보고서 정보
주관연구기관 |
에스에너지(주) |
보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
|
발행년월 | 2011-08 |
과제시작연도 |
2010 |
주관부처 |
지식경제부 Ministry of Knowledge Economy |
등록번호 |
TRKO201400029004 |
과제고유번호 |
1415113638 |
사업명 |
신재생에너지기술개발(전력) |
DB 구축일자 |
2014-11-29
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키워드 |
150㎛ Thin plate PV module.Cell sorter.Tabbing&Stringer.Lay-up.Laminator.Ribbon&Busbar.Junction-Box.EVA Resin&Sheet.PV module manufacturing process.
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초록
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핵심기술
○ 150㎛급 실리콘 태양전지 모듈용 핵심 제조장비 및 핵심 구성재료 국산화
최종목표
○ 150㎛급 태양전지모듈용 핵심 제조 장비 국산화
- Cell Sorter, Tabbing & Stringer, Laminator, Lay-up
○ 150㎛급 실리콘 태양전지모듈용 핵심 구성 재료 국산화
- Junction Box & Connector, Cable
- Interconnection Conductor Ribbon & Bus bar
- EVA Resin & 무 수축 Sheet
핵심기술
○ 150㎛급 실리콘 태양전지 모듈용 핵심 제조장비 및 핵심 구성재료 국산화
최종목표
○ 150㎛급 태양전지모듈용 핵심 제조 장비 국산화
- Cell Sorter, Tabbing & Stringer, Laminator, Lay-up
○ 150㎛급 실리콘 태양전지모듈용 핵심 구성 재료 국산화
- Junction Box & Connector, Cable
- Interconnection Conductor Ribbon & Bus bar
- EVA Resin & 무 수축 Sheet
○ 150㎛급 박형 PV모듈 제조공정 개발 및 신뢰성 평가
개발내용 및 결과
○ 150㎛급 태양전지모듈용 핵심 제조 장비 국산화
- Cell Sorter : Cell 두께, 150㎛, 600cells/h, 정확도 >95%
- T&S : Cell Thick. 150㎛급, String gap 0~100mm, >600cells/h, 불량률 <3%
- Lay-up : Cell Thick. 150㎛급, >12modules/h, 96cells/회, Glass&1st EVA Auto loading, Ribbon auto soldering
- Laminator : Temp. Unif. ±1% @150℃, L/M Area 4.6*2.3m, Max. Temp. 180℃
○ 150㎛급 실리콘 태양전지모듈용 핵심 구성 재료 국산화
- J/B 및 Connector & Cable : 내압>1,000V, Resistance<5mΩ, IP Grade 65/66 Temp. Range -40~+90℃, Rated current 25A
- Ribbon & Busbar : Core 두께≤50㎛, Solder 두께≤10㎛, 무연 솔더 M.P.≤ 180℃
- EVA Resin & sheet : VA 함량>45%, 투과율>91%, 수축률<0%, Life cycle>6months, Adhesive Strength>16N/cm, Gel Contents >85%@160℃
○ 150㎛급 박형 PV모듈 제조공정 개발 및 신뢰성 평가 완료
- 실리콘 PV 모듈의 핵심 제조장비 및 구성 재료의 국산화로, 태양광 산업기반 확대, 국가 경쟁력 확보
- PV 모듈 제조 공정기술 확보로 초박형 Si계 PV 모듈 제조공정 개발을 위한 원천 기술 확보 및 기반 확보
- 제조 장비의 안정성, 신뢰성 평가 및 모듈 제조 기업 內 생상라인 적용 운전 완료
- 국내 시장 점유율 확대 및 해외 수출시장 창출
기술개발배경
● 기술적 측면
○ 전 세계적인 태양광발전시스템의 수요 및 생산량 증가로 인하여 폴리실리콘의 공급 부족현상이 발생함에 따라, 이에 대응하기 위하여 메이저급 셀 공급업체는 태양전지의 두께를 줄이는 박형 기술을 선보이고 있으며 최근에는 160㎛까지 셀 두께가 얇아지고 있는 추세임. (EPIA "Solar Generation IV-2007")
○ 태양전지용 실리콘 두께의 감소는 가동 중인 태양전지 제조공정에서의 생산 수율 저하 요인으로 작용되고 있으며 특히, Tabbing & String 공정과 Lamination공정에서의 불량은 생산수율 저하로 이어져 많은 경제적 손실을 유발시키고 있으므로 생산설비의 개조나 전면 교체가 요구 됨.
