태양광 전지의 미래 차세대 태양전지 집광형 태양전지 CPV or HCPV

집광향 태양전지 이른바 CPV concentrating photovoltaics 혹은 HCPV high concentrating photovoltaics는 최근 새로운 차세대 태양전지로 관심을 받고있습니다

CPV가 이렇케 관심의 대상이 된주요 이유는 현존하는 상업화된 태양전지중 가장 뛰어난 광전환효율을 나타내고 있기 때문 입니다

현재는 전세계적인 경기침체로 추춤하고 있지만 태양전지를 이용한 태양광 발전 관련시장은 매년 두자리수 이상의 성장율을 기록하며 발전해 왔습니다

집광형 태양전지의 원리

태양광 발전의 발전에 가장 장애가 되는 1차 원인은 언제나 항상 과도한 투자비용때문에 다른 화석원료를 사용한 상업용 발전에 비해 경제성이 떨어진다는 것이고 이에따라 사실상 각나라 정부의 인센티브가 없다면 산업자체로서 홀로서기 어렵다는 것입니다

다행히 작년의 경기침체 이후 태양광 발전용 태양전지나 태양전지 모듈 혹은 판넬 가격이 지속적으로 하락하고 있으며 메이저 태양전지 혹은 태양전지 모듈 생산업체들이 규모의 경제를 통해 지속적으로 원가 절감을 꾀하고 있기 때문에 정부의 지원없이 홀로서기를 하는것도 꿈이 아닌 현실이 될것으로 보입니다

<-집광형에 사용되는 태양전지

이러한 효율대비 고가의 태양전지 가격을 낮추기 위해 등장한 것들둥 가장 유명한것이 박막 태양전지이고 집광형 태양전지 CPV도 동일한 목적으로 나온제품 입니다

즉 렌즈와 거울등을 사용해 빛을 집광시켜서 광전기 전환율을 끌어 올린다는 것입니다

더불어 집광형 태양전지에 사용되는 고효율의 게르마늄 베이스 멀티정션 태양전지는 그자체는 실리콘 베이스 태양전지 보다 비싸지만 사실상 아주 작은 (10mx10m) 크기 이기 때문에 전체적인 가격에서 코스트 다운효과를 기대할수 있다는 점 입니다

현재까지 개발된 집광형 태양전지에 사용되는 태양전지중 최고효율 제품은 G aInP/G aInAs (1.3eV )/GaInAs (0.9eV) cell로 threejunction이며 약 1000x로 광을 집광할경우 40.8%의 전환효율을 기록했습니다(실험실에서)

사실상 원재료비를 낮추어사 태양전지 모듈의 가격을 낮추겠다는 의도로 출발한 박막 태양전지가 c-si 태양전지에 비해 효율대비 가격차가 그리 크지 않은것은 원재료비는 대폭낮추었지만 그기술의 특성상 대규모 공장의 투자가 필요하고, 고가의 부재료가 상대적으로 많이 들어가는 단점 때문 이듯이 집광형 태양전지 역시 고효율의 태양전지를 c-si 벵시 태양전지에 비하면 아주 소량 사용 하지만 부재료 즉 렌즈나 미러및 외부 케이스등에 역시 만만치 않은 돈이 들어가고 아직까지 의미있는 규모의 즉 최소 수십에서 수백 메가와트 규모의 양산 공장이 없다는것이 가격을 내리지 못하는 약점으로 작용하고 잇습니다만 이설비에 대한 뜨거운 관심을 본다면 이 문제는 얼마 안가서 해결될듯 합니다

<- 50watt집광형 모듈

하지만 지속적인 가격 불안 요인으로는 이 태양전지가 실리콘 보다 훨씬 비싼 게르마늄 웨이퍼를 germanium wafers 사용 한다는것과 이런 용도의 게르마늄 웨이퍼를 공급하는 회사가 현재 하나 뿐이라는것, 박막처럼 일괄로 모듈을 생산하는것이 아니고 셀 공급업체와 모듈 제조업체가 대부분 다른 회사로 c-si 태양전지와 모듈 업체에 가까운 다단계 구조라는것등이 문제의 소지가 있습니다

그럼에도 불구하고 탁월한 광전환효율과 나날이 발전하는 집광기술 및 효율 개선 더분에 가까운 미래

에 이런 집광형 태양발전 씨스템을 우리주변에 볼수 있는날이 멀지않은것으로 예상 됩니다

집광형 태양전지 어레이