표준과학硏 주관… 첨단소자 개발 긍정적 영향

KRISS 표면분석 연구팀이 박막조성분석 장비인 XPS를 활용해 차세대 박막태양전지 물질인 CIGS 조성분석을 실시하고 있다.  사진=한국표준과학연구원 제공
KRISS 표면분석 연구팀이 박막조성분석 장비인 XPS를 활용해 차세대 박막태양전지 물질인 CIGS 조성분석을 실시하고 있다. 사진=한국표준과학연구원 제공
한국표준과학연구원(KRISS)은 30일 대표적인 차세대 박막태양전지 물질인 CIGS 박막의 정량분석에 대한 새로운 방법을 제시하고 이를 바탕으로 영국, 독일, 미국 등 선진 국가표준기관들이 참여한 국제비교를 성공적으로 주관했다고 밝혔다.

CIGS(구리, 인듐, 갈륨, 셀레늄)는 4가지 각 원소의 성분 조성에 따라 태양 전지의 효율이 달라지기 때문에 그 성분을 정확하게 측정하는 것이 중요하다.

국제비교(KC)는 각 국가의 측정 표준 능력이 어느 정도 일치하는지를 알아보기 위한 일종의 시험으로 국가 간 측정 동등성을 확인하고 소급체계를 확보하여 최상위 국제표준을 확립하는 표준기관의 대표 활동이다. 연구팀은 구리, 인듐, 갈륨, 셀레늄 원소 각각의 깊이분포가 균일하지 않은 CIGS 박막을 `전수합산법`이라는 새로운 분석기술로 정량분석을 성공했다. 이후 예비 실험(파일럿 연구)을 통해 전수합산법이 대부분의 표면분석법에 적용될 수 있음을 확인하고 이 방법을 사용한 CIGS 조성분석 국제비교를 주관했다고 설명했다.

국제비교 결과 복잡한 다성분 박막의 조성분석임에도 전수합산법을 사용함으로써 측정불확도가 기존 방법에 비해 약 1.5배 향상된 우수한 결과를 도출할 수 있었다. 이 과정에서 연구팀이 자체적으로 개발한 박막태양전지 인증표준물질(CRM)을 타 국가표준기관들에게 제공한 것.

연구팀은 전수합산법을 이용하면 표면정량분석의 문제점인 매질효과를 효율적으로 상쇄해 다성분 합금 박막의 정확한 정량분석이 가능함을 밝혀냈다.

이는 추후 차세대 박막 태양전지를 비롯한 첨단소자 개발 과정에 큰 영향을 미칠 것으로 예상된다.

신기능재료표준센터 김경중 박사는 "이번 국제비교 주관은 KRISS가 첨단산업 핵심 측정에 대한 국제표준을 선도하고 있다는 것을 보여주는 것"이라면서 "측정난제 해결 및 관련 표준 제공을 통해 첨단 산업체의 국제경쟁력 제고에 크게 기여할 것"이라고 말했다. 김정원 기자

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김정원
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