태양광 패널이 주로 파란색 또는 검은색인 이유는 무엇인가요?

제품 소개

맑은 날을 상상해 보세요.

당신은 지붕 가장자리에 서서 태양 아래 조용히 놓인 태양광 패널 줄을 바라봅니다. 햇빛 자체는 흰색인데, 그 패널들은 흰색도, 금색도, 투명하지도 않습니다.

대부분은 파란색입니다. 아니면 검은색이죠.

그리고 여기서 아주 자연스러운 질문이 떠오릅니다. 태양광 패널이 햇빛을 받기 위해 존재한다면, 왜 그렇게 어두워 보일까요? 우리의 직관은 흰색이 가장 밝고, 은색이 가장 반짝이며, 금색이 태양과 가장 닮았다고 말합니다. 하지만 실제로 전기를 만드는 패널은 청흑색 유리 판처럼 보입니다.

As a supplier of 태양광 패널 제조 기계 및 태양광 패널 생산 라인 턴키 솔루션 공급업체로서, Ooitech는 올블랙 모듈 생산 라인을 제공할 수 있습니다.

이것은 실제로 미학에 관한 것이 아닙니다. 인간과 햇빛 사이의 수십 년에 걸친 공학적 협상입니다.

파란 다결정 실리콘 대 검은 단결정 실리콘

캡션: 태양광 패널의 파란색과 검은색은 단순한 페인트가 아닙니다. 결정 구조, 반사 방지 필름, 빛 흡수 효율의 결합된 결과입니다.

일상적인 경험부터 시작해 봅시다. 여름 햇볕에 검은 옷을 입으면 더 덥게 느껴집니다. 흰 옷을 입으면 더 시원하게 느껴지죠. 흰 옷은 빛을 많이 반사합니다. 검은 옷은 더 많은 빛을 흡수합니다.

태양광 패널도 같은 방식으로 작동합니다. 대부분의 물체에서 멋진 광택은 좋아 보입니다. 태양광 패널에서 반사는 낭비입니다. 햇빛이 패널에 닿아 하늘로 다시 튕겨 나가면, 그것은 결코 전기가 되지 않습니다. 실리콘 내부로 들어가는 빛만이 전자를 깨우고 전류를 형성할 기회를 갖습니다. 미국 에너지부도 분명히 말합니다: 실리콘 층이 빛을 흡수하면 전자가 들뜨고, 그들이 움직이면서 전류를 만듭니다.

그래서 처음부터 태양광 패널은 흰색이 되고 싶어 하지 않습니다. 흰색은 "햇빛이 왔지만, 나는 그것을 하늘에 돌려주었다"고 말합니다. 청흑색은 "햇빛이 왔지만, 나는 최대한 많이 간직하고 있다"고 말합니다.

기술 매개변수

왜 많은 구형 패널은 파란색일까요?

이것은 과거의 매우 흔한 패널 유형인 다결정 실리콘으로 거슬러 올라갑니다.

다결정 실리콘은 하나의 완벽한 결정이 아닙니다. 그것은 많은 작은 결정립들이 함께 뭉쳐진 것입니다. 얼어붙은 호수 표면에 금이 간 얼음 무늬가 가득한 것을 상상해 보세요. 각 결정립은 약간씩 다른 방향을 가리킵니다. 햇빛이 비치면 각 부분마다 반사가 조금씩 다르게 일어납니다. 그래서 다결정 패널은 종종 파란색 또는 진한 파란색으로 보이며, 표면에는 희미하게 갈라진 얼음 금, 금속성 질감이 있습니다.

그래서 다결정 실리콘의 파란색은 페인트가 아닙니다. 햇빛 아래에서 드러나는 실리콘 결정의 질감에 더 가깝습니다.

하지만 파란색은 결정에서만 오는 것이 아닙니다. 패널 표면에는 반사 방지 코팅이라는 매우 얇은 층이 있습니다. 이 용어는 기술적으로 들리지만 이해하기 쉽습니다. 안경을 쓸 때 일부 렌즈에는 희미한 청보라색 또는 녹색 반사가 있습니다 (지금 보고 있는 휴대폰 화면도 마찬가지입니다). 그 막은 장식이 아닙니다. 반사를 줄여 더 많은 빛이 렌즈를 통과하게 합니다.

패널도 마찬가지입니다. 실리콘은 실제로 그 자체로 상당히 반사율이 높습니다. 처리를 하지 않으면 햇빛의 일부가 웨이퍼 표면에서 바로 튕겨 나갑니다. 그래서 엔지니어들은 웨이퍼에 텍스처를 만들고 반사 방지 코팅을 증착하여 더 많은 빛이 실리콘 안으로 들어가게 합니다. DOE가 결정질 실리콘 모듈 제조를 설명할 때, 셀 전면에 반사 방지 코팅을 증착하는 것이 셀 생산 단계 중 하나로 나열되어 있습니다.

