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페로브스카이트 태양광 발전 2025: 획기적인 엔지니어링 및 300% 시장 급등 예고

Bymarcin

2025-05-25
Perovskite Photovoltaics 2025: Breakthrough Engineering & 300% Market Surge Ahead

2025년 페로브스카이트 태양광 장치 엔지니어링: 차세대 태양 에너지를 위한 혁신적 성장의 해방. 고급 재료와 확장 가능한 제조가 태양광 산업을 재정의하는 방법을 탐색합니다.

요약: 2025년 시장 전망 및 주요 동력

글로벌 페로브스카이트 태양광(PV) 장치 엔지니어링의 풍경은 2025년에 물질 과학, 제조 확장성 및 상업적 파트너십의 빠른 발전에 힘입어 상당한 변화를 겪을 준비가 되어 있습니다. 페로브스카이트 태양전지(PSC)는 기존 실리콘 기반 태양광에 비해 더 높은 전력 변환 효율, 낮은 생산 비용 및 더 큰 다재다능성을 제공하는 혁신 기술로 떠오르고 있습니다. 2025년의 시장 전망은 기존 업계 리더와 혁신적인 스타트업의 전략적 투자 및 기술 이정표의 융합에 의해 형성됩니다.

이 분야의 주요 동력 중에는 옥스포드 PV와 같은 주요 제조업체가 보고한 30% 이상의 효율을 초과하는 페로브스카이트-실리콘 탠덤 셀의 성공적인 데모가 포함됩니다. 영국과 독일에 본사를 둔 이 회사는 2025년에 상업용 모듈을 목표로 제조 용량을 확장할 계획을 발표했습니다. 유사하게, 스위스 기반의 PV 장비 공급업체인 메이어 버거 기술 AG는 페로브스카이트 층을 고효율 태양전지 라인에 통합하기 위한 전략적 협업을 체결하여 향후 몇 년 내에 대량 생산 준비를 목표로 하고 있습니다.

아시아 제조업체들도 페로브스카이트 PV 이니셔티브를 가속화하고 있습니다. 중국의 주요 전자 기업 TCL은 가볍고 유연한 태양광 모듈의 상용화 목표로 페로브스카이트 연구와 파일럿라인에 투자하고 있습니다. 한편, 한국의 한화 그룹은 고급 재료 및 태양광 제조 전문 지식을 활용하여 2025년까지 실험 프로젝트의 성숙을 예상하며 페로브스카이트-실리콘 구조를 탐색하고 있습니다.

2025년 시장 전망은 유럽 연합, 미국 및 중국의 지원 정책 프레임워크에 의해 더욱 강화되고 있으며, 이러한 접근은 재생 가능 에너지 전략에서 차세대 태양광 기술을 우선시하고 있습니다. 태양광 산업 협회 및 SolarPower Europe와 같은 산업 기관들은 장기 안정성, 납 함량 및 재활용 가능성에 대한 우려를 해결하고자 페로브스카이트 PV 배치를 위한 표준 및 모범 사례를 적극적으로 홍보하고 있습니다.

앞을 내다보면, 향후 몇 년 동안 상업적인 페로브스카이트 PV 설치의 첫 번째 물결을 목격할 것으로 예상되며, 파일럿 프로젝트가 풀 스케일 제조로 전환될 것입니다. 이 분야의 성장은 장치 내구성, 공급망 개발 및 규제 수용의 지속적인 진전에 달려 있습니다. 현재의 추세가 지속된다면, 페로브스카이트 PV 엔지니어링은 2020년대 후반까지 태양광 산업의 경쟁 환경을 재정의할 수 있으며, 글로벌 시장에서 비용 절감과 성능 향상에 대한 새로운 기회를 제공할 수 있습니다.

페로브스카이트 태양광 기술: 기초 및 혁신

페로브스카이트 태양광 장치 엔지니어링은 빠르게 발전하여 페로브스카이트 태양전지(PSC)를 차세대 태양광 기술의 유력한 후보로 자리매김하게 되었습니다. 일반적으로 하이브리드 유기-무기 납 할라이드 기반인 페로브스카이트 물질의 독특한 결정 구조는 높은 흡수 계수, 조절 가능한 밴드갭 및 긴 캐리어 확산 길이를 가능하게 합니다. 이러한 특성들은 실험실 규모 장치의 전력 변환 효율(PCE)을 기록적으로 증가시켰으며, 현재 26%를 초과하여 기존 실리콘 태양광에 필적하거나 이를 초과하는 수치를 기록하고 있습니다.

