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Hybrid Materials (Carbon Fiber based Solar Cell)
현재 에너지 문제가 급증함에 따라서 그린에너지 시장은 급속한 성장과 함께 많은 연구가 진행되고 있다.
이로써 친환경 대체 에너지를 위한 태양전지에 대한 국가간 경쟁력이 심화되고 있다.
따라서, 저가 / 고효율의 태양전지 개발이 필요하다. 태양전지에는 한 종류인 결정질 태양전지는 효율은 좋지만, 비용적인 측면에서 단점이 있고, 박막형 태양전지는 대부분 독성소재이거나 고 비용소재를 많이 사용하고 있는 실정이다.
< Wenjun Xu, et al., Georgia Tech, USA, 2010 >
집광형 태양전지(CPV)도 역시나 효율적인
측면에서는 뛰어나지만 고비용이라는 단점이 있다.
이러한 다양한
태양전지에는 많은 재료들이 사용되는데,
태양전지 장치에서
Wafer는 소재 비중 전체
가격의 23%를 차지하고 있는
실정이다.
이에 따라서 저가의 기판
소재가 필요한 상황이고,
높은
발전단가,
과다경쟁으로 저가의
태양전지 개발이 부각되고 있다.
기존의
Wafer를 기반으로한 태양전지가
아니라,
저가의 고전도 탄소섬유를
기반으로 반도체/디스플레이 공정기술을
융합시켜 저가/고효율의 태양전지에 대한
연구를 진행 중이다.
탄소섬유를
기판으로 사용하여 만든 태양전지 (Cylindrical-type Solar Cell)는 많은 연구가
이루어지지는 않았지만 몇몇의 그룹에서 연구를 진행하고 있다. 우선 기판의 종류에 따라서 가격이
달라지겠지만, 탄소섬유 같은 기판을 이용하면 Flexible한 특성을 살릴 수 있고, MEMS Technology
에도 이용할 수 있는 장점이 있다. 다른 장점으로는 낮은 기판 가격, 공정 단순화 가능 (후면전극도포,
Texturing 공정이 필요없음), 낮은 시설투자 등이 있다. 또한, 탄소섬유 유도가열에 의한 결정성 향상에 따라서 높은
결정성의 광흡수층 Si을 만들 수 있고, Cylinderical
Surface가 형성되므로, Effective Area가 증가하여 더 많은 빛을 흡수할
수 있다. 탄소섬유 기판 위에 p-i-n Si 구조를
CVD 계열 장비를 이용하여 증착한 뒤 실제 태양전지의 성능을 만들어내는 것이 최종목표이다. 이를 진행하기 위해서는 기본적인 탄소섬유의 미세구조,
전기적, 구조적 특성과 탄소섬유 위에 Si이
증착되었을 때의 나타나는 다양한 특성을 먼저 파악하는 것이 선행되어야 한다.
