연구목표

[최종목표] ㅇ 21% 이상의 효율을 구현하는 200cm2급 모듈을 개발하고, 0.72m2급 모듈을 제작하여 3kW 이상 옥외 실증과 모듈 안정성 90% 이상을 확보하여 차세대 박막 태양전지 상용화 기반을 마련하고자 함 [1차 연도 목표] ㅇ 단위소자(≤0.1cm2) 태양전지 효율 26.1% 이상 달성 ㅇ 모듈(≥200cm2) 태양전지 효율 19% 이상 달성 ㅇ 고효율·고안정 모듈 제조를 위한 공정 최적화 연구 [2차 연도 목표] ㅇ 단위소자(≤0.1cm2) 태양전지 효율 26.3% 이상 달성 ㅇ 모듈(≥200cm2) 효율 20% 이상 달성 ㅇ 모듈(≥0.36m2) 효율 16% 이상 달성 ㅇ 안정성 테스트 80%@1000h or 200사이클 달성 [3차 연도 목표] ㅇ 단위소자(≤0.1cm2) 태양전지 효율 26.5% 이상 달성 ㅇ 모듈(≥200cm2) 효율 21% 이상 달성 ㅇ 모듈(≥0.72m2) 효율 18% 이상 달성 ㅇ 안정성 테스트 90%@1000h or 200사이클 달성 ㅇ 옥외 실증 1.5kW 추진(페로브스카이트:1kW/유기:0.5kW) [4차 연도 목표] ㅇ 옥외 실증 누적 3kW 추진(페로브스카이트:2kW/유기:1kW) ㅇ 고효율·고안정 차세대 태양전지 실증데이터 확보 ㅇ 실증결과 활용 차세대 태양전지 상용화 제시

