일본산업뉴스요약

실리콘 박막, 10배 빠르게 제작
도쿄공업대∙와세다대, 저비용으로 태양전지용 제작

도쿄공업대학과 와세다대학은 공동으로 태양전지용의 깨끗한 실리콘 박막을 기존의 10배 이상의 속도로 제작하는 기술을 개발하였다. 기판 표면에 열을 가하여 재결정화하여 평평하고 매끄럽게 만듦으로써 단시간에도 깨끗한 박막을 만들 수 있도록 하였다. 변환 효율이 좋은 태양전지를 저비용으로 만들 수 있게 된다. 5년 이내에 실용화를 목표한다.

도쿄공업대학의 이하라(伊原) 교수와 하세가와(長谷川) 교수, 와세다대학의 노다(野田) 교수의 연구그룹은 실리콘 기판 위에 3층의 실리콘 박막을 만들어 떼어내는 방법을 채용하였다. 우선 기판에 전압을 걸어, 미세한 구멍이 무수하게 뚫린 두께 약 1㎛(마이크로는 100만분의 1)의 2층 박막을 만든다. 1층은 미세한 구멍, 2층은 성긴 구멍을 뚫었다.

2층 표면에 열을 가하여, 거친 정도가 0.2~0.3㎚(나노는 10억분의 1)가 될 때까지 평평하게 한다. 다음으로 표면 상에 실리콘 단결정을 성장시켜 3층을 만든다. 재료인 실리콘을 기판과 1~2cm 정도로 가깝게 근접시켜 섭씨 2,000도의 고온에서 기화하여 기판 상에 박막을 성장시킴으로써 성장 속도를 높였다. 1분에 두께 10㎛로 기존의 10배의 속도로 3층이 만들어진다.

1층은 상당히 미세한 구멍이 뚫려 있어 약하기 때문에 제작 후에 기판에서 쉽게 박막을 떼낼 수 있다. 원리적으로는 원재료를 100% 이용할 수 있고, 고효율이며 제조 비용의 저감에도 도움이 된다.

기존에도 기판 위에 결정을 성장시키는 방법은 있었지만 깨끗한 박막으로 하기 위해서는 천천히 만들 필요가 있었다. 새로운 방법은 표면이 상당히 평평하기 때문에, 보통 때라면 성긴 막이 생기는 빠른 속도로도 충분한 성능의 박막을 만들 수 있다.

현재 시판되고 있는 태양전지는 빛을 전기로 바꾸는 재료에 실리콘 판을 사용하고 있다. 판 대신에 박막을 사용할 수 있다면 원료가 줄어 저비용화를 기대할 수 있다. 단시간에 깨끗한 박막을 만드는 기술의 개발이 필요했었다.

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