한국화학연구원_김희영 책임연구원 개요 태양광발전산업의 근간을 이루면서 태양광을 전기에너지로 전환하는 태양전지의 기판 대부분은 다결정상태의 초고순도의 실리콘소재(폴리실리콘)으로 제조되고 있다. 향후 화합물반도체나 무정형 실리콘을 이용하는 박막형 태양전지의 활용이 확대될 수는 있지만, 결정형 실리콘소재가 시장을 계속 주도해나갈 전망이다. 그런데 전자산업용 웨이퍼에 추가하여 태양전지 기판이라는 새롭고 방대한 수요에 대응하지 못하고 폴리실리콘 제조공장의 증설 및 신규건설에 차질이 빚어짐에 따라 태양전지 기판용 실리콘소재의 공급부족이 예상과는 달리 2010년 또는 그 이후까지 계속될 가능성이 제기되고 있다. 이러한 문제는 기존 메이커들의 폴리실리콘 제조기술 이전 회피와 신규 진출업체들의 기술 확보 어려움에 기인하는 것으로 태양광발전의 경제성을 좌우할 수 있는 폴리실리콘 제조에 관한 기술개발 동향을 파악하는 것은 의미가 크다. 태양전지용 실리콘소재 빛에너지를 전기에너지로 변환시키는 소자인 태양전지(solar cell)에서의 광전효과(photovoltaic effect)에 근거하여 구현되는 태양광발전은 03년부터 06년에 걸쳐 연평균 약 46%의 급성장세를 보이고 있다. 또한 Solarbuzz 발행 2007 Marketbuzz에 따르면 전 세계 시장규모가 06년에 106억 달러(2.2GWp)에 이르렀고, 2011년에는 연 180~310억 달러 범위 내 규모로 성장할 것으로 예상되고 있다. 이와 같은 태양광발전이 신재생에너지와 관련된 대표적인 미래 유망산업으로 부각됨에 따라 태양전지, 모듈 및 시스템의 구성요소와 이에 필요한 재료나 장비의 원활한 공급도 산업적으로 아주 중요해졌다. 태양광발전산업은 <그림 1>과 같이 원료소재인 고순도 실리콘(silicon: 이하 Si) 제조업에서부터 설치 및 서비스업에 이르기까지 여러 단계의 업종이 직렬로 연결된다. 04년까지는 전자급 Si소재(Electronic-grade Si: 이하 EG-Si) 및 반도체 웨이퍼 제조과정에서의 불량품 또는 부산물만으로 태양전지 기판(wafer) 제조에 필요한 고순도의 Si원료, 즉, 태양전지급 Si(Solar-grade Si: SoG-Si)의 공급이 수월하게 이루어져 원료소재의 산업적 위상이나 중요성이 주목받지 못하였다. 그러나 태양광발전 모듈(여러 장의 태양전지 셀이 조합된 발전단위)의 출하량이 급증하면서 원료소재 공급 차질과 가격 폭등으로 Si재료비가 모듈제조 원가에서 차지하는 비중이 20%를 초과하기에 이르렀다. 또한 잉곳/블럭 및 기판 제조업체나 태양전지 제조업체들은 SoG-Si을 확보하지 못하여 조업 가동율을 낮추거나 중단하는 사태가 속출하고 있다. <그림 2>에 정리한 바와 같이 광전효과를 구현할 수 있는 태양전지의 재료 및 구성방식은 아주 다양하여 오래 전부터 사용되어 온, 소위 '1세대 재료'라 폄하되기도 하는 결정형 Si소재 이외에도 박막(무정형 Si 박막 및 화합물반도체 박막) 태양전지 또는 차세대 소재로 알려진 신개념의 소재 및 전지 구성방법도 존재한다.