페로브스카이트 태양전지란? 기존 실리콘 모듈과 차이

태양광발전이라고 하면 지금은 대부분 실리콘 태양전지를 떠올립니다.

실제로 전 세계 태양광 시장의 주력 제품도 결정질 실리콘 모듈입니다.

그런데 최근 차세대 태양광 기술로 가장 많이 언급되는 이름이 있습니다.

바로 페로브스카이트 태양전지입니다.

페로브스카이트는 얇게 만들 수 있고, 비교적 낮은 온도에서 제조할 수 있으며, 실리콘 태양전지 위에 겹쳐 사용하는 탠덤 태양전지로 만들 경우 기존 실리콘 단일접합 태양전지의 효율 한계를 넘어설 가능성이 있다는 점 때문에 주목받고 있습니다.

페로브스카이트 태양전지란?

페로브스카이트 태양전지는 특정한 결정구조를 가진 페로브스카이트 계열 소재를 빛을 흡수하는 층으로 사용하는 태양전지입니다.

현재 태양광 연구에서 많이 사용하는 것은 금속·할로겐 등을 포함한 금속 할라이드 페로브스카이트 계열입니다.

미국 에너지부는 페로브스카이트 태양전지를 매우 얇은 활성층으로 빛을 흡수해 전기를 만드는 박막 태양전지 기술로 설명하고 있습니다.

쉽게 말하면 기존 실리콘 태양전지는 비교적 두꺼운 실리콘 웨이퍼가 빛을 받아 전기를 만든다면, 페로브스카이트는 매우 얇은 광흡수층으로 전기를 만드는 방식입니다.

왜 갑자기 페로브스카이트가 주목받을까?

가장 큰 이유는 효율을 더 높일 가능성입니다.

실리콘 태양전지는 이미 수십 년 동안 기술이 발전하면서 효율이 상당히 높은 수준까지 올라왔습니다.

하지만 단일접합 실리콘 태양전지는 물리적인 효율 한계에 가까워지고 있습니다.

반면 페로브스카이트는 실리콘과 흡수하는 빛의 영역이 다르기 때문에 두 소재를 겹치면 태양광을 더 넓게 활용할 수 있습니다.

이것이 바로 최근 가장 주목받는 페로브스카이트-실리콘 탠덤 태양전지입니다.

탠덤 태양전지는 무엇일까?

탠덤은 쉽게 말해 태양전지 두 개를 겹쳐 사용하는 방식입니다.

대표적으로

위쪽: 페로브스카이트
아래쪽: 실리콘

구조를 사용합니다.

페로브스카이트 층은 상대적으로 에너지가 높은 청색 계열 빛을 흡수하고, 아래쪽 실리콘은 남은 적색 계열 빛을 흡수합니다.

하나의 태양전지가 모든 빛을 처리하는 것보다 빛을 나눠 활용하기 때문에 전체 변환효율을 높일 수 있습니다.

기존 실리콘 태양전지와 가장 큰 차이

가장 큰 차이는 재료와 구조입니다.

실리콘 태양전지

현재 가장 널리 사용되는 방식입니다.

고순도 실리콘을 웨이퍼 형태로 만들어 태양전지를 제작합니다.

장기간의 현장 데이터가 축적돼 있고, 제조공정과 공급망도 매우 안정적입니다.

페로브스카이트 태양전지

매우 얇은 페로브스카이트 광흡수층을 사용합니다.

재료 사용량이 적고 비교적 낮은 온도에서 제조할 수 있어 장기적으로 제조비 절감 가능성이 있습니다. 미국 에너지부는 페로브스카이트가 저온 공정과 코팅·인쇄 기반 생산에 적합할 가능성이 있다고 설명합니다.

효율은 어느 쪽이 더 높을까?

현재 대량 상용화된 시장에서는 여전히 실리콘 모듈이 중심입니다.

하지만 연구와 일부 상용화 단계에서는 페로브스카이트-실리콘 탠덤이 더 높은 효율을 보여주고 있습니다.

