태양광 패널의 종류

전세계적으로 신재생에너지 이용보급을 위해 기술개발 및 지원정책이 활발히 이뤄지고 있다. 그 중에서도 가장 인지도와 이용보급률이 높은 것은 태양광이다. 이제 국내에서도 길을 지나다보면 버스정류장 지붕, 학교 옥상, 주차장 지붕, 주택 지붕, 화단 속 소형패널 등을 쉽게 발견할 수 있다. 이렇게 대중화가 된 데에는 많은 이유가 있지만 무엇보다도 다른 신재생에너지에 비해 비교적 저렴한 유지 가격과 설치할 수 있는 공간만 있다면 어디든지 쉽고 간단하게 설치할 수 있는 높은 접근성 때문이다. 태양광 시장이 민간수준에서까지 활발해진만큼 태양광 패널의 종류와 가격은 천차만별이며, 새로운 기술을 접목시킨 패널들이 다양한 종류로 출시되고 있다. 

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태양광 패널의 역할

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태양광 패널의 종류를 알아보기전에, 태양광 패널이 어떤 역할을 하는지 우선 알아보자. 하나의 모듈(여기서 패널)은 태양의 빛을 흡수하는 수십개의 셀로 구성되어 있다. 셀은 태양의 광분자가 패널의 표면에 부딪힐 때 빛을 흡수하고 직류전력(DC)으로 변환시킨다. 이러한 과정을 광전효과라고 한다. 우리가 가정에서 쓰는 전기는 교류전력(AC)으로서 태양광발전시스템에서는 인버터를 통해 패널에서 생성하는 직류를 교류로 변환하여 사용한다. 다시 말해, 태양광 패널은 태양이 떠 있는 시간동안 태양이 쬐는 빛을 모아서 전기를 생산하므로 태양광발전시스템에서 핵심 역할을 하는 구성요소이다.

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태양광 패널의 종류 3가지

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태양광 종류는 계속해서 새로운 기술력이 더해지는 만큼 많은 종류가 시중에 나와있다. 보통 태양전지의 재료 혹은 흡수층의 형태에 따라 분류하는데, 얼만큼 세분화하느냐에 따라 종류의 가짓수가 달라진다. 이 글에서는 흡수층의 형태에 따라 나누어, 결정질 실리콘 태양전지 2가지와 박막 태양전지를 소개하고자 한다.

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1. 단결정실리콘 태양전지

단결정실리콘 태양전지는 태양광패널 시장에서 가장 인기있는 종류이다. 단결정실리콘의 가장 큰 장점은 높은 효율성인데, 보통 17~23%의 효율을 가진다. 이러한 높은 효율 덕에, 다른 패널의 종류보다 적은 갯수와 설치면적을 필요로하므로 설치장소의 면적이 협소할 경우에 사용하기에 좋다. 높은 온도의 환경에서도 작동을 잘하기 때문에, 따뜻하고 더운 환경에서 사용하기에도 좋다. 또한 가장 높은 수명을 자랑하는데, 보통 25~40년의 수명을 가진다. 단결정실리콘은 실리콘의 순도가 다결정실리콘에 비해 높기때문에 이러한 뛰어난 특성을 지닌다. 그러나, 실리콘의 순도가 높아서 셀 하나를 생산하기 위해 많은 양의 실리콘과 정제과정이 동반되다보니, 단결정실리콘은 다른 종류들보다 가격이 높다. 외적인 특징으로는 어두운 검은색을 띄며 균일한 외면을 가지고 있다. 보통 주택의 지붕이 어두운 색이기 때문에 지붕 위에 설치했을 때 미관상 크게 튀지 않는다.

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2. 다결정실리콘 태양전지

다결정실리콘은 단결정실리콘에 비해 공정과정이 간단하기때문에 가격이 경제적인 것이 큰 장점이다. 단결정은 실리콘 하나의 결정을 정제하는 방식이므로 공정법이 복잡하지만, 다결정은 여러 개의 실리콘을 한 번에 녹여 네모난 틀에 넣어 만들기 때문이다. 그러나 17~19%의 효율로 효율성이 낮고, 높은 온도의 환경에서 효율이 떨어진다. 또한, 단결정보다 수명이 낮다. 그러나, 보통 25~30년의 수명을 지니므로 낮은 수명이라고 하기엔 어렵다 . 다결정실리콘의 가장 큰 외적 특징은 푸른색이다. 푸른색은 옥상이나 건물 지붕 위에 설치했을 때 색이 눈에 튀다보니 미관상 외관을 헤칠 수 있다는 단점이 있다. 또한, 다결정은 단결정에 비해 효율이 낮으므로 동일한 전력을 생산하려고 할 때 더 많은 수의 모듈을 설치해야하므로 단결정보다 더 많은 설치면적을 필요로한다. 이러한 단점들에도 불구하고, 다결정실리콘은 저렴한 가격때문에 경제적인 관점에서 접근성이 뛰어나다.

