<일본시장조사보고서>2024년판 페로브스카이트 태양전지·부재 시장의 전망과 전략(일본어판)
(일본어목차)2024年版 ペロブスカイト太陽電池・部材市場の展望と戦略
자료코드: C66116200 / A4 156 / 2024. 10. 31
페로브스카이트 태양전지는 슬림형·경량·유연하고 설치 장소를 가리지 않으며 고효율이라는 점이 주목받고 있다. 일본에서는 태양전지 메이커뿐만 아니라 페로브스카이트층과 전하 수송층의 원료인 시약을 비롯해 모듈을 구성하는 기재(유리, 필름), 배리어 필름, 투명 도전성 필름, 커버 필름 등을 생산하는 재료 메이커, 부재 메이커가 많이 있어, 국산 차세대형 재생 에너지로서 조기 산업화를 위한 국가적 시책이 추진되고 있다.
경제산업성이 내세운 「2030년까지 조기에 GW급 양산체제 구축」이라는 방향성에 부응해 모듈 업체 측에서는 발전효율 향상을 위한 개발을 진행해, 2025년부터 2026년에 걸쳐 양산화를 염두에 둔 설비투자나 테스트 마케팅을 발표하고 있다. 한편, 필름 타입에서의 내구성과 비용, 컨버터의 용량 확보 등이 매우 중요한 과제가 되고 있지만, 부재 업체 중에서는 「현재의 설비·기술로는 해결하는 데 한계가 있다」라는 목소리도 나오고 있다.
본 기획에서는 일본의 페로브스카이트 태양전지 시장에 참여하는 모듈 업체, 연구기관과 더불어 배리어 필름과 투명 도전성 필름 등의 부재 업체에 대해서도 청취조사를 실시해, 시장동향, 기술동향, 참여 기업·연구기관의 동향에 대해 분석·고찰하고, 페로브스카이트 태양전지 및 그 부재 시장을 둘러싼 환경과 전망을 분석한다.
◆조사개요
• 조사목적: 일본의 페로브스카이트 태양전지 메이커, 부재 메이커, 대학에 의한 연구개발, 사업개발 동향과 향후 시책을 철저히 조사하고, 나아가 주변조사를 실시함으로써 일본의 페로브스카이트 태양전지 및 그 부재 시장의 현황과 향후 동향 파악을 목적으로 한다.
• 조사대상:
페로브스카이트 태양전지
배리어필름
투명전극필름
커버필름
배리어필름 및 투명전극필름 기재
• 조사방법: 당사 전문 조사원의 대면취재를 베이스로 문헌조사 병용.
• 조사·분석기간: 2024년 8월 1일~2024년 10월 25일
◆자료 포인트
• 메가와트급 발전량 확보는 2040년 전후? 기존의 태양전지나 해외세력과는 ‘싸우지 않는 전략’에 일본이 승리할 근거 있어
• GI기금 사업이 진전, 요오드 기술 개발에서 사회 구현을 내다본 실증 스테이지로의 의향
• 내하중 제한·요철·곡면, 수직면, 소량다품종 등의 대응을 가능하게 하는 컨버팅 기술이 해외 업체와는 차별화되는 일본 고유의 고부가가치 PSC 실현
• 현재의 필름 부재 가격과 생산능력이 GW급 발전량 확보의 걸림돌, 국가 주도의 환기책과 민관 협력을 진행해 수요 확대의 스파이럴을 일으켜라!
• 필름형, 유리형은 '경쟁'이 아닌 '최적화'. 기존의 대용전지 대체가 아닌 PSC만의 활용방안 모색을
• 배리어필름에서는 발전비용 14엔/kWh의 달성을 위해 10-4g/㎡/day의 성능과 비용 절감을 양립하는 기술적 돌파가 요구된다
• 전극필름에 요구되는 저항값은 15~20Ω/□ 이하, ITO필름으로 실증 진행해도 저저항으로 인쇄 가능하다는 점에서 AgNW 등의 비ITO계도 기대된다
리서치 내용
조사결과 포인트
제1장 페로브스카이트 태양전지·부재 시장의 전망과 전략
GW급 발전량 확보는 2040년?
