에너지변환저장 현황분석 보고서

에너지 변환저장 산업[시장] 분석

에너지변환저장 현황분석 보고서

태양전지 태양광 전략분야 현황분석

전략분야 태양전지 태양광 1. 개요 가. 정의 및 범위 - 정의 : 빛 에너지를 직접 전기로 변환하는 태양전지 및 관련 소재/모듈/주변장치 기술 - 범위 : 태양전지는 여러 종류의 소재로 만들어지며, 웨이퍼 기반 결정형과 박막형으로 구분할 수 있고, 태양 전지를 연결한 모듈, 발전 전력 저장과 제어용 주변장치 등이 태양광 분야에 포함됨. 태양전지는 빛 에너지를 전기 에너지로 직접 변환하는 소자임. 관련 전방산업으로 태 양전지 제조에 필요한 소재/원료/부품 산업과 태양전지 제조공정 설비산업이 있음. 태양전지의 후방산업은 태양전지 모듈 및 발전 시스템에 관련한 장비/시스템 응용 관 련 산업으로 정의할 수 있음. 태양전지는 결정형, 박막형 태양전지로 분류할 수 있음. [태양전지의 분류] 결정형 태양전지는 주로 실리콘(Si)을 사용하는 태양전지로서 원재료가 되는 실리콘 웨 이퍼의 제조방식이 단결정 실리콘인 경우 FZ형, CZ형, 구형, Bridgeman형으로 구분되 며, 다결정 실리콘인 경우는 Cast형, HEM형, ZMR형, 리본형, 삼결정형으로 구분됨. - 3 -

에너지변환저장 - 태양전지 태양광 박막형 태양전지는 웨이퍼를 사용하지 않는 thin film 태양전지로서 실리콘 박막, CdTe 박막, Si:Ge 박막, 화합물 III-V(GaAs) 박막, CIGS 박막, 염료감응형 박막, 유기 박막 태양전지 등이 모두 포함됨. 태양전지 제조에 필요한 소재에는 활성층 재료, 전극층 재료, 반사방지막, 절연막 재료, 밀봉용 수지 등이 있으며, 부품, 생산공정 설비와 주변 장치 관련 산업도 전체 산업경 쟁력 강화를 위해 필수적이므로 대상 범위에 포함됨. 나. 주요 제품(또는 공정 서비스) - 현재는 결정형 실리콘(Si) 태양전지가 시장을 주도하고 있으며, 박막형 Si, CdTe, CIGS 태양전지 등은 상 품화 완료된 상태이고, 염료감응형 태양전지와 유기 태양전지의 경우는 아직 연구 개발 수준에 있어 상품 화가 미완성된 상태임. - 전략분야에 해당하는 주요 제품은 태양전지 및 이를 이용한 발전시스템을 구성하는 소재/재료, 모듈 및 부품, 주변장치 등으로 구성됨. - 결정질 실리콘 태양전지의 경우, 대기업의 시장 주도가 예상됨. 그러나 다양한 태양전지를 제조하고 발전 시스템화하기 위한 소재/재료, 모듈 및 부품, 주변장치, 공정장비 등은 중소기업에 의한 기술개발이 필요 한 영역임. 현재 태양광산업을 이끌고 있는 것은 결정형(단결정, 다결정) 실리콘 기반 태양전지 제 품임. 주요제품 분류는 대분야, 중분야, 세부 제품 분야로 구분함. [주요제품 분류표 (결정형 실리콘 태양전지)] 대분류 중분류 소재/부품 세부 제품 또는 기술 장비 원료/기판 가스, 부품, 폴리실리콘, 잉곳, 웨이퍼 폴리실리콘 제조장비, 라인, 반응로, 분석장비 등 결 정 형 단결정 태양전지 다결정 모듈/BOS 초고효율, 금속 페이스트, 집광형, 실리콘 박형 태양전지 등 저가형 다결정 실리콘 태양전지(SE, PERL, PERC, BCSC, SP cell) 태양전지 모듈, 금속 배선 재료, EVA, Back Sheet, 2차전지, 유리, 프레임 재 료 Furnace, PECVD, 인쇄기, 텍스쳐, RIE, 레이저, 건조로, 자동화 이송설비, 분석설비 등 Array 장비, 배선 장비, 봉지 장비 등 PV System Roof-top, BIPV, 인버터, PCS, Junction Box 등 다양한 시스템 제품 태양광 모듈 세정, 모니터링, 융복합 시스템 등 III-V, II-VI 화합물 태양전지 : 원소주기율표 상의 3족과 5족 화합물인 GaAs, InP 기반 태양전지와 2족과 6족 화합물 조합인 CdS, CdTe 등을 재료로 한 태양전지 기술은 아 직 국내 양산을 못하고 있는 실정임. - 4 -

전략분야 CIGS(CuInGaSe) 박막 태양전지와 비정질 실리콘 박막 태양전지의 경우는 현재 시험 생산 또는 양산 준비 중으로서, 중견 및 중소기업의 소재, 부품, BOS, PCS, System, 설 비 등에 대한 상용화 개발이 필요한 실정임. 염료감응형 태양전지(DSSC)와 유기 태양전지(OPV)는 아직까지 세계적으로 상업적인 태양광 발전에 활용되지 못하고 있기 때문에, DSSC 및 OPV 전용 BOS, PCS, System 의 실제 수요는 없는 실정임. 따라서 중소기업의 연구소 벤처 중심 연구개발이 필요한 상황임. 향후 DSSC의 상용화 개시에 따라 중소기업의 관련 소재, 부품, 설비 등에 대 한 상품화 참여도 곧 전개될 수 있을 것으로 전망됨. [주요제품 분류표 (박막형 태양전지)] 대분류 중분류 소재/부품 세부 제품 또는 기술 장비 실 리 콘 원료/기판 소자/공정/모듈 실리콘 박막 태양전지용 유리, 플라스틱, 철강 기판, 고순도 실란, 수소 가스, TCO 소재 등 대면적 박막 실리콘 태양전지 및 모듈 (Superstrate, Substrate, Flexible) 원료 제조 반응로, 박막 제조 장비 등 다층 고효율 실리콘 박막 태양전지 모듈 관련 제조 설비 등 박 막 형 III-V, II-VI BOS/PCS/ System 태양전지 모듈, 금속 재료, EVA, 유리, PCS, BIPV, 이차전지 등 제조 및 건설 관련 설비 등 원료/기판 유리, Mo, TCO, 전극금속, CIGS 원료 등 원료 제조 반응로, 박막 제조 장비 등 소자/공정 모듈/장비 대면적 박막 CIGS 태양전지 및 모듈 (Superstrate, Substrate, Flexible) CIGS 박막 태양전지 및 모듈화 공정 장 비 등 DSSC OPV 원료/소자/공정 모듈/장비 원료/소자/공정 모듈/장비 원천 소재/기술 연구 개발 중, 상품화 개발 착수 중 원천 소재/기술 연구 개발 중 2. 산업현황분석 - 시장 경쟁력 확보를 위한 고효율화, 저가격화 노력에 집중하고 있으며, 정부의 일관성 있는 지원제도 추 진 및 수출 주력 제품 개발이 필요함. - 현재 결정질 실리콘 태양전지가 태양광 발전 산업을 주도하고 있으나, 향후 박막 태양전지의 시장 비중이 증가할 것으로 예상되며, 화학 및 디스플레이 사업에 참여하던 대기업을 중심으로 사업화를 검토 중임. - 5 -

에너지변환저장 - 태양전지 태양광 가. 환경분석 (1) 정치(Political) 산업통상자원부(이후, 산업부/ 舊 지식경제부)에 따르면 2008~2010년 3년간 국내 30대 기업의 신재생에너지에 대한 투자 규모는 5.9조원이고, 이중 5.1조원이 태양광산업에 투자됨. - 풍력(4,547억원), CTL GTL(1,930억원) 등도 투자 증가세에 있음(제8차 녹색성장보고대 회, 2010. 7. 13). 정부에서는 2008년 12월 수립한 제3차 신 재생에너지기본계획 에서 태양광을 통한 발 전비율을 2010년 1.8%, 2015년 2.7%, 2020년 3.2%, 2030년 4.1%까지 증가시키는 목표를 제시한 바 있음. - 현재 제4차 신 재생에너지기본계획 이 수립 중으로 3차 기본계획보다 태양광의 비중 을 확대할 예정임(태양광 비중을 기존 `30년(3차)에서 `35년(4차)까지 확대 예정). 에너지 수입의존도가 97%에 이르는 한국의 경우, 신재생에너지에 의한 전력 공급비중 을 점차 증대시키는 것만이 에너지 독립국가, 저탄소 에너지 사회를 구현하기 위한 방 법이며, 그중에서 강력한 대안 중의 하나가 태양광 발전임. 촉진 요인 정부는 반도체, 디스플레이 산업에 이은 차세대 신성장 동력으로 태양광 산업 육성에 대한 의지가 확고함. `11년 12월 말로 발전차액제도(FIT, Feed In Tariff)가 종료되었지만, `12년부터 RPS(Renewable Portfolio Standards)가 실시되면서 대형 발전소(Utylity, 1MW급 이상) 를 설립하기 위한 프로젝트가 지속적으로 추진됨 - `12년 태양광발전 설치량을 200MW로 시작하여 매년 20MW씩 증설할 계획이며 향후 5년간 1.2GW를 설치하는 사업이 추진될 계획임. 저해 요인 국내 시장만 고려하면 시장규모가 작아 투자대비 경제성 확보가 어려우며, 세계시장을 대상으로 할 경우, 신재생에너지 사업은 각국 정부정책에 크게 좌우되는 특성으로 인 해 시장예측의 불확실성이 높음. 2012년 현재 국내 태양광모듈 생산 설비 규모가 약 3 GW에 이르기 때문에 최소한 국내에서 30% 내외의 시장을 형성하기 위해서는 RPS 등 - 6 -

전략분야 각종 지원 제도를 통해 단계적으로 2015년까지 1 GW/년 (1조원/년) 이상의 내수시장 규모를 형성할 필요가 있음. (2) 경제(Economical) 현재의 태양광발전은 발전단가가 기존 에너지원보다 고가임. 차세대 태양전지의 비전 은 기술개발을 통해 초고효율(효율 23% 이상), 초저원가(달러0.5/Wp 이하) 태양전지 상용화에 있으며, 이를 위해 관련된 업체에 대한 지속적인 지원이 필요함. 태양광발전의 발전단가가 기존 에너지원과 비교하여 경쟁력을 확보하는 그리드 패리티 (Grid Parity) 도달은 국가별로 그 시점에 있어 차이를 보임. 한국의 경우 태양광발전 시스템 설치 단가가 약 달러1/Wp를 하회하는 2020년 전후가 될 것으로 예상됨. - `11년 이후 폴리실리콘 가격이 급락함에 따라 모듈 및 태양광발전 시스템 설치단가가 하락하면서 전력가격이 높은 국가(독일, 이태리, 네덜란드, 스페인 등)에서 그리드 패 리티가 달성되고 있지만, 상대적으로 전력가격이 낮은 국내 태양광발전의 그리드 패리 티 시기는 `20년 전후가 될 것으로 예상됨. 태양광 시장이 공급자 중심에서 수요자 중심으로 변환됨에 따라, 태양광 응용분야별로 수요자의 욕구가 다양화, 고급화 되고 있는 추세에 있으며, 세계 태양광 설치 시장은 2010년 17.5 GW에서 2011년 27 GW, 2012년 28.3 GW, 2013년 30.5~36.9GW로 지속적 인 성장할 전망임(2013, SNE Research, Jan.). - 향후 중대형 태양광 발전 프로젝트가 전개될 전망임. 촉진 요인 세계적으로 태양광 설치 시장의 지속적인 성장세가 전망되며, 국내외적인 대규모 투자 및 활발한 기업합병이 이를 뒷받침하고 있음. 후쿠시마 원전사고 이후, 일본은 대규모 및 중소형 태양광 발전시스템 프로젝트가 개 발되고 있으며, 미국은 매년 3GW급 이상 신규 발전시장이 형성되고 있음. 또한, 전력 계통이 불안한 중국, 인도 및 동남아시아 등을 중심으로 분산전원용 태양광 발전시스템 수요가 확대되고 있음 저해 요인 태양광발전분야의 대규모 투자와 함께 초고속으로 시장이 확대됨에 따라, 제품가격 하 락률 경쟁이 극심하여, 기술우위 및 투자여력을 확보한 메이저 기업이 세계시장을 지 - 7 -

에너지변환저장 - 태양전지 태양광 배하는 상황임. - 2012년 기준 태양광 상위 10개 업체가 전체 시장의 50% 이상 점유 : 상위 순서로 잉 리솔라(중), 퍼스트솔라(미), 썬테크(중), 트리나솔라(중), 캐나디안솔라(중), Sharp(일), 진코솔라(중국), JA솔라(중), 썬파워(미), 한화솔라원(한국) (2013, Solarbuzz); 2013년 2Q 현재 상위 20개 업체가 전체 시장의 66% 이상을 점유 중이며, 이는 2013년 1Q의 70% 에서 하락한 것임. (3) 사회(Social) 고유가에 따른 대책, 저탄소화 노력의 일환으로 정부가 추진하고 있는 신재생에너지 계획 및 발전 비중 증대 시책에 따라 태양광산업은 지속적인 성장이 예상됨. 태양광 발전은 온실가스인 이산화탄소 저감효과가 석유에 의한 화력발전과 비교할 경 우, 단위 전력량(1 kwh) 생산당 689g으로 매우 큼. 이는 1 kwh당 0.277리터의 석유 사용 시 발생하는 온실가스 저감효과에 해당함. 정부의 온실가스 감축 목표(2020년 배출전망치의 30% 감축) 달성을 위해 온실가스 저 감 효과가 큰 태양광 발전 비중을 적극적으로 향상시킬 필요가 있음. 이는 향후 신재 생에너지 의무할당제 등을 통해 시행될 예정임. 촉진 요인 태양광 발전 산업은 고유가 환경 도래, 세계적인 친환경 지속가능 성장 기조 등으로 시장전망이 매우 밝음. 후쿠시마 원전 사태 이후 태양광발전에 대해 우호적인 시각이 증대됨. 대기업 및 해외 우수기업의 국내투자 및 인수합병 확대에 따라 국내 태양광 발전 시장 확대가 기대됨. 저해 요인 신재생에너지 보급 확대 및 보조금 지원제도로서 시행되었던 발전차액지원제도(FIT, Feed-In-Tariff)는 2011년 말에 종료되었고, 2012년부터 신재생에너지 의무공급제(RPS, Renewable Portfolio Standards)로 전환시행 되고 있음. 보조금 증대 및 제도 변경으로 인한 사업상 리스크 완화 등이 요구되고 있음. 2008년 이후 정부의 발전차액 보조금 규모가 축소되어 내수 시장이 위축된 바 있으며, - 8 -

