양 현 석_ 한국기계연구원 부설 재료연구소 연구원
김 지 원_ 한국기계연구원 부설 재료연구소 연구원
임 재 홍_ 한국기계연구원 부설 재료연구소 책임연구원

Ⅰ. 서 론

태양빛을 이용해 에너지를 생산하는 태양전지는 부수적인 오염물질을 배출하지 않는 친환경성과 태양으로부터 제공되는 무한 동력원을 가진다는 점에서 큰 장점이 있다. 이런 결정적인 장점을 이유로 태양전지(PV) 산업시장은 해가 지날수록 가파르게 성장하고 있는 추세이다.
전 세계적으로 태양전지에 대한 연구가 증가하고 있는 만큼 태양전지 제작에 사용 되어지는 물질도 매우 다양하며 대표적으로 실리콘, CdTe, CIGS, 전도성 고분자 등이 있다[1-4]. 각각의 물질은 장단점을 에너지 전환 효율, 태양전지의 두께, 제조공정, 제조단가 등의 측면에서 장단점을 가지고 있다. 그 중 실리콘 소재는 상대적으로 가격이 저렴하여 생산단가가 낮고 높은 태양전지 효율(15~24%)을 가지기 때문에 태양전지를 구성하는 반도체 물질 중 여전히 가장 널리 쓰이고 있다.(그림 1)[5]
실리콘은 결정 구조에 따라 크게 결정성을 가지는 결정질 실리콘과 결정성이 낮은 비정질 실리콘으로 분류된다.[7] 일반적으로 결정질 실리콘은 원자의 배열이 규칙적이기 때문에 전자가 흐르기 좋은 구조이므로 비정질에 비해 효율이 높게 나오며 내구성이 좋은 장점을 가진다.[6]
반면, 원자재의 생산단가가 높은 단점을 가지고 있다.[2] 게다가 결정질 실리콘으로 웨이퍼를 만드는 공정에서 실리콘의 손실이 발생하여 결정질 실리콘의 생산단가는 더욱 높아진다. 이러한 이유로 손실이 없는(kerf-less) 결정질 실리콘 웨이퍼를 만들기 위해 많은 연구가 진행되어지고 있는 상황이다.[8-10] 또한, 실리콘 웨이퍼의 두께를 수십 마이크로 단위로 얇게 만들어 유연성과 제조단가 감소 등의 효과를 병행하여 얻고자 노력하고 있다.
따라서 본 절에서는 실리콘 웨이퍼의 손실이 없는 초박형 kerf-less 실리콘 웨이퍼가 주목을 받는 이유와 제조 방법에 관련된 기술의 연구 동향에 대해 살펴보고자 한다.

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