박막 태양 전지는 유리, 플라스틱, 금속과 같은 기판 위에 광전소재 박막을 증착하여 만든 2세대 태양 전지입니다. 일부 유형의 박막 태양 전지에는 카드뮴텔루라이드(CdTe), 구리인듐갈륨셀레늄(CIGS), 비정질 실리콘(a-Si, TF-Si) 셀이 있습니다. 이번 글은 많은 사람들이 관심을 갖고 있는 박막 태양광 전지에 대해 알아보겠습니다.
박막 태양광 전지란?
박막 두께는 몇 나노미터에서 몇십 마이크로미터까지이며, 최대 웨이퍼 두께는 200 나노미터로, 전통적인 1세대 결정 실리콘 태양 전지(c-Si) 보다 훨씬 얇습니다. 이로 인해 박막 셀은 유연하고 가벼워집니다. 박막 태양 전지는 건물에 통합된 태양 전력 시스템에 사용되며, 창문용 반투명 태양광 발전재료로도 사용될 수 있습니다. 다른 상용 응용 분야에서는 두 개의 유리판 사이에 들어간 고체 박막 태양 전지가 세계에서 가장 큰 태양광 발전소 중 일부에 사용됩니다.
박막 기술은 항상 c-Si 기술보다 저렴하지만 효율성은 낮았습니다. 그러나 이는 최근 몇 년 동안 크게 개선되어 CdTe 및 CIGS의 실험실 효율이 22~23% (2023년 기준) 이상으로 상승하여 대부분의 태양 광 발전 시스템에서 사용되는 대부분의 재료를 뛰어넘었습니다. 실험실 조건에서 박막 모듈의 가속 수명 시험은 일반적으로 20년 이상의 수명을 예측하지만 일반적인 태양 전지와 비교하여 약간 빠른 감소가 관찰되었습니다. 이러한 개선에도 불구하고, 박막의 시장 점유율은 지난 20년간 20% 이상으로 올랐던 적이 없으며, 최근 몇 년간 감소하여 2013년 세계 태양 전력 용량의 약 9%를 차지하고 있습니다.
아직 초기 연구 단계이거나 상용화된 제품이 제한적인 다른 박막 기술들은 유기 태양전지, 염료감응 태양전지, 양자점 태양전지, 구리-아연, 황화스텐 등이 있습니다. 이러한 기술들은 아직 상용화되지 않았거나 상용화에 있어서 기술적인 문제점이 남아있는 경우가 많습니다. 또한, 이러한 새로운 박막 기술들은 더 높은 효율성과 경제성을 제공할 수 있지만, 아직까지는 상용화된 박막 기술들에 비해 덜 성숙한 단계에 있습니다.
CIGS 전지
CIGS는 구리 인듐 갈륨 셀레늄(CIGS)으로 구성된 2세대 태양 전지를 의미합니다. 유전체에 박막을 칠해 만들어져, 높은 효율성과 가벼움, 유연성 등이 건물 통합 태양광 시스템에 적합합니다. 최고 효율성은 23.6%이며 모듈에서도 19% 이상의 효율성을 보이지만, 가격은 CdTe에 비해 높아 시장에서 2% 정도의 점유율을 차지하고 있습니다. 또한, CdTe에 비해 낮은 조도에서의 흡광률이 있어 약간의 불리함이 있습니다.
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