그린에너지 어워드 신재생에너지 분야에서 수상한 LG하우시스의 `150㎛ 박형 태양전지 모듈화를 위한 자동화 레이저 태빙 기술`은 태양전지 모듈의 제조 장치와 박막형 태양전지의 모듈화를 위한 접합(태빙) 공정 기술이다.
태양전지 모듈에서 태양전지를 금속 전극(전력선)으로 서로 연결, 모듈화하는 열 접합 공정을 태빙이라 한다. 기존 태빙 공정은 금속 전극과 태양전지 접합부를 할로겐 적외선램프로 가열(IR 태빙)하거나 작업자가 일일이 납땜하는 방식이다.
현재 태양전지 모듈 업체에서는 IR 태빙공정과 핫-에어 태빙공정으로 두께가 180㎛ 이상의 태양전지 모듈만 생산해왔다. 두 공정 모두 금속 전극을 벗어나 태양전지에 고온의 열을 직접 가한다는 게 단점이다. 실제로 기존 125㎜ 크기의 셀은 열팽창 및 수축으로 최대 3㎜까지의 변형이 일어나 모듈 불량이 발생하게 된다.
태양전지의 경우 두께에 따른 효율은 거의 차이가 없어 얇게 만들수록 생산성이 향상돼 가격경쟁력을 갖추게 된다.
LG하우시스 관계자는 “기존에 사용되는 대부분의 실리콘 결정질 태양전지 두께는 200㎛ 정도로 약 50㎛인 것과 비교해도 효율은 비슷하다”며 “기존 태빙 기술로는 태양전지를 얇게 만드는데 장해가 돼왔다”고 설명했다.
LG하우시스의 이 기술은 기존 광범위하게 열을 가열하는 방식보다 레이저를 이용, 금속전극으로 열을 부분적으로 가해 태양전지의 열팽창 및 수축에 따른 균열이나 파손과 같은 손상을 줄이는 게 목적이다.
기존 방식보다 접합온도가 높아도 태양전지에 직접 열을 가하는 부분을 최소화해 납이 들어가지 않은 금속전극과 접합해도 불량률이 적다.
LG하우시스에 따르면 레이저를 이용, 접합력이 뛰어나고 접합 부위가 균일하다는 장점을 갖고 있다. 공정 시간 단축으로 생산 효율을 향상 시킬 수 있다. 실제로 접합 수율이 시간당 400~700 셀에서 900셀로 늘어났다.
기존 공정에 비해 15% 정도 얇게 만들 수 있어 원가 절감효과도 기대된다. 납이 들어가지 않은 금속 전극도 사용 가능해 태양전지의 제조 과정에서도 친환경적이라는 평가다.
LG하우시스는 최근 태양전지의 원료인 실리콘의 수요가 늘면서 생산원가에 대한 부담이 커지고 있어 최대한 태양전지를 얇게 만드는 것이 중요하다고 강조한다. 물론 불량률도 적어야 한다. 그만큼 자동화 레이저 태빙 기술이 주목을 받는 이유라는 설명이다.
LG하우시스 관계자는 “자동화 레이저 태빙 기술은 기존 공정이 가진 문제점을 해결할 뿐만 아니라 수입의존도가 높은 태양광 모듈 제조장비의 수입대체 효과가 기대된다”며 “원천 기술 확보를 통한 박막형 태양전지의 모듈 제조 기술을 선도할 수 있을 것”으로 기대했다.
유창선기자 yuda@etnews.co.kr