교세라(京セラ), 매상고 1.4조 엔으로
태양전지 신뢰성에서 차별화
M&A 적극적으로 검토
교세라는 2014년 1/4분기의 매상고를 과거 최고가 되는 1조 4000억 엔으로 끌어올린다는 계획을 밝혔다. 태양전지 등의 코어 사업을 보다 탄탄하게 함과 동시에 의료분야와 같은 성장시장의 확대로 실현할 방침이다. 4월에 취임한 山口悟郞 사장에게 구체적인 전략을 들었다.
이번 분기의 태양전지 출하량은 100킬로와트 초과(이전 분기는 80만 킬로와트)를 목표로 하고 있다. 현재의 상황은 ?
「태양전지 셀의 이전 공정, 조립의 후공정 모두 풀가동 상태이다. 이번 분기도 일본 시장을 중심으로 왕성한 수요를 기대할 수 있다는 점에서 생산성 향상을 위한 설비투자를 추진한다. 당사는 셀에서 패널까지 일관생산체제를 구축하고 있어 원가 절감에 대해서는 상당히 세심한 부분까지 손을 쓰고 있다.」
일본 시장은 저가를 무기로 하는 해외 메이커에게도 군침 도는 목표물이다. 그런 와중에 어떻게 싸워나갈 것인가.
「원가 경쟁력과 함께 패널의 신뢰성이 큰 차별화 요인이다. 일관 생산체제의 강점을 살려 여러 공정에서 개선을 더할 수 있다. 탄탄한 재무기반을 갖고 있어 장기간에 걸쳐 애프터서비스를 제공할 수 있다는 안심감도 강력한 무기라고 생각한다.」
반도체, 전자부품 사업의 현상을 어떻게 보고 있는가.
「전자부품의 2013년 2/4분기의 수주량은 1분기에 비해 10% 성장했다. 스마트폰과 타블릿단말기기(휴대형 정보단말)가 원동력이었다. 단 특정한 단말기 메이커에 의존하는 것이 아니라 장래성 있는 메이커에게 고루 판매하는 것이 중요하다. 아울러 소형, 고성능 신제품을 신속하게 공급해 나갈 것이다. 가격이 내려간 뒤에 후발한다 해도 이익은 올라가지 않을 것이다. 」
M&A가 성장의 일익을 담당해 왔는데, 앞으로의 생각은 ?
「징검돌이 아니라 기존 사업과의 승승효과를 어떻게 낼 것인가를 중시하고 있다. 늘 안테나를 펼치고 있어 좋은 이야기가 나오면 적극적으로 검토해 나갈 것이다. 단, 매상고의 증가와 상승효과와 아울러 당사의 경영철학에 찬동하는가가 대전제가 된다.」 일간공업

