NTN, 태양전지 참여
레이저 스크라이버 박막용 장치 개발
가공 속도 3배
NTN은 태양전지 제조장치 시장에 참여한다. 타사 종래 제품에 비해 가공 속도가 약 3배로, 업계 최고 수준의 고정도를 실현한 「박막계 태양전지용 레이저 스크라이버」를 개발했다. 박막계 태양전지 수요의 본격화를 3년 후로 상정. 지금까지 개량을 거듭하여 투입하여 2015년도에 연간 매상고 3억 엔을 겨냥한다.
박막 태양전지용 레저 스크라이버는 유리 기판에 형성한 투명도전막(TCO)와 실리콘 막, 이면 전극막을 홈을 파서 가공하고, 절연부를 설비한 장치. 박막 실리콘과 화합물, 색소증감형 등의 제조 공정에 이용한다. 액정 제조장치용 부품의 테이블 기술, 액정 리페어 장치로 기른 광학・레이저 가공기술을 융합하여 개발했다.
NTN은 시작기를 지난 3월에 납입하여 양산 테스트를 시작했다. 시작기의 가공 범위는 박막계의 대형 기판을 상정한 1400밀리×1100밀리미터. 대형 액정 제조 장치용으로 한 장의 판이었던 테이블을 복수의 판에 의한 플레임 구조로 변경하여 약 50% 경량화 했다. 장치 궤도 가대(架臺)도 연규하여 최대 가공 속도를 매초 3000밀리미터, 진직도(眞直度) 플러스 마이너스 10마이크로미터의 정도를 확보했다.
레이저는 형성막의 특성에 따라서 1064나노미터, 532나노미터, 355나노미터의 3파장에서 선택할 수 있다. 해외에서 주류인 발진기를 여러 대 이용하는 복수 레이저 방식, 일본 내에 많은 발진기 1대에서 거울을 이용하여 레이저를 여러 줄기로 만드는 레이저광 분기방식 등 2가지 방식 중에서 선택할 수 있다. 가격은 레이저 발진기 탑재 수와 주변기기의 조합 등에 따라 달라지는데, 2500만~5000만 엔 정도. 일간공업

혁신적인 태양전지기술의 개발로 새롭게 대두되는 태양에너지
소형 태양에너지 기업들에게는 견고하고 탄탄한 비즈니스 모델, 효과적이고 효율적인 풍부한 파트너(partner) 기업들, 그리고 제조 노하우(know-how)가 필요하다. 그로 인해, 그들이 가진 강력한 기술만으로는 태양발전시장에서 두각을 나타내기가 쉽지는 않다.
태양발전산업은 지난 3년 동안 비용을 하락시킬 수 있는 멋진 작업을 완료하였다. 그 결과, 1와트(watt) 당 비용을 반 이하로 하락시키게 되었다. 하지만, 중국 제조업체들의 대량생산에 의해 촉발된 가격하락으로 수십 개의 태양에너지 기업들이 파산 위험에 처해 있다. 하지만, 수백 개의 기업은 아니다. 생존을 위해 태양발전기술 기업들은 몇 년 전 효과적인 것으로 안착한 것처럼 보이는 전략들을 다시 재고하고 있다.
이러한 위험은 명확한 것이다. Abound Solar사는 올 여름 초에 무리해서 사업을 추진하였다. 왜냐하면, 맹렬한 기세의 산업비용 감소를 앞질러 머무를 수 없었기 때문이다. 이러한 소멸은 Solydra사의 파산 등 다른 태양에너지 기업들의 붕괴를 불러일으키고 있다. 그로 인해, 많은 기업들이 이를 피하기 위해 그들 스스로를 재구조화하는 작업을 거듭하고 있다.
태양에너지 초기기업들이 어떻게 생존할 수 있는가? 문제점은 혁신이나 자금조달의 부족이 아니다. 미국에서, 혁신적인 태양에너지 창업기업들은 벤처캐피탈(venture capital)이나 정부 대충 프로그램으로부터 수십억 달러를 유치하여왔다. 하지만, 강력한 기술을 가지고 있는 소규모 기업들은 엄청난 양의 저렴한 자본에 쉽게 접근을 할 수 있는 대기업들과 경쟁하는 데 있어 강력한 역풍을 받고 있다. 규모적인 측면에서 새로운 종류의 생산 프로세스를 추진할 필요가 있다.
