산업기술종합연구소 태양광발전연구센터(센터장 近藤道雄)은 미결정 실리콘 태양전지를 저가화하는 기술을 개발했다. 플라즈마 프로세스의 제막속도를 매초 2~3나노미터로, 지금까지보다 5~15배 빠르게 함과 동시에 막의 질도 향상하여, 싱글셀의 경우 9.13%의 변환효율을 실현했다. 막질에 악영향을 주는 고압력과 고투입 전력을 조합시킨다는 ‘발상의 전환’이 포인트. 공동연구처인 三菱重工業이 박막 실리콘 탄뎀 태양전지에 이 기술을 응용하여 05년도 이후에 양산화를 시작할 예정이다. 연구는 신에너지·산업기술종합개발기구(NEDO)의 선진태양전지기술연구개발로 실시했는데, 이번에는 松井卓矢 실리콘 신재료 팀원에 의한 성과이다. 미결정 실리콘은 결정상과 아모르파스상이 혼성된 박막 타입, 아모르파스와 똑같은 플라즈마 화학기상성장법으로 제막할 수 있는데, 변환효율을 향상하려면 p형과 n형 층 사이에 키우는 광흡수층(i층)을 2마이크로미터 이상으로 두껍게 할 필요가 있다는 점에서 제막 프로세스에 시간을 들인 것인 실용화의 걸림돌이 되었다. 고속화하면 결정 그 자체가 잘 만들어지지 않고, 결함이 증가하여 막의 질이 저하되어 버린다. 따라서 저압력으로 2차 반응을 억제하고 저투입 전력으로 이온 손상을 억제하면서 천천히 제막하는 것이 ‘상식’으로 I층의 제막속도는 매초 0.2~0.5나노미터 정도에 그쳤었다. 그러나 이렇게 해서 만든 막에도 나중에 불순물이 들어가므로 결정성에 문제가 있다고 판단, 발상의 전환으로 고압력과 고투입 전력을 조합시켜서 제막을 시도했다. 가스압력을 종래에 비해 1자릿수 높게 하고, 방전전극간 거리를 약 10밀리미터로 좁혀 제막속도를 매초 2.3나노미터로 제작한 막 구조를 조사한 결과, 치밀한 주상(柱狀)결정이 되어있었고, 막 속의 산소불순물의 확산과 결정입계의 산화를 막을 수 있다는 것을 알았다. 실제로 디바이스 특성의 특성도 분광감도가 대폭 개선되어 변환효율 9.13%를 달성했다. 이 미결정 실리콘을 보텀셀로 아모르파스 실리콘을 톱셀로 쌓은 것이 박막 실리콘 탄뎀형. 아모르파스형은 값싸면서 변환효율이 낮기 때문에 출하 점유율의 6%에 그쳤으나, 변환효율을 향상시킬 수 있는 탄뎀형 고속제막 기술을 실현하게 되면 저가의 고효율 태양전지로 유력시 되리라 기대하고 있다. (NK)