고강도, 경량화
旭硝子가 특수유리 태양전지용으로 전망
운반・설치작업의 부담 경감
旭硝子는 고강도, 경량으로 잘 깨지지 않는 화학강화 특수유리 「레오플렉스」를 개발, 6월부터 발매에 들어갔다. 창유리 등에 사용되는 일반 소다라임 글라스에 비해 몇 배의 강도가 있다. 얇아도 잘 깨지지 않기 때문에 사용하는 유리의 경량화로 이어진다. 태양전지의 커버 유리와 건축용 유리, 디자인성이 요구되는 업무용 조명용 유리 등의 용도를 전망한다. 기존제품 「드래곤 트레일」과 함께 호학강화 특수 유리 부문에서 2012년에 약 200억 엔의 매상을 목표로 한다.
일반적으로 태양전지용 커버 유리는 두께 3밀리-5밀리미터가 주류. 개발한 특수유리는 동 1밀리미터 이하로 얇게 할 수 있기 때문에 용도에 따라서 경량화로 이어진다. 경량화로 내하중(耐荷重)의 문제로 태양전지를 설치할 수 없었던 장소에도 설치하게 될 가능성이 넓어지는 외에 운반이나 설치작업과 같은 부담도 경감할 수 있다.
강도(强度)면에서는 유리를 용액에 담가 이온 교환함으로써 표면을 강화했다. 高砂공장(兵庫縣 高砂市)에서 생산한다.
같은 화학 강화 특수 유리인 드래곤 트레일이 스마트폰 등 전자기기용인데 대해, 레오플렉스는 분야에서의 사용을 상정하고 있다. 유리는 두껍고 무겁다는 고정관념을 깨고 고객과 연대하여 새로운 용도개척을 추진해 나갈 것이다.
제1탄으로 후지프레엄의 태양전지 모듈에 채용되었다. 레오플렉스를 시용하여 유리의 두께를 종래의 3.2밀리미터에서 0.8밀리미터로 얇게 했다. 같은 모듈 사이즈로 중량을 기존 제품의 17킬로그램에서 8.2킬로그램으로 약 반 정도 경량화했다. 일간공업

비정질 실리콘으로 광 열화 억제
태양전지용 産總硏이 개발
産業技術總合硏究所 태양광발전공학연구센터의 吉田郵司 연구팀장(先端産業 프로세스・저가화팀) 등은 아모르파스(비정질) 실리콘으로 광 열화를 억제하는 제막법을 개발했다. 화학기상성장(CVD)로 제막 시에 플라즈마 영역에서 기판을 분리시키는 방법으로, 종래 방법보다 열화율을 9포인트 개선할 수 있었다. 같은 방법으로 제막한 아모르파스 실리콘의 태양전지로서의 변환효율은 9.6%로 높은 값을 나타내었다.
아모르파스 실리콘의 광 열화는 제막 도중에 플라즈마에서 발생하는 나노 스케일의 실란 덩어리가 막에 혼입하는 것이 하나의 원인이라고 알려져 있다.
이번에 플라즈마가 발생하는 영역과 기판의 거리를 통상의 2센티-3센티미터에서 다시 3센티미터 넓혀서 제막했다. 기판과 플라즈마 영역 사이에 메쉬 전극을 배치한다. 이 방법으로 제막하면 실란 덩어리가 기판에 도달하지 않는다고 한다.
이 방법으로 제막한 아모르파스 실리콘을 평가한 결과, 빛에 의한 열화율이 10%였다. 종래 방법에서 열화율은 19%였다.
단, 제막 속도가 종래 방법에 비해 10분의 1이 되므로 실용화하려면 제막 속도의 기술 개발이 과제가 된다.