매사추세츠(Massachusetts)주, 렉싱턴(Lexington) 기반의 1366 Technologies 이야기는 휘발성이 있는 공급시장에 새로운 기술을 도입하는 것에 어떻게 어려움이 존재하는지를 설명하고 있다. 최근 태양에너지 창업기업들 중 MIT 스핀오프(spin-off) 기업은 놀랄만한 역할을 하고 있다. 새로운 형태의 박막형 태양전지 및 전지판을 제조하기 위해 특수한 설비를 설계하는 데 많은 양의 자금을 소비한 고위험 창업기업과는 달리 1366은 기존의 실리콘(silicon) 제조공정을 개선하는 데 초점을 맞추고 있다. 그리고 이는 예전보다 더욱 그 초점의 정도를 키우고 있다. 뿐만 아니라 이것은 큰 문제를 착수하였다: 태양에너지 등급 실리콘의 높은 가격.
1366 Technologies사는 용해된 실리콘 용기(용액)에서 직접 1제곱인치의 실리콘 웨이퍼를 만들 수 있는 분열성 프로세스(pro-cess)를 개발하였다. 이러한 과정에서 수많은 시간을 소비하는 단계를 제거하였으며, 웨이퍼 만드는 비용을 반 이상 절감시킬 수 있다. 그러한 웨이퍼들은 태양전지로 변환되며, 많은 전지들이 태양전지판에 함께 장착된다. 하지만, 시장 조건들은 극도로 변하였다. 그리고 이 기업은 난처한 입장에 있는 스스로를 발견하게 될 것이다.
4년 전 1366사가 창업한 이후, 폴리크리스털 실리콘(poly-crystalline silicon)의 비용은 1킬로그램(kilogram) 당 수백 달러에서 25달러 이하로 떨어졌다. 저렴한 실리콘 가격은 1366사의 전략을 덜 강제적으로 만들 수 있다. 왜냐하면, 실리콘 웨이퍼 또는 전지를 생산하는 비용을 감소시키는 것이 태양전지판 최종가격에 좀 더 작은 영향을 미치기 때문이다.
1366 Technologies사의 최고경영자인 Frank van Mierlo 회장은 이 기업이 지난해 폴리크리스털 실리콘 가격의 하락에 놀라워했다고 인정하였다. 아직, 그는 30MW 규모의 실험용 발전소가 경쟁적인 가격과 우세한 효율성을 가진 웨이퍼를 판매할 수 있다고 말하였다. 뿐만 아니라, 이 기업의 프로세스는 낮은 자본비용을 초래하였다. 그리고 보다 일관된 산출량을 낼 수 있었다.
운이나 설계 둘 중 하나에 의해 이 기업은 주도적인 위치를 유지할 수 있었으며, 과잉서비스를 제공하지 않는 사무실을 운영하고 매우 검소한 상태를 유지할 수 있었다. 이는 2015년까지 충분히 생존할 수 있는 자금을 확보하였음을 의미한다고 van Mierlo 회장은 말하였다. 그들은 그들 자신의 실험용 발전소에 자금을 조달할 것이며, 1,000MW 발전소를 건설하기 위해 미 에너지로부터 1억 5천만 달러 규모의 대출 보증 프로그램을 획득하고 있는 중이다. 물론 아직은 완벽하게 획득한 것은 아니며 다른 투자자들 역시 필요할 것이다. 뿐만 아니라, 한국 대기업인 한화와 전략적 파트너(partner)를 체결하였다. 한화는 그들이 의도하는 웨이퍼를 구매하게 될 것이다.
Van Mierlo 회장은 이에 대해 “분명한 것은 장애요인이 상승하여 왔다는 것이다? 비용 목표가 이전보다 훨씬 공격적이 되었다. 하지만, 기술 개선의 가치는 10년 전보다 훨씬 높아졌다. 왜냐하면, 대형 산업일수록 장점을 가질 수 있기 때문”이라고 언급했다.
