꿈의 태양광전지…한화솔루션, '탠덤셀' 2026년 양산

[진천=뉴시스] 최희정 기자 = "탠덤 셀이 나오면 태양광에서 또 한번의 붐이 나타날 것입니다. 게임체인저가 될 것으로 예상합니다."

최경덕 한화솔루션 큐셀부문 운영팀장은 지난 12일 한화큐셀 충북 진천공장에서 연 '태양광 산업 및 태양광 사업 브리핑'을 통해 이같이 밝혔다.


한화솔루션은 이날 기존 퍼크(PERC) 셀보다 1%포인트 이상 효율을 높인 탑콘(TOPCon) 셀을 내년 4월부터 상업 생산하고 2026년 6월에는 꿈의 소재로 불리는 '페로브스카이트(perovskite)'를 적용한 탠덤 셀도 양산하겠다는 '기술 로드맵'을 공개했다.

탠덤 셀이 주목받는 가장 큰 이유는 발전 효율이 높기 때문이다. 셀 효율이 올라가면 모듈 설치면적 대비 전력 생산량이 늘면서 작은 면적에서도 많은 전력을 생산할 수 있다.

또 페로브스카이트 기반의 탠덤 셀은 기존 실리콘 태양광전지 대비 발전 효율이나 가격, 생산, 형태 면에서 훨씬 우위에 있다는 평가를 받는다.

한화솔루션 관계자는 "러시아에서 발견된 광물인 페로브스카이트의 가격은 저렴할 뿐만 아니라, 셀 제조에 들어가는 재료 양도 적다"며 "태양광 전지가 빛을 많이 흡수할수록 출력을 많이 내는데, 이 광물은 흡수를 잘해서 필요한 두께도 1만배 이상 얇게 만들 수 있다"고 설명했다.

현재 세계 태양광 시장의 90% 이상을 차지하는 퍼크 셀은 후면에 반사막을 삽입해 빛을 반사시켜 발전 효율을 높인 제품으로 평균 효율은 약 23%다. 재생에너지 학계에서는 기존 퍼크 및 탑콘 등 실리콘 기반 셀의 발전 효율한계가 이론적으로 최대 29% 수준을 넘어서기 어렵다고 보고 있다.

반면 탠덤 셀의 이론 한계 효율은 44% 수준이며, 실제 양산 시 효율도 35%에 이를 것으로 예상된다.


한화큐셀은 차세대 셀인 페로브스카이트 기반 탠덤 셀에 대한 연구개발(R&D)을 진행하고 있다.

지난 3월에는 독일 헬름홀츠연구소(HZB)와 협력해 최대 28.7% 효율을 낸 탠덤 셀을 개발해 자체 최고 효율을 기록하기도 했다.

탠덤 셀은 상부 셀과 하부 셀을 연결해 상부 셀에서는 페로브스카이트가 자외선이나 가시광선 등 단파장 빛을 흡수하고, 하부셀에서는 실리콘이 적외선 등 장파장의 빛을 흡수한다. 위아래 층에서 서로 다른 영역대의 빛을 상호 보완적으로 흡수해 효율을 극대화하는 방식이다.

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 취약해 고온 공정을 거쳐야 하는 상용화 단계에서는 생산에 기술적인 어려움이 있는 것으로 알려졌다.

탠덤 셀 양산에 앞서 한화솔루션은 내년 4월부터 탑콘 셀을 생산한다. 탑콘은 셀에 얇은 산화막을 삽입해 기존보다 발전 효율을 1%포인트 가량 높였다. 현재 시제품 효율은 약 24.4%가 나온다. 한화솔루션은 지난해 11월부터 연 300㎿ 용량의 탑콘 셀 파일럿 라인을 가동 중이다.

최경덕 운영팀장은 "탑콘 셀 제조 공정은 기존 퍼크 셀 제조공정과 호환성이 높아 이미 대규모 퍼크 셀 제조라인을 보유한 진천공장에서 제조하기에 적합한 제품"이라고 강조했다.

한편 한화큐셀은 내년 상반기에 양산하는 탑콘 셀을 활용해 연간 20~30% 성장이 예상되는 미국 태양광 시장을 집중 공략할 계획이다. 이에 따라 진천사업장의 태양광 수출액은 올해 약 1조7000억원에서 내년에는 2조원을 훌쩍 넘어설 것으로 기대하고 있다.

국내 재생에너지 시장이 상대적으로 위축되는 상황에서 한국에서 생산한 탑콘 셀을 활용해 만든 고효율 모듈 제품으로 미국의 주거·상업용 시장점유율을 확대하겠다는 전략이다.



한화큐셀 관계자는 "최근 미국에서 태양광과 풍력 등의 미국 내 재생에너지 시장을 확대하는 내용이 포함된 '인플레이션 감축법(IRA)이 통과되면서 미국 조지아공장이 내년 하반기 3.1GW(현재 1.7GW)의 모듈 생산량을 확보하게 되는 한화큐셀 입장에선 새로운 성장 모멘텀을 맞을 전망"이라고 말했다.


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