연구범위

[1차 연도 개발내용] ㅇ 고효율 차세대 박막형 태양전지 기술개발 - 골드-프리/친환경 차세대 박막형 태양전지 설계 및 제작 - 단위소자 (≤0.1 cm2) 태양전지 효율 26.1% 이상 달성 - 모듈 (≥200cm2) 효율 19% 이상 달성 ㅇ 모듈 구현을 최적의 봉지 소재 탐색 - 110℃ 이하 저온 공정이 가능한 봉지 소재 탐색 - 차세대 박막형 전극 연계 wiring & tabbing 최적 소재 탐색 ㅇ 고효율·고안정 모듈 제조를 위한 공정 최적화 연구 - Glass to glass 또는 glass to back sheet 등 최적 모듈 구조 연구 - 고효율 구현을 위한 모듈 (≥200cm2)들 연결방식 최적화 연구 - 저온 래미네이션 공정을 통한 모듈 제조 시 안정성 확보방안 ㅇ 모듈 내구성 확보를 위한 시험방법 정립 및 인프라 구축 - 광조사 시험, 온도 사이클 시험, 고온/고습 시험, 습도-동결 시험 및 UV 전처리 시험에 인프라 구축 및 측정방안 정립 [2차 연도 개발내용] ㅇ 고효율 차세대 박막형 태양전지 기술개발 - 단위소자 (≤0.1 cm2) 기준 태양전지 효율 26.3% 이상 달성 - 모듈 (≥200cm2) 효율 20% 이상 달성 ㅇ 고효율·고안정 모듈 구현을 최적의 소재 검증 - 110℃ 이하 저온 공정이 가능한 봉지 소재별 적용 - Glass to glass 용 에지 실란트 저온 공정 최적 조건 확립 - 전극 연계 wiring & tabbing 및 굴절률 반사 방지막 도입 적용연구 ㅇ ≥0.36m2급 차세대 박막 태양광 모듈 제조 기반 구축 - 고효율 구현을 위한 서브-모듈 연결방식 최적화 연구 - 저온 래미네이션 공정을 통한 모듈 제조 시 안정성 최적화 - 모듈 (≥0.36m2) 기준 태양전지 효율 16% 이상 달성 ㅇ 모듈 내구성 확보를 위한 시험 추진 - 광조사 시험, 온도 사이클, 고온/고습 시험 초기효율 대비 80% 유지 [3차 연도 개발내용] ㅇ 고효율 차세대 박막형 태양전지 기술개발 - 단위소자 (≤0.1 cm2) 기준 태양전지 효율 26.5% 이상 달성 - 모듈 (≥200cm2) 태양전지 효율 21% 이상 달성 ㅇ 고효율·고안정 모듈 구현을 최적의 소재 검증 - 110℃ 수준의 저온 공정이 가능한 봉지 소재별 적용 최적화 - 차세대 박막형 전극 연계 wiring & tabbing 최적 적립 - 굴절률 반사 방지막 도입 최적화 ㅇ ≥0.72m2급 차세대 박막 태양광 모듈 제조 및 옥외 실증 - Glass to glass 또는 glass to back sheet 등 최적 모듈 구조 연구 - 고효율 구현을 위한 서브-모듈 연결방식 최적화 연구 - 저온 래미네이션 공정을 통한 모듈 제조 시 안정성 최적화 - 모듈 (≥0.72m2) 기준 태양전지 효율 18% 이상 달성 - 1.5kW (페로브스카이트:1kW, 유기:0.5kW) 차세대 박막형 태양전지 옥외 실증 추진 ㅇ 모듈 내구성 확보를 위한 시험 추진 - 광조사 시험, 온도 사이클, 고온/고습 시험 초기효율 대비 90% 유지 - 습도-동결 시험 및 UV 전처리 시험 등 외부 공인 시험기관 의뢰 [4차 연도 개발내용] ㅇ 고효율·고안정 모듈 적용 소재 결과 피드백 및 최적화 - 저온 봉지 소재, 에지 실란트, wiring 등 모듈 관련 소재 최종 적용 - 굴절률 반사 방지막 도입 최적화 ㅇ ≥0.72m2급 차세대 박막 태양광 모듈 제조 및 옥외 실증 - 저온 래미네이션 공정을 통한 모듈 제조 시 안정성 최적화 - 모듈 (≥0.72m2) 기준 태양전지 효율 18% 이상 달성 - 3kW (페로브스카이트:2kW, 유기:1kW) 차세대 박막형 태양전지 옥외 실증 추진 (누적 3kW 실증) ㅇ 모듈 내구성 확보를 위한 공인 시험기관 결과 확보 - 5대 항목에 대한 공인 시험기관 의뢰

기대효과

ㅇ 본 연구에서 개발하고자 하는 차세대 박막용 태양전지 실증은 국내에서 아직 정식적으로 시도된 바 없는 최초의 기술로서, 고효율·고안정 대면적 모듈을 개발하고 성공하게 된다면, 차세대 박막형 태양전지를 조기에 상용화할 수 있는 발판을 마련할 것으로 기대됨. ㅇ 중국의 실리콘 태양전지 저가화와 대량화에 따른 국내 태양광 산업의 어려운 환경임을 고려할 때, 본 기술이 성공하게 된다면 고효율을 구현하면서도 상대적으로 저렴한 박막형 태양전지 상용화를 추진하여 중국의 태양전지 의존도를 벗어날 수 있을 것으로 기대됨. ㅇ 특히, 실증단계에서 활용되는 다양한 종류의 소재와 공정 기술은 본 기술이 상업화되었을 때 활용도가 높아 신산업으로서의 육성할 수 있어, 관련 분야의 활용도를 높이고 새로운 일자리 창출 등에 이바지할 것으로 기대됨. ㅇ 또한, 본과제의 실증을 통해 차세대 박막형 태양전지가 상용화될 수 있다는 가능성을 보여준다면, BIVP 및 유연형 태양전지 등 다양한 분야에서 차세대 태양전지의 장점을 활용한 태양전지 산업 활성화가 일어날 것으로 기대됨. ㅇ 본 기술로 개발된 실증 기술은 다양한 종류의 태양전지를 대처할 뿐만 아니라 가격 또한 태양전지 저가화에 크게 이바지하여 향후 태양전지 설치를 확대하고 신재생에너지 보급에 크게 이바지할 것으로 예상됨

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