|
고효율 화합물 반도체 태양전지의 상용화를 앞당길 수 있는 기술을 한미 공동연구진이 최초로 개발했다. 화합물 반도체 태양전지는 현재 태양전지시장의 95%를 차지하고 있는 실리콘 태양전지에 비해 효율이 2배가량 높지만 제조비용이 비싸 우주산업과 같은 특수분야에만 제한적으로 사용돼왔다. 이번에 국내 연구진이 주축이 돼 제조비용과 공정시간을 획기적으로 줄일 수 있는 기술을 개발해 상용화를 앞당길 수 있을 것으로 기대된다. 한양대 에너지공학과의 백운규(사진) 교수팀은 미국 일리노이대의 존 로저스 교수팀과 공동으로 다층 성장기술을 이용해 화합물 반도체 태양전지 제조기술을 개발하는 데 성공했다고 19일 밝혔다. 반도체는 크게 게르마늄이나 실리콘 같은 단체로 이뤄진 엘리멘털(elemental) 반도체와 두 종류 이상의 원소가 비교적 간단한 정수비로 결합된 화합물로서 작용하는 화합물 반도체로 나뉜다. 화합물 반도체는 실리콘에 비해 전자 이동도가 10배 이상 빨라 차세대 반도체 재료로 각광을 받고 있지만 재료가 비싸 사용하는 데 제약이 따랐다. 백 교수팀은 웨이퍼 위에 화합물 반도체층과 분리층을 각각 번갈아 연속적으로 성장시켜 한장의 웨이퍼 위에 여러 층의 소자를 성장시킬 수 있는 다층 성장기술을 활용, 총 공정비용 중 반도체 웨이퍼 비용이 차지하는 비율을 42.4%에서 4.2%로 감소시키고 공정시간도 10분의1로 단축시키는데 성공했다. 여러 층으로 성장된 반도체층은 플라스틱을 포함한 다양한 기판으로 옮겨 태양전지를 제작할 수 있기 때문에 기존의 공정으로는 불가능했던 플렉시블 태양전지의 제작도 가능할 것으로 연구팀은 전망했다. 플렉시블 태양전지는 차세대 플렉시블 디스플레이의 주요 전원공급원이다. 백 교수는“이번에 개발한 화합물 반도체 다층 성장기술은 고효율 태양전지뿐 아니라 차세대 반도체, 논리소자 및 적외선카메라 등 다양한 고부가가치를 갖는 차세대 소자에 적용될 수 있다”면서 “태양광산업을 비롯해 고속 논리소자, 반도체산업 등 미래 신성장동력 창출에 크게 기여할 수 있는 핵심원천기술”이라고 말했다. 이번 연구 결과는 세계적인 과학저널인 ‘네이처(Nature)지’ 20일자에 게재된다.