Oxford PV는 자사 페로브스카이트-실리콘 탠덤 모듈이 현재 약 25% 수준의 모듈 효율을 제공하며, 2027년 27%, 2030년 30%를 목표로 하고 있다고 밝히고 있습니다.

또 2024년에는 주거용 크기의 탠덤 모듈에서 26.9% 효율을 인증받았다고 발표했습니다.

다만 이 수치는 특정 제조사의 인증·개발 결과이며 모든 페로브스카이트 모듈이 동일한 효율을 낸다는 의미는 아닙니다.

같은 면적에서 더 많은 전기를 만들 수 있다

탠덤 태양전지의 가장 큰 장점은 면적당 발전량입니다.

예를 들어 지붕 면적이 제한된 건물에서는 모듈을 무한정 설치할 수 없습니다.

이때 모듈 효율이 올라가면 같은 면적에서도 더 많은 발전용량을 설치할 수 있습니다.

Oxford PV는 페로브스카이트-실리콘 탠덤 기술이 기존 실리콘 모듈보다 같은 면적에서 더 높은 출력을 낼 수 있다고 설명합니다.

페로브스카이트는 더 얇게 만들 수 있다

페로브스카이트는 빛을 매우 잘 흡수하기 때문에 실리콘보다 훨씬 얇은 층으로도 태양전지를 만들 수 있습니다.

미국 에너지부도 페로브스카이트 태양전지를 결정질 실리콘보다 훨씬 얇은 광흡수층을 사용하는 박막 기술로 설명합니다.

이 특징 때문에 미래에는

• 건물 외벽
• 창호
• 자동차
• 곡면
• 경량 구조물

등 기존 실리콘 모듈을 설치하기 어려운 영역에도 적용 가능성이 있습니다.

제조비도 낮아질 가능성이 있다

실리콘 태양전지는 고순도 실리콘 제조와 웨이퍼 가공에 많은 에너지가 필요합니다.

반면 페로브스카이트는 상대적으로 낮은 온도에서 코팅하는 방식으로 제조할 수 있습니다.

DOE는 이러한 특성 때문에 페로브스카이트가 장기적으로 생산 공정을 단순화하고 자본비용을 낮출 가능성이 있다고 설명합니다.

다만 실제 대량생산 단계에서 가격 경쟁력이 얼마나 확보될지는 아직 더 확인해야 합니다.

그렇다면 페로브스카이트가 실리콘을 바로 대체할까?

현재로서는 그렇게 보기 어렵습니다.

오히려 가까운 시기에는 실리콘을 없애는 기술보다 실리콘 위에 페로브스카이트를 추가하는 탠덤 방식이 더 현실적인 상용화 경로로 평가받고 있습니다.

Oxford PV 역시 실리콘 태양전지 위에 페로브스카이트 층을 결합한 탠덤 기술을 상용화하고 있습니다.

즉

실리콘 vs 페로브스카이트

라는 단순한 경쟁보다는

실리콘 + 페로브스카이트

조합이 먼저 시장을 확대할 가능성이 큽니다.

실리콘 모듈의 가장 큰 장점은 검증된 수명

현재 실리콘 모듈의 가장 큰 강점은 장기간 검증된 내구성입니다.

태양광 발전사업은 일반적으로 20년 이상 운영을 전제로 합니다.

실리콘 모듈은 이미 전 세계에서 오랜 기간 사용돼왔기 때문에

• 출력저하
• 열화
• 수명
• 유지관리

관련 데이터가 풍부합니다.

금융기관과 발전사업자 입장에서도 미래 발전량을 예측하기 쉽습니다.

페로브스카이트의 가장 큰 과제는 내구성

반대로 페로브스카이트의 대표적인 약점은 장기 안정성입니다.

페로브스카이트 소재는

• 습기
• 산소
• 열
• 빛
• 전압 스트레스

등에 의해 성능이 저하될 수 있습니다.

미국 에너지부도 페로브스카이트 상용화를 위한 핵심 과제로 안정성과 내구성을 꼽고 있습니다.