2025년 페로브스카이트 장치 엔지니어링의 초점은 실험실 масшаб의 돌파구에서 확장 가능한 제조 및 상업적 배포로 변화하고 있습니다. 주요 엔지니어링 과제에는 장기 운영 안정성 향상, 소규모 셀에서 대면적 모듈로의 확장 및 환경 문제를 해결하기 위한 납 무첨가 또는 납 감소 대안 개발이 포함됩니다. 옥스포드 포토볼타익스와 같은 기업들은 28% 이상의 인증 효율에 도달한 페로브스카이트-실리콘 탠덤 셀을 개발하며 선두에 서 있습니다. 그들의 독일에서의 파일럿 제조 라인은 상업용 모듈 생산을 늘릴 것으로 기대되고 있으며, 기존 실리콘 태양광 패널 인프라와의 통합을 목표로 하고 있습니다.

또 다른 주요 플레이어인 마이크로퀀타 반도체는 페로브스카이트 모듈을 위한 롤 투 롤 제조 기술에 집중하여 생산 비용을 낮추고 유연하고 가벼운 태양광 패널을 가능하게 하고 있습니다. 그들의 최근 18% 이상의 효율을 달성한 1.2미터 길이의 페로브스카이트 모듈 시범은 상용화를 향한 중요한 단계를 나타냅니다. 한편, GCL 기술은 실리콘 웨이퍼 생산 전문 지식을 활용하여 페로브스카이트-실리콘 탠덤 기술에 투자하고 있으며, 하이브리드 장치 개발을 가속화하고 있습니다.

장치 엔지니어링 노력은 또한 페로브스카이트 층을 습기와 산소로부터 보호하기 위한 캡슐화 및 장벽 기술을 다루고 있으며, 이는 일반적인 사용을 위한 25년 운영 수명을 달성하는 데 필수적입니다. 국제 에너지 기구 태양광 발전 시스템 프로그램과 같은 산업 컨소시엄 및 표준 기관은 페로브스카이트 장치에 대한 테스트 프로토콜 및 신뢰성 기준을 설정하기 위해 협력하고 있습니다.

앞으로 몇 년 동안 페로브스카이트 기반 모듈의 첫 상업적 설치가 이루어질 것으로 예상되며, 특히 빌딩 통합 태양광(BIPV) 및 휴대용 전원과 같은 틈새 시장에서 그럴 것으로 기대됩니다. 소재 공급업체, 장치 엔지니어 및 모듈 제조업체 간의 지속적인 협력은 안정성, 확장성 및 환경 안전성의 남은 장벽을 극복하는 데 필수적이며, 페로브스카이트 태양광이 글로벌 재생 가능 에너지 풍경에서 중요한 역할을 할 수 있는 길을 열어줄 것입니다.

경쟁 환경: 주요 기업 및 전략적 제휴

2025년 페로브스카이트 태양광 장치 엔지니어링의 경쟁 환경은 빠른 혁신, 전략적 파트너십 및 차세대 태양광 기술 상용화를 목표로 하는 전문 기업의 출현으로 특징지어집니다. 페로브스카이트 태양전지(PSC)가 상업적 타당성에 가까워짐에 따라, 여러 기업과 컨소시엄이 생산을 확대하고 장치 안정성을 개선하며 페로브스카이트를 탠덤 및 유연한 모듈에 통합하기 위한 노력을 선도하고 있습니다.

가장 유명한 플레이어 중 하나인 옥스포드 포토볼타익스는 페로브스카이트-실리콘 탠덤 태양전지의 선구자로 부각되고 있습니다. 옥스포드 대학교에서 분리된 이 회사는 독일에 파일럿 라인을 설립했으며, 28%를 초과하는 효율을 목표로 하는 탠덤 모듈의 대량 생산을 목표로 하고 있습니다. 옥스포드 PV는 기존 실리콘 제조업체 및 장비 공급업체와의 전략적 제휴를 통해 시장 진입 경로를 가속화하고 있으며, 2025년 말까지 파일럿 프로젝트에 상업용 모듈을 배치할 것으로 예상됩니다.

