태양전지 (solar cell)
실리콘 두께를 얇게… 유리ㆍ플라스틱 등 저렴한 재료로 기판 ‘박막형’ 차세대 태양전지로 뜬다.
광기전력효과 이용 전기에너지 전환 반도체소자 반도체ㆍLCD 공정과 유사 …관련기업 진출 쉬워 최근 들어 친환경에너지에 대한 관심이 높아지고 있는데요, 이 가운데 가장 주목받는 것이 무한 청정에너지원인 태양입니다.
◇햇빛을 에너지로 바꾸는 태양전지= 태양을 에너지원으로 활용하는 태양광발전시스템의 핵심인 태양전지는 광기전력효과(photo voltanic effect)를 이용해 빛에너지를 전기에너지로 전환하는 반도체 소자입니다.
태양전지 원리는 먼저 햇빛이 흡수되면 전지 내부에서 전자(electron)와 정공(hole)이 생겨납니다. 이 전자와 전공이 자유롭게 이동하다가 PN접합에 의해 생긴 전계로 들어오면 전자와 전공은 각각 N형과 P형 반도체로 이동, 전극을 통해 내부 전자가 외부 회로로 흘러 들어가며 전류가 발생합니다.
◇현재 주류는 벌크형 실리콘 태양전지= 태양전지는 재료에 따라 실리콘 태양전지와 화합물 태양전지로 구분되기도 하며, 기판 종류에 따라서는 벌크(bulk)형과 박막형으로 나뉩니다.
이 가운데 벌크형 실리콘 태양전지는 다시 실리콘 결정 상태에 따라 다결정과 단결정 실리콘 태양전지로 구분됩니다. 벌크형 실리콘 태양전지가 전체 시장의 90% 이상을 점유하고 있습니다.
하지만 최근 태양전지 시장에서는 실리콘 사용으로 인한 고비용 문제가 핵심 사안으로 떠오르고 있습니다. 이에 각 업체들은 원재료비 절감을 위해 실리콘 두께를 얇게 하는 박형화 방법을 비롯해, 유리ㆍ플라스틱 등 저렴한 재료를 기판으로 사용하는 등 다양한 방식을 개발하고 있습니다.
◇차세대 기술인 박막형 태양전지= 차세대 태양전지로 주목받고 있는 박막형 태양전지는 햇빛을 흡수하는 기판으로 실리콘을 사용하는 방식과는 달리, 유리ㆍ금속ㆍ플라스틱 등 값싼 재료로 기판을 만들고 그 위에 실리콘을 얇게 입히는 방식을 사용합니다. 이는 기존 방식 대비 실리콘 소요량을 100분의 1로 줄일 수 있으며, 기판 대형화 및 대량ㆍ연속 생산 등에 유리하다는 평가입니다.
때문에 최근 실리콘 원가부담이 커지면서 태양전지 사업에 신규 진출하는 기업을 중심으로 박막형 태양전지 연구개발이 활발히 진행하고 있습니다. 유럽태양광산업연합(EPIA)은 2010년 전체 태양전지 시장에서 박막형 비중이 20%에 이를 것으로 전망했습니다.
실리콘 태양전지 대비 부족한 에너지 변환효율을 높이기 위한 연구개발이 활발하게 진행되고 있기 때문에, 머지않아 태양전지 기능을 하는 유리창과 건물 외장재에서 만들어진 청정에너지로 생활하는 시대가 열릴 것으로 전망됩니다.
◇반도체ㆍLCD 기술로 태양전지까지= 태양전지 제조과정은 반도체ㆍLCD 공정과 유사한 점이 많아 반도체ㆍLCD 관련기업들이 진출하기 수월하다는 평가입니다. 때문에 샤프, 교세라 등 반도체ㆍLCD 사업을 진행하는 일본업체들이 전세계 태양전지 시장의 50% 이상을 점유하고 있습니다.
이에 따라 메모리 반도체 및 LCD 부문 세계 1위인 우리나라가 향후 태양전지 시장에서도 두각을 보일 것으로 전망됩니다. 현재까지 1986년부터 태양광 발전산업을 시작한 LS산전을 비롯해, 2004년 경동도시가스가 만든 경동솔라, 2005년 태양광 모듈사업에 진출한 현대중공업 등이 관련시장에 진출했습니다.
특히 올해 초 한국철강이 반도체ㆍLCD 장비업체인 주성엔지니어링, 아바코 등으로부터 태양전지 공정장비를 도입하며 박막형 태양전지 시장 진출을 선언했으며, LG전자 역시 박막형 태양전지 전담팀을 구성하고 관련시장 진출을 적극 추진하고 있습니다.
한편, 올해 전 세계 태양광발전 시장 규모는 186억달러로, 향후 연평균 30% 이상 성장이 예상됩니다.
출처 : 신문기사, 잘 기억이 안남