기존의 태양전지나 해외세력과는 ‘싸우지 않는 전략’에 일본이 승리할 근거 있어
일본발 고효율 차세대 태양전지로서 PSC에 대한 기대가 고조
참여 각 사에서 실증실험과 테스트 마케팅, 양산을 겨냥한 설비투자가 진전
(표) 결정 Si 태양전지와 페로브스카이트 태양전지의 비교
PSC에 의한 발전량은 2035년에 240 MW, 2040년에 1.5GW에 달할 것으로 예측
졸속의 확대 지향은 가격경쟁=결정 Si 태양전지에서의 실패 리스크도
(표) 태양광발전의 일본 국내 신규 도입량과 페로브스카이트 태양전지의 점유율 추이(예측치)
하중 제한, 요철, 곡면, 수직면, 소량다품종 등에 대응할 수 있는
컨버팅 기술이 해외 시장과는 차별화된 일본만의 고부가가치 PSC 실현
현재의 필름 부재 가격과 생간능력이 GW급 발전량 확보의 걸림돌
국가 주도 환기책과 민관 협력을 추진해 수요 확대의 스파이럴을 일으켜라!
(그림) 태양광발전 신규 도입량과 페로브스카이트 태양전지의 점유율 추이(예측치)
주택용(10kW 미만)
비주택용(10kW 이상)
합계
제2장 페로브스카이트 태양전지의 동향
1. 페로브스카이트 태양전지 관련 정책과 프로젝트
재생 에너지의 주력 전원화를 위해
페로브스카이트 태 전지의 사회 구현이 정책 대응으로 내걸리다
(1) 페로브스카이트 태양전지 관련 정책
(그림) 2050년까지의 탄소중립 시나리오
(그림) 2050년을 향하여 성장이 기대되는 14개 중점분야와 목표
(2) 페로브스카이트 태양전지 관련 기술 개발 프로젝트
GI기금 사업이 진전, 요소기술 개발에서 사회 구현을 위한 실증단계로 이행
①차세대 태양전지 개발
(그림) 차세대형 태양전지 개발 프로젝트 개요
(표) 차세대형 태양전지 실용화 사업의 개요
(표) ‘고효율·고내구 모듈 제조 기술 개발’의 개요
(표) '사이즈 프리·초박형의 특징을 살린
고성능 페로브스카이트 태양전지 기술 개발’의 개요
② 태양광발전 주력 전원화 추진 기술 개발
(표) NEDO의 태양광발전에 관한 기술개발 지침·프로젝트의 변천
(표) ‘페로브스카이트계 혁신적 저제조비용 태양전지의 연구개발’ 개요
(표) ‘태양광발전 주력 전원화 추진 기술 개발’(페로브스카이트 태양전지)
2. 페로브스카이트 태양전지 개발 동향
고효율, 고내구성, 탈연, 생산성 향상을 위한 연구개발 진전
셀 구조는 평면 이종결합법과 역구조형으로 집약
(그림) PSC 셀 구조
필름형, 유리형의 '경쟁'이 아닌 '최적화'로
기존 태양전지의 대체가 아닌 PSC만의 활용방안 모색
(표) PSC 타입별 특징
【대학의 개발 동향】
광전변환효율 크게 끌어올리는 페로브스카이트층, 전하수송층 재료 개발 진전
페로브스카이트층의 탈연화는 광전변환효율이 걸림돌
납과 주석의 복합화와 잉크젯에 의한 '감연'화가 진행
(표) 주요 대학의 최근 주요 페로브스카이트 태양전지 연구
【기업의 개발 동향】
모듈에서의 광전변환효율은 유리형에서 18%, 필름형에서 16%까지 향상
(표) 페로브스카이트 태양전지 주요 기업 일람
(표) 일본의 페로브스카이트 태양전지 주요 메이커 개요
3. 페로브스카이트 태양전지의 주요 실증실험
실제 사용환경에 가까운 조건에서의 발전량·내구성을 검증하는 실증실험이 진전
(표) 페로브스카이트 태양전지의 주요 실증실험
제3장 페로브스카이트 태양전지 부재 동향