또 다른 주요 경쟁자는 메이어 버거 기술 AG로, 태양광 제조 장비에 강력한 배경을 가진 스위스 기업입니다. 메이어 버거는 탠덤 셀 제조를 위해 페로브스카이트 기술 개발자와의 협업을 발표하였으며, 고효율 헤테로 접합 및 스마트 와이어 기술에 대한 전문 지식을 활용하고자 합니다. 이 회사의 로드맵은 기존의 실리콘 플랫폼에 페로브스카이트 층을 통합하는 것을 포함하며, 향후 2년 이내에 파일럿 규모의 생산이 예상됩니다.

아시아에서는 도레이 인더스트리스(Toray Industries, Inc.)가 페로브스카이트 태양전지를 위한 혁신적인 소재를 개발하고 있으며, 장치 내구성을 향상시키기 위해 캡슐화 필름 및 장벽 층에 집중하고 있습니다. 도레이의 일본 및 국제 연구 기관과의 파트너십은 페로브스카이트 장치의 안정성 문제를 해결하는 새로운 재료 솔루션을 도출할 것으로 예상되고 있습니다. 이는 상업적 채택을 위한 중요한 요소입니다.

전략적 제휴는 이 분야를 형성하는 데에도 영향을 미치고 있습니다. 유럽 페로브스카이트 이니시어티브는 산업 및 학술 파트너들이 표준화, 신뢰성 테스트 및 공급망 개발에 협력하는 것을 촉진하고 있습니다. 한편, 한화 솔루션과 같은 기업들은 자사의 태양광 제품 포트폴리오에 페로브스카이트 통합을 탐색하고 있으며, 글로벌 제조 및 유통 네트워크를 활용하고 있습니다.

앞으로 나아가면서 경쟁 환경은 더 많은 기업들이 이 분야에 진출하고 기존 기업들이 스케일업함에 따라 더욱 치열해질 것으로 예상됩니다. 향후 몇 년 간, 협력 기업과 라이센스 계약 및 교차 섹터 파트너십이 증가할 것이며, 특히 페로브스카이트 기술이 파일럿에서 상업적 규모로 전환되면서 더욱 그렇습니다. 초점은 비용 경쟁력 있는 고성능 태양광 모듈을 달성하기 위해 효율성, 안정성 및 제조 가능성을 개선하는 데 계속될 것입니다.

제조 발전: 확장 가능한 생산 및 비용 절감

페로브스카이트 태양광(PV) 장치를 실험실 규모 시제품에서 상업적으로 실행 가능한 제품으로 전환하는 것은 확장 가능한 제조 및 비용 절감의 발전에 달려 있습니다. 2025년 기준으로 이 산업은 페로브스카이트 태양전지와 모듈의 확장 가능한 생산 기술을 개발하고 배포하는 여러 기업과 컨소시엄의 중요한 모멘텀을 목격하고 있습니다.

가장 유망한 접근 방식 중 하나는 롤 투 롤(R2R) 제조로, 이는 유연한 기판에 페로브스카이트 층을 연속적으로 증착할 수 있게 해줍니다. 이 방식은 대면적 모듈 제작에 중요한 높은 처리량과 일관성을 달성하기 위해 정제되고 있습니다. 옥스포드 PV와 소울 기술와 같은 기업들이 이 분야의 선두주자로, 옥스포드 PV는 페로브스카이트-실리콘 탠덤 셀에 집중하고 소울 기술는 유연하고 가벼운 모듈을 위한 잉크젯 인쇄 기술을 선도하고 있습니다. 두 회사는 파일럿 규모 생산 라인을 보고했으며, 옥스포드 PV는 가까운 시일 내에 기가와트 규모의 생산 능력을 목표로 하고 있습니다.

또 다른 주요 개발은 슬롯 다이 코팅 및 블레이드 코팅의 채택입니다. 이는 대면적 기판과 호환되며 필름 두께 및 균일성을 정확하게 제어할 수 있는 장점을 제공합니다. 이러한 기술은 자동화된 생산 라인에 통합되어 인건비 및 자재 낭비를 줄이고 있습니다. 글로벌 태양광 산업의 주요 업체인 한화 솔루션은 페로브스카이트 R&D에 대한 투자를 발표하며, 효율성과 비용 효과성을 높이기 위해 페로브스카이트와 실리콘 기술을 결합한 하이브리드 제조 라인을 탐색하고 있습니다.