1366사가 직면한 같은 시장 압력에 시달리고 있는 다른 태양에너지 기업들은 시장에 대안적인 루트를 찾기 위해 노력하고 있다. 그 결과, 이것만이 실행 가능한 옵션(option)이 더 이상 아니라는 것을 인지하게 되었다. Twin Creeks Technologies사는 캘리포니아(California) 주 산요세(San Jose) 지역을 기반으로 하는 신생기업이다. 이 기업은 같은 효율성을 유지하면서 실리콘을 덜 사용함으로써 전지를 만드는 데 들어가는 비용을 반 정도 감소할 수 있는 프로세스를 개발하였다. 태양전지를 만드는 것 이외에도 이 기업은 경쟁력을 찾고자 하는 태양제조업체에게 특별한 설비를 판매할 계획을 가지고 있다. 3월 출시한 이후, 이 기업은 어떠한 고객들과 계약을 체결하지는 못하였다. 하지만, 이 기업 대표인단은 Twin Creeks사가 올해 고객을 만들기 위한 협상을 추진하고 있다고 말하였다.
또 다른 전략은 차별화된 제품을 만드는 것이다. 예를 들어, 생산비용을 엄청나게 삭감할 수 있거나 전지 효율성을 개선시킬 수 있는 제품을 벗어난 새로운 차별화된 제품을 만드는 것이다.
실리콘 밸리 기반의 신생기업인 Solexel사는 2014년 1와트 당 42센트로 전지를 생산할 수 있을 것이라고 주장하였다. 그것은 태양발전산업의 급작스럽게 하향하는 가격 곡선을 그리게 만들어줄 것이다. 하지만, 이 기업의 기술은 또 다른 장점을 가지고 있다고 Solexel사의 최고영업이사인 Mark Kersterns는 말하였다. 효율성은 평균적인 실리콘 전지에 비해 높으며, 전지판은 모두 검은 색이고, 각각의 전지는 개별적으로 조절이 가능하다. 이는 그늘에서도 전력 손실을 감소시킬 수 있음을 의미한다.
이에 대해 Kerstenrs 이사는 “트릭포니(trick pony)가 되는 것은 정말 어려운 일이다. 생존을 위한 다른 필요조건은 많은 돈에 접근할 수 있는 능력이다. 즉, 벤처캐피탈 형태의 자본뿐만 아니라 전략적 투자자들까지 거의 모든 형태의 자본에 접근할 수 있는 능력이 필요하다. 뿐만 아니라, 자본을 제공함과 동시에 그들(투자자)은 잠재적인 고객일 수 있으며, 다른 사람들의 눈에 이 기술이 정말 훌륭하다고 생각하는 데 도움을 줄 것”이라고 설명했다.
박막형 필름 기술을 상업화하기 위해 신생기업인 Stion사는 두 개의 아시아 제조업체와의 거래를 만들었다. 이는 이 기업으로 하여금 수십억 달러의 자금 조달 없이 실험실에서 공장으로 그들의 제품을 가져올 수 있게 해주었다. 대만기업인 TMSC사는 이 기업에 투자를 하였으며, 1세대 제품을 만들었다. 그러고 나서 Stion사는 한국 제조업체인 Avaco사로부터 또 다른 투자를 유치하였다. 이를 통해 그들은 차세대 전지판을 만들고자 하였다. 뿐만 아니라, 미시시피(Mississippi)에서 제작을 하기 위해 필요한 인센티브(incentive) 제도의 혜택을 수렴하였다.
대량생산에 필요한 엄청난 비용으로 인해 Solexel사 역시 그들의 사업계획을 개조하고 있다. 완벽한 전지판을 제조하는 것 대신에 우선적인 전지를 만들고 전지판 생산을 아웃소싱하고 조인트 벤처(joint venture)로부터 전지 생산을 가능하게 만들었다. 수년 동안 자유롭게 유치한 자금과 정부 대출 보증 프로그램을 가지고 있는 1366 Technologies사는 실리콘 공급 체인에 그들의 웨이퍼를 판매하고자 하는 본래 계획에 선행투자를 하고 있다.
