일본산업뉴스요약

이데미쓰코산의 박막 태양전지, 우주에서 부활
페로브스카이트와는 다른 소재

이데미쓰코산이 인공위성용 박막 태양전지 개발을 추진하고 있다. 얇고 가벼우며 방사선 내성이 높다는 특징을 갖고 있어 문의가 늘고 있다. 지상용으로 상업 생산을 종료한 기술이 우주용으로 다시 세상에 나오려 하고 있다. 대규모 벤치 플랜트(시험용 플랜트)를 2027년 내 가동해, 새로운 수익의 한 축으로 육성해 나갈 계획이다.

박막 태양전지 기술 자체는 이전부터 존재했지만, 우주용 수요가 높아지면서 상황이 달라지기 시작했다. 이데미쓰코산의 오가와 씨(이노베이션센터 기술전략부 우주PV 사업추진그룹)는 "이전에는 '우주에서도 사용할 수 있겠다'는 평가 단계에서 끝났지만, 지금은 (우주용) 시장이 성숙해졌다. 특히 최근 1년 정도 사이에 문의가 늘었다"고 말했다. 2026년 7월 6~9일 개최된 국제 우주 비즈니스 콘퍼런스 'SPACETIDE 2026'에서 개발품을 전시했다.

이데미쓰코산이 개발하는 태양전지는 화합물 반도체의 조성이 구리(Cu), 인듐(In), 갈륨(Ga), 셀레늄(Se) 등으로 구성되며, 각 원소의 머리글자를 따서 ‘CIGS 태양전지(칼코파이라이트계)’라고 부른다. 같은 박막 태양전지인 페로브스카이트 태양전지와는 소재가 다르다.

-- 과거의 우주 경험에서 활로 --
이데미쓰코산의 CIGS 태양전지 개발 역사는 길다. 1993년 구 쇼와셸석유에서 지상용을 대상으로 연구개발을 시작했다. 이후 자회사인 솔라프론티어(당시 쇼와셸솔라)를 통해 2005년에 사업화를 결정하고, 2007년에 상업 생산을 시작했다. 그러나 중국 업체의 부상으로 인해 가격 경쟁이 심화되면서 2022년에는 상업 생산에서 철수했다.

그럼에도 우주용 분야에서는 개발을 계속했다. 시작은 2002년으로, 우주항공연구개발기구(JAXA)의 전신인 구 우주개발사업단(NASDA)의 위성에 CIGS 태양전지를 탑재해 우주에서 실증한 것이 계기였다. 당시 기존 소재보다 수명이 길다는 사실을 확인했다. 이후 한동안 활동이 없었지만, 일정 기간이 지난 뒤 2020년부터 우주용 프로젝트로 다시 개발을 시작했다.

2025년 들어 상용화를 위한 움직임도 진전됐다. 미국 Source Energy Company와 우주시장용 제품의 공동 개발을 위한 전략적 협업을 발표했다. 이 회사와의 협업을 출발점으로 수요 확대에 대응해 나간다.

2026년 4월에는 생산 규모 확대를 위해 시험용 플랜트를 구축하기로 결정했다. 동시에 JAXA의 '우주전략기금'에 선정돼 지원을 받으면서 건설을 추진한다. 2027년 내 가동해 고객에게 시제품을 제공하고 평가를 가속·확대하는 동시에 양산을 위한 기술 개발도 진행한다. 장기적으로는 "차세대 사업 수익의 한 축이 되는 것을 목표로 하고 있다"(오가와 씨).

-- 방사선이 강한 고궤도에 조준 --
이데미쓰코산의 CIGS 태양전지는 얇고 가벼우며 방사선 내성이 높다는 특징을 갖는다. 중량 대비 출력은 약 450W/kg(커버 유리 포함 시 300W/kg)으로, 인공위성 용도에서 일반적으로 사용되는 제품과 비교해도 손색없다. 방사선의 영향이 강해지는 높은 궤도에서 600일간 실증한 결과, 초기 상태의 변환 효율이 높은 갈륨비소(GaAs) 태양전지는 출력이 30% 이상 저하된 반면 CIGS 태양전지는 약 5%의 열화에 그쳤다.

저궤도(LEO, 고도 100k~2000km)보다 방사선이 강한 중궤도(MEO, 2000k~3만6000km)에서는 특히, 이러한 높은 방사선 내성이 강점으로 작용할 가능성이 있다. "LEO 위성군에서는 저렴한 실리콘(Si) 태양전지가 선호된다. 하지만 LEO에서도 장기간 운용하거나 더 높은 고도에서 위성을 운용할 경우에는 Si 태양전지로는 견딜 수 없다"(오가와 씨).

인공위성의 전원 시스템은 태양전지가 열화했을 때의 출력 성능을 전제로 설계한다. 따라서 저렴한 Si 태양전지를 탑재할 경우, 안전을 고려해 필요한 양보다 많이 탑재해야 하며, 그 결과 위성이 무거워지거나 발사 비용이 높아질 수 있다. 반면 이데미쓰코산의 CIGS 태양전지를 사용하면 위성을 경량·소형화할 가능성이 있다.

최대 25cm 각형 크기의 대형 셀을 제조할 수 있다는 점도 강점이다. 일반적으로 우주용 셀은 4cm×8cm 정도로 작다. 더 큰 셀을 사용해 태양광 패널을 빈틈없이 구성하면 태양전지 셀을 서로 연결하는 용접점의 수를 줄일 수 있다. 이를 통해 생산 비용과 작업 비용을 절감할 수 있을 것으로 회사 측은 보고 있다.

다만 방사선에 의한 열화로 성능이 저하된 경우에도 발전 효율 자체는 GaAs 태양전지가 더 우수할 가능성이 있다. 한편 GaAs 태양전지는 매우 고가이며, 제조 과정에서 결정 성장에 시간이 오래 걸린다는 생산상의 과제가 있다. 이에 이데미쓰코산은 지상용 CIGS 태양전지의 생산 실적을 활용해 1W당 가격으로 GaAs 태양전지의 10분의 1 수준으로 낮추는 것을 목표로 하고 있다.

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