주택용 태양전지의 출력향상 및 40%의 경량화
정부가 태양광발전을 보급시키려는 이유는 전통적인 원자력, 화력, 수력만으로 전력원으로서 균형이 좋지 않다는 결론에 도달하였기 때문이다. 예를 들면, 현재 풀가동하고 있는 화력은 연료를 구입하지 않으면 발전할 수 없다. 연료비용은 장기적으로 상승하는 경향에 있으며 변동도 심하다. 태양광발전은 도입 시에 비용이 소요되지만 20년간의 운전기간 동안에는 발전용 연료가 불필요하다. 태양전지의 제조에서 폐기까지 투입되는 에너지는 1~2년의 발전으로 회수될 수 있다. 즉, 18~19년 동안 순수하게 전력을 생산해 낼 수 있다.
이러한 장치를 설치하는 장소로서 최적인 곳은 건물 옥상이다. 옥상은 비바람을 견딜 수 있으며, 일광을 차폐하는 이외의 역할을 하고 있지 않은 ‘쓸모없는’ 공간이다. 지상 설치형 메가솔라가 각광을 받고 있지만, 태양광발전 도입량이 증가하여 고정가격매입제도(FIT)가 폐지될 것으로 예상되는 미래를 고려하면 옥상에서 발전하여 실내에서 사용하는 체계가 가장 우수하다는 것을 알 수 있다. 즉, 전력의 자급자족이다.
이러한 미래를 생각할 때 태양전지에 요구되는 요소는 저비용 및 고효율이다. 놓치기 쉬운 것이 건물의 일부로서의 자연과 융화이다. 우선 가볍고, 얇고, 설치하기 쉬운 태양전지가 필요하다. 가볍고, 얇으면 고정장치가 거의 필요 없게 되어 옥상에서의 설치 부담이 줄어든다. 설치 가능한 옥상의 종류도 넓어진다. 최종적으로는 일반적인 벽재 및 옥상재와 동일하게 취급할 수 있는 태양전지가 주류가 될 것이다.
이러한 착상을 모든 태양전지 제조사가 가지고 있으며 실제 제품화를 추진하고 있는 기업이 선두에 나설 것이다. 예를 들면 솔라프론티어는 주택용 기존 제품보다 40% 경량화한 제품을 개발하였다. 유리기판을 사용한 CIS태양전지로서는 세계 최고의 경량이다. 1㎡당 중량을 16.3kg에서 10.2kg으로 가볍게 하였다. 2013년 말까지 20MW, 2014년 말까지 100MW 생산을 목표로 하고 있다. 이 회사의 생산능력은 2014년 말 시점에 약 1GW이기 때문에 10%를 경량 모듈이 차지하게 될 것이다.
또한 이 제품의 박막형화도 추진되었는데, 기존 제품의 약 1/5의 두께이다. 박막형화를 위해 기존 알루미늄 프레임을 제거하고 경량화를 위해 강화유리의 두께를 3.2mm에서 2mm로 바꿨으며, 기판 유리도 얇게 하였다. 태양전지 모듈뿐만 아니라 도입을 용이하게 하는 설치공법도 개발하였다. 이 공법은 기존 FF공법과 비교하여 제품 수를 대폭 삭감하여 옥상에 뚫어야 할 구멍 수를 줄였다. 때문에 시공기간이 짧아지고 경제적이며, 옥상에 미치는 부담이 적게 된다.
각 공정에 필요한 시간을 분단위로 보면, 기존 6시간의 작업을 4시간 정도로 단축할 수 있다. 공정내용은 지상작업, 먹매김, 옥상에 쇠장식 부착, 방수처리, 받침대 설치, 바닥정리, 접지선 설치, 집전 케이블 설치, 태양전지 모듈 설치이다. 지금까지 기존 제품보다 고효율의 태양전지 모듈의 양산 단계에서 순차적으로 신제품을 투입해 왔다. 이번에는 출력을 170W로 높인 제품이다. 중량 및 치수, 두께는 기존 제품과 동일하다. 기존 제품의 변환효율은 양산되고 있는 다결정 실리콘 태양전지와 거의 동등한 13.8%이다.
이 회사의 CIS박막 태양전지는 실제 설치환경에서 공식 출력으로부터 계산한 값보다 발전량이 많다. 앞으로는 더욱 변환효율이 높은 제품의 개발을 추진하면서 주택 제조사와 협력하여 보다 옥상재와 건축자재와 유사한 제품의 개발을 추진할 예정이다. 이 회사는 경제산업성이 교부하고 있는 2013년도 보조금(주택용 태양광발전 도입 지원 부흥 대책 사업)이 종료 된 후에도 모듈 가격과 시스템 가격의 저감, 시공공법의 개선 등으로 고객 측으로부터의 보조금이 없더라도 충분히 경제적으로 유리한 제품을 만들 계획이다. 유럽에서는 그리드 패리티(grid parity)를 달성하고 있다. 이를 위해 기존 산업용 및 발전용뿐만 아니라 주택의 옥상용으로의 수요도 증가할 것으로 생각한다. GTB

(그림 1) 가볍고 얇은 태양전지. 변환효율은 100W 제품의 경우 12.7%이다.

