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에너지연, 태양전지 소자 측정 국내 유일 공인시험기관 자격 획득
국내 최초 태양전지 소자 전류-전압 특성곡선 및 분광응답도 측정에 관한 KOLAS 공인시험기관으로

[인더스트리뉴스 권선형 기자] 우리나라도 이제 태양전지 소자 측정 분야에서 해외의 선도 시험기관들과 대등한 조건으로 상호 비교시험을 수행할 수 있게 됐다. 한국에너지기술연구원(원장 김종남)은 국내에서도 국제 수준에 부합하는 태양전지 소자 전류-전압(IV) 특성곡선 측정 표준과 태양전지 스펙트럼 응답도 측정 표준에 대해 KOLAS 공인시험기관 자격을 획득했다고 지난 5월 17일 밝혔다.

연구원이 효율 측정을 위해 태양전지 샘플을 솔라시뮬레이터 거치대에 올려 준비하고 있다. [사진=에너지연]

KOLAS(Korea Laboratory Accreditation Scheme)는 수출기업 지원을 위해 국내 공인기관이 발행한 시험성적서나 인증서가 해외에서도 통용될 수 있도록 국제기준에 부합하는 인정제도를 운용하는 기구다. 아시아태평양시험소상호인정협정(APLAC-MRA) 및 국제시험소상호인정협정(ILAC-MRA)에 가입돼, 국내에서 행해진 시험·교정 결과를 국제적으로 인정받을 수 있도록 가교 역할을 하고 있다.

에너지연이 이번에 KOLAS 공인시험기관 자격을 획득함으로써 국내에서도 세계복사기준(World Radiometric Reference) 및 국제단위계(SI unit)에 비교해 교정된 기준기들을 이용한 태양전지 소자 광변환 효율 측정이 가능하게 됐다. 이로써 태양전지 셀 효율 측정과 관련해 국제적으로 신뢰도를 얻게 돼 우리나라의 태양전지 광변환 효율 측정 기술도 세계적인 수준에 올라서게 됐다.

모듈이나 시스템과는 달리 셀 분야는 다양한 기술을 적용한 새로운 연구도 많고 원리 또한 복잡하기 때문에 셀 효율에 대한 세밀하고 정확한 측정은 매우 어려운 과제였다. 태양전지에서 가장 중요한 효율의 국내 측정값은 그동안 국제무대에서 인정받지 못했다. 엄격한 기준에 부합하고 성능을 정확히 측정할 수 있는 공인자격을 가진 기관이 없어서다. 그동안 국내 많은 기관들은 스스로 측정한 수치를 제출하고 사용했는데, 이러한 수치는 국내에서만 통용됐다. 

태양전지 효율을 측정 중인 샘플 [사진=에너지연]

태양전지 광변환 효율 정확히 측정

연구진은 이번 연구를 통해 태양전지의 면적 및 전류-전압 특성을 정확하게 측정하고, 이를 토대로 태양전지의 광변환 효율을 정확히 계산해 냈다. 태양전지의 성능과 가격을 결정하는 태양전지 셀의 성능지표는 IEC 규격에서 제시하는 특정한 스펙트럼의 빛에 태양전지를 노출시킨 후, 태양전지가 출력하는 전류-전압 특성을 측정해 도출한다.

태양광은 파장의 길이에 따라 크게 적외선, 가시광선, 자외선 등 여러 종류의 빛이 있다. 하지만 태양광 발전은 입사되는 모든 빛을 활용하지 못하고 특정 영역대의 빛 에너지만이 전기에너지로 변환된다. 태양전지의 스펙트럼 응답도는 셀이 태양광의 스펙트럼 중 어떤 빛을 얼마만큼 흡수해서 전류를 만들어내는지를 파장별로 측정한 데이터로서, 이를 통해 태양전지의 다양한 특성 분석이 가능하다.

에너지연은 이번에 획득한 태양전지 소자 측정분야의 KOLAS 공인시험기관 자격을 바탕으로, 산·학·연에서 지속적으로 요구하는 태양전지 소자 광변환효율 측정 서비스를 더 높은 신뢰도로 제공할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 이와 함께 지난해 말 신규 착수한 KETEP 신재생에너지기술개발사업 ‘차세대 페로브스카이트 결정질 실리콘 탠덤 태양전지 효율측정 기술 국산화 개발’ 수행을 통해, 차세대 기술로 가장 주목받고 있는 실리콘 페로브스카이트 이중접합 태양전지에 대한 측정 및 평가 기술도 완벽히 구현할 계획이다.

스펙트럼 응답 측정 장치 [사진=에너지연]

연구책임자인 안승규 박사는 “KOLAS 인정 시험기관 자격을 획득하는 것은 자동으로 ILAC-MRA(국제시험소상호인정협정)에 가입된 시험소가 되는 것을 의미하므로, 이제 태양전지 소자 측정 분야에서 해외의 선도 시험기관들과 대등한 조건으로 상호 비교시험을 수행할 수 있게 됐다”며, “향후 지속적인 상호 비교시험을 통해 측정기술의 신뢰성을 향상시켜 국제적으로 태양광분야 산·학·연 연구자들에게 인정받는 입증된 기관으로 발돋움하기 위한 초석을 마련하겠다”고 말했다.

재생에너지연구소 곽지혜 소장은 “KOLAS 자격을 획득한 태양전지 셀에 대한 평가 기술은 국내 최초이자 유일한 것으로 10여 년 전 미국·독일·일본 등 태양광 측정기술 선진국과 대등한 수준으로 확보한 ‘1차 기준 태양전지 교정기술’을 근간으로 꾸준히 연구에 매진해 이뤄낸 것”이라며, “페로브스카이트 태양전지나 양면수광형 태양전지 등 기존 상용 태양전지와 다른 특성을 갖는 새로운 형태의 소자에 대한 측정들도 본 기술 없이는 신뢰성을 담보할 수 없다”고 밝혔다.

이어 “국내 연구진들이 고효율 탠덤 태양전지 혁신기술 개발로 탄소중립 구현을 앞당기는데 크게 기여할 수 있도록 현재 수행 중인 ‘태양광 양산성 검증과 차세대 기술개발을 위한 100MW급 파일럿 라인 기업 공동활용 연구센터’ 구축 사업과 연계해 향후 해외 선진기관과의 국제협력으로 차세대 태양전지 성능측정평가의 국제적 신뢰성을 확보할 계획”이라고 밝혔다.

한편 이번 연구는 산업통상자원부 한국에너지기술평가원 에너지기술개발사업의 지원을 받아 수행 중에 있다.

 

[권선형 기자 (news@industrynews.co.kr)]

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