전략분야 이는 태양광 산업을 활성화하여 수출 산업화하고자 하는 정부의 시책과는 상응하지 않 는 측면이 있음. 신재생에너지 산업은 자체 경쟁력 확보 시점까지 정부의 인센티브 제공이 꼭 필요하므 로 이를 활성화하기 위한 정책의 일관성 유지가 요구됨. (3) 기술(Technological) 태양전지 제조 공정은 반도체 제조공정과 유사하며, 광전환 효율 증대, 저가화 등 기존 의 반도체 LCD 기술과는 다소 다른 기술적 목표 및 노하우가 존재함. 태양전지 제조공정은 반도체 제조 공정과 유사하지만, 기존의 기술과 차별화되는 고효 율, 저가화하기 위한 개발 목표가 있음. 결정형 및 박막형 태양전지 및 발전 시스템의 원료/소재, 소자/공정, 모듈, 시스템, 설 비/장비 등 모든 부분에 있어서 핵심 요소기술 개발이 필수적임. 촉진 요인 한국은 반도체, 디스플레이 분야에서 세계 1등 기술을 보유하고 있으므로 태양전지 기 술에서도 우위 확보가 가능함. 핵심기술 개발과 더불어 상용화 기술이 함께 연동된 중견, 중소기업 기술 경쟁력 강화 를 통해 세계 태양전지 분야 품질/가격 경쟁력 1등 기술 보유 국가로 전환할 수 있으 므로, 기술우위 중소기업 육성 추진 및 기술개발 지원이 요구됨. 생산기술의 진보로 낮아진 태양전지 제조원가는 수출경쟁력을 바탕으로 시장을 확대하 고 산업을 촉진하는 요소로 작용함. 저해 요인 독일, 미국, 중국, 일본 등 선진기업의 지속적인 기술개발에 따라 국내기업들과의 기술 력 격차가 점차 심화되고 있음. 태양전지는 반도체, 디스플레이 산업과 유사하게 생산 규모의 경제가 단가하락에 영향 을 미치며, 중국의 태양전지 생산용량 급증으로 기술 및 가격 경쟁이 심화되고 있음. - 9 -

에너지변환저장 - 태양전지 태양광 태양전지 분야에 있어서 세계 1등 기술을 보유하고 있지 못하며, 생산 공정 장비, 부 품 소재 관련 국산화 기반이 취약함. [태양전지 분야의 PEST 분석] 구분 주요이슈 단기(3년이내) 중장기(4년이상) 비고 정치 (P) 촉진 -RPS 사업 확대 - 신성장동력산업으로 육 성 상 중 하 상 중 하 - 국내 태양광 GW급 시장 확대 저해 - 정부정책 의존 상 중 하 상 중 하 - 민간시장 확대 경제 (E) 촉진 저해 - 중대형 태양광발전 프 로젝트 시장 활발 - 분산전원용 발전시스템 수요 확대 - 가격경쟁력 심화 - 메이저 기업의 시장 지배력 우위 상 중 하 상 중 하 - 해외 태양광발전 프로젝 트 참여 - 신흥시장 참여 상 중 하 상 중 하 - China Risk 극복 사회 (S) 촉진 저해 - 원전사고 이후 태양광 시각 변화 - 태양광 투자 및 기업 간 M&A 확대 -FIT 제도 폐지 - 소규모발전사업자 사업 축소 상 중하 상 중 하 상 중 하 상 중 하 - 해외 태양광발전 프로젝 트 참여 - 기술력 있는 기업 M&A - 소규모 발전사업자 우대 방안 검토 기술 (T) 촉진 저해 - 태양전지 기반 기술 우위 확보 - 주요 기술 확보를 통 한 기술경쟁력 확보 - 선진국과의 기술 격차 - 단가하락에 따른 가격 경쟁력 심화 상 중 하 상 중 하 - Bottle Neck 기술 개발 상 중 하 상 중 하 - 원천기술 확보 - 원가 절감을 위한 공정 개발 구분 촉진요인 저해요인 수요 환경 - 정부의 태양광 산업 육성 의지 - 전 세계적 시장 및 투자 확대 - 친환경 지속가능 성장 기조 - 대기업의 투자 및 수출 주력 산업화 인식 - 국내 시장의 시장 불확실성 - 정부의 일관성 있는 지원제도 추진 미흡 및 이로 인한 사업 리스크 기술 - 반도체, 디스플레이 등 유사산업 세계 1등 기술력 - 선진기업과의 가격경쟁/기술격차 심화 - 시장 경쟁력 확보를 위한 고효율화, 저가격화 노력 집중 - 정부의 일관성 있는 지원제도 추진 및 수출 주력 제품 개발 필요 - 유사산업 우수 기술력의 적용, 세계 1등 경쟁력 확보 - 10 -

전략분야 나. 산업특징 및 구조 (1) 산업의 특성 태양전지 원료인 폴리실리콘 소재는 전 세계적으로 10개사 이내의 메이저 회사들이 독 점적으로 공급하고 있어 원료 공급자의 교섭력이 강하나 현재로서 공급 초과 상태이므 로 원료 확보에 문제는 없음. 고효율 저가형 태양전지 및 발전시스템 산업은 기술집약적인 산업에 해당되며, 특히 태양전지 모듈과 주변장치, 설비 및 장비가 중소기업 주도의 산업 특성이 강함. 태양전지 및 태양광 발전 분야를 구성하고 있는 산업은 1 폴리실리콘 소재, 웨이퍼, 금속 소재, 공정 가스, 케미컬 재료 등 소재 관련 전방산업, 2 태양전지 제조 공정, 검 사, 자동화 설비, 분석, 검사 장비 등 태양전지 제조와 관련된 산업, 3 전력제어 시스 템(PCS), 전력저장용 배터리, 시스템 설치 가대와 접지 시스템 모니터링 및 건설 산업 등 태양전지 후방산업으로 구분이 가능함. [태양전지 중심의 전후방 산업 구조] 태양광산업의 발전은 국내 반도체, 디스플레이 기반 산업과 유사한 특성의 제조 산업 에 더해, 발전을 위한 건축, 중공업 산업과 금속, 화학, 소재 등 관련 산업이 융복합적 으로 경쟁력을 가지고 있어야 대외 기술 우위를 점할 수 있는 산업임. (2) 산업구조 태양전지 및 태양광 발전 산업은 소재/재료 부분과 소자 공정 설비, 부품, 주변장치 부 분 등으로 구성되어 있음. 소재/재료 부분의 경우, 태양전지 제조뿐 아니라 모듈을 위한 재료도 의미함. 관련 소 재/재료의 기술력은 태양광 발전시스템 전체의 에너지 변환 효율에 밀접한 관계가 있 으며, 이의 국산화는 발전단가 하락에 중대한 영향을 미침. - 11 -

에너지변환저장 - 태양전지 태양광 원료소재는 대기업인 OCI를 중심으로 폴리실리콘 소재를 생산(`14년 이후 한화케미칼 생산 예정)하고 있으며, 웨이퍼(단결정 및 다결정)의 경우 넥솔론, 웅진에너지 등이 중 점적으로 생산하고 있음. 한편, 금속 소재, 공정 가스, 화학 소재 등은 제품 스펙의 다 양성 때문에 중소기업의 참여도가 높음. 웨이퍼, 금속 소재, 태양전지 공정 설비, 모듈 분야에는 견실한 중소기업들이 주를 이 루고 있으며, 중소기업들의 기술개발 진보에 따라 대기업의 참여가 기대되고 있음. - 현재 결정형 실리콘 태양전지 산업에 참여하고 있는 주요 중소기업의 수는 약 200여 업체에 달하고 있으며, 기술집약형 기업과 노동집약형 기업이 공존하고 있음. 결정질 실리콘 태양전지가 태양전지 및 태양광 발전 산업을 주도하고 있음. - 중소기업들은 소재산업과 관련된 웨이퍼, 금속 소재, 공정 가스, 화학 소재의 전방산업 과, 공정장비 등 전지제조 산업, 그리고 전력제어 시스템(PCS), 시스템 설치 가대와 접 지 시스템 모니터링 및 건설 산업 등 태양전지 후방산업에 참여하고 있음. [결정형 실리콘 태양전지 공급망 구성요소 및 주요업체] 잉곳, 웨이퍼 결정질 실리콘태양전지 태양전지모듈 전력변환장치, BOS 태양광시스템 주요내용(설명) 실리콘 웨이퍼 광전소자, 셀 셀의 배열, 전극배선 인버터, 교류화 발전, 구조물 등 대기업 넥솔론, 웅진에너지 LG전자, 현대중공업, STX솔라 현대중공업, LG전자, LS산전, STX솔라 KCC, LS산전 LS산전, LG CNS, 한화큐셀, OCI솔라파워 주요 업체 중소 기업 글로실, 오성LST, SKC솔믹스, 나라테크, 네오세미테크, 렉서, 퀼리플로 신성솔라에너지 S-에너지, 솔라테크, 이건창호, 해성쏠라, ETA솔라 금비전자, 다스테크, 엘스콤, 윌링스, 이화전기, 한양정공, 헥스파워 KC코트렐, KD파워 이건창호, S-에너지, 해성쏠라, 렉스파워 박막 실리콘 태양전지는 산업화 진입을 추진 중임. 주로 화학 및 디스플레이 산업에 참여하던 대기업을 중심으로 사업화를 검토 중이며, 중소기업들은 주로 증착 장비 (Sputter, Co-evaporator 등) 및 부품 소재(전극소재 등)에 집중되어 있음. 박막 CIGS 태양전지는 산업화 진입을 추진 중임. 중소기업들은 주로 증착 장비에 집중 되어 있으며, 원료/소재 산업과 태양전지 전방산업은 역시 박막 실리콘 태양전지 산업 과 유사함. - 박막 CIGS 태양전지 분야에 참여하고 있는 중소기업의 수는 약 10여 업체 이하이며, 산업화의 중심으로 등장하기 위해서는 보다 많은 연구 개발이 필요함. - 염료감응형 태양전지(DSSC)와 유기 태양전지(OPV) 기술은 아직 시생산 또는 연구개발 - 12 -

전략분야 중인 기술로 세계적으로 태양광 발전 산업에 활용되지 못하고 있음. 따라서 DSSC, OPV 전용의 BOS, PCS, 시스템 개발은 진행되지 않고 있으며, 이와 관련된 발전 시스템 관련 부품/소재를 중소기업이 사업화하기에는 시간이 보다 소요될 것으로 예상됨. 단, DSSC 분야는 최근 BIPV에 대한 관심 및 시장확대 추세에 따라 상용화를 추진하고 있는 주요 기업들이 생겨나고 있어서 관련 중소기업의 상품화 개발도 이어질 것으로 전망됨. [박막형 태양전지 공급망 구성요소 및 주요업체] 품목 실리콘 박막 태양전지 전력변환장치, BOS 설명 광전모듈, 전극배선 인버터, 교류화 주요업체 썸텍, 이엔이시스템, 주성ENG, TES, 원익 IPS, LG전자, TG솔라 금비전자, 세방전지, 엘스콤, 이화전기, 헥 스파워 품목 CIGS 박막 태양전지 모듈 전력변환장치, BOS 설명 광전모듈, 전극배선 인버터, 교류화 주요업체 삼성SDI, LG이노텍, 금호전기, SK이노베이션, 대양금속, 아바코, SNU 엘스콤, 웰링스, 헥스파워 Precision 3. 시장분석 - 태양전지 태양광 발전 시장은 2010년 118% 성장하였으며, 향후에도 연평균 10~20% 수준의 성장세를 지 속할 것으로 전망됨. - 저가화, 고효율화의 무한경쟁 속에서 전 세계 시장점유율 1위업체가 수년 동안 일본, 독일, 미국, 중국 등 으로 바뀌어 오고 있음. 또한 중국 업체의 시장지배가 돋보이는 등 시장은 빠르게 변화하는 양상을 보이 고 있음. - 국내에는 태양전지 제조를 위한 부품, 소재 또는 제조 설비 등을 취급하는 수백여 개의 중소기업이 시장 에 참여하고 있음. 가. 시장현황 및 전망 SNE Research 2012 보고서에 의하면, 세계 태양광 시장은 2006년(1.5 GW)부터 2010년 (17.5 GW)까지 연평균 CAGR 73%의 고속성장을 이루었으며, 2011년에는 23.2 GW로 확대됨. 향후 2015년까지 연평균 성장률 9~21%대로 전망됨. 단결정 실리콘(c-Si)과 다결정 실리콘(mc-Si) 태양전지인 결정질 실리콘 태양전지는, 2011년을 기준으로 할 때, 세계 태양전지 시장의 86.9%를 점유하고 있으며, 박막형 태 양전지는 약 13.1%의 점유율을 보이고 있음. - 박막형 태양전지는 CdTe 박막 태양전지, 비정질 실리콘 박막 태양전지, CIGS 박막 태 양전지의 순으로 시장 점유율을 보이고 있으며, 아직까지 염료감응형 태양전지와 유기 태양전지는 시장점유율이 미미한 실정임. - 13 -

에너지변환저장 - 태양전지 태양광 자료 : SNE Research Feb., 2013. [세계 태양광 시장 전망] 향후 박막 Si 태양전지, CdTe 및 CIGS 등 박막형 화합물 태양전지의 시장점유율은 지 속적으로 증가할 것으로 예상됨 (2015년 박막태양전지 총 17.2% 점유 예상). - 연평균 CAGR 기준으로 2015년까지 박막 Si 태양전지 31.1%, CIGS 박막 54.0%, CdTe 박막 20.8%로서, 향후 CIGS 박막 태양전지의 성장세가 가장 돋보일 것으로 전망됨. - 염료감응형과 유기 태양전지는 2012년부터 소규모로 시장에 진입하기 시작하였음. 국내시장 규모는 2009년 1.2조원에서 연평균 30%의 수준의 급격한 성장률을 보이며 성 장하여 2011년에 2.0조원, 2015년에 4.6조원에 달할 것으로 추정됨. 자료 : SNE Research June, 2012. [태양전지 유형별 세계시장 점유율] - 14 -

