신재생에너지의 확대는 풍력뿐만 아니라 태양 발전 시스템의 성장도 이끌고 있다. 최근 미국에서 발표된 자료를 보면 미국의 광발전 시스템 설치가 2006년에 대략 33% 증가하였다. 또한 2006년에 전세계에 설치된 광발전 시스템은 1,744메가와트로 2005년에 비해서 19% 증가하였다. 이와 같은 태양광 발전 시스템의 증가는 태양 전지의 개발을 빠르게 유도하고 있다. 시장에 광발전 시스템을 공급하기 위하여 2006년에 생산된 태양전지는 2,204메가와트로, 2005년에 비해서 33% 증가하였다(GTB2007030937).
캘리포니아 공과대학(California Institute of Technology)과 EMCORE PhotoVoltaics와 함께 연구한 Aonex Technologies의 제임스 잘흘러(James Zahhler)는 아주 얇은 웨이퍼(wafer)로 결합된 기판을 가지도록 하여 기존의 태양전지보다 상당히 더 저렴하고 더 가벼운 태양전지를 만들었다고 발표했다.
연구진은 새롭게 개발된 태양전지가 벌크 기판에 증착하는 일반적인 태양전지보다 더 뛰어난 광전변환특성(photovoltaic characteristic)을 가진다고 말했다. 광전변환이란 것은 빛에너지를 전기에너지로 변화시키는 일을 말한다. 벌크 기판은 일반적으로 수백 마이크로미터의 두께를 가진다. 그러나 개발된 태양전지는 단지 수백나노미터의 두께를 가진다. 텍사스주의 오스틴에 위치한 Helio Volt사의 연구진은 독특한 FASST 태양 전지 생산 기술을 최적화하기 위한 비 진공 분위기에서의 나노 소재를 이용한 증착 기법(non- vacuum nanomaterial-based deposition process)을 연구하기도 하였다.(GTB2006121405) 이전 연구는 기판을 나노 사이즈로 만든 것이 아니라 광전변환특성을 내는 반도체 층을 얇게 올린 경우이다.
태양전지는 태양으로부터 광자(photon)를 흡수하기 위한 반도체 층을 가진다. 그리고 이 광자를 전류로 변환한다. 이 반도체 층은 인듐-인화물(InP) 위에 인듐-갈륨-비화물(InGaAs)이나 유사한 원소로 주로 결합하여 사용한다. 물론 다른 물질을 사용하기도 한다. 예를 들면 얼마 전에 캘리포니아 산타 바바라 대학(University of California, Santa Barbara) 고분자 유기 고체 센터(Center for Polymers and Organic Solids) 연구진이 플라스틱을 이용한 유기 태양 전지를 개발하기도 하였다.(GTB2007070298)
이 연구에서는 일반적으로 많이 사용하는 두꺼운 인듐 인화물 기판 대신에 저렴하고 산화된 실리콘 웨이퍼로 결합된 기판을 사용하였다. 연구진은 이 경우에 두꺼운 인듐 인화물 기판에 올렸던 물질과 동일한 물질을 새롭게 개발된 기판 위에 올릴 수 있다고 말했다. 그래서 이 두꺼운 기판에 비해서 제작비용이 절반밖에 되지 않는다고 말했다.
연구진은 헬륨(helium)을 가지고 기판에 인듐 비화물을 입혔다. 그리고 이 확장되는 헬륨 가스가 마이크로 단위로 매우 얇은 막을 깎을 수 있도록 열을 가했다. 그리고 일반적 방법에서 인듐-갈륨-비화물의 광기전성 구조로 자라기 전에 이 실리콘 웨이퍼 위로 이 박리되는 막을 이동했다.
전이된 막은 단지 900nm 두께라고 연구진은 말했다. 이전에는 일반적으로 1개를 만들 수 있는 양이었는데 이 기술의 개발로 인해 수 백의 셀을 만들 수 있었다고 말했다.
연구진은 이 전지는 인듐 인화물과 실리콘 사이의 계면에서 높은 반사율을 가지기 때문에 20% 보다 더 높은 전기적 향상을 가진다고 발표했다. 더 나아가, 연구진은 이 전지는 일반적인 장치의 반 만큼의 무게를 가진다고 말했다. 이것은 전지 무게의 대부분이 광기전성 막이 자라는 기판에 집중되어 있기 때문이다.
이 팀은 지금 4개의 광기전성 막을 가지는 태양 전지를 만들려고 하고 있다. 이러한 전지는 2개나 3개의 막을 가지는 전지의 성능을 능가하면서 높은 효율을 가질 수 있었다.
슈투트가르트 대학(University of stuttgart)에 있는 독일 연구진은 예전에 단일 실리콘 결정 막을 사용해서 낮은 가격과 박막 그리고 실리콘을 기반으로 하는 태양전지를 만들었다. 그러나 이 연구결과를 가지고 어떤 태양 전지 제조업자도 아직 적용하지 않았다. 그러나 연구진은 이 새로운 결과로 말미암아 곧 실용화될 수 있는 초박막 태양 전지가 만들어 질 것이라고 말했다.
http://www.newscientisttech.com/ 제공 : kisti, 다른기사보기기사등록일시 : 2007.07.30 10:57
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