재료 비용은 비용 절감의 주요 초점으로 남아 있습니다. 풍부하고 저렴한 전구체의 사용뿐만 아니라 환경 문제를 해결하기 위해 납이 포함되지 않은 페로브스카이트 조성의 개발이 진행되고 있습니다. 퍼스트 솔라는 얇은 필름 카드뮴 텔루라이드를 전문으로 하는 기업으로, 페로브스카이트 통합에 대한 관심을 표시하며 확장 가능한 얇은 필름 가공의 전문 지식을 활용해 페로브스카이트 상용화를 가속화할 수 있을 것으로 기대됩니다.

앞으로의 페로브스카이트 PV 제조 전망은 낙관적입니다. 업계 로드맵은 2027년까지 페로브스카이트 모듈 생산 비용이 $0.20/W 아래로 떨어질 수 있음을 예상하고 있으며, 이는 기존 실리콘 PV와의 비용 경쟁력을 높이게 됩니다. 제조업체, 장비 공급업체 및 연구 기관 간의 지속적인 협력은 생산을 더욱 효율화하고 장치 안정성을 개선하며 대량 시장 채택이 가능하게 할 것으로 예상됩니다. 이러한 발전이 이루어지면 페로브스카이트 태양광은 글로벌 재생 가능 에너지 풍경에서 변혁적인 역할을 할 수 있는 준비가 되어 있습니다.

2025년 페로브스카이트 태양광(PV) 장치 엔지니어링의 풍경은 성능 지표의 빠른 발전, 특히 효율성, 안정성 및 신뢰성으로 정의됩니다. 페로브스카이트 태양전지(PSC)는 기록적인 전력 변환 효율(PCE) 경로를 계속해서 이어가고 있으며, 인증된 실험실 장치는 현재 25%를 초과하며 일상적으로 확인되고 있습니다. 특히, 페로브스카이트 층이 실리콘과 결합된 탠덤 구조는 30% 이상의 효율을 달성하여 이론적인 한계와 근접하고 있으며, 기존의 실리콘 전용 모듈을 초과하고 있습니다. 이 진행 상황은 옥스포드 PV와 같은 기업에 의해 입증되며, 이들은 28% 이상의 인증된 탠덤 셀 효율을 보고하고 있으며, 상업적 배포를 위해 생산 확대에 적극적으로 나서고 있습니다.

오랜 안정성과 신뢰성은 페로브스카이트 PV의 과제로 남아 있지만, 이제는 많은 개선이 이루어지고 있습니다. 최근 장치 엔지니어링 전략은 구성공학, 인터페이스 패시베이션 및 고급 캡슐화 기술에 초점을 맞추어 수분, 산소 및 열 스트레스로 인한 열화를 완화하고 있습니다. 예를 들어, 주요 얇은 필름 PV 제조업체인 퍼스트 솔라는 페로브스카이트 통합 및 내구성을 탐구하기 위해 연구 협력을 건설하고 있으며, 대규모 모듈 신뢰성을 위한 전문 지식을 활용하고 있습니다. 한편, 한화 솔루션과 진코솔라도 페로브스카이트 모듈의 수명을 늘리기 위한 파일럿 프로젝트 및 파트너십에 참여하고 있습니다.

신뢰성 측면에서 업계는 페로브스카이트 모듈을 위한 표준화된 테스트 프로토콜로 이동하고 있으며, 국제 에너지 기구와 국제 전기 기술 위원회와 같은 조직이 가속화된 노화 및 현장 성능에 대한 가이드라인을 수립하기 위해 작업하고 있습니다. 이러한 노력은 장기 운영에 대한 강력한 데이터를 요구하는 투자자 및 유틸리티에 대해 중요한 요소입니다.

앞으로 몇 년 동안 페로브스카이트-실리콘 탠덤 모듈의 상업적 설치가 이루어질 것으로 예상되며, 유럽 및 아시아에서 이미 파일럿 프로젝트가 진행 중입니다. 옥스포드 PV는 대량 생산을 목표로 하고 있으며, 기존 PV 제조업체들은 자사의 제품 로드맵에 페로브스카이트 기술을 통합하고 있습니다. 2025년 이후의 전망은 조심스러운 낙관론을 나타냅니다: 효율성 기록이 계속 경신되고 안정성 지표가 개선되는 가운데, 실험실에서 대규모 현장 배포로의 전환은 여전히 이 분야의 중심이 되는 엔지니어링 도전 과제가 됩니다.

