS계 박막형 태양전지는 단일접합에서도 단위중량당 발전전력량이 100W/Kg으로 단결정질 실리콘

태양전지의 20W/Kg, GaAs계 태양전지의 20-40W/Kg에 비하여 월등히 높습니다.

이렇게 CIGS계 박막형 태양전지는 변환효율도 19.5%로 매우 높고 광흡수가 매우 뛰어나 얇은

두께로도 빛을 완전히 흡수할 수 있어 차세대 태양전지로 각광을 받고 있습니다.

이 제품의 또 하나 장점은 다양한 기판을 사용하여 여러 방면에 응용할 수 있다는 것입니다.

유연성 있는 플라스틱 기판을 사용하여 구부릴 수 있는 플렉시블 태양전지도 만들 수 있습니다.

플렉시블 태양전지는 얇고 가벼워서 운반이나 시공하기 쉽고 롤 형태의 대형 태양전지로 제작이

가능합니다.

이러한 많은 장점을 가진 CIGS계 박막형 태양전지는  건축용, 일상생활용등 다양한 용도로 개발

되고 있습니다.

한가지 문제점을 가지고 있는데 그것은 중요 원료인 인디움의 자원량이 적다는 것입니다.

인디움을 대체할 소재가 계속 연구되고 있어 그 문제가 해결되면 가격이 낮아져서 시장점유율은

급격히 늘어날 것입니다.