“고효율 태양전지를 만들기 위해선 새로운 전용 웨이퍼 개발이 필요합니다.”
10일 김동환 고려대 교수(신소재공학부)는 지금까지 반도체용 웨이퍼를 사용해왔던 태양전지에 전용 웨이퍼를 개발할 때가 됐다고 말했다. 지난 2004년부터 2008년까지 5년간 지식경제부 태양광사업단장을 역임한 김동환 교수는 현재 지식경제부 고효율 실리콘 태양전지 연구센터장을 맡고 있다.
김 교수는 “현재 태양전지에는 P타입 웨이퍼가 사용되고 있는데, 이는 잘 맞아서라기 보다는 반도체에서 표준으로 자리 잡았기 때문”이라며 “지금은 오히려 태양광 분야에서 반도체보다 5배 많은 웨이퍼를 사용하고 있어 전용 웨이퍼 개발이 시급한 상황”이라고 강조했다.
김 교수에 따르면 웨이퍼에는 크게 P타입과 N타입이 있다. 웨이퍼를 만들 때 폴리실리콘에 붕소를 넣으면 P타입이고 인(P)을 넣으면 N타입이 된다. 그동안 반도체의 기술적 특성 때문에 P타입이 표준처럼 여겨져 왔다. 그러나 태양전지에는 가격이나 효율 모든 면에서 N타입이 훨씬 적합하다는 설명이다.
“P타입 웨이퍼로 만든 태양전지는 붕소 때문에 빛을 받으면 효율이 떨어지는 `광열화 현상(Photo-degradation)`이 발생하는데 N타입은 이 현상을 피할 수 있어 효율이 높습니다. 또 N타입 웨이퍼는 불순물이 일부 섞여도 태양전지 성능에 큰 영향을 미치지 않는데, 웨이퍼 순도는 곧 가격을 의미하므로 결과적으로 가격을 낮출 수 있는 것입니다.”
현재 N타입 웨이퍼 연구는 유럽에서 활발하게 진행되고 있으며 독일 프라운호퍼, 네덜란드 ECN, 벨기에 아이맥연구소 등에서 중점 연구하고 있고 일부 업체도 연구개발에 뛰어든 상태다. 기술 개발이 빠르게 진행돼 시제품이 나올 단계에 접어든 것으로 알려졌다.
김동환 교수는 “N타입 웨이퍼는 P타입 웨이퍼 장비와 공정을 크게 바꾸는 것은 아니기 때문에 빠르면 2~3년, 늦어도 5년 안에 상용화가 가능할 것으로 보인다”면서 “우리 기업과 연구기관들도 소재 개선을 통한 태양전지 고효율화에 적극 나서야할 때”라고 말했다.
김용주기자 kyj@etnews.co.kr