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1 건국대학교 100 분 100 강 차세대태양전지개론 건국대학교-프라운호퍼연구소공동차세대태양전지연구소소장임찬교수, 이학박사건국대학교이과대학화학과 ( 물리화학 ) Miro Juan Le soleil rouge 차례 I. 신재생에너지 / 태양광 II. 태양전지작동원리 III. 차세대태양전지의현황 IV. 태양전지의활용 V. 차세대태양전지연구소 VI. 독일프라운호퍼연구소 VII. Epilogue 2 1

2 I. 신재생에너지의필요성 국제원유가등에너지가격급등 : 산유국의정세불안. 신흥 BRICS 등개도국석유수요급증. 지속성청정에너지필요성증대. 3 I. 신재생에너지의필요성 CO 2 등온실가스저감절실 : 교토의정서의기후변화협약발효. 4 2

3 I. 신재생에너지의필요성 에너지수요의지속적증가 1) 환경, 2) 에너지빈곤, 3) 세계평화. 에너지절약 + 신재생에너지개발 생존! 신재생에너지 : 기존의화석연료를변환시켜이용하거나햇빛, 물, 지열, 생물유기체등을포함하여재생가능한에너지를변환시켜이용하는에너지 8개재생에너지 + 3개신에너지에너지및재생에너지개발. 이용. 보급촉진법제2조 재생에너지 : 태양광, 태양열, 바이오, 풍력, 수력, 해양, 폐기물, 지열 (8개분야 ) 신에너지 : 연료전지, 석탄액화가스, 수소에너지 (3개분야 ) 5 I. 신재생에너지의필요성 신재생에너지원의선택? 약 50억년전태양생성. 태양의중심부에서수소핵융합반응으로생성된에너지는전자파의형태로 1억5천만km의거리를지나지구표면에전달. 1시간동안지구에도달하는태양에너지의양 > 1년간인류전체소비에너지의양. 태양에너지 ( 광 + 열 ) 활용의필연성 : - safe & clean -무한 - 유지보수비용저렴 - 발전비용경쟁력증대 BUT! 국내 E 소모량의 2.4% ( 07년) 신재생 E. / 국내태양광발전비율은 0.3% 6 3

4 차례 I. 신재생에너지 / 태양광 II. 태양전지작동원리 III. 차세대태양전지의현황 IV. 태양전지의활용 V. 차세대태양전지연구소 VI. 독일프라운호퍼연구소 VII. Epilogue 7 II. 태양전지의발전과정 1839년 광전효과현상발견 (E. Becquerel) 1873년 셀레늄의광전도성발견 1876년 셀레늄태양전지사진노출계이용 (Heinrich R. Hertz, ~1% 에너지변환효율 ) 1905 년 상대성이론에따른광전효과이론증명 (Einstein) 1954년 실리콘 p/n junction 태양전지개발 (Bell연구소, D. Chapin, ~5% PCE) 1958년 미국 NASA 우주선보조전원으로사용 1973년 오일쇼크계기, 태양전지개발본격화. 1976년 RCA 연구소의 D. Carlson과 C. Wronski: 비정질실리콘태양전지개발 ( 생산원가절감 ) 1985년 실험실변환효율 20% 1997년 연생산량 100 MW돌파 2008년 연생산량 5,500 MW돌파 최근산화티타늄을이용한염료감응형태양전지및투명하고유연한유기태양전지개발. 2009년 삼성전자태양전지사업본격진출. 8 4

5 II. 태양전지의작동원리 태양에너지 = 빛에너지 + 열에너지 태양전지 : 태양광 (photon) 에너지를이용전기를생산 태양전지 반도체에빛을쏘이면전자와정공이발생 + 전하와 전하형성 생성된전하가양쪽의극으로이동하여이들양극과음극이외부회로와접속되면전류활용 BUT: 일반전지는전기 / 전하를저장하는장치, 태양전지는빛을직접전기로변화시키는장치 ( 현재실리콘기반반도체가주로사용됨 ) Photovoltaic! 9 II. 태양전지의성능평가 태양전지성능평가의기준 태양전지의최대전류와최대전압, 그리고변환효율 ( 국제표준시험조건 (STC) 에서테스트한정격출력치와최대전압, 최대전류, 개방전압, 단락전류수치제시 ) 회로연결후, 전압계와전류계를설치, 모의태양광 (sun simulator) 을사용측정 예, 크세논 (Xenon) 램프, 0.1W/cm 2 (1kW/m 2 )@25 의조건으로측정. 전력 (W)= 전압 (V) 전류 (A) 10 5

6 II. 태양전지의성능평가 60W 급태양전지모듈의전류 - 전압특성예 17.6V 3.41A = W V=0일때의전류 : 단락전류 (Short-Circuit Current : Isc) A=0일때의전압 : 개방전압 (Open-Circuit Volt : Voc). 최대전류 (Max. Power Current : Imp) * 최대전압 (Max. Power Volt : Vmp) = 최대출력 (Max. Power). 11 II. 태양전지의성능평가 I-V 특성곡선분석 12 6

7 II. 태양전지의성능평가 Fill Factor 13 II. 태양전지변환효율 태양전지의변환효율 (Conversion Efficiency): 태양전지에입사되는빛에너지 (W/ m2 ) 와태양전지에서나오는전기출력에너지의비율을백분율로표시한수치 (%) 60W 급태양전지모듈의효율계산예제 : If, 최대전류 3.41A, 최대전압 17.6V 출력 60W 면적 0.54 m 0.9 m = m 2. 1 m 2 당입사에너지량 (W/m 2 ) = m 2 1,000 W/m 2 = 486 W 태양전지변환효율 (%) = 태양전지출력 1m2에입사된에너지량 100(%) =60W 486 W 100 = 12.35% 단결정질실리콘 = 14%~ 18% 다결정질실리콘 = 12% ~ 15% 비결정질실리콘 = 10% 내외 태양전지에서의효율비교는결국동일면적에서의출력비교. 유기물 ( 플라스틱 ), CIGS 박막형의효율 = 4% ~ 8% GaAs( 갈륨-비소 ) = 40% 14 7

8 II. 태양전지의변환효율 태양광스펙트럼 15 II. Si 태양전지의형태별명칭 : 셀, 모듈, 어레이 셀 (Cell) 태양전지의기본소자. 보통실리콘계열의태양전지셀 1개에서약 0.5~0.6V의전압과 3~7A의전류를생산. 결정질실리콘셀은실리콘의원료와제조방법에따라단결정질셀과다결정질셀로구분합니다. 크기는보통 5 인치 (125 mm 125 mm ) 와 6 인치 (150 mm 150 mm ). 모듈 (Module) 다수의셀을연결시켜 1 장의패키지로만든제품, 태양전지판또는솔라판넬 (Solar Pannel) 이라함. 결정질태양전지제조과정 : 규석광석 - 폴리실리콘 - 잉곳 -웨이퍼-셀-모듈 16 8