전략분야 [박막 태양전지 종류별 생산량 및 점유율] (단위: MW, %) 구분 종류 단위 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012F 2013F 2014F 2015F a-si 생산량 98.4 196.4 414.5 683.1 1,273.0 1,367.5 1,906.0 2,483.5 3,149.3 3,943.2 a-si 점유율 3.4 4.6 5.2 5.5 5.0 4.2 5.0 5.5 5.9 6.2 CIGS 생산량 3.6 23.5 74.9 160.6 368.6 583.6 1,111.7 1,592.5 2,326.5 3,193.5 CIGS 점유율 0.1 0.5 0.9 1.3 1.4 1.8 2.9 3.5 4.3 5.0 CdTe 생산량 63.5 206.0 507.0 1,181.1 1,293.5 2,053.4 1,852.5 1,492.0 1,911.5 2,545.5 CdTe 점유율 2.2 4.8 6.4 9.0 5.1 6.3 4.9 3.3 3.6 4.0 Thin Film DSSC 생산량 0.0 0.0 0.1 0.5 1.0 4.2 16.9 38.4 82.9 174.5 DSSC 점유율 0.00 0.00 0.00 0.00 0.004 0.01 0.04 0.08 0.15 0.27 OPV 생산량 0.0 0.0 0.0 0.0 0.3 1.5 4.2 11.9 30.4 75.3 OPV 점유율 0.00 0.00 0.00 0.00 0.001 0.00 0.01 0.03 0.06 0.12 Thin Film Thin Film Thin Film 생산량 165.5 425.9 996.5 1,962.3 2,936.4 4,010.2 4,891.3 5,618.3 7,500.6 9,932.0 점유율 5.7 9.9 12.6 15.7 11.5 12.3 12.8 12.4 13.9 15.6 성장률 157.4 134.0 96.9 49.6 36.6 22.0 14.9 33.5 32.4 자료 : SNE Research June, 2012. 자료 : SNE Research June, 2012. [박막 태양전지 종류별 생산량 전망] - 15 -

에너지변환저장 - 태양전지 태양광 구분 해외 시장 국내 시장 소재 결정형 태양전지 박막형 태양전지 소재 결정형 태양전지 박막형 태양전지 [태양전지분야 주요 제품별 시장현황 및 전망] 년도 시장규모 2012 2013 2014 2015 2016 (단위: 억원) 성장률(%) (2012~2016) 웨이퍼 215,600 255,200 146,080 36,960 48,048 30 공정소재 124,080 142,560 166,320 190,080 237,600 25 단결정 431,200 510,400 624,800 739,200 960,960 30 다결정 507,900 619,800 775,200 930,600 1,256,310 35 비정질 49,500 55,000 62,700 70,400 84,480 20 CIGS 27,720 29,040 31,020 33,000 36,300 10 유기 4,676 7,622 12,424 20,600 33,578 63 모듈/소재 93,280 116,160 158,400 200,640 280,896 40 공정설비(장비) 168,300 204,600 257,400 310,200 418,770 35 전력변환장치/시스템 107,800 127,600 167,200 206,800 268,840 30 합계 1,730,056 2,067,982 2,401,544 2,738,480 3,242,360 18.4 웨이퍼 5,940 7,480 9,900 12,320 17,248 40 공정소재 3,564 4,488 5,940 7,392 10,349 40 단결정 10,208 11,616 13,728 15,840 19,800 25 다결정 13,365 16,830 22,275 27,720 38,808 40 비정질 1,155 1,210 1,287 1,364 1,500 10 CIGS 693 726 759 792 855 8 유기 10 16 30 43 70 63 모듈/소재 1,989 2,218 2,517 2,816 3,379 20 공정설비(장비) 3,729 4,158 4,719 5,280 6,336 20 전력변환장치/시스템 2,486 2,772 3,146 3,520 4,224 20 합계 43,139 51,514 64,301 77,087 94,046 22 자료 : 1. Photon International April, 2010. 2. SOLAR ANNUAL, 2009 Total Eclipse, Photon Consulting, June, 2009. 3. 신재생에너지 R&D 전략 2030, 에너지관리공단, 북스힐 2008. 4. 태양광사업 기술, 시장의 실태와 전망 2009 산업교육연구소 2009. 5. EPIA Solar Generation IV-2007, Reported by Solar Buzz LLC. 나. 무역현황 태양전지 태양광 주요 수출입 품목은 광전도셀과 광전지 등이 있음. 신재생에너지에 대한 관심이 전세계적으로 증가하면서 최근 들어 교역량이 크게 증가하고 있는데, 광전 지의 경우 2000년대까지는 수입액이 수출액보다 컸으나 2010년부터 수출이 수입을 크게 앞서고 있음. - 16 -

전략분야 [태양전지 태양광 전략분야 품목별 수출현황] (단위: 천달러) 품목 구분 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 수출현황 84 158 1,001-250 372 1,207 광전도셀 수입현황 1,776 4,307 10,608 9,970 19,908 22,349 39,940 무역특화지수 -0.910-0.929-0.828 - -0.975-0.967-0.941 수출현황 110,292 124,924 268,055 519,996 1,872,947 1,360,278 747,026 광전지 수입현황 204,693 403,107 1,082,820 676,243 701,579 464,221 225,232 무역특화지수 -0.300-0.527-0.603-0.131 0.455 0.491 0.537 * 무역특화지수 = (상품의 총수출액 - 총수입액) / (총수출액 + 총수입액) 다. 글로벌 수출입 유망품목 2012년 글로벌 수출입 유망품목은 국내외 수출입 규모와 성장률, 관세율, 특허출원동향 을 바탕으로 품목 경쟁력, 품목 유망성, 시장성, 기술성, 중소기업 적합성 등을 분석하 여 도출됨. 태양전지 태양광분야에서는 태양전지 및 그 부분품이 수출 유망품목으로 도출됨. 라. 업체동향 2009년에는 상위 10개 업체가 생산량의 46%에 해당하는 5.6 GW를 생산하였고, 2010년 에는 썬테크(중)가 First Solar(미)를 제치고 1위를 차지하였으며, 2011년에는 상위 10개 업체가 생산량의 60.0%를 점유하였음. 하지만 `11년 이후 지속된 태양광 가격하락에 따 라 썬테크(중)가 `13년 1분기에 파산하면서 태양광 산업이 구조 조정되고 있는 상황임. - 태양광 상위 10개 업체에 중국계 회사는 JA솔라(중), 트리나솔라(중), 잉리솔라(중), 캐 나디안솔라(중), 진코솔라(중) 등으로 중국 업체의 상승세가 유지되고 있음. 자료 : SNE Research June, 2012. [결정형 실리콘 태양전지 세계 시장 점유율(상위 10위)] - 17 -

에너지변환저장 - 태양전지 태양광 태양전지 생산업체는 크게 중국, 일본, 미국, 독일, EU, 아시아 국가 등으로 분류되며, 2011년 아시아 국가의 생산용량은 세계 생산용량의 80%를 초과하고 있음. 2000년부터 2006년까지 일본은 세계에서 상위 10위권에 위치한 회사를 4개(산요, 샤프, 교세라, 미쯔비씨)나 가지고 있었으나, 2007년부터 독일, 중국, 미국, 심지어는 대만보다 도 시장에서 뒤지는 모습을 보이고 있음. 2010년에는 쿄세라가 10위권 이내에 진입하 여 일본은 샤프와 함께 2개의 회사가 10위권 이내를 유지함. 그러나 2011년에는 다시 일본 기업들이 10위권 밖으로 밀려남. 2007년과 2008년에 세계 1위를 차지한 독일의 큐셀은 최근 전개된 태양광산업의 공급과잉과 유럽발 경제위기의 영향을 받아 2012년 에 파산신고 하였고 이후 한화케미칼에 흡수되어 한화큐셀로 사명을 바꾸는 등 태양광 시장은 격동기를 맞고 있음. 현재 세계 메이저 제조사의 생산규모는 2 GW p 급을 상회하여 세계적인 연간 생산량은 54 GW p 를 상회할 것으로 전망됨(중국을 중심으로 규모의 경제를 수립하기 위해서 GW급 생산 Capa.가 필요함). 박막 태양전지 시장은 시장 점유율 15%를 상회하는 First Solar의 독주 체제가 이어지 고 있는 가운데, Solar Frontier( 日, 舊 Showa-Shell)가 CIGS(CIS 포함) 박막 태양전지를 주도하면서 `12년 4분기에 흑자로 전환한 반면 실리콘 박막 태양전지는 결정질 태양전 지의 가격하락으로 어려움을 겪고 있음(LG전자가 셀 세계 최고 효율 13.4% 달성). [박막형 태양전지 세계 시장 점유율(상위 10위)] 국내 태양전지 생산규모는 현대중공업 600 MW, 한화케미칼 2.3GW(기존 중국 솔라펀 공장(1.3GW) 및 한화 Q-Cell의 독일 공장(200MW)과 말레이시아 공장(800MW) 보유, - 18 -

전략분야 연간 2.3GW의 셀 생산능력을 갖춘 세계 3위의 태양광 전문회사), LG전자 330 MW, 신 성솔라에너지 350 MW, STX솔라 150 MW 등임. 한국의 2012년 07월 현재 생산능력은 1,875 MW(한화케미칼을 포함하면 2,775 MW)임. [태양전지 태양광 주요 부품소재/장비의 국내 업체 현황] 세부전략분야 주요 제품 대기업 중소기업 중소기업 주요 참여영역 소재 모듈 시스템 태양전지 공정/분석/ 평가설비 원료 및 소재 웨이퍼 공정 소재 모듈 및 모듈 소재 BOS 주변기기/ 시스템 OCI, OCIM 넥솔론, 웅진에너지 LG이노텍, 제일모직 코오롱, 한화케미칼, 삼성SDI, 롯데알루미늄 효성, 현대중공업, LS산전, LG CNS 공정설비 주성엔지니어링 공정분석 설비 성능 평가 설비 - 퀄리플로, 세미머티리얼스, 원익IPS 네오세미텍, 렉서, 나라테크, 퀄리플로, 오성LST 대주전자, 동진세미켐, 테크노세미켐 솔라테크, 에스에너지, 심포니, 이건창호, ETA솔라, 우일하이텍, SFA, 혜성쏠라, 한국유리 금비전자, 다스테크, 엘스콤, 윌링스, 한양정공, 세방전지, 핵스파워, 이화전기 DMS,성진, 원익IPS, KCTEC, 참엔씨, SFA, 아바코, PST DMS, SNT, SFA, 로보스타, 맥사이언스 실란계 가스, 라인, 부품, 반응로, 분석 등 참여 정도 점유율 단결정 CZ, 다결정 Cast, HEM Ag, Al, Ag:Al 등 금속전극 소재, 산, 염기, 세정 화학 소재 G/G(Glass to Glass) 실리콘 태양전지 모듈, 금속 배선 재료, EVA, 유리, 프레임 금속 재료, Back Sheet 등 전력제어 시스템(PCS), battery, 시스템 설계, 설치 가대와 접지, 모니터링 Furnace, PECVD, 인쇄기, 텍스쳐, RIE, 레이저, 건조로, 자동화 이송설비 면저항, 굴절율, 크랙 검사 장비 등 - 우일하이테크, 이오테크, 참엔씨 IV, Sorter, SR, EL, PL, Shunt meter * 참여정도는 주요제품 시장에 참여하는 중소기업의 참여규모와 정도(업체수, 비율 등)를 고려하여 5단계로 구분 (낮은 단계 :, 중간단계 :,,, 높은 단계 : ) [태양전지 태양광 주요 제품의 국내 업체 현황] 세부전략분야 주요 제품 대기업 중소기업 중소기업 주요 참여영역 결정형 실리콘 태양전지 박막형 태양전지 초고효율(>19%) 단결정 실리콘 태양전지 지상전력(<18%) 다결정 실리콘 태양전지 실리콘 박막 태양전지 CIGS 박막 태양전지 염료감응형, 유기 태양전지 현대중공업, STX솔라 LG전자, 한화케미칼 현대중공업, STX솔라 LG전자, 한화케미칼 LG전자 LG이노텍, 삼성SDI SK이노베이션 삼성SDI, 코오롱, LG화학 신성솔라에너지 신성솔라에너지 TG 솔라, 이엔이시스템, 주성 ENG, 찬성에너지, 테스, SFA, 나래나노텍, 에코페라, SNTech 금호전기, 주성ENG, 테스, SFA, 아바코, 원익IPS, 디엠에스, SNU Precision, 테라세미콘, 이엠테크, 톱텍, 맥사이언스 이건창호, 금호전기, 동진세미켐, 상보, 도레이첨단소재 HIT 기술, 후면도핑, 후면국부전극 집적화 기술, 레이저 그루빙 형성 기술, 이송기술, 세정기술 박형 태양전지, 태양전지 구조 기술 대면적 박막 실리콘 태양전지 (Superstrate, Substrate, Flexible), 다중접합기술 참여 정도 점유율 대면적 박막 CIGS 태양전지 (Superstrate, Substrate), 적층기술 DSSC, Flexible, BIPV 기술, OPV, 유기소재 * 참여정도는 주요제품 시장에 참여하는 중소기업의 참여규모와 정도(업체수, 비율 등)를 고려하여 5단계로 구분 (낮은 단계 :, 중간단계 :,,, 높은 단계 : ) - 19 -

에너지변환저장 - 태양전지 태양광 [공급망 단계별 국내 기업체 현황] Value Chain 기술 특징 기술집약형 장치 산업 시장 진입장벽이 높으며 고부가가치 노동집약형 산업 시장 진입장벽이 낮음 영업이익율 ( 11년 기준) 15~38% 10~25% 10~20% 3~10% 7% 세계 312,000톤 47,500MW 48,000MW 52,000MW 27,000MW 생산 용량 12년 한국 중국 70,000톤 (22.4%) 121,758톤 (39.0%) 2,840MW (5.9%) 34,675MW (76.0%) 1,730MW (3.6%) 25,453MW (58.5%) 2,857MW (5.5%) - - - 기술 경쟁력 (선진국=100) 90.8 93.6 (단결정) 86.2 (다결정) 87.7 (단결정) 89.3 (다결정) 91.1 92.3 고용인원(명) ( 11년 말 ) 2,200 1,863 1,760 2,431 3,200 주요 기업 생산 용량 12년 세계 한국 1 GCL(중) 65,000톤 2 Wacker(독) 52,000톤 3 Hamlock(미) 50,000톤 1 OCI 42,000톤 2 한국실리콘 15,000톤 1 GCL(중) 8.0GW 2 Yingli(중) 2.4GW 3 Renesolar(중) 2.0GW 1 넥솔론 1,500MW 2 웅진에너지 500MW 3 오성LST 300MW 1 JA Solar(중) 2.8GW 2 Yingli(중) 2.4GW 3 Suntech(중) 1.8GW 1 현대중공업 600MW 2 신성솔라 350MW 3 LG전자 330MW 1 Yingli(중) 2.2GW 2 Fisrt Solar(미) 1.8GW 3 Suntech(중) 1.8GW 1 현대중공업 600MW 2 솔라파크 600MW 3 에스에너지 350MW - LG CNS KC코트렐 에스에너지 삼성물산 수출 비중 80% 67% 76% 76% - 자료 : SNE Research Jan., 2013. 태양전지 제조 관련 설비는 반도체, 디스플레이 산업관련 설비와 유사한 특성이 있어 서, 한국은 세계적인 기술경쟁력을 단시간에 확보할 수 있는 분야이므로 공정 설비관 련 60개 이상의 중소기업이 있음. - 제조설비의 종류 : 에칭장비, CVD, 확산로, 스퍼터, 시험장비, 어셈블러, 증착기, 레이 저 스크라이빙기 등 - 20 -

