효율성 30% 초과 및 모듈 전력 800W 초과: 중국 PV 산업이 '탠덤 시대'로 진입

중국의 광전지(PV) 기술 혁신은 2025년에 '호황기'를 목격했습니다. 10월 말 난징대학교와 국가방위기술혁신연구소의 공동 연구팀이 전체 페로브스카이트 탠덤 태양전지 효율에서 획기적인 성과를 거두어 30.1%에 도달하고 새로운 세계 기록을 세웠습니다.    3개월 후, Trina Solar는 자사의 210mm 대형 페로브스카이트-실리콘 탠덤 모듈이 전력이 800W를 초과했다고 발표하여 공식적으로 산업화 과정을 시작했습니다.    기초 과학 연구에서 산업 응용에 이르기까지 이러한 "이중 혁신"은 중국의 PV 산업이 "규모 선도"에서 "기술 우위"의 새로운 단계로 전환하고 있음을 나타냅니다.

실험실의 "미시적 혁명": Terahertz 기술로 효율성 병목 현상 해결

"우리는 예전에는 눈을 가린 채 코끼리를 만지는 것처럼 작업했지만 이제는 전하 운반체의 모든 움직임을 명확하게 관찰할 수 있습니다"라고 난징 대학의 Tan Hairen이 이끄는 팀은 말했습니다.    10월 28일, 연구팀은 Chang Chao 팀과 협력하여 테라헤르츠 방사선 검출 기술을 개발했다는 ​​내용의 논문을 Nature에 발표했습니다.    이 기술을 사용하면 페로브스카이트 재료 내부의 전하 운반체 거동을 피코초 수준으로 정밀하게 관찰할 수 있어 업계에서는 "PV 현미경"이라는 별명을 얻었으며, 마침내 효율성 개선의 주요 장애물인 페로브스카이트 광흡수층과 수송층 사이의 경계면에서 전하 운반체 손실을 확인했습니다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 팀은 전하 캐리어의 방향 이동을 안내하는 "단방향 레인"과 유사한 쌍극자 패시베이션 층을 설계했습니다.    실험 데이터에 따르면 최적화 후 전하 캐리어 이동도는 68% 증가하고 확산 길이는 30% 연장되었습니다.    결국 올 페로브스카이트 탠덤 셀의 효율은 30.1%에 달해 세계 최초로 30% 문턱을 돌파한 기술이 됐다.    이 성과는 국제 태양전지 효율표에 포함되었습니다.    중국태양광산업협회(CPIA) 부사무총장 Wang Shijiang은 "이는 PV 셀에 '터보차저'를 설치하는 것과 같으며, 이는 균등화 전기 비용(LCOE)을 18% 더 줄일 것으로 예상됩니다."라고 말했습니다.

워크샵의 "규모 도약": 800W 모듈이 산업화의 문을 열다

실험실의 혁신이 '포인트 기반 진행'을 의미한다면 기업의 기술 혁신은 '지역 전반에 걸친 적용'을 달성한 것입니다.    지난 3월 Trina Solar는 자사의 210mm 표준 크기 페로브스카이트-실리콘 탠덤 모듈이 전력에서 808W에 도달하여 800W 임계값을 초과한 세계 최초의 산업용 등급 제품이 되었다고 발표했습니다.    이러한 성과의 배경에는 10년간의 회사의 R&D 노력과 관련 특허 331건, 난징대학교 등 대학과 공동으로 구축한 산학연 혁신 시스템이 뒷받침됐다.

Trina Solar 회장 Gao Jifan은 "우리는 실험실 샘플을 대량 생산 모듈로 전환하기 위해 17가지 공정 과제를 극복했습니다."라고 밝혔습니다.    이들 모듈의 대량 생산 라인은 장비 시운전 단계에 진입했으며, 2026년까지 용량이 5GW에 이를 것으로 예상됩니다.

특허전쟁 속 '공세형 게임', 기술 리더십 위해 생태적 단점 보완해야

기술적 혁신이 진행되는 동안 특허 레이아웃의 "단점"이 점점 더 두드러지고 있습니다.    4월에 발표된 PV 산업 지적 재산에 관한 백서에 따르면 중국은 전 세계 PV 특허 출원의 57%를 차지하며 장쑤성에서만 43,696개의 특허 세트를 기록하고 있습니다.    그러나 해외 특허는 중국 전체의 1/10에도 미치지 못한다.    2024년에는 세계 10대 태양광 모듈 제조업체 중 7개가 특허분쟁에 휘말리며 청구금액이 10억위안(약 1억3700만달러)이 넘었다.

장쑤성 태양광 산업 협회 사무총장인 Fan Guoyuan은 "글로벌 TOPCon 특허 3개 중 1개는 장쑤성에서 나오지만 균질화율은 40%를 초과합니다"라고 지적했습니다.    그는 현재의 기술 혁신이 "중국 내부의 균질화 경쟁, 해외에서는 보호가 부족하다"는 딜레마에 직면해 있다고 지적했습니다.    이에 업계에서는 대응책을 내놨다. 롱기그린에너지(Longi Green Energy), 트리나솔라(Trina Solar) 등 기업은 유럽과 미국 시장에서 '핵심특허+주변특허' 결합을 구축하기 위해 '글로벌 특허 네트워크 이니셔티브'를 추진하고 있다.    또한, 기업과 기업이 공동으로 진행하는 '태양광 특허 조기경보 플랫폼'도 곧 출시될 예정이다.