'페로브스카이트 태양전지' 특허 건수, 일본 첫 추월
中 CATL 특허 수량 1위, 일본 파나소닉 제쳐
중국 기업들, 상용화도 앞장서...대량생산 돌입
기존 전지에 페로브스카이트 올리는 '적층형 전지' 기술 개발도 추진
중국 저장성 우시에 있는 유트모라이트의 페로브 스카이트 전지 양산 라인. /사진=중국 유트모라이트 홈페이지 캡처
[초이스경제 홍인표 기자] 차세대 재생에너지 핵심기술로 평가받는 페로브스카이트 태양전지 분야에서 중국의 특허 출원 건수가 처음으로 일본을 넘어섰다고 중국 언론 관찰자망이 일본 닛케이 아시아를 인용해 6일 전했다.
페로브스카이트 태양전지는 특수 소재인 페로브스카이트를 활용해 태양광을 흡수하고 이를 전기에너지로 전환하는 차세대 태양전지다. 기존 태양광 전지처럼 유리 기판 위에 제작할 수 있을 뿐 아니라, 유연한 필름 형태의 기판에도 적용 가능하다. 기존 태양광 발전 기술 대비 제조 비용이 낮고 가공 유연성이 뛰어난 것이 특징이다.
글로벌 정보서비스 기업 클래리베이트(Clarivate) 일본법인은 지난해 12월까지 2개국 이상에 출원돼 공개된 페로브스카이트 태양전지 관련 특허를 대상으로 조사를 진행했다.
조사 결과, 2025년 12월 기준 전 세계 공개 특허는 약 2000건으로 집계됐다. 특허는 통상 최초 출원 후 공개까지 1~2년이 걸리는 점을 감안해, 이번 연구는 2023년 이전 출원됐으며 2025년 12월 기준 유효한 특허를 중심으로 분석했다.
그 결과 중국이 세계 1위에 올랐고, 2015~2022년 장기간 선두를 유지했던 일본은 2위로 밀려났다. 연간 출원 추세를 보면 중국은 이미 2020년 전후부터 연간 특허 출원 건수에서 일본을 추월한 것으로 나타났다.
기업 경쟁 구도에서도 중국의 우위가 두드러졌다.
연구팀은 경쟁사 특허의 인용 빈도 등을 반영해 기업별 특허 가치를 종합 평가했으며, 중국 배터리 기업 CATL(寧德時代)이 2025년 종합 점수 1위를 기록했다. 일본 파나소닉이 2위를 차지했으나 2023년 1위 자리에서 내려왔고, 도시바는 2023년 3위에서 2025년 5위로 하락했다.
페로브스카이트 전지의 핵심 원재료는 납과 요오드다. 다양한 원료 조합이 가능해 발전 효율 향상 여지가 매우 큰 것으로 평가된다.
상용화 측면에서도 중국 기업들은 빠르게 앞서 나가고 있다. 중국 태양광 기업 우시 유트모라이트(極電光能)는 2025년 2월 페로브스카이트 전지 양산라인을 공식 가동했다. GCL 옵토일렉트로닉스(協鑫光電)는 이미 2022년 저장성 취저우에 100메가와트(MW) 규모 생산라인을 구축했다.
현재 중국 기업들은 대량 생산이 비교적 용이한 유리 기판형 페로브스카이트 전지에 우선 집중하고 있다.
일본 도쿄 소재 컨설팅업체 RTS의 수석 태양광 분석가는 "중국 기업들은 이미 실제 출하 실적까지 확보해 상용화 속도 면에서 일본을 앞섰을 가능성이 있다"며 "일본 역시 상용화 추진을 서둘러야 한다"고 말했다.
반면 일본 기업들은 박막형 페로브스카이트 전지 연구에 보다 무게를 두고 있다.
일본 세키스이화학 산하 세키스이 솔라필름은 일본 최초로 박막형 페로브스카이트 태양전지를 양산·판매한 기업이다. 이 회사는 2027회계연도까지 오사카 사카이시에 연간 100MW 규모 양산 공장을 건설할 계획이다.
일본 태양광 스타트업 엔코트 테크놀로지스(EneCoat Technologies)도 같은 시기 공장 가동에 들어가 2029년 대규모 양산 체제를 구축한다는 목표를 세웠다.
다만 중국 기업들은 단일 기술 노선에만 머물지 않고 있다고 관찰자망은 전했다.
유리 기판형 전지뿐 아니라 박막형 전지 연구개발과 양산도 동시에 추진하고 있으며, 기존 실리콘 태양전지 위에 페로브스카이트 층을 쌓아올리는 '적층형 전지' 기술 개발에도 적극 나서고 있다. 이를 통해 발전 효율을 크게 높이겠다는 전략이다.
중국에너지연구회 스위보(史玉波) 이사장은 최근 "페로브스카이트 태양광 기술은 글로벌 신에너지 기술 패권을 선점하고 혁신 주도 성장 전략을 뒷받침할 핵심적인 파괴적 기술"이라고 평가했다.
또 중국 국가에너지그룹 수석전문가 중다룽(鍾大龍)은 "페로브스카이트 적층형 전지는 우주 태양광 분야에서 매우 유망하지만, 장기 안정성 확보가 여전히 과제"라고 지적했다. 그는 응용 분야별 단계적 상용화를 제안하며 "수명 3~5년 제품은 소비자 전자기기에, 7~10년은 우주 분야에, 10년 이상은 지상 발전소에 적용하는 방식으로 추진해야 한다"고 말했다.
아울러 전용 테스트 기준 마련과 함께, 인공지능(AI) 및 고속 대량실험(하이 스루풋) 기술을 결합한 수명 예측 모델 구축도 서둘러야 한다고 그는 강조했다.
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