전략분야 마. 기업개발니즈 태양전지 태양광 발전 분야의 기업 니즈 중에서 주목할 만한 아이템은 다음과 같음. - 인버터(역률 자동조정장치 등), BIPV(BAPV, 경사진 기와 지붕형 태양전지 모듈), 유기 감광재, 방열기술/구조(열전소자 등), 전극 페이스트(Ag 페이스트, Cu 등과 같은 Ag 대체 금속 페이스트 등), 태양전지 장비(ALD, Passivation PECVD, MOCVD 등), 태양 광 검사장비(신뢰성 Simulator, 셀/모듈 검사장비 등), 집광/집열 장치(Fresnel lens 설 계, 소재 등), 모듈 부재(백시트(방열기능 등), EVA 등) - 유망기술로는 인쇄/유연 태양전지, 유기고분자 태양전지, 유기 태양전지 공정장비(DSSC 실링용 레이저시스템), 인쇄/유연 태양전지 공정장비(R2R, 그라비아 코팅장비, 옵셋인쇄 장비 등), 전/후면 전극 재료(Ag 페이스트, Cu 등과 같은 Ag 대체 금속 페이스트 등) 그 외 태양광 태양광발전 분야의 중소기업들은 기술을 기반으로 다양한 산업분야, 적 용분야의 시장 진입을 위한 개발 계획을 가지고 있음. - 염료감응 태양전지용 유기감광제, 태양전지 전력변환기기/시스템, 결정질 실리콘 태양전지, 이차전지 소재, 산화물 나노입자, 반도체 검사장비, 태양열 발전시스템, 식물공장, 태양전지 태양광, 태양에너지를 이용한 집광채광시스템, PV Backsheet, Pouch, IT 소재, 신재생에너지 설비 생산 자동화(대면적 제품에 대한 효율성), 태양 광 전지 장비, 전자제품용 방열소재, 염료감응형/유기 태양전지 탄소나노소재, 커 튼월, 알루미늄창호, 더블스킨, 실리콘 잉곳, 태양광전지 장비, 계통연계형 태양광 인버터 및 연료전지 인버터, 독립형 인버터, 무기박막 태양전지 나노다층(복합) 필 름, 태양전지용 잉곳생산장비의 공정모듈, 태양전지 모듈, 신소재나노융합, 염료 감응/유기태양전지, 중대형 이차전지팩, 친환경 용승순환장치, 태양전지 장비 및 그 래핀 소재 및 장비개발, 창문 마감재, 태양광+ESS(Battery, 2차 전지 등 포함) 하이 브리드 인버터 풍력+ESS(Battery, 2차 전지 등 포함) 하이브리드 인버터, 차세대 CIGS 태양전지용 증착장비 개발 및 양산공급, 발전기 및 전력변환/연계, 1. 20nm 급 반도체 제조용 장비 2. 450mm 웨이퍼용 반도체 제종조용 장비 등 태양광을 활용할 수 있는 Application 및 유지/관리용 아이템은 다음과 같음. - 태양광 가로등 및 관련 기구, 태양광 모듈, 태양광 발전소 관련 센서 및 시스템, 태양 광을 이용한 저온저장고, 자동차 응용 제품(전기자동차용 충전기, 선루프 등) 바. R&D 현황분석 최근 2년간 중소기업들이 정부 R&D 자금지원을 받기 위해 신청한 과제 리스트를 분석 한 결과, 태양전지 태양광분야에는 모듈(부품소재), 박막태양전지(부품소재), 발전시스템 (부품), 염료감응유기태양전지(부품소재), 이동식 태양광 발전시스템, 장비(부품소재), 태 양광조명에 대한 연구개발을 추진하고 있는 것으로 나타남. - 21 -

에너지변환저장 - 태양전지 태양광 [태양전지 태양광분야의 최근 중소기업 연구개발 추진 현황] 4. 시사점 및 제언 대규모 발전시스템(Utility) 시장을 점유하고 있는 결정질 실리콘 태양전지가 기술개발 및 산업을 주도하면서 전 세계 시장의 80% 이상을 점유하고 있으며, Niche Market 및 BIPV 등에 다양한 시스템에 적용할 수 있는 박막(a-Si, CIGS) 및 차세대 태양전지 (DSSC, OPV)가 틈새시장을 형성하고 있음. 결정질 실리콘 태양전지는 고효율화(21% 이상) 및 저가화(0.5달러/Wp 수준)라는 두 마 리의 토끼를 잡기 위해, 다양한 기술, 소재, 부품 및 장비를 개발하고 있음. - 태양전지(셀) 효율을 향상시키기 위해 HIT, IBC, PERL, EWT 등 다양한 기술이 개발 되고 있으며, 산업화와 연계하기 위한 양산공정 기술이 개발되고 있는 상황임. - 저가화를 위해 부품 소재(전극소재, ENA, Back sheet 등)의 성능 향상 및 대체 소재 (Ag를 대체한 Cu paste 등) 개발이 진행되고 있음 - 또한, 복잡한 고효율 셀 제조 공정 간략화(예, 30 단계 20단계) 등을 통해서 제조단 가를 줄이기 위한 기술개발이 진행되고 있음. 박막 태양전지는 주요 핵심 장비의 국산화를 통해 양산 수율 및 효율 향상, 그리고 가 격을 저감시키기 위한 장비 개발에 주력하고 있는 상황임. - (실리콘 박막) `11년 이후 폴리실리콘 가격 급락으로 결정질 실리콘 태양전지의 가격 - 22 -

전략분야 이 하락하여 실리콘 박막 태양전지가 갖고 있는 가격 경쟁력을 상실하면서 기술을 주 도했던 Applied Materials가 사업을 포기하는 등 어려움을 겪고 있음. 국내 LG전자에 서 Triple Junction으로 세계 최고 효율인 13.4%를 달성함. - (CIGS 박막) 다양한 기법(동시증발법, 스퍼터법, 스크린법, 전착법 등)으로 기술들이 개발되고 있으며 표준화된 공정기술이 아직 구축되어 있지 않아 각 기법마다 별도의 공정기술이 적용되고 있으며, 세계 시장에서 CIGS 박막 태양전지를 판매하기 위해서 CIGS 박막 태양전지의 성능 인증 기준 수립 및 인증기관을 지정하기 위해서 정책적으 로 노력하고 있음. 태양광발전 산업을 주도하고 있는 결정질 실리콘 태양전지는 폴리실리콘 가격이 급감 하면서 셀/모듈 산업에 영향을 끼쳐 태양광산업계의 구조 조정되면서 국내외 기업이 파산(Suntech, 웅진폴리실리콘 등), 법정관리(글로실 등) M&A(Q-Cell 등) 등이 진행되 고 있음. 태양광발전 산업의 붐이 전 세계에 불어 닥쳐 지난 10년간 태양전지 세계 시장 연평균 성장률이 40% 이상을 유지하고 있지만, `12년 이후에는 20% 수준의 성장률을 보일 것 으로 전망됨. - 결정질 실리콘 시장이 전 세계 시장의 80% 이상을 유지할 것으로 전망되며, 박막 태 양전지는 결정질 실리콘 태양전지 가격하락으로 인해서 박막 태양전지 시장은 Niche Market 및 BIPV 등 시장이 활성화 되는 시점까지는 15% 이하일 것으로 전만됨 국가 경쟁력 확보와 태양광 산업의 활성화를 위해 중견 및 중소기업에의 투자 비중이 높은 것은 바람직하며, 태양광 공급망(Supply Chain) 전 과정에 해당하는 부품, 소재, 설비/장비 품목을 대상으로 지역 기반 중소기업들이 기술 경쟁력을 조기에 확보할 수 있도록 연구개발 지원뿐만 아니라 태양전지별 Bottle Neck을 해결하기 위한 통합형 R&D를 지원할 수 있는 방안을 검토해야 하는 시점임 또한, 산업부의 글로벌 에너지스타 2050 프로젝트 를 통해서 2020년까지 에너지 기술 분야에서 세계시장을 10% 이상 점유하는 글로벌 중소/중견기업을 육성하기 위한 부 품 소재 및 장비 Master Plan을 수립하여 추진하고 있으며, 기술을 선도하기 위한 에너 지미래원천기술개발도 추진하고 있음. - 현재 에너지 기술별 핵심 부품 소재의 국산화율 평균인 56% 수준(`12년)에서 85% 수 준(`20년)으로 향상시키기 위해서 중소 및 중견 기업에 대한 R&D 지원 비율을 현행 17.7%(10년)에서 25% 이상(`20년)으로 지속적으로 확대할 예정임 (그린에너지 핵심 부 품 소재 및 장비 국산화율 제고). CIGS 밑 CdTe 박막태양전지, 유기/차세대 태양전지, 태양전지 모듈 및 패널 기술 분 야가 최신특허비율과 PFS가 평균이상으로 나타나 최근 기술개발과 해외시장진출이 활 - 23 -

에너지변환저장 - 태양전지 태양광 발한 분야로 판단됨. 태양광 분야의 대표기술군중 원천성/기술경쟁력 모두 평균값보다 높은 대표기술군은 나타나지 않았으며, 건물일체형 태양전지(BIPV) 및 태양전지 제조 장비 분야가 중소기업 출원비율과 중소기업 출원인 비율이 상대적으로 높아 국내 중소 기업의 진출이 용이한 전략제품군으로 판단됨 중소기업 적합성이 높은 수준으로 평가된 태양전지 제조장비, 건물일체형 태양전지 (BIPV) 관련 기술군은 상대적으로 국내 중소기업의 출원 활동이 활발한 것으로 평가되 고, 기술성장성과 기술수준이 상대적으로 보통 이하로 평가되어 국내 중소기업이 해당 분야에서 기술개발을 고려해 볼 수 있는 후보군으로 사료됨 향후 기존 전략로드맵과 달리 태양전지가 설치되는 태양광발전시스템(발전용, 상업용 및 가정용)의 기술개발 로드맵을 수립할 예정임. [태양전지 태양광 분야 주요 제품] 분류 제품 설명 출처 태양전지 태 양광 분야 폴리실리콘 태양전지용 잉곳/웨이퍼 결정형 실리콘 태양전지 태양전지 모듈/패키징 무기박막 태양전지 실리콘 기반 태양전지의 원재료로서, Grower, 반응기(CVD 등)가 주요 기술임 방향성을 갖도록 실리콘을 성장시켜 잉곳으 로 만들고, 이를 웨이퍼로 슬라이싱 히는 기술로, Multi Wire Saw 등이 중요 지원 대상임 결정형 실리콘 웨이퍼 상에 태양광을 전기 에너지로 변환하는 소자를 구현한 태양전지 를 말하며, 주요 중소기업 대상 품목으로는 전극소재, Passivation, PECVD, ALD, 전극 형성 기술 등이 있음 태양전지를 직병렬 연결하여 장기간 자연환 경 및 외부 충격에 견딜 수 있는 구조를 말 하며, 강화 유리, EVA, Ribbon, Backsheet, Junction Box, Frame 등으로 구성됨 유리, 금속, 플라스틱과 같은 저가 기판에 박 막 형태의 무기물 반도체를 적층하여 구현한 태양전지로 비정질 실리콘계로는 PECVD, MOCVD, Scriber, Laminator 장비 기술 등이 중요하고, CIGS 관련해서는 Carbon소재, Cd free 소재, Linear Source, Sputter, Coevaporator, RTP, ALD 등이 중요함 시장/ 특허 기업니즈 산업기술분류코드 대분류 중분류 소분류 에너지 자원 에너지 자원 에너지 자원 에너지 자원 에너지 자원 신재생 에너지 신재생 에너지 신재생 에너지 신재생 에너지 신재생 에너지 태양광 태양광 태양광 태양광 태양광 염료감응형/ 유기 태양전지 염료감응형은 두 장의 투명전극 사이에 나 노 입자로 구성된 다공질 TiO2 후막, 이 입 자위에 단분자층으로 흡착된 염료, 그리고 두 전극 사이를 채우고 있는 산화, 환원 물 질을 포함한 전해질이 들어 있는 광전기 화 학 기반의 태양전지 유기박막은 유연기판(SUS, PI와 같은 플라 스틱 기판 등)에 진공장치 또는 프린팅 법 을 이용하여 광흡수층, 전자잔달층 등의 유 기물을 매우 얇게 코팅한 태양전지 특허/ 유망기술 에너지 자원 신재생 에너지 태양광 - 24 -

전략분야 분류 제품 설명 출처 BIPV CPV 수상 태양광 발전시스템 사막형 태양광 발전시스템 태양전지 전력변환기기/ 시스템 기 개발된 PV 모듈(결정질, 박막(a-Si, CIGS) 등) 태양광 모듈)을 건물에 설치하여 발전하는 태양광발전시스템 태양광을 광학시스템(굴절형, 반사형 등)을 활용하여 화합물 반도체 태양전지(셀)에 집 광시켜서 발전하는 시스템 기존 태양광발전시스템을 저수지 등에 부유 식으로 설치하여 발전하는 시스템(계류장치 및 DC 송전방식 등 활용) 특수환경 즉, 사막에 태양광발전시스템을 설치하여 발전하는 시스템 사막 환경에 맞는 부품소재 개발 및 주기적 인 유지관리가 필요한 시스템 시장/ 기업니즈 시장/ 기업니즈 시장/ 기업니즈 시장/ 기업니즈 태양전지 모듈에서 발생되는 직류 전력을 기업니즈/ 사용가능한 교류 전력으로 변환하기 위한 특허 기기 및 시스템 산업기술분류코드 대분류 중분류 소분류 에너지 자원 에너지 자원 에너지 자원 에너지 자원 에너지 자원 신재생 에너지 신재생 에너지 신재생 에너지 신재생 에너지 신재생 에너지 태양광 태양광 태양광 태양광 태양광 - 25 -

