전 세계 태양광(PV) 산업이 지속적으로 발전함에 따라 PV 모듈은 상류 소재, 태양전지 제조, 하류 PV 시스템을 연결하는 핵심 고리가 되었다. 폴리실리콘, 실리콘 웨이퍼, 태양전지, PV 모듈은 동일한 산업 가치 사슬에 속하지만, 소재 형태, 제조 공정, 기능 면에서 뚜렷한 차이가 있다.

PV 모듈은 상류 실리콘 소재로부터 어떻게 제조되는가? 실리콘 웨이퍼와 태양전지의 차이는 무엇인가? 태양전지는 왜 완성된 모듈이 되기 전에 추가적인 봉지 공정을 거쳐야 하는가? 48-포맷, 72-포맷, 18X, 210R과 같은 일반적인 제품 규격은 무엇을 의미하는가? 그리고 PERC, TOPCon, HJT, BC와 같은 셀 기술은 어떻게 연관되어 있는가?

이러한 질문들은 PV 모듈의 몇 가지 핵심 측면, 즉 상류 소재, 모듈 제조, 제품 규격, 태양전지 기술 경로에 해당한다. 공급망 관점에서 보면, 석영과 같은 실리카 함유 원료는 제련 및 정제 과정을 거쳐 금속급 실리콘과 폴리실리콘으로 만들어진다. 이 소재들은 이후 실리콘 웨이퍼와 태양전지로 가공된다. 그런 다음 셀은 전기적으로 상호 연결되고, 봉지되며, 구조적으로 조립되어 PV 시스템에 통합하기에 적합한 완성된 모듈이 된다.

따라서 PV 모듈을 이해하려면 먼저 상류 공급망을 추적하여, 실리콘 소재가 광물 자원에서 햇빛을 전기로 변환할 수 있는 광전지 소자로, 그리고 궁극적으로 완전한 PV 모듈로 어떻게 변환되는지 살펴보아야 한다.

I. 석영에서 PV 모듈까지: 태양광 모듈은 어떻게 제조되는가?

광물 자원에서 전기까지: PV 공급망 이해하기

PV 모듈의 상류 공급망은 실리카 함유 광물 자원까지 거슬러 올라간다. 실리콘 소재는 금속급 실리콘, 폴리실리콘, 실리콘 웨이퍼, 태양전지를 포함한 여러 가공 단계를 거친 후 PV 모듈로 제조되어 태양광 발전 시스템에 통합된다.

전체 공급망은 다음과 같이 단순화할 수 있다:

석영 원료 → 금속급 실리콘 → 폴리실리콘 → 실리콘 웨이퍼 → 태양전지 → PV 모듈 → PV 시스템 / 태양광 발전소

이 공급망은 실리콘 정제, 소재 가공, 광전지 기능 개발을 포함하는 점진적인 과정으로 이해할 수 있다.

초기 단계는 주로 재료 순도에 초점을 맞춘다. 자연적으로 발생하는 실리카 함유 물질로부터 야금급 실리콘을 생산하고, 이를 PV 제조에 적합한 고순도 폴리실리콘으로 정제한다. 정제된 실리콘은 웨이퍼로 가공되고, 햇빛을 전기로 변환할 수 있는 태양전지로 제조된다. 모듈 제조 단계에서는 태양전지를 전기적 상호연결 재료, 봉지재, 구조 부품과 결합하여 운송, 설치 및 장기 운용에 적합한 PV 제품을 생산한다.

석영에서 고순도 폴리실리콘까지

PV 공급망의 출발 물질 중 하나는 이산화규소(SiO₂)를 함유한 석영이다. 야금급 실리콘 생산에 사용되는 석영은 일반적으로 비교적 높은 SiO₂ 함량을 요구하며, 보통 99% 이상에 달해야 한다. 반면 특정 고급 원료는 약 99.4%~99.8%의 SiO₂를 함유할 수 있다.

천연 석영은 철, 알루미늄, 칼슘, 티타늄과 같은 불순물도 포함할 수 있다. 따라서 원료의 등급과 불순물의 종류 및 농도는 후속 제련 및 정제 공정에 직접적인 영향을 미칠 수 있다.

먼저 중요한 구분이 필요하다.

석영의 SiO₂ 함량은 원소 실리콘의 순도와 동일하지 않다.

석영 속 실리콘은 주로 이산화규소 형태로 존재하며, 야금급 실리콘을 얻으려면 고온 환원을 거쳐야 한다.

잠수 아크로에서는 석영이 탄소 기반 환원제와 고온 탄소열 환원 반응을 일으킨다. 반응은 간단히 다음과 같이 나타낼 수 있다.

SiO₂ + C → Si + CO₂↑

생성물은 야금급 실리콘으로, 일반적으로 실리콘 메탈이라고도 하며, 일반적인 실리콘 순도는 약 98%~99%이다.

