초록 ▼

최종목표
○ 초고효율 결정질 태양전지 셀 제작
- 제조원가 0.6$/W
- 변환효율 23%
○ 초고효율 결정질 태양전지 모듈 제작
- 제조원가 0.85$/W
- 모듈 출력 감소율 ≤ 2.5%
개발내용 및 결과
○ 초고효율 셀 제작
- 광포획 최대화를 위한 에칭 기술 개발(soft lith. 기반 역피라미드 texturing 기술 개발)
- 반사율 저감 및 부동화 기술(전면 반사방지막 기술, 후면 passivation 기술 개발)
- Shadowing loss 저감 기술(La

최종목표
○ 초고효율 결정질 태양전지 셀 제작
- 제조원가 0.6$/W
- 변환효율 23%
○ 초고효율 결정질 태양전지 모듈 제작
- 제조원가 0.85$/W
- 모듈 출력 감소율 ≤ 2.5%
개발내용 및 결과
○ 초고효율 셀 제작
- 광포획 최대화를 위한 에칭 기술 개발(soft lith. 기반 역피라미드 texturing 기술 개발)
- 반사율 저감 및 부동화 기술(전면 반사방지막 기술, 후면 passivation 기술 개발)
- Shadowing loss 저감 기술(Laser 기반 Buried contact 구조 형성 기술 개발)
- 후면 전계 형성 최적화 기술(a-Si:H 기반의 후면BSF 형성 공정 기술 및 a-Si:H기반 BSF 형성 장비 개발)
- 후면 local contact 기술(Laser 기반 패터닝 공정 기술 개발)
- 저온 전극 형성(Cu 도금 전극 형성 공정 기술 및 무전해 도금 장비 개발)
○ 초고효율 모듈 제작
- 모듈 변환효율 향상을 위한 광흡수기술 및 재료/공정기술개발(반사방지막 코팅기술 및 LCR ribbon 적용 모듈 개발)
- 출력 손실 저감기술 개발(저온저압 태빙공정(ACF) 기술 개발)
- 내구환경 변화율 저감 기술 개발(반사방지막, ACF 적용 모듈에 대한 내구성 평가 완료)
기술개발 배경
○ 현재 상업용 태양전지는 단결정 및 다결정 실리콘 기판을 이용하여 만든 결정질 실리콘 태양전지가 전체 태양전지 시장의 90% 이상을 차지하고 있음. 일반적으로 결정질 태양전지는 p-type Si wafer에 phosphorus층을 확산을 통해 형성시키고 PECVD 기반으로 반사방지막을 적층함. 스크린 프린팅법으로 전,후면에 Ag 전극 형성 및 후면에 Al를 도포, 소성 공정을 통해 contact 및 후면전계층을 형성함.
○ 결정질 실리콘 태양전지의 효율은 상업용 태양전지의 경우 다결정 태양전지는 약 17%, 단결정 태양전지는 18.5% 정도임. 결정질 실리콘 태양전지 제품의 대부분을 차지하는 태양전지는 스크린 프린팅 방법을 통해 금속 전극을 형성시키고 있으며, 제조회사별 기술적인 차별성은 거의 없는 실정임.
○ 고효율 결정질 실리콘 태양전지는 스크린 프린팅법으로는 한계가 존재하여, 선진 국외 기업 및 연구기관에서는 LGBC, EWT,PERL 등의 구조 변경으로 고효율 태양전지의 양산화를 위해 연구중임. 또한, 미국의 Sunpower사의 후면 전극형 태양전지, 일본 Panasonics사의 이종접합 태양전지 등이 스크린프린팅기반의 태양전지보다 효율을 향상시킬 수 있는 구조개선 기술을 적용하여 고효율 제품을 생산하고 있으나, 품질이 우수한 특정 종류의 기판 사용과 복잡한 공정 및 고자의 공정 적용으로 제조원가가 스크린프린팅 태양전지에 비해 비싼 상황임.
○ 본 과제에서는 국내 태양광 산업이 국제 경쟁력 우위를 점하기 위하여 기존 생산 라인을 최대한 이용한 Bottom-up 방식으로 최저원가 초고효율 결정질 실리콘 태양전지 셀 제조의 핵심기술을 확보하고자함. 또한 초고효율 태양전지 셀의 모듈화를 위해서는 출력향상, 전류손실 최소화 및 광변환 효율 향상 기술에 대한 모듈 제조기술에 대한 전반적인 기술 개발이 필요하며, 이에 대한 기술을 확보하고자 함.
핵심개발 기술의 의의
○ 태양광 발전 시장의 대폭적인 증가가 예상되는 시점에서 시장 진입이 늦은 후발주자인 우리나라는 독자적인 태양전지 구조 도출을 통한 대면적 초고효율화 태양전지 제조 기술의 확보와 혁신적인 생산원가절감으로 원가 우위 경쟁력을 확보하는 것이 필수적임.
○ 본 과제는 독자적인 구조의 초고효율 태양전지 개발을 위해 Buried contact구조, PERL구조, 이종접합 구조를 융, 복합하는 태양전지 셀 개발을 수행하였음. 후면전극형 태양전지 및 기존의 이종접합 태양전지와의 원가경쟁력 확보를 위해 전극 형성시 Plating 공정을 통한 Cu 도금 전극을 도입하였음.
○ 또한, 초고효율 태양전지 셀의 양산성을 확보를 위해 Cu 도금 형성 장비 및 a-Si:H기반 이종접합 기술을 형성하기 위한 PECVD 장비의 국산화를 진행하여 기존 Novellus사와 Applied Materials사에서 독점하고 있는 장비 부분에 대해 국내 태양광산업의 경쟁력을 높이는데 기여하였으며, 양산적용이 가능한 단위 공정 기술 개발을 통해 각각의 단위 공정을 양산 이관, 생산적용하고 있음.
○ 초고효율 태양전지 모듈 제작을 위한 저온, 저압 본딩 기술,LCR 리본, 반사방지막 코팅 기술 등의 단위 기술도 각각 양산
적용 분야
○ 결정질 실리콘 태양전지 모듈
○ 태양광 발전시스템