만일 모든 것이 실패한다면, 일부 태양발전기업들은 다른 제조업체들에게 자신들의 지적재산권을 판매하게 된다. 비록 그것이 재정적으로 최소한의 흥미로운 것이라 하더라도 말이다. 갑작스럽게 떠오르고 있는 태양에너지 기업들은 화석연료의 비용과 비슷한 수준으로 태양에너지를 활용할 수 있는 새로운 기술에 투자를 함으로써 올바른 무언가를 수행하고 얻고 있다. 끝으로 시장의 어려움은 그들의 기술적 발전을 해치고 있지만, 이를 통해 시장의 어려움을 극복해야 하는 것은 분명한 사실이다. GTB

롤투롤 방식
태양전지 모듈 시작
일체 제조 라인 개발
타츠모, 내년에 양산 체제
타츠모는 양산 효율이 높은 롤 투 롤 방식을 채용한 구상(球狀)실리콘 태양전지 모듈을 시작했다. 백시트에 적층한 전지 셀을 수광(受光)면 시트로 끼워서 라미네이트하는 일체 제조 라인도 개발했다. 모듈의 성능평가 후, 전극 처리 등의 완성도를 높인다. 태양전지사업에 대한 참여를 시야에 두고 2013년에 자동화 설비를 도입하여 양산을 시작할 것이다.
시작 모듈에는 클린 벤처 21(京都市 南區, CV21)이 개발한 구상 실리콘 태양전지 셀을 채용했다. 이 셀은 반사경을 겹친 전극으로 집광함으로써 실리콘 사용량을 억제하면서 기존 제품과 동등한 성능을 확보하고 있다.
현재 CV21에서 환경평가실험을 하고 있다. 제품화를 위해 사양이나 전극처리 등의 시공에 관한 부분을 검토하여 사업계획을 책정한다.
일체 제조 라인은 가열장치를 소형화하고 모듈의 길이와 사이즈를 유연하게 대응할 수 있도록 했다. 라미네이트 설비의 생산능력은 매분 30센티미터. 가열장치의 소형화로 생산 속도는 늦어진 반면, 자이 원가는 억제. 또 셀의 적층에 피킹로봇을 채용하여 인원 감축으로 이어나갔다. 생산기술은 岡山大學의 협력을 얻어 확립했다.
라미네이트 설비는 카츠모의 도포공정을 이용하여 제품화를 목표하고 있는 조명용 무기 일렉트로 루미네센스(EL)과 공용할 수 있다. 다른 태양전지 등의 박막 기판의 모듈화와 봉지(封止)공정에도 이 기술을 응용할 수 있으리라 보고 있다. 일간공업
태양전지의 새 공법
그린테크 유리 건재에 활용
그린테크(京都市 中京區, 사장 川勝一司)는 박막 아모르파스 태양전지 모듈을 건물의 측면 등에 유리 건재료 활용할 수 있는 새 공법 「엑솔 도트」를 개발했다. 강화 유리에 구멍을 뚫어서 볼트로 고정하는 「도트 포인트 공법」이라고 하는 방법을 태양전지 모듈에 응용했다. 올 여름부터 수주를 시작한다.
그린테크가 제품 전개하고 있는 햇빛을 실내로 끌어들일 수 있는 라이트 스루 태양전지 모듈에 채용했다. 접속 단자를 볼트 고정 위치에 내장한 이외에 배선 코드를 지주(支柱)에 넣어서 의장성을 높인다. 가격과 판매 목표 등은 현재 줄이고 있다. 사무실과 상업 복합 시설 등의 채용을 전망한다. 일간공업

나노 헤테로접합 태양전지
콜로이드 나노결정 태양전지의 전하 수명을 향상시킬 수 있는 새로운 방법이 스페인 연구원들에 의해 개발되었다. 전자 억셉터와 도너 나노 물질들로 구성된 나노 헤테로접합을 이용하는 이 기술은 상대적으로 나쁜 광전 특성을 보인 광전 물질에서 높은 양자 효율을 가질 수 있도록 해 줄 것으로 기대된다.
