태양전지 제작비용 낮춰

태양광 발전용 전지에 대한 각국의 기술개발 경쟁이 치열해지고 있는 가운데 태양전지 제작 비용을 크게 낮출 수 있는 'CIGS(구리,인듐,갈륨,셀레늄) 나노 분말 합성법'이 국내에서 개발돼 관심을 모으고 있다. 성균관대 정덕영 교수팀(화학과)은 최근 서울 역삼동 한국기술거래소에서 상압으로 단시간에 50㎚ 미만의 다양한 CIGS계 나노 입자를 합성할 수 있는 대량 합성기술을 발표했다.

이 기술은 경제적이라는 것이 가장 큰 장점이다. CIGS계 나노 입자로 나노잉크를 제조하고 기판 위에 이 잉크로 인쇄-건조-열처리 과정을 거치면 태양전지 광흡수층이 손쉽게 형성돼 고가의 진공증착 장치가 필요없기 때문이다. 현재 태양전지의 광흡수층은 동시증착(co-evaporation)， 스퍼터링 등 진공기술을 이용한 물리증착 방식을 적용하고 있어 대면적 태양전지 생산이 어렵고 제조 단가가 높아 가격 경쟁력이 떨어진다는 지적을 받아왔다. 연구팀 관계자는 "높은 결정성을 가진 양질의 CIGS계 나노 입자 대량 합성기술이 개발된 것은 세계적으로 처음"이라고 설명했다.

아울러 유리 기판에 2차원으로 잘 정렬된 고분자 미세 구형입자 결정을 만들어 주기적인 패턴을 고분자 복제주물법을 통해 고분자 평면으로 옮기는 데 성공,태양전지의 효율을 향상시켰다고 연구팀은 덧붙였다.

실제 이 기술을 표면에 적용한 기존 c-Si(실리콘) 태양전지의 경우 약 1%포인트의 효율을 높일 수 있었다는 것.현재 상업용 박막 태양전지의 효율은 사용물질，소자 구조에 따라서 5~11% 수준이다. 정 교수는 "나노구조 소재의 크기 및 배열을 태양광의 특성에 따라서 적절히 조절할 수 있게 된다면 다양한 밴드갭을 보이는 적층형 태양전지의 제작도 가능해진다"며 "이 경우 고효율 태양전지의 대량 보급이 한결 쉬워질 것"이라고 말했다.

한편 CIGS 박막형 태양전지는 두께 4㎛ 이하로 얇게 제작돼 재료 소모량이 적고 가벼운 데다 휴대가 가능해 활용 범위가 넓다는 장점이 있다. 이 때문에 미국의 나노마켓(Nano Markets)은 박막형 태양광 발전용 전지 시장이 2007년 10억달러에서 2015년에는 72억달러를 넘어설 것으로 전망하고 있다.

이관우 기자 leebro2@hankyung.com