제조결함 역이용, 태양전지 단가 낮춰

에너지기술연구원 오준호 박사팀
실리콘 웨이퍼 제조 신기술 개발

한국에너지기술연구원은 태양전지 실리콘의 결함을 역이용해 모체 기판을 반영구적으로 사용할 수 있는 기술을 개발했다고 밝혔다. 에너지기술연구원 오준호 박사팀과 충북대 김가현 교수가 함께 개발한 기술은 플라즈마 에피탁시 실리콘 웨이퍼 기술이다.

오준호 박사는 11일 "이 기술로 태양전지를 제작할 경우 기존대비 최대 48%의 제조비용을 줄일 수있다"고 말했다.

이 기술은 산업적으로 큰 파급효과를 가져올 것으로 기대되고 있다. 오 박사는 "태양전지 분야에 적용했지만 이외에도 반도체와 디스플레이 소자를 만드는데에도 활용할 수 있다"고 설명했다.

태양전지 셀에 들어가는 실리콘은 모체 기판 위에 성장시켜 만든다. 이렇게 만들어진 실리콘을 기판에서 떼어낼때 기판 표면을 손상시키고 몇번 사용하면 교체해야 한다.

실리콘 웨이퍼를 만들때 미세한 구멍들이 생기면 불량으로 보고 있다. 연구진은 이 미세한 구멍들에 주목했다.

태양전지에 쓰이는 실리콘 웨이퍼는 모체 기판 위에 규칙적으로 한방향으로만 쌓이는 '에피탁시 기술'로 만들어진다. 이때 플라즈마를 이용해 가스분해반응으로 성장하는 '플라즈마 에피탁시 기술'을 사용해 미세한 구멍이 더 많은 실리콘층을 만든다. 이후 정상적인 실리콘층을 쌓아 올려 완성한다.

즉 모체 기판과 실리콘 사이에 더 많은 미세 공간을 만들면 마치 절취선을 따라 떼어내듯 실리콘을 간단하게 떼어낼 수 있다.

또 모체기판 위의 경계면에서 실리콘 웨이퍼가 떨어져 나가기 때문에 모체기판의 별도 표면처리 과정 없이도 즉시 재사용할 수 있으며, 반영구적으로 재사용할 수 있다.

김가현 교수는 "공극률, 즉 결함을 극대화하는 방법으로 모체기판과 실리콘의 경계면을 성긴 구조로 만들어 에피탁시 실리콘을 성장시키고 떼어내 웨이퍼를 만들어낼 수 있었다"고 설명했다.

오준호 박사는 "이 기술은 소재·부품·장비분야 경쟁력 강화 전략에도 기여할 수 있을 것으로 기대된다"고 말했다.

[e-mail] 김만기 기자