2019년 태양광 발전 관련 10대 뉴스

2019년 태양광 발전 관련 10대 뉴스

2019年太陽光発電10大ニュース 新市場創出の動きが活発化

1/14(火) 20:25配信

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태양광 발전소 10대 뉴스의 목록은 아래와 같습니다.

1.19년도 PV시장은 성장

2. 생산 능력 20GW 이상의 싸움

3. 중국, 차세대 기술에도 호시탐탐

4. 대형 셀, 모듈 출력 500W

5. 일본도 텐덤 형에 주목

6. Ⅲ-V 족은 자동차를 목표로

7. DSC가 잇따라 상용화

8. 미쓰비시 전기, PV 생산에서 철수

9. 포스트 SHJ의 차세대 기술

10. Cu2O는 저렴한 차세대 PV

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본 기사의 3 가지 포인트

태양광 발전은 발전 비용의 저하와 SDGs의 대처 등을 배경으로 확대. 19년 전년을 웃도는 도입량을 달성,

20년 이후 연간 120GW 전후의 도입이 계속 / 중국 세력이 상위를 독점하고 있으며, 

출하 경쟁에서 살아 남기 위해 기업들은 생산 능력의 증강을 가속. 1개 회사당 20GW 이상의 규모로 중국은 현재 주류 실리콘 생산 및 기술 개발에서 세계를 선도하고 있으며, PSC와 3-V 족 등 차세대 기술 개발에도 힘을 쏟고 있다.

(PV)는 발전 비용의 저하와 SDGs (지속 가능한 개발 목표)의 대처 등을 배경으로 

세계 시장에서 보급 확대가 진행 되고 있다. 

2019년에는 전년을 웃도는 도입을 완수한 모양으로 보조금에 의지하지 않는 자율 성장도 시작되고 있다.

한때 세계 시장을 선도한 일본 기업은 사업 축소가 계속되고 있지만, 

PV의 출하에서 상위를 독점하는 중국 세력은 생산 능력 증강을 가속화하고 있다. 

또한 페로브스카이트 태양전지 (PSC)의 상업화와 자동차 PV 등 신시장 창출의 움직임도 활발해지고있다.

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본문

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1.19년도 PV시장은 성장

18년도는 PV의 연간 도입량이 100GW(IEA는 99.9GW, SolarPower Europe은 102.4GW로 산출)대에 달했으나

 19년 상회 도입이 실현 될 예정이다.

19년 도입량은 SolarPower Europe이 미디엄 시나리오 128.4GW 

영국 IHS Markit은 129GW, 

영국 Wood Mackenzie는 114.5GW,

대만 Energy Trend은 125GW라는 수치를 발표하고있다.

PV시장을 견인하고 있던 중국은 성장이 둔화되고 있지만, 

유럽이 다시 성장 추세에 들어 있고, 남미, 중동, 아프리카 등에서도 GW 시장이 잇따라 성장세에 있다.

오랫동안 PV의 도입은 FIT (고정 가격 매입 제도)등의 보조 정책을 지지 해왔지만, 

발전 비용이 하락함에 따라 세계 시장에서 자율적 성장이 시작되고있다. 

20년 이후 연간 120GW 전후의 도입이 이어질 것으로 기대되고있다.

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2. 생산 능력 20GW 이상의 싸움

현재 PV 모듈의 출하는 중국 세력이 상위를 독점하고 있으며, 

출하 경쟁에서 살아 남기 위해 기업들은 생산 능력의 증강을 가속하고있다.

PV 모듈 출하 최고 Jinko Solar는 19년 말에 모듈 생산 능력이 

16GW가 20년 말에는 22GW까지 확대한다.

 Canadian Solar도 19년 말 13GW에서 20년 말에는 15GW로 강화한다.

단결정 세계 시장 점유율 60%를 자랑하는 LONGi도 웨이퍼, 셀 및 모듈 생산 능력 증강을 가속화 하고 있다. 

19년말 생산 능력은 잉곳 & 웨이퍼가 36GW 셀이 10GW 모듈이 16GW. 

21년 말에는 잉곳 & 웨이퍼가 65GW 셀이 20GW 모듈이 30GW된다.

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3. 중국, 차세대 기술에도 호시탐탐

중국은 현재 주류의 결정 실리콘 (Si)의 생산 및 기술 개발에서 세계를 선도하고 있으며, 

PSC와 3-V 족 등 차세대 기술 개발에도 힘을 쏟고있다.

