테라헤르츠 기술을 활용한 태양전지 평가 시스템 장치화 성공
<그림> (좌) 태양전지로부터 발생하는 테라헤르츠파 / (우) LTEM을 탑재한 태양전지의 평가 장치
- 일본 주식회사 SCREEN Holdings와 오사카(Osaka, 大阪) 대학, 테라헤르츠 기술을 활용한 태양전지 평가 시스템의 장치화에 성공 / 후쿠시마(Fukushima, 福島) 재생 가능 에너지 연구소에 설치하여 최첨단 태양전지 연구 개발에 공헌 -
주식회사 SCREEN Holdings와 오사카 대학은 이번에 태양전지의 순간적인 발전 상태를 계측하여 가시화하는 ′레이저 테라헤르츠 에미션 현미경(Laser Terahertz Emission Microscope, 이하 LTEM) 기술(주 1)′을 탑재한 태양전지 평가 시스템의 장치화에 성공하였다. 이 장치를 재생 가능 에너지 분야의 세계적인 연구 개발 거점 ′후쿠시마 재생 가능 에너지 연구소(주 2)′에 설치하여 최첨단 태양전지 연구 개발을 지원할 예정이라고 한다.
최근 저탄소 사회의 실현을 위하여 전 세계에서 재생 가능 에너지의 활용이 진행되고 있다. 그 중에서도 태양광 발전은 자연 에너지를 사용하는 대표적인 발전 방법으로서 향후 보다 많은 보급이 기대되고 있다. 한편 상업용 태양전지의 약 80%를 차지하는 결정 실리콘 태양전지는 발전 시 다양한 에너지 손실이 발생하는 것이 과제의 하나가 되고 있다. 이로 인해 순간적인 발전 상태의 변화가 에너지 변환이나 손실에게 주는 영향을 검증할 수 있으면 발전 효율을 높이는 연구 개발로 연결될 것으로 예상된다.
이러한 이론을 실증하는 유효한 방법으로서 SCREEN Holdings와 오사카 대학은 2011년 10월 LTEM 기술을 이용해 태양전지로부터 발생하는 테라헤르츠파(주 3)를 계측하여 1조분의 1초라는 상당히 짧은 발전 상태의 변화를 가시화하는 것에 세계에서 처음으로 성공한 후에도 이 기술의 실용화를 위하여 연구 개발을 진행시켜 왔다. 이번에 태양전지의 해석이나 실증 실험 등에서의 활용에 일본 국내외의 연구자나 기술자의 기대가 높아지고 있어 LTEM 기술에 의한 태양전지 평가 시스템의 장치화를 실현하여 재생 가능 에너지 분야의 세계적인 연구 개발 거점 ′후쿠시마 재생 가능 에너지 연구소′에 설치하게 되었다고 한다.
SCREEN Holdings와 오사카 대학은 이번 참여를 통해서 ′후쿠시마 재생 가능 에너지 연구소′에서의 태양전지 분야의 종합적인 연구 개발에 기여하는 것과 동시에 향후에는 연구로 축적된 노하우를 응용하여 테라헤르츠파의 검출・분석 기술을 구사한 새로운 분야에서의 기술 전개를 목표로 할 예정이라고 한다.
독립 행정법인 산업기술 연구소 후쿠시마 재생 가능 에너지 연구소 재생 가능 에너지 연구 센터 태양광 팀장은 “당 센터에서는 고효율로 신뢰성이 높은 결정 실리콘 태양전지 셀 및 모듈의 실현을 목표로 하여 기술개발을 진행시키고 있다. 고효율인 태양전지 셀의 개발에는 발전 시 동작 해석이나 신뢰성에 관한 메커니즘을 해명하는 것이 중요하다. SCREEN Holdings와 오사카 대학이 개발한 태양전지 평가 장치는 지금까지 확인할 수 없었던 셀 내부 상태를 가시화・계측할 수 있기 때문에 변환 효율 향상에 기여하는 것이라고 생각할 수 있다. 본 장치의 활용에 의해 태양전지의 연구 개발이 가속화하는 것을 많이 기대하고 있다”고 언급하였다.
(주 1) 레이저 테라헤르츠 에미션 현미경(LTEM)
오사카 대학 레이저 에너지학 연구센터에서 개발한 , 테라헤르츠파 응용 해석 장치로 약 100 펨토초(1 펨토는 1,000조분의 1초)라는 상당히 짧은 시간의 레이저 펄스를 반도체, 초전도체, 강유전체 등의 재료나 디바이스에 조사하는 것으로써 발생하는 테라헤르츠파를 검출하여 가시화할 수 있는 현미경.
(주 2) 독립 행정법인 산업기술 종합 연구소 후쿠시마 재생 가능 에너지 연구소
201년 4월에 후쿠시마 현에서 개소하여 ′세계에 열린 재생 가능 에너지의 연구 개발의 추진′과 ′새로운 산업의 집적을 통한 부흥에서의 공헌′을 큰 사명으로 일본 국내외로부터 모인 여러 가지 사람들과 함께 재생 가능 에너지에 관한 신기술을 통해 발신하는 거점을 목표로 하고 있다.
(주 3) 테라헤르츠파
주파수가 테라(1 테라는 10의 12승)의 영역에 있는 것에 유래되어 100 GHz(기가 헤르츠)~30 THz(테라헤르츠) 정도의 주파수로 3 mm~10μm의 파장을 가진 전자파.
원문출처 : http://www.screen.co.jp/press/NR150306.html
KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 2015-03-11
http://mirian.kisti.re.kr/futuremonitor/view.jsp?record_no=255255