아모르파스 실리콘은 박막 태양전지로서 응용되고 있는데, 빛이 닿으면 특성이 열화하여 변환효율이 저하된다는 것이 30년 이상 된 과제였다. 일간공업

몽고, 태양광 발전기술의 동향 분석
몽골리아(Mongolia) 280만 인구들 중 약 4분의 1정도가 야크(yak: 티베트 고원산의 털이 긴 들소), 소, 양, 염소, 그리고 낙타를 목축하는 유목민(목동)들이다. 이들은 몽고의 방대한 대초원 지대에 위치해 있는 게르(ger: 몽고인의 둥근 천막)에서 거주하고 있다 - 게르는 몽고 사람들이 거주하는 곳으로 알려진 전통적인 천막으로 알려져 있다. 이는 수 세기 동안 지탱되어온 매우 간단한 삶이다. 지금까지 그들은 전기 없이 이러한 삶을 살아왔다. 하지만, 그들은 서서히 전기의 필요성을 느끼며 방대한 초원에서 활용할 수 있는 전력원을 찾기 시작하였다.
유목민(목동) Baatar Khandaa씨는 “몇 년 전, 몽고의 유목민(목동)들은 촛불과 초롱불을 사용하였다. 그러고 나서 현재 삶의 변화는 밤과 낮을 같게 만들었다. 즉, 밤에도 환하게 살 수 있게 되었다. 나는 몽고의 시골 지역과 도시 지역 내 삶의 질이 지금은 거의 비슷하다고 확신한다”고 말했다.
그것은 약 100,00명의 유목민 가정을 변화시켜왔다. 유목민 가정의 일상생활은 전등, 텔레비전(television), 라디오(radio), 모바일폰 충전, 그리고 소형 가전제품의 사용 등에 사용될 수 있는 충분한 양의 전력을 생산할 수 있는 독립형 태양에너지 홈 시스템(off-grid solar home systems)에 의해 변화되어왔다.
유목민(목동) 가정들은 세계은행 및 네덜란드(Netherlands) 정부의 지원과 함께 몽고 정부에 의해 시작된 프로그램을 통해 태양에너지 전력을 활용할 수 있게 되었다. 100,000게르(Ger: 몽고인이 사용하는 둥근 천막) 태양에너지 전력화 프로그램으로 인해 50만명 이상의 남자, 여자, 그리고 어린이(이들은 몽골리아 농촌 인구의 반정도 되며, 유목민(목동)의 70%를 차지하고 있음)들이 현재 전력을 사용할 수 있게 되었다.
이와 관련하여 세계은행 동남아시아 및 태평양 지역 부회장인 Pamela Cox는 몽고를 처음으로 방문하여 “우리는 이러한 노력, 즉 50만명 이상의 사람들(몽골리아 시골 인구의 반 정도 되는 수치임)이 휴대가능하고 활용이 용이한 태양에너지 홈시스템을 사용하여 전력을 공급받을 수 있게 하는 프로그램에 일조를 하게 되어 매우 기쁘다. 현재 어린이들은 밤에도 공부를 할 수 있으며, 가족들은 TV를 시청하고 휴대폰을 충전할 수 있게 되었다. 그 결과, 그들은 그들만의 세계가 아닌 진정한 의미의 외부 세계와 접속하면서 유목생활을 유지할 수 있게 되었다. 이것은 우리가 세계인들에게 좀 더 좋은 혜택을 제공하고 성장을 시키고자 하는 수많은 혁신적 사고 중 하나”라고 말했다.
가족들은 전기등불 아래에서 밤 시간에도 함께 여가를 즐기고 시간을 보낼 수 있게 되었다. 어린이들은 책을 읽고 TV를 시청함으로써 여러 가지 정보를 습득하고 배울 수 있었다. 유목민(목동)들은 가축을 관리하는데 도움을 줄 수 있는 기후 정보를 라디오와 TV를 통해 획득할 수 있었으며, 울(wool)과 캐시미어(cahmere) 등의 시장 가격을 찾기 위해 모바일폰을 사용할 수 있게 되었다.
