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QSC 실리콘 잉곳으로 만든 태양전지 성능

전문가 제언: ○ 단결정이나 다결정(mc) 실리콘 웨이퍼는 현재의 태양광 산업에서 기판 재료로 주류를 차지한다. 그러나 이들 2재료는 태양전지를 제조하는데 다소 부적합하다. 우선 mc-Si에 비해 단결정 실리콘은 물질 첨가한 p형 CZ-Si 웨이퍼로 낮은 결함 밀도와 낮은 반사율의 표면 텍스처링 때문에 높은 셀 성능을 보여준다. 그러나 CZ-Si 웨이퍼는 솔라 모듈 때문에 둥근 각으로 처리해야 하는데, 재료의 손실뿐만 아니고 최종 모듈의 면적 손실도 감수해야 한다. 또 심각한 광유도 저질화(LID)를 피할 수 없고 결국 코스트를 상향시킨다.

○ 한편 mc-Si은 태양전지의 평균 효율은 높은 전위밀도와 결함 구조의 금속 불순물 때문에 mc-Si 태양전지의 전기성능이 이들로 인해 방해되어 CZ-Si 태양전지보다 훨씬 낮다. 또 mc-Si 태양전지의 다른 단점은 표면 텍스처링 이후에 표면 반사율이 높아 셀 효율이 떨어지는 것으로 알려져 있다. 본문에서 말하는 유사 단결정 실리콘(Quasi-single crystalline silicon, QSC-Si)은 캐스트 단결정 실리콘 기술로 CZ와 mc 실리콘의 양쪽의 장점을 갖고 제조한다.

○ QSC-Si은 실리콘 태양전지의 이상적 재료로 알려지고 있는데 정방형, 단결정에 낮은 구조 결함 밀도와 제작 코스트가 낮다. 캐스트 공정의 크루시블에서 만들어지기 때문에 캐스트 유사 단결정 실리콘(QSC) 또는 일신형 실리콘(mono-like silicon) 등으로 불린다. 센터에 하나의 큰 그레인의 캐스트 결정이 있고 주위에 작은 입자들이 있다. 이 QSC-Si 태양전지는 본문에서 기술한 바와 같이 효율이 18% 이상으로 보고되어있고, 앞으로 PV산업에서 좋은 결과를 주리라 예측하고 있다.

○ 국내는 단결정 실리콘 태양전지에 대한 연구는 많다. 삼성종합기술원에서 고효율 단결정 실리콘 태양전지와 성균관대에서 PC1D를 이용한 단결정 실리콘 태양전지 효율 등 많은 논문이 나와 있다. 최근 한화그룹과 충청남도가 지난 5월 개소한 ‘주도 프로젝트’는 홍성군의 죽도를 태양광을 활용한 에너지 자립 섬으로 변모시킨다. 또 한화큐셀은 인도와 필리핀에 50MW 규모의 태양광 발전소를 건설한다.

저자: Genxiang Zhong, et al.
자료유형: 니즈학술정보