태양전지 핵심소재 양산기술 개발

화학硏 실리콘 잉곳 제조기술 상용화 성공

고유가시대 친환경 대체에너지로 각광받고 있는 태양전지의 핵심소재인 다결정 실리콘 잉곳과 웨이퍼의 생산성을 40% 이상 향상시키는 기술이 국내 연구진에 의해 최초로 개발됐다.

잉곳은 제련 후 압연과 단조 등으로 가공하거나 재용해할 수 있도록 거푸집에 넣어 굳힌 금속 덩어리며, 웨이퍼는 이를 블록으로 잘라 슬라이스 형태로 만든 것으로 집적회로를 만들 때 쓰는 직경 5~10cm의 실리콘 단결정 구조의 얇은 판이다.

한국화학연구원(원장 이재도)은 최근 문상진 박사팀을 중심으로 (주)글로실과 함께 태양광산업 주력 소재인 다결정 실리콘 잉곳 및 웨이퍼 생산기술 개발을 완료했다고 7일 밝혔다.

화학연은 지난 10년간 산자부 신재생에너지센터 기술개발사업 과제의 일환으로 추진한 실리콘 잉곳 제조기술을 개발했으며, 이를 지난해 2월 태양전지용 실리콘 웨이퍼 제조업체인 (주)글로실에 이전했다.

이후 양 기관은 공동 연구개발사업을 통해 선진국 생산규모인 240kg/batch를 넘어서는 300kg/batch 규모의 실리콘 잉곳 제조기술 상용화에 성공했으며, 이와 함께 태양전지의 기반이 되는 200μm~130μm(1μm=(1/100만)m)급의 박판 웨이퍼 제조기술 또한 확보했다.

태양전지는 그동안 주로 단결정 실리콘 웨이퍼가 주를 이뤘으나 최근 수요급증에 따라 원료수급과 경제성이 우수한 다결정 웨이퍼 생산이 급증하고 있으며, 국제적 흐름을 반영한 이번 개발로 침체된 국내 태양광 산업이 탄력을 받을 것으로 전망된다.

화학연은 40% 이상의 생산성 향상 효과를 바탕으로, 기술력을 통한 연간 1500억원 이상의 웨이퍼 수출·입 대체 효과 또는 200억원 이상의 장치 수입대체 효과를 기대하고 있다.

문상진(51) 박사는 "다결정 실리콘 잉곳 제조에 고효율 전열제어 시스템을 적용해 원료 실리콘의 용융과 도핑 등 일련의 공정에서 운영 및 장치비용을 30% 이상 줄여 생산성이 40% 이상 크게 향상됐다"며 "내년 상반기까지 450kg/batch 급의 세계적인 차세대 잉곳 및 웨이퍼 생산기술 개발을 완료할 계획"이라고 밝혔다.

한편 세계 태양광 산업은 최근 3년간 연평균 40%를 상회하는 높은 성장세를 보이고 있으며, 2010년 기준 6GW(360억달러) 규모의 거대 시장을 형성할 것으로 예측되고 있다. 한국도 2010년에는 세계 시장 규모의 1/30 수준인 200MW 이상을 생산하는 시장을 형성할 전망이다.