초록 ▼

1세부과제 : 유-무기 하이브리드 기반 고효율·저비용 차세대전지 개발
Ⅱ 과제의 목표 및 내용
1. 배경 및 필요성
◦ 태양전지 기술은 기존의 1세대 실리콘 태양전지와 2세대 박막태양전지 및 3세대 유기․염료응형 태양전지 등이 활발하게 연구되어져 왔으나, 최근에는 유-무기 하이브리드 융합 산화물을 기반으로 하는 태양전지의 급속한 기술개발이 이뤄지고 있음
◦ 미국의 NREL 차트를 기준으로 실리콘 태양전지의 경우 단일셀 기준으로 25%(Sun Power)로 최고기록을 보유중이며, 박막 태양전지의 경우 CIGS는

1세부과제 : 유-무기 하이브리드 기반 고효율·저비용 차세대전지 개발
Ⅱ 과제의 목표 및 내용
1. 배경 및 필요성
◦ 태양전지 기술은 기존의 1세대 실리콘 태양전지와 2세대 박막태양전지 및 3세대 유기․염료응형 태양전지 등이 활발하게 연구되어져 왔으나, 최근에는 유-무기 하이브리드 융합 산화물을 기반으로 하는 태양전지의 급속한 기술개발이 이뤄지고 있음
◦ 미국의 NREL 차트를 기준으로 실리콘 태양전지의 경우 단일셀 기준으로 25%(Sun Power)로 최고기록을 보유중이며, 박막 태양전지의 경우 CIGS는 22.3%(Solar Frontier), CdTe의 경우 21.5% (First Solar), 비결정질 실리콘 13.6%(AIST)에서 보중에 있음
◦ 3세대 태양전지의 대표주자라 할 수 있는 유기 태양전지의 경우 11.9%(Hong Kong UST)을 기록하고 있으며, 염료감응형 태양전지의 경우 11.9%(Sharp)를 이루고 있으며, 양자점 태양전지는 10.6%(U. Tronto)로 아직까지는 1세대 및 2세대 태양전지에 비해 낮은 광변환효율을 보이고 있음
◦ 최근에 등장한 태양전지는 페로브스카이트 태양전지로 유기물질과 무기물질이 결합되어 페로브스카이트 구조를 형성하였을 경우 광흡광계수가 매우 높고 가시광선 영역뿐만 아니라 자외선 영역 및 적외선 영역까지 광범위하게 빛을 흡수하는 성질을 가지고 있는 소재임
◦ 유-무기 산화물계 물질로 구성된 페로브스카이트는 특히 강유전성, 반도성, 초전도성 등이 우수하고 액체, 고체 등으로의 가공성이 뛰어나 향후 미래의 전기전자재료로서의 다양한 방면에서 활용가능성이 매우 높은 소재로 알려져 있음
◦ 이러한 특성을 가지고 있는 페로브스카이트는 태양전지뿐만 아니라 LED 등의 반도체 소재 및 특성에 적합하도록 특수물질의 doping된 소재를 통해 재료의 특성을 쉽게 변화시킬 수 있어 응용분야가 무궁무진할 것으로 예상됨
☞ 유무기 하이브리드 태양전지가 중요한 것은 1~2세대 태양전지 제조단가의 50% 이하(0.3$/W)로 동일성능 구현이 가능하다는 것으로 최근 태양전지의 핵심인 저비용⋅고효율 태양전지 제조를 위해 상용화가 실현 가능하다고 여겨지는 가장 적합한 분야로 평가받고 있음

2세부과제 : 기상반응에피택시 실리콘기판 기술개발
Ⅱ 과제의 목표 및 내용
1. 배경 및 필요성
○ 태양광발전은 신재생에너지원 중에서도 적용범위나 신뢰성 측면에서 장점이 가장 많은 기술임에도 불구하고 현재 수준은 높은 발전단가로 인해 대량보급에 제한이 따름.
- 태양광발전 시스템의 가격 구성은 크게 모듈,주변장치,설치비용으로 구성되며 이 중 모듈이 60%이상의 가격비중을 차지함.모듈은 다시 실리콘 소재,잉곳/웨이퍼,셀 제조,모듈 제조비용으로 구분되는데 특히,실리콘 기판을 이용한 결정질 실리콘 태양전지 모듈의 제조 원가는 폴리실리콘 17%, 기판 20%,전지 24%,모듈 37%로서 실리콘 재료비용이 모듈의 40%를, 전체 시스템에서도 24%를 차지함.
- 현재 전 세계 태양전지 생산량의 80%이상, 국내 생산량의 99% 이상을 점유하고 있는 결정질 실리콘 태양전지의 제조 원가를 획기적으로 절감하기 위해서는 태양전지의 재료(실리콘)의 사용량을 줄이는 동시에 변환효율을 개선하기 위한 기술개발이 필요함.
○ 2000년 0.4 GW에 불과하던 전 세계 태양전지 출하량은 2013년에는 약 37 GW에 이르렀고,2018년에는 약 180 GW에 이를 것으로 예측됨. 그 중, 현재 전 세계 태양전지 생산량의 80 %이상을 점유하고 있는 결정질 실리콘 태양전지가 향후 10년 동안에도 계속해서 시장의 우위를 점유하며 시장의 주류 지위를 유지 할 것으로 예상됨.
○ 이러한 결정질 실리콘 태양전지가 풀어야 할 기술적 과제는 역시 제조 원가 절감이며, 이러한 제조 원가 절감은 현재 모듈 제조 원가의 40 %를 차지하고 있는 원소재 (실리콘)의 가격을 낮추거나 태양전지에서 원소재 사용량을 감소시킴으로써 가능함.
○ 결정질 실리콘 태양전지의 제조 원가를 절감하기 위한 각국 정부 및 기업의 로드맵을 살펴보면 단연 모듈 제조비용 중 가장 높은 원가를 기록하고 있는 원소재 (실리콘) 저가화가 가장 큰 이슈이며 현재 가장 많이 사용되고 있는 180 μm의 실리콘 기판의 두께를 감소시켜 결정질 실리콘 태양전지의 경제성 확보를 전략으로 삼고 있음.

목차 Contents

• 표지 ... 1제 출 문 ... 3목차 ... 5I 유-무기 하이브리드 기반 고효율·저비용 차세대전지 개발 ... 7 목차 ... 9 Ⅰ 일반현황 ... 11 Ⅱ 과제의 목표 및 내용 ... 12 Ⅲ 추진 전략 ... 15 Ⅳ 추진 실적 ... 19 Ⅴ 향후 계획 ... 41II 기상반응에피택시 실리콘기판 기술개발 ... 43 목차 ... 45 Ⅰ 일반현황 ... 47 Ⅱ 과제의 목표 및 내용 ... 48 Ⅲ 추진 전략 ... 50 Ⅳ 추진 실적 ... 52 Ⅴ 향후 계획 ... 68끝페이지 ... 69