화합물 반도체 태양전지 상용화 앞당기는 원천기술 개발돼

[아시아경제 김수진 기자] 화합물 반도체 태양전지 상용화를 앞당길 수 있는 원천기술이 한미 공동연구진에 의해 세계 최초로 개발됐다.

교육과학기술부는 백운규 한양대 교수 연구팀과 로저스(John A. Rogers) 미 일리노이대 연구팀이 다층 성장기술을 이용한 화합물 태양전지 제조 기술을 개발했다고 19일 밝혔다.

화합물 반도체 태양전지는 전체 태양전지 시장의 95%를 차지하는 실리콘 태양전지의 2배에 달하는 40%의 효율을 보여주지만 제조비용이 비싸 우주산업과 같은 특수 분야에만 제한적으로 사용돼왔다. 그러나 이번에 개발된 화합물 반도체 다층성장 기술을 활용하면 고가의 비용문제가 해결될 뿐만 아니라 제조 공정 시간도 획기적으로 단축된다.

다층 성장기술을 이용하면 화합물 웨이퍼 한 장에 여러 층의 소자를 구현할 수 있어 한 장의 웨이퍼에 한 층의 소자만 성장시키는 기존 방법에 비해 웨이퍼 비용과 공정시간이 줄어들기 때문이다.

또한 다층으로 성장된 반도체 층을 플라스틱 등 다양한 기판으로 옮겨 태양전지를 제작할 수 있어 기존 공정으로 불가능 했던 플렉시블 태양전지도 제작할 수 있게 됐다.

태양전지는 저탄소·녹색성장의 주요 기술로 2003년 이후 35% 이상 급성장중이며 2030년에는 시장 규모가 2700억 달러에 달할 것으로 전망된다.

한편 연구팀은 다층 성장기술을 이용해 차세대 반도체 및 적외선 카메라 소자 화합물 제조에도 성공하는 등 개발 기술의 적용 가능성도 제시했다. 화합물 반도체는 실리콘 반도체에 비해 전자 이동도가 10배 이상 빨라 차세대 반도체 재료로도 각광받고 있다.

백운규 교수는 "이번에 개발한 화합물 반도체 다층 성장기술은 고효율 태양전지뿐만 아니라 차세대 반도체, 논리소자 및 적외선 카메라 등 다양한 고부가가치를 지니는 차세대 소자에 적용될 수 있다"며 "미래 신성장동력 창출에 크게 기여할 수 있는 핵심원천 기술"이라고 밝혔다.

이번 연구 결과는 과학저널 네이처(Nature)지 20일자에 게재됐다.

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김수진 기자 sjkim@