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일우 방
5 years ago
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1 실리콘태양전지기술및산업현황 이준신 태양광발전의구성기술개요 빛 ( 입사광에너지 ) 태양광발전의매력은다른발전방식과는달리대기오염, 소음, 발열, 진동등의공해가전혀없는깨끗한에너지원이며고갈의염려가없는무한한에너지원천이다. 아직까지는태양광발전시스템의넓은설치면적이필요하고, 발전단가가상대적으로높은단점이있기때문에, 태양광발전기술의궁극적인실용화를위해서는기존발전방식과경쟁가능한가격수준의저가, 고효율화기술개발과그에따른시장개척이필요하다. 태양광발전의핵심소자인태양전지의구조는그림 1과같이 pn 접합으로구성된반도체소자에금지대폭보다큰에너지를가진파장영역의태양광이입사되면광에너지에의해전자- 정공쌍이여기되고, 내부전계에의해분리된전자와정공이이동하여 n층과 p층을각각음극과양극으로대전시킴으로써기전력이발생하며, 외부에접속된부하에전류가흐른다. 즉, 태양전지는빛을전기에너지로변환하는발전소자이다. 태양전지종류와현황 전면전극반사방지막 N형반도체 P형반도체후면전극그림 1. 태양전지발전원리도. 실리콘계화합물계 III-V 형단결정 Si (c-si) GaAs, InP 다결정 Si (mc-si) II-V 형 CdS/CdTe, CIS 비정질형 (a-si:h) 시장활발그림 2. 태양전지종류와시장성숙도. 전자 정공 유기물 염료감응형 부하 출력전기에너지 기타 광화학반응형 개발중 태양전지는그림 2에서와같이크게실리콘계, 화합물계, 기타태양전지로구분할수있다. 세계태양전지산업계의현황은실리콘 (Si) 계태양전지가세계생산량의 95% 이상을차지하고있으며, 실리콘계중에서도단결정과다결정실리콘태양전지가세계생산량의 % 이상을차지하고비정질 Si 태양전지는 5% 내외를차지하고있다. 실리콘이외의태양전지로서 CdTe, CIS, GaAs 등은전체를합하여약 5% 이며아직시장지배태양전지는아니다. 역사적발전추이 1970년대이후부터세계각국에서는자연에너지의필요성을절감하고있는상황이다. 고려되고있는대체에너지의종류로는풍력, 수력, 파력, 지열, 태양광등이거론되고있지만그중에가장크게관심을두고있는에너지는태양광을사용하여에너지를생산하는태양전지분야이다. 태양전지의사용은 139년프랑스의물리학자 E. Becquerel가전해질 (eletrolyte) 속에담긴전극에빛조사시발생하는광전효과 (photovoltaic effect) 를처음으로발견한이후관심을가지 저자약력 이준신교수는뉴욕주립대학교전기전자공학부에서실리콘박막을이용한전자소자응용에대한연구로박사 ( ) 학위를취득하였다. 현재성균관대정보통신공학부교수로실리콘을이용한전자소자응용연구를수행중이다. (yi@yurim.skku.ac.kr) [1] D. M. Chapin, C. S. Fuller, and G. L. Pearson, Journal of Applied Physics 25, , Mary (1954). 물리학과첨단기술 July/August 200

기시작하여, [1] 1954년 D.M. Chapin과 Bell Telephone 연구소에서 5% 효율의최초의 p-n 접합실리콘태양전지개발을시작으로태양전지는차세대에너지자원으로주목을받게되었다. [2] 태양전지동작원리는빛에너지를흡수, 전하캐리어 ( 정공, 전자 ) 를생성, 분리, 수집하여외부에전기에너지를공급하는것이다.

[3,4] 다양한반도체재료들, 예를들면실리콘 (silicon; Si), CdS(cadmium sulphide), GaAs(gallium arsenide), CdTe (cadmium telluride), CIS(copper indium di-selenide) 등의물질들이새로운구조들로발전에발전을거듭하여저가화와고효율화가진행되고있다.

% 제작년도 1974 년 19 년 특징 구조 Texture 공정 : 빛반사율줄임 PERC Passivated Emitter and Rear Cell 에미터산화막패시베이션 : 재결합줄임 PERL Passivated Emitter Rear Locally-Diffused Cell 효율 22.3% 24.

