▲ 박형 실리콘 기판(左), 박형 실리콘 태양전지.

한국에너지기술연구원이 결정질 실리콘 태양전지의 변환효율을 유지하면서 제조원가는 절반으로 줄일 수 있는 원천기술을 개발했다.

한국에너지기술연구원(이기우 원장) 태양광연구실 송희은 박사팀이 개발한 이번 기술은 결정질 실리콘 태양전지 제조원가 중 가장 큰 비중을 차지하는 실리콘 사용량을 절반으로 줄이고 공정 절차 또한 줄여 전지의 경제성을 확보할 수 있는 기술로 평가받고 있다.

실제 태양광을 충분히 흡수할 수 있는 태양전지의 실리콘 기판 두께는 일반적인 머리카락 두께의 반인 50 마이크로미터(μm)면 충분하다. 하지만 두께가 얇은 기판을 사용해 태양전지를 제조할 경우, 기판이 쉽게 파손되는 문제점이 있기 때문에 현재는 일반적으로 180 μm의 기판을 사용하고 있다.

그러나 이번 초박형 결정질 실리콘 태양전지 양산 공정 및 관련 장치 개발을 통해 기판 두께를 180 μm에서 100 μm까지 줄여도 강한 내구성을 유지해 기존의 문제점을 극복하고 경제성을 확보할 수 있게 됐다.

또한, 기존에 개발된 태양전지 중 변환효율이 매우 높은 이종접합 태양전지(a-Si:H/c-Si 계열)는 웨이퍼 전면과 후면에 다층의 실리콘 박막과 투명 전도막을 순차적으로 형성함에 따라 공정 장비와 비용 상승에 대한 문제가 있었다.

그러나 이번에 개발된 기술은 전면과 후면에 실리콘 박막과 투명 전도막을 동시에 형성해 태양전지를 제조함으로써 제조에 필요한 장치와 공정수를 절반으로 줄이는 것을 가능하게 한다.

기술개발책임자인 송희은 박사는 이번 기술에 대해 “향후 기판의 두께를 50 μm까지 줄이고 태양전지의 변환효율은 기존의 18.5%에서 20%이상으로 끌어올리기 위한 기술개발이 진행 중”이라며, “1~2년 내 상용화해 세계 시장 점유율 상승에 일조할 것”이라고 전했다.

또 “이번 기술개발을 토대로 그동안 유럽 등 기술 선진국에 비해 뒤쳐져있던 우리나라가 결정질 실리콘 태양전지 분야에서 Fast Follower가 아닌 First Mover로의 도약과 함께 태양광 발전의 그리드 패리티를 달성할 수 있는 계기가 될 것”이라고 밝혔다.

그리드 패리티(Grid Parity)는 태양광으로 전기를 생산하는 단가와 화석연료를 사용하는 기존 화력발전 단가가 동일해지는 균형점을 가리킨다.

한편, 블룸버그에 따르면, 현재 우리나라의 결정질 실리콘 태양전지 세계 시장 점유율은 2013년 기준 0.9%로 일본(12.9%)·중국(60.5%)에 비해 크게 뒤쳐져 있다.