이 수준의 순도는 기존 산업용 재료로서는 비교적 높지만, 태양전지 제조에는 충분하지 않다.

태양전지는 반도체 소자이므로 붕소, 인, 철, 알루미늄 및 기타 금속 원소와 같은 낮은 농도의 불순물도 실리콘 재료의 전기적 특성과 완성된 전지의 변환 효율에 영향을 미칠 수 있다.

따라서 금속급 실리콘은 태양광급 폴리실리콘을 생산하기 위해 추가적인 화학 정제 과정을 거쳐야 한다.

일반적으로 사용되는 폴리실리콘 생산 기술 중 하나는 수정 지멘스 공정이다. 이 공정은 금속급 실리콘을 추가 정제가 가능한 실리콘 함유 화합물로 전환하는 과정을 포함한다. 증류 등의 공정을 통해 불순물을 제거한 후 환원 및 증착 과정을 거쳐 고순도 폴리실리콘을 얻는다.

태양광급 폴리실리콘은 일반적으로 약 6N–9N의 순도에 도달할 수 있으며, 여기서:

6N = 99.9999%
9N = 99.9999999%

구체적인 불순물 관리 요구 사항은 생산 공정, 제품 사양 및 하류 응용 분야에 따라 달라진다. 따라서 폴리실리콘 제품의 실제 순도는 차이가 있을 수 있다.

이에 비해 집적 회로 및 마이크로칩과 같은 반도체 응용 분야에 사용되는 전자급 실리콘 소재는 일반적으로 전체 순도와 붕소, 인, 금속 원소 등 특정 불순물에 대해 더 엄격한 관리가 요구된다. 그 순도는 일반적으로 약 9N–11N 또는 그 이상에 도달할 수 있다.

석영에서 고순도 실리콘 소재로의 과정은 다음과 같이 요약할 수 있다:

SiO₂ 함량 약 99% 이상의 석영 → 순도 98%–99%의 금속급 실리콘 → 순도 6N–9N의 태양광급 폴리실리콘 → 더 높은 순도의 전자급 실리콘

태양광급 실리콘과 전자급 실리콘의 구분은 순도의 나인 수에 의해서만 결정되는 것이 아니라는 점에 유의해야 한다. 두 범주는 특정 불순물, 소재 일관성 및 생산 공정 관리에 대한 요구 사항에서도 차이가 있다.

폴리실리콘에서 전기를 생산하는 태양전지까지

고순도 폴리실리콘은 직접 전기를 생산할 수 없다.

주류 결정질 실리콘 PV 산업에서 폴리실리콘은 먼저 결정 성장 공정을 거쳐 단결정 실리콘 잉곳으로 가공된다. 이 잉곳은 이후 스쿼링, 슬라이싱 및 기타 가공 단계를 거쳐 얇은 실리콘 웨이퍼로 만들어진다.

결정 성장 과정에서 특정 도펀트 원소를 도입하여 실리콘 소재의 전기 전도 유형을 조정함으로써 P형 또는 N형 태양전지 제조의 기반을 마련한다.

따라서 실리콘 웨이퍼는 다음과 같이 이해할 수 있다.

태양전지 제조에 사용되는 기본 반도체 소재.

그러나 실리콘 웨이퍼는 그 자체로 완전한 태양전지로 바로 기능할 수는 없다.

셀 기술 경로에 따라 웨이퍼는 텍스처링, 접합 형성, 패시베이션, 박막 증착, 금속화 등의 일련의 제조 공정을 거쳐야 광전 변환이 가능한 태양전지가 된다.

예를 들어 표면 텍스처링은 빛 반사를 줄여 더 많은 햇빛이 셀 내부로 들어가도록 돕는다. 패시베이션 및 박막 공정은 특정 캐리어 손실을 줄이는 데 도움이 되며, 금속화는 전류를 수집하고 전달하는 전극을 형성한다.

따라서 실리콘 웨이퍼와 태양전지의 근본적인 차이는 다음과 같다.

실리콘 웨이퍼는 반도체 소재 기반을 제공하는 반면, 태양전지는 추가 제조 공정을 거친 후에야 햇빛을 전기로 변환하는 능력을 갖추게 된다.

햇빛이 태양전지에 닿으면 광자가 반도체 소재 내에서 전자와 정공을 생성한다. 내부 전기장이 이러한 전하 캐리어를 분리하는 데 도움을 주어 금속 전극을 통해 전류가 수집될 수 있게 한다.

실리콘 소재가 광전 발전에 필요한 기능을 처음으로 갖추게 되는 단계가 바로 태양전지 제조 단계이다.