웨이퍼 표면의 주사전자현미경 이미지

캡션: 현미경 아래에서 웨이퍼 표면은 매끄러운 평면이 아니라 작은 피라미드들이 빽빽이 들어찬 필드입니다. 이 텍스처는 반사를 줄이고 더 많은 햇빛을 웨이퍼 내부에 가둡니다.

반사 방지 코팅은 부드러운 입구라고 생각할 수 있습니다. 공기와 실리콘 사이의 광학적 차이가 너무 급격하면 빛이 쉽게 반사됩니다. 그 사이에 전이층이 있으면 빛이 웨이퍼 속으로 더 쉽게 들어갑니다. NREL의 블랙 실리콘 소재는 이 논리에 잘 맞는 라인을 가지고 있습니다: 반사가 적을수록 흡수가 많아지고, 이는 더 높은 효율과 더 많은 전력을 의미합니다. 표준 텍스처링과 반사 방지층은 이미 셀이 햇빛의 약 93%~97%를 흡수하게 하지만, 블랙 실리콘 공정은 웨이퍼가 들어오는 빛의 98% 이상을 흡수하게 하여 검게 보이는 이유입니다. 이것은 한 가지를 분명히 말합니다: 패널이 더 효율적이 되려면 반사할 수 있는 빛이 더 적어야 합니다.

파란색은 초기 폴리 실리콘과 그 반사 방지 필름에서 남은 작은 잔광입니다. 검은색은 실리콘이 빛을 먹는 법을 배운 후의 모습입니다.

기술적 장점

나중에는 검은색 패널이 점점 더 보편화되었습니다

이 뒤에는 또 다른 주인공이 있습니다: 단결정 실리콘.

단결정 실리콘은 하나의 균일한 방향과 정돈된 구조를 가진 단일 블록에 더 가깝습니다. 폴리 실리콘의 균열된 질감을 가지고 있지 않아 표면이 더 균일하고 깊으며 검은색에 더 가깝습니다.

폴리 실리콘이 파란 금이 간 얼음 조각과 같다면, 단결정 실리콘은 흑요석 조각과 같습니다.

많은 주거용 지붕은 이제 올블랙 모듈을 선호합니다. 멀리서 보면 산업용 부품의 격자처럼 보이지 않습니다. 깔끔하게 배치된 검은 유리처럼 보입니다. DOE 데이터에 따르면 2022년까지 단결정 실리콘은 이미 전 세계 태양광 모듈 출하량의 96%를 차지하여 오늘날 모듈에서 가장 일반적인 흡수 재료가 되었으며, 산업적으로 생산된 모듈은 일반적으로 실제 효율이 약 20%~22%에 도달합니다.

그래서 검은색은 단지 고급스러워 보이는 것만이 아닙니다. 그 뒤에는 더 균일한 결정, 더 성숙한 제조 공정, 더 낮은 반사율, 그리고 더 효율적인 빛 흡수 경로가 있습니다.

• 단결정 실리콘으로 더 균일한 결정 구조

• 더 낮은 표면 반사, 더 많은 빛이 내부에 갇힘

• 더 높은 흡수율, 블랙 실리콘으로 최대 98% 이상

• 현대 지붕에서 선호되는 깔끔한 올블랙 외관

• 대량 배치에 적합한 성숙하고 저렴한 제조 공정

제품 응용 분야

태양광 발전의 역사로 돌아가기

1954년, 벨 연구소는 최초의 실용적인 실리콘 태양전지를 선보였습니다. 그 효율은 약 6%에 불과했습니다. 오늘날의 기준으로 보면 6%는 낮아 보이지만, 당시에는 작은 장난감을 돌리기에 충분했고, 햇빛이 옷을 말리고 피부를 따뜻하게 하는 것 이상을 할 수 있다는 것을 사람들이 처음으로 믿게 만들기에 충분했습니다. 햇빛은 직접 전기로 바뀔 수 있었습니다. 미국물리학회도 이 역사를 기록하고 있습니다: 벨 연구소는 1954년 4월 25일에 최초의 실용적인 실리콘 태양전지를 시연했으며, 초기 실리콘 전지의 효율은 약 6%였습니다.

1954년 벨 연구소 태양전지의 역사적인 사진

캡션: 초기 실리콘 태양전지는 효율이 높지 않았지만, 현대 태양광 발전의 문을 열었습니다.