태양전지 태양광 전략제품 분석 - 결정질 실리콘 태양전지 - 무기 박막 태양전지 - 태양광 발전시스템

전략제품 결정질 실리콘 태양전지 1. 개요 - 정의 : 결정질 실리콘 태양전지는 실리콘기판을 사용하여 만들어진 태양전지를 말하며, 단결정 실리콘 기판을 사용한 단결정 실리콘 태양전지와 다결정 실리콘기판을 사용한 다결정 실리콘 태양전지 로 크게 분류됨. - 범위 : 결정질 실리콘 기판을 사용한 모든 태양전지 셀 및 모듈의 기술 영역과 잉곳/웨이퍼, 태양전지 셀, 태양전지 모듈 및 관련 부품 소재, 제조 장비 등의 모든 기술 영역을 포함. 가. 정의 및 필요성 결정질 실리콘 이란 실리콘 원자가 규칙적으로 정렬되어 있고, 재료로서 실리콘이 최 대한 능력을 발휘할 수 있는 상태라고 표현할 수 있음. 결정질 실리콘 중에서도 소자 전체가 규칙적인 정렬 상태를 유지하고 있는 것을 단결정, 직경이 수 mm에서 수 십 mm 정도의 작은 조각이 불규칙으로 집합된 상태를 다결정 이라고 함. - 단결정 실리콘 태양전지 : 태양전지 종류 중에서 가장 오래된 태양전지로서 고가이지 만, 고성능으로 최근에는 변환효율이 20%를 넘는 제품이 시판되고 있음. - 다결정 실리콘 태양전지 : 현재 가장 많이 사용되는 태양전지로서 아주 작은 실리콘 결정으로 집합된 다결정 실리콘을 사용하고 변환효율은 단결정보다 약간 떨어지지만, 가격이 약간 저렴함. 저가형 박막계 태양전지가 기술진화를 거듭하고 있지만, 결정질 실리콘 태양전지도 최 첨단기술을 적용하여 유사 단결정기술과 같은 혁신기술개발이 가속화되고 있음. 결정질 실리콘 태양전지의 1원료 Si의 제조, 2Si 웨이퍼 제조, 3태양전지 셀 제조, 4태양전지 모듈 제조 등의 Product Chain(제품체인)에 있어서 각 밸류 체인의 단위 공정, 부품소재, 재료에 대한 중소기업형 기술개발과제를 발굴하여 결정질 실리콘 태양 전지의 국산화율을 높이기 위한 기술로 정의. [결정질 실리콘 태양전지 제품 밸류 체인] - 29 -

에너지변환저장 - 태양전지 태양광 - 결정질실리콘 태양전지 나. 범위 및 분류 (제품 분류 관점) 결정질 실리콘 태양전지는 원료 실리콘 제조기술을 이용한 고순도 폴리실리콘, 실리콘 웨이퍼 제조기술에 의한 잉곳제조 및 슬라이싱 가공을 통한 실리 콘 웨이퍼, 태양전지 셀 제조 공정기술에 의한 태양전지 셀과 이들 각 제품체인에서 요구되는 단위공정기술, 모듈화기술, 부품소재, 가스, 재료 등의 모든 중소기업형의 태 양전지 제조 관련 제품 및 기술이 포함됨. [결정질 실리콘 태양전지 제품 분류 관점의 범위] 대분야 중분야 세부 제품 결정질 실리콘 태양전지의 제품체인 단결정 실리콘 태양전지 다결정 실리콘 태양전지 구형 실리콘 태양전지 단결정 잉곳/웨이퍼, 단결정 석영도가니, 단결정 실리콘 잉곳 Seed, 단결정 결정 성장 로, 와이어소, 전극형성재료, 가스류, 텍스처 애칭 용액, 단결정 실리콘 태양전지 모듈, 기타 부품소재 등. 다결정 잉곳/웨이퍼, 다결정 석영도가니, 다결정 결정 성장로, 와이어소, 전극형성재료 가스류, 텍스처 애칭 용액, 다결정 실리콘 태양전지 모듈, 기타 부품소재류 등. 구형 웨이퍼, 전극재료, 텍스처 애칭 용액, 구형 실리콘 태양전지 모듈, 기타 가스 등 (공급망 관점) 결정질 실리콘 태양전지는 반도체 제조공정과 유사한 공정을 통하여 제 조되기 때문에 폴리실리콘 원료와 잉곳/웨이퍼, 태양전지 셀 자체와 이들을 제조하는 데 사용되는 부품소재 및 전극형성 등과 같은 소모성 가스 및 재료 등으로 구성됨. [공급망 단계별 주요제품 분류표] 대분야 중분야 세부 제품 폴리실리콘 규석, 금속급(MG) 실리콘, 염화실란가스류, 실리콘 석출 반응로, Slag처리기술, 습 식야금처리, 방향성응고, 고순도 폴리실리콘. 기타 부품 등 결정질 실리콘 태양전지 공급체인 Upstream Downstream 잉곳/웨이퍼 태양전지 셀 태양전지 모듈 BOS 다결정 잉곳, 단결정 잉곳, 다결정 웨이퍼, 단결정 웨이퍼, 석영도가니, Seed, 결정 성장로, 제어장치, 슬라이싱기술, 와이어소, 가스류, 기타 장비 등 초저가 고효율 단 다결정 실리콘 태양전지(SE, PERL, PERC, BCSC, SP cell), 전 극형성재료, 텍스처 애칭 용액, 기타 가스 등 저철분 강화유리, 백시트, 전극리본, Junction Box(접속함), 커넥터 등 인버터, 집전함, 접속함 시스템 태양전지 어레이 가대, 수배전설비, 모니터링, 감시제어 등 따라서, 결정질 실리콘 태양전지의 범위는 - 제품기준으로는 단결정질, 다결정질, 구형을 포함하는 실리콘을 기판으로 하는 모든 태양전지 영역과 태양전지 셀을 모듈화 한 태양전지 모듈까지를 제품영역으로 하며, - 공급망 기준으로 폴리실리콘, 잉곳/웨이퍼, 셀 등의 Upstream과 관련한 모든 부품 소 재와 소모성 재료 및 부품소재를 포함하며. - 30 -

전략제품 - 기술적으로는 제조 기법에 따른 전지 효율 향상 기술, 전극, 기판, 다중접합 탠덤, covering layers, Back-Sheet, EVA, 저철분 강화유리, 리본, JCB 등 패널 패키징 특성 등 태양전지 셀 및 모듈 제조를 위한 부품소재 등에 특징이 있는 기술까지 포함. 2. 산업 및 시장 분석 - 변환효율이 높고, 풍부한 실적과 신뢰성 확보된 태양전지의 주류로 결정질 실리콘 태양전지는 폴리실리 콘을 비롯한 원료 부품소재의 저가화와 양산 확대 등의 경제 사회적 흐름으로 가격저하가 다른 태양 전지와 비교하여 현저하게 나타남. - 가격하락은 도입문턱이 낮아져 수요가 확대되면서 태양광산업분야에 신규 참여하는 기업의 증가와 태 양전지 공급과잉 상황은 기업의 생존경쟁이 치열하게 되었으며, 따라서 선진기업들은 가격경쟁으로부터 탈피, 고부가가치제품시장을 목표로 결정질 실리콘 고효율 태양전지 기술개발에 박차를 가함. - 결정질 실리콘 태양전지 중에서도 고효율인 n형 단결정 실리콘 태양전지, 유사단결정 실리콘 태양전지 제조기술은 가격경쟁력으로부터 팔피, 고부가가치제품 시장을 목표로 많은 선진기업들이 기술개발에 착 수. 가격경쟁력에 수세에 있은 우리기업에게도 기회의 분야라고 판단함. - 공급과잉으로 급격한 구조 조정이 추진되고 있으며, 구조 조정의 장기화로 중소기업의 생존전략 필요 함. 중국 모듈업체들은 Upstream(폴리실리콘)분야의 수직계열화에서 Dowmstream(사업개발)분야 강화 로 전환하고 있음. - 중국기업의 Upstream분야의 수직계열화 완성은 지역별 수급불균형과 공급과잉을 초래하였으며, 이 분 야의 중국산과 한국산에 대한 유럽, 미국의 반덤핑관세 부과에 따른 주요 국가의 보호무역주의가 장기 간 지속 또는 강화될 가능성이 높음. - 후쿠시마 원전사고로 인하여 세계 각국은 신재생에너지 보급 확대비율을 높이고 있으며, 실용화 시장기 술의 성숙도가 높은 대규모 태양광발전시스템인 메가솔라시스템의 대형프로젝트 추진이 활성화되고 있 음. 2013년 세계 태양광 수요밴드는 33.8~39.7GW로 예상하며, 세계시장은 Big 3(일본, 중국, 미국)로 재 편되었고 Big 3시장이 세계 태양광 수요의 60%를 차지함. - 결정질 실리콘 태양전지 시장은 2011년 세계 시장규모가 약 198억달러를 돌파 한 뒤 연평균 약 23.0% 성장이 예상되며, 2015년 약 313억달러, 2020년 약 470억달러로 성장할 전망임. 가. 니즈 분석 후쿠시마 원전사고로 인하여 선진각국의 신재생에너지 소비 비율 상향 조정 시장 니즈 1 : 태양광발전과 같은 신재생에너지산업은 국가 정책의 변화에 민감하게 반응하여 세계 경제 위기 속에서도 태양광관련시장이 확대될 것으로 예상되며, 제2 의 성장 도약기에 대비한 기술경쟁력 강화가 필요함. 2011년 1월 일본 동북부 후쿠시마 원전사고는 2년이 경과한 지금에도 심각한 문제를 발생하고 있으며, 이에 대한 각국의 반응은 원자력 발전 축소와 신재생에너지 보급 확 산으로 독일은 2030년까지 원전을 완전 폐지하고 신재생에너지를 국가전체 소비전력의 30%까지 확대 보급방안 발표. 일본 역시 향후 원자력발전의 추가증설 및 보급계획 취 소 등 세계 각국의 정책적 변화로 태양광발전산업이 지속적으로 성장할 전망임. - 31 -

에너지변환저장 - 태양전지 태양광 - 결정질실리콘 태양전지 중국 태양광전문 대기업들의 Upstream(폴리실리콘) 분야의 수직계열화 완성으로 태양전 지 셀의 저가화는 USD0.6달러/W까지 급속하게 진행되어 전기요금의 가격이 비싼 유럽 을 중심으로 그리드패리티 시대의 시작과 최근 전기요금 인상에 대한 국민인식 변화로 우리나라에서도 전기요금이 인상된다면 2015년 그리드패리티 시대 도래가 예상됨. 유럽발 경제위기와 미국의 경제 침체에도 불구하고 일본의 후쿠시마 원전사고는 태양 광산업의 성장을 지속시켜주는 동인으로 작용하였음. 세계시장은 2011년 27.65GW로 2010년 대비 43%증가, 2012년 29.05GW로 2011년 대비 5%증가, 2013년은 30~33GW가 설치될 것으로 예상하여 7% 정도 증가할 것으로 예상됨. 아래 그림에 예상증가 추세를 나타내었음. 출처 : 2013 NPD Solarbuzz. 태양광산업의 주요 핵심 소재인 원료Si를 이용한 고순도 폴리실리콘 제조, 잉곳/웨이퍼 제조, 태양전지 셀, 태양전지 모듈, 태양광시스템 제조 등의 벨류체인 각각에 대한 세 부핵심기술을 발굴하여, 전문 중소기업에 기술개발을 지원함으로써 국가기술 경쟁력 확보를 도모하여 국제경쟁력을 강화할 필요가 있음. 결정질 실리콘 태양전지의 원료인 태양전지용 폴리실리콘의 시장규모는 2010년에 15만 9백톤, 2011년 18만3천7백톤이며, 2011년 전세계 태양전지용 폴리실리콘 생산능력은 31 만2천2백톤으로 당분간 폴리실리콘 품귀현상은 없을 것으로 예상됨. 2014년부터 태양광발전의 본격적인 그리드패리티 시대에 대한 국내 태양광발전 보급 기반시설 확충 시장 니즈 2 : 정부의 강력하고 예측 가능한 보급 기반시설 확충전략 수립을 통한 안정된 시장 확보(*전력계통의 한계용량에 대한 기술검토 및 기반시설 확충) - 32 -

전략제품 그리드패리티 시대의 도래는 태양광발전을 중요한 산업으로 인식하여 새로운 성장동력 산업으로 연계시키기 위하여서는 보급을 저해하는 규제 및 관련 법규를 수정보완하면 서 정부의 전력기반시설 확장 정책수립 시행 필요함. 태양광발전시스템 가격이 달러2/W대로 떨어진다면, 전기료가 저렴한 중국과 우리나라를 제외한 세계 상당수 국가들이 그리드패리티 범위 안에 들어올 것으로 예상하고 있옴. 시장형성과 산업전략의 강화는 병행하여 추진할 필요가 있으며, 가능한 빠르게 GW규 모의 국내시장이 형성될 수 있도록 태양광발전산업을 강화하여 다수의 일자리를 창출 할 필요가 있음. 아래 그림은 태양광 시스템 설치단가 2010년에 달러4/W에서 2015년 달러2/W일 때의 연평균 일사량에 따른 발전단가를 나타낸 그래프로서 2014년을 거쳐 2015년 이후에는 많은 국가들이 발전단가가 달러0.2/kWh이하로 발전이 가능하게 되어 그리드패리티 도 달이 가속화될 것으로 전망됨 - 미국 캘리포니아, 일본, 프랑스 등 주요 선진국 시장은 그리드패리티에 임박했으며, 터 키, 일부 아시아 지역 등의 개도국 시장도 근시일내에 도달할 것으로 예상됨. - 우리나라의 경우에도 2015년에는 그리드패리티 도래가 가능할 것으로 판단되어 시장 확대를 위한 전력계통 한계용량을 확충할 수 있는 전력기반시설의 확장이 시급함. 그리드패리티 도래는 다양한 사업모델 출현을 가능하게 할 것이며, 특히 아프리카 및 아시아 지역의 분산전원 시장 성장을 더욱 가속화 시킬 것으로 예상됨. [태양광발전시스템 가격에 따른 그리드패리티 달성 국가] - 33 -

에너지변환저장 - 태양전지 태양광 - 결정질실리콘 태양전지 부품소재 및 원재료의 국산화로 가격 경쟁력 확보 시장 니즈 3 : 결정질 실리콘 태양전지의 국산화 비율 저조로 국제적 가격경쟁력 미흡 2013년 폴리실리콘의 수요량은 19.7만~22.7만톤 혹은 27만톤을 상회하여 공급과잉 상황 은 지속 될 것으로 예상되며, 업체간 추가적인 설비증설이 없다면, 2014년에는 수요와 공급이 균형을 이룰 것으로 예상됨. 2013년 8월 기준 폴리실리콘 가격은 USD달러 17.3/kg으로 현 가격대에서 안정세를 보일 것으로 예상됨. - 현재의 가격대는 일부 대기업들을 제외하고는 수익이 나기 어려운 가격대로서 폴리실 리콘 가격 상승은 제한적일 전망임. [폴리실리콘 수요 및 공급곡선] 태양전지 생산라인의 턴키방식 도입에 따라 원부자재, 전극 페이스트 등과 같은 원재 료를 외산장비회사 추천제품으로 사용할 수 밖에 없어 원가절감에 한계 봉착하여 국내 중소기업의 사업환경이 악화되고 있음. 우리나라의 중소기업 및 중견기업의 신소재, 화학 산업과 관련한 기술수준은 이미 세 계적인 수준에 도달하였다고 판단되기 때문에, 이러한 기술을 태양전지 제조과정의 소 모성 부품소재 및 원재료의 기술개발에 기술벤처기업들이 적절하게 활용한다면, 급격 하게 하락하고 있는 태양전지 셀의 가격 경쟁력 확보에 크게 기여할 것으로 판단됨. 국내 반도체산업에서 경험한 우수한 기술과 인재를 태양전지 제조기술에 연계하는 창의적인 퍼플오션전략을 활용한 기술개발 확대지원 시장 니즈 4 : 결정질 실리콘 태양전지의 초고효율화(효율>19%) 기술은 반도체 제조 에 활용하였던 기술을 새로운 초고효율화 태양전지 제조기술에 적용하여 확대 개발 - 34 -