1960년대에는우주용태양전지가 15% 의효율을나타내고있다. 실리콘태양전지로 PERL(Passivated emitter Rear Locallydiffused) 구조인경우최고 24% 의변환효율을보이고있다.

이러한발전은고품질재료의개발과태양전지제작공정의개발에의해이루어진것이다. 그림 4에서와같이다결정태양전지의효율에대한발전은 3개의범주로나뉘어진다. 첫째는소면적 (1-4 ) 연구용태양전지로서고가의기술의발전그룹이다. 둘째는양산용및연구용대면적 ( 243 ) 태양전지기술이다. 셋째는양산용대면적태양전지기술이다. 현재는양산용의일반적인다결정태양전지의변환효율은 13.

[6] 190년에 % 의산업용태양전지의효율로부터시작하여 2000년에는 14.5% 의양산용태양전지의효율을보이고있다. 또한산업용태양전지의크기는 90에서 230 으로변화되었다. 다결정실리콘태양전지의성장의필요는무엇보다도 CZ 단결정실리콘태양전지와비교하여저가의기판이기때문이다. 90년대에들어서 [2] J.

2 기시작하여, [1] 1954년 D.M. Chapin과 Bell Telephone 연구소에서 5% 효율의최초의 p-n 접합실리콘태양전지개발을시작으로태양전지는차세대에너지자원으로주목을받게되었다. [2] 태양전지동작원리는빛에너지를흡수, 전하캐리어 ( 정공, 전자 ) 를생성, 분리, 수집하여외부에전기에너지를공급하는것이다. 태양전지내부에서로다른극성을가지는 n-형과 p-형을접합하면태양전지내부에생성된전위차에의해서빛에의해생성된전하가분리되어전극으로수집됨으로써전류를흐르게한다. 이것이태양전지의 p-n 접합에의한태양광발전의원리이다. 태양전지의저가고효율화를이루기위한많은연구들이지속적으로추진되어왔다. [3,4] 다양한반도체재료들, 예를들면실리콘 (silicon; Si), CdS(cadmium sulphide), GaAs(gallium arsenide), CdTe (cadmium telluride), CIS(copper indium di-selenide) 등의물질들이새로운구조들로발전에발전을거듭하여저가화와고효율화가진행되고있다. 이와같은태양전지는재료측면에서단결정, 다결정, 리본형, 저가기판의다결정, 구상규소및집광형등의결정질실리콘태양전지와비정질규소, CdTe, CIS 화합물반도체등의박막태양전지로구분된다. Black Cell PESC Passivated Emitter Solar Cell 효율 17.2% 20.% 제작년도 1974 년 19 년 특징 구조 Texture 공정 : 빛반사율줄임 PERC Passivated Emitter and Rear Cell 에미터산화막패시베이션 : 재결합줄임 PERL Passivated Emitter Rear Locally-Diffused Cell 효율 22.3% 24.7% 제작년도 1992 년 200 년현재최고기록 특징후면패시베이션 : 재결합줄임 구조 후면전극부분의실리콘보론도핑 : 접촉저항줄임 그림 3. 단결정실리콘태양전지개발에따른효율개선구조와특징. 단결정실리콘은공업화면에서나자원적인면에서풍부하고우수한재료이다. 태양전지태동시점부터현재시점까지의태양전지효율변화를그림 3에도시하였다. 1960년대에는우주용태양전지가 15% 의효율을나타내고있다. 실리콘태양전지로 PERL(Passivated emitter Rear Locallydiffused) 구조인경우최고 24% 의변환효율을보이고있다. 이러한초고효율태양전지는공정이 30단계이상이고고난도, 고가의장비와고비용제조공정을사용하고있어현재연구실수준에서이루어질뿐산업계에적용하기에는현실적인어려움이있는실정이다. 산업계에적용이가능한양산화와대면적화의요구조건을만족하는태양전지에너지변환효율은 17% 내외이다. 다결정실리콘태양전지의효율은그림 4에서와같이지난 20년동안꾸준하게발전되어왔음을알수있다. 이러한발전은고품질재료의개발과태양전지제작공정의개발에의해이루어진것이다. 그림 4에서와같이다결정태양전지의효율에대한발전은 3개의범주로나뉘어진다. 첫째는소면적 (1-4 ) 연구용태양전지로서고가의기술의발전그룹이다. 둘째는양산용및연구용대면적 ( 243 ) 태양전지기술이다. 셋째는양산용대면적태양전지기술이다. 현재는양산용의일반적인다결정태양전지의변환효율은 % 이다. 다결정태양전지의생산은 21년전부터시작하였다. [5] 현재는전세계의태양광모듈의 45% 를차지하고있다. 1995년이후로다결정실리콘기판의사용은매년증가하여미래에는더욱더가속화될것을볼수있다. [6] 2000년에세계 7개의태양전지 top 회사들은생산량의 60% 를다결정실리콘기판에두고있다. [6] 190년에 % 의산업용태양전지의효율로부터시작하여 2000년에는 14.5% 의양산용태양전지의효율을보이고있다. 또한산업용태양전지의크기는 90에서 230 으로변화되었다. 다결정실리콘태양전지의성장의필요는무엇보다도 CZ 단결정실리콘태양전지와비교하여저가의기판이기때문이다. 90년대에들어서 [2] J. Yi, Properties and Applications of Thin Films Amorphous and micro-crystalline(poly) Silicon, Ph.D. Dissertation, SUNY at Buffalo, NY (1994). [3] Sarasin Studie: PV 2001 Markt, Akteure, Prognosen, Sarasin Research, Basel (2001). [4] M. A. Green, Recent developments in Photovoltaics, Solar energy (2003). [5] J. F. Hoelscher, IEEE PVSC, p. 745 (191). [6]PV industry information service Report PC-11, Strategies Unlimited and Private communications, Bob Johnson Strategies Unlimited, July (2000). 물리학과첨단기술 July/August 200 9

