한화솔루션, 페로브스카이트 2026년 상용화…“글로벌 태양광 기술 리더십 강화”

[한국금융신문 서효문 기자] 한화솔루션(부회장 김동관닫기김동관기사 모아보기 등)이 고효율 셀의 연구개발(R&D)과 생산능력을 강화해 미국과 유럽 등 글로벌 시장에서 태양광 기술 리더십을 강화한다. 10년 이상 태양광 셀 기술에 지속적으로 투자해 확보한 역량으로 차세대 제품을 생산, 글로벌 톱-티어(Top-tier)로서의 기술적 우위를 유지하겠다는 것이다.

한화솔루션은 12일 큐셀 부문(한화큐셀) 충북 진천공장에서 기존 퍼크(PERC)셀 보다 1%P(포인트) 이상 효율을 향상시킨 탑콘(TOPCon)셀을 2023년 4월부터 상업 생산하고, 2026년 6월에는 차세대 태양광 기술인 페로브스카이트 기반의 탠덤 셀도 양산하겠다는 ‘기술 로드맵’을 공개했다고 13일 밝혔다.

현재 세계 태양광 시장의 90% 이상을 차지하는 퍼크 셀은 후면에 반사막을 삽입해 빛을 반사시켜 발전 효율을 높인 제품으로 평균 효율은 약 23%이다. 이에 비해 탑콘은 셀에 얇은 산화막을 삽입, 기존보다 발전 효율을 약 1%P(포인트) 높은 것이 특징이다. 현재 시제품의 효율은 약 24.4%가 나온다. 셀의 효율이 올라가면 모듈 설치 면적 대비 전력 생산량이 늘면서 작은 면적에서도 많은 전력을 생산할 수 있다.
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한화큐셀은 내년 상반기 양산 예정인 탑콘 셀을 활용해 연간 20~30%의 성장이 예상되는 미국 태양광 시장을 집중 공략할 계획이다. 이에 따라 진천사업장의 태양광 수출액은 올해 약 1조7000억원에서 내년에는 2조원을 훌쩍 넘어설 것으로 기대하고 있다.

또 탑콘 이후의 차세대 셀인 페로브스카이트 기반의 탠덤 셀도 2026년 6월 양산을 목표로 R&D를 진행 중이다. 지난 3월에는 독일 헬름홀츠 연구소(HZB, Helmholtz-Zentrum Berlin)와 협력해 최대 28.7% 효율의 기록한 탠덤 셀을 개발해 자체 최고 효율을 기록하기도 했다.

탠덤 셀은 상부 셀과 하부 셀을 연결해, 상부 셀에서는 페로브스카이트가 자외선이나 가시광선 등 단파장의 빛을 흡수하고, 하부셀에서는 실리콘이 적외선 등 장파장의 빛을 흡수한다. 위아래 층에서 서로 다른 영역대의 빛을 상호 보완적으로 흡수해 효율을 극대화하는 방식이다. 탠덤 셀의 이론 한계 효율은 44% 수준이며 실제 양산 시 효율도 35%에 이를 것으로 예상된다.

재생에너지 학계에서는 기존 퍼크 및 탑콘 등 실리콘 기반의 셀의 발전 효율한계가 이론적으로 최대 29% 수준을 넘어서기 어렵다고 보고 있다. 이에 태양광 업계에서는 차세대 태양광 시장 기술을 선점하기 위해 완전한 페로브스카이트 셀의 중간단계로 ‘페로브스카이트-실리콘’ 기반의 탠덤 셀 개발과 상용화를 위한 경쟁이 치열하다.
페로브스카이트는 실험 단계에서 압도적인 효율을 보이지만 열과 습기에 취약한 특성으로 높은 온도의 공정을 거쳐야 하는 상용화 단계에서는 생산에 기술적인 어려움이 있다. 한화큐셀은 2020년에 탠덤 셀 국책 과제 연구기관으로, 2021년에 탠덤 셀 기반 모듈 공정 국책 과제의 연구기관으로 각각 선정되며 국내 탠덤 셀 연구를 선도해왔다.

양병기 한화솔루션 큐셀 부문 개발팀장은 “기존 셀 대비 최대 2배 이상의 발전 효율을 가진 탠덤 셀 연구개발에 집중해 미래 태양광 시장에서도 기술 격차를 통한 글로벌 선도 기업으로 자리매김할 것” 이라고 말했다.

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서효문 기자 shm@fntimes.com