1. 수행배경

• 심각한 환경오염 문제와 화석 에너지 고갈은 차세대 청정에너지 개발에 대한 중요성이 증대되는 원인들이다. 그 중 공해가 적고, 자원이 무한적이며, 반영구적인 수명을 가지고 있는 Solar Cell은 미래 에너지 문제를 해결할 수 있는 에너지원들 중 하나로 기대되고 있다.

  Solar Cell은 태양 에너지를 전기 에너지로 변환을 시킬 수 있는 장치로, PN 접합면을 가지는 반도체 접합 영역에 금지대폭보다 큰 에너지의 빛이 조사되면 전자와 정공이 발생하여 접합영역에 형성된 내부전장이 전자는 N형 반도체, 정공은 P형 반도체로 이동시켜 기전력이 발생하는 방식이다. 이를 통하여 N형 반도체, P형 반도체 각각 부착된 전극이 부극과 정극이 되어 직류전류를 취하는 것이 가능해진다. Solar Cell 반도체 재료로는 실리콘 뿐 아니라, 갈륨비소, 카드뮴텔루르, 황화카드뮴, 인듐인 또는 이 재료들 사이의 복합체를 사용하고 있으나, 일반적으로 실리콘을 사용하고 있다.

  Solar Cell을 이용한 시스템을 태양광발전시스템이라 하는데, 이는 앞서 언급한 다양한 장점들로 인하여 정부에서 교토의정서 함의 이후 지속적으로 태양광발전 및 신재생에너지 사업을 장려해오고 있다. 그럼에도 불구하고 다양한 문제점들로 인하여 해당 문제점들을 해결하고자 다양한 연구가 꾸준하게 진행되고 있다. 어떠한 문제점들이 존재하고 있을까?

  매우 넒은 공간을 차지하기에 설치 공간 확보에 어려움이 존재한다. 통상적으로 정남향에 30도 가깝게 설치해야하기에 음영 구간을 감안한다고 하더라도 태양광 모듈 면적 대비 약 2배 정도의 설치 공간을 필요로 한다.

  모듈이 얇고 크기에 운송을 하는 데에 많은 어려움이 존재한다.

  먼지가 쌓이게 될 경우, 기존의 먼지가 없을 때에 비해 효율이 30%도 나오지 않기에 먼지를 청소 해줘야한다.

  해당 문제점들을 해결하고자 본 프로젝트 ‘Rollable Solar Cell System’을 제안하고자 한다.
• 앞서 언급했던 바와 같이 기존의 태양광발전시스템의 Solar Cell에는 다양한 문제점들이 존재하고 있다. 이는 기존의 Solar Cell을 Rollable하게 만들어 줌으로써 해결할 수 있다.
  하단의 TV는 LG Display의 Rollable Display로 개발한 TV로 실제로 개발이 완료 된 제품이다. 이는 Glass가 아닌 Plastic으로 마감을 하였기에 Rollable 한 Display를 개발하는 데에 어려움이 존재하지 않았다. 본 제안 ‘Rollable Solar Cell System’의 Rollable Solar Cell은 기존의 LG Display의 Rollable Display와 같이 하나의 박스에 넣을 수 있는 방식으로 개발 될 것이다. 이때 박스는 수로로 개발이 될 예정이다.

2. 수행기간

• 아이디어 기획, 기획서 작성, 기술 구상
• 솔라셀 구조 분석
• LG Rollable Display 분석
• 두 구조물의 공통점 및 차이점 분석
• 이를 통한 공정법 개선
• 나노기술협회 방문 및 가능성 회의
• 1차 프로토타입에 대한 시스템 개발

3. 개발작품 설명

• 기존의 Solar Cell의 공정 방법에 대하여 살펴보면 Deposition을 마감 한 후, Glass로 마감을 하는 것을 발견할 수 있다. 이때, Glass는 유연성이 없기에 Solar Cell이 Flexible 혹은 Rollable하지 못하게 하는 가장 큰 요인이다. 물론, Glass와 다르게 유연성이 있는 Plastic을 활용할 경우, 보다 쉽게 Flexible 혹은 Rollable하게 만들 수 있으나, 기존에는 Plastic에 대한 열처리 과정에 어려움이 존재하였다. 그러나 LG Display의 Rollable Display에 대한 개발은 기존의 Solar Cell이 Flexible 혹은 Rollable하게 개발하는 것에 대한 해결책을 가져다주었다. 
• LG Display의 Rollable Display에 대한 설명에 앞서, 상단의 이미지는 기존의 LCD 공정 법에 관한 것이다. 자세히 살펴보면 앞서 언급한 Solar Cell 공정법과 매우 유사함을 발견할 수 있다. 실질적으로 Display는 겉의 Glass로 인하여 Flexible 혹은 Rollable한 Display를 제작하는 데에 많은 어려움이 존재했다. 그러나 많은 연구로 인하여 Flexible 혹은 Rollable한 Display를 가공하는 데에 성공했다. 이를 통하여 Rollable한 Solar Cell에 대한 개발의 가능성을 확인할 수 있었다. 이를 통하여 의문이 들 수 있다. Plastic은 Glass에 비해 유연성이 얼마나 있는가? ​​

4. 활용방안

• 미래 에너지 문제를 해결할 수 있는 에너지원들 중 하나로 기대되고 있는 Solar Cell은 태양광발전시스템의 주 기술이다. 그러나 운송, 설치, 관리를 하는 데에 많은 어려움들이 존재하는 이유로 이하여 다양한 연구들이 진행되고 있다. 본 제안 ‘Rollable Solar Cell System’은 기존의 Solar Cell을 말아 줌으로써 앞서 언급한 다양한 문제점들을 해결할 수 있다. 본 제안이 구체화 될 경우, Solar Cell이 미래 에너지를 해결할 수 있는 에너지원들 중 하나인 만큼, 미래 지향적이며 친 환경적으로 미래 에너지를 확보하는 데에 많은 도움이 된다. ​