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두루마리처럼 연속 생산 가능한 태양전지 생산기술 개발
메타솔, 실리콘 대신 값싸고 친환경적 PET 플라스틱 기판 사용
2022년 11월 09일 (수) 류태수 elenews@chol.com

벤처기업인 메타솔이 한양대, KIST, 한국건설생활환경시험연구원 등 관련 연구기관들과 협업해 유기 태양전지용 투명전극 소재와 공정 개발을 통해 두루마리 벽지처럼 롤러블(Rollable)해 연속생산이 가능한 새로운 태양전지 생산기술 개발에 성공했다고 밝혔다.

태양전지는 일반적으로 실리콘 기판을 사용하는데 실리콘 기판을 만들기 위해서는 복잡한 공정을 거쳐야 하므로 태양전지 원가에서 가장 큰 비중을 차지한다.

실리콘 기판은 특성상 민들 수 있는 크기에 한계가 있어 대형 태양전지판을 만들기 위해서는 작은 기판들을 조각조각 붙여야 하는데 이 때문에 해상, 유휴농지, 비탈지, 주택·건물 옥상 등에 설치돼 있는 태양광 패널과 같이 직사각형 판지 모양으로 만들 수밖에 없다.

이에 반해 플라스틱을 기판으로 사용하는 태양전지는 실리콘 대비 가격이 매우 저렴하고, 대면적 연속생산이 가능해 두루마리 벽지같이 둘둘 말아가며 손쉽게 제작이 가능하다.

대면적은 물론이고 휘어지거나 구부릴 수 있어 곡면 건물의 외부 벽면이나 빌딩·아파트 유리창에 쉽게 부착해 전기를 생산할 수 있고, 아웃도어 레저용품 등 다양한 제품에도 사용할 수 있다.

이러한 여러 장점에도 불구하고 태양전지의 전기회로를 만들고, 대면적으로 연속 생산할 수 있는 공정기술이 실리콘 기판보다 기술적 난도가 높아 사용화에 어려움이 따랐다.

ㅇ번에 메타솔이 개발한 시술에서 가장 눈여겨 볼만한 것은 비싸고 수입에 절대적으로 의존하고 있는 ITO(인듐 주석산화물)을 은나노 와이어, 그래핀 등 국산 재료를 개발해 대체한 것이다.

메타솔은 나노금속 물질을 잉크로 만들어 인쇄한 후 이를 제논램프의 강력한 빛으로 소결하는 광소결(IPL) 장비를 국내 순수기술로 독자 개발해 태양전지 제조공정에 적용한 바 있다.

이번 기술은 그간 일본에 의존하고 있던 핵심 부품·소재의 국산 대체재를 가지게 됐다는 점에서 매우 중요한 성과로 평가된다.

또 실리콘 기판이 아닌 친환경의 저렴한 PET 플라스틱으로 대량생산이 가능해 다양한 제품에 저렴한 태양전지를 사용할 수 있을 것으로 기대된다.

공인인증기관에 성능과 신뢰성을 시험한 결과 전지의 성능을 좌우하는 투명전극의 저항값은 일반 ITO 투명전극의 경우 50~100Ω이었으나 메타솔이 개발한 기술은 15Ω 이하로 조사됐다.

기존 소재 대비 5배 이상 면저항 성능이 개선된 것으로 광투과율은 89.6%이며, 굴곡반경 3㎜에 1만회를 접었다 폈다 하는 신뢰성 평가에서도 저항변화가 10% 이내를 보여 세계 최고 수준의 투명전극을 개발한 것으로 확인됐다.

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