태양전지에서 완성형 PV 모듈까지

태양전지는 이미 햇빛을 전기로 변환할 수 있지만, 개별 셀은 매우 얇고 상대적으로 취약하다. 출력 전압과 전력도 제한적이어서 완제품으로 옥외에 직접 설치하기에는 적합하지 않다.

PV 모듈은 온도 변화, 습기, 비, 자외선, 모래바람, 기계적 하중이 수반되는 환경 조건에서 작동해야 한다.

따라서 태양전지는 전기적 상호 연결, 봉지재, 구조 재료와 결합되어 완전한 모듈을 형성해야 한다.

기존의 결정질 실리콘 PV 모듈은 주로 다음 구성 요소로 이루어져 있습니다:

구성 요소	주요 기능
태양전지	햇빛을 전기로 변환
PV 유리	빛 투과 및 내부 태양전지 보호
봉지재 필름	태양전지 접착, 봉지 및 보호
백시트 / 후면 유리	후면 보호, 전기 절연 및 내후성 제공
인터커넥션 리본	태양전지 연결 및 전류 전달
알루미늄 프레임	구조적 지지 및 운송·설치 용이성 제공
정션 박스 및 케이블	모듈 내부에서 생성된 전기를 외부 시스템으로 전달

일반적인 봉지재 필름으로는 EVA, POE 및 기타 소재가 있습니다.

이 필름들은 태양전지를 감싸 봉지 공정 중 접착, 완충 및 환경 보호 기능을 제공합니다.

후면 봉지 구조에 따라 시장에는 단면 유리 모듈과 양면 유리 모듈도 있습니다.

기존의 단면 유리 모듈은 일반적으로 전면 유리와 백시트를 사용하는 반면, 양면 유리 모듈은 기존 백시트 대신 후면 유리를 사용합니다.

인터커넥션 리본은 개별 태양전지를 연결하고 모듈 내부 회로를 통해 전류를 전달합니다.

정션 박스는 일반적으로 모듈 후면에 설치되며, 모듈 내부 전기 회로와 외부 PV 시스템 간의 중요한 인터페이스 역할을 합니다. 또한 일반적으로 바이패스 다이오드 및 기타 전기 부품을 포함합니다.

따라서 PV 모듈은 단순히 확대된 태양전지가 아닙니다. 대신 다음과 같은 요소로 구성된 완제품입니다:

발전 유닛 + 전기적 상호 연결 + 봉지재 + 구조 부품 + 전기 출력 부품

이러한 소재들은 어떻게 PV 모듈로 조립될까요?

PV 모듈의 기본 구조를 이해한 후, 다음 단계는 이러한 소재들이 어떻게 완제품으로 조립되는지 살펴보는 것입니다.

모듈 제조는 태양전지 간의 전기적 연결을 구축하는 것부터 시작됩니다.

셀은 제품 설계에 따라 배열되고 전도성 리본을 사용하여 상호 연결되어 셀 스트링을 형성합니다. 이 스트링은 이후 모듈의 전기적 구성에 따라 배열 및 연결되어 내부 회로 구조를 점진적으로 형성합니다.

전기적 배열이 완료되면 셀 스트링은 유리, 봉지재 및 후면 재료와 함께 적층됩니다.

조립된 구조는 이후 라미네이션 공정에 들어가며, 이 과정에서 제어된 온도, 진공 및 압력 조건이 적용되어 안정적인 봉지 구조를 형성합니다.

라미네이션 후 모듈은 프레임 설치, 정션 박스 조립 및 케이블 연결을 포함한 추가 제조 공정을 거칩니다.

이러한 단계를 거치면 모듈의 기본 구조와 외관이 대체로 완성됩니다.

전체 제조 공정은 다음과 같이 간략히 나타낼 수 있습니다:

태양전지 → 스트링 및 솔더링 → 셀 배치 → 적층 → 라미네이션 → 프레임 장착 → 정션 박스 설치 → 테스트 → 완성된 PV 모듈

그러나 모듈 제조는 물리적 조립으로 끝나지 않습니다.

완성된 모듈은 적절한 품질, 전기적 성능 및 안전 테스트를 거쳐야 합니다.

생산 단계마다 다양한 검사 절차가 포함되며, 구체적인 품질 관리 방식은 제조업체마다 다를 수 있습니다. 따라서 이러한 테스트 절차는 여기서 개별적으로 논의하지 않습니다.

모듈이 요구되는 검사를 통과하면 전력 분류, 포장 및 출하를 거쳐 PV 시스템 통합용으로 공급됩니다.

이 제조 공정은 모듈 생산이 단순히 다양한 재료를 결합하는 것 이상을 포함한다는 것을 보여줍니다.

그 핵심 기능은 다음과 같습니다:

개별 발전 단위 간에 안정적인 전기적 연결을 구축하고 장기간 작동할 수 있는 보호 구조로 통합하는 것입니다.