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3. 박막 태양전지

박막 태양전지는 기존 실리콘계 태양전지의 대체품으로 개발된 패널 종류이다. 박막형은 실리콘계에 비해 보통 주거용보다 상업용 건물에 많이 쓰인다. 또한, 대규모보다는 소규모 설치에 더 적합하다. 효율은 7~12%대로 실리콘계 태양전지보다 효율이 훨씬 떨어진다. 제품 수명도 10~20년으로 실리콘계보다 사용 수명이 짧다. 그러나, 가격이 매우 저렴하다는 것이 장점이다. 또한, 두께가 얇아서 구부릴 수 있는 특징때문에 설치했을 때 미관을 헤치지 않는 것이 장점이다. 게다가, 매우 가볍고 유연한 재질이라는 특성 덕에, 설치를 위한 별도의 지지설비가 필요치 않기 때문에 설치과정이 실리콘계에 비해 훨씬 간편하다. 색상은 단결정과 같이 검은색이다. 단결정은 셀을 잇는 부분마다 흰 색의 빈 공간이 있는 반면, 박막형은 전체가 균일한 검은색이므로 미관상 더 뛰어나다고 할 수 있다. 따라서, 건물일체형(BIPV 모듈)으로 많이 쓰이고 있다. 그러나, 낮은 사용수명과 효율은 여전히 해결해야 할 과제이다. 박막형의 종류로는 아모퍼스, CdTe, CIGS 박막이 있다.

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위에서 흡수형태에 따라 태양광 패널의 종류 3가지를 소개했다. 그러나, 설치방식에 따라 나눌 수도 있다. 우리가 흔하게 볼 수 있는 건물 위에 얹는 방식의 패널은 건물부착형(BAPV)이라고 할 수 있다. 반면, 건물의 자재 역할을 하는 동시에 전기를 생산하는 종류는 건물일체형(BIPV)이다. 아무래도 건물일체형은 건물에 덧붙여진 형태가 아닌 창문이나 외벽 등의 자재로서 사용되기 때문에 미관상 더 조화롭다. 그러나, 정남향(북반구 기준)을 벗어날 경우가 많기 때문에 태양광을 효과적으로 집광하기엔 어려움이 따르므로 효율이 떨어진다.

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나에게 맞는 태양전지 종류는 무엇일까?

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만약 태양광발전시스템 설치를 고려하고 있다면, 시중에 나와있는 수많은 종류의 태양전지 중 무엇을 선택하는 것이 가장 적합할지 고민될 것이다. 태양광 종류를 선택할 시, 가격, 효율성, 설치면적, 미관상 조화 등 여러 요소를 고려하여 자신에게 가장 적합한 것을 골라야 한다. 극단적으로 예를 들어, 설치할 수 있는 공간이 협소하고 예산이 얼마가 들든 높은 효율을 원한다면 단결정실리콘을 선택하는 것이 적합하다고 할 수 있다. 반면, 효율은 중요치 않고 가장 적은 예산을 들여 설치하는 것이 우선순위라면 박막형을 선택할 수 있다. 그러나 효율이 낮은 만큼 실리콘계에 비해 생산가능한 전력이 현저히 낮기 때문에 실리콘계와 비교하여 동일한 전력을 생산하려면 그만큼 설치면적이 더 필요하단 것도 고려해야한다. 때문에 본인이 태양광발전시스템으로 부터 얻으려는 전력의 양을 미리 알고 이에 맞게 각 종류의 장단점과 비용을 따진 뒤 선택하는 것이 좋다. 또한, 태양광발전시스템 설치 및 이용 시 이에 대한 경제적 지원정책과 사업이 있는지 알아보고 혜택을 받는 것도 비용을 줄일 수 있는 방법이다. 

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| 참고문헌

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