▲ ▲한국기계연구원 김동수 박사가 새로 개발된 차세대 태양전지를 선보이고 있다.. ▲한국기계연구원 김동수 박사가 새로 개발된 차세대 태양전지를 선보이고 있다.

기존 반도체 공정을 대체한 인쇄 공정 기반의 초저가 유기 태양전지 제작 기술이 국내 연구진에 의해 개발돼 향후 국내외 태양전지 시장에 큰 파급효과를 미칠 전망이다.

한국기계연구원(원장 이상천) 인쇄전자연구센터 김동수 박사팀은 정전기력을 이용한 미세입자 스프레이 기술로 대면적을 효율적으로 코팅해 제작 비용을 기존보다 90% 줄인 초저가 대면적 태양전지 제작기술을 개발했다고 19일 밝혔다.

이번과 같이 롤 프린팅 기반의 인쇄전자 방식을 이용한 태양전지가 개발된 것은 국내 최초이다. 이번에 개발된 태양전지의 효율은 2.8%로, 롤 프린팅 기반 태양전지의 세계 최고 수준 효율인 3% 초반과 근접하다.

전기력을 활용하지 않은 기존의 스프레이 코팅은 압축가스 분사로 입자 크기가 10 ㎛ 이상이기 때문에 코팅 후 표면이 고르지 않고, 유기물의 박막 형성이 어려웠다. 새로 개발된 정전기력 분사 기술은 5~10 ㎸ 전기와 함께 압축가스로 분사해 입자 크기를 1~2 ㎛로 줄여 보다 미세한 선폭과 고품질 표면 구현은 물론 50～500 ㎚ 두께의 박막이 가능하게 됐다.

특히 기존 스핀코팅이나 박막 스퍼터링 혹은 진공증착 방식의 반도체 공정과 달리 연속적인 소자 생산이 가능하고 제작 과정에서의 재료 소모가 적어 기존 제작비용의 10%만으로도 태양전지를 제작할 수 있다는 특징이 있다.

연구책임자인 한국기계연구원 김동수 박사는 “정전기력 분사방식을 이용한 유기 태양전지 제작 기술은 향후 태양전지는 물론 다양한 전자소자의 개발에 응용될 수 있는 획기적인 기술”이라고 밝혔다.

한편 세계 박막형 태양전지 시장은 오는 2013년 4조4,000억원에서 2023년 34조원대로 폭발적인 성장이 예상되고 있다.