석영 원료에서 시작하여 제조 공정은 야금급 실리콘, 폴리실리콘, 실리콘 웨이퍼 및 태양전지를 거쳐 완성된 PV 모듈에 도달합니다.

전체 변환 과정은 다음과 같이 요약할 수 있습니다:

원료 정제 → 반도체 재료 가공 → 광전지 소자 제조 → 전기적 상호 연결 및 봉지

이 단계에서 PV 모듈이 어디에서 오는지, 무엇으로 구성되는지, 어떻게 제조되는지에 대한 근본적인 질문이 다루어졌습니다.

하지만 모듈이 시장에 출시되면 크기, 구성, 제품 설계가 매우 다양해진다.

II. PV 모듈 사양: 셀 포맷, 절단 방식, 셀 치수

PV 모듈 사양은 단일 매개변수로 결정되지 않는다.

제품 사양은 일반적으로 48포맷, 54포맷, 66포맷, 72포맷 모듈과 108 하프셀, 132 하프셀, 18X, 210, 210R과 같은 구성을 지칭한다.

이 용어들은 동일한 분류 기준을 나타내지 않는다. 대신 모듈 설계의 서로 다른 측면을 설명한다.

모듈 포맷은 주로 기본 셀 배열과 풀셀 환산 개수를 반영한다. 셀 절단 방식은 모듈 내에서 셀이 어떻게 분할되고 상호 연결되는지를 설명한다. 셀 치수는 사용되는 실리콘 웨이퍼와 셀의 크기 사양을 나타낸다.

이러한 요소들은 함께 모듈의 전체 치수, 무게, 출력 전력, 전기적 구성, 다양한 응용 분야에 대한 적합성에 영향을 미친다.

따라서 모듈 사양을 이해하려면 다음 세 가지 개념을 구분해야 한다.

모듈 포맷 — 모듈 내에서 셀이 어떻게 배열되는가?
셀 절단 방식 — 풀셀, 하프셀 또는 멀티컷 구성 중 어떤 셀이 사용되는가?
셀 크기 범주 — 18X, 210, 210R 등 어떤 셀 치수가 사용되는가?

이러한 요소들은 모듈 치수, 무게, 출력 전력, 의도된 응용 분야와 함께 고려되어야 특정 PV 모듈을 더 완전하게 이해할 수 있다.

PV 모듈 포맷이란 무엇인가?

일반적인 모듈 포맷에는 48포맷, 54포맷, 66포맷, 72포맷 구성이 포함된다.

제품 설계 관점에서 포맷은 주로 풀셀 환산 개수와 기본 셀 배열과 관련된다.그러나 그 영향은 셀 수를 넘어선다. 모듈 치수, 무게, 출력 전력, 취급 및 설치 요구 사항, 지붕 호환성, 전체 시스템 설계에도 영향을 미친다.다양한 모듈 포맷의 개발은 본질적으로 다양한 응용 분야에서 모듈 크기, 개별 모듈 전력, 프로젝트 적합성 간의 균형을 맞추려는 제조업체의 노력을 반영한다.

48형, 54형과 같은 소형 포맷 모듈은 일반적으로 비교적 관리하기 쉬운 크기와 무게를 유지할 수 있다. 따라서 주거용 지붕 설치, 소규모 분산형 태양광 시스템, 일부 상업 및 산업용(C&I) 지붕 프로젝트에 주로 사용된다. 이러한 용도에서는 가용 지붕 공간, 수작업 취급, 설치 편의성, 타 시스템 장비와의 호환성이 중요한 설계 고려 사항이다.

이에 비해 66형, 72형 및 그 이상의 대형 모듈은 더 많은 셀을 수용할 수 있어 모듈당 출력을 더 높이기 쉽다. 따라서 대규모 C&I 설치와 유틸리티급 태양광 프로젝트에 더 많이 사용된다. 이러한 용도에서는 일반적으로 설치 용량당 필요한 모듈 수, 지지 구조물, 전기 시스템 구성, 시스템 주변 장치(BOS) 비용, 운송 효율성, 대규모 설치 생산성이 더욱 중요하게 고려된다.

포맷별 일반적인 적용 분야와 설계 고려 사항은 다음과 같이 요약할 수 있다.

모듈 포맷	주요 적용 시나리오	주요 제품 설계 고려 사항
48/54형 등 소형 포맷	주거용 지붕, 소규모 분산형 태양광 시스템, 일부 C&I 지붕	모듈 크기, 무게, 지붕 공간 활용, 취급 및 설치 편의성
66/72형 이상의 대형 포맷	대규모 C&I 프로젝트 및 유틸리티급 지상 설치형 태양광 발전소	모듈 수량, BOS 비용, 운송 효율성, 대규모 설치 생산성

모듈 포맷과 적용 시나리오 사이에 엄격한 일대일 관계는 없다는 점을 강조할 필요가 있다.