콜로이드 반도체 양자점과 나노결정 기반 용액 처리된 무기물 태양 전지는 양자점 내 밴드갭들이 넓은 에너지 영역에서 조절될 수 있어 폭 넓은 파장 스펙트럼에 걸쳐 광을 흡수할 수 있기 때문에 매우 유망하다. 또한, 이러한 태양전지는 상대적으로 낮은 가격으로 제조할 수 있다. 하지만, 제한된 몇 가지 물질들만이 이러한 형식의 태양전지로 이용되어 왔다. 2가지 일반적인 예는 납과 카드뮴 기반 결정들이다. 이것은 이 물질들 내 전하들이 꽤 수명이 길기 때문이다. 긴 전하 수명은 전자와 홀들이 결합하기 전에 소자를 통해 이동하고 유용한 전류로 만들어지기 때문에 태양 전지 물질 내에서 중요하다.

그림. 이중 층과 나노 헤테로 접합 소자 구조들

불행하게도, 모든 물질들이 이러한 긴 수명을 가지는 것은 아니라고 바르셀로나 포토닉 과학 연구소의 팀 리더인 Gerasimos Konstantatos가 밝혔다. 그러나, 납-, 카드뮴 기반 양자점들은 독성 원소들을 기반하고 있어서 연구원들은 다른 더 안전한 물질을 활발하게 찾고 있다. 비록 대체 물질들의 광전 특성이 더 나쁘더라도, 이 물질들을 유용한 방법으로 개선하기 위해 새로운 소자 구조가 절실히 필요하다.
연구팀은 전자 억셉터와 도너 물질로 구성된 태양전지 물질에서 벌크 나노 헤테로 접합을 개발하고자 했다. 이 두 물질들은 태양광에 노출될 때, 광발생 전자-홀 쌍들이 나노크기로 분리할 수 있었고 결합하는 전자-홀 쌍의 기회를 줄인 두 가지 매우 다른 나노 경로들을 통해 소자를 따라 이동한다.
연구팀은 p-형 PbS 양자점을 가지고 n-형 Bi2Si3 나노결정을 결합함으로써 이중 층 p-n 접합 소자를 만들었다. 연구원들이 제조했던 소자는 평면 p-n 헤테로 접합을 형성하는 p-형 PbS 양자점과 n-형 Bi2Si3 나노결정으로 이루어졌다. 두 번째 벌크 나노 헤테로 접합 소자는 Bi2Si3 나노결정의 홀 차단/전자 이동 층과 PbS 양자점의 전자 차단/홀 이동 층 사이에 삽입된 PbS 양자점과 Bi2Si3 나노결정으로 구성된 나노합성물질로 구성된다. 벌크 나노-헤테로 접합 소자의 전력 전환 효율은 같은 물질로 만들어진 이중층 p-n 접합보다 3배 더 큰 약 4.8%로 확인됐다.
이 향상된 효율의 원인을 밝히기 위해, 연구팀은 광 세기를 변환하며 전지들을 조사하는 동안 소자 내에서 전하의 수명을 조사했다. 두 소자들은 낮은 광 세기에서 긴 수명을 보였지만, 태양의 광세기에 비해 더 큰 세기에서 이중 층 소자는 전자와 홀이 더 빠른 비율로 결합하기 때문에 더 짧은 수명을 가졌다. 이와 반대로, 벌크 헤테로 소자 내 전하들은 전자와 홀이 확연히 더 느린 속도로 결합하여 이중 층 구조에서 보다 3배 더 긴 것으로 나타났다.
