2017-10-22
org.kosen.entty.User@309e8ce3
김종수(kjskumal)
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태양전지 상용화에 대한 현재 근황에 대해 전문가분들께 직접 듣고싶습니다.
1. 현재 태양전지가 가정집에 설치해 한전에서 전기료를 공제받는 식으로의 상용화는 알고 있는데 이런 태양전지는 실리콘 기반이 맞나요?? 효율은 얼마정도나 되나요??
2. 연구실에서 학회다닐때 그떄까지만해도 가장 각광받는 태양전지 소재는 페로브스카이트로 알고 있었습니다 다만 안정성이 문제인것으로 알고있는데 어느정도나 해결이 됏고 몇%의 효율을 달성하고 있는지 궁금합니다. 언제쯤 상용화가 이루어질까요??
1. 현재 태양전지가 가정집에 설치해 한전에서 전기료를 공제받는 식으로의 상용화는 알고 있는데 이런 태양전지는 실리콘 기반이 맞나요?? 효율은 얼마정도나 되나요??
2. 연구실에서 학회다닐때 그떄까지만해도 가장 각광받는 태양전지 소재는 페로브스카이트로 알고 있었습니다 다만 안정성이 문제인것으로 알고있는데 어느정도나 해결이 됏고 몇%의 효율을 달성하고 있는지 궁금합니다. 언제쯤 상용화가 이루어질까요??
- 태양전지
- 상용화
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각 분야 한인연구자와 현업 전문가분들의 답변을 기다립니다.
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답변 10
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답변
김병관님의 답변
2017-10-25- 1
1. 가정집에 설치해 한전에 전기를 파는 방식으로 돈을 아끼거나 벌 수 있습니다. 당연히 아직까지는 실리콘 기반이고 광전변환효율 10~15% 정도이기만 지역, 기후, 날씨에 영향을 많이 받기 때문에 설치할 때 장소 고려를 많이 해야합니다. 수명은 예전에 10년~20년이라고 했지만 판에 이물질 제거 등 청소를 잘 하고 관리 잘 해주면 20~30년은 쓸 수 있습니다.
2. 아직은 페로브스카이트가 나온지 얼마 안되서 연구개발 많이 해야합니다. 작은 소자 효율로는 한국화학연구원이 22.1%까지 도달했고 (실제 학회에서 강연 들어보면 25% 대의 소자도 있다고 합니다.) 안정성은 1~2000 시간까지 95%이상의 효율을 유지하는 것으로 알고 있습니다. 소재 자체가 거의 무기물이라 안정성은 문제가 안 될 것 같습니다. 대면적 10 cm2 정도의 소자에서는 ~10~12% 정도의 효율을 보인다고 보고 되어있는데 그렇게 보면 거의 상용화된 실리콘 태양전지보다 약간 낮은 정도입니다. 상용화에는 대략 10년이상은 걸리지 않을까 생각되는데요. 제일 큰 문제는 역시 재료로 납을 사용해 환경 문제가 있다는 것이죠. 최근에는 납 대신에 다른 보다 안전한 금속이온을 사용한재료가 개발되고 있는데 작은 소자의 효율이 10%대로 알고 있습니다. 광활성층 재료뿐만 아니라 홀,전자 이동층의 개선까지 다 연구개발되려면 시간이 많이 걸리겠죠. -
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김진형님의 답변
2017-10-25- 1
인터뷰_2016
http://ecoview.or.kr/에너지기후변화/특집-태양하고-맞벌이-합니다
세바시_2017
https://www.youtube.com/watch?v=Y31y7g2dsFg&vl=ko
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이응신님의 답변
2017-10-27- 1
1. 가정에 설치하는 태양광 발전모듈은 미니태양광 사업으로 추진되는 경우가 많습니다. 다만 가정용으로 설치되는 발전 용량은 3 kW 미만으로 가능합니다. 왜냐하면 한전과 계약전력에서 가정용은 3 kW로 하기 때문입니다. 이 정도 규모라면 남향 베란다나 발코니에 8장 정도 핸드레일 부근에 설치할 수 있고 설치업체도 서울시나 에너지공단, 기타 단체로부터 지원을 받을 수 있습니다. 더 규모를 키운다면 한전과 자가발전 PPA로 계약을 할 수 있고, 대규모로 설치를 한다면 발전사업자로 할 수 있습니다.
현재 흔히 볼 수 있는 태양광 발전모듈은 실리콘 계열이 압도적으로 많습니다. 왜냐하면 한국의 반도체 사업에서 잉곳을 이용한 판막형 셀을 만드는 경험이 많고 대규모로 제작 가능하기 때문입니다. 효율은 최고가 LG모듈로 모듈 효율만 22 %를 달성해서 실리콘단결정부분에서는 세계 최고입니다.(셀효율은 27.5%)
다층박막형은 프라운호프연구소가 달성한 효율로 셀효율이 46%에 도달했고 생산은 아직 되지 않는걸로 보입니다.
요즈음 나오는 모듈은 모듈효율이 거의 15~20%대에 도달한 제품이 많습니다.
2. 페로브스카이트 태양광전지 셀은 현재 한국의 화학연이나 울산공대에서 달성한 셀효율 21.9%입니다. 지금도 계속 효율이 올라가는데 실리콘 계열의 셀들이 일년에 1% 정도 올라가는데 반해 페로브스카이트 태양광전지는 3년에 10% 효율을 올리는데 성공하였습니다. 스위스 로잔공대와 경쟁을 하고 있으니 곧 더 효율이 올라가겠지요.
