페로브스카이트 태양전지와 일본의 에너지 안보

2025년 5월 16일

소개

이번에는 「페로브스카이트 태양전지」에 대해 설명하겠습니다.
지금 에너지의 미래를 크게 바꾸려는 기술이 있습니다.
그것이 "페로브 스카이트 태양 전지"입니다.
2024년 11월 경제산업성이 발표한 「 차세대형 태양전지 전략 」에 의하면, 2040년까지 이 페로브스카이트 태양전지를 20GW(원전 20기분) 도입한다는 목표가 내걸리고 있습니다.

그 배경에는 태양광 발전의 주도권을 중국이 잡는 현상에 대한 위기감과 일본이 요오드의 주요 산출국이라는 지정학적 강점이 있습니다.
이 기사에서는 이러한 배경하에 주목받는 페로브스카이트 기술이 가져오는 혁신과 국가 전략으로서의 자리매김에 대해 설명하겠습니다.

페로브스카이트 태양전지는 무엇인가?

페로브스카이트 태양전지란, 페로브스카이트형이라고 불리는 결정 구조를 가지는 재료를 광흡수층으로서 이용한 태양전지입니다. 특필해야 할 특징은 다음과 같습니다.

고효율

국립연구개발법인 산업기술종합연구소가 발표한 최신 보고에 따르면, 단접합형으로 이론 한계에 가까운 26.7%의 변환 효율, 다접합형에서 28.7%의 변환 효율이 실증되었다는 기사가 있었습니다.
「 교대 등, 탠덤형 올 페로브 스카이트 PV를 실현 」

저렴한 비용

인쇄 기술(스핀 코트법)을 이용하는 것으로, 실리콘 태양전지보다 저온·단시간으로 제조 가능으로 되어 있습니다.

유연성・경량성

1μm 미만의 얇음과 필름 형상의 유연성을 가지며, 유리나 외벽, 의류 등, 설치 장소의 자유도가 비약적으로 향상됩니다.

일본의 지정학적 우위와 에너지 안보

페로브스카이트 태양전지의 주원료 중 하나인 요오드에 관해서, 일본은 세계 생산량의 약 30%를 차지해 세계 제2위의 산출국입니다.
그 중에서도 지바현의 가스전 칸수 유래의 요오드는 국내 생산의 약 80%를 차지하는 중요한 자원입니다.

실리콘 태양전지의 원료인 고순도 실리콘은 세계 생산량의 대부분을 중국이 차지하고 있어 공급 리스크가 항상 우려되고 있다. 이 위험은 일본뿐만 아니라 세계 각국의 우려이기도합니다.
이에 대해, 페로브스카이트 태양전지의 주원료의 일부를 일본 국내에서 안정적으로 조달할 수 있는 점은, 에너지의 지산지소를 향한 큰 한 걸음이 됩니다.

게다가 기존의 화학 플랜트의 설비 전용이 가능하기 때문에, 만일의 국제 공급망 치단시에도 생산을 계속할 수 있다는 점에서 에너지 안보상의 의의는 매우 크다고 생각됩니다.

국내 공급망과 고용 창출

페로브스카이트 태양전지의 보급으로 기대되는 것은 단순한 기술혁신만이 아니다. 일본 국내에서의 완결형의 공급 체인 구축과 새로운 고용 기회의 창출입니다.

제조에 필요한 재료의 대부분이 국내에서 조달 가능하고, 또한 기존의 화학 플랜트나 전자 부품 공장의 설비를 전용할 수 있기 때문에, 장치 산업으로서의 기반도 국내에 정돈되어 있습니다.

경제산업성이 2024년 11월에 공표한 ' 차세대형 태양전지 전략' 에 따르면 페로브스카이트 태양전지의 양산이 본격화되면 2030년까지 다음 분야에서의 고용이 예상된다고 합니다.

화학산업: 3만명 이상
건설업 - 설치 및 시공: 40,000명 이상
보수적 경영 사업: 20,000+

또, 지방에 있어서도 고용 창출의 움직임이 시작되고 있어, 예를 들면 도호쿠 지역에서는 발전 설비 시공사의 육성 거점 설치 등의 대처가 진행되고 있습니다.

탠덤 형 태양 전지의 가능성

페로브스카이트 태양전지는 단체에서도 고효율입니다만, 실리콘 태양전지와 겹쳐서 사용하는 「탠덤형」으로 하는 것으로, 그 변환 효율은 한층 더 높아집니다.
이 경우, 이론 한계는 최대로 43%로 되어 있어(출처: PR TIMES(도시바 인프라 시스템즈) ), 실용화가 진행되면 종래의 태양전지의 상식을 바꾸는 존재가 될 수 있습니다.

국내 기업의 대처 사례

국내 기업도 움직이기 시작하고 있습니다. Sekisui Chemical Industry의 공식 릴리스 에 따르면, 회사는 2027년을 목표로 100MW/년 규모의 양산 체제 구축을 목표로 하고 있습니다.
또, 도시바는 탠덤형 태양전지에 있어서, 실증 단계에서 31% 초과의 효율을 기록하고 있어, 제품화를 향한 개발을 진행하고 있습니다.