이번 프로그램은 유목민(목동)의 유목 생활에 적합한 휴대가능한 태양에너지 홈 시스템을 제공하였다. 유목민(목동)들은 태양에너지 홈시스템을 쉽게 설치하고 그들이 다른 곳으로 이동할 때 쉽게 철거를 할 수 있게 되었다. 이번 프로젝트는 태양에너지 홈시스템의 가격을 정하는 데 있어 균형화된 접근방식을 사용하였다. 유목민(목동)이 태양에너지 홈시스템을 구매하는 경우 정부에서 전체 비용의 반 이상을 차지하는 지원금을 제공하고는 있지만 나름 균형화된 방식을 적용하고 있다. 이는 휴대용 태양에너지 홈시스템을 유목민(목동)들에게 저렴하게 제공하면서 충분히 매출액을 확대하는데 도움을 줄 수 있었다.
휴대용 태양에너지 홈시스템은 방대한 시골 지역에 거주하는 유목민(목동)들이 문명과 멀리 떨어짐으로 해서 발생하는 여러 가지 문제점을 해결해줄 수 있었다. 그로 인해, 50개의 민간 소유 태양에너지 홈시스템 판매 및 서비스 센터가 몽골리아 전역에 세워졌다. 이들 센터 직원들은 인증이 된 태양에너지 홈시스템을 판매하고 홍보하기 위해 훈련을 받았다. 왜냐하면, 유목민(목동)들은 태양에너지 홈시스템을 자신 있게 구매하게 만들기 위해서 이다. 그들은 휴대용 태양에너지 홈시스템을 수리하고 유지보수할 수 있는 훈련도 받았다. 이 훈련은 앞서 언급한 몽골리아 정부와 다른 여타 기관들이 추진하는 프로그램의 이점을 유지하는 데 매우 중요한 것이다. 판매 확장을 위해 그리고 그들이 태양에너지 홈시스템을 충분히 관리하기 위해 판매 및 서비스 센터는 342개 마을에 위치한 기존 마을 운영자들 네트워크와 파트너십을 체결하였다. 효과적인 민간-공공 파트너십(partnership)은 이번 프로젝트가 몽고의 시골 끝 지역에도 태양에너지 홈시스템이 판매될 수 있게 도와줄 것이다.
태양에너지 홈시스템을 필요로 하는 수 십만 명의 고객들을 보유하고 있는 판매 및 서비스 센터들은 라디오, 텔레비전, 전기주전자, 그리고 다른 소형 가전제품 등의 판매 증가를 목격하고 있었다. 왜냐하면, 그들은 전기를 활용할 수 있기 때문에 위의 가전제품들을 구매하고자 하는 마음이 커지기 때문이다. 이는 다른 산업으로의 파생효과를 보여주는 단례이다.
세계은행 에너지 전문가인 Migara Jayawardena 박사는 이에 대해 “가장 중요한 것은 정부의 기존 노력을 계속해서 이어가는 것이다. 중국, 방글라데시(Bangladesh), 스리랑카(Sri Lanka)와 같은 국가에서 실시한 성공적인 재생에너지 및 지역 전력화 프로젝트에서 도출할 수 있는 좋은 관행과 교훈들은 몽골리아의 독특한 환경에 적합하게 만들어졌다”고 말했다.
몽골리아는 150만㎢ 이상의 방대한 대지에 흩어져서 살고 있는 지역 유목민들에게 좋은 혜택을 제공하기 위해 태양에너지 전력을 활용한 독립형 전력시스템을 개발하였다. 이 프로그램은 100,146개의 태양에너지 홈시스템을 공급하였으며, 그러는 동안 2020년 전체 시골 지역에 전력을 공급하고자 하는 몽골리아 정부의 목표 달성에 도움을 줄 수 있는 지역 사업 공급망을 개발하였다.
이번 프로젝트가 실행되었던 2008년에서 2012년 동안 몽골리아 광물자원 및 에너지부 장관이었던 D. Zorigt는 이에 대해 “태양에너지 홈시스템은 이제 보편화된 기술”이라고 말했다.
