[더테크 뉴스]  메타솔은 한양대학교, 한국과학기술원(KIST), 태양광 모듈 신뢰성 시험 기관 KCL 등 관련 연구 기관들과 협력해 유기 태양전지용 투명전극 소재와 공정 개발을 통해 연속 생산이 가능한 새로운 태양전지 제조기술 개발에 성공했다고 9일 밝혔다.

태양전지는 일반적으로 실리콘 기판을 사용한다. 그러나 실리콘 기판을 만들기 위해서는 복잡한 공정을 거쳐야 하므로 태양전지 원가에서 가장 큰 비중을 차지한다. 실

리콘 기판은 특성상 만들 수 있는 크기에 한계가 있어서 대형 태양전지판을 만들기 위해서는 작은 기판들을 조각조각 붙여야 한다. 이에 해상, 유휴농지, 비탈지, 주택·건물 옥상 등에 설치돼 있는 태양광 패널들처럼 직사각형 판지 모양으로 만들어질 수밖에 없다.

이에 반해 플라스틱을 기판으로 이용하는 태양전지는 실리콘 기판에 비해 가격이 매우 저렴하다. 딱딱한 실리콘 기판과는 달리 대면적 연속 생산이 가능해 두루마리 벽지같이 둘둘 말아가며 손쉽게 제작할 수 있다.

메타솔 주관으로 추진된 이번 기술은 지난 4년간 산업통상자원부 지원 국책 과제인 ‘부품소재개발과제’의 하나로 개발됐다. 연구에는 총 37억원(정부 지원금 약 27억원 포함)이 투입됐다.

기술에서 가장 눈여겨볼 점은 비싸고 수입(특히 일본)에 절대적으로 의존하고 있는 ITO (인듐 주석 산화물)을 은나노 와이어, 그래핀 등 국산 재료를 개발해 대체한 것이다. 메타솔은 나노금속 물질을 잉크로 만들어 인쇄한 뒤 이를 제논램프의 강력한 빛으로 소결하는 광소결(IPL, Intense Pulsed Light) 장비를 국내 순수기술로 독자 개발해 태양전지 제조공정에 적용한 바 있다.

2019년 7월 아베 정권이 내린 반도체 핵심 3대 소재의 한국 수출 금지 조치에서 깨달을 수 있듯 국가 간에는 언제든 기술·자원이 무기화될 수 있다. 이에 그간 핵심 소재를 일본에 의존하고 있었던 핵심 부품 소재의 국산 대체제를 가지게 됐다는 것은 매우 중요한 성과로 평가된다.

최종 공인인증기관에 태양전지의 성능과 신뢰성을 시험한 결과, 전지 성능을 좌우하는 투명 전극의 저항값은 일반 ITO 투명 전극의 경우 50~100Ω(면저항)이었으나 메타솔이 개발한 것은 15Ω 이하로 조사됐다. 기존 소재 대비 5배 이상 면저항 성능이 향상된 것으로, 광투과율은 89.6%이며 굴곡 반경 3㎜에 1만회를 접었다 폈다 하는 신뢰성 평가에서도 저항 변화가 10% 이내를 보여 세계 최고 수준의 투명 전극을 개발한 것으로 확인됐다.

연구 개발 프로젝트의 총괄 책임자인 메타솔 진희성 연구소장은 “지난 4년여간 국책 사업으로 개발된 이 기술이 최종적으로 ‘성공 판정’을 받은 것에 대해 관련 연구원들과 함께 기쁘게 생각한다”며 “이 기술이 대한민국의 기술 경쟁력을 한층 더 높였고, 메타솔의 성장 동력이 된 것에 대해 큰 자부심을 느낀다”고 말했다.