화학뉴스

Teijin은 최근 차세대 태양전지의 변환효율을 향상하는 소재 NanoGram 실리콘 페이스트를 개발했다.
보급률이 높은 결정형 실리콘계 태양전지 가운데 앞으로 주류로 부상할 가능성이 높은 의 발전효율을 20% 이상으로 높여 수요기업의 제조코스트 감축에도 기여할 것으로 기대되고 있다.
2017년 본격 생산을 시작할 계획으로 국내외 셀 및 모듈 생산기업을 대상으로 채용 제안을 적극화할 방침이다.
태양전지는 실리콘계, 화합물계, 유기계로 분류되지만 세계에서 생산되는 태양전지의 90%는 결정실리콘계로 품질 안정성과 안전성, 가격 등 밸런스가 뛰어나기 때문에 앞으로도 수요가 신장할 것으로 예상된다.
고객들의 요구에 대응해 교환효율이 높고 코스트가 저렴한 모듈 연구개발(R&D)이 활발하게 진행되고 있다.
Teijin이 개발한 신제품은 로 불리는 고효율제품을 타겟으로 셀 표면은 범용 결정 실리콘계와 동일하지만 뒷면을 가공해 변환효율을 19-21% 높였으며 기존라인을 이용해 셀‧모듈을 생산할 수 있는 것으로 알려졌다.
와 같은 고효율 결정형 실리콘계 태양전지 타입의 합산 생산량은 2020년 결정 실리콘계 전체의 60% 이상을 차지할 것으로 예측되고 있다.
는 셀 뒷면의 전극 아랫부분에 형성되는 불순물 확산층을 지칭하는 것으로 실리콘웨이퍼 내부에 붕소와 인, 알루미늄 등 불순물을 열이나 레이저로 확산시켜 전기전도율을 개선한 부분이다.
불순물 확장층이 웨이퍼 내부에서 발생하는 전기를 높은 효율로 모아 변환효율이 높아지는 원리로 BSF층을 전극 바로 밑에 부분적으로 배치하는 태양전지는 변환효율이 더 높다.
NanoGram 실리콘 페이스트는 불순물 확산층을 형성하기 위한 소재로 페이스트 내부에 인과 붕소 등 불순물을 내포한 고농도 실리콘 나노입자가 균일하게 분산돼있다.
Teijin은 레이저를 활용해 불순물을 웨이퍼 내부에서 효율적으로 확산시키는 기술도 확립했다.
붕소를 포함한 실리콘 페이스트는 우선 뒷면전극 하층부에 스크린 또는 잉크젯 인쇄로 페이트스를 인쇄하고 레이저를 조사해 실리콘 기판을 보호하는 패시베이션(Passivation) 막을 뚫고 붕소의 웨이퍼 부분 확산을 동시에 실시해 세정하는 방식이다.
열처리에 의한 불순물 확산도 가능하지만 레이저를 사용하면 인쇄, 막 제거 및 확산, 세정 등 3개 공정으로 단순화할 수 있기 때문에 코스트 절감에도 기여할 수 있다.
Teijin에 따르면, NanoGram 실리콘 페이스트를 사용한 셀의 제조코스트는 범용적인 결정 실리콘계 셀에 비해 W당 4.5% 가량 절감할 수 있는 것으로 알려졌다.
또 발전효율은 20.5%로 불순물에 알루미늄을 사용하는 타입의 발전효율 20% 보다 높은 등 뛰어난 변환효율과 제조코스트 삭감을 동시에 구현하는데 성공했다.
Teijin은 신제품을 캐리어 주입 소재와 반도체 소재, 발광소재 등으로 전개할 계획을 가지고 있으며 매출 100억엔 수준으로 사업을 성장시킬 방침이다.