9 II. 태양전지모듈 태양전지모듈 (PV Module) : 셀을직병렬로연결하여태양광아래서일정한전압과전류를발생시키는장치. 결정질실리콘태양전지모듈은셀자체가얇아 (~200 um) 외부충격이나악천후로부터보호하기위하여알루미 늄프레임안에표면유리 / 충진재 / 태양전지셀 / 충진재 / 후면시트등의순서로제작, 여기에케이블과배전 반을붙여하나의판형태로만든제품. 표면유리는유리자체의반사손실을최대한줄이기위해표면반사율이낮은저철분강화유리를사용하며충진제는보통 EVA(Ethylene Vinyl Acetate 부드러운완충제역할 ) 를사용. 모듈의종류는그모양과셀의종류, 그리고용도에따라일반결정질실리콘모듈, 박막형후렉시블모듈, 지붕기와형모듈, 삼각형모듈, 유리창으로쓸수있는건축자재일체형모듈 (BIPV), 등아주다양한형태로개발 17 II. 태양전지어레이 태양전지어레이 (PV Array) 태양전지어레이란필요한만큼의전력을얻기위하여 1장또는여러장의태양전지모듈을최상의조건 ( 경사각, 방위각 ) 을고려하여거치대를설치하여사용여건에맞게연결시켜놓은장치. 생환대옥상 태양광발전시스템 (Solar Power System): 계통연계형시스템 (On Grid): 한전의계통으로연결하여전기를판매함. ( 태양광발전소 ) 독립형시스템 (Off Grid): 태양광가로등과같이태양광발전을이용한단독시설물 PV: Photovoltaic( 태양전지 ) 의약자 전력계통 : 전기회사의송전망 (ex: 한국전력의송전망 ) 18 9

10 차례 I. 신재생에너지 / 태양광 II. 태양전지작동원리 III. 차세대태양전지의현황 IV. 태양전지의활용 V. 차세대태양전지연구소 VI. 독일프라운호퍼연구소 VII. Epilogue 19 III. 차세대태양전지 태양전지의분류 ( 실리콘계 ) : 재료, 형태, 원리에따라서분류 재료별 : 실리콘계, 화합물계, 유기물계 형태별 : 결정형, 박막형, 적층형 원리별 : pn 접합반도체접합형, 염료감응형광전기화학형 관습적명칭 : 1세대태양전지 : 결정질실리콘태양전지 2세대태양전지 : 박막형태양전지 3 세대태양전지: 유기물, 염료감응형, 나노구조태양전지등

11 III. 차세대태양전지 3 세대태양전지 고효율, 저가의태양전지개발!!! 태양전지발달변천사를살펴보면최초의태양전지인 1세대태양전지는현재가장많이사용하고있는결정질실리콘태양전지 ( 현재태양전지시장의 80% 정도 - 1세대태양전지 ) 실리콘태양전지는광흡수대역이좁아단일접합구조의경우이론적변환효율이 30% 를넘지못하며주원료인실리콘의가격이비쌈. ( 다른재생에너지에비하여발전단가가높아경제성이적음.) 그대안으로박막형태양전지가차세대태양전지로부상. 2세대태양전지라불리는박막형태양전지는실리콘계 (a-si) 와 CIGS화합물계, CdTe화합물계가주를이루고있으며그중CIGS화합물계태양전지가앞으로효율측면이나가격면에서 2세대태양전지의주류를이룰것이라고예상. 화석연료의발전단가와태양광발전단가가같아지는시점! 그다음세대제품으로연구개발되고있는태양전지가 3세대태양전지 고효율, 초저가형, 친환경적. 염료감응형과유기물, 그리고나노태양전지등. 21 III. 차세대태양전지 어떤태양전지를개발할것인가? 연평균 35% 이상성장기존 1세대태양전지는국내산업의세계시장선도어려움. 발전차액지원금하락에따라경제성문제. 유기물기반차세대태양전지는경제성이높음. 플렉서블디스플레이등과연계가능, 인쇄전자분야등의신성장동력창출가능

12 III. 차세대태양전지 어떤태양전지를개발할것인가? 차세대태양전지는상용화시세계시장에서국내산업이추격형에서선도형으로도약가능. 산 및 지자체 수요기반 학 / 연 중심의차세대태양전지원천기술지향적 R&D 필요! 23 III. 차세대태양전지 1. 염료감응태양전지 (Dye Sensitized Solar Cell : DSSC) 1991년스위스그래첼 (Michael Graetzel) 박사, 세계최초로광합성원리를이용하여전기를생산하는염료감응태양전지발명. 금속산화물인산화티타늄 (TiO 2 ) 표면에특수염료를흡착, 흡착된특수염료가태양빛을흡수광전기화학적반응을일으켜전기를생산하는원리. 루테늄 (Ru) 염료가일반적으로사용, 다른유기염료사용태양전지도속속개발. 실리콘계에버금가는변환효율, 생산원가저렴. 현재는루테늄염료가격이고가이나더낮아질전망임. 날씨가흐려도발전이가능하며빛의조사각도가 10º 만되어도전기생산. 투명또는반투명가능 유기염료의종류에따라황색, 적색, 녹색, 청색등다양한색상. 여러장을겹쳐다중적층형으로같은면적에서 2배, 3배이상의발전가능. 건물의유리창호, 소형전기전자제품, 군사용등

13 III. 차세대태양전지 Dye-sensitized solar cell (DSSC) 염료감응형태양전지 1991년스위스의 Grätzel 교수팀최초. 비교적높은에너지효율 ~10% 기존제조단가의 ~1/5 TiO 2 일본 박막, 투명성, 색도조절, 유연성 고효율 DSSC 개발의일반적고려사항 TiO 2 등전극소재는 PCE에큰영향을주는나노구조및표면최적화기술중요. 넓은범위의태양광흡수가능 ( 예 : IR) 염료소재개발중요. Flexible DSSC를위해서 200 이하저온용바인더및저온후막제조기술등개발필요. 유연성및양산성확보위한고체 /polymer 전해질및전도체소재개발중요. 25 III. 차세대태양전지 DSSC 관련동향 독일 Fraunhofer ISE: DSSC 관련연구수행, ColorSol사 spin-off를통한상용화. 일본 AIST : DSSC의연구를진행하는일본의중심연구기관. 유럽 INAP, Solaronix, ECN 등, 미국 Konarka, Dupont, GE 등 : 상용화추진. 호주 STI: 연간 0.5 MW규모의라인을갖추고호주정부의지원아래시범단지조성. 일본의경우 DSSC의상용화기술개발활발, 2010년에실용화전망 (Osaka 대학등 50여개대학및샤프, 도시바, 도요타, 후지쿠라를포함 50여개기업 DSSC 관련연구수행 ) DSSC 상용화의일반적쟁점사항 DSSC (OPV포함) 는셀배열설계등본격모듈화연구필요. 5mm 5mm의소형셀은효율이약 11% 정도인반면 10cm 10cm급의경우 ~6% 정도로감소. 모듈장기안정성을위한접합소재및공정개발. 양산성증대 r2r 적용 flexible화 26 13

