태양전지는 1950년대 후반 인공위성의 전원으로 쓰이기 시작하였고 1960년대에는 항로표지 등 특수한 소규모 독립 전원이 요구되는 곳으로 사용 범위가 확대되었다. 1972년에 닥친 제1차 석유위기 이후에는 학문적 호기심의 대상을 넘어 본격적인 지상용 전원으로서 관심의 대상이 되기 시작했다. KIER의 다결정 규소 박막 태양전지 개발은 1997년 과학기술부의 미래형 신발전 기술의 기반 연구라는 큰 연구사업의 틀 안에서 신형 태양전지 개발(부제 '결정질 규소 박막 태양전지 개발')과제로 착수되었다. 1997년 6월 연구진이 구성되었고, 1997년(1차년도)에는 외국의 결정질 규소 박막 태양전지 연구 동향을 분석하고 이를 토대로 다결정 규소 박막 성장 기법으로 열선 화학 기상 증착법(hot wire CVD ; HWCVD)을 선정하여 박막 성장 실험 장비로 반응실이 하나인 열선 CVD 장치의 본체를 설계하여 제작했다. (이때 한국과학기술원 임굉수 교수의 많은 도움을 받았다.) 1998년(2차년도)에는 1차년도에 제작한 단일 반응실 CVD 장치 본체에 각종 부대설비와 안전장치를 추가했다. 1999년(3차년도)에는 열선구조가 박막 성장에 미치는 영향을 규명하고 성장하는 박막의 결정성을 향상시키는 연구에 집중했다. 그러나 1단계 연구기간(1997~1999) 동안에는 연구예산이 한정되어 있었기 때문에 본격적인 다결정 규소 박막 태양전지의 제작은 2단계 사업으로 넘길 수밖에 없었다. 2단계 다결정 규소 박막 태양전지 개발 사업은 2001년 초부터 시작되었다. 다결정 규소 박막 실험 장치의 구조와 구성에 대해서는 2000년 가을부터 사전 조사가 시작되었고, 이 과정에서 실험비용 등을 고려하여 실험장치의 구상이 자석봉(magnetic bar) 이송 방식으로 굳어지고 있었다. 그러나 이 때 에도 KIER는 과학기술원 임굉수 교수의 결정적인 도움을 받아 새로운 박막 실험 장치의 기본 구성을 클러스터 툴(clustertool) 방식으로 결정하고, 반응실의 기본적인 구성과 이송 로봇(robot)을 이용하는 시스템의 기본 설계를 시작했다. 그러나 반응실의 기본 구성과 시스템의 기본 설계가 윤곽을 잡아가고 있던 2001년 봄 과학기술부로부터 배정된 기관 고유사업 예산의 동결조치라는 뜻하지 않은 복병을 만나면서 사업 진행은 사실상 중단되었다. 2001년 10월 말에는 예산 동결조치가 해제되었으나 다결정 규소 박막 태양전지 연구의 핵심인 규소 박막 실험장치인 클러스터 툴 시스템의 제작과 설치는 2002년도 사업으로 이월되었다. 한편 예산 동결조치의 상황에 처해 있던 시기에는 가뭄의 단비와도 같이'열선 CVD를 이용한 실리콘 박막 성장 및 태양전지 응용 기술 개발'과제가 새로 시작되었다. 2000년 가을 대체에너지기술개발사업 중의 선행 연구사업으로 신청했던 열선CVD를 이용한 실리콘 박막 성장 및 태양전지 응용기술 개발 과제에 대해 2001년 4월 중순 경 에너지관리공단으로부터 추가 지원 결정이 내려졌다. 다결정 규소 박막에 관한 자료조사 과정에서 열선 CVD 기법의 한계라고 판단하였던 것들이 극복할 수 있다는 점이 확인되었고 이를 뒷받침하는 새로운 문헌이 계속 발표됨에 따라 이 사업은 다결정 규소 박막 태양전지 개발이라는 틀 안에서 진행하는 것이 바람직하다고 연구의 방향을 정했다. 이에 따라 2001년 제작된 태양전지는 효율 2.95%를 기록했고, 연구 종료시점인 2003년 초에는 열선 CVD 기법만으로 태양전지를 제작하여 효율 6.3%를 기록했다. 당시 기록한 효율 6.3%는 세계적으로 열선 CVD만으로 태양전지를 제작한 사례가 드무나 효율 순위로는 독일(9.4%)에 이은 세계 2위의 기록이었다. 열선 CVD 개선을 위한 이 연구 사업은 태양전지 제작보다는 열선 CVD 기법 자체를 고도화하기 위해 기획한 것이었기 때문에 기법 개선 등의 성과는 클러스터 툴 시스템을 구성하는 열선CVD 반응실의 구성과 제작에 반영되었다. 2002년(2차년도)에는 과제명이 다결정 규소 박막 태양전지 개발에서 다결정 박막 태양전지 개발로 바뀌었다. 이는 연구예산의 확보가 어려운 CIGS 박막 태양전지 연구의 맥이 끊어지지 않도록 하기 위해서였다. 다결정 규소 박막 태양전지 개발의 2차년도에는 클러스터 툴 시스템의 완성과 이를 활용한 태양전지 구조 연구와 제작 실험에 역점을 두었다. 2002년도에는 완성된 클러스터 툴 시스템을 이용하여 단층 다결정 규소 박막 태양전지를 제작하여 변환 효율 7.4%를 기록했다. 국내에서는 처음 시도한 것이고 실험장치도 국내 최초인 클러스터 툴 방식이라는 점을 고려할 때 상당히 고무적인 성과였다. 2003년(3차년도)은 2단계 다결정 규소 박막 태양전지 개발 사업을 마무리하는 해로서 클러스터 툴 시스템의 완성과 태양전지의 효율 향상에 주력했다. 특히 이 기간에 제작한 pin 구조의 다결정 규소 박막 태양전지는 8.5%라는 국내 최고의 변환 효율을 기록했다. 이는 선진 외국의 연구 사례를 뛰어넘는 뛰어난 성과라기에는 무리가 있으나 짧은 기간에 실험장치를 제작하면서 이룬 성과로서 높이 평가될 수 있는 개가였다. 2단계 사업이 종료된 후의 후속사업에서는 다시 연구진의 개편이 있었고, 사업명도 다결정 실리콘 박막 태양전지 개발로 변경되었다. 2004년부터 2005년까지의 후속 사업에서는 태양전지의 효율을 획기적으로 높이기 위하여 비정질 규소(a-Si)태양전지를 상부 태양전지로 하고 미세결정 태양전지(다결정 규소 박막 태양전지와 같은 의미)를 하부 태양전지로 하는 a-Si:H/μc-Si:H 적층형(tandem) 태양전지를 개발했다. 10년에 걸친 다결정 규소 박막 태양전지 개발 사업은 상업성 있는 대면적 다결정 규소 박막 태양전지 개발의 가능성이 활짝 열려 있음을 확인시켜 주었다. 본 메일은 발신전용메일로 메일수신을 동의하셨기에 기재해 주신 이메일 주소로 발송되었습니다. 한국에너지기술연구원에서 드리는 각종 정보의 메인 수신을 원치 않으시면 [수신거부]를 눌러주시기 바랍니다. If you do not want this type of information or email, please click here 기타 문의 사항은 한국에너지기술연구원 웹사이트의 [ 참여마당> 묻고 답하기 ] 메뉴를 이용하여 주시기 바랍니다.