독일, 박막 태양광 모듈 개발 본격화

 

보고일자 : 2007.6.25.

구본현 함부르크무역관

hyuni@kotra.de

 

 

□ 박막 태양 전지 개발 붐

 

 Ο 제조 과정에 원재료와 에너지가 훨씬 덜 소모되는 박막 태양전지 개발로, 태양광 발전 비용이 더욱 저렴해질 것으로 기대됨. 현재 독일에는 10여 개의 제조사가 가을부터 박막 태양광 모듈 제조에 본격 돌입할 예정임.

 

 Ο 에르졸 솔라 에너지(Ersol Solar Energy) 사는 금주 초 독일 에르푸르에 실리콘 기반의 박막 태양 전지 생산 기지를 확립해, 8월부터 가동시킬 예정임. 이 공장은 애초에 약 40MW(메가와트) 규모의 태양 전지 제조를 목표로 설계됐으나, 첫해의 제조 물량이 모두 판매됨에 따라 생산 용량을 2010년까지 약 100MW로 확장시킬 예정임.

 

 Ο 에르졸은 지금까지 순수 실리콘 기반의 태양 전지를 생산해 왔으나, 새로운 박막 모듈로의 사업 전환을 꾀하고 있음. 에르졸 씬 필름(Ersol Thin Film)의 사장 카스텐 벨트친(Karsten Weltzien)에 따르면, 박막 모듈 제품을 통해 더 낮은 면적 대비 비용 실현이 가능하다고 함. 이에 따라 박막 모듈은 지붕이나 넓은 공간에 설치될 태양광 발전 설비에 적합함.

 

 Ο 박막 태양광 모듈 제품의 제조 설비는 스위스 회사인 욀리콘 솔라(Oelikon Solar)로부터 공급됨. 기존의 결정질 실리콘 전지보다 200배 이상 얇은 실리콘막이 제품에 코팅되는 방식이며, 1.4㎡의 대형 태양광 모듈이 무균실에서 완전 자동으로 제조됨.

 

집열판 면적에 따른 독일 태양광 발전설비 설치현황

                                                         (단위 : 천㎡)

자료원 : 독일 태양광 경제 연합(Bundesverband der Solarwirtschaft)

                      주 : 2020년 전망치는 10000

 

□ 박막 태양전지의 기술적 단점과 경제적 장점

 

 Ο 이렇게 제조된 박막 태양전지의 효율은 일사량의 15%까지를 전기 에너지로 전환하던 기존의 태양 전지에 비해 약 6% 떨어진다고 함. 하지만 제조 비용 절감 폭이 기본적으로 매우 큰데, 박막 태양광 모듈제조에는 기존 제품에 비해 삼분의 일 정도의 에너지가 소모되기 때문

 

 Ο 박막 태양광 모듈이 발전 효율에 있어 기존 제품에 못 미치므로 태양광 정원과 같은 넓은 면적 설치용으로 적용되고 있으며, 90% 이상의 에르졸 사 제조 물량이 아메리카, 아시아, 유럽의 외국 바이어들에게 판매되고 있는 것으로 벨트친은 밝힘.

 

 Ο 기존의 실리콘 태양 전지가 날로 심해지는 무더위에 효율이 떨어지는 반면, 박막 태양광 모듈은 비교적 고르게 기능하는 장점을 지님.

 

□ 실리콘 문제

 

 Ο 태양광 산업에 있어 고분자 실리콘 조달이 여전히 병목 구간으로 남아 있음. 독일 태양 전지 제조사인 큐셀즈(Q-Cells)에 따르면, 실리콘의 공급 부족현상이 생각보다 오래 지속될 수도 있다고 함. 이 회사 사장 안톤 밀너(Anton Milner)는 2008년이나 2009년 초까지는 현재의 타이트한 상황이 지속될 것으로 전망함.

 

 Ο 태양광 산업은 고분자 실리콘을 두고, 웨이퍼와 칩을 제조하는 반도체 산업과 경쟁 중임. 고분자 실리콘 공급이 달리는 세계적 추세에 따라, 뮌헨 소재 화학회사인 바커(Wacker AG)는 제조 설비를 대규모로 확장해 많은 이윤을 꾀하고 있음. 2010년까지 생산 설비 확장에 4억 유로를 투자해 현 설비 용량을 세 배로 확장할 계획인 것으로, 사장 페터 알렉산더 바커(Peter-Alexander Wacker)는 밝힘. 고분자 실리콘은 바커의 총 매출액에서 약 10%를 차지하며, 건축용 실리콘과 고분자 및 정밀 화학이 이 회사의 또 다른 주요 분야임.