14 III. 차세대태양전지 2. 유기물태양전지 (Organic PV : OPV) 실리콘계태양전지보다변환효율은떨어지나다양한용도로개발이가능, 저렴한가격의플라스틱필름형태. 1970년대초일본도쿄공대연구소의시라카와히데키교수팀이실험도중우연히전기가흐르는고분자화합물 ( 전도성폴리머 ) 를발견, 노벨화학상수상. 일반전도체인금속보다가볍고성형용이, 플라스틱축전지나휴대전화의화면표시장치등많은분야에응용, 유기물태양전지도이기술을이용. 프린팅까지가능하여종래의실리콘계태양전지로는구현할수없었던값싸고다양한용도의응용제품개발이가능한미래형태양전지로기대. 현재단층구조에서 5%, 2층적층구조에서 6.5% 대의상당한효율을보일정도로발전. 실제미국의 KONARKA사와 PLEXTRONICS사등의회사에서많은실용화프로젝트연구가진행중. 27 III. 차세대태양전지 Org. Photovoltaics (OPV) Heeger, Sariciftci: C60 Friend: OLED/PLED Org. electronics 디스플레이공정연계 인쇄전자와연계저가구현 저가, 유연, 박막. 고효율 OPV개발의일반적고려사항 Mobility가큰 n- 및 p-형고분자개발. n- 및 p-형소재의접합면이큰나노구조화. 전체태양광흡수를위해장파장흡수용소재개발. 고분자소재의정밀합성기술 (purity, defect free, RR). 소재및전지소자정밀평가분석기술. Femto-second exciton dynamics 28 14

15 I. 사업의필요성및목표 : 차세대태양전지 Optical absorption Low-bandgap polymer Charge carrier generation (free e- & h+) Bulk heterojunction Short-circuit current (Jsc) Ordered morphology higher μ. Open-circuit voltage (Voc) OPV 상용화의일반적쟁점사항 양산성을고려한모듈화관련필요. 대면적제작시효율저하문제해결 Flexible web 기반 R2R적용양산공정연구필요. Lifetime Efficiency Costs 29 III. 차세대태양전지 OPV 개발동향 독일 Fraunhofer ISE : 유기태양전지구조및양산기술연구개발. 일본 AIST : 유기태양전지의연구를진행하고있으며일본의중심연구기관. 미국 Plextronics: 유기태양전지용소재개발. 독일 BASF, Bosch, Merck, Schott: 3.6 억유로 ( 독일 BMBF) Energy from plastics (OPV), 목표 (2012년): 효율 10%, 수명 2-3만시간기술개발. 미국 Konarka and Air Products: $4.7 Million, Develop Transparent BIPV Tech. (Innovative Technology R&D Project by NIST), EU: MOLYCELL (Molecular Orientation, Low band gap and new hybrid device concepts for the improvement of flexible organic solar CELLs) ( ) 태양전지시장동향 : 특허청분석자료참조. 결정질실리콘태양전지가시장의 90% 를차지. 단가가높고, 장비개발이완료, 선진국및중국에서이미대규모투자 ; 후발주자로서고부가가치창출어려움. 박막태양전지 (CIGS>CdTe>a-Si>DSSC>OPV 모듈수준 : CIGS, CdTe, a-si 등상용화 ) 는제조단가가낮아향후전체시장점유율이높아질것으로예상 형태, 색도, 유연성등 : BIPV에적합함. FhG-ISE 와같은유수연구소와 KU 의소재경쟁력융합, 차세대박막태양전지구현원천기술지향적 R&D 필요! 30 15

16 III. 차세대태양전지 3. 나노태양전지 : 양자점을이용한태양전지 60% 이상의초고효율태양전지개발가능성? 반도체양자점이용태양전지는양자점의크기를조절하여특정파장의빛만흡수하게함. 작은크기의양자점은짧은파장의푸른색을띠는빛을흡수, 큰양자점에서는긴파장의붉은색빛을흡수. 여러크기의양자점을많이만들어정열, 그간격을좁혀주면양자점사이에상호작용이일어나게되어새로운광흡수대가형성. 단파장에서장파장까지, 흡광파장의폭이넓어져태양광스펙트럼전체를커버하는것이가능, 실리콘태양전지보다높은효율가능. 아직까지양자점을규칙적으로밀도높게정열시키는기술미완성. 31 III. 차세대태양전지 4. 우주용태양전지 1958년 Vangard 인공위성에처음사용 - 이전축전지사용 우주에서는높은에너지를가진양자선이나전자선등의방 사성물질에노출 반도체내부에서격자결함이발생하여 태양전지의출력이저하. 일반적으로결정질실리콘태양전지는내방사선특성을보강시킨우주용제품은우주에서 12 ~14%. GaAs( 갈륨비소 ), InP( 인디움인 ) 등의화합물계태양전지는결정질실리콘태양전지보다내방사선특성이우수하며변환효율또한높아인공위성전원으로사용. 인공위성에사용되는화합물계태양전지의변환효율은단일접합의경우에도 GaAs화합물태양전지가 19%, InP화합물태양전지가 16-19% 로매우높음. 최근에는내방사선특성이더우수한태양전지로서 Cu( 동 ), I n( 인디움 ), Ga( 갈륨 ), Se( 셀레늄 ) 등을이용한 CIGS계태양전지가주목. 인공위성은제조비용및발사비용을줄이기위하여더가볍고더작은고효율의태양전지를요구. 다접합태양전지는우주의광조건 (AM-0) 에서 34-36% 의고효율을기대

17 III. 차세대태양전지 태양전지연구개발분야도출을위한도시특성분석 도심지역발전소건설제한. 현재연구개발이진행중인분야로고부가가치창출. 서울시도시환경향상및시민의복지에기여. 서울의최종 E 소비는건물이 54% 로건물의신재생 E 확대필요 BIPV ( 건물일체형태양전지 ) 태양광 E로전력공급이외에건축물외장재로복합사용, 총건설비용줄이고건물가치를높이는디자인요소로사용. 도시의지역적, 환경적특성상 BIPV 방식연구개발필요 BIPV를구현하기위해서고효율 Flexible 박막태양전지가유리. 건물디자인고려주변환경과조화된시각적측면고려. 기업참여로 BIPV 태양전지모듈구현및측정기술표준화선도필요. BIPV + Zero E Build. FhG-ISE 세계최고수준 33 III. 차세대태양전지 국내 BIPV 연구개발현황 에너지기술연구소가주관으로 BIPV 기술개발을위한 ' 중대규모건축환경에서의태양광발전시스템적용요소기술개발연구 (2001 년시작 )' 을수행하여, 아래의연구를거쳐국내최초로태양전지모듈을개발함 BIPV용건자재일체형태양전지모듈개발 String/Unit형파워컨디셔너개발 최적설계와시공기술개발및실증적용시험 에너지기술연구소가주관 ( 산학협동 ) 으로수행한 ' 건축환경을고려한 BIPV용태양전지모듈및제조기술개발연구 (2004~2007 년 )' 를통해아래사항을목표로함 BIPV용태양전지모듈의설계및설치기술개발 내구성확보기술개발 구성재료개발 34 17