1. 배리어필름 동향
WVTR10-4g/㎡/day의 성능과 비용 절감을 양립하는
기술적 돌파가 과제
슬림형, 경량, 플렉시블을 실현하는 필름형 PSC는 배리어필름이 필수
실온환경에서 10-4g/㎡/day가 스펙 최저선
(그림) 페로브스카이트 태양전지의 구조
(그림) 배리어필름의 기능과 용도의 이미지
건식 프로세스에서는 CVD의 여광, 스퍼터의 오이케 업이 샘플제작 진행
(표) i-components i-Barrier 대표 물성
3M, DNP는 배리어필름만이 아닌 커버필름과 래미네이트한 톱 커버를 전개
10-4g/㎡/day 클래스의 현재 상정가격으로는 PSC의 발전비용 14엔/kWh 실현이 어려워
기술적 돌파가 요구되는 가운데 습식 프로세스에서의 연구개발이 진전
(표) 배리어필름 가격
(그림) 기존 습식 프로세스에 의한 배리어필름
(표) 린텍 가스배리어필름 MS-F
(표) 페로브스카이트 태양전지용 배리어필름 수요량 추이(일본 예측치)
(그림) 페로브스카이트 태양전지용 배리어필름 수요량 추이(일본 예측치)
(표) 필름형 페로브스카이트 태양전지로의 채용이 기대되는 배리어필름
2. 투명전극필름 동향
요구되는 저항값은 15~20Ω/□ 이하, ITO 필름으로 실증 진행해도
저항값과 '인쇄 가능'하다는 점에서 비ITO계도 기대
TP의 인셀화로 인한 수요 감소로 공급업체가 감소한 ITO 필름은
현재의 생산체제에서 1GW분의 생산능력 확보가 어려운 상황
(표) 필름형 페로브스카이트 태양전지 전극용
ITO 필름 공급이 가능한 일본 주요 메이커
(표) ITO 필름 가격
ITO 필름 메이커 중에서는 레이코, 오이케공업이 PSC 전극용으로 전개
15~20Ω/□의 저항값과 투명성·유연성 양립
잉크젯, 다이코트가 가능한 AgNW는 '인쇄로 성막'이라는 장점이 주목된다
마이그레이션과 할로겐에 의한 내구성 저하에 대한 대응이 과제
대형 터치센서용으로 개발된 메탈메시필름도
대면적의 PSC 전극으로서의 채용에 기대
(표) PSC 셀의 기재(투명전극)로 기대되는 투명 도전성 필름
(표) 페로브스카이트 태양전지용 투명전극필름 수요량 추이(일본 예측치)
(그림) 페로브스카이트 태양전지용 투명전극필름 수요량 추이(일본 예측치)
3. 기타 필름 동향
PSC의 효율 향상, 고내구화 실현으로 이어지는 필름 검토가 진행
1. 커버필름
기존의 태양전지 백시트로서 실적이 있는 불소필름의 채용을 전제로 개발이 진전
당분간은 페로브스카이트층의 보호와 내구성 확보가 채용 검토 조건
AGC, 크레하 엑스트론 등 일본 필름 메이커의 제안이 진전
(그림) ETFE '어플렉스®'의 광투과성
(표) 크레하엑스트론 KFC 필름 물성표
(표) 페로브스카이트 태양전지용 커버필름 수요량 추이(일본 예측치)
(그림) 페로브스카이트 태양전지용 커버필름 수요량 추이(일본 예측치)
2. 배리어필름·전극필름용 기재
셀 기재의 전극필름이나 커버의 배리어필름의 베이스에는 PET 필름이 채용되는데
인공위성 탑재 등의 우주용에서는 내방사선성이 뛰어난 투명 PI가 유력
(표) I.S.T 토메드® 필름 물성
(그림)투명 PI필름 '토메드' 특성
제4장 페로브스카이트 태양전지·부재 메이커의 전략
세키스이화학공업 주식회사
다년간 쌓은 봉지, 베리어, Roll to Roll 기술 활용으로
필름형 페로브스카이트 태양전지의 양산화를 목표
