페로브스카이트 태양전지·부재에 관한 조사결과(2024년)
【자료체재】
자료명：「2024년판 페로브스카이트 태양전지·부재 시장의 전망과 전략」
발간일：2024년 10월 31일
체 재：A4판 156페이지
【조사요강】
1. 조사기간: 2024년 8월~10월
2. 조사대상: 페로브스카이트 태양전지 메이커, 부재 메이커, 대학 외 연구기관 등
3. 조사방법: 당사 전문연구원의 대면취재(온라인 포함) 및 문헌조사 병용
<페로브스카이트 태양전지·부재 용어정의>
페로브스카이트 태양전지(PSC: Perovskite Solar Cell)란 발전층에 페로브스카이트 결정을 이용한 태양전지로, 기존의 결정 실리콘 태양전지(결정 Si 태양전지)에 비해 제조 프로세스에서의 환경 부하가 적고, 재료·부재의 국내 조달이 가능, 가볍고 유연하고 고효율이라는 점에서 차세대 태양전지로서 유력시되고 있다.
페로브스카이트 태양전지는 기재의 재료에 따라 필름형, 유리형, 탠덤형으로 나뉘며, 본 조사에서는 일본에서 실증실험이 진행되고 있는 필름형, 유리형을 중심으로 조사를 실시했다.
본 조사에서의 페로브스카이트 태양전지 부재란, 필름형 PSC의 기재와 보호층으로 사용되는 투명 도전성 필름, 배리어 필름, 커버 필름을 대상으로 한다.
<시장에 포함된 상품 및 서비스>
페로브스카이트 태양전지, 페로브스카이트 태양전지 부재(투명 전도성 필름, 배리어 필름, 커버 필름)
◆페로브스카이트 태양전지의 사업화를 위해서 실증실험과 테스트 마케팅, 양산을 주시한 설비 투자가 진전
~2040년도경에는 기가와트급 PSC에 의한 신규 도입 용량의 확보가 전망된다~
일본의 태양광 발전 신규 도입 용량과 페로브스카이트 태양전지를 통한 신규 도입 용량 예측
야노경제연구소 조사
주1. 일본의 태양발전설비 용량(AC: 교류) 베이스
주2. 모두 예측치
주3. PSC(페로브스카이트 태양전지)에 의한 신규 도입 용량은 신규 도입 용량의 내수
1. 시장 개황
페로브스카이트 태양전지(이하, PSC: Perovskite Solar Cell)는 기존의 결정 실리콘 태양전지(결정 Si 태양전지)에 비해 제조 프로세스에서의 환경 부하가 적고, 재료·부재의 국내 조달이 가능하며, 가볍고 유연하고 고효율이라는 점에서 차세대 태양전지로서 유력시되고 있다. 자원에너지청의 「차세대형 태양전지의 도입 확대 및 산업 경쟁력 강화를 위한 관민협의회」에서는 PSC의 도입 확대를 위해서 ‘2030년을 기다리지 않고 기가 와트(GW)급의 양산체제 구축을 전제로 검토’한다는 방침이 나와 있다.
한편 PSC 메이커의 양산 개시 시기는 빠르면 2028~2029년경이 될 전망으로, 2030년에 GW급 발전 용량을 확보하기에는 현재로서 장벽이 높다. PSC는 우선은 공공시설, 공공주택 등에서의 시험적인 설치가 중심이므로, 2030년도의 태양광 발전 신규 도입 용량에서 차지하는 PSC에 의한 신규 도입 용량의 구성비가 약 1%부터 시작될 것으로 예측한다. 그 후 공장이나 창고 등 중량 제한이 있는 건물의 지붕이나 빌딩 외벽 등의 수직면에서 PSC 활용이 진행될 것으로 보여, 2040년도에는 1.5GW의 PSC에 의한 신규 도입 용량(구성비 19.5%)이 확보될 전망이다.