실리콘 및 탠덤 구조와의 통합

페로브스카이트 물질을 실리콘과 통합하여 탠덤 태양광 구조를 만드는 것은 기존의 단일 접합 실리콘 태양전지의 효율 한계를 초과하는 주요 전략입니다. 2025년 현재 이 접근법은 실험실 규모의 데모에서 산업 초기에 채택되는 방향으로 변화하고 있으며, 30% 이상의 전력 변환 효율(PCE)을 달성할 가능성에 의해 추진되고 있습니다. 이는 현재 상업적인 실리콘 셀 평균의 22-24%보다 상당한 발전입니다.

주요 산업 플레이어들은 페로브스카이트-실리콘 탠덤 모듈을 적극적으로 개발하고 있습니다. 옥스포드 포토볼타익스는 영국-독일 기업으로 옥스포드 대학교에서 분리된 기업입니다. 이들은 28% 이상의 인증된 탠덤 셀 효율을 보고하였으며 독일에서 파일럿 생산 라인을 확장하고 있습니다. 그들의 로드맵은 상용 모듈 출시를 목표로 하며, 스케일러블 증착 기술을 사용하여 표준 실리콘 하부 셀 위에 페로브스카이트 탑 셀을 통합하는 데 중점을 둡니다. 유사하게, 메이어 버거 기술 AG는 고효율 헤테로접합 실리콘 모듈로 유명한 스위스 제조업체로, 탠덤 기술의 산업화를 위한 협력 노력을 발표하였으며, 향후 몇 년 내 대량 생산 준비를 목표로 하고 있습니다.

아시아에서는 진코솔라 홀딩스와 LONGi 그린 에너지 기술가 세계 최대의 실리콘 태양광 제조업체로, 두 업체가 모두 탠덤 장치를 위한 연구 프로그램과 파일럿 라인을 설립했습니다. 이들 기업은 실리콘 웨이퍼 가공 및 모듈 조립에 대한 전문 지식을 활용하여 페로브스카이트 층의 균일성, 인터페이스 엔지니어링 및 실제 조건에서의 장기 안정성과 같은 문제를 해결하고 있습니다.

상업적 배포를 위한 주요 기술적 장애물은 페로브스카이트 증착을 대면적 웨이퍼로 확대하고 25년 이상의 운영 안정성을 보장하며 기존 실리콘 셀 제조 라인과의 호환성을 확보하는 것입니다. 프라운호퍼 태양 에너지 시스템 연구소 ISE가 조정하는 산업 컨소시엄과 연구 동맹은 상용화를 가속화하기 위해 지식 전수 및 표준화 노력을 촉진하고 있습니다.

앞으로 몇 년 동안 페로브스카이트-실리콘 탠덤 모듈의 첫 상업적 설치가 파일럿 프로젝트에서 이루어질 것으로 예상되며, 특히 높은 효율과 제한된 설치 면적을 우선시하는 시장, 즉 옥상 및 도시 응용 분야에서 그럴 것으로 기대됩니다. 신뢰성과 비용 목표가 충족된다면, 탠덤 구조는 시장 점유율을 빠르게 확보할 수 있으며, 태양광 산업의 지형을 재편하고 새로운 태양 에너지 변환 효율 벤치마크를 설정할 수 있습니다.

규제, 환경 및 안전 고려사항

2025년 페로브스카이트 태양광(PV) 장치 엔지니어링이 상용화로 나아감에 따라, 규제, 환경 및 안전 고려사항은 이 분야의 궤적을 점점 더 많이 형성하게 됩니다. 페로브스카이트 태양전지의 빠른 효율 향상과 저비용 제조 잠재력은 업계와 규제 당국의 큰 주목을 받았으며, 이는 생애 주기 영향, 재료 안전 및 폐기 관리에 대한 더 면밀한 검토를 촉진했습니다.

주요 규제 초점은 대부분의 고효율 페로브스카이트 조성에서의 납 사용입니다. 비록 그 양이 적지만, 제조, 작동 또는 폐기 시 환경 오염의 가능성은 엄격한 관리 요구를 초래하고 있습니다. 유럽 연합은 진행 중인 유럽 위원회 규제 프레임워크를 통해 페로브스카이트를 포함한 혁신적인 PV 기술을 해결하기 위해 유해 물질 제한(RoHS) 지침을 업데이트할 것을 고려하고 있습니다. 이로 인해 페로브스카이트 모듈에 대한 캡슐화, 재활용 및 회수 프로그램에 대한 새로운 요구 사항이 발생할 수 있습니다.