18 차례 I. 신재생에너지 / 태양광 II. 태양전지작동원리 III. 차세대태양전지의현황 IV. 태양전지의활용 V. 차세대태양전지연구소 VI. 독일프라운호퍼연구소 VII. Epilogue 35 IV. 태양전지의활용 태양전지활용 : 태양전지는빛이있어야발전. 축전기능은없음. 평균일조시간 3.5시간. 효율적인축전지필요. 1. 계통연계형태양광발전시스템 한국의가정이나건물에설치되어있는태양광발전시스템은일반적으로축전지를사용하지않고바로전력회사 ( 한전 ) 의송전망 ( 계통 ) 에접속시켜햇볕이있는낮에는태양광발전으로생산된전기를사용하며남는전기는전력회사 ( 한전 ) 에판매하고야간이나발전량이모자랄때는한전전기를사용하는방식. 2. 독립형태양광발전시스템계통연계없이생산한전기를모두축전지에모은다음필요할때마다사용하는방식. 이방식은축전지비용이추가로들지만송전망에접속하는비용과유지관리비등을줄일수있어소비전력이비교적적거나송전망으로부터멀리떨어진경우이방식이사용. 아프리카나인도등국가전력시설이열악한나라에서는 UN의도움으로한마을이나가정에독립형태양광발전시스템지원. 또는정전시를대비비상용전원으로설치, 재해대책용으로계통연계형과병설하는경우등다양. 태양광발전시스템의다양한용도 : 솔라자동차, 배터리충전용, 군사용, 인공위성, 주택발전용, 태양광발전소 36 18

19 IV. 태양전지의활용 태양광발전시스템예 37 IV. 태양전지의활용 월간 254 kwh사용시전기요금계산 (3,048 kwh / a) : 30일 24시간계속사용, 353W 기본요금 ( 원미만절사 ) : 1,390원 사용량요금 ( 원미만절사 ) : 25,536원 1단계 : 100kWh X 54.6원 = 5,460원 2단계 : 100kWh X 112.8원 = 11,280원 3단계 : 54kWh X 162.9원 = 8,797원 전기요금합계 : 1,390원 + 25,536원 = 26,926원 전력산업기반기금 (10원미만절사 ) : (26,926원) X = 1,230원 부가가치세 ( 원미만 4 사 5 입 ) : (26,926 원 ) X 0.1 = 2,693 원 청구금액 (10 원미만절사 ) : 26,926 원 + 1,230 원 + 2,693 원 = 30,840 원!!! 한전홈페이지참조 :

20 IV. 태양전지의활용 품 명 소비전력 (W) 정격전압 (V) 정격전류 (A) 사용시간 사용일 사용량 (kwh) TV 냉장고 청소기 세탁기 전기난로 전기다리미 전기밥솥 전자레인지 전기보온밥통 선풍기 에어컨 VTR 오디오 DVD 휴대폰충전기 컴퓨터 모니터 프린터 스케너 합계 가전제품의소비전력계산 상기소비전력은평균적인것을예시했을뿐제작회사, 사용조건, 규격, 종류에따라차이가있음. 39 IV. 태양전지의활용 실생활에의활용 필요전력양 : 한국의일반가정에서 1년에평균약 3,100 kw의전기를소비. ~ 3 kw 용량의태양광발전이필요. 지붕위에 3 kw 태양광발전을설치하였을때월평균 300 kw이상의전기생산. 3 kw 의시설 = 200W 용량의태양전지모듈 * 15 장을배열한태양전지어레이 + 한전전력망 ( 계통 ) 연결용전력변환장치등이필요. 필요면적 : 200 W 태양전지모듈 1장 ~ 1.5 m 2 정도, then 전체필요면적은 ~ m 2 정도. ( 남향의지붕등에설치 ) 주택의단열에도이점, 지붕재의수명연장가능. 건재일체형태양전지 (BIPV), 건축비용절감. 태양전지에서발생되는전기는직류로 220V 교류가전제품용변환기 ( 인버터 ) 필요. 남는전력은전력회사 ( 한전 ) 으로보내짐. 가정에있는전력계량기가역회전시켜전기료를차감 정산하여전기요금의절약효과가큼. 계통연계형시스템 (grid-connected system) 그린홈 100만호보급사업 지원정책으로일반주택이나공동주택에 1주택당 3kW이하의태양광발전시설을할때정부에서총시설비용의 60% 에해당하는비용을무상으로보조.(2008년현재 1kW당 4,356,000원보조 ) 실리콘기반태양광발전시설의수명은약15년에서 20년이고투자비회수기간은 8년정도

21 IV. 태양전지의활용 실제상용제품예 주택에설치하는태양광전력공급장치 구성품 : 솔라모듈 3KW 인버터 : 3KW 쌍방향전력계량기 ( 설비치포함 ) 가격약 2천 5백만원대 그린홈 100만호보급사업 : 2020년까지신재생에너지주택 (Green home) 100만호보급을목표로추진하는사업으로태양광, 태양열, 지열, 소형풍력, 바이오등의신재생에너지원을일반주택및공동주택에설치시설치비의일부를지원하는사업으로태양광주택은 3kW이내설치할경우설치비를최대 60% 까지정부에서무상으로지원해주는제도 ( 에너지관리공단산하신재생에너지센타 주관부서-에너지관리공단신재생에너지센타 41 IV. 태양전지의활용 1. 태양광발전에필요한자재 *. DC( 직류 ) 전기를사용경우 : 태양전지는직류 (DC) 전기생성, 주로 12V와 24V사용, 직류전원을바로사용하는것이경제적. 태양전지모듈 (Solar Module) - 사용기기의용량과사용시간에따라선정. 배터리 (Battery) - 흐린날이나야간에사용하기위하여는축전지 (Battery필요. 부조일수를참조하여축전하는시간과사용부하의용량에따라선정. 컨트롤러 (Battery Charge Controller) - 솔라컨트롤러는배터리를사용하는독립형태양광발전시스템에반드시필요한제품으로배터리의과충전방지기능, 과방전차단기능, 역전류방지기능, 배터리상태표시기능보유, 배터리를효율적으로충방전하여오랜기간동안정상적으로사용할수있도록하는장치. 역류방지다이오드 (Diod) - 태양전지의출력이적을때, 배터리로부터태양전지로거꾸로전기가흐르는현상을다이오드가방지. 일반적으로 30W급이상의제품에는대부분모듈후면에부착되어있는접합부상자 (Junction Box) 안에내장. 퓨즈 (Fuse), 과부하차단장치 (Breaker) - 합선이나과전류발생시에회로를차단시켜주는장치 배전반 (Battery Box) - 배터리, 컨트롤러, 퓨즈등이배선되어있는박스 *. AC( 교류 ) 전기를사용할경우 일반가정용전기인 AC 220V AC( 교류 ) 전기를사용할경우나 AC 220V와 DC( 직류 ) 를같이사용할경우에는직류전기를교류전기로전환시켜주는인버터가추가로필요

