태양전지의 기술과 활용분야

소개글

태양전지의 기술과 활용분야에 대한 보고서 자료입니다.

목차

Ⅰ. 태양전지의 원리

Ⅱ. 태양전지의 종류

Ⅲ. 각종 태양전지 기술 및 제품

Ⅳ. 토의

Ⅴ. 참고문헌

본문내용

서는 개발단계에서 23%의 변환효율을 얻었으며, 영국의 BP Solar, 미국의 Uniserch Ltd. 등은 17~18%의 변환효율을 갖는 태양전지를 생산하고 있다.
Kyocera는 100㎠의 면적을 갖는 FZ(floating zone)실리콘 기판을 사용하여 19.44%의 변환효율을 갖는 태양전지를 개발하였다. 태양전지 제조방법의 특징은 전면전극과 실리콘과의 오믹접촉을 좋게하기 위하여 전극접촉면 아래에 고농도 인확산층을 형성하였고, 표면 passivation용 산화층과 이중반사방지막을 채택하였다. 또 기존의 스크린 인쇄법에 의한 태양전지와 같은 texture표면과 Al paste 인쇄 및 열처리에 의한 back surface field 형성, 표면 passivation용 산화층 형성 등의 공정을 채택하였다.
다결정 실리콘 분야에서도 단결정 실리콘과 유사하게 고가, 고난도의 공정을 사용하여 16% 이상의 고효율을 달성하기 위해 노력이 진행되고 있다. Kyocera사에서는 다결정 실리콘 태양전지를 n+pp+ 형태로 실리콘 질화막 표면처리와, RIE (reactive ion etching)법으로 표면을 texture화 시켜 고효율을 달성하였다. New South Wales 대학에서는 단결정 고효율 태양전지 제조기술인 BCSC를 다결정 기판에 적용하는 방법과 n+p 접합 불순물 확산 후에 전기로의 온도를 천천히 식혀서 다결정 기판에 존재하고 있는 철, 니켈, 코발트 등의 불순물을 석출하고 이 불순물을 포함한 표면층을 다시 시각(etch back)하고 마지막으로 표면재결합을 줄이기 위해서 열산화막을 성장하였다. 그리고 접합부의 누설전류를 억제하기 위해서 사진패턴 형성 기술을 이용하여 17.1%의 효율을 달성하였다. Multi-blade wheel grinding 방법으로 표면에 V-형 홈을 형성하여 1㎠의 면적에서 18.6%의 효율을 얻었다. 현재는 기계적으로 V-형 홈을 형성하고 원형고무 막대에 Ag 금속선을 자동으
로 인쇄하는기술을 이용해 상용화하기 위한 노력을 하고 있다. 미국 조지아 공대에서는 HEM(heat exchanger method)방법으로제작된 mc-Si 이용하여 n+pp+ 형태의 다결정 실리콘 태양전지를 제작하였고, 1㎠의 면적에서 변환효율 18.6%를 달성하였다.
(그림-11) 다양한 고효율 다결정 실리콘 태양전지 구조 (a) Kyocera 17.2% (b) UNSW 17.8%, (c) Sharp 17.2% (d) UNSW 16.7%
2. 초고효율 태양전지 양산 제품
세계적으로 제1세대 초고효율 태양전지 양산을 실행하고 있는 회사는 몇 개 안된다. 그중에서 Sanyo는 단결정 실리콘 기판에 비정질 실리콘 박막을 성장하는 이종접합 구조인 Heterojunction with Intrinsic Thin-layer (HIT) 태양전지로 양산기준 에너지 변환효율 19.5%를 달성하여 200W 모듈을 시장에 선보이고 있다. 실험실 수준에서는 21.4% 내외의 에너지 변환효율을 달성하여 초고효율 태양전지 제조 기술을 확보하였다. Sanyo HIT 태양전지는 0.2mm 두께, n-형 단결정 실리콘 기판에 진성의 수소화 비정질 실리콘 층과 투명전도막을 이용한다. 두 번째 상용으로 초고효율 태양전지를 양산하고 있는 회사는 BP-Solar사로 125mm×125mm크기에서 레이저 스크라이빙과 무전해 도금을 이용한 함몰형 금속 태양전지(BCSC)이다. 기존의 스크린 인쇄 전극형성보다 3% 높은 18.3%의 에너지 변환효율을 달성 판매하고 있다. 레이저 스크라이빙된 홈을 따라서 무전해 도금으로 Ni, Cu 그리고 Ag를 차례로 도포한다. 호주의 New South Wales(UNSW) 대학에서 개발되어, 2003년 BP Solar 사에서 연간 30MW 규모로 BCSC형 초고효율 태양전지를 생산하고 있다.
미국의 Sunpower 사는 후면에 모든 전극이 집적화된 태양전지인 BIS 로 제 3의 초고효율 태양전지 양산 대열에 뛰어들고 있다. Sun Power사는 2004년에 비교적 기판재료가 고품질로 고가인 FZ 실리콘 기판을 이용하여 양산을 계획하고 있다.
국내에서는 삼성 SDI 연구실에서 70mm×70mm 면적에서 BCSC 태양전지로 21% 내외의 초고효율 태양전지를 개발해 성공하여 대한민국 10대 신기술 상을 수상한 바 있다.
(그림-12) 초고효율 태양전지 양산을 수행하고 있는 세계 3대 회사
Ⅳ 토의
아직까지 태양전지의 실용화는 미진한 실정이다. 다른 에너지에 비해 효율적인 면이 많이 떨어지고, 전지의 개발 뿐만 아니라, 모듈화, 충전능력 등 기발 기술이 더욱 더 발전되어야 할 것이다.
하지만 태양에너지는 다른 화석연료 처럼 지역적 편중이 심하게 있지 않다. 물론 저위도 지역이 고위도 지역보다 태양이 많이 비춰지지만, 그 세기에 따라 태양전지의 효율이 달라 지지는 않는다. 따라서 석유나 천연가스처럼 국토에 매장되어 있는 것이 아니기 때문에 태양전지 개발은 개발할 가치가 충분히 있는 것이다. 조사결과, 몇십년동안 지속적으로 꾸준하게 효율이 향상되고 있다는 것을 보아도 알 수 있다.
또한 무공해이며, 100% 자연에너지라는 메리트가 작용하여 에너지로서의 가치는 충분히 매력이 있어 보인다. 하지만 전적으로 태양에 의존하다보니 불규칙성이 존재한다. 따라서 앞으로 태양전지가 미래사회에서 주에너지원으로서 자리잡기는 어려울 것이다. 화석연료가 고갈되고, 다양한 대체에너지가 개발, 발전되고 있는 현재, 태양전지도 그 중의 하나에 불과하다. 하지만 제 2의, 제3의 주에너지원으로 자리잡을 가능성도 배제할 수 없다. 효율향상과 제조에 따른 가격경쟁력, 그에 따른 기발기술이 지속적으로 연구 개발되어야 할 것이다.
Ⅴ. 참고문헌
1. http://www.solarkorea.or.kr/ (태양광사업단)
2. http://www.solarpv.or.kr/ (태양광발전기술 연구회)
3. http://www.solarpv.kier.re.kr (태양전지연구센터)
4. http://www.samsungsdi.co.kr (삼성SDI)
5. http://www.sharp-korea.co.kr/ (Sharp)

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