연구팀의 전지의 전력 전환 효율이 여전히 PbS 양자점과 타이타니아 n-형 전극 기반 최고 기록의 소자들에 비해 훨씬 더 낮지만, 원리 증명에 대한 해답은 얻었다고 Konstantatos는 믿고 있다. 더욱이, 스퍼터된 산화물 전자 억셉터나 500°C에서 고온 소결에 의존한 이전 방법들과 달리, 연구팀의 기술은 전체적으로 용액 기반 공정과 저가 롤-투-롤 제조를 위한 혜택을 가진 100°C 이하의 저온 공정을 이용하고 있다. GTB
 

태양전지 표면 유리용
표면도장으로 발전전력 향상
반사광 억제, 모래먼지 부착 억제
旭化成은 태양전지의 표면 유리에 바르기만 하면 발전 출력을 높일 수 있는 코팅제를 올 하반기에 발매한다. 태양의 반사광을 낮추고, 모래먼지가 표면 유리에 잘 부착되지 않아 발전능력 1메가와트의 대규모 태양광 발전 설비에 이용했을 경우, 연간 약 200만 엔의 매전(賣電) 수입 증가로 이어진다. 태양광 등 재생가능 에너지로 만든 전력의 잔량 매입 제도가 7월에 시행될 예정. 태양전지의 수요증가가 전망된다는 점에서 일본 내외의 태양전지 메이커, 대규모 태양광 발전사업자용으로 2015년도에 수십억 엔의 매상을 올려 점유율 30~40%의 획득을 목표로 한다.
주택의 외벽 등을 약 30년 동안 더러워지지 않게 하는 광촉매 도료 「듀라광(光)」의 기술을 응용하여 유연성이 있는 유기물과 친수성이 높은 무기물을 독자기술로 배합한 복합재료를 이용했다. 성능도 약 30년 지속할 수 있고, 설치가 끝난 태양전지에도 바를 수 있다. 2010년부터 일본 내외의 태양전지 메이커 등에 샘플 출하하며 개량을 거듭해 왔다.
태양전지 표면 유리에 바르기만 하면 태양광을 받아들이는 비율을 4% 증가한 약 99%로 높일 수 있다. 비가 내리면 코팅제 위에 물의 막이 생겨서 표면 유리에 부착된 오염을 들뜨게 하여 떨어뜨린다. 정전기도 방지할 수 있고 오염 자체도 잘 붙지 않게 된다.
건조지역으로 모래먼지가 많은 스페인 말라가에서 2010년부터 1년 동안, 실증실험을 실시한 결과, 코팅제를 바르지 않은 것에 비해 발전 출력을 4% 향상할 수 있었다. 호쿠리쿠(北陸)지방에서의 실증실험에서는 태양전지에 쌓인 눈도 잘 미끄러져 떨어지게 되었다고 한다.
따라서 발전 능력 1메가와트의 대규모 태양광 발전설비로 연 1000시간 발전하고, 매입 가격을 1킬로와트 당 40엔이라고 가정했을 경우, 연 200만 엔의 매전 수입 증가로 이어진다. 일간공업

양자 도트 태양전지
플렉시블한 셀
샤프가 시작 성공
東京大學과 샤프의 연구팀은 높은 효율의 차세대 태양전지로 기대되는 「양자도트 태양전지」에서 가볍고 플렉시블한 셀의 시작에 성공했다. 단단한 기판 위에 만든 발전층을 플라스틱 기판에 맞붙이는 기술을 사용했다.
플렉시블한 양자 도트 태양전지의 시작에 성공한 것은 세계 최초라고 한다. 시작 셀의 변환효율은 10%. 플라스틱에 맞붙이기 전과 후에도 태양전지로서의 성능은 열화하지 않았다. 갈륨비소 기판의 양자 도트 태양전지와 비교하여 무게는 10분의 1이 되었다.
만드는 방법은 우선 갈륨비소 기판 위에 양자 도트 구조를 포함하는 발전층을 형성. 이것을 반전시켜 200℃에서 플라스틱 기판에 붙이고, 갈륨비소 기판을 제거한다. 붙일 때에는 은 나노입자를 이용한 도전성 에폭시 재료를 사용했다.
양자 도트와는 10여 나노미터 크기의 알맹이 모양의 구조로 태양전지의 발전층에 응용하면 빛을 효율적으로 전기로 변환할 수 있다. 이 연구팀에 따르면 이론적인 변환효율은 75%에 달한다.