모듈 포맷은 기본적인 셀 배열을 나타내는 것이며, 실제 크기, 무게, 출력은 셀 크기, 변환 효율, 절단 방식, 모듈 구조에 따라서도 달라진다.

따라서 동일한 포맷을 사용하는 제품이라도 구체적인 설계에 따라 서로 다른 시장 부문에 사용될 수 있다.

예를 들어, 54형 모듈은 주거용과 일부 C&I 용도 모두에 사용될 수 있으며, 72형 모듈은 대규모 C&I 및 유틸리티급 프로젝트에서 더 흔히 사용되지만 단일 적용 분야에만 국한되지는 않는다.

다른 조건이 동일할 경우, 일반적으로 작은 포맷은 모듈 크기와 무게를 제어하고 취급 및 설치 유연성을 개선하는 데 유리합니다.

반면, 큰 포맷은 모듈당 더 높은 출력을 달성하기 쉽고, 주어진 설치 용량에 필요한 모듈 수를 줄일 수 있습니다.

그러나 특정 제품의 적합성은 운송 요구 사항, 설치 조건, 모듈 무게, 장착 구조, 전기 시스템 구성 및 전체 BOS 비용을 기준으로 평가해야 합니다.

풀셀에서 하프컷 및 멀티컷 셀로: 셀 커팅이 모듈 설계에 미치는 영향은?

모듈 포맷 외에도 제품 사양에는 "108 하프셀", "132 하프셀", "멀티컷 셀"과 같은 용어가 자주 포함됩니다.

이러한 용어는 주로 셀 커팅 방식과 모듈의 내부 전기 설계를 나타냅니다.

54 포맷 모듈을 예로 들면, 기존 풀셀 구성의 풀셀 환산 수는 54입니다.

각 풀사이즈 셀을 두 개의 하프셀로 나누면 모듈에는 108개의 하프셀 유닛이 포함됩니다.

54 풀사이즈 셀 → 108 하프셀 유닛

따라서 "54 포맷"과 "108 하프셀"은 두 개의 별도 모듈 카테고리를 나타내지 않습니다.

전자는 모듈 포맷과 풀셀 환산 수를 설명하고, 후자는 커팅 후 실제 셀 유닛 수를 나타냅니다.

하프컷 셀 기술의 주요 목적은 단순히 모듈 내부의 셀 유닛 수를 늘리는 것이 아니라 전류 전송과 내부 회로 구성을 최적화하는 것입니다. 풀사이즈 셀을 두 개의 하프셀로 나누면 각 하프셀의 작동 전류가 그에 따라 감소합니다. 재설계된 직병렬 구성과 결합하면 특정 상호 연결 경로의 저항 손실을 줄일 수 있습니다. 저항 전력 손실은 전류의 제곱에 비례하므로 전류를 줄이면 이러한 손실을 낮추고 모듈 출력 성능을 향상시키는 데 도움이 됩니다.

따라서 하프컷 셀 구성의 주요 이점은 다음과 같습니다.

특정 상호 연결 경로의 저항 손실 감소;
모듈 내 전류 전송 최적화;
직병렬 회로 설계의 유연성 향상;
특정 조건에서 모듈 출력 성능 개선.

하프컷 셀 설계를 기반으로 일부 모듈은 풀사이즈 셀을 더 많은 수의 작은 단위로 분할하는데, 이를 일반적으로 멀티컷 셀 구성이라고 한다.

기본 원리는 하프컷 기술과 유사하다. 즉, 개별 셀 크기, 작동 전류, 인터커넥션 방식을 조정하여 모듈의 내부 전기 구조를 최적화하는 것이다.

제품 설계 관점에서 이러한 발전 과정은 다음과 같이 이해할 수 있다.

풀셀 → 하프컷 셀 → 멀티컷 셀

셀 절단 정도가 높아질수록 개별 셀 단위는 더 작아지며, 모듈 레이아웃과 전기적 인터커넥션에서 더 큰 유연성을 제공할 수 있다. 그러나 셀 분할 수를 늘린다고 해서 자동으로 더 우수한 모듈이 만들어지는 것은 아니다. 더 복잡한 절단 방식은 절단 품질, 인터커넥션 공정, 장비 호환성, 제조 비용, 장기 신뢰성 측면에서 더 높은 요구 사항을 수반한다. 따라서 풀셀, 하프컷, 멀티컷 설계를 단순히 셀 분할 수가 많을수록 더 진보된 기술임을 나타내는 단순한 발전 과정으로 보아서는 안 된다.

대신 제조업체는 다음 사항을 균형 있게 고려해야 한다.

전기적 성능,
제조 공정,
비용 및 신뢰성.

셀 크기는 모듈 사양에 어떤 영향을 미치는가?