○ 태양광모듈을 제조하기 위한 핵심기술은 제조장비와 구성소재로 분류할 수 있는데, 국내일부 업체에서 태양전지를 생산하는 것 이외에는 핵심 제조장비와 구성소재는 모두 일본, 미국, 독일 등 기술 선진국에서 전량 수입에 의존
○ 태양광모듈 생산 시 부적합 cell의 생산과정중의 혼입은 module성능의 저하의 원인이 되고, 특히 cell에 발생한 크랙은 장기간에 걸쳐 태양전지의 발전 효율의 저하 및 내구성 단축의 문제를 야기하나, 현재 cell crack 검사는 수동으로 작업자의 육안에 의하여 선별되고 있어 일정한 품질을 유지하기 어려운 실정.
○ Interconnected ribbon은 실리콘 태양전지의 두께 감소에 있어 전기적 특성을 결정짓는 중요한 변수중 하나이며 리본의 soldering 공정 또한 태양전지의 성능 향상을 위해 고려해야 하는 중요한 변수이나, 국내 copper 압연 기술 및 관련 기업의 부재로 인하여 전량 외국에 수입 의존.
● 산업ㆍ경제적 측면
○ 세계 태양광발전 시장은 2010년 250억 달러, 2030년 3,178억 달러의 시장으로 매년 급신장이 예상되고 있으며, 제 2의 반도체 산업을 잇는 기술로 많은 관심이 집중되고 있음. (EPIA "Solar Generation IV-2007")
○ 국내 역시 태양광산업의 급속한 발달로 2012년에는 약 3조원 규모의 시장이 형성될 것으로 예상되고 있으며, 태양광발전시스템 구성 단가의 약 9% 이상의 비중을 차지하고 있는 모듈화 공정에서 제조를 위한 장비와 핵심 구성소재는 전량 독일, 미국, 일본 등에 의존하고 있어 기술 경쟁력이 매우 취약한 상황.
● 정책적 측면
○ 기후변화협약 등 전 세계적인 환경 관련 규제의 대두와 함께 지속가능한 에너지 개발에 대한 인식이 고조되면서 태양에너지를 위시한 환경 • 친화적인 재생가능에너지의 연구개발 및 이용보급이 가속화.
○ 청정하고 무한한 신•재생에너지원에 대한 개발과 보급이 전 세계적으로 활발히 진행되고 있는 가운데, 미국은 2010년까지 5.4%, 유럽의 경우 2020년까지 20%, 일본은 2010년까지 6.1%, 또한 한국은 2011년까지 5%의 보급계획을 목표로 추진 중에 있음.
핵심개발기술의 의의
○ 제조 장비 및 공정개발, 구성 재료의 국산화 개발 등 미래형 박형 태양광모듈 제조공정에 대한 원천기술의 확보는 급속도로 변화하는 태양광 산업에 빠른 대응을 가능케 하며, 독자적인 미래 원천기술을 확보하는 것만이 국내 PV모듈 산업의 선진화가 가능할 것으로 판단됨.
○ 현재 Cell의 등급 및 Micro crack 판정을 위한 검사 장비 및 String장비는 전량 수입에 의존하고 있어 태양광 선진국인 일본과 독일의 수준으로 국내의 기술을 발전시키기 위해서는 장비의 국산화가 필수적이며, 특히 Cell 크랙을 검사하기 위한 장비는 최근에야 국외 기업에서 개발되어 지고 있는 상태이므로, 태양광 산업의 경쟁력 향상과 수출 전망을 밝게 하고 있음.
○ 2012년까지 1.2GW의 태양광발전 보급 목표 달성과 미래의 원천기술 확보를 위해서는 정부의 정책적인 지원으로 제조 장비 및 구성소재의 국산화를 통하여 박형 태양광모듈 제조공정을 개발하고, 국내뿐만 아니라 세계 시장에서의 경쟁력 있는 산업으로 육성하여 제조 장비 및 부품소재의 수입대체 효과는 물론 해외시장 진출을 기여.
적용분야
○ 응용분야 및 활용 범위
- 연구기간 동안 개발 장비와 공정에 대한 안정성-신뢰성 평가 후 모듈 제조기업의 생산라인 적용 운전
- 연구기간 내 개발소재에 대한 공정-내구성 평가를 실시하여 신뢰성 확보
- 사업 종료 후 개발 장비 및 개발소재에 대한 국내 시장점유율 50% 달성
- 해외 수출시장 창출
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