3 면서정부는태양광개발사업을위한단계적인계획을갖고태양광회사들을지원하기시작하였다. Casting 공정개발에대한몇개의우수한논문들이출판되었다. [7-9] 190년에 Solarex( 현재 BP Solar) 는산업용다결정실리콘태양전지의개발의선두주자이었다. [6] 지난 20년동안미국에너지부 DOE 지원의 NREL 프로그램, EU 지원 Joule 프로그램및현재의 Framework 그리고일본의 NEDO 지원의 Sunshine 프로그램을통해산업용 casting 기술은놀라운발전을이루었다. [10,11] 1996년의 DOE 지원의 PVMaT 프로그램을통해 casting 공정과장비는 Solarex에서 4개의설비공장에서 9개로증설되었다. [12] 190년의양산용태양전지는 % 이었지만 1990년에는 12% 의양산용태양전지를개발하였다. 이것은 BSF와 SiN의패시베이션이없는태양전지로써효율의향상의주원인은기판의고품질이었다. 현재는 16% 이상의양산용태양전지를만들고있다. 단결정웨이퍼는많은독립적인웨이퍼공급업체들이있지만다결정웨이퍼는주로독립적이지는않다. 1995년까지단한개의웨이퍼공급업체가있었다. Crystalox와 GT Solar의다결정실리콘의개발은 Deutche Solar(Bayer Solar) 나 Scanwafer사와같은독립적인웨이퍼공급업체를태양광산업으로발전시켰다. 0년대에는대면적을자를수없었으나 1995년부터 크기의산업용태양전지를위하여웨이퍼절단기술이발전돼현재는 크기까지발전되었다. [13] 특별히 Shaping Wywtems, Meyer+Berger, M. Setek와같은회사에의해웨이퍼절단기술이발달되었다. 1990년까지다결정실리콘태양전지의성장에대한보고가여러기관에의해되었다. [14] 연구용태양전지개발에있어서는게더링과결함패시베이션을통한효율의향상이있었다. 199 년에는 UNSW에서 17.% 의다결정실리콘태양전지를처음으로개발하였다. [15,16] 이러한작은면적의태양전지의공정기술은양산에적용하기에는많은문제점이있다. 이러한소면적태양전지의연구는결국양산을위한태양전지개발의기초가되는중요한밑거름이된다. 즉, 소면적의게더링과패시베이션기술은산업용태양전지에적용되어서훌륭한성과를거두었다. 미스비시는 SiN와 RIE 건식식각을이용하여 의크기의 1.5% 를가지는다결정태양전지를개발하였다. ECN에서 400 이상의크기에서 15% 의효율을보이는태양전지를개발하였다. 많은대학에서태양전지효율의개선을위하여노력하고있으며, 태양광회사들은저가화와대량생산기술에주력하였다. 0년대말까지대부분의태양광회사들은리소그래피대신에스크린인쇄를이용하였다. 또한 Solarex( 현 BP Solar) 는튜브형의확산공정을벨트퍼니스확산공정으로개발시키면서특허를내었 다. [17] GIT는포토리소그래피와이베퍼레이터와 forming gas 열처리를이용하여 1.6% 의다결정태양전지를제작하였다. [1] UNSW는포토리소그래피와이베퍼레이트또한벌집모양의텍스쳐를이용한 PERL 구조를가진 19.% 의다결정태양전지를개발하였다. [19] 연구용의태양전지기술은대면적태양전지의개발에쉽게접목되지는않는다. 많은공정장비의개발과공정이필요하다. IMEC는이러한어려움들을극복하며개발해나갔다. 1992년산업용태양전지를위한 pilot line을구성하고대량생산을이루어나갔다. 이러한노력으로저가화와대량생산의가속화를이루었다. 여러크기의면적을가진태양전지가개발되었다. 