일간공업

중국, ‘태양전지용 폴리실리콘 재료 정제 핵심기술 연구’에서
중대성과 달성
중국 푸젠성(福建省) 푸저우시(福州市)에 위치하여 있는 ‘중국과학원’ 산하 ‘푸젠(福建) 물질구조 연구소’ 황펑(黃豊) 연구원 연구팀은 최근 관련 연구를 통해 ‘태양전지용 폴리실리콘 재료 정제 핵심기술 연구개발 및 검출 서비스 플랫폼 표준화 구축 연구’에서 중대성과를 달성하여 이슈가 되고 있다.
지난 7월 23일, 푸젠성 정부 산하 ‘과학기술청(廳)’은 푸저우시(福州市)에서 중국 내 관련 과학자, 교수, 전문가들을 조직하여 황펑 연구원 연구팀이 실행한 ‘태양전지용 폴리실리콘 재료 정제 핵심기술 연구개발 및 검출 서비스 플랫폼 표준화 구축 연구’ 프로젝트에 대한 ‘기술 평가’를 실행하였다.
이번 ‘기술 평가 회의’에 참가한 중국 내 관련 과학자, 교수, 전문가들은 황펑 연구원 연구팀이 실행한 이번 연구에 대해 “전체적으로 봤을 때 이번 연구는 국제 선진 수준에 도달하였으며, 관련 각 종 기술 스펙은 모두 연구 계획 목표에 도달함으로써 중국의 태양전지용 폴리실리콘 재료 정제 기술 경쟁력을 대폭 향상시켰으며 중국의 태양전지용 폴리실리콘 재료 검출 서비스 플랫폼 표준화를 위해 중대한 기여를 하였다”고 높이 평가하였다.

황펑 연구원 연구팀은 이번 ‘태양전지용 폴리실리콘 재료 정제 핵심기술 연구개발 및 검출 서비스 플랫폼 표준화 구축 연구’를 통해 주로 다음과 같은 세 가지 분야에서 중대성과를 달성하였다.
첫째, 연구팀은 이번 연구를 통해 ‘나노 기술’을 응용하여 붕소(boron)를 제거함으로써 ‘야금 방법(Metallurgical method)’으로 붕소를 제거하는 동력학(動力學)의 극한(極限)을 돌파하였으며, ‘고 진공(High vacuum) 방법으로 인(Phosphorus)을 제거하는 기술’과 ‘진공 용해 특정 방향 응고 통합화 기술’을 결합시켜 범용적이고 독자적인 지적재산권을 보유한 완벽한 ‘야금 방법으로 폴리실리콘 정제 공법’을 개발하였다.
연구팀은 동 ‘공법’으로 높은 순수도(6N)의 ‘야금 방법을 이용한 태양전지 실리콘 재료’를 개발하였는데 B, P 포함 량이 10mg/kg 이상 수준에 도달한 ‘산업 실리콘 원료’를 B가 0.5~0.6mg/kg 수준에 달하고, P가 0.2~0.3mg/kg 수준에 달하며, 전체 금속 잡질(雜質)이 0.1mg/kg보다 낮은 수준에 달하고, 완제품 비율이 60% 이상 수준에 도달한 ‘태양전지 실리콘 재료’로 정제하였다. 동 ‘공법’ 밝은 산업화 응용 전망을 보유하고 있다는 평가를 받고 있다.
둘째, 연구팀은 이번 연구를 통해 ‘태양전지용 실리콘 재료 표준 분석 검출 플랫폼’과 ‘반도체 태양전지 재료 및 장치에 대한 물리 메커니즘 연구 플랫폼’에 의존하여 ‘태양전지용 폴리실리콘 재료 종합 측정 테스트 실험실’을 구축하였다. 동 ‘실험실’은 ‘CMA 계량(計量) 인증’에 통과되었다. 동시에 연구팀은 ‘전문적인 검출 서비스 분야 우수한 인재’들을 대량 육성하였으며, ‘표준적인 서비스 및 관리 제도’를 완벽히 구축하였다.
