이준신 교수는 “현재까지 국내 태양광 산업의 기술은 Screen Printing(SP) 방식의 후면 Full Al-BSF층을 갖는 태양전지가 주도하고 있다”면서, “향후 태양광 기술개발의 전망과 방향성에 대해 살펴보면, 크게 3단계로 요약할 수 있다”고 설명했다.
시장 주력 모델인 PERL 및 PERC 태양전지
그 1순위 사업화 기술은 PERL(Passivated Emitter and Rear Locally Diffused Cell) 또는 PERC(Passivated Emitter and Rear Cell) 구조와 같은 초고효율을 위한 Local Contact 기술로, 현재 국내 태양광 업계는 이러한 기술개발 및 상용화를 위해 연구개발 중이다. 이와 관련해 이 교수는 “1순위 사업화 기술인 PERL 및 PERC 태양전지는 가장 빠르게 상업화돼 정착하고 있다”면서, “이 단계에서 웨이퍼는 기존 P 타입에서 N 타입으로 변화하고 있다”고 말했다.
틈새시장 공략형 모듈 개발
이 교수는 2순위 사업화 기술로는 수상 태양광 모듈 및 창호형 모듈과 같은 특수형 모듈을 위한 Bifacial 구조의 태양전지 상업기술 개발이 진행되고 있다고 전했다. 이에 대해 그는 “이 같은 새로운 특수형 모듈은 새로운 시장 창출을 통해 틈새시장을 공략해 성장할 수 있을 것으로 기대된다”고 밝혔다.
또한 이 교수는 특수형 모듈 개발과 함께, IBC 및 HIT와 같은 기존의 고효율 양산 태양전지에 대한 비용 절감 및 공정 단순화를 위한 기술개발도 지속적으로 이뤄지고 있다고 덧붙였다.
효율 한계 돌파 위한 차세대 3순위 기술
미래 기술로 손꼽히는 3순위 사업화 기술은 1세대 태양전지의 효율 한계를 돌파하기 위한 차세대 아이템으로 기대되고 있는데, 여기에는 결정질과 박막형 태양전지를 융합한 탠덤(Tandem) 구조 태양전지의 기술과 다중표면 아키텍처를 이용한 박막형 태양전지가 포함된다. 이 교수는 “기존 실리콘 박막기술의 경우 다양한 물질 적용을 통해 에너지 밴드갭(Bandgap)을 조절함으로써 분광반응 특성을 향상시킬 수 있지만, 결정질 실리콘 태양전지에 비해 전반적으로 효율이 낮다는 문제점을 안고 있다”면서, “따라서 하부 태양전지로 결정질 태양전지를 기반으로 박막형 태양전지를 적층하면 기존 태양전지의 효율 한계를 극복할 수 있을 것으로 기대된다”고 밝혔다.
또한, 그는 다중 표면 아키텍처를 이용한 탠덤(Tandem) 구조 태양전지의 경우 Nano/Micro/Macro 크기의 표면구조가 통합된 다중표면 구조를 이용해 모든 파장대역에서의 분광 특성과 광 이용률을 극대화시키고, 표면 구조의 높은 단차비를 이용해 표면적을 증가시킴으로써 단면적당 광 흡수층을 증가시킬 수 있으므로 차세대 아이템으로 판단된다고 설명했다.
이 교수는 “다중접합 태양전지 개발의 핵심 요소는 각각의 태양전지 분광반응 특성을 조절함으로써 전류 매칭을 통해 실제 태양전지에서 효과를 얻도록 하는 것”이라면서, “표면 Passivation과 TRJ(Tunnel Recombination Junction) 특성을 최적화하는 기술도 중요한 부분으로, 20mA/㎠ 이상의 전류 매칭을 위한 상부 태양전지의 기술개발이 뒷받침된다면 초고효율의 태양전지 개발도 가능할 것”으로 전망했다.
<Mini Interview>
“산학연 공동으로 차별화된 기술개발 이뤄져야”
Q. 국내 태양광 셀&모듈 업계의 기술개발에 있어서 애로사항과 이를 해결하기 위한 방안이 있다면?
국내 태양광 업계의 공통적 기술개발 목표는 고가의 공정을 저가화 및 고효율화한다는 점에서 일치한다. 그러나 대부분의 고효율 기술 및 저가화 공정 기술은 유럽, 일본 등 국외 공정기술에 의존하고 있는 상황이라, 국내 순수 기술이 적용된 고효율 태양전지 타입 및 핵심원천기술에 대한 부재가 기술 경쟁력 성장에 걸림돌로 작용하고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해서는 산학연이 함께 차별화된 기술개발을 통해 국내 순수의 고유한 고효율 태양전지 핵심기술을 개발하고, 이를 근간으로 하는 독보적 설비기술 개발을 연계해 국내 고유의 태양전지에 대한 국가 기술개발 경쟁력을 높여야 할 것으로 판단된다.
Q. 국내 태양광산업 발전을 위한 셀&모듈 기술개발 트렌드는?
원료로부터 잉곳, 웨이퍼, 셀, 모듈, 시스템까지 전체 밸류 체인(Value Chain)이 연계돼 동시 성장할 수 있도록 국내 순수의 요소기술들이 연계 개발 및 특성화돼야 하며, 이에 따른 부품 소재들의 기술개발 및 연계를 통해 국외 의존율을 최소화함으로써 국내 태양광산업의 밸류 체인별 동시 성장을 도모해야 한다.
Q. 국내 태양광산업 전망에 발맞춰 국내 태양광업계가 취해야 하는 전략은?
향후 20년 뒤 미래까지도 실리콘 기반의 태양전지가 주류일 것으로 전망된다. 따라서 산학연이 함께 실리콘 기반의 차별화된 순수 국내 기술로 태양전지 구조 및 고효율 기술개발을 신속히 완료해 산업화로 연계할 수 있는 발판을 마련해야 한다고 본다. 이로써 태양광시장에서 기술 우위에 설 수 있게 될 뿐 아니라, 국외로의 기술 수출을 통해 세계 태양광시장의 주류 기술이 국내 태양광업계에 의해 주도될 수 있도록 해야 할 것이다.
Q. 국내 태양광산업 발전을 위한 산학연 공동의 노력은?
순수 국내 기술을 통한 차별화된 실리콘 기반의 고효율 태양전지 개발을 위해 산학연이 함께 기술개발을 이끌어 갈 수 있는 발판 마련이 시급하다. 이를 위해서는 인적자원 네트워크 활성화와 기술개발 검증을 위한 국내 인증기관들의 기술 수준 향상 및 국제 인증기관으로서의 성장 등 신속한 기술개발을 진행할 수 있도록 필요한 제반 시설들의 성장과 성숙이 필요하다고 본다.
SOLAR TODAY 김 미 선 기자 (st@infothe.com)
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