다우, 발전효율 감소현상 없는 획기적 태양광 발전 성능 주도

태양광(PV) 모듈은 시장에서 실용적인 신재생 에너지원으로 그 성장세를 이어가고 있다. 다우(Dow, www.dow.com) 산하 사업부문인 다우 패키징/특수 플라스틱(Dow Packaging & Specialty Plastics,http://goo.gl/Gi9gVA)은 PV 모듈에 널리 사용되고 있는 ‘인라이트 폴리올레핀 캡슐화 필름’(ENLIGHT™ Polyolefin Encapsulant Films)을 앞세워 고성능 PV 시스템 생산을 지원하는 폴리올레핀 캡슐화 제품 분야의 선두주자로 자리매김했다. 최근 제3자 기관이 ‘인라이트 폴리올레핀(PO) 필름’을 적용한 PV 모듈에 대해 25년 이상의 제품 열화(product deterioration) 시뮬레이션을 통한 규격 검사를 시행한 결과 발전효율 감소현상(PID)을 0%로 줄일 가능성을 보여주는 결과를 내며 ‘PID 제로’에 대한 업계의 새로운 기준을 설정했다. 

PID는 모듈의 정전위와 이온 이동이 태양 전지를 부식시켜 모듈의 전력 출력 용량을 저하시키면서 발생한다. PID는 고온, 습도, 습기, 고전압 등 성능에 영향을 미치는 다양한 유형의 압박 상황에서 PV 시스템의 효율을 평가하는 주요 지표가 되어 왔다. 국제전기기술위원회(IEC)와 미국재료시험학회(ASTM International)와 같은 권위 있는 검사 기관이 존재하지만 현행 검사 파라미터는 PV 모듈의 조기 시장불량률 위험만을 검사할 수 있으며, 25년에 이르는 모듈 제품수명 내 성능을 시험할 업계 차원의 엄격한 기준은 없는 상태다. 

강상호 다우 태양광(Dow Photovoltaic) 부문 글로벌 사업 본부장은 “인라이트 캡슐화 필름이 업계 선도적인 체적 저항률을 구현한 것은 다우가 보유한 독보적인 후면 집적형 폴리머 기술력 덕분이었다. 이는 PID 저항에도 크게 기여했다”고 설명했다. 그는 “우리는 IEC의 가속 검사 방식을 적용하는 제3자 기관에 일광 및 다습 환경 조건의 25년 시뮬레이션 테스트를 의뢰하는 것이 우리 기술의 탁월한 성능을 보여줄 최고의 방법이라고 판단했다. 검사 결과는 우리의 기대를 뛰어넘는 것이었으며 PID 제로 기준과 더불어 위험 완화에 새로운 지평을 열었다고 할 수 있다”고 강조했다. 

50년 이상 폴리올레핀 재료과학 분야를 선도해온 다우는 PV 업계 발전을 촉진할 기술력과 과학적 지식을 보유하고 있다. 프라운호퍼 실리콘 태양광 발전 센터(Fraunhofer Center for Silicon Photovoltaics. CSP www.en.csp.fraunhofer.de)와 PI 베를린(Photovoltaik Insitut Berlin,www.pi-berlin.com)은 섭씨 85도, 상대습도 85%, -1000 볼트 환경에서 500 시간 동안 ‘인라이트 PO 캡슐화 필름’을 적용한 PV 모듈의 성능을 시험했다. 두 기관은 ‘다우 인라이트’ 필름이 고도의 체적 저항률과 낮은 투습도(moisture vapor transmission rate)를 구현하며, PID로 인한 전력 손실이 0%임을 확인했다. 이는 업계에서 통용되는 ‘PID 제로’ 표준(에너지 손실 5% 이하)을 뛰어넘는 것이다. 

다우는 업계 최초로 캡슐화 소재에 대해 PI 인증인 ‘PID 블록’(PID Block)을 획득했다. 이는 PI 베를린의 새 프로그램으로 캡슐화 소재의 우수한 PID 억제 기능을 인증하는 것이다. 프라운호퍼CSP와 PI베를린의 제3자 검증은 ‘인라이트 PO 필름’이 ‘PID 0%’ 기준 이상의 성능을 구현한다고 확인했으며 다우가 ‘PID 제로’로 평가하는 기준을 확립했다. 이는 최근 다우가 미국과 EU에서 획득한 PV 모듈의 PO 캡슐화 필름을 위한 장치 특허(device patents, http://goo.gl/naLYsv)와 더불어 모듈 제조사 및 그 외 가치 사슬 일원에 대해 검증된 고성능 PV 시스템을 생산할 수 있는 기회를 제공한다. 다우는 기존에 특허를 등록한 중국과 필리핀 외에 미국과 EU에서도 특허를 획득함으로써 업계 최초로 PV 모듈에 사용되는 PO 캡슐화 필름에 대한 글로벌 장치 특허를 확보하게 됐다. 

5월 20~22일 중국 상하이에서 열릴 ‘국제 태양광 발전 컨퍼런스/박람회’(SNEC International Photovoltaic Power Generation Conference & Exhibition)에서는 여러 부스에서 ‘PID 제로’ 기술을 적용한 모듈을 둘러볼 수 있다. ‘다우 인라이트 폴리올레핀 캡슐화 필름’과 ‘PID 제로’ 기술에 관한 자세한 사항은 www.PIDzero.com에서 확인할 수 있다.