재생에너지 및 지역(시골) 전력화 프로그램으로 명명된 이번 프로젝트는 국제개발협회에서 350만 달러, 글로벌 환경단체에서 350만 달러, 그리고 네덜란드 정부에서 600만 달러의 보조금을 수령하였다. 뿐만 아니라, 이번 프로젝트는 세계은행에서 운영하고 있는 다공여국신탁기금인 ASTAE(Asia Sustainable and Alternative Energy Program: 아시아 지속가능하고 대체가능한 에너지 프로그램) 프로그램에 의해 제공된 지원을 받아 실행되고 있었다. GTB

양자 도트 태양전지
실리콘 제품으로 12.6%
호주를 제치고 세계 최고 효율
東北大學 流體科學硏究所의 寒川誠二 교수 등 연구팀은 미세한 반도체 입자인 「양자 도트」를 사용한 신형 태양전지를 시작하고, 싼값에 제조 가능한 실리콘 제품으로 12.6%라는 세계 최고 효율을 달성했다. 1년 이내에 효율을 30% 정도 높이고, 5년 후를 목표로 45% 이상의 고효율 차세대 태양전지로 실용화한다.
양자 도트 태양전지는 제3세대 태양전지라고 불리며 2020년 무렵의 실용화가 전망되고 있다. 현재는 화합물 반도체를 사용한 연구가 주류인데, 실리콘으로 만들면 기존의 반도체 제품 프로세스를 이용할 수 있으므로 싼값에 양산할 수 있다. 현재 보급되고 있는 결정 실리콘형 태양전지의 변환효율은 30% 정도가 이론 한계라고 알려져 있는데, 실리콘 양자 도트 태양전지는 이론 상, 48% 정도까지 효율화할 수 있으리라 보고 있다. 종래, 연구 레벨에서는 호주 연구팀에 의한 10.6%가 세계 최고 효율이었다.
DNA의 유전정보를 통해 균일하게 복제할 수 있는 철 미립자를 함유한 바구니 모양의 미소한 단백질(리스테리아페리틴)을 에칭 시의 마스크로 이용한다. 이것을 템플레이트로 실리콘 기판 위에 원반 모양으로 균일하게 양자 도트를 늘어놓아 형성하는 방법을 개발했다. 저에너지의 중성입자 빔으로 가공하므로 결함이 없는 고품질 도트를 만들 수 있는 이외에, 공모양의 일반적인 양자 도트에 비해 두께를 조정하기가 쉽다.
직경 6.4나노미터의 미소한 원반 모양의 양자 도트를 실리콘 기판위에 등간격으로 만들고, 1평방 센티미터 당 1조 이상의 고밀도로 깔린 양자 도트 태양전지를 시작했다. 중간층에는 탄화규소(SiC)를 사용하고 있다. 종래는 빛의 흡수층을 겹쳐서 10% 초월의 효율을 내었는데, 이번에는 단층이면서 12% 초월의 고효율화에 성공했다. 앞으로 4, 5층 겹쳐서 45% 이상의 고효율화를 목표로 한다. 일간공업

박막태양전지는 경쟁력이 없는 것인가?
중국 에너지 회사인 Hanergy가 지난주 실리콘 밸리 박막 태양전지회사(Thin-film Solar Company)인 Miasole를 인수하기로 한 결정은 현명한 판단이 될 것으로 보인다. 박막 태양전지판은 지금의 시장 조건 하에서 일반 실리콘 전지와 경쟁할 여력이 없는 것처럼 보일 수 있으나 미래 성장성은 크다고 할 수 있다. 최근 몇 년 동안 일반 실리콘 태양전지의 가격은 기대했던 것보다 훨씬 빠르게 하락하였으며, 한때 유망했던 박막전지 회사들은 파산이나 제조 계획에 차질이 생기거나 아주 적은 가격으로 아시아 회사들에게 인수되고 있다.
일부 분석가들은 적은 비용으로 인수한 회사들이 자신들의 행동을 잘 알고 있을 것이라 생각한다. 즉, 인수 회사들은 박막 태양전지 시장의 어려움이 그렇게 오랫동안 지속되지 않을 것이라는 예상하고 있다. 수요가 증가하고 다시 태양전지 제조설비를 건설하기 시작하게 되면 이들 기술은 설비 공장의 크기에 있어 일반 실리콘 태양전지판 공장 대비 적은 비용으로 새로운 공장을 건설할 수 있어 큰 장점을 갖고 있다. 콜롬비아 대학(Columbia University)의 Travis Bradford 교수는 GW 규모의 박막태양전지 공장을 건설하는데 필요한 비용은 350~450백만 달러이며, 실리콘 태양전지의 경우 10억 달러 이상이 필요하다고 말한다.