22 IV. 태양전지의활용 태양광발전장비의용량계산법 : 사용할전기제품의사양 + 시스템의전력수요 1) 태양전지모듈의선정방법 전기제품 : 소비전력 (W), 일일사용시간 (hr/ 일 ), Whr/ 일 보안등 : 40, 4, 160 노트북 : 50, 2, 100 계 일소비전력 (Whr) = 전기기구소비전력 (W) 1일사용시간 2 1일필요한발전량 (W) = [1일소비전력 (Whr) 3.5hr ( 한국의평균일조시간 )] 1.2( 출력손실보존계수 ) 3 발전효율 ( 출력손실보존계수 ) 를감안, 필요한태양전지모듈의용량을결정. 220V의가전제품적용시 DC-AC 인버터효율에따라인버터손실보전계수 (1.2~1.25) 고려. 2) 배터리의선정방법 필요한배터리용량 (Ah) = 1일소비전력 (Whr) 배터리전압 ( 통상12V) 부조일수 1.25( 배터리방전손실보정계수 ) 부조일수 : " 하루종일태양이비치지않는날수 " ~3일에서 7일정도로계산. 3) 컨터롤러의선정방법컨트롤러의전류량은태양전지모듈의입력전류와사용하는부하의출력전류중큰전류에맞추어선정. 태양전지의입력전류 = 태양전지의단락전류 IV. 태양전지의활용 LED전등예제전압 : DC 12V, 소비전력 : 50W, 1일사용시간 : 5h 1일소비전력 (Whr) = 사용전기기기의소비전력 (W) 사용시간 (hr) = 50W 5hr = 250Whr 1일필요발전량 = 250Whr 3.5hr = 71.4W 필요한태양전지모듈 = 71W 1.2 = 85W 85W 이상의태양전지모듈 1장이필요. 배터리용량 = 1일소비전력 12V 5일 1.25 = 250Whr 12V 5 일 1.25 = 130Ah ( 배터리는용도별로충전전압및사용년수, 방전특성이상이. 컨트롤러 100W모듈의최대입력전류 7.3A와사용전기제품의소비전류 50W 12V = 4.17A 중큰치수인 7.3A이상의용량제품선택. (12V 10A 컨트롤러 ) 44 22

23 IV. 태양전지의활용 발전단가고려사항 45 차례 I. 신재생에너지 / 태양광 II. 태양전지작동원리 III. 차세대태양전지의현황 IV. 태양전지의활용 V. 차세대태양전지연구소 VI. 독일프라운호퍼연구소 VII. Epilogue 46 23

24 V. 차세대태양전지연구소 47 V. 차세대태양전지연구소 Next-generation solar energy technology for urban environment. 과제대표사업의신청, 협약, 세부과제및참여기관에대한조정등과제총괄관리. 공동연구수행의예산감독및협약준수관리감독. 공동연구소에설비지원. 연구인력파견공동연구수행. 보유선진기술전수및참여업체기술자문과교육지원. 공동연구과제부문은총 10 개의세부과제로운영. ( 세부과제당 1명의 KU 소속전임교수책임참여 ). 모든세부과제는참여기업의수요전제도출, FhG-ISE 측연구진의참여로수행. 공동연구주관및관리. 공동실험실및사무실공간등기반시설제공및관리. 방한연구연력과의공동연구수행을위한행정지원. 기술수요제시. 공동연구참여. Infra 활용. 획득결과활용

25 V. 차세대태양전지연구소 기관명 홈페이지 전년도매출액 Ann. Revenue 분야 비고 1 동진쎄미켐 Dongjin Semichem Co. ~130 M Euro 반도체용화학제품등 DSSC 2 코오롱 KOLON ~3.7 B Euro 고분자소재, 기능성필름등 OPV 3 글로텍 ~3.7 B Euro 기능성소재등 Ag paste 4 SNU Precision ~130 M Euro equipment man ufacturing Equipment 5 코오롱건설 KOLON construction ~3.7 B Euro 건설 BIPV Supply chain 의개념을도입상호 win-win i 의서울시경제발전을도모할수있는긴밀한 consortium의형태로구성. 참여기업은기술수요를제시하고이후해당연구성과를활용, 기업경쟁력향상도모. 지적재산권에대한기술전용실시권의우선권등권리부여. 49 V. 차세대태양전지연구소 초기공동연구수행은각연구진의기존연구실설비를활용하여진행. ( 제안서연구역량참조.) 기반조성기 1차년도에공동연구소사무실, 독일측연구자사무실, 측정평가실, 실험실및샘플제작실공간 (5개실 : 평균 8 m x 8 m 크기 ) 확보. 역량확장기에는응용분야역량강화를위한추가공간 ( 단위공정분야 : 2개실규모 ) 및설비확충. 건국대학교내공동연구공간선정완료. ( 수의대옆건물 ) 2009 년 2~3 월 (5 월 C40 개최이전 ) 100 평 + 규모의공동연구실설비완료 50 25

26 V. 차세대태양전지연구소 연구자방문계획 ISE는연간총 24 월인원수 (4명 * 6개월 ) 태양광분야전문가파견. (4-B세부과제기획참조.) 1 명 * 6 개월 는책임급이상 FhG-ISE 소속원의기술자문방문및학회등교육활동관련방문, 3명 * 6개월 는실무전문가및연구개발인력의중장기적방한공동연구활동에적용. 인력양성 고급전문인력양성은주로연구과정에참여하는석박사과정학생대상. 당해년도박사후과정 3 명, 박사과정 19 명, 석사과정 31 명, 학사과정 18 명등총 70 여명. 공동연구소주관학회, 포럼및세미나를통한다양하고체계적인태양에너지활용교육을지속적으로추진, 참여학생뿐아니라산업체연구개발자들에대한교육강화효과최대화. 연간 1회이상국제학회, 4회이상포럼및수시세미나를통한피교육인원은 1,000 명이상수준예상. 51 V. 차세대태양전지연구소 : 1. nano hybrid SC DSSC의고효율, 대면적, 장수명화목표. DSSC의기본요소별성능향상을추진하며다양한나노구조물질또는나노구조변화를적용함으로써신개념의고효율태양전지의구현을목표로하고있음. ISE 는 DSSC 상용화의쟁점중하나인모듈수명개선을위해접합제사용법대신유리를직접접합하는방식을사용함. 위방식의 know-how 를적용 1 부문에서 1m 1m 급대형화공동연구수행. 차후 3 부문에서실증실험계획

