[중국] 3세대 태양전지, 중국의 페로브스카이트 태양전지 산업 동향

대표적인 3세대 신형 태양전지, 단결 페로브스카이트 전지와 페로브스카이트 적층 전지

향후 1세대 태양전지를 대체할 수 있는 기술이 될 것으로 전망

품목 정의 

3세대 신형 태양전지인 페로브스카이트 전지는 페로브스카이트형 유기금속 할로겐화물 반도체를 흡광재로 이용하는 태양전지를 말하며, 대표적으로 단결 페로브스카이트 전지와 페로브스카이트 적층 전지 두 가지 유형을 포함한다.

페로브스카이트 태양전지 기술은 앞으로 1세대 태양전지인 결정질 실리콘 전지(이하 실리콘 전지)를 대체할 수 있는 기술로 꼽힌다. 다년간의 발전을 거쳐 페로브스카이트 태양전지 기술은 크게 향상됐고 광전 변환 효율 등이 끊임없이 개선돼 이미 실리콘 전지에 근접한 수준으로 올라왔다. 생산비용 절감 및 공정 간소화에 대한 필요성이 높아지면서 페로브스카이트 전지 산업의 향후 발전 가능성은 매우 높다.

페로브스카이트 태양전지와 실리콘 태양전지의 비교

페로브스카이트 태양전지는 실리콘 전지에 비해 높은 광전 변환 효율, 간소화된 제조 공정, 낮은 에너지 소모 및 높은 연성 등의 장점이 있으며 BIPV, CIPV, 지상 발전소 등 많은 분야에 응용할 수 있다.

페로브스카이트 전지와 실리콘 전지 비교

[자료: 중상산업연구원 (中商产业研究)]

산업 가치 사슬

페로브스카이트 전지 산업의 가치 사슬에서 상류(업스트림)는 원재료와 장비업체로 구성된다. 주된 원재료는 페로브스카이트, TCO유리, 흡광 재료 등으로 구성되며, 장비 부문은 도포기, 세척기, 코팅 장비(PVD, RPD), 레이저 장비, 보조장비 등이 포함된다. 중류에는 페로브스카이트 전지 공급업체로 구성되며, 하류(다운스트림)는 태양광 산업, LED 및 신에너지 자동차 등의 기업이 포함된다.

시장 동향 

최근 몇 년간 중국의 페로브스카이트 태양전지 기술은 급속도로 발전해 2026년에는 정식 양산 단계에 진입할 것으로 예상된다. 시장 규모는 101억3천만 위안에 달할 것이며, 2030년에는 폭발적인 성장이 예상돼 시장 규모는 950억 위안에 달할 것으로 전망된다.

페로브스카이트 전지는 3세대 신형 박막전지를 대표하는 전지로서 에너지 효율이 높고 원가가 저렴하다는 장점을 갖추고 있으며 현재 상용화 단계 초기에 있다. 관련 산업에 참여하는 기업이 증가하고 연구개발이 활발해짐에 따라 페로브스카이트 전지 산업은 더욱 빠른 속도로 발전할 것으로 보인다. 중상산업연구원이 분석한 ‘중국의 페로브스카이트 전지 신규 추가 생산 능력 예상치’에 따르면 2024년은 2GW, 2030년에는 161GW에 달할 것으로 전망된다.

현재 페로브스카이트 전지는 이미 상용화 단계에 접어들었으며 페로브스카이트 전지 기술이 지속 향상됨에 따라 향후 페로브스카이트 전지는 더 보편화될 것이다. 중상산업연구원은 2024년 중국 페로브스카이트 전지의 시장 침투율이 0.5%로 예상하며 2030년에는 30%까지 증가할 것으로 예측하고 있다.

원가 구성

페로브스카이트 재료로 만든 전지는 더 높은 흡수율을 가지고 있으며, 태양광 스펙트럼에서 더 넓은 범위의 광자 에너지를 포착해 여타 전지에 비해 많은 에너지를 제공할 수 있다. 페로브스카이트 모듈의 원가 구조에서 전극 재료가 37%, 페로브스카이트 재료가 5%, 유리 및 기타 포장 재료가 32%를 차지한다. 관련 연구·개발이 활발해짐에 따라 페로브스카이트 모듈의 원가 절감 노력은 지속될 것으로 보인다.

경쟁 동향

페로브스카이트 전지 생산기업의 독자적인 기술 발전과 해당 산업에 투자 자본이 지속 유입됨에 따라 업계 내 기업들의 생산 라인 역시 빠르게 증설되고 있다. 극전광능(UtmoLight, 极电光能), 협신광전(Kunshan GCL Optoelectronic Material, 协鑫光电) 등 업계 내 다수의 선도 기업은 이미 100MW까지 양산할 수 있는 라인을 시범 가동했으며, 제품 안정성이 검증된 이후에는 GW급 생산 라인을 추가 투입할 계획이다. 업계 후발 기업들도 100MW 라인 배치를 바짝 추격하고 있다.

중국 대표기업 페로브스카이트 전지 생산 라인 배치 현황

(단위: MW, GW)

[자료: 첸잔산업연구원(前瞻产业研究院), 중상산업연구원(中商产业研究), Wind]

정책 동향

최근 몇 년간 중국의 페로브스카이트 전지 산업은 주요 국가 산업 정책으로 각 지방 정부의 적극적인 지원을 받아왔다. 중국 정부는 페로브스카이트 전지 산업의 발전과 업계의 기술 혁신 및 연구·개발을 적극 장려하기 위해 관련된 정책들을 연이어 발표하고 있다. 이러한 정부 차원의 노력으로 페로브스카이트 전지 산업은 향후 더욱 발전할 것이며, 기업 친화적인 생산 및 경영 환경을 제공해 시장 전망도 매우 양호할 것으로 전망된다.

중국 페로브스카이트 전지 산업 관련 정책

[자료: 첸잔산업연구원 (前瞻产业研究院), 중상산업연구원 (中商产业研究), 중국 정부망 (中国政府网)]

시사점 및 전망 

중상산업연구원의 A 연구원은 KOTRA 상하이 무역관과의 인터뷰에서 "페로브스카이트 태양전지의 광전 변환 효율은 이미 33%에 달해 전통 실리콘 전지 효율의 29% 수준을 훌쩍 넘어섰으며, 적층 모델을 채택한 이후에는 45%까지 도달해 태양광 산업에서 매우 유망한 분야가 될 것"이라고 답했다.

페로브스카이트 모듈은 실리콘 전지와 비교해 상대적으로 단축된 제조 공정과 낮은 설비 투자 비용, 저렴한 제조 원가로 품질과 가격 측면에서 큰 장점을 가지고 있다. 이러한 제조 공정 및 구조적 특징으로 결함 발생 시 유연한 대응이 가능하다.

중국 페로브스카이트 태양전지 업계 관계자들은 끊임없는 연구·개발을 통해 혁신 기술을 탑재한 전지를 생산하고 있으며, 작년 기준 특허 출원 수는 전 세계 68%를 차지했다. 따라서 안정적인 수급 및 가격 경쟁력만 확보된다면 본격적인 상용화 단계에 접어들 것으로 전망된다.

자료: 중상산업연구원(中商产业研究院), 첸잔산업연구원(前瞻产业研究), Wind ,중국 정부망(中国政府网), KOTRA 상하이 무역관 자료 종합

[출처 = KOTRA GlobalWindow(http://news.kotra.or.kr) / 2024년 3월 12일]