.
.
함께 보면 좋은 관련 글
03_00. 「엔지니어링」 목차
엔지니어링 전체 목차를 한눈에 볼 수 있습니다.
03_T_00. 「제품&기술」 목차
03_T_01. 태양광 시스템 구성, 핵심 장비 한눈에 보기, Part1
03_T_04.태양광 모듈 완벽 해부: 구성요소와 역할 한눈에 보기
.
태양광 발전 시장이 빠르게 고도화되면서, 모듈 선택은 단순한 가격 비교를 넘어 구조적 효율성과 내구성, 설치 경제성까지 함께 고려해야 하는 중요한 요소가 되었습니다.
그 중심에는 ‘하프셀(Half-Cell)’ 기술이 있습니다. 기존의 ‘풀셀(Full-Cell)’ 모듈과 달리 하프셀은 전류 손실을 줄이고 출력 효율을 높이는 혁신 기술로 평가받으며, 전 세계 태양광 시장의 주류로 자리잡고 있습니다.
이 글에서는 하프셀과 풀셀 모듈의 구조적 차이, 발전 성능, 내구성, 설치비용 그리고 글로벌 및 국내 시장 점유율 변화까지 종합적으로 분석해 드립니다. 태양광 시스템을 처음 접하는 분도 이해할 수 있도록, 신뢰도 높은 정보를 바탕으로 구성했으니, 끝까지 읽어보시기 바랍니다.
.
핵심내용 요약
하프셀 모듈은 전류를 분산시켜 열 손실과 핫스팟을 줄이고, 음영 조건에서도 출력 저하가 적으며 풀셀 대비 약 5% 높은 발전 효율을 보입니다.
내구성과 설치 경제성 면에서도 하프셀이 우수하며, 풀셀은 점차 시장에서 도태되어 특수 용도를 제외하고 거의 사용되지 않습니다.
글로벌 및 국내 시장 모두 하프셀을 표준으로 채택하고 있으며, 향후 셀 고집적화와 차세대 기술로의 발전이 지속될 전망입니다.
.
하프셀과 풀셀 모듈 비교
하프셀 모듈(왼쪽)과 풀셀 모듈(오른쪽)의 외관 비교
하프셀(Half-Cell) 모듈은 말 그대로 태양전지 셀을 절반으로 잘라 만든 모듈이고, 풀셀(Full-Cell) 모듈은 전통적인 크기의 셀을 사용하는 모듈입니다. 최근 태양광 업계에서는 하프셀 기술이 빠르게 표준으로 자리잡고 있는데요. 아래에서 두 모듈의 구조와 원리, 효율, 내구성, 비용, 장단점을 차례로 비교해보겠습니다.
.
구조와 동작 원리의 차이
풀셀 모듈은 일반적으로 60셀 또는 72셀 등의 정규 크기 셀로 구성되어 하나의 직렬 회로로 연결됩니다. 반면 하프셀 모듈은 한 장의 셀을 레이저로 정확히 절단하여 크기가 절반인 셀로 만들고, 이를 모듈에 배치합니다. 예를 들어 기존 60셀 모듈이라면 하프셀 버전은 120개의 반쪽 셀로 구성됩니다. 이렇게 절반으로 쪼갠 셀을 사용하면 모듈 내부에 셀이 두 개의 영역으로 나뉘어 병렬로 연결되는데, 상단 1/2와 하단 1/2 두 부분이 각각 독립적으로 전력을 생산해 합쳐지는 구조입니다.
동작 원리 측면에서 가장 큰 차이는 전류 흐름입니다. 하프셀로 셀을 자르면 각 셀을 지나는 전류가 절반으로 감소합니다. 전류가 줄어들면 동일한 저항에서 발생하는 내부 저항손실(P=I²R)이 1/4로 크게 줄어들기 때문에, 결과적으로 모듈에서 열 발생이 줄고 효율은 상승합니다. 또한 절반 크기 셀은 전체 셀에 가해지는 기계적 응력도 감소시켜 셀 크랙(미세 균열) 발생 가능성을 낮춰줍니다. 반면 풀셀 모듈은 한 셀에 전체 전류가 흐르므로 전류량이 많고 그만큼 저항손실에 의한 열이 더 발생하게 됩니다.
.
하프셀 모듈과 풀셀 모듈의 출력 저하 비교
하프셀 모듈은 구조상 모듈을 상하 두 영역으로 분할한 회로를 가지는데, 이는 부분적인 음영(그늘) 조건에서 유리합니다. 예를 들어 모듈 하단부에 그늘이 져도 상단 절반은 독립적으로 발전을 지속할 수 있어 출력 저하가 줄어듭니다. 풀셀 모듈도 셀 문자열 단위로 바이패스 다이오드를 두어 음영 피해를 줄이지만, 하프셀 구조에서는 음영으로 인한 발전 손실이 더욱 적게 나타납니다.