전략제품 한국은 반도체, 디스플레이 분야 세계 1등 기술을 보유하고 있으므로, 기존의 기술을 활용한 창의적인 고부가 가치제품으로 우리만의 퍼플오션시장을 창조하는 퍼플오션전 략으로 비즈니스 모델 개발. 생산기술의 진보로 높은 태양전지 효율를 활용하여 시장을 확대하고 산업을 촉진하는 전략 수립이 필요함. 구분 주요이슈 단기(3년이내) 중장기(4년) 비고 - 전기요금 인상 동기 촉진 상 중 하 상 중 하 - 정책적인 RPS 적극추진 정치 - 원전 정책 동결 감축 (P) - 민간시장 확대 규제완화 저해 - 보급정책 보수화 소극적 상 중 하 상 중 하 - 중소기업 지원정책 미흡 경제 (E) 사회 (S) 기술 (T) 촉진 저해 촉진 저해 촉진 저해 - 메가솔라 Si 프로젝트 시장 활발. - 결정질 실리콘 태양전지 금융 권 선호 - 국내외 경제위기로 투자우선 순위 낮음 - 국내 중소기업 도태 위기. - 경기위축으로 발전사업 관심 고조 - 투자대비 안전성 인식 고조 -FIT 제도 페지 - 소규모 발전사업자 사업 축소 - 해외에서 국내기술 인지도 우 위확보 - 선진기술 확보로 해외에서 제 품신뢰성 인정 경쟁력 확보 - 선진국과의 차별화된 혁신기 술 미흡 - 가격 경쟁력 심화 [결정질 실리콘 태양전지 분야의 PEST 분석] 상 중 하 상 중 하 상 중 하 상 중 하 상 중 하 상 중 하 상 중 하 상 중 하 상 중 하 상 중 하 상 중 하 상 중 하 - 해외 태양광발전 프로젝트 참여 - 신흥시장 참여 - China Risk 참여 - 계통연계 한계용량 경직성 - 해외 태양광발전 프로젝트 참여 - 기술력 있는 기업 M&A - 대기업 위주로 RPS시장이 형성되고 있음. - Bottle Neck 기술개발 - 원천기술 확보 - 보급 기술기반 미흡 - 계통연계 한계용량 구분 촉진요인 저해요인 수요 환경 기술 [결정질 실리콘 태양전지 분야의 NET 분석] - 최근 수년동안 대량보급으로 보급된 박막 태양전지의 발전량 저하 및 신뢰성 문제로 실리콘 태양전지 선호 현상 증가. - 계속되는 후꾸시만 원전사고의 문제점 지속형 - 메가솔라 시장의 활황 가능성 움직임 태동. 금융권도 안전한 산업분야로 인식전환 - 선진기술 도입으로 신뢰성 확보하고 중국기술과 비교 하여 국내기술 우위성 인식 전환 - 국내 시장의 계통연계 한계용량 기술적 문제로 보급 저해 - 정부의 일관성 있는 지원제도 추진 미흡 및 이로 인한 사업 리스크, 보급 기반 미흡 - 선진기업과의 차별화 혁신기술 미흡 - 계통연계 한계용량 확대 - 시장 경쟁력 확보를 위한 고효율화, 고신뢰성 확보, 시장확대를 위한 계통연계 한계용량 확대 기술문제 보완 - 정부의 일관성 보급지원제도의 대기업 정책에서 소액투자자 보호지원책 개발 필요 - 유사산업 우수 기술력의 적용, 세계 1등 경쟁력 확보 - 35 -

에너지변환저장 - 태양전지 태양광 - 결정질실리콘 태양전지 나. 산업특징 및 구조 결정질 실리콘 태양전지 산업은 폴리실리콘을 원료로 하는 반도체 산업과 유사한 산업 으로, 원료인 폴리실리콘은 미국의 Hemlock, 독일의 Wacker, 중국의 GCL Poly, 한국 의 OCI 등 몇 개의 주요 회사가 세계시장을 점유하는 대기업 형태의 산업구조를 보이 며, 초기진입을 위한 기술 장벽과 시장진입 장벽이 높은 산업임. [태양광소재별 생산능력 상위권 태양광업체 현황] 결정질 실리콘 태양전지의 부품소재인 잉곳/웨이퍼는 우리나라의 중소기업이 참여할 수 있는 유망한 분야로 판단되며, 폴리실리콘의 경우와 마찬가지로 반도체에서 참여했 던 많은 기업들이 태양전지용 잉곳/웨이퍼 산업으로 넘어와 시장에 진입하고 있음. GCL, LDK Solar가 세계시장의 20% 이상을 점유하고 있으며, 나머지 기업들은 3~4% 의 점유율을 가지고 시장을 분산하여 참여하고 있어 우리나라 중소기업도 참여할 수 있는 유망산업 분야로 판단됨. 중국업체의 시장점유율 확대로 인하여 지역별 수급불균형이 심화되어 유럽 및 미국의 Downstream 분야의 중소기업들이 자국의 산업보호를 요청하여 관련 국가들이 반덤핑 관세 부과 혹은 보호무역정책을 시행하여 단기적으로는 우리나라에 긍정적인 효과로 반영될 것으로 생각되지만, 장기적으로는 역풍으로 작용할 가능성이 다분함. - 36 -

전략제품 [태양광소재 간련 주요 보호무역 조치] 시점 내역 2012.05 미국 상무부의 중국 업체에 대한 반덤핑 예비판정 2012.07 중국 상무부의 미국/한국 폴리실리콘 업체에 대한 반덤핑 예비조사 착수 2012.08 중국 상무부의 유럽 폴리실리콘 업체에 대한 반덤핑 예비조사 착수 2012.09 EU 집행위원회의 중국 태양광패널 업체에 대한 반덤핑조사 착수 2012.10 미국 상무부의 중국 태양광 패널에 대한 반덤핑관세 부과 결정(18%~250%) 2012.11 미국 국제무역위원회의 반덤핑관세 부과안 통과 2013.06 EU 집행위원회의 중국산 태양광패널에 대한 반덤핑관세 부과 판정 자료 : 관련 기사 검색 결정질 실리콘 태양전지 셀 산업 또한 규모의 경제가 요구되는 산업으로, 장비를 중심 으로 투자의 규모로 경쟁하는 형태로 변하고 있지만, 장기적인 비즈니스 측면에서는 초고효율 및 초저가를 달성하면서 수익구조를 갖출 수 있는 능력이 필요한 산업이기 때문에, 부품소재 및 재료에 대한 독특하고 창의적인 기술을 확보해야만 하는 산업구 조로서 중소기업과의 공생관계가 중요하다고 할 수 있음. 전방산업에 속하는 태양전지 모듈산업과 후방산업인 폴리실리콘과 잉곳/웨이퍼 산업 사 이에서 결정실 실리콘 태양전지 셀 산업이 태양광산업 전반을 리딩하고 있는 구조임. [결정질 실리콘 태양전지 중심의 연관 산업 구조] 후방산업 결정질 실리콘 태양전지 산업 전방산업 폴리실리콘, 석영도가니, 리액터, 금속실리콘, 염화실란가스류 등. 잉곳/웨이퍼, 확산제, 전극 페이스트(Ag 페이스트, Al 페이스트 등), 에칭액 태양전지 모듈, 건물 적용 태양전지 모듈, 태양전지 셀의 응용분야, 중전기 산업, 태양광시스템산업 [결정질 실리콘 태양전지 셀 중심의 SWOT 분석] 강점(Strength) - 반도체 기술대국으로서 세계 최고의 반도체 장비 기술력 보유 - 화학가스 제조관련 기반시설이 전반적으로 양호함. - 반도체 및 화학 기술의 양호한 기술인력 보유. 기회요인(Opportunity) - RPS제도 시행으로 시장 확대됨. - 세계적 원천특허 시효만료 임박 - 지구 온난화 방지를 위한 화석연료 및 원자력 에너지 탈피가 화두. - 녹색성장 정책 강화로 관심집중 약점(Weakness) - 관련 사업 기반 미약 - 핵심 인력자원 부족 - 산학연 협력체계 취약 - 기초연구 기반 취약 위협요인(Threat) - 선진국 산업체들의 시장선점에 의한 높은 진입장벽 - 대만과 중국의 협력에 의한 추격 - 특허마찰 심화 다. 시장현황/전망분석 결정질 태양전지 웨이퍼 결정질 실리콘 태양전지용 잉곳/웨이퍼의 세계 시장 규모는 2011년 총 판매 금액 기준 - 37 -

에너지변환저장 - 태양전지 태양광 - 결정질실리콘 태양전지 으로 1,460,000백만엔(약 14.3억달러) 규모에서 2012년에는 1,581,000백만엔(약 161억달 러) 규모로 증가, 2016년 약 3,159,000백만엔(2010년 대비 약 2배 성장할 것으로 전망됨. - 결정질 실리콘 웨이퍼 중에서도 단결정 실리콘 웨이퍼보다는 다결정 실리콘 웨이퍼의 시장이 확대될 전망임 [결정질 실리콘 태양전지용 웨이퍼 시장전망] 단위(MW, 백만엥) 구분 출력용량 (MW) 금액 (백만엔) 연도 2010년 2011년 2012년 2013년 2014년 2015년 2016년 단결정 6,650 7,720 9,000 10,600 13,600 16,700 20,500 다결정 13,000 15,400 18,650 23,300 30,400 37,600 46,300 합계 19,650 23,120 27,650 33,900 44,000 54,300 66,800 단결정 690,000 611,000 658,000 743,000 916,000 1,069,000 1,255,000 다결정 953,000 849,000 923,000 1,101,000 1,356,000 1,606,000 1,904,000 합계 1,643,000 1,460,000 1,581,000 1,844,000 2,272,000 2,675,000 3,159,000 자료 : 일본 후지경제, 2012 유망전자 부품 재료조사 총람, 2012년 자료 : Solarbuzz Marketbuzz, 2013. [태양전지용 웨이퍼 용량 예측] 태양광산업의 벨류체인 중에서 잉곳/웨이퍼 산업부분은 우리나라의 반도체 산업에서 육성된 중소기업이 참여할 수 있는 유망 분야로 판단됨. - 38 -

전략제품 태양전지 분야별 성장 2013년 Solarbuzz Marketbuzz에서 발표한 NPD Solarbuzz Marketbuzz Report 2013 에 의하면 2013년의 세계 태양전지 시장은 2012년 29.05GW에서 31.027GW로 68% 성 장할 전망임. 태양전지에는 다양한 셀이 있지만, 결정질 실리콘 태양전지는 제1세대 태양전지로서 신뢰성 측면에서 검증된 제품으로 향후 20년까지 태양전지 시장의 60% 이상을 점유할 것으로 예측되며, 그 이후에도 새로운 결정질 실리콘 태양전지가 개발되어 태양전지 시장을 주도할 것으로 판단함. - 결정질 실리콘 태양전지용 폴리실리콘, 웨이퍼, 태양전지, 모듈은 2012년의 FIT, RPS 등의 정책지원 보조단가 조정으로 크게 증가하였으며, 2013년부터 약 5% 수준으로 꾸 준히 증가할 것으로 예상됨. - 박막 태양전지의 경우 결정질 실리콘 태양전지의 시장상황에 따라 시장 점유율이 크 게 좌우되고 있음. 자료 : Solarbuzz Marketbuzz, 2013. [세계 태양전지 분야별 예상 매출 추이] - 39 -

에너지변환저장 - 태양전지 태양광 - 결정질실리콘 태양전지 라. 공급망(분류)에 따른 분석 국내 태양광산업 동향 2012년 기준 국내 태양광발전용량은 2012년 279MW가 신규 설치되면서 총누적설치용 량이 1GW를 돌파하였으며, 2013년에 약 330MW가 설치될 것으로 예상됨. - RPS 기준을 맞추기 위한 태양광설치 수요는 2015년까지 매년 330MW가 설치될 것으 로 예상되며, 국내 태양광 시장규모는 약 9,000억원에 달할 것으로 예상됨. [국내 태양광 설치현황 및 전망] 2012년 세계 태양광산업의 구조조정을 국내 태양광산업도 피해가지 못함. - 국내의 폴리실리콘 업체 중 한국실리콘, 웅진실리콘, KCC가 공장 가동을 멈추었으며, 많은 태양전지 및 모듈업체들이 어려움을 겪고 있음. - 중국 태양광업체들과의 경쟁이 여전히 치열한 상황이며, 이를 극복하기 위해선 차별화 된 기술 확보가 무엇보다 필요한 시점임. 국내 내수시장 활성화 및 해외사업개발 부분을 동시에 지원하는 Two-Track 지원이 필 요하다고 판단함. - 가격경쟁력 확보를 위한 투자확대가 필요하며, 내수시장 활성화를 통해 국내 기업들의 투자부담을 줄여주는 정책 지원과 해외 사업개발시 기금 및 정책금융기관들이 해외사 업에 투자에 참여할 경우 사업의 안전성이 높아져 금융조달 용이성 및 사업 경제성이 향상되는 효과가 있음. - 40 -

전략제품 출처 : 한국수출입은행 조사자료, 2013년 [국내 태양광기업들의 생산용량 현황] 공급망 현황 및 중소기업 참여정도는 아래와 같음. [공급망 분석 종합] 공급망 단계 잉곳/웨이퍼 태양전지 셀 주요 제품/기술 잉곳/웨이퍼 절삭/세정 기술 셀 공정, 슬라이싱, 원료소재 기술 해외 기업 국내 기업 Hemlock(미), REC(미), 신에츠(일), 섬코(일), MEMC(미), GCL(중) 글로실, 넥솔론, SK솔믹스, 웅진에너지, 이엔이시스템, LG실트론, 퀠리플로, 바라테크, 네오세미테크, 렉서, 오성LST Suntech(중), Yingli(중), JA solar(중), Trina solar(중), First solar(미), Sunpower(미), Sharp(일), Kyocera(일), Sanyo(일), 한화큐셀(독) 삼성전자, 신성솔라에너지, 현대중공업, LG전자, STX솔라, 한화솔라원, KPE 중소기업 참여정도 중소기업 시장점유정도 참여정도는 주요제품 시장에 참여하는 중소기업의 참여규모와 정도(업체수, 비율 등)를 고려하여 5단계로 구분 (낮은 단계:, 중간 단계(,, ) 높은 단계: ) 3. 기업니즈조사 결정질 실리콘 태양전지 분야 중소기업의 니즈분석을 통한 현황을 살펴보면, 다양한 중소기업들이 융합을 기반으로 하는 다양한 제품을 개발, 판매하고 있음. - 구체적으로 태양전지 웨이퍼 자동검사장비, 증착장비, 인라인 성막설비, 솔라셀 도 핑 퍼니스, VHF PECVD, 태양전지 웨이퍼 자동화 세정장치, 가압Furnace장비, solar wafer saw machine, 웨이퍼 열처리장비, 태양전지 도핑 퍼니스 장비 등의 제품을 개발, 판매하고 있음. - 41 -

