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백운규 교수 (에너지공학과)-태양전지 대량 생산 핵심 기술 개발

태양광에너지를 전기에너지로 변환시키기 위해서는 ‘태양전지’가 필요하다. 지금까지 태양전지 시장에서는 실리콘 태양전지가 약 95퍼센트를 점유하고 있다. 실리콘 태양전지는 약 24퍼센트 정도의 낮은 효율에도 불구하고 저렴한 제조비용으로 점유율을 높였다. 반면, 화합물 반도체 태양전지는 전환 효율이 실리콘 태양전지의 2배에 달하는 40퍼센트임에도 불구하고 제조비용이 높아 인공위성 등 특수 분야에만 제한적으로 사용됐다. 태양전지 기술력에 태양광에너지 상용화의 가능 여부가 달려있다. 2010년 6월 19일, 우리대학 백운규 (에너지공학과) 교수와 미국일리노이대학(University of Illinois) 존 로저스 교수 등으로 이루어진 한미 공동 연구팀이 화합물 반도체를 이용하여 태양전지를 저렴하게 생산할 수 있는 핵심기술을 개발했다고 발표했다. 하나의 웨이퍼 위에서 화합물 반도체 소자를 여러 층으로 겹쳐 만든 뒤 분리하는 ‘다층 성장기술’이 그 핵심 내용이다.

 

 

기존 방법으로 소자를 쌓을 경우, 40개의 소자를 각각 40장의 웨이퍼에 성장시켜야 했다. 하지만 이번에 백 교수팀이 개발한 다층 성장기술로는 화합물 반도체 층과 분리 층을 번갈아 성장시켜, 웨이퍼 한 장에 40층의 소자를 모두 쌓을 수 있다. 이 기술로 인해 전체 공정에서 웨이퍼 제작비용과 공정 시간을 기존 방법의 10분의 1로 줄일 수 있게 됐다. 또한 이 기술을 이용하면 플라스틱 등 다양한 기판 위에도 태양전지를 만들 수 있기 때문에, 모양이 휘는 태양전지의 제작도 가능하다. 백 교수는 “이번에 개발한 기술은 고효율 태양전지뿐만 아니라 차세대 반도체, 적외선 카메라 등 다양한 차세대 소자에 적용할 수 있다”며 “새로운 국가 성장 동력이 될 핵심 원천기술”이라고 말했다. 이 연구결과는 국제 과학저널 ‘네이처(Nature)’ 20일 자에 게재됐다. 백 교수는 주요 국가기획사업, 기술이전, 특허획득, 학술?논문발표 등 산학 전반에 걸쳐 뛰어난 활약을 펼치고 있다. 국내 최초 반도체용 고성능 슬러리 개발, 세계 최초 리튬 이차전지용 음극 재료 수계 성형 제조공정 개발 등은 그의 대표적인 연구 성과이다. 지난 2008년 12월 백 교수는 교육과학기술부와 한국과학재단의 ‘이달의 과학기술자상’에 선정되기도 했다.

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