장점 및 단점: 박막형 vs. 결정질 실리콘 발전

태양 에너지는 전 세계 재생 에너지 전략의 초석입니다. 박막형 태양 전지는 가볍고 유연한 셀을 사용하는 반면, 결정질 실리콘 태양 전지는 효율성을 중시하지만 더 두꺼운 패널을 필요로 합니다. 자세한 비교는 다음과 같습니다.

I. 박막 발전
장점:

1. 재료 및 생산 효율성

• 실리콘에 비해 반도체 소재를 1~5%만 사용합니다.

• 간단한 제조, 낮은 에너지 소비, 대면적 연속 생산이 가능합니다.

• 기질: 저렴한 옵션(유리, 스테인리스 스틸, 폴리머).

2. 기술 혁신

• 다양한 경로: CIGS(구리 인듐 갈륨 셀레나이드), CdTe, 비정질 실리콘.

• 유연한 모듈은 새로운 응용 분야(예: 곡면, 휴대용 기기)를 가능하게 합니다.

3. 실제 조건에서의 성능

• 뛰어난 저조도 대응력(예: 흐린 날, 새벽/황혼).

• 맑거나 흐린 날과 실리콘 간의 세대 간 차이가 적습니다.

4. 응용 프로그램

• 사막 발전소, 건물 통합(BIPV), 태양광 카포트, "태양광 주택"에 이상적입니다.

단점:

1. 낮은 효율성

• 평균 전환율: ~8%(실리콘의 경우 17~26%)

2. 높은 초기 비용

• 장비/기술 투자: 실리콘보다 5~10배 더 높음.

3. 수확량 문제

• 비결정/미세결정 실리콘 모듈: 수율 약 60%.

• CIGS(최상위): 수율 ~65%(실리콘은 95~98%)

II. 결정질 실리콘 발전

장점:

1. 고효율

• 상업용 패널: 17~26% 전환율(단결정 > 다결정).

2. 성숙한 기술

• 안정적인 프로세스, 빈번한 업그레이드 필요성 최소화.

3. 높은 수율 및 비용 효율적인 장비

• 단결정 수율: >98%; 다결정: >95%.

• 국내 장비로 대부분의 생산 요구 사항을 충족할 수 있습니다.

• 완화책: 고품질 브랜드는 신뢰성을 향상시킵니다.

단점:

1. 공급망 위험

• 폴리실리콘 가격 변동성(예: 2021~2023년: 가격이 300% 급등).

2. 환경 영향

• 에너지 집약적 생산, 높은 탄소 발자국.

• 정책 변화의 위험(예: 탄소세)

3. 재료 제한

• 단단하고 무거운 패널은 설치의 유연성을 제한합니다.

주요 기술 비교

결론: 중요한 균형점

• 박막형은 유연성, 저조도 성능, 미적인 면에서 우수하지만 효율성/수율 측면에서는 뒤떨어집니다. 건물 통합, 공간 제약이 있는 프로젝트, 혹독한 환경에 가장 적합합니다.

• 결정질 실리콘은 효율성과 신뢰성이 뛰어나지만, 열화와 강성이 떨어지는 단점이 있습니다. 대규모 농장, 일조량이 많은 지역, 그리고 비용 중심의 프로젝트에 적합합니다.

장기적 가치: 박막은 초기 비용이 높지만, 거의 0에 가까운 성능 저하(실리콘의 경우 25년 동안 10~20% 손실)로 인해 최대 효율성보다 내구성을 우선시하는 애플리케이션에서 탁월한 수명 ROI를 제공할 수 있습니다.

데이터 출처: NREL, IRENA, EU PVSITES, Becquerel Institute.