* 태양광발전 효율에 대해서는 미국의 신재생에너지연구소(NREL)에 자세히 나와있습니다. -
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정연학님의 답변
2017-12-01- 1
UNIST 화학공학과 김진영 교수와 한국에너지연구원(KIER) 김기환 박사의 공동 연구로 edged-selectively fluorine(F) functionalized graphene nano-platelets(EFGnPs)를 사용하여 매우 안정한 페로브스카이트 태양전지를 개발했다고 발표했다. 이는 금 대신 저렴한 불소를 사용하여 만든 태양전지이기 때문에 중요한 진전을 이루었다고 할 수 있다.
별첨자료 참고하시기바랍니다.
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정연학님의 답변
2018-02-01- 1
유기태양전지는 수백 나노미터 수준의 매우 얇은 광활성층을 요구하며 이에 따라 플렉서블 태양전지, 저중량 태양전지, 반투명 태양전지와 같이 소자 구조의 한계로부터 자유롭다. 또한 증착에 의한 코팅이 아닌 롤투롤 공정과 같은 저비용의 용액기반 공정이 가능하며 대면적의 태양전지 제작 측면에서도 강점을 보이고 있어, 이동용 전자기기나 wearable 등 다양한 적용이 가능하다는 장점이 있다. 또한 광활성층의 색상변경이 가능하고 반투명하게 제작도 가능하여 BIPV (Building Integrated PhotoVoltaic) 등에도 높은 활용성이 기대된다. -
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정연학님의 답변
2018-04-24- 1
일반적으로 최고효율을 내는 정구조(n-i-p structure) 페로브스카이트 태양전지는 400 °C 이상의 고온 소성을 필요로 하는 금속 산화물(주로 이산화티탄)이 전자수송층에 사용되고 있어 롤투롤(roll-to-roll) 공정을 이용한 대량생산이나 플렉서블 소자 제작에 큰 걸림돌이 될 수 있다. 또한 정공수송층에 사용되고 있는 도펀트(tBP or Li-TFSI와 같은 물질)가 태양전지 소자의 안정성에 큰 악영향을 미친다고 보고되었다. 이러한 이유로 저온 용액 공정이 가능한 PEDOT:PSS (poly(3,4-ethylenedioxythiophene) poly -styrene sulfonate)을 정공수송층으로 사용하고 PCBM (phenyl-C61-butryic acid methyl ester)을 전자수송층으로 이용해 플렉서블 소자 제작이 가능한
역구조(p-i-n structure) 페로브스카이트 태양전지가 많은 연구팀에서 활발히 연구되고 있다. 현재 역구조 태양전지도 20% 가까운 광전변환 효율이 보고되고 있다. -
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정연학님의 답변
2018-04-24- 1
CICS 박막태양전지는 공흡수 계수가 높아 박막 태양전지 중 가장 높은 광변환효율(소면적 셀 22%이상, 서브모듈 19%이상)을 나타내고 있음 -
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정연학님의 답변
2018-04-24- 1
할로겐화물 페로브스카이트 태양전지 기술개발 동향 -
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정연학님의 답변
2018-05-02- 1
태양전지 기술은 에너지 및 미세먼지 환경도 해결하는 기술이다. 저렴한 페로브스카이트 태양전지(PSC) 기술이 나타나 더욱 저렴한 실리콘 웨이퍼를 사용 할 수 있게 하며 30% 이상의 효율이 기대되는 탠덤 태양전지를 가능케 하고 있다. Damp Heat Test까지 합격한 페로브스카이트/실리콘의 탠덤 탱양전지가 2018년 4월 납 독성 검사도 일차 긍정적이었다. PSC의 개발동향도 보여주고 있다.
-태양광 모듈 가격과 출하량, 태양전지/세대별 기술 요약, 가격, 해외 기술 개발 주요 현황 등 소개
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오원욱님의 답변
2020-10-05- 0
1. 현재 태양전지가 가정집에 설치해 한전에서 전기료를 공제받는 식으로의 상용화는 알고 있는데 이런 태양전지는 실리콘 기반이 맞나요?? 효율은 얼마정도나 되나요?
답변 : 대부분 보이는 태양광 모듈은 결정질 실리콘 기반입니다.
태양전지는 효율을 논하나, 태양광 모듈은 출력으로 말합니다. 즉 300W 모듈이다. 이런식으로 왜냐하면 효율은 면적대비이므로 의미가 없습니다. 300Wp 모듈은 표준상태(1000W/m2일사량, 25도 모듈온도)에서 300W의 출력을 보입니다. 일반적으로 우리나라는 맑은 날, 흐린날 다 감안했을 때 약 3.5~3.6시간 정도 발전을 합니다. 이것을 환산하면 300Wp 모듈 한장이 매일 3.5시간 x 365일 가동하면, 300W x 3.5h x 365day = 383,250Wh = 383kWh 정도 생산합니다.
2. 연구실에서 학회다닐때 그떄까지만해도 가장 각광받는 태양전지 소재는 페로브스카이트로 알고 있었습니다 다만 안정성이 문제인것으로 알고있는데 어느정도나 해결이 됏고 몇%의 효율을 달성하고 있는지 궁금합니다. 언제쯤 상용화가 이루어질까요??
답변 : 패로브스카이트는 태양전지이기 때문에 효율로 얘기합니다. 약 25-26% 수준으로 화학연, UNIST 등 국내 수준이 전세계 최고 수준이라고 보시면 됩니다.
상용화는 어렵습니다. 안정성 뿐만 아니라 경제성, 내구성 등 다양한 측면을 고려해야하는데, 단언컨데 결정질 실리콘 태양광 모듈을 대체할 수는 없을 것이라 예상합니다.