옥스포드 PV와 소울 기술와 같은 제조업체는 모듈 파손 시에도 납 누출 방지를 위한 강력한 캡슐화 기술을 적극적으로 개발하고 있습니다. 이러한 기업들은 안전한 취급 및 재활용에 대한 모범 사례를 설정하기 위한 산업 주도 이니셔티브에 참여하고 있습니다. 예를 들어, 옥스포드 PV는 자사의 페로브스카이트-실리콘 탠덤 모듈에 대한 폐쇄 루프 재활용 프로세스를 공개적으로 약속하였으며, 이는 중요한 재료의 회수 및 재사용을 목표로 합니다.

납 외에도 페로브스카이트 PV 제조의 환경 발자국도 검토되고 있습니다. 업계는 독성 용매의 사용을 최소화하고 생산에서 에너지 효율성을 높이기 위해 작업하고 있습니다. 국제 에너지 기구는 이 분야의 진행 상황을 모니터링하고 지속 가능한 제조 관행에 대한 지침을 제공하고 있습니다. 2025년에는 유럽 및 아시아의 여러 파일럿 라인이 저비용 및 용매 감소 프로세스를 Demonstrate하여 미래의 상업 플랜트에 대한 벤치마크를 설정할 것으로 예상됩니다.

페로브스카이트 PV 모듈에 대한 안전 기준도 발전하고 있습니다. TÜV 라인란드와 같은 인증 기관은 페로브스카이트 장치의 독특한 열화 경로 및 고장 모드를 다루기 위해 테스트 프로토콜을 업데이트하고 있습니다. 이러한 업데이트된 기준은 2026년까지 주요 지역에서 시장 진입을 위한 전제조건이 될 것으로 예상됩니다.

앞으로 페로브스카이트 PV에 대한 규제 환경은 더욱 강화될 것으로 보입니다. 생애 주기 관리 및 환경 관리를 강화하기 위해 업계 리더들이 규제 기관과 협력하며 페로브스카이트 태양광 기술이 지속 가능하게 확장될 수 있도록 공공 및 환경 안전 사이의 균형을 맞추고 있습니다.

시장 전망 2025–2030: CAGR, 물량 및 수익 예측

2025년에서 2030년 사이에는 페로브스카이트 태양광(PV) 장치 엔지니어링의 글로벌 시장이 물질 과학, 확장 가능한 제조 및 늘어나는 상업적 관심에 의해 상당한 확장을 준비하고 있습니다. 2025년 기준으로 페로브스카이트 태양전지는 실험실 규모 프로토타입에서 파일럿 및 초기 상업 생산으로 전환되고 있으며, 여러 산업 리더 및 컨소시엄이 대면적 모듈 제작 및 안정성 개선에 투자하고 있습니다.

영국 기반의 선구자인 옥스포드 포토볼타익스와 같은 주요 기업들은 28%를 초과하는 효율을 목표로 페로브스카이트-실리콘 탠덤 태양전지 생산을 확대할 계획을 발표했습니다. 독일에 있는 옥스포드 PV의 제조 시설은 2025년에 출력이 증가할 것으로 예상되며, 2020년대 후반까지 기가와트 규모의 능력을 목표로 하고 있습니다. 유사하게, 스위스 태양광 기술 회사인 메이어 버거 기술 AG는 제품 로드맵에 페로브스카이트 기술을 통합하기 위한 전략적 파트너십을 체결하였으며, 이 예측 기간 내에 운영이 예상됩니다.

페로브스카이트 PV 모듈의 물량 예측은 역동적으로 남아 있습니다. 기술의 채택은 장기 안정성과 대규모 제조의 과제를 극복하는 것에 밀접하게 연관되어 있습니다. 업계 추정에 따르면, 2030년까지 연간 글로벌 페로브스카이트 기반 모듈 생산량은 10-20GW에 이를 수 있으며, 이는 2025년 수준에서 35% 이상의 복합 연간 성장률(CAGR)을 나타냅니다. 이 성장은 기술이 기존 실리콘 PV보다 낮은 제조 비용으로 더 높은 효율을 제공할 수 있는 가능성에 의해 뒷받침됩니다.