이러한효율의개선은태양전지의모델과특성분석, 기계적인텍스쳐, 급속열처리기술의개발로이루어졌다. [20-24] 또한연구기관에서도 pilot line을구성하여연구기술을양산기술로의접목에노력하고있다. 이러한노력은또한태양광산업을위하여많은과학자들과기술자들을배출하였다. 1965년에 PECVD를이용하여 SiN가증착되었다. [25] 수소를포함하고있는 SiN 반사방지막은금속접촉을위한열처리시웨이퍼속으로확산되어벌크패시베이션을이룬다. 수소의포함과결정결함의패시베이션에대한메카 [7] A. Goetzberger, A. Ruber, 4-PVSEC., Sydney, p. 135 (1999). [] H. Watanabe, 4-PVSEC., Sydney, p. 103 (1999). [9] F. Ferrazza, et al., Second World Conference and Exhibition on PV Solar Energy Conversion, Vienna, p (199). [10] R. L. Mitchel, et al., IEEE PVSC, p (1997). [11] K. Kyojiro, et al., PVSEC-11, Sapporo, p. 119 (1999). [12] J. H. Wohlgemuth, et al., IEEE PVSC, p (1997). [13] S. Fujii, et al., PVSEC-11, Sapporo, p. 123 (1999). [14] H. Watanabe, PVSEC-6, New Delhi, p [15] S. Narayanan, et al., PVSEC-4, Sydney, p. 111 (199). [16] K. Shirasawa, et al., PVSEC-3, p. 97 (197). [17] Tim Koval, US Patent (192). [1] A. Rohatgi, et al., IEEE PVSC, p. 741 (1996). [19] J. Zhao, et al., IEEE Trans. Edu. 46(10), 197 (1999). [20] R. Mertens, 12th PVSEC, Amsterdam, p. 1 (1994). [21] T. Nunoi, et al., Tech digest 9th Sunshine Workshop, Tokyo, p. 125 (1996). [22] E. Van Kerschaver, et al., Second World Conference and Exhibition on PV Solar Energy Conversion, Vienna, p (199). [23] I. Perichaud, et al., Second World Conference and Exhibition on PV Solar Energy Conversion, Vienna, p (199). [24] W. Warta, et al., Second World Conference and Exhibition on PV Solar Energy Conversion, Vienna, p (199). [25] H. F. Streling, R. C. G. Swann, Solid State Electron., p. 653 (1965). [26] B. S. Sopori, et al., PVSEC, Montreuex, p. 246 (1992). [27] A. G. Aberle, PVSEC-11, Sapporo, p. 569 (1999). 10 물리학과첨단기술 July/August 200