지금까지 값싼 박막 기술을 보유하고 있는 회사들은 비교적 소규모 공장을 건설해 왔다. 그리고 대규모 공장을 건설한다는 것은 현재 시장상황에 볼 때 그리 합리적인 일로 받아들여지지 않는다. 파산한 박막태양전지 회사인 Solyndra는 대규모 공장을 건설하였으나 잘 사용되지 않는 튜브형 태양전지판을 포함한 고비용의 기술들을 보유하고 있었다. 지금까지 박막 태양전지 회사 중 가장 성공했다고 볼 수 있는 First Solar는 대규모 공장을 건설하였으나 새로운 박막 기술이 훨씬 경제적이고 효율적일 수 있다.
박막 태양전지 관련 규모가 작은 신생회사들은 시장 환경이 좋아질 때까지 기다릴 수 없다. 이와 반대로 Hanergy과 같은 대형 회사들은 시장이 성숙되고 일반 실리콘 기술과 경쟁할 수 있는 대규모 박막 태양전지 제조공장을 건설할 수 있을 때까지 기다릴 수 있다. Bradford는 “Hanergy사는 Miasole를 인수하기 위해 30백만 달러의 비용을 사용하였다. 향후 대규모 공장을 건설하여 기술을 상용화하기 위해서는 몇 백만 달러의 비용만 필요하다. 그러나 이들 회사의 예측이 적중하다면 향후 몇 십억 달러의 가치로 변하게 될 것”이라고 설명하였다.
그러나 시장의 환경이 변하는 것을 기다리는 전략은 위험한 일이다. 현재 시장은 태양전지판의 공급 과잉 상태이다. 따라서 가격이 하락한 상태에서 많은 제조회사들이 어쩔 수 없이 판매하고 있는 상황이다. 그리고 이러한 상황이 얼마나 지속될지 누구도 모른다. 따라서 새로운 박막태양전지 제조공장을 건설하는 시기를 잡는 것은 어려운 일이 될 것이다. 그 동안 일반 실리콘 기술의 제조회사들은 태양전지판 가격을 지속적으로 낮출 것이고 효율은 개선할 것이다. 그리고 새로운 박막태양전지판을 대규모로 생산했을 때 가격 목표에 도달하는지와 기대했던 성능이 구현될 것인지에 대한 확신도 없다. 따라서 대형 회사들이 선택할 수 있는 한 가지 옵션은 자신들의 태양발전소를 개발하고 건설하는 것이다. First Solar사는 이러한 모델을 사용하고 있으며, Hanergy사도 이 모델을 적용할 것으로 보인다.
그러나 많은 분석 전문가들이 박막태양전지가 실리콘과 경쟁할 것이라는 것에 비관적이다. 지금은 실리콘 태양전지가 생산 규모에 있어 압도적인 상태이기 때문이다. 블룸버그 뉴에너지 파이넌스(Bloomberg New Energy Finance) Solar Insight Team의 Jenny Chase는 박막태양전지도 한번쯤 기회가 있을 것이나 대규모 생산 및 생산비용 저감까지는 너무 오랜 시간이 필요할 것이라고 말한다. 그녀는 박막태양전지 회사들이 매우 가볍거나 유연성 있는 태양전지판을 요구하는 틈새 시장(Niche Market)에서 성공할 가능성이 있다고 예상하고 있다. GTB

무기 화합물 도포 태양전지로
인듐 사용하지 않아 값싸
CZTS형 에너지 변환효율 5.4%
東京工業大學, 凸版印刷 등 연구팀은 발라서 만들 수 있는 무기화합물 태양전지를 개발했다. 현재 시장을 확대하고 있는 CIGS(구리・인듐・갈륨・셀렌)태양전지의 차세대 판(版)으로 알려진 「CZTS」라는 타입의 태양전지로 에너지 변환효율은 5.4%. 앞으로 도포 방법을 개선하는 등으로 하여 막의 질을 향상하여 5년 이내에 동 15%를 목표로 한다. 연구는 그밖에 東レ엔지니어링(東京都 中央區)와 龍谷大學이 참가하고 있다. 도포해서 만들 수 있는 태양전지로서는 유기반도체를 사용한 「유기박막 태양전지」의 실용화가 가까워졌다고 보아 연구개발이 활발하게 이루어지고 있다. 그러나 무기화합물을 도포함으로써 태양전지를 만든 예는 드물다.
