프라운호퍼 ISE-옥스포드 PV, '탠텀 태양광 모듈'로 세계 신기록 달성

프라운호퍼 태양에너지 시스템연구소(ISE)와 옥스포드 PV가 개발한 태양광 모듈이 최고 효율을 기록했다. 태양광 셀 2장 이상을 접합하는 '탠덤(tandem)' 방식을 사용했다는 설명이다.

테양광 전문 매체인 솔라쿼터는 31일(현지시간) 프라운호퍼 연구진과 옥스포드 PV 연구진이 페로브스카이트(Perovskite) 실리콘 전지를 사용한 태양광 패널을 제작, 효율성 면에서 세계 기록을 세웠다고 보도했다.

이에 따르면 이 모듈은 25%의 효율로, 1.68㎡ 면적에서 421와트(W)의 출력을 제공한다. 이는 실제 산업 현장에 활용되는 페로브스카이트 태양광 모듈 중 가장 뛰어난 효율이다. 연구진은 이미 사용 중인 기존 장비를 활용, 탄뎀 제조 공정을 최적화했다.

탠덤 태양광 모듈은 서로 다른 두개의 태양광 셀을 상하로 2개 이상 접합해 만든다. 파장이 다른 모듈 2개를 접합, 광범위한 파장의 빛을 흡수할 수 있다는 장점이 있다.

옥스퍼드 PV는 페로브스카이트-실리콘 모듈 분야에서의 전문성을 바탕으로, 독일 브란덴부르크 시설에서 26.8%의 효율을 가진 모듈을 소규모 생산해 왔다. 

태양광 흡수에 최적화된 것으로 알려진 페로브스카이트는 칼슘 타이타늄 산화광물이다. 페로브스카이트 실리콘 탄뎀 모듈은 이론적으로 43%에 달하는 최대 효율을 보여주며, 일반적으로 30% 미만인 전통적인 실리콘 모듈의 효율을 뛰어넘는다. 

이런 모듈을 유리-유리 탄뎀 PV 모듈로 성공적으로 통합한 것은 PV 산업에 중요한 이정표를 나타낸다는 설명이다. 데이비드 워드 옥스퍼드 PV CEO는 "이번 성과는 태양광 패널에서 탠덤 모듈의 가능성을 보여주는 일"라고 말했다. 상용화를 위한 대규모 생산은 올해 안으로 시작할 예정이다.

연구진은 페로브스카이트의 온도 민감성에 대응하기 위해 저온 공정을 개발, 대량 생산을 위한 연결 및 밀봉 공정을 구축했다. 또 텐덤 모듈 효율을 검증하기 위해 고급 다중 스펙트럼 태양 시뮬레이션 기술을 사용해 정밀 측정을 실시했다.

현재는 PV 모듈을 인증하고, 신뢰성과 내구성을 확보하기 위해 집중적으로 장기 안정성에 대한 테스트를 실시하고 있다고 밝혔다. 

한편, 페로브스카이트는 세계적으로 각광받는 태양광 소재로 떠오르고 있다. 

캐나다 스타트업 솔레어스 엔터프라이즈도 지난주 페로브스카이트 태양광 모듈을 제조하기 위해 캐나다 BC주 랭포드 공장의 시범 생산 라인을 가동했다고 밝혔다. 이 회사는 우선 무선 키보드, 스마트 도어록, 센서, 사물인터넷 (loT) 장치 등 실내의 자연광 수집에 적용할 예정이다.

김태용 기자 future@aitimes.com