전 세계적으로 고효율 태양전지 개발에 길잡이 역할을 하는 선구적 기술은 다섯 가지 정도가 있다.
후면전극형 태양전지와 펄(PERL)셀, 이종접합 태양전지(HIT셀), 매립형 전극(Buried-contact)전지, 리액티브 이온 에칭(RIE) 텍스쳐 전지가 대표적이다.
미국 선파워가 개발한 후면전극형 태양전지는 5인치 웨이퍼를 이용해 만들며 24.2%의 최고 효율기록을 보유하고 있다. 전자를 실어 나르는 전극을 전면이 아닌 후면에 배치함으로써 태양광 흡수를 극대화한 점이 가장 큰 특징이다. 이 방식은 ‘태양광 흡수를 늘려라’는 지상명령을 가장 잘 수행할 수 있는 기법으로 향후 대부분의 태양전지 기업들이 한 번쯤은 시도할 것으로 예상되는 기술이다. 일부에서는 이 방식으로 2020년이면 40%의 효율을 가진 태양전지를 만들 수 있을 것으로 전망하고 있다.
펄(PERL:Passivated Emitter and Rear Locally diffused)셀은 태양전지 분야 세계적 권위자인 호주 뉴사우스웨일즈(UNSW) 대학의 마틴그린 교수가 개발한 태양전지로, 25%의 효율을 보이고 있다. 마틴그린의 제자인 스정룽 중국 선텍파워 회장이 이 방식을 이용해 만든 고효율 태양전지 ‘플루토’를 양산하고 있다. 셀렉티브 에미터와 이산화규소 패시베이션, 반사방지막, 도금전극 등 효율을 높일 수 있는 방법을 총동원한 ‘초호화’ 태양전지다.
일본 산요가 개발한 이종접합(HIT-Heterojunction with Intrinsic Thin layer) 태양전지는 P타입 웨이퍼를 사용하는 일반 전지와 달리 N타입 웨이퍼를 사용하며, 결정형 웨이퍼에 비정질 실리콘(a-Si)을 입혀 만든다. 결정형에 박막 요소를 도입했기 때문에 ‘다르다’는 뜻의 ‘헤테로’를 전지명칭에 사용하고 있다. 최고 효율은 21.4%다.
매립형 전극(Buried-contact) 태양전지는 호주 UNSW 대학이 개발했으며 효율이 23%에 달한다. 전류를 잘 흐르게 하기 위해 전극을 굵게 하면 태양전지 표면을 더 많이 가리는 문제가 발생하는데, 이를 해결하기 위해 전극을 태양전지에 ‘파묻은(Buried)’ 것이다.
다결정 태양전지 효율을 높이기 위해 많이 사용하는 리액티브 이온 에칭(RIE) 태양전지는 18.6%의 효율을 기록하고 있다. 다결정 태양전지를 만들 때 빛 흡수율을 높이기 위해 표면에 요철을 만들어 주는데, 산에 담그면 요철이 불규칙하게 형성된다. 이를 해결하기 위해 나노패턴을 통해 요철을 규칙적으로 만들어준다. 일본 교세라가 상업화에 성공했으며 미쓰비시도 이 방식의 태양전지를 개발 중이다.
박태준기자 gaius@etnews.co.kr
