한화큐셀의 차세대 태양전지 ‘텐덤셀’, 신뢰성 통과…상용화 박차

최대 발전효율 29.9%, 기존 모듈보다 15% 더 생산
프라운호퍼 이어 티유브이 라인란드 테스트도 통과
기술 독자 개발…더운 기후나 흐린 날씨에 안정적 생산

최대 29.9%의 발전효율을 보이는 한화큐셀이 세계 최초로 독자 개발한 차세대 태양전지 기술이 잇따라 국제기관으로부터 신뢰성을 입증받음에 따라 상용화가 눈앞에 다가왔다는 평가를 받고 있다.

23일 한화솔루션은 한화큐셀이 세계 최초로 자체 개발해 제작한 '페로브스카이트-결정질 실리콘 탠덤(Tandem) 모듈'이 신뢰성 테스트를 통과했다고 밝혔다.

테스트는 글로벌 태양광 인증기관인 티유브이 라인란드(TÜV Rheinland)가 국제전기기술위원회(IEC)와 미국 안전시험기관(UL)의 국제 표준을 기준으로 시행하는 시험이다.

테스트를 통과한 셀과 모듈은 독일 탈하임에 위치한 한화큐셀 R&D센터 내 탠덤 파일럿 라인에서 제작된 것이다. M10 사이즈(330.56cm²) 탠덤 셀과 한화큐셀만의 독자적인 모듈 대량 생산 공정이 적용됐다.

한화솔루션은 “시중에 범용적으로 판매 중인 상용 규격의 탠덤 모듈로 제3자 기관으로부터 신뢰성 인증을 통과한 것은 전 세계 최초 사례"라고 밝혔다.

한화큐셀의 M10 사이즈 탠덤 셀은 지난해 12월에도 국제적 인증 기관인 독일 프라운호퍼 태양에너지 시스템연구소(Fraunhofer ISE)로부터 인증을 획득했다.

탠덤 셀은 서로 다른 영역 대의 빛을 흡수하는 실리콘 셀과 페로브스카이트 셀을 적층시켜 발전 효과를 극대화하는 차세대 태양전지다. 학계에 따르면 탠덤 셀의 이론적 한계 효율은 44%에 달해 시중 실리콘 셀의 이론적 한계 효율인 29%에 비해 약 50% 높다.

23~24% 수준의 발전효율을 지닌 시중 실리콘 모듈 대신 26~27% 수준의 발전효율을 지닌 탠덤 모듈을 설치하면 약 15%의 전력을 더 생산할 수 있다. 또한 페로브스카이트는 온도와 일사량 변화에 따른 출력 변화 폭이 작기 때문에 이를 활용한 탠덤 셀은 더운 기후나 흐린 날씨에도 실리콘 단일 셀에 비해 많은 전력을 안정적으로 생산할 수 있다.

한화큐셀의 탠덤 셀은 회사 고유의 퀀텀(Q.ANTUM) 기술로 제작한 하부 실리콘 셀과 독자 개발한 대면적 페로브스카이트 박막(薄膜) 형성 기술을 적용한 상부 셀로 이뤄졌다. 하부 셀은 상용 웨이퍼로 만들어져 향후 모듈 공정에 용이하게 적용할 수 있을 것으로 기대된다.

한화큐셀은 탠덤 셀 시험생산 라인을 운영 중인 한국 진천 공장과 독일 탈하임 R&D센터, 그리고 판교R&D센터의 유기적 협업을 토대로 선도적 상용화를 실현할 방침이다. 한화큐셀 장비개발센터는 양산을 위한 핵심 공정 설비를 제작했고, 추후 연구를 지속 고도화해 공정 설비의 내재화를 완성할 계획이다.

윤병효 기자 chyybh@ekn.kr