[국토경제신문 임진택 기자] 한국에너지기술연구원은 폴리머 기판을 적용해 가벼우면서도 유연한 고효율 CIGS 박막 태양전지를 개발했다고 20일 밝혔다. 


CIGS 박막 태양전지는 구리, 인듐, 갈륨, 셀레늄 4원소로 이루어진 화합물을 유리나 플라스틱 기판에 증착해 광흡수층으로 사용하는 차세대 태양전지다.
광흡수계수가 커 매우 얇은 박막만으로도 높은 변환효율을 보이면서 결정질 실리콘 태양전지에 비해 적은 소재 사용과 간소한 공정만으로 고효율 태양전지를 제조할 수 있다. 


최근 건축물 일체형 태양광(BIPV) 등 도심형 친환경에너지원에 도입하는 방안이 추진되면서 딱딱하고 무거운 유리 기판을 이용하는 전통적인 CIGS 박막 태양전지에서 초경량 유연 기판을 적용, 효율은 유지하면서도 응용성을 극대화하도록 기술개발방향이 변화하고 있다. 


이에 발맞춰 에기연은 폴리머 기판 CIGS 박막 태양전지 기술을 개발한 것이다. 


기존 유리 기판의 고온 성막 기술은 기판의 가열 온도가 섭씨 550도 이상으로 높아 녹는점이 낮은 폴리머 기판 성막 시에는 활용하기 어렵고 효율도 낮아지는 문제가 있었다. 


연구진은 저온 성막 기술을 도입, 증착 온도를 낮추면서 효율을 유지할 수 있도록 했다. 
또 태양전지의 효율을 높이기 위해 필요한 알칼리 원소를 폴리머에 주입하는 외부 알칼리 주입 기술을 접목해 효율 극대화를 이뤄냈다. 

특히 첨단 분석법을 이용해 나노스케일 수준에서 CIGS 소재의 특성과 함께 외부 알칼리 주입의 효율 향상 메커니즘까지 규명했다.


연구진은 개발된 기술을 바탕으로 대면적 고속 CIGS 박막 태양전지 제조 기술, 초경량 유연 박막 태양전지 관련 소재·부품·장비 기술 고도화, 건물 외벽 및 지붕재에 설치 가능한 초경량 유연 고성능 박막 태양광 모듈 제조 기술 등의 추가 연구를 진행할 계획이다.


에기연 김기환 책임연구원은 “이번 기술개발은 유연 CIGS 박막 태양전지의 핵심소재 및 공정에 대한 원천 기술을 확보했다는데 의의가 크다”고 말했다.  


에기연 윤재호 책임연구원은 “개발된 기술을 통해 신규 고부가가치 태양전지 제품 생산과 차세대 응용 분야를 창출해 도시 발전(發電)에 기여할 수 있을 것으로 기대한다”고 밝혔다.

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