에너지변환저장 - 태양전지 태양광 - 결정질실리콘 태양전지 또한 결정질 실리콘 태양전지 제조장비와 부품소재와 관련하여 현재 생산 판매하고 있 는 제조장비 및 부품소재의 기술향상을 위한 지속적인 혁신기술개발을 추진하고 있음. - 레이저 응용 공정기술, 태양전지 웨이퍼 자동검사기술, 인라인 증착장비의 양산기술, 금속 전극 정교 인쇄기술, 고발열 금속전극 형성 건조기술, 태양전지 웨이퍼 전극 어 닐링기술, 솔라 셀 도핑기술, 결정질 태양전지 제조용 후면 Passivation기술, 태양전지 웨이퍼 자동화 세정기술, solar wafer saw 기술 등의 지속적인 기술개발 추진 중임. 결정질 실리콘 태양전지 분야의 중소기업들은 향후 다음과 같은 제품 개발계획을 가지 고 있음. - 구체적으로 태양전지 웨이퍼 자동검사장비, OXIDE가 빠르게 자라게 하는 장비, 솔 라 Wafer제조용 설비, 태양전지 도핑 퍼니스+반도체용 열처리 장치, VHF PECVD, 태양전지 Dopant paste장치, 셀렌화 장치, Suscepter Heater 등의 제품을 미래에 생산할 계획을 가지고 있음. 또한 결정질 실리콘 태양전지와 관련하여 고효율화, 저가화 등의 제조공정 기술혁신을 위한 지속적인 기술개발 계획을 추진하고 있음. - 구체적으로 레이저 응용 공정기술, 태양전지 웨이퍼 자동검사기술, 인라인 증착장비의 양산기술, 금속 전극 정교 인쇄기술, 고발열 금속전극 형성 건조기술, 태양전지 웨이퍼 전극 어닐링기술, 솔라 셀 도핑기술, 결정질 태양전지 제조용 후면 Passivation기술, 태 양전지 웨이퍼 자동화 세정기술, Selective emitter를 구현하기위한 dopant paste. Shallow emitter에 Deep doping 하기위한 paste 기술, 고효율 저전력 Heat-Exchanger, solar wafer saw 기술 등을 지속적으로 개발할 계획임. 4. 요소기술 후보군 시장 분석 및 기술수준 분석과 각 요소기술별 중소기업의 기술개발 참여 정도를 고려 하여 국내 중소기업의 진출이 용이한 요소기술 후보군을 선별하였으며, 위원회 를 통하여 요소기술 후보군으로 잉곳/웨이퍼분야에서 9개, 태양전지 셀 분야 29개, 총 38개 요소기술 후보군을 도출하였음. - 42 -

전략제품 [요소기술 후보군] 중분류 요소기술 출처 결정질 실리콘 n형 CZ wafer 제조기술 태양전지 웨이퍼 전극 어닐링 기술 기업니즈 실리콘 wafer array 기술 웨이퍼 열처리 장비 기업니즈 잉곳/웨이퍼 태양전지용 잉곳/웨이퍼 기술 특허 태양전지 웨이퍼 자동검사장비 기업니즈 유사 단결정 웨이퍼 기술 태양전지 웨이퍼 자동화 세정장치 기업니즈 슬라이싱 머신을 사용한 100μm 초박형 웨이퍼 기술 기업니즈/ 결정질 실리콘 태양전지의 p층 증착기술 인라인 증착장비 양산기술 기업니즈 태양전지 도핑 퍼니스 장비 기업니즈 유사 단결정 태양전지 다결정 실리콘 태양전지 VHF PECVD 기업니즈 후면 전극 태양전지 셀 기술 특허 이종접합 태양전지 기술 특허 인라인 성막설비 기업니즈 결정질 실리콘 태양전지 annealing 기술 결정질 실리콘 태양전지 텍스쳐링 기술 특허 가압 Furnace 장비 기업니즈 플렉서블 결정질 태양전지 기술 레이저 응용 공정기술 기업니즈 태양전지 셀 Emitter 형성 기술 고발열 금속전극 형성 건조기술 기업니즈 결정질 실리콘 태양전지 전극재료 기술 특허 태양전지 Dopant Paste 장치 기업니즈 스크린 인쇄기술을 이용한 전극형성기술 셀렌화 장치 기업니즈 고효율 후면전극 태양전지 제조기술 특허 OXIDE가 빠르게 자라게 하는 장비 기업니즈 결정질 실리콘 태양전지의 passivation 기술 Passivation 표면구조 기술 Suscepter Heater 기업니즈 결정질 실리콘 태양전지 반사방지막 처리 기술 특허 HIT 태양전지 기술 결정질 실리콘 태양전지 기판의 도핑기술 특허 Back surface field 형성 기술 - 43 -

에너지변환저장 - 태양전지 태양광 - 결정질실리콘 태양전지 5. 핵심요소기술 선정 전략제품 관련한 특허기술의 클러스터링을 통해 도출된 요소기술 후보군에 대하여 시 장동향, 기술동향을 고려하여, 의 합의로 요소기술을 조정함. [요소기술 조정 결과] 중분류 요소기술 출처 잉곳/웨이퍼 유사 단결정 웨이퍼 기술 슬라이싱 머신을 사용한 100μm 초박형 웨이퍼 기술 기업니즈/ 유사 단결정 태양전지 셀 기술 고효율 후면 전극 태양전지 셀 기술 특허 결정질 실리콘 태양전지 annealing 기술 결정질 실리콘 태양전지 텍스쳐링 기술 특허 스크린 인쇄기술을 이용한 전극형성기술 결정질 실리콘 태양전지의 Passivation/표면구조 기술 인라인 증착장비 양산기술 기업니즈 Emitter 형성 기술 태양전지 셀 결정질 실리콘 태양전지 전극재료 기술 특허 고발열 금속전극 형성 건조기술 기업니즈 태양전지 Dopant Paste 장치 기업니즈 셀렌화 장치 기업니즈 HIT 태양전지 기술 결정질 실리콘 태양전지 반사방지막 처리 기술 특허 결정질 실리콘 태양전지 기판의 도핑기술 특허 Back surface field 형성 기술 OXIDE가 빠르게 자라게 하는 장비 기업니즈 결정질 실리콘 태양전지의 p층 증착기술 선정위원회에서 도출된 요소기술의 범위와 수준, 중소기업 적합성과 시급성 등을 고려 하여 요소기술명을 수정보완 하였음. - 특허 분석, 의견 및 기업 니즈에서 도출된 38개(잉곳/웨이퍼 : 9개, 태양전지 셀 29개)의 기술을 평가를 통하여 잉곳/웨이퍼 기술 분야의 2개 기술과 태양 전지 셀 기술 분야 18개 기술로 총 20개 기술을 요소기술로 선정하였음. - 결정질 실리콘 태양전지 기술은 초저가 초고효율 기술을 지향하고 있기 때문에 이러 한 시장과 기업의 동향을 고려하여 구체적인 기술을 발굴하고 중소기업에 적합한 기 술을 요소기술로 선정하였음. - 기존의 중분류 기술에서 구체성을 강조하는 소분류 기술을 중점적으로 선정하여 국내 중소기업의 전문성을 높이는데 중점을 두는 방향으로 선정하였음. - 요소기술 후보군에서 중복된 기술 혹은 유사한 기술을 삭제 혹은 통합하고 수정 보완 하여 핵심요소기술을 선정하였음. - 44 -

전략제품 핵심기술 선정 - 조정된 요소기술과 기술 시장 동향분석 및 기업니즈조사 결과를 기반으로 핵심요소 기술 선정위원회를 통하여 중소기업에 적합한 핵심기술 선정. - 핵심기술 선정은 기술성(10), 시장성(10), 중소기업성(10), 정책적 부합성(5)을 고려하여 평가됨. 기술성은 기술성장성(5), 기술수준(5)으로, 시장성은 시장규모(5), 시장 성장성 (5)으로, 중소기업성은 중소기업 참여정도(5) 및 중소기업 진입장벽(5) 정도를 고려하여 평가하였음. [핵심요소기술 선정 결과] 중분류 요소기술 출처 잉곳/웨이퍼 유사 단결정 웨이퍼 기술 슬라이싱 머신을 사용한 100μm 초박형 웨이퍼 기술 기업니즈/ 유사 단결정 태양전지 셀 기술 고효율 후면전극 태양전지 셀 기술 특허/ 태양전지 셀 결정질 실리콘 태양전지 annealing 기술 결정질 실리콘 태양전지 텍스쳐링 기술 특허 스크린 인쇄기술을 이용한 전극형성기술 결정질 실리콘 태양전지의 Passivation/표면구조 기술 특허/ 6. 로드맵 기획 가. 연구개발 목표 설정 [선정된 핵심요소기술에 대한 연구 목표] 중분류 핵심요소기술 기술요구사항 개발 목표 1차년도 2차년도 3차년도 최종 목표 잉곳/ 웨이퍼 유사 단결정 잉곳/웨이퍼 기술 슬라이싱 머신을 사용한 100μm급 초박형 웨이퍼 기술 - 다결정 Si잉곳의 고품질 고균일화 - 그레인(grain)크기 #80~200 인공 결정임계 형성기술 잉곳길이 60cm 수율 60% 슬라이싱 멀티 소(saw) 기술 개발 그레인 크기 #80~200, 두께 160μm 이하 인공 결정임계 형성기술 잉곳길이 80cm 수율 80% 슬라이싱 멀티 소 기술 개발 그레인 크기 #60~200, 두께 160μm 이하 인공 결정임계 형성기술 잉곳길이 100cm 수율 95% 슬라이싱 멀티 소 기술 개발 그레인 크기 #40~200, 두께 160μm 이하 인공 결정임계 형성기술 잉곳길이 100cm 수율 95% 슬라이싱 멀티 소 기술 개발 그레인 크기 #40~200, 두께 160μm 이하 태양 전지 셀 유사 단결정 태양전지 셀 기술 - 반사율최소화 - 재결합최소화 - 저항손실 최소화 효율 19.5%이상, 병렬저항 50ohm 이상 효율20%이상, 병렬저항 75ohm 이상 효율21%이상, 병렬저항 95ohm 이상 효율21%이상, 병렬저항 95ohm 이상 - 45 -

에너지변환저장 - 태양전지 태양광 - 결정질실리콘 태양전지 중분류 핵심요소기술 기술요구사항 고효율 후면전극 태양전지 셀 기술 결정질 실리콘 태양전지 annealing 기술 결정질 실리콘 태양전지 텍스쳐링 기술 스크린 인쇄기술을 이용한 전극형성 기술 결정질 실리콘 태양전지의 Passivation 표면 구조 기술 - 후면반사율 향상 - 신구조기술 - 저온 어닐링 온도 최적화 - 저온 어닐링 시간 최적화 - 표면 반사율 저감 기술 - 드라이 에칭기술 - 고품질 스크린 인쇄 - 인쇄 사이즈 안정성 - 인쇄 해상도와 평탄성 - 반사율 최소화 - 재결합 최소화 - 저항손실 최소화 개발 목표 1차년도 2차년도 3차년도 효율 22% 이상 효율 23% 이상 효율 24% 이상 저온처리시간 3H 시트저항 350Ω/cm2 이하 단결정 6% 이하 다결정 12% 이하 라인폭 60μm, 높이135μm, 피치 350μm 다결정 17.5% 이상, 단결정 20% 이상 저온처리시간 2.5H 시트저항 300Ω/cm2 이하 단결정 5% 이하 다결정 10% 이하 라인폭 50μm, 높이125μm, 피치 300μm 다결정 18% 이상, 단결정 21% 이상 저온처리시간 2.25H 시트저항 250Ω/cm2 이하 단결정 4% 이하 다결정 8% 이하 라인폭 40μm, 높이120μm, 피치 250μm 다결정 19% 이상, 단결정 22% 이상 최종 목표 효율 24% 이상 저온처리시간 2.25H 시트저항 250Ω/cm2 이하 단결정 4% 이하 다결정 8% 이하 라인폭 40μm, 높이120μm, 피치 250μm 다결정 19% 이상, 단결정 22% 이상 나. 로드맵 작성 - 46 -

전략제품 무기 박막 태양전지 1. 개요 - 정의 : 유리, 금속, 플라스틱과 같은 저가 기판에 박막 형태의 반도체를 적층하여 구현한 형태의 태양전지를 의미 하며, 광흡수층 소재에 따라 실리콘(a-Si 포함) 박막, CIGS 박막, CdTe 박막 등으로 구분됨 - 범위 : 실리콘 경우 비정질, 다결정 다중접합 태양전지를, CIGS 경우 Cu(In,Ga)(Se,S)2 등의 소재에 기반한 모든 태 양전지를 포함함(단, CdTe는 국내에서 생산하지 않아 포함하지 않음) 가. 정의 및 필요성 박막 태양전지란 실리콘 웨이퍼 상에 태양전지를 구현하는 결정질 실리콘 태양전지와 달리 유리, 금속, 플라스틱과 같은 저가 기판에 박막 형태의 반도체를 적층하여 구현한 형태를 의미함. 광흡수층 소재에 따라 실리콘(a-Si 포함) 박막, CIGS 박막, CdTe 박막 등으로 구분됨. 결정질 실리콘 태양전지 대비 원소재 소모량이 적고, 다양한 저가의 연속 공정을 적용 할 수 있어 저가의 태양전지를 제조할 수 있다는 장점을 갖고 있음. 또한 플렉서블 (Flexible) 기판 적용 시 다양한 용도의 태양전지를 구현할 수 있음. 현재 전체 태양전지 시장의 13.8%(`12년 기준) 정도를 점유하고 있으며, 태양전지 효율, 제조 단가 및 용도 측면(Niche market 확대)에서의 장점으로 인하여 점유율은 점차적 으로 상승할 것으로 전망됨. 특히 태양전지의 후발 주자인 국내 기업들의 경우 기술 개발 성공 시 부가가치 창출이 클 것으로 기대됨. 나. 범위 및 분류 (제품 분류 관점) 유리, 금속 호일, 플라스틱 등 다양한 기판을 사용하여 실리콘, CIGS, CdTe 박막을 광흡수층으로 사용하는 태양전지를 말함. 이중 실리콘 박막의 경우 비정 질(a-Si), 다결정 다중접합 태양전지를, CIGS 박막의 경우 Cu(In,Ga)(Se,S)2 소재에 기반 한 모든 태양전지를 포함함.(단, CdTe는 국내에서 생산하지 않아 포함하지 않음) (공급망 관점) 실리콘 박막/CIGS 태양전지는 기판소재, 실란 가스 및 CIGS 등 화합물 소재, 태양전지 모듈 및 부품 등으로 구성됨. - 47 -

