3세대 염료감응 태양전지 개발에 주력
반도체 및 LCD 전자재료 전문기업인 동진쎄미켐은 차세대 태양전지로 각광받고 있는 염료감응 태양전지 개발에 주력하고 있다.
연료감응 태양전지는 실리콘 계열에 비해 제작비용이 저렴한 것은 물론 얇고 가볍다는 장점이 있다. 또한 구부리거나 다양한 색깔을 넣는 것도 가능하다.
동진쎄미켐은 지난 2004년부터 이 염료감응 태양전지의 핵심 재료인 염료의 개발에 돌입, 현재 고효율의 다양한 염료 개발을 완료한 상태다. 특히 최근에는 한국과학기술연구원(KIST)과 염료감응 태양전지 제조기술의 이전 계약을 체결, 상용제품 생산에 더욱 박차를 가하고 있다.
KIST의 박남규 박사팀이 개발한 이 기술은 기존 실리콘 태양전지에 비해 다소 낮은 11%의 전력변환 효율을 갖고 있지만 제조단가가 실리콘 태양전지의 20%에 불과해 상용화될 경우 탁월한 경제성을 갖출 수 있는 것으로 평가받고 있다.
동진쎄미켐은 이 기술을 바탕으로 염료감응 태양전지 양산 공정 개발에 착수, 향후 2~3년 안에 컬러 태양전지 창호와 선루프, 기타 전자제품용 전원 등 다양한 응용제품을 출시할 계획이다.
동진쎄미켐의 R&D를 이끌고 있는 박찬석 상무는 “염료감응 태양전지에서 사용하는 전해질의 경우 장기간 외부환경에 노출되거나 충격을 받을 경우 수명이 줄어든다”며 “이 같은 수명 연장의 문제를 해결해야 하는 것이 가장 큰 이슈로 떠오르고 있다”고 설명했다. 이에 따라 동진쎄미켐은 현재 전지의 수명을 증진시킬 수 있는 봉지기술의 개발과 고체 및 반고체 타입의 전해질 개발에 역량을 기울이고 있다.
2. 신성홀딩스
연간 50MW 태양전지 생산라인 구축
신성홀딩스는 반도체 및 LCD 장비업체인 신성이엔지의 자회사로 모기업의 기술 노하우를 바탕으로 양사의 시너지 효과를 극대화함으로서 국내 태양전지 시장에서 탄탄한 입지를 구축하고 있다.
이 회사는 최근 충북 증평 산업단지에 국내 최대 규모인 연간 50㎿의 결정질 실리콘 태양전지 생산공장을 완공한 상태다. 이곳에 설치된 장비는 독일의 태양전지 장비 전문기업 센트로썸사의 것으로 156mm×156mm와 125mm×125mm 크기의 단결정 및 다결정 실리콘 태양전지를 모두 생산할 수 있다.
특히 다결정 실리콘 태양전지를 기준으로 전력변환 효율이 16%에 이르는 고효율의 제품 생산이 가능하다는 게 최대 장점으로 꼽힌다.신성홀딩스는 오는 10월부터 본격적인 양산과 판매에 나설 계획에 있으며 장기적으로는 국내뿐만 아니라 유럽 및 동남아 지역에도 진출, 세계적인 태양전지 기업으로 성장한다는 목표를 세우고 있다. 이를 위해 이번 증평 공장을 시작으로 지속적인 설비투자를 단행, 오는 2012년까지 600㎿의 생산능력을 확보할 방침이다.
신성홀딩스의 이완근 회장은 “태양전지의 핵심 소재인 웨이퍼 장기 구매계약 체결과 태양전지공장 완공으로 대량생산의 발판을 마련했다”며 “향후 지속적인 연구개발을 통해 고효율의 결정질 실리콘 태양전지를 개발, 세계적 수준의 경쟁력을 확보해 나갈 계획”이라고 밝혔다
3. 미리넷솔라
제조원가 40% 낮춘 태양전지 생산
미리넷솔라는 국내 최초이자 최대 규모의 다결정 실리콘 태양전지 생산업체다. 현재 대구 성서공단 내에 30㎿ 규모의 생산 공장을 보유하고 있으며, 오는 2009년까지 이를 150㎿로 증설한다는 계획을 세웠다.
현재 미리넷솔라가 생산하는 다결정 태양전지는 세계 최고의 기술력을 자랑하는 독일 슈미드사로부터 도입한 전자동 인라인 시스템(Full automation in line system) 기술에 의해 생산되고 있는데, 이는 정방형의 다결정 실리콘 판이 빛 에너지로부터 전기에너지를 생산하는 방식이다.
특히 미리넷솔라는 세계에서 두 번째로 UMG(태양전지용) 실리콘을 사용, 제조원가를 40%나 낮춘 태양전지 상용화에도 성공했다.
이 제품의 규격은 크기 6인치, 두께가 220+/-30μm의 섬세한 구조로 1장 당 3.65W의 전력을 생산한다. 더욱이 미리넷솔라는 고유가와 원자재난을 미리 예측해 지난 2007년 해외 업체로부터 솔라셀 원재료를 향후 5년간 장기공급계약 형태로 현물시장 유통 가격의 4분의 1 수준에 맺어 안정적인 원재료 공급선을 확보하기도 했다. 이 회사는 향후 실리콘 사용량을 줄이고 합성물질을 혼합해 최단 기간 내에 20% 대의 효율을 내는 태양전지 기술 개발에 총력을 기울일 계획이다.
이상철 미리넷솔라 대표는 “정부가 저탄소 녹색성장을 위해 태양광 등 청정에너지 산업에 111조 원 가량을 투자키로 함에 따라 대규모 태양전지 증설 투자에 나섰다”며 “내년 중 태양전지 생산라인을 150㎿로 늘리고 2010년까지 300㎿ 규모로 확대할 계획”이라고 말했다.
4. 나노솔라
스티커처럼 붙이는 필름형 태양전지 개발
미 실리콘밸리에 본사를 둔 태양전지 제조업체 나노솔라는 건물의 외벽이나 창문에 붙여서 사용할 수 있는 화합물 박막형 태양전지 ‘파워시트(PowerSheet)’를 개발, 상용화하는데 성공했다.
파워시트는 인쇄기 형태의 장비를 활용, 알루미늄 호일 정도로 얇은 금속판에 햇빛을 흡수하는 나노잉크를 뿌려서 제조된다. 이 방식을 사용하면 1분에 수십m의 태양전지 필름을 생산할 수 있으며, 제조원가도 일반 태양전지 패널의 10% 수준으로 줄일 수 있다. 특히 제조공정의 효율성도 높아 전력 1W당 생산원가 역시 저렴하다.
미국 캘리포니아 대학 신재생에너지연구소의 초대 소장인 댄 캐먼 박사는 “필름형 태양전지는 대형 트럭의 지붕, 차고 등 원하는 곳이면 어떤 곳에든 붙일 수 있다”며 “태양광의 활용성과 경제성을 뒤바꿔 놓을 수 있는 획기적인 제품”이라고 설명했다.
현재 나노솔라는 이 기술을 바탕으로 산호세 지역에 세계 최대 규모의 제조공장을 설립 중에 있다. 이 공장이 본격 가동되면 연간 430㎿의 전력을 생산할 수 있는 양의 태양전지 필름을 생산하게 된다.
430㎿는 미국의 모든 태양광 발전설비의 전력 생산량을 합친 것보다 많은 양이다. 이에 맞춰 유럽에서 태양광발전소 건설을 추진 중인 한 컨소시엄은 이미 파워시트 10만장을 선주문 해놓은 상태다.
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