일본산업뉴스요약

인쇄로 만드는 태양전지
파나소닉 실용화 기준 내구성 높고, 저비용으로

파나소닉은, 기판 위에 인쇄하는 것 만으로 간단하게 제작 가능하고, 접거나 구부릴 수 있는 차세대의 박형 태양전지의 실용화에 기준을 만들었다. 최대의 난관이 되어 있던 내구성의 문제를 극복하고, 2~3년의 연속사용을 가능하게 했다. 스타디움의 지붕과 같은 곡면에도 붙이고, 웨어러블기기와 야외에서 사용하는 센서의 전원에도 이용 가능하다. 태양전지의 새로운 용도가 열릴 것 이라고 보고, 제품화에 연결한다.

개발한 것은, 「페로브스카이트형」이라고 불리는 태양전지이다. 유기계의 원료를 인쇄의 요령으로 인쇄하는 것 만으로 제작 가능하고, 제조 비용이 저렴하다. 얇고 유연하기 때문에 스타디움의 돔 형태의 지붕과 구부러진 벽에도 붙이고, 웨어러블기기에도 딱 맞는다. 창문 유리에 붙여도 빛을 통과시킨다. 인프라의 안전감시 등을 위해서 야외 센서의 전원에도 유망하다고 볼 수 있다.

페로브스카이트형 태양전지는, 지금까지 과제가 되어 왔던 발전효율이 요 몇 년 사이 급속도로 향상되고, 주류의 실리콘전지의 발전효율에 근접해졌다. 단 내구성이 낮고, 수 시간부터 수 일로 기능이 떨어져 버리는 것이 응용의 장벽이 되어, 대학에서의 연구개발에 그쳐있었다.

파나소닉은, 스위스의 UN공과대학 로잔캠퍼스와 공동으로, 빛을 받고 전기를 만드는 발전층을 개량했다. 기존의 루비듐에 더하는 것으로 결함이 적고 깨끗한 액정을 만들 수 있었던 것에 착안하고, 내구성을 한층 더 향상시켰다. 제조 비용은 기존과 변함 없다고 한다.

4미리의 각전지를 시작한 결과, 발전효율은 21.6%였다. 현재 주류의 실리콘 태양전지의 기록에는 4.7포인트 떨어지지만, 페로브스카이트형으로는 최고 수준이다.

내구성시험의 표준적수법인 섭씨 85도, 습도 85%의 가혹한환경에서 연속발전하고, 3주가 지나도 성능이 떨어지지 않는 것을 확인했다. 통상의 환경이라면 2~3년 사용 가능하다는 전망이다.

향후에는, 고성능을 보존하면서 대형화하는 연구를 추진한다. 내구성도 더 향상시키고, 장수명의 신형태양전지의 실현으로 이어간다.

-- 일본발의 전지, 경쟁 심화 --
페로브스카이트형 태양전지는 2009년, 토인요코하마대학의 미야사카 교수가 고안했다. 처음에는 발전효율이 5%에도 못 미쳤지만, 2012년에 10% 이상으로 뛰어오르고, 전세계에서 연구에 불이 붙었다.

2014년에 미국 캘리포니아대학 로스앤젤레스캠퍼스가 19.3%를 기록하고, 2015년에 도쿄대학의 세가와 교수가 21.5%를 달성했다. 올해 들어서, 한국화학기술연구소 등이 22.1%를 기록하고, 경쟁은 심화되고 있다.

파나소닉의 태양전지는, 효율은 한국그룹에 조금 못 미치지만, 처음으로 장기연속운전을 가능하게 하고 실용화에 크게 근접했다. 토인요코하마대학의 미야사카 교수는 “내구성의 문제는 해결했고, 거의 실용화 성능에 도달했다.” 라고 말한다.

신에너지∙산업기술종합개발기구(NEDO)는, 1kw시 당 20엔이 드는 태양광발전의 비용을 2030년까지 7엔으로 낮추는 목표를 걸었다. 페로브스카이트형 태양전지라면 제조 비용을 최대 10분의 1까지 낮출 가능성이 있다. 2015년부터 실용화 프로젝트를 시작하고, 파나소닉 이외에 토시바, 와세다대학, 도쿄대학 등이 참가하고 있다.

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