에너지변환저장 - 태양전지 태양광 - 무기박막 태양전지 [실리콘 박막/CIGS 박막 태양전지의 태양전지 기술 분류 내 위치] [무기박막 태양전지 분류 관점의 범위] 대분야 중분야 세부 제품 태양광발 전시스템 일반 발전용 건물용 발전 BOS 가정용 발전, 상업용 발전, 공공기관 발전, 요양시설용 발전 등 Roof Top 발전, 파스드(Faςade) 발전, 커튼 월(Curtain-wall) 발전 등 인버터, PCS, 케이블, 설치대(가대) [공급망 단계별 주요제품 분류표(실리콘박막/CIGS 박막 태양전지)] 대분야 중분야 (공급망 단계) 세부 제품 실리콘 박막/ CIGS 박막 부품 소재 모듈 - 기판 재료, 공정 가스 - 증발 소스, 스퍼터링 타겟 - 모듈화 재료, 프레임 재료 - 유리 기판 실리콘 박막 모듈(single, tandem, triple, Multi) - Flexible 실리콘 박막 모듈 - 유리 기판 CIGS 박막 모듈 - Flexible CIGS 박막 모듈 - BIPV 용 박막 모듈 따라서, 실리콘 박막/CIGS 박막 태양전지의 범위는 - a-si, µc-si을 기반으로 한 single, tandem, triple 및 Multi junction을 모두 포함하는 실리콘 박막과 CuInSe2계 chalcogenide 화합물을 포함하는 태양전지 영역이며, - 공급망 기준으로 박막 태양전지는 셀과 모듈이 구분되지 않고 하나의 공정에서 모듈 이 제조되기 때문에, 원료, 부품, 태양광 모듈 등의 영역을 포함함. - 기술적으로는 고효율 및 저가화를 달성하기 위한 소재 소자 공정 장비(제조장비 포 함) 기술 모두를 포함함. - 48 -

전략제품 2. 산업 및 시장 분석 - 대면적 양산기술 확보를 통한 저가 고효율 태양전지에 대한 수요가 증가하고 있으며, 최근에는 경량화, 미관 수려 등의 기능성에 대한 요구가 증대하고 있음 - 우리나라는 반도체 및 디스플레이 기술 인프라 연계를 통한 박막 태양전지 제조 기술 발전이 가능하며, 향후 시장 활성화가 기대되는 BIPV(BAPV 포함)에 적용할 수 있어 시장전망은 밝은 것으로 판단됨. -CIGS(화합물형) 시장은 2011년 약 11억 3000만달러 규모에서 2015년 약 38억 9000만달러 규모로 성장 할 것으로 예상되며, a-si(실리콘형) 기술과 함께 가장 빠른 성장 속도를 보이는 것으로 판단됨. - 무기박막 태양전지 분야의 대다수 업체는 조립 및 가공 과정을 통해 완제품 및 단위부품 형태로 판매 하는 구조인 것으로 파악됨. 가. 니즈 분석 (1) 정치(Political) 산업통상자원부(이후, 산업부)에 따르면 2008~2010년 3년간 국내 30대 기업의 신재생에 너지에 대한 투자 규모는 5.9조원이고, 이중 5.1조원이 태양광산업에 투자됨. - 풍력(4,547억원), CTL GTL(1,930억원) 등도 투자 증가세에 있음(제8차 녹색성장보고대 회, 2010. 7. 13). 정부에서는 2008년 12월 수립한 제3차 신 재생에너지기본계획 에서 태양광을 통한 발 전비율을 2010년 1.8%, 2015년 2.7%, 2020년 3.2%, 2030년 4.1%까지 증가시키는 목표를 제시한 바 있음. - 현재 제4차 신 재생에너지기본계획 이 수립 중으로 3차 기본계획보다 태양광의 비중 을 확대할 예정임(태양광 비중을 기존 `30년(3차)에서 `35년(4차)까지 확대 예정). 에너지 수입의존도가 97%에 이르는 한국의 경우, 신재생에너지에 의한 전력 공급비중 을 점차 증대시키는 것만이 에너지 독립국가, 저탄소 에너지 사회를 구현하기 위한 방 법이며, 그중에서 강력한 대안 중의 하나가 태양광 발전임. 촉진 요인 정부는 반도체, 디스플레이 산업에 이은 차세대 신성장 동력으로 태양광 산업 육성에 대한 의지가 확고함. `11년 12월 말로 발전차액제도(FIT, Feed In Tariff)가 종료되었지만, `12년부터 RPS(Renewable Portfolio Standards)가 실시되면서 대형 발전소(Utylity, 1MW급 이상) 를 설립하기 위한 프로젝트가 지속적으로 추진됨. - 49 -

에너지변환저장 - 태양전지 태양광 - 무기박막 태양전지 - `12년 태양광발전 설치량을 220MW로 시작하여 `15년까지 1.2GW를 설치하는 사업이 추진됨 도심 전력 수요를 해소하기 위한 방안으로 건물에 태양광발전을 활용하기 위한 BIPV(BAPV 및 Roof-top 포함) 인증, 표준화 및 실증 사업 등이 추진되고 있음 저해 요인 국내 시장만 고려하면 시장규모가 작아 투자대비 경제성 확보가 어려우며, 세계시장을 대상으로 할 경우, 신재생에너지 사업은 각국 정부정책에 크게 좌우되는 특성으로 인 해 시장예측의 불확실성이 높음. 2012년 현재 국내 태양광모듈 생산 설비 규모가 약 3 GW에 이르기 때문에 최소한 국 내에서 30% 내외의 시장을 형성하기 위해서는 RPS 등 각종 지원 제도를 통해 단계적 으로 2015년까지 1 GW/년 (1조원/년) 이상의 내수시장 규모를 형성할 필요가 있음 (2) 경제(Economical) 현재의 태양광발전은 발전단가가 기존 에너지원보다 고가임. 결정형 태양전지와의 경 쟁력을 확보하기 위해서 저가격화(달러0.5/Wp 수준) 및 고효율(17% 이상) 태양전지를 상용화하기 위한 지속적인 노력이 필요함 태양광발전의 발전단가가 기존 에너지원과 비교하여 경쟁력을 확보하는 그리드 패리티 (Grid Parity) 도달은 국가별로 그 시점에 있어 차이를 보임. 한국의 경우 태양광발전 시스템 설치 단가가 약 달러1/Wp를 하회하는 2020년 전후가 될 것으로 예상됨. 태양광 시장이 공급자 중심에서 수요자 중심으로 변환됨에 따라, 태양광 응용분야별로 수요자의 욕구가 다양화, 고급화 되고 있는 추세에 맞추어 박막 태양광시장도 성장할 전망임 태양전지 부자재(케미컬, 페이스트 등), 모듈 부자재(EVA 필름, 프레임 등)의 국산화를 통해 단가 절감뿐만 아니라, 소싱 기업 다변화를 통해 수급 불안정성의 해소가 필요함. 촉진 요인 세계적으로 태양광 설치 시장의 지속적인 성장세가 전망되며, 국내외적인 대규모 투자 및 활발한 기업합병이 이를 뒷받침하고 있음. - 50 -

전략제품 후쿠시마 원전사고 이후, 일본은 대규모 및 중소형 태양광 발전시스템 프로젝트가 개 발되고 있으며, 미국은 매년 3GW급 이상 신규 발전시장이 형성되고 있음. - 특히, 미국은 전 세계적인 유통망을 갖고 있는 월마트에서 Roof Top 태양광발전시스 템으로 전력을 생산하여 판매하고 있음 또한, 전력 계통이 불안한 중국, 인도 및 동남아시아 등을 중심으로 분산전원용 태양광 발전시스템 수요가 확대되고 있음 저해 요인 2011년 이후 결정형 실리콘 태양전지 가격이 급락하면서 무기 박막 태양전지의 장점인 가격 우위가 희석되면서 시장 규모를 확대하는 데 어려움을 겪고 있음 (3) 사회(Social) 태양전지 모듈 경량화, 건물통합형 모듈의 우수한 미관 등이 신재생에너지 정책의 홍 보 수단 및 실제적인 에너지 효율성 증대로 이어질 수 있도록, 시장니즈(Niche Market)에 맞추어 제품을 개발해야 시장 확대에 기여할 수 있음. 실리콘 박막/CIGS 태양전지는 금속호일 및 폴리머 기판 소재 적용 시 경량 플렉서블 (Flexible) 태양전지의 구현이 가능함. 또한 전면전극이 없는 모듈 구조로 인하여 미관 이 수려하고 건물통합형 모듈(BIPV 및 BAPV 포함)에 적합함. 하지만 건물통합형 모듈 에 필요한 소재 국산화 및 소자 원천기술 확보가 필요함. 촉진 요인 원전사고 이후, 원전을 축소하기 위한 관심이 높아지면서, 계절적 수요 급증에 따른 도 심의 피크 수요 전력을 담당하기 위한 전력 생산 시스템에 대한 사회적 관심이 높아지 고 있음 휴대용 기기의 보급이 확대되면서 휴대용 충전기에 대한 요구가 증가할 뿐만 아니라 소형 및 경량으로 제조할 수 있다는 장점을 갖고 있어 기존 전력용 시장과 달리 새로 운 시장을 형성하면서 성장할 것으로 기대됨 저해 요인 신재생에너지 보급 확대 및 보조금 지원제도로서 시행되었던 발전차액지원제도(FIT, Feed-In-Tariff)는 2011년 말에 종료되었고, 2012년부터 신재생에너지 의무공급제(RPS, - 51 -

에너지변환저장 - 태양전지 태양광 - 무기박막 태양전지 Renewable Portfolio Standards)로 전환시행 되고 있음. 보조금 증대 및 제도 변경으로 인한 사업상 리스크 완화 등이 요구되고 있음. 2008년 이후 정부의 발전차액 보조금 규모가 축소되어 내수 시장이 위축된 바 있으며, 이는 태양광 산업을 활성화하여 수출 산업화하고자 하는 정부의 시책과는 상응하지 않 는 측면이 있음. 신재생에너지 산업은 자체 경쟁력 확보 시점까지 정부의 인센티브 제공이 꼭 필요하므 로 이를 활성화하기 위한 정책의 일관성 유지가 요구됨. (4) 기술(Technological) 무기 박막 태양전지 제조공정은 반도체 및 디스플레이 제조 공정과 유사하지만, 기존 의 기술과 차별화되는 고효율화, 저가화를 달성해야 하는 차이가 있음. 결정형과 달리 무기박막 태양전지 Value Chain은 모듈-시스템 으로 구성되므로 모듈 제조 공정 및 장비, 원료/소재, 시스템 등의 부분에서 핵심 요소기술 개발이 필수적임 CIGS 태양전지는 대면적에서 박막 조성을 균일하게 조절하는 기술과 흡수층 성막 시 간 단축을 통한 생산속도 향상 및 희토류 금속 대체 기술 개발 등으로 원가를 감소시 키는 기술의 개발이 필요함. CIGS 태양전지는 부품, 소재 및 장비 국산화를 통해서 대면적 양산 모듈 생산에 필요한 기술의 개발이 필요하며 시장 조기 진입을 유도하기 위한 요소기술의 개발이 필요함. 촉진 요인 한국은 반도체, 디스플레이 분야에서 세계 1등 기술을 보유하고 있으므로 태양전지 기 술에서도 우위 확보가 가능함. 지속적인 연구개발을 통해서 기술 선진국과의 기술격차를 해소하고 있으며 현재는 차 세대 무기 박막 태양전지의 원천기술을 확보하기 위한 기술 개발을 통해서 태양광 산 업을 선도하기 위해서 노력 중임 중견, 중소기업과 연계하여 기 개발된 핵심기술을 상용화함으로서 가격 및 기술 경쟁 력를 선도할 수 있는 기술 보유 국가로 전환할 수 있도록 기술우위 중소기업 육성 추 진 및 기술개발 지원이 요구됨. - 52 -

전략제품 저해 요인 무기 박막 태양전지는 생산라인 대부분을 선진 엔지니어링 업체로부터 턴키 기반으로 일괄 도입하고 있어서 유지보수 비용 증가, 기술문제 해결 지연 등의 문제가 있으므로 가격 상승 요인이 되고 있음 특히, 결정질 실리콘 태양전지를 대체할 수 있을 것으로 기대되고 있는 CIGS 박막 태 양전지에 대한 기술 표준화, 인증 및 Turn Key(Semi Turn Key 포함) 솔루션(Solution) 등에서 어려움을 호소하고 있음 [태양전지 분야의 PEST 분석] 구분 주요이슈 단기(3년이내) 중장기(4년이상) 비고 정치 (P) 촉진 - RPS 사업 확대 - 신성장동력산업으로 육성 상 중 하 상 중 하 저해 - 정부정책 의존 상 중 하 상 중 하 -RPS 사업 조기 시행(`15년까 1.2GW) - 소규모 발전사업 지원 방안 수립 -RPS 사업 종료 후, 차기 방안 부재 - 관련 부처간 협력 미흡 경제 (E) 촉진 -Niche market(bipv 포함) 시 장 확대 - 분산전원용 발전시스템 수요 확대 상 중 하 상 중 하 - 도심형 태양광발전 프로젝트 참여 저해 - 결정형 실리콘 태양전지 가격 하락 상 중 하 상 중 하 - 가격경쟁력 확보 사회 (S) 촉진 - 원전사고 이후 태양광 시각 변화 -Niche Market 시장 확대(휴대 용 등) 상 중하 상 중 하 -Niche Market Item 발굴 저해 -FIT 제도 폐지 - 소규모발전사업자 사업 축소 상 중 하 상 중 하 - 소규모 발전사업자 우대 방안 검토 기술 (T) 촉진 저해 - 태양전지 기반 기술 우위 확보 - 주요 기술 확보를 통한 기술 경쟁력 확보 - 제조 및 공정장비 기술 격차 - 기술표준화 및 인증 관련 기 술 미흡 상 중 하 상 중 하 -Bottle Neck 기술 개발 상 중 하 상 중 하 - 원천기술 확보 - 원가 절감을 위한 공정 개발 - 53 -