(그림 2) 기존 공법과 신공법의 시공시간 차이

(그림 3) 메가솔라에 채용된 CIS 태양전지 발전 전력량

三菱電, 태양 패널 증산
생산능력 36% 증가 연 45만㎾
三菱電機는 태양광 패널의 생산능력을 종래 대비 36% 증가한 연 45만 킬로와트로 끌어올렸다. 태양전지 셀을 조합시켜서 모듈화하는 京都공장(京都府 長岡京市)에 수억 엔을 투자하여 라인을 증강했다. 메가솔라(대규모 태양광 발전소)용의 왕성한 수요에 대응하기 위해 해외 메이커에 생산 위탁도 시작했다. 2013년도의 판매량은 전년도 대비 85% 증가한 50만 킬로와트 정도를 목표한다.
飯田공장(長野縣 飯田市)의 태양전지 셀의 생산 증강은 답보상태로 이 회사의 셀 생산능력은 연 30만 킬로와트 그대로. 대신에 15만 킬로와트 분량의 셀을 해외 메이커에서 조달하여 동 45만 킬로와트 분량을 확보했다. 표면에 배선이 4줄 있는 독자 구조의 단결정 셀을 해외 메이커에서 생산한다. 이 회사의 2012년도 판매량은 27만 킬로와트. 그 가운데 90%를 일본 국내용으로 출하했다. 수주 잔량을 많이 안고 있다는 점에서 2013년도는 조업을 연장하여 생산 능력 이상인 50만 킬로와트 정도를 판매한다.
각사 모두 공급체제를 강화하고 있는데 2012년에 새 공장을 가동시킨 파나소닉은 2013년도 안에 생산 능력을 연 90만 킬로와트로 올린다. 일간공업

