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HIS(미국시장조사기관)이 발표한 자료에 의하면, 지난 2014년 고집중광 솔라셀CPV(Concentrated Photovoltaic) 시장이 37% 성장했다. 2020년까지 세계의 집광형 태양광발전 시장은 2013~2018년간 34.1%의 연평균 성장률(CAGR)로 확대될 것으로 전망하고 있다.

또한 칠레가 남아프리카 다음으로 1GW 태양광 설비를 설치하고 요르단, 온두라스 그리고 필리핀의 성장이 주목된다. 상대적으로 브라질, 멕시코 시장은 어두울 것으로 보고 있다.

2015년 캘리포니아는 미국에서 재생에너지의 최대시장으로 여겨진다. 분산형 태양광 발전이 미국 전체 수요의 10%에 이른다.

다소 침체된 태양광 발전시장이 서서히 기지개를 켜고 있다. 유가하락으로 당분간 재생에너지의 경쟁력을 우려하는 목소리가 있지만, 오로지 꾸준히 셀효율의 세계기록을 경신하며 기술개발로 CPV 시장을 선도하는 기업이 있다.

美스펙트로랩과 세계시장 양분
아주어스페이스는 1964년에 설립됐다. 50년 이상 우주·통신위성에 적용하고 있는 솔라셀 기술개발로 지상용도 생산을 하고 있다. 이탈리아 게네랄리 그룹에 속해 있는 이 회사는 다중접합 고효율 솔라셀 분야에서 미국 스펙트로랩(Spectro lab)과 함께 세계시장을 양분하고 있다.

독일 프라운 호퍼 ISE(Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme)와 긴밀한 협력을 통해 매년 CPV 솔라셀 효율에서 세계기록을 경신하고 있다.

독일 남부 하일브론에 소재한 아주어스페이스 솔라파워(Azurspace Solar Power)社는 지난 4월 13일부터 15일까지 프랑스 엑스레빙(Aix-Les-Brains)에서 개최된 제11차 CPV 국제 컨퍼런스에서 ‘CPV 응용을 위한 다중접합 고효율셀의 대량생산’에 관하여 발표를 했다. 이 날 집광형 솔라셀 CPV(Concentrator Photovoltaics) 효율이 44%인 모델의 응용과 고객맞춤형 제작의 프로세스를 소개했다.

2014년부터 시판하고 있는 3C42와 3C44 모델에 대해, 아주어스페이스는 Ⅲ-Ⅴ 족 트리플 정션 솔라셀의 년 생산량을 50만개 까지 늘렸다. 이 제품에 4인치 6인치 웨이퍼 모두 사용이 가능하다.

△ <표1>CPV 효율 개발 로드맵

또한 아주어스페이스는 CPV 솔라셀뿐만 아니라, 프레넬렌즈(Fresnel Lens)와 CHP 시스템 기술인 첨단 PV 어셈블리를 제공하고 있다. CPV 셀은 측정조건(집광율 과 온도), 설계 조건(셀의 크기, 그리드라인 디자인, 반사방지 코팅 혹은 3개 서브셀(sub cell) 셋업에 좌우되어 효율이 크게 다를 수 있다.

아주어스페이스가 선보인, 대량생산이 가능한 평균 44%의 고효율 솔라셀의 기술데이타는 <표1>과 같다.

CHP 시스템, 두가지 에너지 생산

△ <표2>CPV 기술 데이터

CHP 시스템은 같은 시스템 안에 두 가지 형태의 에너지를 생산하는 큰 장점이 있다. 포토볼타익 효과는 CPV 셀에서 전기에너지를 만들어내고 광스펙트럼의 나머지는 열로 흡수되어 사용될 수 있다. 아주어스페이스사의 경쟁력은 초소형 고효율 CPV 셀 제조기술뿐 아니라 고개 필요해 맞춤형 주문제작이 가능한 것이다.