이 예측치는 국가가 추진하는 「2030년에 GW급」 목표와 비교하면 상당히 소극적이지만, 발전 용량 확보를 우선으로 하여 기존 태양전지로부터 PSC로의 치환을 진행해도, 결정 Si 태양전지나 해외 생산된 PSC와 가격 경쟁을 하게 되어 이익 확보는 어렵다고 할 수 있다. 고부가가치 산업으로서 PSC를 키울 생각이라면 향후 수년간 GW급 규모를 우선시한 확대방안이 아니라, 기존의 결정 Si태양전지에는 없는 PSC만의 용도·시장을 개척할 필요가 있다.
※'태양광 발전 시장에 관한 조사결과(2024년)'(2024년 8월 30일 발표)
https://www.yano.co.jp/press-release/show/press_id/3613
2. 주목 토픽
일본만의 고부가가치 전개
지금까지의 태양광 발전 사업은 대규모 발전설비(메가솔라)로 발전한 전력을 전력회사에 팔아 수익화하는구조였다. 그러나 일본에서는 이미 평지에서의 태양광 패널 설치가 보급되어 새로운 토지도 적어지고 있다. 향후 요구되는 것은 도시지역에 소규모 패널을 설치해 빌딩이나 상업시설 등이 사용하는 전력을 스스로 발전하는 자가소비형 발전(전력의 지산지소)이며, 일본 기업(태양전지·부재 메이커 등)이 개발하고 있는 경량이면서 플렉시블한 필름형 PSC의 우위성이 여기서 빛을 발휘한다.
기재에 발전층, 전하 수송층을 「칠해서 만드는」 필름형 PSC의 제조법도 일본 기업의 강점으로 연결되고 있다. PSC는 기재에 페로브스카이트층이나 전하 수송층을 코팅에 의해 형성하기 때문에 도포·건조 성막과정의 제어 기술이 PSC의 품질·디바이스 특성을 결정하는 핵심 포인트이며, 이를 위한 도액의 배합, 도액·기재·도공설비와의 조합, 건조 조건의 최적화는 일본 기업이 강점으로 하는 필름 컨버팅 기술 그 자체다.
필름 컨버팅 기술을 활용해 결정 Si 태양전지 치환이 아닌 플렉시블하고 고부가가치인 필름형 PSC 시장을 확립할 수 있다면, 장래적으로 해외 기업의 염가형 PSC가 들어왔다고 해도 이것들과 굳이 경쟁하지 않고 독자적인 수요를 확보할 수 있다.
또한 유리형 PSC에서도 유리 건재와 PSC를 일체화하여 투과성·의장성을 부여한 발전 기능이 있는 유리 건재로 하는 등 소량다품종 대응을 추진함으로써 해외 기업과 차별화한 일본의 독자적인 고부가가치 전개가 가능할 것이다.
3. 장래 전망
결정 Si 태양전지에 의한 메가솔라와는 달리, 설치 가능한 토지가 적은 도시부에서 건물의 수직면 등 한정된 스페이스에 설치되는 PSC로 발전 용량을 확보하려면 보다 많은 장소에서의 설치가 요구된다. 국가가 GW급 발전 용량의 확보를 진심으로 생각한다면, 우선은 모델 케이스로서 관공서나 학교, 방재시설, 공영주택 등의 공공시설에 솔선하여 PSC 설치를 추진하기 위한 조치가 필요하며, PSC 설치를 추진하는 지자체에 대한 보조금 교부 등의 환기책 등도 필요하다.
PSC 메이커와 국가나 지자체 등이 제휴해 실적을 확보해 PSC 설치 수가 증가하면 규모의 효과로 제조비용이 저렴해져 민간시설에서의 채용으로 이어지는 흐름을 기대할 수 있다. PSC의 도입 볼륨을 전망할 수 있다면 PSC 부재 메이커에서도 새로운 설비 투자에 의한 생산능력 확대와 생산기술의 아이디어로 연결되는 새로운 기술 개발 등이 기대된다. 최종적으로는 PSC 부재 비용이 낮아짐으로써 보급에 있어서 문제시됐던 요인들도 해결된다.
이러한 시나리오를 실현하기 위해서도 NEDO의 「그린 이노베이션 기금」 실증사업 등에 의한 PSC의 기술개발 백업에 머무르지 않고, 국가와 지자체, 기업과의 제휴에 의한 민관 일체의 수요 개척이 요구되고 있다.
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