연도회사효율면적특징관계그림 1 1 PESC 199 UNSW 17.% Real Al treatment 을통한다결정태양전지고효율달성에신기록을달성하였다. 현재는고효율화기법의생산기술화, 저가화를위한대면적, 고효율, 고수율태양전지생산기술이중심을이루고있다.

3% hofer 최고기록 Fine Front Electrode (evaporation) V-groove RIE Texture S b:2000cm/s Effective BSF, HEM mc-si Honeycomb texture+perl LFC 구조

6 V 전압과 5 A 이상의전류를생성하는발전기또는건전지와같아이를직렬로연결하여 17 V, 3 A, 50 W와같이원하는전력을얻을수있는모듈을기본단위제품으로한다.

구성된어레이가건축자재역할을수행하고, 전력조절기 (PCS) 를통해서기존발전소전력과연계된계통연계형태양광발전시스템그리고섬, 산간사막오지의외진지역에전기를공급하는독립형이용기술등이가능하다. 그림 4. 다결정실리콘태양전지의효율의발전요약도.

IMEC은한번의열처리로금속접촉을이루는동시열처리공정과 SiN를뚫고열처리하는공정을개발하였다. [29] 독일프라운호퍼연구소에서는 20.3% 의효율의다결정태양전지를가능하게하였으며후면에국부적인금속전극접촉 [2] K. Kimura, et al.

4 연도회사효율면적특징관계그림 1 1 PESC 199 UNSW 17.% Real Al treatment 을통한다결정태양전지고효율달성에신기록을달성하였다. 현재는고효율화기법의생산기술화, 저가화를위한대면적, 고효율, 고수율태양전지생산기술이중심을이루고있다 Kyocera 16.4% Sharp 17.2% Kyocera 17.2% GIT 1.6% 1999 UNSW 19.5% Fraun 1 1 현재 20.3% hofer 최고기록 Fine Front Electrode (evaporation) V-groove RIE Texture S b:2000cm/s Effective BSF, HEM mc-si Honeycomb texture+perl LFC 구조 +wet oxidation 태양전지제품구성흐름도태양전지제품구성흐름도를그림 5에도시하였다. 태양전지는실리콘응괴에서웨이퍼형태로자르고이를태양전지로제조하고나면한개의태양전지가 0.6 V 전압과 5 A 이상의전류를생성하는발전기또는건전지와같아이를직렬로연결하여 17 V, 3 A, 50 W와같이원하는전력을얻을수있는모듈을기본단위제품으로한다. 태양전지는필요에따라직 병렬로연결하여내후성과신뢰성을가진재료와구조의용기내에밀봉함으로써단위용량의태양전지모듈 (solar cell module) 로제품화된다. 모듈은직렬또는병렬로연결하여원하는발전규모의어레이 (array) 를구성한다. 구성된어레이가건축자재역할을수행하고, 전력조절기 (PCS) 를통해서기존발전소전력과연계된계통연계형태양광발전시스템그리고섬, 산간사막오지의외진지역에전기를공급하는독립형이용기술등이가능하다. 그림 4. 다결정실리콘태양전지의효율의발전요약도. 니즘은 [26,27] 에서보고하고있다. 첫번째 SiN 반사방지막을이용한산업용다결정태양전지는 194년에개발되었다. [2] 그러나 90년대말까지이러한패시베이션공정이널리쓰이지는않았다. IMEC은한번의열처리로금속접촉을이루는동시열처리공정과 SiN를뚫고열처리하는공정을개발하였다. [29] 독일프라운호퍼연구소에서는 20.3% 의효율의다결정태양전지를가능하게하였으며후면에국부적인금속전극접촉 [2] K. Kimura, et al., PESCE 1, Kobe, p. 37 (194). [29] F. Duerinckx, et al., 14th EC PVSEC, Barcelona, p. 792 (1997). [30] P. Maycock, PV news, February (200). [31] Research, Solar Cell Production and Market Implementation of Photovoltaics, PV Status Report 2005, August (2005). [32] Photon International, 1-90, March (200). 물리학과첨단기술 July/August

Top 10 producers in 2007(2006) Planned cell production and capacity of top 15 for 2007 and 200 Rank 0 200 2007 Q-Cells 1 Suntech 2 3 First Solar 3 5 100 200 300 400 500 600 700 00 900 1000 MW 1 565.

