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태양전지 제조용 대 면적 플라스마 CVD 공정개발 최전선

전문가 제언: ○ 태양전지 산업은 매년 40～50% 이상 크게 성장하고 있는데, 현재 태양전지 시장의 90% 이상을 Si를 많이 사용하는 결정질 실리콘 태양전지가 점유하고 있다. 따라서 실리콘의 공급 문제로 앞으로는 박막 실리콘 태양전지의 대량 보급이 불가피할 것으로 보인다. 그러나 박막 실리콘 태양전지는 낮은 변환효율과 생산성이 문제이므로 이에 대한 시급한 개선이 필요하다.

○ 일반적인 플라스마 CVD(Chemical vapor deposition: 화학적 기상 증착법) 공정은 시란(SiH4) 가스를 플라스마 방전으로 분해시켜 a-Si(amorphous silicon, 비정질 실리콘) 또는 μc-Si(microcrystalline silicon, 미세결정 실리콘) 박막을 기판에 증착시키고 있는데, 앞으로는 a-Si 층과 광열화가 작은 μc-Si 층을 조합시킨 고효율의 탠덤(tandem)형 태양전지가 주류를 이룰 것이다. 그러나 μc-Si 층은 광흡수 계수가 작아서 수㎛ 정도의 두께가 필요하므로 양산화를 위해서는 μc-Si 층의 증착속도를 높이고, 증착면적을 크게 하는 대 면적화 기술이 요구된다.

○ 현재 박막 실리콘 태양전지 개발에서 대 면적화와 고속증착의 기술적인 목표치는 마이크로파 플라스마 CVD 기술에 의해 거의 달성되고 있다. 마이크로파 방전은 표면파를 이용하므로 용량결합형 및 유도결합형 RF(radio frequency) 방전에 비교해 대 면적과 고밀도 플라스마 생성에 상당히 용이한 기술로 알려져 있으므로 우리나라도 이에 관한 연구가 필요하다.

○ 태양전지 산업을 확대시키기 위해서는 고성능과 높은 생산성을 통한 저비용의 태양전지를 실현해야 하는데, 생산비 절감을 위해서는 고품질의 실리콘 박막을 고속으로 형성하는 제막기술의 개발이 필요하다. 이 해설에서는 균일하게 대 면적을 증착시키는 기술과 고속으로 μc-Si 막을 증착시키는 기술 그리고 변환효율을 크게 향상시키는 새로운 개념의 창출 등에 관해 자세하게 기술하고 있다.

저자: SUGAI Hideo
자료유형: 학술정보