PSC는 ISCAS (중국 과학원)가 18년에 23.3%, 19년에는 23.7%의 세계 최고 효율 (당시)을 달성하고 있지만, 

상용화를 목표로하는 기업도 늘고있다. 

중국 기업의 PSC 관련 특허의 점유율은 세계 최고 (47%)로 알려져 있으며,

PSC의 상용화로서 세계를 리드할 수 있다.

중국에서는 2000년대부터 우주에 3-V 족의 보급이 시작되어, 

현재는 3 접합에서 변환 효율 30% 이상을 실현하고있다. 

IMM3J (반대로 하중 3 접합)이나 direct-bonding 등 차재 용도를 상정 한 개발도 진행되고있다.

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4. 대형 셀, 모듈 출력 500W

단결정 Si 셀의 크기는 156mm 각이 일반적이지만, 최근 셀의 대형화가 진행되고있다. 

셀 크기가 커지면 무게는 증가하지만, 제조 비용을 절감하면서 발전량이 증가하는 장점이있다.

158mm 각의 대형 셀은 Jinko Solar, Trina Solar, Canadian Solar 등이 채용하고 있으며, 

LONGi 더 큰 166mm 각 웨이퍼를 이용한 대형 셀을 개발하고있다. 

166mm 각의 대형 셀은 결정 성장과 슬라이스 장치 등 기존의 생산 설비를 사용하면서 

생산 능력이 기존 대비 10% 이상 증가한다.

또한 중국 Risen Energy는 210mm 각의 초대형 단결정 Si 셀을 제안하고있다. 

50 셀 모듈에서 출력은 500W에 도달하고, 20년 양산을 목표로하고있다.

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5. 일본도 텐덤 형에 주목

밴드 갭이 다른 2 종류 이상의 발전 층을 적층한 텐덤 형의 개발이 활발해지고있다.

3-5 족 화합물이 널리 보급 해 온 기술이지만, 최근에는 PSC와 결정 Si 또는 

CIGS를 조합 한 텐덤형의 검토가 늘고있다.

PSC/Si 탠덤은 영국 Oxford PV가 1c㎡ 셀에서 28%의 변환 효율을 달성 하고 있다. 

PSC기반의 셀에서 세계 최고 효율이 될 것이다. 

PSC / CIGS 탠덤 (4 단자)는 imec이 24.6%의 최고 효율을 실현하고 있으며, 

CdTe에서도 와이드 갭 MgCdTe을 상위 셀에 이용한 탠덤형이 검토되고있다.

일본 기업도 텐덤형에 주목하고 있으며, 파나소닉 과 카네카 는 PSC / HBC (Hetero & Back-contact), 

이데미츠 흥산은 PSC / CIGS 개발을 진행하고있다.

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6. Ⅲ-V 족은 자동차를 목표로

자동차의 지붕에 PV를 탑재 한 자동차 PV의 개발이 진행 되고 있다. 

도요타는 10년 전부터 PV를 탑재 한 ' Prius '를 발매하고 있지만, 

Sono Motors (독일)과 Lightyear (네덜란드) 등 신생 기업도 PV를 탑재한 EV (전기 자동차)를 개발하고있다.

Prius는 출력 180W (파나소닉)의 PV를 탑재하고 주행 중 급전에 대응하고 있지 않지만, 

PV 전력만으로 1일 평균 2.9km 최대 6.1km 주행 할 수있다.

또한 도요타는 19년부터 샤프의 3-V 족 3접합 PV (InGaP / GaAs / InGaAs)를 탑재한 3 세대 실증 주행을 

시작했다. PV 출력은 기존 대비 4.8 배의 864W를 실현 한 것으로, 

주행 중에도 구동용 배터리를 충전 할 수 있게 했다. 

PV 전력만으로 주행 할 수있는 거리도 40km/d 이상으로 늘었다.

3-V 족 화합물 PV의 현재 시장 규모 (주로 우주)는 연간 1 ~ 2MW하지만 자동차 PV로 

본격 보급되면서 10GW의 시장을 노릴 수 있었다.

 단,이를 위해서는 생산 비용을 100 분의 1까지 낮출 필요가 있다.

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7. DSC가 잇따라 상용화

염료 감응형 태양 전지 (DSC)의 본격적인 상용화가 시작되었다. 

DSC는 16년부터 후지쿠라가 판매하고 있지만, 19년 세키스이 화학 공업이 필름형 DSC의 소량 판매를 

시작했으며, 리코와 샤프도 양산에 발을 내 딛었다.