수익 예측도 견고합니다. 조정된 전력 구매 비용(LCOE) 및 모듈 가격이 점진적으로 낮아진 경우, 페로브스카이트 PV 시장은 2030년까지 연간 30억 달러에서 60억 달러의 수익을 창출할 수 있습니다. 이 전망은 퍼스트 솔라와 같은 기업의 지속적인 투자 지원을 받고 있습니다. 퍼스트 솔라는 주로 얇은 필름 카드뮴 텔루라이드에 집중하고 있지만 차세대 PV 재료에 대한 관심을 보이고 있으며, 페로브스카이트-실리콘 통합을 탐구하고 있는 대규모 글로벌 태양광 제조업체인 한화 솔루션도 지원하고 있습니다.

앞으로의 시장 궤적은 안정적이고 고효율인 페로브스카이트 모듈의 성공적 상용화, 전구체 재료에 대한 탄탄한 공급망 구축, 그리고 규제 및 환경 문제 해결에 달려 있습니다. 기존 PV 제조업체와 혁신적인 스타트업의 강한 모멘텀에 힘입어, 페로브스카이트 태양광 장치 엔지니어링은 향후 5년 동안 태양광 산업에서 변혁적인 힘으로 자리 잡을 것으로 보입니다.

신흥 응용 프로그램: 유틸리티 규모에서 유연 전자 제품까지

페로브스카이트 태양광 장치 엔지니어링은 실험실 규모의 혁신에서 실제 응용 프로그램으로 빠르게 전환되고 있으며, 2025년은 유틸리티 규모와 유연한 전자 제품 배치를 위한 중요한 해가 될 것입니다. 페로브스카이트 물질의 독특한 광전기적 특성, 높은 흡수 계수, 조절 가능한 밴드갭 및 용액 가공 가능성은 기존 실리콘 태양광의 한계를 해결하는 새로운 세대의 태양광 기술을 가능하게 하고 있습니다.

유틸리티 규모 부문에서 여러 기업들이 페로브스카이트-실리콘 탠덤 모듈을 발전시키고 있으며, 이는 기존 실리콘의 효율 한계를 초과하기 위해 노력하고 있습니다. 옥스포드 PV는 영국-독일 기업으로, 28% 이상의 인증된 효율성을 초과하는 탠덤 모듈을 상용화할 계획을 발표했습니다. 그들의 독일에서의 파일럿 제조 라인은 2025년에 큰 규모의 태양광 농장으로의 통합을 목표로 하고 있습니다. 유사하게, 스위스 제조업체인 메이어 버거 기술 AG는 태양광 모듈 생산 라인을 탠덤 아키텍처에 적응시키기 위해 페로브스카이트 혁신 기업들과 협력하고 있으며, 향후 몇 년 간 실시될 파일럿 프로젝트가 기대됩니다.

유틸리티 규모 외에도 페로브스카이트 태양광은 유연하고 가벼운 전자 제품에서 새로운 응용 프로그램을 열어줍니다. 페로브스카이트 필름의 저온 및 용액 기반 제작은 플라스틱 기판 위에 증착할 수 있게 하여 롤 투 롤 제조를 가능하게 합니다. 주요 중국 태양광 기업인 GCL 기술은 빌딩 통합 태양광(BIPV) 및 휴대용 전원을 위한 유연한 페로브스카이트 모듈에 대한 R&D 이니셔티브를 발표했습니다. 한편, 한화 솔루션은 전기차와 소비자 전자 제품을 위한 반투명 및 유연한 태양광 패널 용 페로브스카이트 통합을 탐색하고 있습니다.

앞으로 몇 년 동안 페로브스카이트 장치는 IoT 센서 및 스마트 장치를 위한 전력 공급 솔루션과 같은 틈새 시장에 진입할 것입니다. 솔라로닉스와 같은 기업들은 주변광 수확을 위한 재료의 조절 가능한 흡수를 활용한 페로브스카이트 기반 솔루션을 개발하고 있습니다.

이러한 발전에도 불구하고, 생산가치를 대량으로 증가시키면서 장기 안정성 및 환경 안전성을 보장하는 데 여전히 도전 과제가 남아 있습니다. 국제 에너지 기구 태양광 발전 시스템 프로그램(IEA PVPS)과 같은 산업 신탁과 표준 기관들은 신뢰성 테스트 및 생애 주기 평가를 위한 프로토콜을 적극적으로 개발하고 있으며, 이는 2025년 및 그 이후의 상용화 경로 형성에 중요한 역할을 할 것으로 예상됩니다.

