한화솔루션 큐셀부문(이하 한화큐셀)이 양산에 적합한 규격의 페로브스카이트-결정질 실리콘 탠덤 셀(이하 탠덤 셀)을 자체 개발·제작해 세계 최고의 발전효율을 기록하며 차세대 태양전지 상용화에 한 걸음 더 다가섰다.

한화큐셀이 자체 개발하고 직접 제작한 M10 사이즈 탠덤 셀은 발전효율 28.6%를 기록하며 독일 프라운호퍼 태양에너지 시스템연구소(Fraunhofer ISE)로부터 국제 인증을 획득했다. 특히 이번 탠덤 셀은 연구용 소면적(1cm²)이 아닌 대면적 M10(330.56cm²) 규격으로, 실제 판매 중인 모듈에 적용 가능해 그 기술적 진보가 더욱 주목받고 있다. 이는 세계 최초로 대면적 탠덤 셀이 제3자 기관의 인증을 받은 사례다.

한화큐셀이 개발 중인 탠덤 셀은 실리콘 셀과 페로브스카이트 셀을 적층해 서로 다른 영역의 빛을 흡수, 발전 효율을 극대화하는 차세대 태양전지다. 학계에 따르면 탠덤 셀의 이론적 한계 효율은 44%에 달하며, 이는 기존 실리콘 셀의 한계 효율(29%) 대비 약 50% 높은 수준이다.

탠덤 셀의 상용화는 재생에너지 전환 속도와 경제성을 크게 높일 것으로 기대된다. 기존 실리콘 모듈(효율 23〜24%) 대비 효율이 26〜27% 수준인 탠덤 모듈을 설치하면 약 15%의 추가 전력 생산이 가능하다. 또한 페로브스카이트는 온도와 일사량 변화에 따른 출력 변화 폭이 작아, 탠덤 셀은 더운 기후나 흐린 날씨에도 기존 실리콘 셀보다 안정적으로 높은 전력을 생산할 수 있다. 같은 면적에서 더 많은 전력을 생산하면 태양광 발전의 균등화발전원가(LCOE)가 낮아져 경제성이 크게 향상된다.

한화큐셀은 조기 상용화를 목표로 대량 생산 및 모듈 공정에 적합한 제조기술 개발에 주력해왔다. 이번 탠덤 셀은 한화큐셀의 독자 기술인 퀀텀(Q.ANTUM) 기반 하부 실리콘 셀과 대면적 페로브스카이트 박막 형성 기술을 접목해 제작됐다. 특히 하부 셀은 상용 웨이퍼를 사용해 향후 모듈 공정 적용이 용이할 것으로 기대된다.

앞으로 한화큐셀은 탠덤 셀과 모듈의 성능 및 장기 신뢰성을 개선하기 위한 연구개발을 지속할 계획이다. 한국 진천 공장, 독일 탈하임 R&D센터, 판교 R&D센터의 협력을 통해 선도적 상용화를 실현한다는 방침이다. 또한 한화큐셀 장비개발센터는 양산을 위한 핵심 공정 설비를 제작, 향후 공정 설비 내재화를 완성해 기술력을 더욱 강화할 예정이다.

홍정권 한화큐셀 대표이사는 “고효율 탠덤 셀이 상용화되면 태양광 에너지의 효율과 경제성이 크게 향상될 것”이라며, “한화큐셀은 세계 최초로 탠덤 셀 양산에 성공해 글로벌 태양광 시장을 선도하겠다”고 포부를 밝혔다.