지금보다 품질은 좋으면서도 생산비용은 줄어든 CIGS 태양전지를 생산할 수 있는 길이 열렸다.

미래창조과학부는 1일 정성호 광주과학기술원 기전공학부 교수와 김찬규 박사가 CIGS 박막형 태양전지의 생산공정 중 박막의 화학적 조성을 실시간으로 모니터링 할 수 있는 기술을 개발했다고 밝혔다.

1~2μm(마이크로미터) 두께의 얇은 박막이 태양에너지를 흡수해 전기를 생산하는 태양전지인 CIGS 박막형 태양전지는 약 20%의 높은 효율과 실리콘 태양전지보다 저렴한 제조원가 덕에 차세대 태양전지로 주목 받고 있다. 하지만 이 전지는 박막을 구성하는 물질의 조성비율과 첨가물의 비율에 따라 효율이 크게 떨어져 불량으로까지 이어진다는 한계가 있었다. 기존의 분석법은 불량여부를 판단하는데 수 일이 걸려 생산현장에서 실시간으로 박막의 불량여부를 판단할 수 없었다. 또 다른 분석법의 경우 성분분석은 1초 내로 가능하지만 분광신호가 일정하지 않아 측정 오차가 크다는 문제를 안고 있었다. 때문에 박막의 화학적 조성을 일정하게 유지하면서 실시간으로 제품의 품질을 모니터링 할 수 있는 기술을 개발하는 것은 학계의 숙제였다.

정 교수 연구팀은 아르곤 가스를 불어주면서 레이저유도붕괴분광분석 기술을 이용하면 실시간으로 CIGS 박막의 성분을 분석하는 것은 물론 측정오차를 2% 이내로 크게 감소시킬 수 있다는 것을 발견했다.

정 교수는 “이 기술을 실제 생산라인에 적용하면 태양전지의 성능과 효율에 가장 큰 영향을 미치는 박막의 성분조성을 실시간으로 관리할 수 있어 불량률과 생산비용을 동시에 줄일 수 있을 것”이라고 전했다.

이번 연구결과는 분석원자분광학(Journal of Analytical Atomic Spectrometry)의 3월 14일자 표지논문으로 게재됐다.