화학 메이커의 강점을 살려 필름형 페로브스카이트 태양전지의 내구성 향상 실현
2024년도부터는 NEDO의 새로운 GI기금 사업에 채택되어 양산화 실증, 현장 실증을 추진
30cm 폭의 Roll to Roll 프로세스로 발전효율 15% 달성
2025년부터는 1m 광폭 설비를 도입하여 양산 기술 확립에 힘쓰다
수많은 파트너와 연계한 다양한 장소 및 환경에서의 실증실험이 진전
2025년 오사카세계박람회에서 필름형 PSC 사업화를 추진
도시바에너지시스템즈 주식회사
PSC 셀 모듈의 제조 및 공급에 그치지 않고
'발전한 전력의 유효 이용'까지 내다본 사업화 모색
독자적인 1스텝 메니스커스 도포 기술을 통해 703cm2 사이즈로 16.6%의 변환효율 실현
필름 기재를 손상시키지 않는 스크라이브 기술과 저온 결정화 가능한 전극 등의 개발도 추진
2024년부터 실외 및 실외 장기 설치를 통한 실증실험 시작
파나소닉홀딩스 주식회사
'발전하는 유리'를 콘셉트로 유리와 일체화된 제품 전개를 추진
도시지역을 비롯한 다양한 장소에서의 온사이트 발전량 확대에 기여
건물 벽면, 창문, 난간 등 기존 태양전지로는 설치에 적합하지 않은 수직면도 활용
유리 건자재로 위화감 없는 디자인과 잉크젯을 통한 소량다품종 사용에 강점
페로브스카이트층의 재료, 잉크젯 도포장치, 생산 프로세스 최적화로 고효율 실현
발전량, 투과성, 디자인에 따른 그래픽 패턴 맞춤 제작에도 대응
2024년에는 1m×1.8m 크기의 파일럿 라인을 도입
2026년부터 테스트 마케팅을 시작하여 조기 사업화를 목표
주식회사 리코
유기 감광체, 고속 연장 잉크젯 프린트 등
프린터·복사기 사업으로 축적한 재료 기술과 장치 기술을 PSC 개발에 활용
차세대 태양전지 중에서도 선행하여 제품화한 고체형 색소 증감 태양전지로 축적한
재료 기술과 모듈 제작 기술을 페로브스카이트 태양전지 개발에 활용
잉크젯 프린트에 의한 전층 연속 성막, 레이저 에칭이 불필요한 회로 형성 등
고내구성, 고생산성 양립을 실현하는 장치 기술에 강점
야외, 실내, 우주공간까지 다양한 환경과 조건에서
발전량, 효율, 내구성 등을 검증하는 실증실험 추진
도쿄대학 첨단과학기술연구센터 세가와고지 연구실
유기계 태양전지에 관한 폭넓은 연구성과 축적을 활용하여
페로브스카이트 태양전지의 고효율화와 내구성 향상을 목표
PSC뿐만 아니라 양자점 태양전지와 축전형 태양전지 등의 차세대 태양전지가 연구대상
PSC 실용화를 목표로 하는 기업과의 제휴도 추진
페로브스카이트층에 칼륨을 도프해 직렬 모듈(2.76cm2)에서의
광전변환효율 20% 이상을 세계 최초 달성
뒷면 전극에 ITO를 이용한 반투명 PSC의 고내구성 고효율화 실현
페로브스카이트/CIGS 탠덤 태양전지 개발로 연결하는
축전 기능을 내장한 색소 증감 태양전지 'Annabelle'이 국내외에서 주목받다
교토대학화학연구소 복합기판화학연구계 분자집합해석 연구영역 와카미야 연구실
Needs Inspired Fundamental Science를 슬로건으로 내걸고
페로브스카이트 태양전지의 실용화·사회 구현으로 이어지는 연구를 추진
용액 내에서 현탁하지 않고 광변환 효율을 높이는 요오드화납, 단분자의 HTL 재료 등
유기합성화학의 연구성과를 PSC의 고효율화 실현으로 연결
