샤프가 에너지 변환효율 33.66% 태양전지 모듈 발표

홍하이정밀이 주인인 샤프와 NEDO(신에너지산업기술종합개발기구)가 진행하는 이동체용 태양전지 연구 개발 프로젝트가 있는데, 거기서 중간 발표로 33%대의 변환효율을 가진 태양전지 모듈에 대한 내용이 10월 27일에 발표됐다.

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태양광의 변환 효율이 대강 20%만 되어도 엄청 높다고 불리는 걸로 아는데(실리콘 태양전지는 29%가 한계) 아무튼 수치는 높다.

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https://www.itmedia.co.jp/smartjapan/articles/2310/27/news161.html

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지구에 오는 태양광 에너지는 1kW/제곱미터 정도로 알려져 있는데 33.6%면 1제곱미터당 336와트의 에너지를 얻을 수 있다.

사실 단일 태양전지 모듈은 아니고 적층형 태양전지로 화합물2접합형 태양전지 모듈과 실리콘 태양전지 모듈을 조립한 적층형 태양전지 모듈로, 33.66%의 변환효율이 나왔다고 한다.

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작년에 샤프가 발표한 태양전지는 화합물3접합형 태양전지를 활용한 것이었는데 효율이 32.65%였다.

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구조는 저 사진처럼 되어 있다. 화합물2접합형 태양전지는 윗층에는 인듐, 갈륨, 인이 들어간 광흡수층이 있고 아랫층에는 갈륨, 비소가 들어간 층이 있다.

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갈륨의 수출을 중국이 통제하면서 쉽지 않은 상황이기는 하다.

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그렇지만, 화합물3접합형 태양전지에는 게르마늄이 필요한데, 게르마늄도 중국이 수출 규제를 걸었다. 이 게르마늄을 실리콘 태양전지로 대체하여 그나마 원가 절감이 가능해졌다.

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모듈 면적 775cm^2 사이즈로 변환효율 33.66%를 달성했고, 최대 출력은 31.51W였다고 한다.

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맨 위에 프로젝트 명을 적었으나, 그 이름대로 자동차에 태양전지를 붙이는 용도로 개발되고 있다. 이 프로젝트 종료가 내년(2020~2024년)이라서 내년에 뭔가 추가 발표가 있을 수도 있겠다.

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추가로 효율 개선을 위해서 광투과율을 높이는 것과 원자재가 싼 물질을 활용하는 방안이 제시되고 있다. 위험한 물질 비소가 들어간 것도 단점이긴 하다.

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이론적으로, 여러 층을 쌓으면 더 효율이 높아지기는 하는데 그러면 태양전지가 너무 커지고 두꺼워져서 쉽지 않다.

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실리콘 태양전지 + 페로브 스카이트 태양전지의 조합도 30%대의 효율을 기록하기도 했다고는 하나 내구성에 문제가 있다고 한다.