5 Top 10 producers in 2007(2006) Planned cell production and capacity of top 15 for 2007 and 200 Rank Q-Cells 1 Suntech 2 3 First Solar MW / / 39.2 / / 1,000.0 / / / / / 시장현황 태양전지 분야 세계시장은 지난 5년간 30% 이상의 성장 율을 보이고 있다. [30-32] 이러한 고성장은 태양전지 산업체의 기술개발 결과에 기인한 것일 뿐만 아니라 선진국가의 보급 Motech 6 6 Baoding Tiawei yingli 7 9 SunPower 13 SolarWorld * / 55.0 / / 500.0* / / / 20.0* / 50.0 / / 204.0* / / / / / / Trina Solar 10 - Kyocera * / / 170.0* / / / 29.0 / 25.0* 230.0* / - / / 220.0* Gintech 12 - Sanyo / / 60.2 / 60.0* China Sunergy Schott 10.0* / 355.0* / / 150.0* / / / * / / 4.0 / 100.0* Production plans 200 Capacity 200 Production 2007 Orig. production plans for 2007 * PHOTON estimate 촉진 정책과 중앙과 지방정부의 인센티브 제도의 결과이다. 태양전지 생산업체는 크게 일본, 미국, 유럽, 중국, 나머지 국가 PHOTON International 200 그림 5. 태양전지 제품구성 흐름도. Sharp JA Solar 그림 6. 태양전지 산업계의 상위 15위권 이내 회사의 생산량 변화도. 등으로 분류될 수 있다. 현재 독일이 생산과 소비에서 세계를 선 두에서 이끌고 있다. 이는 과감한 연구개발 투자와 생산에 민간 이다. 중국은 이미 한국을 5년 이상을 앞질러서 대규모 시 자본의 대규모 투자, 새로운 재료와 생산기술 개발로 태양전지 장과 투자가 활발하게 되면서 시장에서 강력한 구동력을 보 단가 하락 그리고 국제환경 규제와 압력 등의 요소로 어느 이고 있다. 미국에서는 박막 태양전지인 CdTe를 중심으로 국가보다도 보급정책을 입법화하여 실행하고 있다. 태양전지 대량생산에 규모를 증설하여 200년 55 MW 생산 규모 를 지상전력에 이용하고자 하는 독일의 정책과 실행은 세계 를 가지게 되어 세계 3위권을 달성할 것이다. 중국을 중심 나머지 국가들에게 어떻게 중앙정부와 지방정부 그리고 민간 으로 한 대만, 필리핀, 일본, 한국 등에 아시아권 회사들이 자본이 유기적으로 결합해야 하는지를 보여주는 좋은 본보기 향후 세계시장에서 중심으로 부상할 것으로 예상된다. 따라 가 되고 있다. 서 한국은 동북, 동남아시아를 함께 아우르는 기술교류, 시 2006년까지 일본은 세계에서 상위 10위권에 위치한 회사 를 4개나 가지고 있었다. 그러나 2007년부터 유럽, 중국, 미 장 확대 등에 주도적으로 참여하는 방안을 마련해서 추진하 면 한다. 국, 심지어는 대만보다도 시장에서 뒤지는 모습을 보이고 있 재료측면에서 1999년부터 2007년까지 태양전지의 시장 점 다. 영원히 부동의 1위를 고수할 것으로 판단되던 일본의 유율 현황을 그림 7에 도시하였다. 2007년은 단결정 실리콘: Sharp사는 투자시기가 늦어지면서 세계 최선두 1위의 자리 42.2%, 다결정 실리콘: 45.2%, CdTe: 4.7%, 박막 실리콘 를 독일의 Q-Cells사에 양보하는 모습이 2007년, 200년 태양전지: 5.2%, CIS: 0.5%, 박판 실리콘: 2.2%이다. 태양 지속되고 있다. 항상 10위권 이내를 유지하던 일본 태양전지 전지 시장의 약 95%가 실리콘을 기반으로 하고 있다. Si 중 생산업체인 Kyocera, Sanyo 그리고 Mitsubishi 등도 이미 에서도 결정계 Si 태양전지가 세계 생산량의 90% 이상을 차 10위권 밖에 있다. 이는 일본 내수에서 보급지원 프로그램의 지하고 비정질/미세결정 Si 태양전지는 5% 내외를 차지하고 축소와 증설투자가 늦어지면서 발생하는 현상이다. 그러나 있다. 실리콘 이외의 태양전지로서 CdTe, CIS, GaAs 등은 Sharp사는 1,000 MW 증설을 계획하고 있어 향후 2010년 전체를 합하여 약 5%이다. 실리콘 태양전지로 효율 17%는 이후에 다시 세계 1위 자리로 복귀 가능성이 열려있다. 이미 일반적으로 구입 가능하며, 단결정과 다결정 실리콘이 2005년을 거치면서 중국의 괄목할 만한 성장을 저자는 예 현재의 시장에서 가장 성공적이다. 측하고 발표하였다. 3년이 지난 현재 200년 Sunpower, 국내에서는 이런 결정질 실리콘을 기반으로 하여 (주) KPE Ningbo Solar Cell Factory, Shenzhen Toray Solar, (Kyungdong Photovoltaic Energy, 구 포톤반도체에너지)가 CEEG Najing PV-Tech, Jiang-Ao Solar 등 참으로 급성 국내 최초로 2003년부터 자동화 양산체제를 가지고 연산 장하는 중국의 시장은 중국정부의 계획과 체계적인 보급지 200년 70 MW 생산규모로 창원에 생산기지를 두고 태양전 원이 시장에서 결과로 나타나고 있으며 2009년에도 급속한 지 양산을 수행하여 70% 이상의 생산량을 수출에 공급하고 성장은 가속될 것이다. Suntech은 중국에 기반을 둔 회사 있으며, 현대중공업(30 MW), 미리넷솔라(30 MW)가 2007년부 로 200년 생산규모가 세계 2위인 1,000 MW에 이를 것 터 신성 ENG(50 MW)는 200년부터 생산예정이다. 한국철 12 물리학과 첨단기술 July/August 200