 

 Ο 바커(Wacker AG)에 따르면, 2010년쯤에야 시장 수요가 어느 정도 충족될 것이라며, 자사가 현재 계획 중인 확장된 생산 설비를 총 가동시켜 수요에 부응하게 될 것으로 예상하고 있음.

 

파운드 당 실리콘 가격

                         (단위 : US Cent)

자료원 : 독일 태양광 경제 연합(Bundesverband der Solarwirtschaft)

 

□ 다양한 모색

 

 Ο 실리콘 물량이 달리고 값이 비싸므로, 몇몇 제조사들은 실리콘을 전혀 사용하지 않고 다른 반도체 물질로 대체한 태양 전지를 개발 중임. 지난해 가을 독일 쉬베비쉬 할(Schwaebisch Hall)에서 박막 태양 전지 제조를 시작한 뷔르트 솔라(Wuerth-Solar) 사의 경우 구리-인디움 등의 합성 물질에 기반한 태양광 필름을 제조함. 제조 첫해에는 약 200만 개의 60x120cm 크기의 모듈을 제조할 예정이며, 이 모듈 제품은 최대 일사량에서 14.8MW의 전력을 생산하게 됨. 2011년까지 이 제조 공장은 80MW로 생산량을 늘릴 계획임.

 

 Ο 미국 회사인 퍼스트 솔라(First Solar)는 카드뮴-텔루르 화합물 기반의 반도체로 박막 태양광 모듈을 제조하고 있음. 지난해 오하이오 태양광 모듈 공장의 성공적인 개장 이후 독일 프랑크푸르트 오더에 새로운 공장을 건립 중임. 새 공장설비는 100MW 규모로, 올해 하반기부터 가동 예정

 

 Ο 뷔르트와 퍼스트 솔라에서는 자사의 실리콘 층 함유 태양 전지 제품의 효율 목표를 10% 이하 수준으로 잡는데 반해, 요하나 솔라 테크놀로지(Johanna Solar Technology) 사는 신기술을 통해 태양에너지의 16%를 전기 에너지로 변환하는 제품을 구상 중임. 남아프리카의 요하네스버그 대학에서 개발한 박막 태양 전지 기술은 구리, 인디움, 갈륨의 혼합 층을 황과 셀레늄 위에 코팅하는 방식임. 이 제품은 빛의 파란 부분 즉, 고에너지 부분에 보다 민감하게 반응한다고 이 회사는 설명함. 요하나 솔라는 브란덴부르크 하벨에 연간 용량 30MW 규모의 제조 설비를 건립 중으로 다음 달부터 가동할 예정

 

 Ο 그러나 태양광 발전에 있어 효율이 가장 중요한 문제는 아니라고 솔라페어락(Solar-Verlag)의 태양광 전문가 베른트 쉬슬러(Bernd Schuessler)는 지적함. 즉, 태양에너지의 제조 비용이 가장 결정적인데, 이러한 면에서는 퍼스트 솔라가 가장 앞선 것으로 평가됨. 이 회사 박막 태양광 제품은 와트당 1유로 이하의 비용을 가능하게 해, 기존의 실리콘 결정식 방식의 가격 하락에도 불구하고 훨씬 더 저렴함.

 

□ 박막 태양광 전지 개발의 영향과 전망

 

 Ο 태양광 산업이 급속히 팽창함에 따라 이 분야 태양 전지 및 전지의 원자재 제조사들이 빠르게 성장하고 있음. 바커 사의 경우에도 또 다른 매출 기록을 눈앞에 두고 있으며 아시아에서의 활동 확장을 계획하고 있다고 함. 이 회사의 주가 또한 꾸준히 올라 1년 이내에 두 배가 됨. 바커사는 이번 확장을 통해 이 분야 세계 시장 선도 업체인 헴록 세미컨덕터(Hemlock Semiconductor)와의 격차를 줄여보고자 함.

 

 Ο 저렴한 박막 태양광 모듈의 제조로 인해 다른 태양광 발전 관련 제품들의 가격 또한 낮아지고 있는 추세임. 이에 따라 이제는 기가 와트 급의 태양광 발전 시설에 대한 논의도 이뤄지고 있는 것으로, 욀리콘 사의 크뤼거는 언급함.

 

 Ο 태양광 산업에 붐이 일고 있지만 관련 기술의 급속한 발달에 따라 비용 경쟁이 점차 가열되고 있음. 실리콘 대체 기술과 같은 중요한 병목 구간의 해소 방안은 많은 이윤을 창출할 수 있는 부분이지만, 이 외에도 태양광 제조 설비의 다양한 단계에서 틈새시장을 개발해 비용 절감 기술을 개발하는 것이 날로 성장하는 태양광 발전 시장을 공략하는 효과적인 전략이 될 수 있음.

 

 

자료원 : 한델스블랏(Handelsblatt, 경제 일간지) 2007년 6월 15일자, 22일자