CZTS태양전지는 구리・아연・주석・유황・셀렌으로 이루어진다. 현재, 솔라프론티어(東京都 港區)가 양산하고 있는 CIGS 태양전지에 비해 레아메탈의 인듐을 사용하지 않기 때문에 싼값에 제조할 수 있다. 광전(光電)변환층의 원재료 원가는 CIGS의 수십 분의 1이면 가능할 전망. 유기박막 태양전지는 일반적으로 실리콘 결정의 태양전지에 비해 내구성 면에서 떨어진다고 알려져 있다. 그에 대해 凸版印刷의 張毅聞(초 이웬)연구원에 따르면 CZTS타입은 「유기박막 타입으로 내구성이 높다고 생각된다」고 한다.
이번에 연구팀은 CZTS의 각 성분이 녹은 범용 시약을 적정량 섞어서 나노입자를 합성. 나노 입자를 녹인 유기 용매를 스프레이로 도포하고, 500℃에서 소결하여 태양전지를 만들었다. 시작 셀의 크기는 사방 약 4밀리미터. 유기용매의 종류는 밝히지 않았다.
CZTS의 최고 변환효율은 IBM이 기록한 10.1%인데, 이 시작법은 로켓 연료 등에 사용되는 「히드라진」이라는 독서오가 폭발성을 가진 화합물을 이용하므로 공업화에 적합지 않다고 한다.
무기화합물을 도포하여 만든 태양전지로서는 北陸先端과학기술대학원대학과 JSR의 연구팀에 의한 잉크 상태의 실리콘을 사용한 예가 있다. 일간공업
세계 최고 변환효율 43.5%
샤프, 해외에서 실증
샤프는 렌즈로 집광한 태양광을 전기로 변환하는 집광형 화합물을 3접합 태양전지 셀로 세계 최고 변환효율 43.5%를 달성했다. 2012년도 말부터 해외에서 실증 실험을 시작하고, 일사량이 많은 지역의 발전소 등의 용도를 전망한다.
화합물 태양전지 셀은 인듐, 갈륨 등 2종류 이상의 원소로 된 화합물을 재료로 한 광흡수층을 갖는다. 개발한 셀의 기본 구조는 인듐 갈륨 비소를 층으로 하는 세 개의 광흡수층을 쌓아 올리는 독자 기술・수광 면의 전극 간격을 긴밀하게 하는 등, 전기저항을 최소한으로 하였다.
新에너지・産業技術總合開發機構(NEDO)의 프로젝트의 일환으로 개발했다. 화합물 태양전지는 인공위성 등 특수 용도로 사용되고 있다. 이번의 개발성과를 응용하여 지상 용도로의 사용을 추진한다. 일간공업

유기박막 태양전지
나노롯드에서 개발
金澤大 변환효율 3배인 4.1%
金澤大學 이공연구 영역 서스테너블 에너지 연구센터의 타이마 테츠야(當摩哲也) 교수 등은 저가의 차세대 태양전지로 기대되는 유기박막 태양전지에서 새로운 구성을 개발했다. 나노미터 사이즈의 막대모양 입자 「나노롯드」를 이용한 구조로 단순히 반도체 재료를 적층한 전지에 비해 변환효율은 3배인 4.1%가 되었다. 다른 재료에도 적용할 수 있어 유기박막 태양전지로 널리 응용할 수 있을 가능성이 있다고 한다.
