1차 기준 태양전지 국산화 성공

KIER-KRISS, 협력연구 통해 핵심 인프라 구축
태양전지 성능평가 최상위 기준… 신뢰성 확보

[에너지타임즈 장효진 기자] 태양전지의 성능을 평가할 때 가장 상위의 교정 정밀도를 가진 1차 기준 태양전지기술이 국산화 됐다.

한국에너지기술연구원(원장 황주호, KIER)은 한국표준과학연구원(원장 김명수, KRISS)과 공동으로 미국, 독일, 일본 등 태양광 기술 선진국과 대등한 수준의 ‘1차 기준 태양전지 교정기술’을 개발하는데 성공했다고 14일 밝혔다.

기준 태양전지는 생산현장에서 사용하는 작업용과 공인시험기관에서 사용하는 2차 기준 태양전지로 나뉘는데, 기준 태양전지를 교정하기 위한 비교 기준으로 1차 기준 태양전지가 사용된다.

태양전지 성능평가는 국제 표준시험조건(STC, Standard Test Condition)에서 측정한 값으로 표기하는데, 빛의 세기는 1 kW/m2, 빛의 파장별 분포는 AM(에어매스) 1.5, 태양전지의 온도는 25 ℃로 정해져 있다.

성능을 측정할 때는 시간과 장소에 따라 변화가 심한 자연 태양광이 아닌 빛의 세기와 파장 분포가 매우 유사한 솔라시뮬레이터가 이용된다. 빛의 세기는 항상 1kW/m2가 되도록 유지시켜야 하는데, 이런 목적으로 사용하는 것이 기준 태양전지다.

기준 태양전지는 표준시험조건에서 측정한 전류값이 매겨져 있어 솔라시뮬레이터 하에서 이 전류값이 나오도록 솔라시뮬레이터의 세기를 우선 맞춘 다음 실제로 측정하고자 하는 태양전지 시료를 분석하게 된다.

그동안 우리나라는 태양전지 성능을 평가하기 위해 외국에서 교정한 1차 기준 태양전지에 의존해 왔다.

그러나 이번에 1차 기준 태양전지교정기술이 국산화 되면서 성능측정시험기기의 보정시간을 줄이는 한편 산업 경쟁력을 향상 시킬 수 있을 것으로 기대되고 있다.

KIER과 KRISS공동 연구팀은 솔라시뮬레이터의 절대복사도 측정방법과 미분 분광감응도 측정방식을 활용해 세계선도 기관과 측정 일치도가 99.5% 이상인 ‘1차 기준 태양전지 교정기술’을 확보했다.

1차 기준 태양전지는 태양전지 중 가장 높은 정밀도를 가지고 있어 시험기관이나 생산 현장에서 사용하는 태양전지의 성능을 평가하기 위한 최상위 비교기준으로 사용되며 신뢰성에 절대적인 영향을 미친다.

연구에 참여한 KRISS 이동훈 박사는 “국가 측정표준 확립·보급과 태양광을 연구하는 최고의 기관들이 서로 협력해 국가가 반드시 확보해야 할 인프라 기술을 개발한 사례”라고 평가했다.

공동연구팀은 이번에 확보한 1차 기준 태양전지 교정기술을 바탕으로 국제규격으로 정해진 2차 기준 태양전지를 표준기준물로 개발해 국내 산업체와 시험기관에 보급하고 교정하는 서비스를 제공할 예정이다.

연구총괄책임자인 KIER 윤경훈 박사는 “정부 과제로 실시된 이번 연구는 태양전지 성능평가 기술의 자립성을 확보해 국내 태양광산업의 수준을 한 단계 끌어올렸다”면서 “이 기술을 통해 최근 태양전지 기술개발과 생산에 박차를 가하고 있는 국내 태양광산업에 세계 최고 수준의 성능평가 서비스를 제공할 수 있을 것”이라고 말했다.

공동연구팀은 1차 및 2차 기준 태양전지 교정에 관한 국제협력프로그램인 WPVS(세계태양전지눈금, World Photovoltaic Scale)에 참여해 국내에서 생산되는 태양전지 제품의 성능평가 신뢰도를 제고할 방침이다.