리코는 사무실 책상의 실내 태양 광 패널로 전 고체형 DSC를 공급하고 있으며, 

샤프는 DSC를 전원에 이용한 배터리 교체가 필요한 비콘 '레스비 '를 개발, 

시미즈 실내외 음성 네비게이션 서비스를 위해서 납품하였다.

후지코 (기타큐슈시도 바타 구)는 물이나 산소의 침입을 완전히 차단한

 완전 밀봉형 원통형 DSC 모듈의 샘플 출하를 개시하고 있으며, 

소프트 뱅크 (도쿄도 미나토 구)는 스웨덴의 PV 벤처기업인 Exeger 사에 1000만 달러를 투자하는 등 

DSC의 실용화를 뒷받침하고있다.

결정 Si에 비해 변환 효율과 내구성이 낮은 DSC이긴 하지만 새로운 용도로 보급이 시작되고있다.

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8. 미쓰비시 전기, PV 생산에서 철수

한때 세계 PV 시장을 견인 했었던 일본 기업이지만, 

최근에는 중국 세력의 대공세를 앞두고 사업의 축소가 계속되고있다. 

19년 5월에는 파나소닉이 말레이시아 PV 일관 공장을 중국 기업에 양도할 것을 발표하며,

 미쓰비시 전기도 PV 생산에서 철수하기로 결정했다.

미쓰비시는 1974년부터 PV의 연구 개발에 착수하여 1998년부터 

나카츠 제작소 이이다 공장 (나가노 현 이이다시)에서 자체 생산을 시작했다. 

2008년에는 셀 생산 능력을 220MW까지 증강하고,

교토 제작소(교토 부 나가오카 쿄시)는 PV 모듈 생산 공장을 정비했다.

12년부터 시작된 FIT 힘 입어 2014년에는 500MW까지 판매량이 증가했지만, 

이후 해외 PV 메이커의 참가 등으로 가격 경쟁이 진행되어, 판매는 급감했다.

18년 3월 나카츠 제작소 이이다 공장의 셀 생산을 종료하고 PV 셀은 전적으로 외부 조달로 전환했지만, 

20년 3 월말 에는 PV 시스템의 제조 · 판매를 종료하고 PV 생산에서 철수하였다.

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9. 포스트 SHJ의 차세대 기술

현재의 결정 Si 셀은 PERC(Passivated emitter and Rear Cell)에 의한 고효율화가 진행되고 있지만, 

금속전극과 Si계면에서의 캐리어 재결합을 억제하는 기술로서,

passivated-contact의 개발이 진행되고 있다.

passivated-contact는 결정 Si와 어모퍼스(amorphous)를 결합한 SHJ(Silicon Hetero Junction)가

널리 알려져 있지만, 비정질 Si의 광흡수와 PECVD 장비 비용 등의 문제가 아직 존재한다.

이를 해결할 기술로서 주목 받고 있는 것이 Fraunhofer ISE(독일)가 개발한 

TOPCon(Tunnel Oxide Passivated Contact)이다.

TOPCon을 비롯한 passivated-contact는 ISFH (독일), SERIS (싱가포르) 등의 연구 기관 외에

Jinko Solar, Trina Solar, Jolywood, Yingli 등 중국 기업도 개발에 나서고있다.

10. Cu2O는 저렴한 차세대 PV

저렴한 차세대 PV로 아산화동 (Cu2O)이 주목 받고 있다.

카나자와 공업대학이 적극적으로 연구 개발을 계속하고 있으며, 

도시바도 텐덤 형에의 응용을 목표로 개발에 주력하고있다.

Cu2O는 밴드 갭이 2eV의 직접 전이 반도체 (p형)으로,

독성이 없고, 저렴하며, 자원이 풍부함 등 많은 이점이 있다. 

카나자와 공업대는 17년에 p계층에 Na첨가의 Cu2O,

n계층에는 3원계 산화물인 ZGO(Zn2GeO4)를 조합 한 셀을 통해서

8.23 %이라는 세계 최고 효율을 달성했다.

Cu2O는 단일 접합에서도 14 ~ 15%의 변환 효율을 노릴 수 있지만, 

도시바는 Cu2O를 탠덤 형의 톱 셀에 적용하는 것을 생각 하고 있다.

독자적인 제법으로 Cu2O의 투명화에 성공하고, 바텀셀에 결정 Si를 이용한 탠덤형으로

변환 효율 23.8%를 달성하고있다.

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