실험실에서는 높은 효율을 기록하더라도 실제 야외에서 20~30년 동안 안정적으로 발전해야 태양광발전소에 본격적으로 적용할 수 있습니다.

안정성도 계속 개선되고 있다

물론 초기 페로브스카이트 태양전지에 비하면 안정성은 크게 개선됐습니다.

NREL 연구에서는 특정 구조의 페로브스카이트 셀이 55℃ 조건에서 2,400시간 작동 후 초기 효율의 87%를 유지한 사례도 보고됐습니다.

하지만 태양광 모듈의 실제 기대수명이 수십 년이라는 점을 감안하면 장기간의 실증 데이터가 더 필요합니다.

납 성분 문제도 있다

현재 고효율 페로브스카이트 태양전지에는 납을 포함한 소재가 사용되는 경우가 많습니다.

이 때문에 모듈이 파손되거나 폐기될 때 환경에 미치는 영향에 대한 연구가 계속되고 있습니다.

업계에서는

• 납 누출 방지
• 봉지재 강화
• 회수·재활용
• 무연 페로브스카이트

등 여러 방법을 개발하고 있습니다.

이 문제 역시 대규모 보급 전에 해결해야 할 중요한 과제입니다.

실제 상용화는 어디까지 왔을까?

페로브스카이트는 더 이상 실험실에서만 연구하는 기술은 아닙니다.

Oxford PV는 2024년 세계 최초로 상업용 페로브스카이트-실리콘 탠덤 모듈을 고객에게 출하했다고 발표했습니다.

2026년에는 Fraunhofer ISE와 함께 탠덤 셀과 슁글 인터커넥션 기술을 결합한 지붕형·양면형 모듈도 공개했습니다.

따라서 기술은 이미 초기 상용화 단계에 진입했다고 볼 수 있습니다.

하지만 아직 실리콘처럼 대량생산되는 단계는 아니다

중요한 점은 상용 제품이 존재한다는 것과 대량 보급됐다는 것은 다른 문제라는 것입니다.

미국 에너지부 역시 페로브스카이트가 아직 실리콘처럼 대규모 생산되는 기술은 아니라고 설명하고 있습니다.

Oxford PV 역시 자사 탠덤 모듈의 본격적인 대량생산 시점을 2027년 이후로 목표하고 있다고 밝히고 있습니다.

따라서 현재는

연구단계 → 초기 상용화 → 대량생산 준비

사이에 있다고 보는 것이 적절합니다.

실리콘과 페로브스카이트 비교

간단하게 비교하면 다음과 같습니다.

실리콘 태양전지

장점

• 기술 성숙도 높음
• 대량생산 체계 확립
• 장기 내구성 검증
• 금융·보험·발전량 예측이 쉬움
• 전 세계 공급망 구축

단점

• 효율 향상 여지가 점점 줄어듦
• 제조과정의 에너지 사용량이 큼
• 웨이퍼 기반이라 무게와 형태에 제약이 있음

페로브스카이트 태양전지

장점

• 높은 효율 잠재력
• 박막화 가능
• 저온 제조 가능성
• 경량·유연 제품 개발 가능
• 실리콘과 결합해 탠덤 구성 가능

단점

• 장기 내구성 검증 부족
• 수분·열에 상대적으로 민감
• 일부 소재의 납 문제
• 대량생산 수율과 품질관리 과제
• 장기간 현장 데이터 부족

발전사업자 입장에서는 무엇이 중요할까?

발전사업에서는 단순히 모듈 효율만 높다고 좋은 제품이 되는 것은 아닙니다.

사업성은

모듈 가격
발전량
수명
출력보증
고장률
교체비용
보험
금융조건

을 모두 봐야 합니다.

페로브스카이트 탠덤 모듈의 효율이 높더라도 초기 가격이 지나치게 비싸거나 장기 출력보증이 짧으면 발전사업에서는 적용하기 어려울 수 있습니다.

햇빛소득마을에도 바로 적용될까?

