고효율 태양전지 구현을 위한 나노구조 반사방지 유리의 특성 및 내구성 평가에 관한 연구

Abstract

태양전지의 성능은‘광전환 효율’로 평가 가능하며 이는 일차적으로 단위면적당 얼마나 많은 양의 태양에너지를 흡수하여 전기에너지로 변환할 수 있는가의 공통적인 전제 조건에 의해서 결정된다. 광전환 효율을 결정하는 주요 인자 중 하나인 태양전지 내부 영역에서의 광 흡수 및 전환에 대한 소자기술은 광전환 방식에 따라 다소 차이는 있으나 이미 성숙단계에 이르러 성능향상의 여력이 많지 않은 반면 외기 노출 시 내후성(耐候性, weather proof) 부여를 목적으로 한 보호유리(Cover Glass)가 가지고 있는 반사특성을 감소시켜 광전환 효율을 향상시키는 반사방지 기술에 대한 연구 및 상용화 정도는 상대적으로 초기단계에 있는 상황이다. 태양전지에 적용되는 보호유리는 EVA Sheet등으로 접합되어 소자를 보호하여 20년 이상의 수명 보증에 중요한 역할을 하는 반면 100% 태양광 중 반사특성을 통해 약 10%의 태양광흡수를 감소시키는 요인이기도 하다. 상용화되고 있는 결정계 태양전지 및 박막계 태양전지의 고효율 기술 구현을 위한 노력은 내부 소자특성 개발과 더불어 보호유리의 반사방지 기술구현으로 양분화되어 있으며 본 연구에서는 상대적으로 많이 다루어지지 않은 태양광 흡수의 최상층인 보호유리의 반사방지막에 대한 특성과 신뢰성 평가에 대한 내용과 함께 반사방지막이 적용된 태양전지와 미적용 태양전지의 외기노출 시 출력변화에 대한 비교를 통해 상용화 가능성에 대한 연구를 진행하였다. 상용화 가능성을 전제로 진행한 이 연구에서 채택한 반사방지막의 성막방식은 장비 및 공정비용이 상대적으로 높은 진공 증착 방식이 아닌 제조, 공정비용이 저렴한 Wet(습식) 방식을 통해 코팅한 것으로 본 연구를 통해 태양전지에 습식 코팅 반사방지막을 적용할 경우 미적용 태양전지 대비 평균3.31%의 출력 향상을 확인하였다.