셋째, 연구팀은 이번 연구를 실행하는 과정에서 ‘푸젠(福建) 이톈(億田) 실리콘 산업 유한회사’와 협력하여 ‘노(Furnace) 외부 정제’ 및 ‘개선형 2차 정제(Improved secondary refining)/특정 방향 응고’ 등 핵심기술을 연구 개발하였으며, 완벽한 ‘폴리실리콘 생산 공법’을 형성하고, 연 간 생산량이 1,500톤 규모에 달하는 안정적인 ‘폴리실리콘 생산 라인’을 구축하였다.
관련 제품의 P, B 포함 량은 모두 1mg/kg 정도에 달하고, 금속 잡질 포함 량은 0.8mg/kg보다 작고, 완제품 비율은 66% 수준에 달하고, 에너지 소모를 90kWh/kg 수준으로 감소시킴으로써 양호한 사회 및 경제적 효과를 생성시켰다.
이번 연구를 실행하는 과정에서 연구팀은 푸젠성 지역의 폴리실리콘 생산 업체들을 위해 약 650건에 달하는 ‘무료 측정 테스트 서비스’를 제공해 주었다. 연구팀은 이번 연구를 통해 2건의 중국 ‘국가 발명 특허’를 신청하였으며, 1건의 ‘폴리실리콘 재료 검출 지방(地方) 표준’을 제정하였으며, 3건의 ‘폴리실리콘 재료 검출 기업체 표준’을 제정하였다.
이번 연구개발 성과를 응용한 ‘협력 파트너 업체’들의 새롭게 증가한 제품 판매 수입은 3,500만 위안(약 565만 달러) 규모를 초월하였으며, 새롭게 증가한 이윤은 500만 위안(약 81만 달러) 규모를 초월한 것으로 나타났다.
연구팀은 이번 연구개발 성과 달성을 통해 중국 내 폴리실리콘 제품 생산 업체들의 실리콘 재료 정제 기술 개선과 업그레이드를 위해 중요한 기술 지원을 제공해 줄 수 있게 되었다. 이번 연구개발 성과의 달성은 중국의 태양전지 산업의 신속한 성장과 기술 및 산업 경쟁력을 향상시키는 면에서 중대한 역할을 발휘하게 될 것으로 전망된다. GTB

태양광 발전으로 가동
해수 담수화 장치
東洋紡엔지니어링이 해외 투입
아시아, 중동에 4월부터 전원이 필요 없다는 것으로 구매 욕구 자극
東洋紡엔지니어링(大阪市 北區, 사장 南霽生二)는 태양광 발전으로 사용전력을 조달하는 해수담수화장치 「홀로데솔」을 동남아시아와 인도, 중동지역에서 4월부터 판매하고 있다. 담수화에는 중공계형 역침투(RO)막 모듈을 사용하고, 1킬로와트로 장치가 가동한다. 일조 시간이 하루 5시간이라고 했을 경우, 500-600리터를 조수(造水)할 수 있다. 장치의 가동에 필요한 전력의 확보가 어려운 장소에서의 채용을 목표로 한다.
해수를 여과할 때 생기는 침투압을 에너지로 전환하는 회수장치도 갖추어 사용전력의 30-40%를 조달한다. 가정에서 태양전지 패널을 이용할 경우에는 발전한 전력을 인버터로 교류로 변환할 필요가 있는데, 이 담수화 장치는 직류로 가동하기 때문에 전력의 변환이 필요치 않다. 태양광 발전 패널은 전압 90볼트 이하라면 어느 사양이나 대응할 수 있다.
담수화 과정은 차아염소산나트륨으로 살균하고, 보안 필터로 전처리. 그 후, RO막을 이용해 진수로 만든다.
모회사인 東洋紡은 RO막 모듈의 조립공장을 사우디아라비아 라비그시(市)에서 가동한다. 이 공장에서 첫해에 약 15억 엔의 매상을 목표로 하고 있다. 전원이 불필요한 담수화 장치의 판매를 늘림으로써 RO막 모듈의 공급처를 확보하고자 하는 목적도 있다.  일간공업