[상식] 태양전지 기술

태양광 셀 기술 / cell 기술

태양전지 기술

• Mono PERC
• HJT
• TOPCon

Mono PERC(Passivated Emitter Rear Cell)

• 태양광 흡수를 늘려 효율을 높이는 기술
• 태양전지 중 Mono PERC 비중은 86.4%에 달한다.

PERC

• PERC는 결정질 실리콘 셀에 태양광을 최대한 많이 흡수시키기 위해 고안된 기술이다.
• Mono PERC: 전자 결합 구조가 균일한 단결정 실리콘에 PERC 구조를 적용한 것. 단결정 셀의 이론적 발전 효율이 25%로 다결정(19%)보다 높다.
• 셀 후면 전극에 반사판을 삽입
  --> 반사판은 셀을 통과해 사라지려는 긴 파장의 태양광을 한 번 더 반사
  --> 태양전지가 이를 재차 흡수할 수 있게 도와준다.
• Mono PERC 의 효율 향상을 위한 기술이 계속 개발중
  • 멀티 버스바
  • 하프셀
  • 와이어링
  • 제로갭 등

HJT(hetero-junction)

• 장점
  • HJT는 현재 양산되고 있는 태양광 전지 중 광전 효율이 가장 높다.
• 단점
  • HJT는 기존 PERC 장비와 호환이 잘 되지 않는다는 단점이 있다.
• CPIA의 셀 기술별 광전효율 전망치에서도 TOPCon 대비 효율이 매해 0.2~0.3%p 높은 것을 확인할 수 있다.

원리

HJT 셀이 효율을 높이는 원리는 다음과 같다.

• 통상적으로 결정질 실리콘 원자에 태양광이 흡수
  --> 광전 효과에 의해 전류가 생성
  --> 이 때 발생된 전자와 정공이 재결합
  ---> 전류가 손실
  --> 이것을 막아주는 것이 HJT 구조의 핵심
• 재결합을 줄이는 법: 진성(intrinsic) 비결정 실리콘 박막을 결정질 실리콘 상하부에 접합
  --> 불순물을 도핑하지 않아 전자와 정공이 상대적으로 적다.
  --> 전자 재결합 손실을 막는다.
  --> 광전 효율을높이게 된다.

TOPCon

TOPCon 막 삽입해 재결합 전류 손실 감축

• 예상 광전 효율은 HJT 대비 소폭 낮지만 2023년부터는 단결정 PERC보다 적어도 1%p 높아질 전망이다.
• HJT와 마찬가지로 전자와 정공이 재결합해 전류가 손실되는 것을 막아주는데 있다.
• 실리콘 표면과 금속막 사이에 실리콘 필름을 활용한 얇은 산화물 계층을 삽입
  --> 전자와 정공의 재결합 손실이 줄어드는 효과

장점:

• HJT와 달리 PERC장비와 호환성이 높다
• 중국에서 HJT와 함께 가장 연구가 활발

Reference

1. 중국 태양광; 이제는 진짜 반짝, 2021-10-15, 한국투자증권
2. 이종 접합 기술 (HJT) 실리콘 태양 전지-지식-DS New Energy