50% 효율성 달성한 집광형 태양광 발전기술

집광형 태양광 발전기술은 태양에너지를 활용한 전력을 만들기 위해 작은 태양광 전지에 태양광을 모은다. 높은 일조강도(DNI: direct normal irradiance)를 가지고 있는 지역에서 집광형 태양광 발전기술은 전력을 생산하는데 완벽하게 어울린다고 Soitec Solar社 최고경영자인 Gaeten Borgers 회장은 말하였다. 전세계 18개국에 태양광 발전소를 가지고 있는 Soitec社는 매우 느리게 움직인다. 하지만, 뜨겁고 맑은 날이 많은 지역에서 가장 낮은 비용의 전력원이 집광형 태양광 발전기술임을 증명하기 위한 시도를 안정적으로 진행하고 있다. 그들은 뜨거운 햇빛이 직사하는 곳은 집광형 태양광 발전기술이 가장 적합하다는 것을 보여주고 있다.
지난주, Intersolar社 북미지부에서 실행된 언론 브리핑(briefing)에서 Soitec社는 50% 효율을 가진 태양전지를 생산할 계획을 가지고 있다고 발표하였다. 그로 인해, 미재생에너지연구소 효율성 로드맵(roadmap)을 5년에서 10년 정도 앞당길 수 있었다. 이에 대해 Borgers 회장은 “우리에게는 단계의 변화가 필요하다. 스마트 전지(smart cell: Soitec社가 프라운호퍼 연구소와 협력하여 개발하고 있는 4중접합전지)라고 명명된 기술을 사용함으로써 Soitec社가 2015년 50% 효율성에 도달할 수 있을 것이라고 생각하고 있다. 우리가 개발하고 있는 새로운 기술은 “스마트 절감”과 “스마트 스택(stack: 에너지를 자동으로 효율적으로 쌓을 수 있는 기술)” 관련 독점적 기술(이 기술은 전지로 하여금 매칭제약(lattice matching) 문제 없이 에너지를 쌓을 수 있게 하여금)을 사용하고 있다”고 말했다.
Soitec社는 2년 전에 이번 프로젝트 관련 업무를 시작하였다고 Borgers 회장은 말하였다. 2013년 5월, Soitect社는 43.6% 효율을 가진 4중접합전지를 개발함으로써 세계에서 가장 높은 효율을 가진 4중접합전지를 선보였다. 이에 대해 Borgers 회장은 “우리는 세계에서 가장 효율성이 높은 3중접합전지를 가지고 있다. 그리고 이는 우리들에게 효율성 부분에서의 자신감을 선사하였다. 이러한 자신감은 우리가 Soitec社에서 만드는 집광형 태양광 전지가 실제 성공을 거둘 수 있을 것이라고 믿는 이유”라고 말했다.
50% 효율의 태양광 모듈을 가진 Soitec社는 1MWh당 80달러의 균형화된 에너지 비용에서 태양광 발전시스템을 설치할 수 있다고 주장하였다. 신뢰가 되는 가격 포인트(point)는 햇빛이 많이 드는 뜨거운 지역에 유틸리티(utility) 규모의 발전시스템을 위한 가장 저렴한 전력원천으로 만들 것이다. “우리는 우리들의 제안이 태양광 발전시장과도 매우 좋은 매치(match)가 될 것이라고 확신한다. 그리고 그러한 시장, 즉 태양광 발전시장은 앞으로도 많은 성장을 하게 될 것”이라고 Borgers 회장은 말하고 있다. 그는 신흥시장들이 향후 몇 년 이내에 가장 빠르게 태양광 발전용량을 증가시키게 될 것이라는 것을 보여주는 연구를 강조하였다.
좀 더 구체적으로 그는 “만일 당신이 시장이 개방되고 있음을 알게 된다면, 그곳은 전기를 필요로 하는 많은 발전시장들이 높은 일조강도를 가진 지역임을 알 수 있을 것이다. 특히, 이러한 지역으로 간주되고 있는 곳이 바로 아랍에미레이트, 칠레, 이집트, 이스라엘, 요르단, 나미비아, 오만, 사우디 아라비아, 남아프리카 지역 등”이라고 말했다. Borgers 회장은 Soitec社가 이곳에 잘 자리를 잡을 것이라고 덧붙였다. 왜냐하면, Soitec社는 내일은 존재하지 않을지도 모르는 시장들을 위한 채널(channel: 통로)을 개발하는데 투자하지 않을 것이기 때문이다. 다른 태양광 발전기업들이 유럽(Europe)에 진출하기 위한 준비를 하고 있을 때, Soitect社는 그곳을 떠나고 있었다. 뿐만 아니라, Soitec社는 새로운 시장에 진입하고자 하는 전략을 설명하였다. Soitec社가 가지고 있는 기술로 지역을 편안하게 만들기 위해 이 기업은 새로운 시장에 소형 파일럿(pilot) 발전소를 건설함으로써 그 지역에 진출하는 비즈니스 모델을 구축하고 학습할 뿐만 아니라 지역 EPC 계약에 대한 분위기를 배울 수 있게 될 것이다. 소형 파일럿 발전소가 성공할 경우 대규모 발전소로 이어지게 된다. 이것은 남아프리카에서 사용되었던 모델이다. 그들은 Touwsrivier 지역에 1MW 규모의 발전소를 건설하였으며, 현재에는 44MW 규모의 발전소를 건설할 것을 발표하였다.
가장 최근 Soitec社는 사우디 아라비아에 초점을 맞추고 있다. 6월, 이 기업은 사우리 아라비아 왕국 소유의 글로벌 원유 및 화학기업인 Saudi Aramco社와 파트너십(partnership)을 체결하여 Tabuk wldurd 1MW 규모의 발전소를 건설할 것이라는 발표를 하였다. 이번 프로젝트에 대한 언론 발표에 따르면, Saudi Aramco社의 목표는 이번 프로젝트를 제때 마무리 할 수 있는 것이라고 한다. 그에 반해, Soitec社는 미래의 유틸리티 규모의 태양광 발전소 건설을 위한 균형화된 에너지 비용을 보다 효과적으로 평가하기 위해 그들의 집광형 태양광 발전기술의 성능을 평가하고자 하는데 그 목적이 있다. GTB

태양전지, 초산으로 열화
PVTEC 등이 해명 수증기가 침입, 발생
太陽光發電技術硏究組合(PVTEC, 東京都 港區, 이사장 桑野幸德)은 産業技術總合硏究所와 공동으로 태양전지 모듈에 대한 수증기의 침입과 모듈 특성의 관련성을 검증했다. 결정계 모듈은 수증기의 침입으로 발생하는 초산의 영향이 크며, 박막계 모듈의 경우는 초산과 수증기 각각이 열화인자라는 것을 알게 되었다.
東レ가 PVTEC에 연구원을 파견하여 연구하였다. 결정계에서는 다결정 셀을, 박막계에서는 박막 실리콘셀을 이용하였다. 부재의 최하부(이면재)에는 유리와 불소수지(ETFE)등, 수증기 투과율이 다른 샘플을, 봉지재에는 에틸렌 초산 비닐 공중합(EVA)를 사용하였다.
결정계에서는 수증기 투과율이 높은 이면재가 최대 출력을 장시간 유지하여, 수증기 그 자체가 열화인자가 아니라는 것을 알았다. 박막계에서는 이면재의 종류에 따라서는 유리에 디바이스층을 얹은 「베아셀」보다도 출력 저하가 현저하게 보여 수증기 이외의 열화인지가 있다는 것을 발견했다.
新에너지・産業技術總合開發機構(NEDO)의 「태양광 발전 시스템 차세대 고성능 기술의 개발」의 일환으로 연구하였다. 일간공업

