유리 등 저가의 소재를 활용, 표면에 실리콘 등의 재료를 얇게 증착하는 2세대 전지를 박막형 태양전지라고 부른다. 결정질 실리콘 태양전지와는 달리 저렴하고 면적이 넓은 유리, 얇은 금속판, 플라스틱 등에 사용하기 때문에 가격이 싸다는 장점이 있다. 하지만 결정질 전지에 비해 효율이 낮아 제한적인 용도로만 사용 가능한 것이 한계로 지적되고 있다.
그러나 최근 결정형 태양전지와 유사한 효율을 자랑하는 제품들이 개발되면서 향후 결정질 태양전지와의 치열한 경쟁을 예고하고 있다.
대표적인 박막형 태양전지로는 기술적으로 안정성을 확보하고 있고 시장진입이 용이한 비정질 실리콘 태양전지, 제조비용이 가장 저렴하고 생산 공정이 단순한 CdTe, 효율 개선 잠재력이 높아 시장을 선도 할 가능성이 큰 CIGS, 생산단가가 싸고 활용이 쉬운 염료감응 태양전지가 있다.
비정질 태양전지는 실리콘을 유리 기판 사이에 주입해 만든다. 가장 일반적 재료이자 유해성이 없는 실리콘을 기반으로 하고 있어 차세대 전지로 각광받고 있다. 기술이 안정적이고 공정이 간편하다는 점, 다양한 기판을 사용할 수 있다는 장점이 있으나 효율이 낮은 단점이 있다. 일본 샤프·미쓰비시중공업 등이 기술개발을 추진하고 있다.
CIGS는 화합물 기반의 박막 태양전지로 구리·인듐·갈륨·셀레늄 화합물을 사용한다. 원재료 인 인듐이 LCD 제조의 원재료로 사용되고 있고 그 외 금속 또한 수요가 증가하고 있어 향후 가격 및 공급문제가 관심사다. 효율이 높고 적용 범위가 넓어 최근 각광을 받고 있다.
CdTe 또한 화합물 기반 박막 태양전지로 카드뮴·텔룰라이드 화합물을 사용한다. 제조비용이 저렴하다는 장점이 있으나 희소원료인 카드뮴을 대량으로 사용하기 어렵고, 공해를 유발하는 문제점을 안고 있다.
염료감응 태양전지는 구조가 간단해 제조공정이 간편하고 가격 또한 결정형 태양전지의 3분의 1 수준을 자랑한다. 특히 자유자재로 휠 수 있어 의류 등 다양한 제품에 적용 가능하며 염료에 따라 다양한 색상을 표현할 수 있다. CIGS와 함께 차세대 유망기술로 손꼽히고 있는 이유다.
하지만 역시 낮은 효율이 약점이다. 상업용 염료감응 태양전지(모듈)의 효율은 약 4∼7% 수준에 머물고 있다. 대면적화와 안정화 기술의 확보 또한 여전히 해결해야 하는 숙제로 남겨져 있다.
최호기자 snoop@etnews.co.kr
