한화의 태양광 로드맵…고효율 셀 개발로 한계 넘는다

학계서 본 발전효율 한계 29%…한화솔루션, 탠덤셀 만들어 35% 도전
차세대 '페로브스카이트' 기술 2026년 상용화 목표

한화솔루션이 차세대 태양광 기술 '페로브스카이트' 기반 셀의 2026년 상용화를 추진하는 등 고효율 셀 생산 능력을 강화한다.

한화솔루션은 지난 12일 큐셀 부문(한화큐셀) 충북 진천 공장에서 연 미디어설명회에서 이 같은 내용을 담은 기술 로드맵을 공개했다.

회사 측은 "10년 이상 태양광 셀 기술에 투자해 확보한 역량으로 차세대 제품을 생산해 '글로벌 톱 티어'로서 기술적 우위를 유지하겠다"고 포부를 밝혔다.

2023년 4월부터는 기존 퍼크(PERC) 셀보다 1%포인트 이상 효율을 높인 탑콘(TOPCon) 셀을 상업 생산할 예정이다.

현재 세계 태양광 시장의 90% 이상을 차지하는 퍼크 셀은 후면에 반사막을 삽입하고 빛을 반사해 발전 효율을 높인 제품이다.

평균 효율은 23% 수준이다.

반면 탑콘은 셀에 얇은 산화막을 삽입해 발전 효율을 높였으며, 현재 시제품 효율은 약 24.4%로 나온다.

셀 효율이 올라가면 모듈 설치 면적 대비 전력 생산량이 늘어난다.

한화솔루션은 작년 11월부터 연 300메가와트(㎽) 용량의 탑콘 셀 파일럿 라인을 가동 중이다.

내년 4월부터 진천공장에서는 퍼크 셀 연간 3.9기가와트(GW), 탑콘 셀 1.5GW를 각각 생산한다.

최경덕 한화큐셀 운영팀장은 "탑콘 셀 제조 공정은 기존 퍼크 셀 제조공정과 호환성이 높다"며 "이미 대규모 퍼크 셀 제조라인을 갖춘 진천공장에서 제조하기 적합한 제품"이라고 소개했다.

한화큐셀은 탑콘 셀을 활용해 연간 20∼30% 성장이 예상되는 미국 태양광 시장을 공략할 계획이다.

이에 따라 진천사업장의 태양광 수출액이 올해 1조7천억원에서 내년에는 2조원을 넘어설 것으로 회사 측은 기대했다.

태양광 등 재생에너지 시장을 확대하는 내용을 포함한 미국 인플레이션 감축법(IRA) 통과에 따른 수혜에 대한 기대도 크다.

한화큐셀은 미 조지아주에 연간 1.7GW 규모 모듈 공장을 운영하고 있으며, 내년 하반기에는 3.1GW 생산량을 확보할 예정이다.

탑콘 이후 차세대 셀인 페로브스카이트 기반 탠덤 셀도 2026년 6월 양산을 목표로 연구개발(R&D)을 하고 있다.

페로브스카이트는 부도체·반도체·도체 성질은 물론 초전도 현상까지 갖는 산화물이다.

공정 단가가 낮고 에너지 전환 효율은 높아 차세대 태양전지 소재로 주목받는다.

탠덤 셀의 상부 셀에서는 페로브스카이트가 자외선이나 가시광선 등 단파장 빛을, 하부 셀에서는 실리콘이 적외선 등 장파장 빛을 각각 흡수한다.

위아래 층에서 서로 다른 영역대의 빛을 상호 보완적으로 흡수해 효율을 극대화하는 방식이다.

학계에서는 기존 실리콘 기반 셀의 발전 효율 한계가 이론상 최대 29% 수준을 넘기 어렵다고 본다.

반면 탠덤 셀의 이론 한계 효율은 44% 수준이며, 실제 양산시 효율도 35%에 이를 것으로 회사 측은 기대했다.

앞서 한화큐셀은 지난 3월 독일 헬름홀츠 연구소와 협력해 최대 28.7%의 효율을 기록한 탠덤 셀을 개발, 자체 최고 효율 기록을 세웠다.

양병기 개발팀장은 "기존 셀 대비 최대 2배 이상의 발전 효율을 가진 탠덤 셀 연구개발에 집중해 미래 태양광 시장에서도 기술 격차를 통한 글로벌 선도 기업으로 자리매김할 것"이라고 말했다.

/연합뉴스