◎ 정의

태양전지에 사용되는 다양한 소재를 의미하며 대표적으로 다결정 실리콘 웨이퍼, 미세선폭 전극용 소재 및 백시트 등 외장필름 소재를 포함

◎ 필요성

에너지 사용의 증가는 온실가스 배출 증가의 결정적인 원인으로 작용하고 있으며 온실가스 감축 및 국제환경 규제 대응이 필수

▪화석에너지 고갈, 국제 환경규제 강화로 인해 향후에 신재생에너지는 주요 에너지원으로 부상될 전망. 온실가스 감축의무를 준수하고 지속가능한 경제발전을 위해 신재생에너지 개발보급목표를 정하여 중점적으로 투자가 진행

2035년 글로벌 신재생에너지의 발전 비중은 40% 내외. 가장 빠른 성장세를 보이고 있는 태양광은 약 30%(vs. 2018년 8%)을 비중을 차지할 전망

▪정부가 재생에너지 3020계획에 이어 2040년 재생에너지 비중을 30~35%로 높이는 로드맵을 마련했고, 재생에너지 목표치(25~40%)를 구체화

- 태양전지용 미세선폭 전극은 전계에 의해 분리된 전자와 홀을 재결합이 이루어지기 전에 수집하여 외부 회로로 전달해주는 역할을 수행하며 선폭을 미세화하여 전력의 효율성을 높인 전극을 의미

- 실리콘 태양전지뿐 아니라 모든 종류의 태양전지는 양극에 존재하는 전극이 있어야지만 실제로 전지의 기능을 할 수 있으므로 태양전지에서 전극은 매우 중요한 요소

- 태양전지의 고효율을 위해서는 전극의 미세화가 중요하며 이는 전극의 쉐이딩 (shading) 효과를 줄이고 태양 빛을 최대한 많이 흡수해야 하는 특성에 비추어보면 당연하며 재결합이 큰 metal/silicon 컨텍의 면적을 줄여 전압손실을 줄이는 효과가 있어 전극의 형상, 선폭, 인쇄성 등에 의해 효율이 좌우

- 전극은 물리적, 화학적 방법 등 다양한 방법으로 형성할 수 있지만 상용되는 태양전지 중 가장 많은 부분을 차지하는 단결정 실리콘을 이용한 태양전지는 가격 경쟁력에 무게를 두고 있고, 제작 공정에서의 단가를 낮추는 것이 중요하기 때문에 상용 단결정 실리콘 태양전지의 전극을 형성하는 공정은 스크린 프린터를 기반으로 하여 금속 분말이 섞인 페이스트라는 혼합물을 물리적으로 인쇄하여 형성

- 태양전지의 스크린 인쇄 특성을 제어하고 미세화하기 위해서는 스크린 인쇄용 페이스트, 마스크 등의 재료 개발이 핵심

- 인쇄 가능한 스크린 인쇄용 페이스트는 주로 전도성 분말, 유리 분말(glass frit), 유기 비히클(vehicle), 첨가제(modifier)로 구성되며 glass 성분, 유기 바인더 종류, 금속 파티클의 입도 및 형상 등에 의해 페이스트의 레올로지에 영향을 주며 스크린 마스크에 따라 페이스트의 점도 및 slip 특성을 조절하여 인쇄특성을 조절