전반적으로 페로브스카이트 태양광 장치 엔지니어링은 태양광 시장의 다양성을 높일 준비가 되어 있으며, 2025년에는 고효율 유틸리티 모듈과 유연한 응용 제품이 동시에 등장할 것입니다. 앞으로 몇 년간의 기간은 내구성 검증, 제조 규모 확대 및 페로브스카이트를 주류 태양광 기술로 정착시키는 데 매우 중요할 것입니다.

미래 전망: 도전 과제, 기회 및 상용화를 위한 로드맵

2025년과 이후 몇 년 동안 페로브스카이트 태양광 장치 엔지니어링의 미래는 상당한 약속과 두드러진 도전에 의해 가득 차 있습니다. 기술이 성숙함에 따라, 산업은 실험실 규모의 혁신에서 파일럿 규모 제조 및 초기 상업적 배치로의 전환을 목격하고 있습니다. 가장 큰 도전 과제는 장기적인 운영 안정성, 대면적 균일성 및 납 독성 완화 측면에서 남아있습니다. 이는 광범위한 채택을 위한 중요한 요소입니다.

가장 시급한 기술적 장벽 중 하나는 실제 조건에서 페로브스카이트 태양전지의 내구성을 향상시키는 것입니다. 실험室 장치가 25% 이상의 전력 변환 효율을 초과했지만, 상업용 태양광 모듈에 필요한 20년 이상의 성능을 지속하는 것은 여전히 적극적으로 연구되고 있습니다. 옥스포드 PV와 같은 기업들은 페로브스카이트-실리콘 탠덤 셀의 파일럿 생산 라인을 발표하며, 업계 기준을 충족하거나 초과하는 모듈 수명을 목표로 하고 있습니다. 이들의 로드맵은 향후 몇 년 내 기가와트 수준의 제조로 확대할 예정이며, 이는 캡슐화 및 재료 엔지니어링의 추가 개선에 달려 있습니다.

또한 페로브스카이트의 독특한 특성은 유연하고 가벼운 반투명 모듈을 가능하게 하며, 이는 빌딩 통합 태양광(BIPV) 및 휴대 전원과 같은 신규 시장을 여는 계기가 됩니다. 소울 기술는 상업용 및 건축 응용 프로그램을 위한 유연한 페로브스카이트 패널을 개발하고 있으며, 이미 파일럿 설치가 진행되고 있습니다. 이 회사의 롤 투 롤 제조 기술에 대한 초점은 비용 절감을 촉진하고 대량 채택을 용이하게 할 것으로 예상됩니다.

공급망 및 제조 측면에서 상용화 로드맵은 견고하고 확장 가능한 프로세스를 구축하는 것입니다. 한화 솔루션과 메이어 버거 기술 AG는 모두 페로브스카이트 연구 및 파일럿 라인에 대한 투자를 발표하며, 기존 실리콘 모듈 생산과 페로브스카이트 층을 통합할 수 있는 하이브리드 방식을 목표로 하고 있습니다. 이러한 하이브리드 접근법은 기존 인프라를 활용하고 고효율 탠덤 모듈의 시장 진입을 가속화하는 데 도움이 됩니다.

앞으로 국제 에너지 기구와 같은 산업 기구는 환경 및 안전 문제, 특히 납 함량에 관한 표준화된 테스트 프로토콜 및 생애 주기 평가 필요성을 강조하고 있습니다. 향후 몇 년간 제조업체, 재료 공급업체 및 규제 기관 간의 협력이 강화되어 재활용 및 완화 전략을 개발할 것으로 예상됩니다.

요약하자면, 2025년 및 그 이후의 페로브스카이트 태양광 상용화는 안정성 및 환경적 도전 과제를 극복하고, 제조 규모를 확장하며, 새로운 응용 분야를 탐색하는 것에 달려 있습니다. 지속적인 투자와 다양한 부문의 협력을 통해 페로브스카이트 장치 엔지니어링은 글로벌 태양광 산업에서 변혁적인 역할을 할 수 있을 것으로 보입니다.

출처 및 참고 문헌

Are perovskite cells a game-changer for solar energy?

Bymarcin

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