6 Cell technology shares(%) mono-si mc-si CdTe a-si/μc-si CIS ribbon c-si others 그림 7. 태양전지산업현황은결정질실리콘계활발함 ( 단결정실리콘 : mono-si, 다결정실리콘 mc-si). 강이 20 MW 규모로실리콘박막태양전지생산을 200년부터개시할예정이다. 국내의대기업들이투자를확정또는예정하고있어중국보다는 5년정도뒤진상황이고일본보다는 10년뒤진상황이지만한국인의집중력을태양전지분야에서도발휘하면 TFT-LCD 디스플레이산업처럼태양전지산업도급속한성장과세계 1위, 2위, 3위기업도모두한국이차지할수있을것이다. 국내태양전지산업현황 한국정부는 2011년까지국가총소비에너지의 5% 를신 재생에너지로부담한다는목표와새로운산업육성을위하여주택보급사업, 지방에너지사업등의보급보조사업에보조금의비율을매년증가시켜가고있어 PV 시스템의설치보급이매년증가하고있으며, 향후보급형모델개발, PV모듈및 PCS, 설계시공기술등의 PV 기술의국가경쟁력을확보하기위하여성능데이터베이스를구축하고있다. 소재분야의신규기술개발사업의시작과함께상업화를위한투자가적극적으로이루어지고있으며, 잉곳및웨이퍼분야와태양전지분야의신규업체진출이약진하고있는상황이다. 표 1에국내 PHOTON International 200 표 1. 국내태양광업체별 200 년까지현황요약표. 소재 잉곳및웨이퍼 태양전지 모듈및시스템 관련장비 업체명 동양제철화학 KCC 소디프신소재 실트론 웅진코웨이 스마트에이스 퓨처비젼렉서 네오세미테크 현대중공업 한국철강 LG 전자 LG 화학 KPE 미리넷솔라 에스에너지심포니에너지 현대중공업 경동솔라 LS 산전 쏠라테크 헥스파워시스템한양전공대한테크렌이건창호 주성엔지니어링 야바코 아이피에스 현황과투자계획 200 년까지 2500 억원을투자, 연산 3000 톤폴리실리콘공장계획 200년까지 100톤규모폴리실리콘파일롯생산라인건설예정박막형실리콘증착재료인모노실란제조 잉곳및웨이퍼 10 MWp 급 Grower, 클리닝, 기판 Sort 증설고려 미국의 Sunpower 사의합작으로잉곳을생산웅진에너지를설립 2007년 6월연산 20 MWp 단결정잉곳및웨이퍼공장완공예정 2007년 3월실리콘잉곳산업진출선언 3결정실리콘잉곳개발 2007 년 30 MWp 단결정잉곳및웨이퍼생산예정 2007년태양전지라인 30 MWp 완공준비 ( 추후 60 MWp) 박막형관련설비발주, 07년양산개시목표 박막형솔라셀진출검토중, LPL 5세대라인활용검토솔라셀및실리콘사업검토중 03년 1기 5MW, 06년 2기 30 MWp, 0년 3기 50 MWp 증설 태양광신규사업진출, 태양전지 30 MWp 생산라인건설중 모듈라인 30 MWp 증설 2007년제 2공장 ( 모듈및잉곳 ) 준설계획 2007 년 3 월까지모듈라인 25 MWp 증설, 인버터생산라인구축 2006 년 10 MWp 모듈라인증설 ( 총 20 MWp 라인설비 ) 2006 년신규라인교체, 2007 년모듈라인증설, 인버터생산라인 태양전지모듈라인 1 MWp에서 4 MWp로증설, 연내셋업완료 2006년단상인버터생산라인설비구축 10 kwp 제품인증관련설비증설집광시스템, 추적시스템태양광 BIPV 창호 증착장비, 태양전지생산시스템 Turn Key 수주및구축 태양전지용스퍼터링장비 ( 박막증착장비 ) 생산, 주성에납품태양전지용 CVD, 식각장비, 일본에수출중 물리학과첨단기술 July/August