모듈 포맷과 셀 절단 방식 외에도 셀 크기는 PV 모듈 사양에 영향을 미치는 또 다른 중요한 요소이다. 모듈 포맷과 셀 크기 사이에 고정된 일대일 관계는 없다. 실제로 서로 다른 셀 크기 범주가 서로 다른 모듈 포맷에 적용될 수 있으며, 동일한 포맷을 사용하는 모듈이라도 서로 다른 셀 크기를 채택할 수 있다. 따라서 모듈에 사용된 셀의 크기는 포맷만으로 판단할 수 없으며, 구체적인 제품 파라미터도 함께 고려해야 한다. 역사적으로 업계에서는 일반적으로 182mm와 210mm 실리콘 웨이퍼 및 태양전지 크기 범주를 구분해 왔다. 그러나 직사각형 실리콘 웨이퍼의 발전과 함께 셀 크기는 더 이상 기존의 정사각형 사양에 국한되지 않는다. 182mm 크기 범주 내에서 시장은 점차 182.2 × 183.x mm, 182.2 × 191.x mm와 같은 사양을 도입했으며, 그 결과 치수 조합이 점점 더 다양해지고 있다.

일부 산업 제품 분류 및 시장 통계에서 182mm 크기 범주를 중심으로 개발된 제품은 일반적으로 다음 용어로 묶입니다.

18X

유의할 점은 18X가 하나의 고정된 치수를 의미하지 않는다는 것입니다. 대신 182mm 크기 범주에서 발전한 다양한 실리콘 웨이퍼 및 태양전지 사양을 설명하는 일반화된 산업 용어입니다. 정확한 치수 범위는 제조사와 통계 방법론에 따라 달라질 수 있습니다. 한편 210mm 크기 범주도 기존 정사각형 웨이퍼에서 직사각형 설계로 진화했습니다.

일반적으로 언급되는 범주 중 하나는 다음과 같습니다.

210R

문자 "R"은 일반적으로 직사각형(Rectangular)을 의미합니다. 약 210 × 210mm 크기의 기존 정사각형 웨이퍼와 비교하여 210R은 직사각형 치수를 강조하며, 시장에서 사용 가능한 182.2 × 210mm와 같은 사양을 포함합니다.

직사각형 셀 치수의 발전은 제조사가 다음 사항을 균형 있게 고려할 때 추가적인 유연성을 제공합니다.

모듈 길이와 너비,
개별 모듈 출력,
선적 컨테이너 적재 효율,
수동 취급,
설치 요구 사항.

모듈 형식, 셀 치수 및 절단 방식의 최종 선택은 단일 요인에 의해 결정되지 않습니다. 대신 셀 사양, 모듈 설계, 제조 공정 및 하류 응용 요구 사항의 복합적인 영향을 반영합니다. 모듈 형식은 기본 셀 배열을 설정하고, 셀 치수는 모듈의 물리적 크기와 달성 가능한 출력에 영향을 미치며, 절단 방식은 내부 전기 연결과 전류 경로에 추가로 영향을 미칩니다. 따라서 PV 모듈을 이해하려면 형식, 셀 치수, 절단 방식, 전체 치수와 출력, 그리고 의도된 응용 분야를 고려해야 합니다. 48-형식, 108 하프셀, 18X, 210R과 같은 용어는 독립적인 개념이 아닙니다. 오히려 PV 모듈 설계의 서로 다른 측면을 설명합니다.

III. PV 모듈 기술의 주요 유형은 무엇입니까?

현재 글로벌 PV 모듈 시장은 결정질 실리콘 기술이 지배하고 있습니다. 동시에 카드뮴 텔루라이드(CdTe), 구리 인듐 갈륨 셀레나이드(CIGS), 비정질 실리콘과 같은 박막 PV 기술도 상업적 응용을 달성했습니다. 페로브스카이트 태양전지와 페로브스카이트/실리콘 탠덤 전지를 포함한 신흥 기술도 연구, 개발 및 산업화를 통해 발전하고 있다. 결정질 실리콘 모듈은 실리콘 웨이퍼와 결정질 실리콘 태양전지를 핵심 부품으로 사용하며 현재 PV 시장에서 지배적인 기술 범주를 대표한다. 결정질 실리콘 태양전지 기술 내에서는 BSF, PERC, TOPCon, HJT, BC를 포함한 여러 가지 기술 경로와 구조 설계를 식별할 수 있다.

전지 구조와 제조 공정의 차이 외에도 이러한 기술은 근본적인 분류를 수반한다.

