NEWS & INFORMATION FOR CHEMICAL ENGINEERS, Vol. 25, No. 4, 2007…373
신재생에너지 필요성
1997년 교토 의정서가 발효된 이래, 신재생에너지 에 대한 각계의 당면한 과제는 미래 산업으로서도 이 미 충분한 가치를 창출하고 있다. 무엇보다도, 배럴당 100달러 오일시대를 눈앞에 둔 이즈음, 자국의 에너 지 안보 또한 단순히 고성장 경제를 고려하지 않더라 도 지구촌 모든 나라가 풀어야 할 중대한 숙제로 남 아 있다.
태양광 시장은 이미 독일 및 일본, 미국 등 해외 선 진 기업들이 선점하고 있는 분야이며, 국내에서는 뒤 늦게나마 정부의 과감한 인센티브 정책과 지방자치단 체의 적극적인 태양광 발전소 프로젝트 유치로 주목 을 끌기 시작하였다. 국내 대기업의 대규모 실리콘 생 산 공장 건설과 더불어 유사 기반을 갖춘 기업들이 경 쟁적으로 생산 라인을 증설하고 있다. 머지 않아 태양 광 산업은 한국의 메모리 반도체, 디스플레이 산업에 이어서 곧 미래의 국가 기간산업이 될 것이다. 태양광 산업은 반도체 산업과 매우 유사한 장치 산업이며, 한 국이 다시 한번 신화를 창조할 수 있는 분야이기도 하 다.
현재 국내 태양전지(solar cell) 생산 능력은 세계 생산 능력(4,056MW)의 1% 수준에 불과하다. 그러 나 한국의 태양광 시장은 2004년도 2.5MW, 2005년 도 6.5MW, 2006년도 약 20MW로 해마다 높은 성장 을 해오고 있다. 2012년 국내 보급 1.3GW, 동시에 세 계 시장 10% 점유라는 한국의 야심은 그저 먼 미래 의 꿈은 아닐 것이다.
세계는 태양광 발전 붐
신재생에너지에 대한 수요 확대는 태양전지에 대한 수요 또한 증가시켜 2006년 67억불에서 2012년에는 연평균 22.9%(CAGR) 성장한 230억불의 시장을 형 성할 것으로 예상되며 태양광 모듈 시장을 기준으로 국내 태양광 산업은 2006년 1,700억원에서 61.6% 성 장하여 2011년 약 1.9조원 대의 시장을 형성할 것으로 예상되고 있다.
세계 3위의 반도체 생산국인 우리나라는 실리콘 재 료를 쓰는 태양전지 분야에 이제 막 발을 들여 놓은 상황이다. 시작은 늦었으나, 여러 대기업 반도체 기반 을 가지고 있는 곳에서 뒤늦게나마 실리콘 원자재 생 산을 시작하고 있고, 우리가 반도체나 IT에서 보여주 었던 저력을 태양전지 시장에서 다시 한 번 증명해 보 일 수 있을 것이다.
태양광 발전 시스템에 대한 이해
태양광 발전은 태양에너지를 직접 전기에너지로 변 환시키는 기술이다[그림 1].
기본원리는 반도체 PN접합으로 구성된 태양전지 에 태양광이 조사되면 광기전력 효과에 의해 기전력 이 발생하여 외부에 접속된 부하에 전류가 흐르게 된 다. 발전되는 전압전류는 태양전지의 크기와 빛의 강 도에 의하여 결정되며 이러한 태양전지는 필요한 단 위용량으로 직병렬 연결하여 기후에 견디고 단단한 재료와 구조의 태양전지판으로 상품화된다.