27 V. 차세대태양전지연구소 : 2. Flexible SC 유기박막태양전지는저렴한단가와경량의유연성으로새로운시장가능성이큰태양전지분야 유기반도체의최적화, 적절한봉지소재의개발, 그리고새로운소재에적합한공정개발등필요. 특히저가광면적차세대태양전지구현을위해서고효율의소재개발, 광면적제작에용이한 R2R 호환공정의개발과함께대형화기술및모듈화기술이필요. 차후 3부문의적용성연구와연계, 기술적경제적경쟁력이있는원천기술확보를목적으로함. FhG-ISE 에서개발한 inverted 형태양전지의개념도 원천지향적양산기술확보에유치연구소의 Wrap through 방식적용, 새로운태양전지시장진입에절대적인기술확보. 유치대상연구소개발 Wrap through h 형박막태양전지 Wrap through 방식은현재 inverted layer 방식을따라생산된 2cm 2 크기의쎌을사용 2% 효율을검증, 10cmx10cm 모듈을사용한운영시험을진행중임. r2r 공정적용 know-how 활용.(FhG-ENAS) 53 V. 차세대태양전지연구소 : 3. PV 응용부문 3-A. 차세대태양전지셀의모듈화기술개발연구책임자 : 건국대학교안형근, FhG-ISE: Buchert/Kuhn 원천기술활용박막 PV모듈의실질적현장적용성평가및적용가능성증대를위한연구개발. BIPV용모듈은기술적요소뿐만아니라건축물외관의특성을결정하는중요한요소로서넓은관심의대상임. 본 3부문은모듈의적용성뿐아니라시장진입에반드시필요한미적요소에대한최적화를목적으로함. BIPV 설치예 ( 결정질 Si) - Government of Canada 현재 FhG-ISE 는이미원천기술적용염료전지모듈및유기태양전지모듈에대해서많은시공성연구및실장실험을통해서데이터를축적하고있으며위의예에서보여준염료태양전지모듈은 250 W/m 2 조건에서활성면효율이 5.4% 로나타남. 최초실외염료태양전지모듈 (colorsol) 모니터링, FhG-ISE

28 V. 차세대태양전지연구소 : 3. PV 응용부문 3-B. 첨단기술적용 BIPV 모듈의건축설계기술개발 연구책임자 : 건국대학교박현수, FhG-ISE: Kuhn/Buchert, 참여기업 : KOLON 건설 BIPV 응용연구 : 설계최적화, 운영타당성, 공정적합성 발전기술 ( 온도, 음영발생, 설치방향 / 각도, 시공방법 ) 건축기능 ( 단열 / 기밀 / 수밀 / 구조성능 ), 건축물의미관등 55 V. 차세대태양전지연구소 : The Roadmap 56 28

29 V. 차세대태양전지연구소 : 수요지향원천 R&D FhG-ISE의태양광관련선도기술과 KU의유기반도체소재역량융합 R&D. 효과적으로기술선진국장벽극복, 중국의성장주도대도시보다앞선신재생 E 기술선도도시구현. 기술경쟁력강화청정신재생에너지선도도시형 BIPV 용차세대박막태양전지원천기술개발 건물디자인고려주변환경과조화된시각적인측면고려. 기업참여로 BIPV 태양전지모듈구현및측정기술표준화선도필요. BIPV를구현하기위해서고효율 Flexible 박막태양전지가유리. FhG-ISE 차세대박막태양전지 + 모듈화원천기술개발 + 기업참여 DSSC Flexible OPV KU:MAT + Infra 차례 I. 신재생에너지 / 태양광 II. 태양전지작동원리 III. 차세대태양전지의현황 IV. 태양전지의활용 V. 차세대태양전지연구소 VI. 독일프라운호퍼연구소 VII. Epilogue 58 29

30 VI. 유치대상연구소 : 개관 Fraunhofer Institut Solare Energiesysteme (FhG-ISE) 개관 연간집행예산 : 44.5 M Euro (700억원규모 ) 연구인력 : 650명규모. ( 교육역량 : 석박사과정 140명규모 ) 연구소설립 : 1981 년 ( 소장 : Prof. Dr. Eicke R. Weber) 중점연구분야 : 태양광에너지분야 + 에너지절약건축물분야 전세계두곳중하나인태양광효율공인기관. (NREL/US) 중점유치부분 : 차세대태양전지관련제조, 평가및 BIPV 응용부문. 산업체 (44%) 정부과제 (30%) 유럽연합 (5%) 기타 (21%) 지속적증가추세 59 VI. 유치대상연구소 : 연혁 프라운호퍼 (Fraunhofer Gesellschaft - FhG) 는연구자이자발명가이며기업가였던 Joseph von Fraunhofer(1787~1826) 의이름을딴유럽응용연구의선도기관. 1만2천여명의직원이독일40개도시의56개연구소에서개발수행. 연간연구비는 ~1.2 billion Euro(1.9조원규모 ) 그중 2/3가기업또는공공기금을통해서조달. Freiburg에있는 FhG-ISE (Institute for Solar Energy system) 연구소는 Adolf Goetzberger 교수에의해 1981년설립. 당시독립적으로운영되는유럽최초태양에너지연구소였음. 1993년 Joachim Luther교수가연구소장으로부임하면서태양에너지분야에서국제적으로선도적역할을하는연구소로발전. 2006년 7월에 Eicke R. Weber교수연구소장취임

31 VI. 유치대상연구소 : 연구소구조 / 설비 태양 E 관련재료시험, 증명및품질관리는관련사업이급성장하면서수요폭증 이를위하여 ISE는태양열체 계시험센터, 열광학측정실 험실 (TOPLAB), Photovoltaic 기술시험센터 (PV-TEC), ISE CalLab 등4 개의시험체계운영. 센터전경 ( 왼쪽 ), PV-TEC 센터 ( 가운데 ), PV 모듈공정센터 ( 오른쪽 ) PV-TEC는 PV 모듈공정센터와더불어신속한기술이전을목적으로실제양산에활용되는웨이퍼, 태양전지, 모듈생산장비를완벽하게갖추고있음. 61 VI. 유치대상연구소 : 연구성과 1. Building & tech. building 창호, 환기, 난방, 냉방, Heat pump 등 2. Optical Components and Systems 표면개질, 태양열에너지, 디스플레이, 대면적코팅 3. Solar Cells 실리콘태양전지, 염료태양전지, 유기박막태양전지, 인증업무 4. Off-Grid Power Supplies 전기조절체계, 전력저장체계, 연료전지, 정수 5. Grid-Connected Renewable Power Generation 전기조절체계, 전력저장체계, 태양광발전시스템개발 6. Hydrogen Technology 수소연료, 연료전지등 62 31