유기박막 태양전지는 빛이 닿으면 전자를 방출하는 도너 재료와 방출된 전자를 받아들이는 억셉터 재료로 구성되는데, 현재는 2종을 단순히 혼합한 「벌크 헤테로 구조」가 주류.
그에 대해 이번에 개발한 전지의 구성은 요오드화구리의 나노롯드 시트 위에 도너 재료인 아연 프타로시아닌과 억셉터 재료인 플라렌을 적층한 것. 나노롯드를 만들려면 「기울임 증착(斜め蒸着)」이라는 방법을 사용했다.
나노롯드 시트가 아니라 같은 재료를 단순 적층한 태양전지의 변환효율은 1.4%였던 것에 비해 개발한 태양전지는 4.1%였다.
요오드화구리의 나노롯드의 요철에 따라서 도너와 억셉터 재료도 요철로 제막할 수 있기 때문에 단순적층에 비해 반도체끼리의 접합계면의 면적이 커져서 성능향상으로 이어진 것이라고 한다. 벌크헤테로 구조로 적용할 수 없는 다른 반도체 재료에 나노롯드를 적용한 결과 성능이 2-3배 향상했다는 것도 확인했다. 일간공업

유럽의 「PID현상」 문제
교세라가 제작한 태양전지
 「출력 저하는 없다」
교세라는 유럽에서 산업용 태양전지의 출력이 저하되는 「PID현상」이 잇따르고 있다는 문제에 대해 유럽 최대의 연구기관이 교세라가 제작한 태양전지에는 이러한 현상에 의한 출력저하가 일어나지 않는다는 것을 인정했다고 발표했다. 이 연구기관이 13가지 제품을 조사한 결과, PID현상이 발생하지 않았던 것은 이 회사 제품을 포함한 4개 제품뿐. 일본 메이커의 결과가 나온 것은 이번이 처음. 산업용 태양전지가 늘어나고 있는 일본에서도 출력저하가 문제시될 우려가 있어 PID의 조사와 대책이 요구된다.
프라운호퍼 연구기구(본부 = 독일 뮌헨)가 태양전지 모듈 13게 제품을 가속 시험으로 평가했다. 교세라에 따르면 이 회사 제품은 PID현상이 나타나지 않았으며, 출력저하가 없었다.
PID현상이 일어난 9개 제품의 평균 저하율은 56%, 최대 90%나 저하하는 모듈이 있었다. 이 기구는 결과를 밝히지는 않았지만 메이커에는 개별적으로 통지했다. 교세라 이외에도 독일의 Q셀즈(Q-Cells)도 현상이 일어나지 않았다고 한다.
PID는 고전압이 GM르면 모듈 회로 내에 전류 누전이 발생하여 출력이 저하하는 현상. PID 평가를 담당한 케미톡스(東京都 大田區)에 따르면 습기가 원인이 되어 유리 등의 절연부에 전기가 흐르기 쉬운 상태가 되면 발생한다고 한다. 저전압의 주택용 태양전지에서도 발생하지만 대부분이 고전압의 산업용에서 일어난다.
유럽에서는 설치한지 3-5년 경과한 산업용 태양전지에서 PID현상이 잇따르고 있다. 출력이 저하되면 매전(賣電)수입이 감소하므로 설치자는 투자회수가 늦어진다. 아직 국제적으로 통일된 PID현상의 실험방법이 없어 이 기구의 실험도 13제품에 그쳤다.
재생가능 에너지에 따른 전력의 전량 고정 가격 매입 제도가 시작된 일본은 산업용 태양전지의 설치가 늘고 있으나 PID에 대한 관심은 높지 않다. 일간공업

사이즈 사방 15㎜에서 1마이크로의 차이 측정
변위 센서개발, 광기술 이용
太陽誘電은 사방 15밀리미터의 소형 사이즈면서 1마이크로미터 단위에서 위치의 차이를 측정할 수 있는 변위 센서를 개발했다. 광디스크의 개발로 기른 계측기술과 회로 모듈 기술을 활용, 빛을 이용하여 대상물의 변위를 확인한다. 소형화로 기기 내부에도 탑재할 수 있으므로 기기를 분해하는 일 없이 금속 피로 등의 고장을 감지할 수 있다. 가격은 수천 엔. 9월에 샘플 출하 제공을 시작한다.