목차 Contents

• 제출문 ... 1
• 기술개발사업 최종보고서 초록 ... 9
• 기술개발사업 주요 연구성과 ... 16
• 목차 ... 21
• 제 1 장 서론 ... 23
• 제 1 절 과제의 개요 ... 23
• 1. 개발 대상 기술, 제품의 개요 ... 23
• 2. 개발 대상 기술, 제품의 중요성과 파급효과 ... 25
• 제 2 장 과제 수행의 내용 및 결과(기술개발 내용 및 방법) ... 27
• 제 1 절 최종 목표 및 평가 방법 ... 27
• 1. 최종목표 ... 27
• 제 2 절 연차별 개발 내용 및 개발 범위 ... 34
• 1. 1차년도 개발 내용 및 개발범위 ... 34
• 2. 2차년도 개발 내용 및 개발범위 ... 39
• 3. 3차년도 개발 내용 및 개발범위 ... 44
• 제 3 절 수행 결과의 보안등급 ... 49
• 제 4 절 유형적 발생품(연구시설, 연구장비 등) 구입 및 관리 현황 ... 50
• 제 3 장 결과 및 사업화 계획 ... 51
• 제 1 절 연구개발 최종 결과 ... 51
• 1. 1차년도 추진 일정 / 결과 ... 51
• 2. 1차년도 기술 개발 결과 ... 52
• 3. 2차년도 추진 일정 / 결과 ... 80
• 4. 2차년도 기술 개발 결과 ... 82
• 제 2 절 연구개발 추진 체계 ... 113
• 제 3 절 시장 현황 및 사업화 전망 ... 115
• 1. 기술 시장 현황 및 동향 분석에 따른 대응 방향 ... 115
• 2. 사업화 전략 ... 116
• 제 4 절 고용 창출 효과 ... 118
• 제 5 절 자체보안관리진단표 ... 119
• 끝페이지 ... 127