32 VI. 유치대상연구소 : 연구성과 1. Buildings and Technical Buildings Components 건축물 Concepts, 분석과운영에관한부문으로건축외관과창호, 조명기술, 에너지효율과태양냉방, 주거공간용에너지공급, 태양열응용, 열저장등에대한연구개발을함. 건축물의일반적인에너지소비경향분석 ( 왼쪽 ), 독일내건축물관련활동 ( 오른쪽 ) 독일에센주소재 Thyssen Krupp 본부건물의적용예 ( 왼쪽 ) 건물외관과창호와관련하여역시효율적인자외선의차폐와혁신적 BIPV용투명창호개발및적용연구를진행중이며이러한연구기반을위한 Thermal-Optical Measurement Laboratory (TOPLAB) 운영. 63 VI. 유치대상연구소 : 연구성과 에너지효율과태양냉방의경우시범과제를진행결과를추적분석중이며컨설팅을수행하여관련기술및소재연구에박차를가하고있음. FhG-ISE는이러한기술을적용하여연구소내의식당의냉방에기술을적용하고있으며 SorTech라는 ISE의 spin-off company를보유하고있음. Freiburg 에세계최초로설치된태양에너지활용에어콘디셔닝시스템 ( 왼쪽 ) SorTech사의태양냉방개념도 ( 가운데 ) 일반거주가옥에적용되는에너지공급시스템예 ( 오른쪽 ) 상기에너지효율관련기술은일반가옥에도적용되어전체가옥의에너지공급시스템최적화와관련하여 heat pump등요소기술을적용하고있음. 현재이러한연구개발활동이 Freiburg시정부와의긴밀한협력과전폭적인지원하에진행되고있음. FracTherm solar absorber in collector housing ( 왼쪽 ), Testi ng Center for Thermal Solar S ystems, (in German PZTS) 의외부와내부효율실험 ( 오른쪽 ) 64 32

33 VI. 유치대상연구소 : 연구성과 2. Optical Components und Systems 광학부품및시스템부문에서는조명기술, 디스플레이기술, 외장과창호, 태양열시스템그리고태양광발전등에필요한광학요소기술및시스템연구개발이주목적임. Interference lithography 를사용하여 1.2 x 1.2 m² 크기까지의미세구조생성 ( 왼쪽 ), 생성된미세구조현미경형상 ( 오른쪽 ) 대형스퍼터장비와이를이용한선택적코팅제품 ( 왼쪽 ), 파라볼릭형와프레스넬형집광플랜트시범설치사업현장 ( 오른쪽 ) 65 VI. 유치대상연구소 : 연구성과 3. Solar Cells 태양에너지관련연구개발중핵심부문으로서실리콘관련재료, 결정화, 공정부분, 태양전지및재료특성분석, 염료및유기태양전지, III-V 화합물과광다이오드, 우주공간용태양전지, 집광기술, 모듈기술등을총망라하는세계최고수준의기반설비와연구실적보유. 20.2% 태양전지 (37μm) with LFC backside ( 왼쪽 ) Metal Wrap Through (MWT) 형태양전지 ( 가운데 ) FLATCON(TM) 집광개선형태양전지 ( 오른쪽 ) 위그림에서보인실리콘계태양전지는전면배선을부분적으로후면으로이전하여빛이차단되는부분을제거함으로서높은효율을얻는구조임. 가운데태양전지는최초양산성공 MWT 형태양전지로 >16% 의효율을보임. 오른쪽은새로운형태의태양전지개념으로 FLATCON(TM) 모듈이며 Fresnel Lens 로집광효율을높이는 All-Glass Tandem Cell Concentrator 형신개념태양전지임. 플렉서블태양전지 ( 왼쪽 ), 준양산장비및실험장면 ( 오른쪽 ) 유기태양전지부분역시새로운형태의제품으로새로운시장을열어갈기술로평가되며 FhG-ISE 에서도다각적인연구개발이이루어지고있음. 유기태양전지부분에서는새로운형태의유기반도체물질에대한연구, ITO-free, light capture through microstructuring 등기법을활용한새로운형태의태양전지설계개발, 고효율코팅및구조기술개발, 장기안정성연구그리고독립적전력계에활용연구등의분야로연구개발이진행되고있음

34 VI. 유치대상연구소 : 연구성과 염료형태양전지효율개선추이 ( 왼쪽 ), 반투명염료태양전지의예 ( 가운데 ), 염료태양전지의현장적용예 ( 오른쪽 ) 염료형태양전지부분역시 FhG-ISE에서 spin-off를추진중인분야로서반투명염료태양전지설계의목적은주로건물외장으로의사용이목적이며 Baseline test cells의경우약 7% 의효율을보임. 장기수명을위한유리 Sealing 기술을사용하며현재주로 30cm 30cm 형의모듈파일롯생산에주력하고있음. 실크스크린기법등을활용한다양한형태의양산이가능하여향후선전용건축물외장재및건축요소로활용될가능성이높음. 독립전원시스템의예 ( 왼쪽 ), 고립지소형태양전지설치및탈염장비시스템 ( 오른쪽 ) 4. Off-Grid Power Supplies 전력망으로부터독립적인전력공급시스템개발부분은전력계통전자공학및제어시스템, 전기저장시스템, 극소에너지기술, 국지적태양전력활용정수시스템등의분야에대한연구개발이진행되고있음. 이를위하여 FhG-ISE는 Universal Energy Supply Protocol(UESP) 을개발하여이미개발된태양전지등의통합적응용발전에도역량을확대하고있음. 67 VI. 유치대상연구소 : 연구성과 전력망연결형태양광발전예 ( 왼쪽 ) 저전압전력망설계예 ( 가운데 ) 고효율 inverter 개발제품예 ( 오른쪽 ) 5. Grid-Connected Renewable Power Generation 독립적소규모전력공급뿐아니라전통적전력망을대체또는보충하는기술개발부분에서분산발전분야및상대적저전압위주의전력망최적화기술과전력활용의중추인 inverter등전기계통요소기술에대한연구를수행함. 6. Hydrogen Technology 총체적에너지효율증대의관점에서수소또는액체 / 기체탄화수소발생을위한변환시스템을개발하고물자원으로부터수소를생산하는전기분해기를개발함. 이와함께연료전지분야에대한연구개발과발생수소저장에대한연구개발도진행하고있음

35 VI. 유치대상연구소 : 국제적위상 세계적태양에너지연구소인 FhG-ISE의 CalLab은미국의 National renewable energy laboratory (NREL: M $) 와함께전세계적으로 PV효율측정에공인력을인정받고있는두개의기관중하나임. 지난 2008년 4월 MIT 에너지학회 (Plymouth, Mich.) 에서 Frank-Walter Steinmeier 독일외무부장관과함께MIT와FhG는MIT-FhG 공동지속성에너지시스템센터설립발표. MIT측은 5M $(56억원 ) 의 starting-fund 지원, 수요기업측 1M $(11억원 ) 의지원발표. FhG-ISE는위와같은공동연구소설립을통해서프라운호퍼소속의첨단연구소들과기초과학및혁신적문화의상징인 MIT와의상승적결합. FhG-ISE의국제적위상은본유치대상연구소가건국대학교에유치될경우서울의 R&D 역량강화에대한직접적영향뿐아니라국제사회에서의위상재고에도크게기여할것임. 69 VI. 유치대상연구소 : One more member of ISE Freiburg 시와 FhG-ISE 는시너지극대화를통해청정도시성공스토리창출 70 35