P형 태양전지
N형 태양전지

보다 구체적으로:

BSF는 초기 결정질 실리콘 전지 기술로, 역사적으로 주로 P형 설계에 의존했다.
PERC는 수년간 시장을 지배한 기술로, P형 PERC가 가장 일반적인 구성이었다.
TOPCon은 주류 N형 전지 기술 경로 중 하나가 되었다.
HJT도 주로 N형 실리콘 웨이퍼를 사용하며 또 다른 고효율 N형 기술 경로를 대표한다.
BC는 주로 후면 접촉 전지 구조를 가리킨다. 현재 상용 고효율 BC 제품은 주로 N형 실리콘 웨이퍼를 사용한다.

주요 기술은 다음과 같이 요약할 수 있다.

기술	일반적인 유형	기본 설명
BSF	주로 P형	초기 세대 결정질 실리콘 전지 기술
PERC	주로 P형	이전에 지배적이었던 태양전지 기술
TOPCon	주로 N형	주류 N형 전지 기술 중 하나
HJT	주로 N형	고효율 N형 이종접합 기술
BC	주로 N형	주로 후면 접촉 전지 구조를 가리킴

간단히 말해, P형과 N형은 주로 실리콘 기판의 전도성 유형을 설명한다.

PERC, TOPCon, HJT는 주로 서로 다른 전지 구조와 제조 기술 경로를 가리키는 반면, BC는 주로 후면 접촉 구조를 설명한다.

따라서 제품 사양과 기술 문서에서는 일반적으로 다음과 같은 조합을 사용한다.

P형 PERC
N형 TOPCon
N형 HJT

TOPCon이 빠르게 주류 기술이 된 이유는 무엇인가?

최근 몇 년 동안 결정질 실리콘 태양전지 기술은 기존의 P형 PERC에서 더 높은 효율의 N형 기술로 전환되고 있다. 그중 TOPCon은 주류 N형 기술 경로 중 하나가 되었다. 한편으로 N형 실리콘 웨이퍼는 재료 특성, 열화 특성 및 잠재적 효율 개선 측면에서 특정 이점을 제공한다. 다른 한편으로 TOPCon은 터널 산화막과 패시베이션 접촉 구조를 사용하여 특정 캐리어 재결합 손실을 줄임으로써 전지 변환 효율을 향상시킨다.

기존의 P형 PERC와 비교할 때 N형 TOPCon은 일반적으로 다음을 제공한다.

더 높은 전면 변환 효율로, 단면 모듈에서도 효율 이점이 반영될 수 있음;
양면 모듈 설계에 사용될 때 상대적으로 높은 양면성 계수;
변환 효율 개선의 추가 잠재력;
기존 P형 PERC와 일반적으로 관련된 특정 열화 메커니즘에 대한 낮은 민감도;
기존 결정질 실리콘 제조 인프라와의 우수한 공정 호환성으로 대규모 산업화 지원.

TOPCon의 이점이 양면 발전에만 국한되지 않는다는 점은 주목할 만하다.

단면 모듈에 통합되더라도 더 높은 전면 변환 효율이 성능 이점을 제공할 수 있다.

양면 모듈 구성에서는 더 높은 양면성 계수가 모듈 후면에 도달하는 햇빛의 활용을 더욱 개선할 수 있다.

따라서 TOPCon의 빠른 상용화는 단순히 N형 기술과 관련된 더 높은 효율에서 비롯된 것이 아니다.

오히려 다음 요소 간의 유리한 균형을 반영한다.

변환 효율, 제조 비용, 공정 호환성 및 산업 성숙도.

전지 기술을 넘어: PV 모듈에는 어떤 다른 상호연결 방식이 사용되는가?

PERC, TOPCon, HJT, BC와 같은 전지 기술 경로 및 구조 설계 외에도 PV 모듈은 서로 다른 전지 상호연결 및 배열 방식을 채택할 수 있다.

대표적인 기술 중 하나는 다음과 같다.

슁글드 전지 기술

슁글드 모듈은 일반적으로 전체 크기 태양전지를 상대적으로 좁은 스트립으로 분할한 다음 겹치는 구성을 통해 배열하고 전기적으로 연결한다. 기존의 하프컷 또는 멀티컷 전지 설계와 비교할 때 슁글드 기술의 특징은 단순히 전지 치수를 더 줄이는 것이 아니다. 개별 전지 유닛 간의 배열 및 상호연결 구조도 변경한다. 이 설계는 기존 전지 유닛 간의 간격과 특정 상호연결 관련 차광 손실을 줄이고, 모듈의 유효 수광 면적과 패킹 밀도를 높이며, 내부 전류 전송 경로를 재설계할 수 있다. 따라서 슁글드 기술은 단순한 또 다른 전지 절단 방식이 아니라 모듈 상호연결 기술로 이해하는 것이 더 적절하다.

박막 태양광

결정질 실리콘 PV 모듈과 달리 박막 태양광 기술은 기존의 결정질 실리콘 웨이퍼를 핵심 재료로 사용하지 않는다. 대신 일반적으로 유리, 금속 또는 기타 적절한 재료와 같은 기판 위에 반도체 재료의 얇은 층을 증착하여 광전 변환을 달성한다.