맞춤형 셀은 시스템 레벨에서 높은 효율을 낼 수 있고, 시간당 높은 에너지 산출과 고객이 생산 하고자 하는 제품의 니즈에 부합된다. 고객주문형으로 제작하는 아주어스페이스 CPV 패키지 프로세스를 살펴보면, ‘집광율과 균일한 빛을 좌우하는 그리드라인 디자인의 최적화’, ‘반사방지 코팅의 최적화’, ‘활성영역의 크기, 부스바(bus-bar), 상호연결용 패드 최적화’, ‘웨이퍼 이용, 기준점 채택 그리고 사용하지 않고 남은 영역의 테스트 구조의 최적화’다.

단계별로는(Step1) : 기술교환, 새로운 솔라셀의 시물레이션, (step2) : 포토마스크 드로잉, (step3) : 필요한 생산 기구의 정열, (step4) : 프로토타입의 측정 후 고객에게 배송이다.

아주어스페이스의 CPV 솔라셀 기술진화는 꾸준한 개발을 통해 대량생산이 가능한 세계 최고효율에 도달하고 있다.  매년 효율 증가를 달성하며, PV 산업과 신재생 산업에 좋은 비즈니스 기회를 주고 있다.

태양광 분야서 단연 주목 받아
아주어스페이스는 전통적인 에너지원에 대하여, 그리고 지구온난화를 줄이기 위한 최적의 방어인 신재생에너지 태양광 분야에서 단연 세간의 주목을 받고 있다. 매년 상용화된 CPV 솔라셀의 새로운 모델이 발표될 때마다 셀의 크기와 효율은 전세계 관련연구소의 뜨거운 관심사이다.

마케팅 이사인 베르너 벤쉬(Werner Bensch)는 “CPV솔라셀의 로드맵은 2015년 현재 3C44 제품을 양산하고, 2016년 말까지 4 접합인 CPV cell 4C46을 생산할 예정이다. 기본적인 선언은 2010년까지 매년 1%의 평균적으로 효율을 높이는데 있다. 아주어스페이스는 여전히 CPV 기술에 열성적으로 매진하고 있고 시장의 잠재성을 믿고 있다”고 밝혔다.

광주 광기술원과 업무 협약 협의

△ 하일브론 본사에서 광기술원(KOPTI) 장원근박사의 기술설명을 듣고 있다

국제비지니스를 담당하는 스트로블 박사(Dr. Gerh-ard Strobl)는 최근 광주 광기술원을 방문해 장원근 박사와 ‘LED-like 패키지기술을 적용한 CPV 모듈 개발’을 위해 협의했다. 수년 동안 국가간 프로젝트를 수행해온 그는 “광기술원의 LED 기술과 아주어스페이스의 주문형 CPV 패키지 기술은 LED/IR을 응용한 프로젝트에 좋은 시너지 효과를 만들 것이다”라고 말했다.

장원근 박사(광기술원 3D 융합 연구센터 책임연구원)는 “LED 기술을 적용한 한층 개선된 CPV 모듈의 상용화에 좋은 출발점이 될 것이다”라며, 국가간 연구 프로젝트에 큰 기대를 하고 있다.

국내에서도 몇몇 대학연구소 및 기업에서 CPV 모듈을 연구 개발하고 있다. 주로 1차렌즈 및 2차렌즈 설계, 가공, 냉각장치 기술 개발이다. CPV셀은 습도에 매우 민감하다. 또한 정밀트레킹이 되지 않으면 시스템 효율은 급격하게 떨어진다.

국내 기술 CPV 모듈 상용화 접근
현재 국내 수준으로는 ‘국내 기술이 CPV 모듈의 상용화에 좀 더 가깝게 접근했다’고 표현 하는 것이 적절한 표현이다. CPV 모듈을 포함한 CPV 시스템은 Plant 시장, 독립형 시스템, 농어촌 하우스 보조 전력용도로 이용될 수 있으며 특히 해외시장 중 직달 일사량이 풍부한 중동, 동남아시아, 아프리카 등지에 플랜트 시장에 적합하다.

아주어스페이스는 50여년 우주·통신위성용 솔라셀 개발 경험을 바탕으로 지상용 CPV 셀을 제작하고 있으며, 수년 전부터 환경미디어와 국내에 CPV 기술 및 마케팅분야에서 긴밀한 협력체제를 구축, 향후 IR-LED 기술 시장과 통신위성 시장으로 영역을 확대하고 있다.

[환경미디어 온라인팀]

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