그것은 시작과 같았습니다. 초기의 전지들은 비싸고 작았으며, 연구실에서 나온 미래의 장난감처럼 느껴졌습니다. 그런 다음 그들은 우주로 갔습니다. 위성은 석탄을 실을 수 없고 매일 배터리를 교체할 수 없기 때문에, 태양전지는 최고의 에너지원이 되었습니다. 그 후, 웨이퍼는 더 얇게 절단되었고, 공정은 성숙해졌으며, 비용은 하락했습니다. 한때 연구실과 우주선에만 있던 그 청흑색 조각들은 서서히 사막, 공장, 학교, 주차장, 그리고 일반적인 지붕 위로 퍼져 나갔습니다.

그 과정에서 색상도 변했습니다. 초기의 흔한 파란색 폴리 실리콘에서 점점 더 흔해지는 검은색 모노 실리콘으로, 단지 더 진한 색조로 보일 수 있습니다. 그러나 그 뒤에는 전체 공급망이 앞으로 나아가고 있었습니다.

반사 감소. 흡수 증가. 효율 향상. 비용 절감. 대규모 보급에 더 적합. 그리고 색상은 점점 더 어두워졌습니다.

현대적인 지붕 위의 검은색 모듈

캡션: 현대 주택은 점점 더 검은색 또는 올블랙 모듈을 사용합니다. 더 깔끔해 보이며 단결정 실리콘과 저반사 설계의 성숙도를 반영합니다.

패널을 빨간색, 녹색 또는 금색으로 만들 수 있나요?

물론 가능합니다.

건물일체형 태양광 발전에는 이미 다양한 색상의 모듈이 있습니다. 도시 건물은 항상 검은 유리 벽을 원하지 않기 때문에, 엔지니어들은 특수 코팅, 질감 및 봉지재를 사용하여 패널을 회색, 벽돌색, 녹색, 심지어 일반 커튼월의 톤에 가깝게 만듭니다.

하지만 그 대가는 직접적입니다. 빨간색으로 보이는 이유는 일부 빨간 빛을 반사하기 때문입니다. 녹색으로 보이는 이유는 일부 녹색 빛을 반사하기 때문입니다. 그리고 반사된 빛은 전지를 통해 전력을 생산하지 않습니다. 이는 수익 손실과 발전 효율 저하를 의미합니다. 컬러 태양광은 불가능하지 않습니다. 단지 외관과 효율 사이의 새로운 협상이 필요할 뿐입니다.

더 예쁜 색상이 더 좋은 패널을 만들지는 않습니다. 성숙한 엔지니어링 설계는 종종 가장 화려한 옵션이 아니라 장기적으로 가장 신뢰할 수 있고, 가장 효율적이며, 가장 비용 효율적인 옵션에 도달합니다.

문의 및 구매

그러니 지붕 위의 그 청흑색 부분을 다시 한 번 보세요.

태양광 패널이 우연히 이런 모습을 하는 것이 아닙니다. 그것은 실리콘 재료, 결정 구조, 반사 방지 필름, 제조 비용 및 발전 효율이 함께 걸러낸 결과입니다.

파란색은 장식이 아닙니다. 검은색은 취향이 아닙니다.

패널이 햇빛을 하늘로 되돌려주고 싶지 않다고 말하는 것입니다. 빛을 붙잡아 전자를 깨우고, 보이지 않는 광자를 눈에 보이는 전류로 바꾸고 싶어 합니다. 태양이 구름 사이로 내려와 그 조용한 청흑색 위에 내려앉습니다. 굉음도, 굴뚝도, 불꽃도 없습니다. 그저 빛이 실리콘에 들어가고, 전자가 움직이기 시작하며, 전류가 가느다란 금속 손가락을 따라 먼 곳으로 흐릅니다.

그 순간 태양광 패널은 태양이 가득 써 내려간 검은 페이지와 같습니다. 그리고 인간이 그 위에서 읽는 것은 소박한 작은 답입니다.

조금 더 많은 햇빛을 잡기 위해 실리콘은 청흑색으로 옷을 입었습니다.

Ooitech의 견해

블루 폴리에서 올블랙 모노로의 전환은 단순한 색상 트렌드가 아니라 반사율을 0에 가깝게 줄이는 제조 이야기입니다. 모듈 측면에서 우리는 매일 그것을 봅니다: 균일한 모노 셀, 촘촘한 텍스처링, 깨끗한 라미네이션이 올블랙 패널을 날렵하게 보이게 하면서도 성능을 유지하게 합니다. 이러한 블랙 모듈이 실제 라인에서 어떻게 제조되는지 보고 싶다면, 저희 YouTube 채널 www.youtube.com/ooitech 에서 공장 현장을 가까이에서 보여드립니다. 태양광 제조에 관심이 있다면 구독할 가치가 있습니다.