.
발전 효율과 출력 성능 비교
하프셀 기술의 도입은 모듈의 발전 효율과 출력 향상에 직접적인 기여를 합니다. 앞서 설명했듯 전류와 저항손실 감소로 인해 동일한 면적에서 약 5% 정도 발전량 증가 효과를 얻을 수 있는 것으로 보고됩니다. 실제로 대부분의 태양광 제조사들이 하프컷 셀과 멀티버스바(MBB) 기술을 적용한 모듈을 공급하면서, 이전의 일반 풀셀 모듈 대비 출력이 향상된 제품들을 시장에 내놓고 있습니다. 예를 들어 한 업계 보고에 따르면, 하프컷 기술 적용 시 모듈 출력이 약 5% 높아지고 장기 신뢰성도 증가하는 장점이 확인되었습니다.
또한 하프셀 모듈은 핫스팟(Hot-Spot) 현상도 완화합니다. 부분 음영 시 셀의 특정 부분에 과열이 발생하는 현상을 핫스팟이라 하는데, 하프셀은 전류가 작아 이러한 핫스팟의 온도를 10~25℃ 가량 낮출 수 있어 셀 손상을 줄입니다. 이러한 이유로 하프셀 모듈은 높은 출력과 더불어 안정적인 성능을 제공합니다. 한편 풀셀 모듈은 표준적인 효율을 갖지만, 동일 조건에서 비교하면 하프셀만큼의 추가 이득은 없습니다. 기술 발전 초기에 풀셀 모듈은 제작이 간단해 널리 쓰였지만, 최근에는 효율 경쟁에서 밀려난 풀셀 모듈이 점차 자취를 감추고 있는 추세입니다.
.
내구성과 신뢰성 측면 비교
내구성에서는 하프셀 모듈의 장점이 두드러집니다. 우선, 하프셀 설계로 셀 당 열 발생이 줄어들어 모듈의 열적 스트레스가 감소합니다. 열은 태양전지의 수명을 좌우하는 큰 요인인데, 낮은 작동 온도는 모듈 수명 연장에 유리합니다. 또 전류가 작으니 앞서 언급한 핫스팟 위험이 줄어들어 장기 신뢰성이 향상되는 효과가 있습니다. 이와 함께 하프셀은 여러 개의 버스바와 작은 셀로 이루어져 국부적인 셀 균열이나 손상이 전체 모듈에 미치는 영향도 완화됩니다. 작은 셀이 부분적으로 손상되어도 나머지 셀들이 병렬로 보완하므로 출력 저하가 덜합니다.
제조 측면에서는, 초기 하프셀 도입 시 레이저로 셀을 자르는 공정이나 세밀한 연결 작업 등으로 제조 난이도가 높았던 것이 사실입니다. 그러나 현재는 기술이 성숙하여 이러한 공정이 안정적으로 이루어지고 있고, 멀티버스바(MBB) 기술과 결합하여 오히려 접속부 신뢰성이 향상되었습니다. 버스바 개수가 늘어나고 세밀해지면서 전류가 여러 경로로 흐르기 때문에, 일부 접촉 불량이나 크랙에도 영향이 적습니다. 결과적으로 하프셀+MBB 구조는 기존 풀셀보다 내구성이 높아졌다는 평가를 받습니다.
풀셀 모듈은 구조가 단순해 부품 연결 부위가 적다는 장점이 있으나, 넓은 셀이 한 번 손상되면 출력 손실이 크고 열화에도 취약한 편입니다. 특히 백시트(후면 시트) 열화로 인한 습기 침투나, 핫스팟으로 인한 EVA(봉지재) 탄화 등이 발생하면 넓은 셀 전체가 영향을 받아 출력 감소와 수명 단축으로 이어질 수 있습니다. 이러한 이유로 최근 제조사들은 풀셀보다는 하프셀 위주로 제품군을 재편하고 있습니다.
.
하프셀 vs 풀셀: 장점과 단점 정리
하프셀 모듈 장점
높은 출력과 효율 향상(약 5% 발전량 증대)
부분 음영에 유리한 설계로 발전량 손실 감소
낮은 전류로 인한 발열 감소와 핫스팟 완화
장기 신뢰성 및 내구성 향상
출력이 크므로 설치 시 패널 수량 감소로 BOS 비용 절감 등
현재 시장의 주류 기술로 자리잡아 각종 신기술(멀티버스바 등)과 연계 발전
.
