고효율 CdTe/CdS 박막 태양전지 모듈 생산에 적합한 혁신적 공정

전문가 제언

○ 고가의 실리콘 태양전지의 대안으로 개발되고 있는 2세대 박막 태양전지 중 CdTe 태양전지는 CdTe의 밴드 갭이 광흡수에 이상적이고 공정이 가장 간단하여 경제성 목표 1$/W를 2009년 달성하였다고 한다. 파워변환효율도 실험실적으로 16.5%, 상업용 모듈에서 7~10%에 달하여 가장 경쟁력 있는 태양전지로 CIGS 태양전지와 호적수가 되고 있다. Cd의 독성문제는 셀 피복 및 재순환 시스템으로 해결을 모색하고 있다.

○ CdTe 태양전지에서 난제는 후면 전극용 금속 대부분이 CdTe와 비 옴 접촉을 이루는 것이었다. 해결책은 Cu를 증착하여 CdTe 표면에 CuxTe 전극을 형성하여 옴 접촉을 만드는 것이다. 그러나 CuxTe는 불안정하여 Cu 확산에 의해 열화하기 쉽다. 미국 First Solar사는 미리 에칭한 CdTe 표면에 2nm의 Cu를 증착한 후면 전극으로 해결하고 있다.

○ 본문은 CdTe/CdS 태양전지의 공업적 제조공정을 소개하고 있다. 특히 후면전극 제조의 혁신적 기술을 강조하고 있다. 종래와 달리 Cu 증착 전 CdTe 표면의 에칭이나 염소처리용 CdCl2를 사용하지 않았다. 이 기술은 기판온도 200℃에서 스퍼터링에 의해 CdTe 상에 두께 200nm의 버퍼층 As2Te3와 두께 20nm의 Cu를 연속 증착하여 옴접촉의 후면전극을 만드는 것이다. 시제품 1㎠ 셀의 최고 변환효율은 15.8%이었다. 안정성도 월등하여 이 새로운 공정 기술은 오랜 숙원을 해결한 뛰어난 기술로 보인다.

○ 국내에선 Cd의 독성문제와 후면전극의 기술적 난점으로 기업체 참여가 아직 없으나 고려대 김동환 교수팀의 연구가 돋보인다. 1998년 근접승화법에 의한 CdTe 태양전지 제조연구 후 2004년 후면전극 CuxS 연구 그리고 2009년 녹색프로그램으로 고효율 CdTe 태양전지의 신공정 연구를 개시했다. 한국과학기술원은 2004년 근접승화법(CSS)을 이용하여 변환효율 14%를 달성했고 Cu2Te 전극을 연구했다.

○ 2009년 First Solar사는 몽골에 CdTe 태양전지에 의한 2GW 태양광 발전소를 위한 중국과의 계약 발표와 세계최대 시장점유율 12.8% 획득으로 기술자의 꿈을 실현해보였다. Cd의 독성과 희귀문제가 있는 CdTe 태양전지에 대한 기업적 투자는 신중을 기할 필요가 있다고 생각한다.

저자

N. Romeo, A. Bosio, A. Romeo

자료유형

학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

화학·화공

연도

2010

권(호)

94

잡지명

Solar Energy Materials and Solar Cells

과학기술
표준분류

화학·화공

페이지

2~7

분석자

변*호

분석물

• 고효율 CdTe 박막 태양전지 모듈 생산에 적합한 혁신적 공정.pdf [431,668 byte]

이미지변환중입니다.