캔버라에 있는 호주국립대학(ANU) 연구팀이 세계 최초로 진정한 양면 태양전지를 개발했다. 이 태양전지는 양면형으로 모듈의 표면과 뒷면 모두에서 발전할 수 있다. 셀 뒤에 거울을 배치하면 들어오는 태양광을 2배로 흡수하는 것도 가능하다.
ANU 연구팀의 김창봉(Kean Chern Fong) 박사는 이렇게 말한다. 양면셀을 기존 태양광발전소에 설치하면 직사광선을 흡수하는 동시에 지표에서 반사되는 햇빛도 활용할 수 있다. 그러면 발전량을 30% 정도까지 늘릴 수 있다.”
ANU 연구팀은 혁신적인 레이저 도핑 프로세스를 이용해 앞면과 뒷면의 에너지 변환 효율을 크게 높여 96.3%의 양면 발전 계수(표면에 대한 이면 변환 효율비)를 달성했다.
ANU에 의하면, 이 양면 셀 전체의 실질적인 발전 효율은 29%로, 일반적인 단면 셀을 크게 웃돈다고 한다.
양면전지는 직접 들어오는 빛을 흡수하는 동시에 지면반사를 이용해 최대 30%의 추가 발전에도 기여할 수 있다.대부분의 태양전지 기술은 1960년대의 인공위성 기술까지 그 뿌리가 거슬러 올라가지만 양면 태양전지도 새로운 것은 아니다. 캐나디안 솔라(Canadian Solar) 등 대기업 메이커는 뒷면을 통해서 출력을 30%높인 400 W패널을 제공하고 있다.
중국에서는 칭하이 성에 있는 2.2GW 규모의 태양광발전소에서 양면 태양전지가 사용되고 있다고 보도됐다. 이 시설은 현재 세계 최대 규모의 태양광 발전소이며 태양의 각도에 맞춰 회전하는 태양광 추적식 가대(트래커) 덕분에 높은 효율을 실현하고 있다.
양면 패널을 사용하면, 필요로 하는 움직임이 작다고 하는 이점이 있다. 그러다 보니 트래커의 복잡성을 줄일 수 있어 필요한 설비가 훨씬 적어진다. 거액의 코스트를 삭감할 수 있을 뿐만 아니라, 에너지 효율도 5%향상된다.
세계 4위의 트래커 수출업체인 중국의 아크테크솔라(Arctech Solar)는 새로운 설계에 기초한 자사 제품으로 인해 수지맞는 태양광 발전 프로젝트 수가 증가할 것으로 예상하고 있다. 이 회사는 2022년으로 예정된 상하이증권거래소의 기업공개(IPO)를 앞두고 수출이 순조롭게 늘어날 것으로 기대하고 있다.
◇신재생 에너지로의 이행이 히트업
그런 태양광 발전 프로젝트에 있어서 큰 장벽이 되는 것이, 태양광을 패널에 어떻게 반사시킬까 하는 문제다. 셀의 이면에서 흡수할 수 있는 에너지의 양은 토양이나 날씨 조건에 따라 크게 좌우된다.
이러한 양면 태양광 패널의 경제성은 프로젝트 각각의 조건에 따라 크게 다르다. 태양, 토양, 날씨라는 점에서 일년 내내 최적의 발전이 가능한 조건을 갖춘 곳은 극히 제한되어 있다. 양면 태양열 패널의 써플라이어는 자사 패널에 의해서 출력이 25%이상 증가한다고 주장하고 있지만, 그렇게 되는 것은 지극히 드물다.
일반적으로 이러한 프로젝트에 적합한 기후는 건조한 사막지대에 식물이 없어 NIMBY(Not in My Backyard)를 주장하는 사람이 살지 않는 곳이다.
사막 지역에서 인기 있는 회사 중 하나가 인도를 거점으로 하는 스털링윌슨솔라솔루션스(SWSS)다. 동사는 최근, 미국에서 194 MW양면 태양광 발전 시설을 건설하는 ᅳᅣᅳ계약을 수주했다. 더욱이 동사에 의하면, 오만에서 추진하고 있는 125 MW규모의 프로젝트는, 세계 최대의 싱글 유닛 양면 솔라 파크라고 한다.
유틸리티 규모의 제조업체 대부분은 균등화 발전 원가(LCOE, levelized cost of electricity)를 낮추는 것을 주요 목표로 하고 있다. 중국 징코솔라는 평판이 좋은 새 182mm 사각 웨이퍼 패널에 양면기술을 도입했다. 이 패널은 시장에 나와 있는 어떤 태양전지 패널보다 저렴한 LCOE를 자랑하고 있으며 양면기술로 용량이 경쟁사 대비 3% 향상되었다.
미국의 에너지 관련 조직은 부지 제약을 해결하기 위해 추적 기술과 함께 양면 태양열 패널 설치를 추진하고 있다. 일리노이 주 시카고를 본거지로 하는 인베나지(Invenergy)는 조지아 주 미첼의 외딴 지역에 이 회사의 100번째 태양광 발전시설인 서던 오크솔라파크(Southern Oak Solar Park)를 열었다. 이 시설에 의해, 160 MW의 클린 에너지를 이 도시에 공급할 수 있다.
건설 시에는 400명이 고용되어 조업 개시 후 첫 10년 만에 지역경제에 과다한 효과를 가져올 것으로 예상되고 있다. 이 시설의 엔지니어링 지원과 건설 감독은 리뉴얼에너지시스템스(RES)가 맡았다.
신기술에 의해 에너지 효율이 상승하고, 비용 삭감에 수반해 재생 에너지로의 이행은 가열되고 있다. 양면 솔라 모듈은 다가오는 변화의 하나일 뿐이다.
FORBES