현재 햇빛소득마을 같은 장기 발전사업에는 여전히 검증된 실리콘 계열 모듈이 현실적인 선택입니다.

마을발전소는 대부분 20년 이상 운영을 전제로 하기 때문에

• 장기 출력보증
• 제품보증
• 금융기관 인정
• 보험
• 유지관리

가 매우 중요합니다.

페로브스카이트 탠덤 기술은 장기적으로 발전량을 높일 가능성이 있지만, 실제 사업에 적용할 때는 제품 인증과 장기 성능보증, 금융기관의 인정 여부를 함께 확인해야 합니다.

특히 부지가 좁은 곳에서는 가치가 커질 수 있다

페로브스카이트 탠덤의 가장 큰 경제적 가치는 토지가 부족하거나 설치면적이 제한된 곳에서 먼저 나타날 가능성이 큽니다.

예를 들어

• 공장 지붕
• 주차장 캐노피
• 건물 옥상
• 도심형 태양광
• 차량 일체형 태양광

처럼 면적을 추가로 확보하기 어려운 곳에서는 효율이 높은 모듈이 유리합니다.

같은 면적에서 더 많은 kW를 설치할 수 있기 때문입니다.

대규모 지상형에서는 가격이 더 중요할 수 있다

반대로 넓은 부지가 확보된 지상형 발전소에서는 상황이 조금 다릅니다.

모듈 효율이 몇 % 높아지는 것보다 모듈 가격과 전체 시스템 비용이 더 중요할 수 있습니다.

따라서 페로브스카이트 탠덤이 대규모 지상형 시장까지 빠르게 확대되려면 높은 효율뿐 아니라 가격 경쟁력과 장기 내구성을 함께 확보해야 합니다.

앞으로 태양광 모듈은 어떻게 바뀔까?

단기간에 모든 실리콘 모듈이 페로브스카이트로 바뀔 가능성은 낮습니다.

더 현실적인 변화는

기존 실리콘
↓
고효율 실리콘
↓
페로브스카이트-실리콘 탠덤
↓
장기적으로 차세대 박막·탠덤 기술 확대

순서가 될 가능성이 큽니다.

실제로 Oxford PV도 기존 실리콘 모듈 구조에 탠덤 셀을 적용하는 방식으로 시장 진입을 추진하고 있습니다.

페로브스카이트 태양전지 핵심 정리

페로브스카이트 태양전지는 얇은 페로브스카이트 소재를 이용해 빛을 전기로 바꾸는 차세대 태양전지 기술입니다.

가장 주목받는 형태는 기존 실리콘 태양전지 위에 페로브스카이트를 결합한 페로브스카이트-실리콘 탠덤 태양전지입니다.

기존 실리콘보다

높은 효율
얇은 구조
저온 제조 가능성
다양한 형태 적용

이라는 장점이 있습니다.

반면

장기 내구성
대량생산
품질관리
납 성분
가격과 금융 신뢰성

은 해결해야 할 과제입니다.

2026년 현재는 단순 연구단계를 넘어 초기 상용화까지 진행됐지만, 기존 실리콘 모듈처럼 전 세계 발전사업에 대량 적용되는 수준은 아직 아닙니다. Oxford PV는 이미 상용 탠덤 모듈을 출하했고 본격적인 대량생산 확대를 준비하고 있습니다.

따라서 현재 태양광 시장에서 페로브스카이트를 보는 가장 현실적인 관점은

“실리콘을 당장 없애는 기술”이 아니라
“실리콘의 효율 한계를 넘어설 차세대 결합 기술”

이라고 보는 것이 좋습니다.

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※ 이 글은 2026년 10월 19일 기준 미국 에너지부(DOE), NREL, Oxford PV 등 공개자료를 바탕으로 작성했습니다.

※ 연구용 셀 효율과 실제 상용 모듈 효율은 서로 다르며, 제조사별 성능과 보증조건도 차이가 있습니다.

※ 페로브스카이트 태양전지는 빠르게 발전하고 있는 기술이므로 상용화 일정과 효율, 보증조건은 향후 달라질 수 있습니다.