하프셀 모듈 단점
제조공정이 더 복잡하고 레이저 절단 등 추가 공정 필요
셀이 작아져 초기에는 생산 수율 문제가 있었으나 현재는 개선
구조가 복잡해 처음에는 약간 가격 상승 요인이었으나 현재 거의 해소
특별한 단점보다 표준화된 신기술로 인식되는 단계
.
풀셀 모듈 장점
구조 및 제조가 간단하여 초기 비용이 낮았음
기술적 난이도가 낮아 신뢰성이 검증된 오래된 방식
전통적 시장 적용 사례가 많아 데이터 축적
.
풀셀 모듈 단점
하프셀 대비 출력과 효율이 낮음
큰 셀이 음영이나 크랙에 취약해 부분 손실이 큼
높은 전류로 인한 저항손실과 발열이 커 장기 내구성에서 불리
최신 기술 트렌드에서 밀려남
현재 구형 모델이나 특수 경우를 제외하면 거의 사용되지 않음
.
시장 현황과 점유율 비교
과거에는 “일반 풀셀” 모듈이 시장의 대세였습니다. 그러나 최근 몇 년 사이 대부분의 제조사가 하프컷 셀과 MBB 기술을 적용한 모듈로 전환했고, 이를 통해 효율과 내구성을 높인 제품을 공급하고 있습니다. 글로벌 태양광 동향을 보면, 2022년 기준 전세계 판매된 결정질 실리콘 모듈의 90% 이상이 하프컷 셀을 채택한 제품일 정도로 하프셀 기술이 보편화되었습니다. 즉, 현재 출시되는 거의 모든 주류 태양광 패널은 크든 작든 내부에 절반으로 잘린 셀이 들어 있다고 해도 과언이 아닙니다.
우리나라에서도 이러한 흐름이 같아서, 국내 주요 태양광 모듈 제조사들은 이미 수년 전부터 전 제품에 하프셀 구조를 적용하고 있습니다. 예를 들어 한화큐셀의 Q.PEAK DUO 시리즈, 현대에너지솔루션, 신성이엔지 등의 고출력 모듈 모두 하프셀 기반으로 설계되어 있습니다. 2018~2019년경까지만 해도 하프셀 모듈이 신제품으로 소개되는 단계였지만, 2020년대에 들어서면서 국내 설치되는 신규 모듈은 거의 모두 하프셀이라고 볼 수 있습니다. 산업 기사에서도 “현재 대부분의 기업이 하프컷 모델을 적용한 태양광 모듈 제품을 시장에 공급하고 있다”는 언급이 있을 정도입니다. 풀셀 모듈은 이제 제조사 라인업에서 찾아보기 어려우며, 시장에서는 사실상 도태된 기술로 평가됩니다.
.
향후 기술 트렌드와 발전 방향
하프셀 기술의 성공 이후에도 태양광 모듈 효율 향상을 위한 연구는 계속되고 있습니다. 향후에는 셀을 더욱 잘게 자르거나 새로운 연결기술을 활용하는 모듈이 등장할 전망입니다. 이미 일부 업체들은 3분의 1 셀(1/3 컷)이나 4분의 1 셀로 더 잘게 분할한 셀을 모듈에 적용하고 있고, 셔링(shingling) 기술로 셀을 겹붙여 버스바 없이 연결하는 태양광 슈링글드 모듈도 상용화되고 있습니다. 이러한 기술은 셀과 셀 사이 간격을 없애 모듈 유효 면적을 높이고, 전류를 더 작게 분산시켜 효율을 높입니다. 실제로 한화큐셀은 최근 셀 간격을 완전히 제거한 ‘제로갭(Zero Gap)’ 기술을 적용해 출력을 높인 모듈을 선보이기도 했습니다.
또한 버스바를 아예 제거하고 전면 전극을 메쉬 형태로 구현하거나, 뒷면 전접촉(백 컨택) 셀을 사용하는 등 모듈 배선 구조 혁신도 일어나고 있습니다. 이 모든 흐름의 목표는 동일합니다: 더 많은 전력을, 더 오랫동안 안정적으로 생산하는 모듈을 만드는 것입니다. 셀 기술 측면에서는 P형 PERC에서 더 나아가 N형 TOPCon이나 HJT 셀 등의 고효율 셀이 도입되고 있는데, 이러한 차세대 셀도 대부분 하프컷 이상 세분화된 구조를 갖추고 양면 발전 기능을 제공하는 방향으로 개발되고 있습니다. 요약하면, 앞으로 풀셀로 회귀하기보다는 하프셀을 넘어 더욱 고집적화된 모듈이 주류가 될 것입니다. 기존 풀셀 모듈은 교육용이나 극소용량 용도를 빼면 시장에서 자취를 감출 것으로 보입니다.