반도체 폴리머
도포하는 것만으로 특성 양호
理硏 등 박막 태양전지 재료로 유효
理化學硏究所와 高輝度光科學硏究센터는 도포하는 것만으로 양호한 전기 특성을 보이는 반도체 폴리머를 개발했다. 이상적인 결정(結晶)・배향상태를 만들 수 있어 도포틀로 만드는 유기박막 태양전지에 적합한 재료라고 한다.
실제로 태양전지 소자에 적용한 결과, 에너지 변환효율이 종래 대비 3.2포인트 증가한 8.2%로 개선되었다. 科學技術振興機構(JST) 프로젝트의 일환으로 개발했다.
개발한 것은 결정성과 배향성의 양호함과 함께 인쇄 프로세스에 적용하기 위한 높은 용해성을 가진 반도체 폴리머. 연구팀은 나프탈렌을 기본구조로 가진 결정성이 높은 폴리머에 직렬로 탄소원자가 늘어선 알킬기(基)를 도입하면 용해성을 높일 수 있다는 것을 발견했다. 또한 대형 방사광 시설, 스프링8(兵庫縣 佐用町)에서 시료의 X선 회절측정을 한 결과, 알킬기를 도입하자 폴리머의 배향성도 향상된다는 것을 밝혀냈다.
시작한 태양전지 소자는 변환효율과 함께 전하 이동도가 약 10배 높아진다는 것을 확인했다. 개발한 반도체 폴리머는 도포형 유기 태양전지의 고성능화 이외에 여러 가지 기증을 발휘하는 새로운 유기재료의 개발 등에 도움이 될 것으로 보고 있다. 일간공업

태양광 패널 보호
太洋塗料 오염 방지하는 도료 개발
太洋塗料(東京都 大田區, 사장 平本光雄)은 태양광 패널의 커버 글라스에 부착되는 오염이 잘 지워지도록 하는 투명한 무기도료를 개발했다. 먼지 등이 비나 물에 잘 씻겨 내려가게 되어 발전 효율의 저하를 경감할 수 있다. 보통 오염의 경우라면 계속 사용해도 빛의 투과도에서 95% 이상을 유지할 수 있을 전망. 태양광 발전 메이커용으로 10월경부터의 양산을 계획하고 있다.
개발한 무기도료는 규소를 포함하여 친수성이 있다. 특수한 건조로를 이용함으로써 유리 표면에 도막이 잘 형성되도록 하였다. 광촉매 도료에도 비나 물에 의한 세정작용이 있는데, 원료인 산화티탄이 빛의 투과를 방해하므로 태양광 패널의 커버 글라스에는 적합하지 않다고 한다. 도막은 섬유모양으로 되어 있어 더러움이 내부로 들어오지 않고 표면에 부착되므로 물에 잘 씻겨 내려간다. 빗물이 닿는 것만으로 도막에 부착되었던 오염이 떨어진다. 자외선(UV)를 차단하는 기능도 있어 태양광 패널의 장수명화로 이어진다. 태양광에 의한 변색이나 열화를 억제하기 위해서는 불소로 피막하는 방법도 있는데, 원가가 비싸며 일단 오염이 부착되면 잘 지워지지 않았다. 재생 가능 에너지의 역할이 늘어나고 메가솔라(대규모 태양광 발전소)의 건설이 이어지고 있다. 단 태양광 패널은 커버가 더러워지면 발전효율이 떨어지는 문제가 있다. 일간공업