36 차례 I. 신재생에너지 / 태양광 II. 태양전지작동원리 III. 차세대태양전지의현황 IV. 태양전지의활용 V. 차세대태양전지연구소 VI. 독일프라운호퍼연구소 VII. Epilogue 71 IIV. Epilogue 국내태양광산업의전망 세계적발전추세에따라국내에서도기술개발과보급에대한정부의적극적인지원정책에힘입어빠르게성장 년부터실시한태양광주택 10 만호보급사업에이어서 2009 년부터시행하고있는그린홈 100 만호보급사업을비롯하여태양광발전차액지원제도, 보급사업자금지원제도, 공공건물의무화제도등의지원정책을꾸준히펼쳐 2004년에태양광발전규모가약 2.6MW에불과하였으나 2005년에는 5MW, 2006년에는 22MW, 2008년에는 100MW로성장하였고 2012년에는 1.3GW( 원자력발전소 1기규모 ), 2020년에는 4GW( 원자력발전소 3기규모 ) 로육성할계획. 태양광발전은신재생에너지가운데가장성장가능성이큰에너지임에도불구하고아직은높은제조원가와낮은효율로발전원가및전력거래단가가대표적인화석원료인석탄과석유에비해서 4.6배와 6.2배에달할정도로매우높음.(2007년기준 ) 이와같은태양광발전의비경제성에도불구하고태양광산업을활성화할목적으로 EU국가와우리나라등에서 는적극적인지원정책을실시하고있습니다. 그리고태양광발전관련산업의기업들도꾸준한연구개발을하여제조원가절감과효율이우수한제품개발노력경주. 1 GW = 1,000 MW = 1,000,000 kw = 1,000,000,000 W 발전차액지원제도 - 신재생에너지의설비투자에대한경제성을확보할목적으로신재생에너지발전에의해공급한전기의전력거래가격이지식경제부장관이정하여고지한기준가격보다낮을경우, 기준가격과전력거래가격과의차액을보전해주는제도. 우리나라와독일등 EU 국가에서실시. 우리나라는 2008년기준으로 1K Wh 당 600원-700원을지원하였으나점차줄여가는추세임

37 IIV. Epilogue 한국정부에서는 2012년까지세계태양광시장의 10% 에달하는 3조원규모의국내시장을형성하기위한목표를수립하고그로드맵을추진중. 태양광발전관련산업은피라미드형구조. 먼저태양전지의원자재인폴리실리콘및잉곳 / 웨이퍼관련산업 그다음태양전지의제조및태양전지를패키지한모듈제조산업 전력기기산업은직류인태양전원을교류로바꾸어주는인버터나배터리제조업 시공, 설치, 유지보수를담당하는산업. 73 IIV. Epilogue 태양광산업의 value chain: 폴리실리콘산업-잉곳 / 웨이프산업-셀-모듈-시스템설치 한국 2020 년총 4GW 태양광발전목표 아직은비경제적임 정부의적극적인지원정책과기술개발로보급가격낮아짐 보급확대를통한국산제품의 가격및기술경쟁력확보 소재에서건설, 시공까지균형있는발전해야태양광산업성장 74 37

38 IIV. Epilogue 급성장하는태양광산업 - 세계시장전망 태양광산업은가장빠른속도로성장하고있는산업중의하나. 본격적발전은 2000년이후. Photon Consulting Solar Annual 2007" 에따르면 2004년부터 2007년까지매년연평균 53.5% 의성장. 2000년에 300MW, 2004년에 1.25GW(83억달러 ) 를돌파, 2007년에는 2.3GW를넘었으며 2008 년에는 5.5GW, 2011년에는전세계태양광발전시장규모가연평균 41.7% 증가한 1,219억달러 ( 설치규모기준 20.5GW) 에이를것이라고전망. 2007년전세계전력소모량의 0.06% 에서 2011년에는 0.3%( 신규전력설비의 10%) 로확대. 1 독일 (Erlasee, 2006) 6 독일 (Burstadt, 2005) 2 독일 (Pocking, 2006) 7 독일 (Espenhain, 2004) 3 독일 (Muhlhausen, 2004) 8 미국 (Tucson, 2004) 4 독일 (Miegersbach, 2005) 9 독일 (Sembach, 2006) 5 일본 (Kameyama. 2006) 10 독일 (Saarbrucken, 2006) 75 IIV. Epilogue 태양광발전시장동향 2011년 1,219억달러 (20.5GW), 연평균 41.7% 성장 ( 공급부족예상되는폴리실리콘확보가주요관건 ) 소재가격하락, 기술개발등으로태양광발전단가지속적으로낮아짐 고유가, 지구온난화, 정부지원확대로태양전지수요계속증가. 국가별태양광산업시장동향 (1998 년 년 ) ( 참고 :"EPIA 발간 GLOBAL MARKET UTLOOK FOR PV UNTIL2013") 76 38

39 Appendix: C40 C40 기후리더십그룹 (C40 Climate Leadership Group) 은세계온실가스의 75% 이상을배출하고있는대도시들이기후변화에적극대응하기위해 2005 년발족된세계대도시협의체, 런던, 뉴욕, 파리등 40개회원도시와 13개준회원도시로이루어져있으며, 2005년런던, 2007년뉴욕에이어서울이 2009년제3차정상회의를유치. C40 조직위원회는조석래전경련회장이경제계를대표하여위원장에선임되었으며, 이웅열코오롱그룹회장등대기업 CEO, 강정원국민은행장등금융계, 이세중환경재단이사장등시민단체대표, 오세정서울대자연과학대학장등학계인사를포함하여총 25명으로구성. 77 VII. Epilogue: 기대효과 기술적측면 차세대태양전지원천기술선점. 유연소재기반 R2R 공정기술개발 차세대태양전지활용모듈화기술. BIPV 실장, 평가활용기술. 향후 OLED, OTFT 및유기메모리등의유기전자부품산업에기여. 나노구조체정밀합성기술 광활성소재정밀평가분석기술. 정책적측면 국내유기반도체소재원천기술확보 유기태양전지산업육성기여. 단기적으로신재생에너지기술보급률향상, 장기적으로서울의에너지자립도증진에기여. 국제 network 구축으로공동연구및기술이전, EU 진입장벽해소. 에너지자원의활용과분배등에주도적역할수행, 국제적위상강화기대. 산업경제적측면 100MW 공급시향후년간 1,000 억원대매출기대. 유기고분자반도체소재및정밀박막가공에기반확립. 전산업계에기술및사업시너지효과, 인력양성및고용창출효과기대. 참여기업을중심으로양산기반확보를통해관련산업으로상용화가능. 미래형 BIPV적용주택의건축자재등다양한산업분야로응용확대가능. 도시환경에적합한차세대박막태양전지원천기술개발 78 39

40 Danke schön 감사합니다. ;-) C.I. graphics 79 자료참조 : solarcenter.co.kr 80 40