일반적인 박막 기술은 다음과 같다.

CdTe(카드뮴 텔루라이드)
CIGS(구리 인듐 갈륨 셀레나이드)
비정질 실리콘 박막 기술등.

결정질 실리콘 모듈과 비교할 때 박막 제품은 재료 시스템, 제조 공정, 온도 특성 및 응용 시나리오에서 차이가 있다. 그러나 결정질 실리콘 모듈은 시장 규모 측면에서 전체 PV 시장을 계속 지배하고 있다. 박막과 결정질 실리콘 기술은 단순히 직접적인 대체재로 보아서는 안 된다. 대신 서로 다른 재료와 제조 공정을 기반으로 한 서로 다른 태양광 기술 경로를 대표한다.

페로브스카이트 태양광

상업적으로 확립된 결정질 실리콘 및 박막 기술 외에도 PV 산업은 새로운 기술 경로를 계속 개발하고 있다.

상당한 주목을 받고 있는 한 분야는 다음과 같다.

페로브스카이트 태양광

페로브스카이트 태양광은 신흥 세대의 태양전지 기술을 대표하며 빠른 연구, 개발 및 산업화 기간에 있다.

현재 개발 방향은 다음과 같다.

단일 접합 페로브스카이트 태양전지

페로브스카이트 태양전지는 페로브스카이트 결정 구조를 가진 반도체 재료를 사용하여 햇빛을 흡수하고 전기로 변환한다. 이러한 재료는 높은 변환 효율에 대한 상당한 잠재력을 제공한다. 현재 페로브스카이트 태양광은 결정질 실리콘 모듈을 이미 대체한 확립된 주류 기술이라기보다는 더 넓은 상용화를 향해 나아가는 신흥 기술로 보는 것이 더 적절하다.

더 넓은 PV 기술 환경은 다음과 같이 요약할 수 있다.

기술 범주	대표 기술	현재 개발 상태
결정질 실리콘 PV	BSF, PERC, TOPCon, HJT, BC	현재 시장에서 지배적인 기술 범주
박막 PV	CdTe, CIGS 등	상용화되었지만 전체 시장에서 상대적으로 작은 비중을 차지
신흥 PV 기술	페로브스카이트, 페로브스카이트/실리콘 탠덤	연구, 개발 및 산업화 지속

전반적으로 PV 모듈 시장은 결정질 실리콘 기술이 계속 지배하고 있으며, 결정질 실리콘 태양전지는 기존의 P형 PERC에서 더 높은 효율의 N형 기술로 전환되고 있다. 그중 TOPCon은 주류 기술 경로 중 하나가 되었으며, HJT와 다양한 BC 기술 구성은 계속 발전하고 있다. 한편 박막 태양광과 페로브스카이트 기술은 태양전지 기술의 더 넓은 진화에서 서로 다른 방향을 대표한다.

공급망 관점에서 PV 모듈은 상류 실리콘 재료 및 태양전지 제조를 하류 PV 시스템과 연결하며, 광전 소자를 완제품으로 전환하는 핵심 단계 역할을 한다. 석영, 야금급 실리콘, 폴리실리콘에서 실리콘 웨이퍼와 태양전지로 이어지고, 이어서 전기적 상호연결, 봉지재 및 구조 조립으로 이어지는 과정은 재료 가공, 반도체 제조 및 모듈 설계의 통합된 순서를 반영한다. 모듈 제품 수준에서는 전지 형식, 치수, 절단 방법 및 전지 기술이 서로 다른 제품 구성을 더욱 구분한다.

48-포맷, 18X, 210R, TOPCon, HJT, BC와 같은 업계 용어는 제품 사양, 치수 범주 및 기술 경로의 서로 다른 측면을 설명한다. 이들은 함께 PV 모듈의 주요 기술적 및 구조적 특성을 정의한다. 따라서 PV 모듈을 이해하는 것은 몇 가지 근본적인 질문에서 시작할 수 있다.

PV 모듈은 어디에서 오는가? 무엇으로 만들어지는가? 사양은 어떻게 설계되는가? 그리고 어떤 태양전지 기술을 사용하는가?

이 프레임워크 내에서 폴리실리콘, 실리콘 웨이퍼, 태양전지, 모듈 형식, 전지 치수 및 기술 경로는 고립된 개념이 아니다. 대신 완전한 PV 모듈 제품의 상호 연결된 측면을 대표한다. 태양전지 기술, 재료 시스템 및 하류 시장 요구 사항이 계속 진화함에 따라 PV 모듈은 변환 효율, 전력 출력, 신뢰성, 비용 및 다양한 PV 시스템 응용 분야와의 호환성 측면에서 추가 최적화를 거칠 것이다.