페로브스카이트 입자의 비연·감연화와 고효율을 양립하는 연구도 진전
대면적 PSC 실현을 위한 페로브스카이트 도포를 위한 잉크 조성 및 도공 조건 등을 재검토
모듈 사이즈 370mm×470mm(G2) 실현
교토대학발 벤처 (주)에네코트테크놀로지스에서 PSC의 사회 구현을 위해 많은 실증실험 진행
2024년 내 Roll to Roll 설비 도입으로 양산에 탄력
도인요코하마대학
PSC의 선구자로서 고내구·고효율화를 위한 개발을 추진
색소 증감 태양전지, 페로브스카이트 태양전지 등 차세대 유기계 태양전지 연구를 견인
페로브스카이트 결정구조를 안정화시키는 계면 패시베이션 재료 연구로
PSC의 고효율, 고내구화와 양산 안정성 향상에 기여
비연화와 평행하여 납 사용량을 억제하는 잉크젯 프로세스로의 PSC 연구를 진행
도인요코하마대학발 벤처기업 펙셀사를 통해 연구성과의 실용화에 노력
도레이 주식회사
고투명·저열수확의 '르미러®U 타입'으로 PSC의 디팩토를 목표로
증착 하이배리어필름 개발도 추진
고평활한 무입자로 제막, 열수가공 등
PSC 부재용 기재로서 요구되는 성능을 부여한 PET 필름의 제안을 진행
하이배리어와 저비용을 양립하는 증착 하이배리어필름 개발
PSC는 출구 용도의 하나로 규정해 니즈 탐색을 계속
주식회사 카네카
투명 PI 필름은 Foldable 단말 커버 등
디스플레이 관련 용도를 위한 샘플제작 계속
NEDO의 GI 사업으로 PSC의 필름기판 사업 개발을 추진
디스플레이용 광학보상필름, 회로기판용 PI필름 등에서 축적한 기술을 활용하여
투명PI필름을 개발, 니즈를 흡수하면서 개선을 진행
주식회사 레이코
하이배리어, 고투명 저저항 등 플렉시블 태양전지에서 요구되는
높은 성능을 부여한 필름을 개발하여 사용자에게 제안 추진
오랜 기간에 걸친 박막가공 기술의 축적을 통해 OPV, PSC 등
차세대 플렉시블 태양전지 실현을 위한 고성능 필름 개발 추진
하이배리어필름 벨레알®은 양면 배리어로 10-4g/㎡/day 성능 구현
CVD 증착을 통한 배리어층 밀착성과 유연성으로 차별화
결정화 막에 의한 고투명성과 15Ω/□를 넘는 저저항을 실현한 ITO 필름 개발
발전효율 향상으로 이어지는 필름 태양전지 부재로서 제안을 진행
CVD 증착기, 스퍼터 설비, 하이클린코터를 갖춘 히노 공장에서
세계 최고 수준의 고성능 기능성 필름 생산
국립학교법인 야마가타대학 유기일렉트로닉스이노베이션센터 연리연구실
습식코팅으로 WVTR10-5g/㎡/day 수준의 초하이배리어필름 실현
페로브스카이트 태양전지의 부재 비용 절감의 돌파로 연결
플렉시블 유기 디바이스를 위해 생산성이 높은 습식코팅으로 하이배리어필름 개발
PSC용에서는 NEDOGI 기금사업에 참여하는 도시바의 위탁을 받아 연구를 진행
질소 분위기에서의 PHPS 도포와 VUV 조사로 기재 상에 SiNx 치밀막을 형성
세이코PMC 주식회사
은 나노와이어 분산액의 용도 중 하나로 페로브스카이트 태양전지를 상정
투명, 저저항, 인쇄 가능 등의 장점을 홍보하고 제안을 추진
AgNW 분산액은 태양전지 투명전극, 이면전극 모두 대응 가능
와이어 치수, 분산액 종류 등 다양한 라인업과 폭넓은 니즈에 대한 대응력이 강점
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