7 태양광업체별 200년까지현황요약표를소재, 잉곳및웨이퍼, 관련부품, 태양전지, 모듈및시스템, 관련장비분야로구분하여정리하였다. 태양전지분야의기존업체들의라인증설과신규업체들의진출이활발하며, 본격적인태양전지제조업체인 KPE 30 MWp 설비가동중, 50 MWp로증설계획, 태양전지용웨이퍼제조의필요성과함께업체들의관심이고조되고있다. 기존반도체용잉곳 / 웨이퍼제조업체인 ( 주 ) 실트론, MEMC 코리아등이태양전지용웨이퍼제조사업에진출할계획을세우고있으며, 웅진코웨이는올초미국 Sun Power사와합작으로 60 MW 규모의생산설비를갖는웅진에너지를설립해 200년부터태양전지용잉곳 / 웨이퍼를본격양산할계획이다. 또한스마트에이스, 퓨쳐비전, 솔믹스, 글로실, 나라테크등중소업체들도태양전지용잉곳사업에나설것이라는소식이다. 태양전지모듈의경우선진기업에비해자동화생산설비가부족한실정이나, 국내모듈의국제표준인증획득및새로운시장개척을통한수출증대를모색하고있다. PCS의경우국내시장에서의점유율은높은반면수출은아직미흡한상태로기술적인성장및상품경쟁력강화를통해수출증대를모색하고있다. 향후기술개발과제국내에서태양광분야의기술개발은 197년 12월에제정된 대체에너지기술개발촉진법 을근거로 19년부터대 체에너지기술개발기본계획의수립과함께체계적인추진을시작하였다. 태양전지분야에서는현재상용화되어있는결정질실리콘태양전지의국산화및성능개선에주력하였다. 지금까지국내에서는지경부 ( 산자부 ) 중심으로기술개발과태양광발전시스템설치가추진되었다. 정부보조금액의책정규모에따라서매년태양광시스템설치규모에변동이있다. 기존에기술개발은선택과집중보다는기술개발의다양성과광범위한세부기술개발에투자하였다. 향후태양광시스템대량보급에필요한기술개발과보급전략에무게중심을두고미래초저가, 고효율태양전지개발을수행함이바람직하다. 벌크형실리콘태양전지는반도체공정을사용하여제조되므로국내의실리콘재료가기반인반도체인프라산업과결부하여기술이개발되면향후에너지수출산업으로대외경쟁력이우수하다. 또한세계 1위산업기반을가지고있는 TFT-LCD 디스플레이는박막실리콘태양전지분야에초저가, 고효율박막태양전지기술개발이성공적일경우이를이용한태양광발전기술의경제성이기존발전방식과경쟁가능한수준에도달할것으로예상된다. 궁극적으로는기존화석연료를대체할수있는새로운무공해무한정의발전이가능해지는것으로확실한에너지원의확보는물론환경보존차원에서도획기적인전기가마련될수있는기술이다. 이런측면에서국내기술개발은현재약 5-10년으로평가되는선진외국기술과의격차를단시간내에줄여국내기술의선진화에크게기여할수있을것이다. 14 물리학과첨단기술 July/August 200

<4D F736F F F696E74202D20BDC5C0E7BBFDBFA1B3CAC1F6C7D0C8B8C3E1B0E85FB1E8B5BFC8AF5F BC8A3C8AF20B8F0B5E55D>

<4D F736F F F696E74202D20BDC5C0E7BBFDBFA1B3CAC1F6C7D0C8B8C3E1B0E85FB1E8B5BFC8AF5F BC8A3C8AF20B8F0B5E55D> 국내 외태양광발전기술동향 2007. 6. 25. 김동환 1/34 목 차 1. 개요 2. 해외산업현황및전망 3. 국내산업현황 4. 발전방향 5. 요약및전망 2/34 개 요 전세계태양광산업의가파른성장 국가별, 업체별생산규모및시장분석소재수급불균형에따른예측및설비증설 non-si 계태양전지산업의확대 국내태양광산업의규모확대 설치용량의급격한증가각종설비확충및투자계획 세계