개발한 광 변위 센서는 대상물이 어떤 위치에서 다른 위치로 이동했을 때에 그 미소한 이동량을 측정한다. 대상물의 변위로 생기는 간섭광의 강도 변동을 측정. 이로써 15밀리×10밀리×높이 5밀리미터의 소형 사이즈이면서 0.1마이크로미터 단위로 거리의 변위를 감지할 수 있다.
가격은 뒤틀림 게이지와 같은 기존의 변위 센서가 수십만 엔인데 비해 이 제품은 수천 엔까지 낮출 수 있다.
이 회사가 강점으로 하고 있는 무선 모듈과 조합시킴으로써 지진 시 설비의 자동 셧다운이나 기계의 관리과 같은 용도를 개척. 다음 회기 이후의 양산을 목표로 한다.
개발에 즈음하여 CD나 블루레이디스크(BD)와 같은 광디스크의 변형을 수십 나노미터 수준에서 계측하는 기술을 응용했다.
일반적으로는 변형을 전기저항으로 변환하는 뒤틀림 게이지와 압전효과에 따라 변형을 전압으로 변환하는 변위 센서가 보급되어 있다.
단, 이러한 방식들은 1마이크로미터 이하의 변위량을 검출하기가 어려웠다. 또 1마이크로미터 이하의 단위에서 검출하려면 고분해능을 가지고 있는 광간섭계가 사용되고 있다. 그러나 복수의 렌즈, 거울, 하프미러 등을 조합시키기 때문에 장치의 크기가 1.65평방미터 정도가 되었다. 일간공업

색소증감과 유기박막 융합
신형 태양전지 개발
桐蔭橫浜大學의 石井아유미 조교 등은 색소증감형 태양전지와 유기박막형 태양전지를 조합시킨 신형 태양전지를 개발했다. 변환효율은 1.2%로 낮지만, 다른 타입의 태양전지보다 전압이 높아 변환효율은 10%정도까지 올릴 수 있다고 한다. 색소증감형과 유기박막형 각각의 결점을 서로 보완하는 새로운 타입의 태양전지로 주목받을 수 있을 듯하다.
신형 태양전지의 구성은 색소증감형으로 사용하는 산화티탄 층, 티탄과 안토라키논이라는 유기화합물로 구성된 금속 착체 층, 페릴렌이라는 유기반도체 층을 겹친 것을 전극으로 끼웠다.
현재, 색소증감형, 유기박막형 모두 각각 단독으로 변환효율 10% 이상을 달성하였고, 신형 변환효율 1.2%는 낮다. 그러나 실리콘의 2배, 색소증감형과 유기박막형 각각 1.5배인 1.2볼트의 전압을 얻을 수 있다. 전압이 높을수록 셀의 개수가 작아질 수 있고, 원가를 낮출 수 있다.
금속착제 층과 페릴린 층의 접촉을 개선하거나 층의 두께를 최적화하거나 하면 변환효율은 10% 정도까지 올릴 수 있다고 한다. 전자서적단말, 소형무선기기 등 전류는 낮아도 상관없으나 전압이 요구되는 기기에 대한 응용을 상정하고 있다.
색소증감형과 유기박막형은 싼값에 만들 수 있는 차세대 태양전지로 실용연구가 활발하게 이루어지고 있다. 색소증감형은 열화요인이 되는 전해액이 불가결하지만 셀의 두께를 마이크로미터 사이즈로 만들기 쉽다. 한편, 유기박막형은 열화요인이 되는 용액을 사용하지 않는다는 점에서 우수하지만, 나노미터 사이즈의 박막으로 만들지 않으면 성능을 발휘할 수 없다. 나노 오더에서 균일하게 박막을 형성하는 것은 양산면에서 걸림돌이 된다고 한다. 이번에 개발한 태양전지는 이 둘의 결점을 상호 보완할 수 있다.
일간공업