DOE가 선진 태양광 기전력 기술개발에 1,760만 달러 조성

SOLAR TRADE 2008. 11. 11. 00:03

KISTI 『글로벌동향브리핑(GTB)』 2008-11-07

미국 에너지성(DOE; Department of Energy)은 선진 태양광 발전기술의 초기 제조단계에 집중하고자 여섯 건의 초기단계 광기전력(photoelectro-motive force) 모듈에 대한 프로젝트에 연간 예산에 따라 1,760만 달러(1달러=1,327원, 2008년 11월 6일)를 조성한다고 발표하였다. 기업에게 적어도 20퍼센트 정도 비용을 부담시켜 연구투자 합계는 3,540만 달러에 달할 것으로 예상된다.

이 프로젝트는 2015년까지 태양에너지가 종래형의 전력과 가격경쟁력을 가지도록 하는 것이 목표이다. 태양에너지와 같은 대체에너지와 클린에너지 기술의 사용을 증가시키는 것은 온실가스 배출 및 석유의 의존도를 삭감하기 위해서 국가 에너지자원을 다양화시킬 수 있기 때문에 중요하다.

부시 대통령의 선진 에너지 이니셔티브를 위한 주도기관으로서 DOE는 깨끗한 태양에너지 기술의 광범위한 상업화 및 전개에 박차를 가함으로써 에너지자원의 다양화에 노력하고 있다. 혁신적인 기술개발은 미국에 장기 경제적 이익, 환경적 이익 등을 가져올 수 있다.

이 프로젝트에 의하여 기업은 연구소 실증으로부터 시험생산으로 혁신적 태양광 발전기술의 시행과 보급에 걸리는 시간을 가속시키고자 노력할 뿐만 아니라 비용을 저하시키고 성능을 향상시키며, 태양광 발전 모듈의 제조능력을 확대하는데 노력한다.

DOE는 국립신재생에너지연구소(NREL; National Renewable Energy Laboratory)와 계약교섭을 한 뒤에 다음의 6개 기업이 18개월 간의 프로젝트를 시작하였다.

(1) 1366 테크놀로지(1366 Technologies)사는 값이 싼 다결정 실리콘 전지용의 새로운 전지 아키텍처(architecture) 및 관련 프로세스를 개발하고 있다. 이 프로젝트는 전지 내에서의 광 포착과 전하 캐리어 이동을 향상시킴으로써 다결정전지의 효율을 현저하게 증가시킬 것이다. 프로젝트 종료까지 1366 테크놀로지사는 결정 실리콘전지 산업의 전역에서 적용 가능한 기술을 획득할 것이다. 전환효율 19%, 15.6X15.6cm2의 다결정 실리콘전지를 제작하려고 계획하고 있다(300만 달러 이내).

(2) 이노베라이트(Innovalight)사는 박막결정 실리콘 웨이버 위에 이노베라이트사 특허의 “실리콘잉크”를 잉크젯 인쇄함으로써 고효율이며 값이 싼 태양전지 및 모듈을 개발하고 있다. 이노베라이트사의 저접촉인쇄법은 현재 고효율 전지와 모듈을 만드는데 필요한 제조비용과 복잡함을 모두 현저하게 축소시키데 성공하였다(300백만 달러 이내).

(3) 스카이라인솔라(skylinesolar)사는 실리콘 전지 상에 10배 이상의 태양광을 반사, 집광하는 기술을 실증하였으며, 경량의 통합화 단축 추적시스템을 개발하고 있다. 이 빛을 집광하는 미러(mirror)의 사용으로 종래 실리콘 모듈 태양전지에서의 가장 큰 비용요인을 90% 이상 축소시킬 수 있다. 스카이라인솔라사는 모듈 제조원가를 상당히 저감시키고, 낮은 비용으로 가동할 수 있는 완전한 시스템을 설계하는데 노력하고 있다. 이 프로젝트 종료까지 스카이라인솔라사는 면적 12m2로 15%의 개구면적 효율을 초과할 수 있는 모듈을 만들어 낼 계획이다(300만 달러 이내).

(4) 솔라스타(Solarstar)사는 아모퍼스 실리콘(amorphous silicon)의 ”나노 동축 케이블(nanocoax)” 구조에 기초한 참신한 전지설계를 사용하고 있다. 이 구조는 전류를 증가시켜, 전지의 전하 캐리어 경로를 짧게 하여 재료비를 저감시킨다. 또 이러한 시도는 효율적으로 빛과 전자경로를 분리시킬 수 있다. 이 프로젝트가 성공한다면 솔라스타사는 효율 15%, 면적 100cm2의 전지를 만들어 낼 수 있다(260만 달러 이내).

(5) 솔렉셀(Solexel)사는 단위 와트당 제조비용을 상당히 저감시킬 수 있는 3차원 고효율 단결정 실리콘전지의 파괴적인 기술의 상품화를 계획하고 있다. 낮은 가격의 공정단계를 통하여 최소한의 재료를 사용하고 빛을 효율적으로 보충할 수 있는 태양전지 아키텍처를 만들어낸다. 이 프로젝트 수행 후 솔렉셀사는 종래 슬라이스 웨이퍼(slice wafer)보다 단위 와트당 대폭 적은 실리콘을 소비하는 효율 17~19%, 면적 156×156mm2의 단결정 전지의 제조를 계획하고 있다. 솔렉셀사는 5년 이내에 기가와트 규모의 태양광발전시설 제조기업을 목표로 하고 있다(300만 달러 이내).

(6) 스파이어 세미컨덕터(Spire Semiconductor)사는 칼륨-비소(Ga-As; Gallium-Arsenide) 기판 상에 미세한 양면전지를 제작함으로써 3층 접합 텐덤(tendem)형 태양전지를 위한 설계공간을 마련할 계획이다. 이 시도는 태양스펙트럼에 보다 잘 일치시키기 위하여 침상미세구조(針?微細構造; spire)가 각 디바이스층의 광학적 성질을 보다 잘 최적화시킬 수 있다. 스파이어 세미컨덕터사는 낮은 비용의 제조법을 사용하여 42% 이상의 전지효율을 목표로 한다(297만 달러 이내).