그러나 태양전지는 비, 눈 또는 구름에 의해 햇빛이
Solar Cell
‘ ’
김 태 진
미리넷솔라주식회사, [email protected]
374…NICE, 제25권 제4호, 2007
비치지 않는 날과 밤에는 전기가 발생하지 않을 뿐만 아니라 일사량의 강도에 따라 불균일한 직류가 발생 한다. 따라서 일반적인 태양광발전시스템은 수요자에 게 항상 필요한 전력을 공급하기 위하여 모듈을 직병 렬로 연결한 태양전지 어레이(array)와 전력 저장용 축전지(storage battery), 전력 조정기(power controller) 및 직교류 변환장치(inverter) 등으로 구 성된다.
태양전지(Solar Cell)의 원리
태양전지는 반도체의 성질을 이용하여 빛에너지를 전기에너지로 변환시키는 장치이다[그림 2].
빛을 반도체에 쪼이면 반도체 원자에서 +전자핵 (electron hole)과 -자유전자(electron)가 생긴다. 자 유전자가 외부회로에 도달하기 위해서 필요한 것이 반도체 p-n접합이다. 이것은 말 그대로 ‘p형반도체(+
극성)’와 ‘n형반도체(-극성)’을 붙여서 만든 것으로 전자들은 극성의 성질에 따라 n형반도체와 p형반도체 신사업 소개
Sunlight
Antireflective Coating
Front Contact
Junction Back Contact
n-Type Semiconductor Cover Glass p-Type Semiconductor
current
그림 2. Solar Cell의 원리.
구분, 태양광, 태양열,
개요, 태양빛 전기를 생산, 태양빛 열을 생산,
설치모습,
발전원리,
모듈, 집열기,
온실효과, 광전효과,
(축열조)
온수,
(집열기)
전극,
빛, 빛, 빛,
전극, 전류, 방사방지막, N형 실리콘, P형 실리콘,
그림 1. 태양광 vs 태양열.
NEWS & INFORMATION FOR CHEMICAL ENGINEERS, Vol. 25, No. 4, 2007…375
에너지 혁명을 꿈꾸는 Solar Cell
로 나뉘어 쌓이게 되며, 특히 -자유전자들은 p형반도 체 쪽으로 끌려 넘어가게 된다. 이렇게 되면 접합 부 분에 전기장이 생기게 된다. p형 반도체 측에 계속 쌓 인 전자는 반도체에 연결된 전기선을 통해 외부로 빠 져나가려고 하며, 이렇게 전기선을 따라 전자가 흐르 게 되면 전기를 얻게 된다.
특징 및 장점
최초 원자재 투입부터 cell생산, 분류 단계까지 전자 동화 in-line 시스템으로 생산성 향상, 고품질의 제품 생산, 제조원가 절감효과를 달성할 수 있는 시스템을 구성하고 있다[그림 3]. 또한 horizontal process 타입 으로 반도체 라인에서 사용하던 설비 또는 batch 타 입 설비를 이용하는 것보다 제품 효율 기준으로 연간
7~8% 정도의 제조원가를 절감할 수 있다. 그리고 다 양한 사이즈의 wafer에 대한 대응력이 가능하며 lateral process 및 wafer 이송시 직접적인 접촉을 최 소화하여 두께가 얇은 wafer 생산 및 공정 불량률을 낮출 수 있도록 설계되어 있다.
신재생에너지와 관련해 태양광 에너지의 무한한 시 장의 가능성을 보았기에 지난 5년간 솔라셀 응용 제 품을 개발해오던 우리는 미리넷솔라라는 작은 배의 닻을 올려 항해를 하고 있다. 과거 1993년 이래 현재 까지 모회사 미리넷이 VDSL로 일어서서 최고의 IT 기업으로 오늘도 성장을 거듭하고 있듯이, 미리넷솔 라의 이름이 에너지 시장의 반도체 시장에서 다시 한 번 주목 받을 그날을 기대해본다.
Cell Out Wafer In
Saw Damage Etching/Texturing
Laser Edge Treatment
Phosphor Doper + Diffusion
Phosphor-silicate Glass Etching
Cell Test &
Classification
Metallization Anti-reflex Coating
그림 3. Solar Cell 생산공정.
