▲ 기존의 태양 전지 모듈 구조와 새로운모듈의 구조 비교 (출처 : 산업 기술 종합 연구소).

일본 연구진이 실리콘 고무를 활용해 깨지지 않고 불에도 잘 안타는 새로운 태양전지 모듈 개발에 성공했다. 향후 차량용과 가정용 제품으로 개발을 이어나간다는 계획이다.

일본국립연구개발산업기술종합연구소와 신에츠화학공업 공동 연구팀은 지난 5일 실리콘 고무로 만들어 가벼우면서도 난연성을 띄며 고강도를 가지는 태양전지 모듈을 개발했다고 밝혔다.

기존의 태양전지 모듈은 실리콘위에 반도체를 만드는 방식으로 합성수지 EVA를 봉지재로 태양전지를 보호하고 표면을 강화유리로 올리는 구조가 일반적이었다.

연구진이 새로 개발한 태양전지 모듈은 밀봉재를 실리콘 고무 시트를 사용했다. 신에츠화학공업이 태양전지모듈용으로 개발한 것으로 실리콘 고무에 가까운 성질을 가져 유연하고 점화가 어려운 장점과 EVA에 비해 제조 비용이 높은 단점이 있다.

공동연구진은 태양전지 모듈 전체의 비용과 무게를 줄이기위해 기존 외부 알루미늄 프레임에 태양전지를 고정하는 방법대신, 알루미늄 합금판을 뒷면 소재로 사용해 태양정지를 고정했다. 기존의 두꺼운 유리를 가지던 모듈표면은 고분자 필름으로 대체했다. 연구진들은 제작된 모듈이 동일한 크기의 기존 모듈의 무게에 비해 1/2 가벼워졌다.

▲ 연소 시험 후 모듈 앞면과 뒷면.아래쪽이 새롭게 개발된 모듈이다 (출처 : 산업 기술 종합 연구소).

난연성 또한 크게 향상 됐다. 봉지의 실리콘, 표면재질의 고분자 필름, 뒷면이 알루미늄 합금 덕분이다.

연구진은 나무불씨를 이용해 일본 건축기준법에 따른 연소비화 시험 결과 기존의 모듈은 표면의 유리가 깨지고, EVA에 의한 밀봉재, 뒷면의 백시트 까지 연소했지만 새롭게 개발된 모듈은 재가 표면에 묻었을뿐 실리콘 봉지재, 고분자 필름의 표면, 알루미늄 합금까지 큰 변화가 없었다고 밝혔다.

충격 강도 또한 기존의 모듈에 비해 향상됐다. 연구진은 무게가 225g의 강구를 1m 높이에서 모듈 표면에 3회 낙하시켜 태양전지 출력을 비교한 결과 기존의 모듈은 셀의 일부가 깨져 출력이 87%로 떨어졌지만 새로운 모듈은 손상이 거의 없었으며 출력역시 99%를 기록했다고 밝혔다.

연구진은 이외에도 이 밖에 하중 시험 및 고온·고압 시험 결과, 새로운 모듈은 88kg의 하중을 견딜 수 있는 강도가 3000시간 이상 고온·고압 상태에서도 출력이 저하가 없었다며 앞으로 더욱 신뢰성을 평가하는 각종 시험을 통해 모듈의 구조와 부재의 최적화를 진행할 예정이라 밝혔다.

연구진은 “난연성과 경량화, 비 손상, 단순 설치 등의 장점으로 전기 자동차 (EV) 등의 자동차 용 태양 전지로의 사용이나 주택의 지붕 일체형으로 결정 실리콘 태양 전지의 이용이나 벽면에 설치 등 제로 에너지 하우스(ZEH) 의 실현에 공헌할 수 있을 것”이라 밝혔다.