기후변화대응 6대 기술 R&D 성과 발표회 - 태양전지 - 2015. 11. 18 미래창조과학부 안녕하십니까 미래창조과학부 장관 최양희 입니다. 기후변화 대응을 창조경제의 핵심분야로 육성하기 위한 핵심기술 개발전략에 대해 보고 드리겠습니다. 2015. 11. 18 미래창조과학부

미래부 태양전지 분야 R&D 추진 개요 목표 대표사업 연도 2012 2013 2014 2015 2016(안) 정부출연금 실리콘 태양전지의 경제적·기술적 한계극복을 위한 비실리콘계 차세대 태양전지 원천기술 개발 대표사업 (기초연구분야) 신진연구자지원사업, 중견연구자지원사업 등 (원천연구분야) 기후변화대응기술개발사업, 글로벌프론티어사업, 연구회운영비지원사업 등 < 태양전지 분야 지원 현황 > 연도 2012 2013 2014 2015 2016(안) 정부출연금 (백만원) 36,083 58,962 65,735 14,742 19,326 기후변화는 어느새 현실로 다가온 문제가 되었습니다. 세계적인 기상이변으로 인해 심각한 비용이 야기 되고 있습니다. 반면에, 온실가스 감축 의무화로 인해 기후변화 대응 시장은 매년 급속히 확대되고 있습니다. 따라서, 기후변화에 적극적으로 대응/적응하여 온실가스 감축은 물론, 블루오션 선점을 통해 창조경제를 이룩할 원동력을 마련해야 합니다. ================================================================ ※ 출처 : 2013년도 녹색기술 국가연구개발사업 조사·분석 보고서(2014.12, 미래부 & GTC) ※ 2011 및 2012년 예산은 교과부 예산 기재

2015년 태양전지 분야 R&D 추진 개요 기술혁신과제 관련 중점추진 사항 국내 기술력이 세계적 수준이나 국외 기술경쟁이 치열한 ‘페로브스카이트 태양전지’ 요소기술 개발 ※ 기존 국가연구개발사업과의 연계성(공백기술) 등을 고려, 고신뢰성/친환경/유연 페로브스카이트 태양전지 개발 신규지원 기존 원천기술개발 성과의 상용화단계 이어주기 ‘유기태양전지’ 기술 개발 ※ 양산공정에 적합한 유기소재 개발, 유연 태양전지 소자 및 공정 개발 신규지원 30대 기술혁신과제 2015년 주요 연구 내용 2015년도 예산 및 사업 현황 4. CIGS 박막 태양전지 개발 - 이종접합 CIGS계 박막 태양전지 핵심 원천 기술 개발 1,870백만원 - 과학기술연구회운영비지원(1,425백만원) - 중견연구자지원사업(396백만원) - 일반연구자지원사업(49백만원) ㆍ셀효율(현재 21%) 제고 ㆍ대량생산 공정 5. 페로브스카이트 태양전지 개발 - 멀티스케일 플랫폼 기반 페로브스카이트 태양전지 원천 기술 개발 - 고신뢰성/친환경/유연 페로브스카이트 태양전지 개발 7,160백만원 - 글로벌프론티어사업(3,900백만원) - 기후변화대응기술개발사업(신규 2,000백만원) - 중견연구자지원사업(703백만원) - 글로벌연구실사업(508백만원) ㆍ효율(현재 20%) 제고 ㆍ고효율‧고수명 (현재 100시간) 6. 유기 태양전지 개발 - 양산공정에 적합한 광활성 소재 개발 - 인쇄기반의 고내구성 플렉서블 소자/모듈 원천기술 개발 4,856백만원 - 중견연구자지원사업(1,723백만원) - 글로벌프론티어사업(830백만원) - 일반연구자지원사업(303백만원) ㆍ신소재개발 ㆍ대량생산공정 7. 염료감응 태양전지 개발 - 나노구조체를 이용한 감응형 태양전지 핵심 원천 기술 개발 513백만원 - 글로벌프론티어사업(420백만원) - 중견연구자지원사업(93백만원) ㆍ효율 및 수명 향상 소재기술 ㆍ대면적 생산기술 기후변화는 어느새 현실로 다가온 문제가 되었습니다. 세계적인 기상이변으로 인해 심각한 비용이 야기 되고 있습니다. 반면에, 온실가스 감축 의무화로 인해 기후변화 대응 시장은 매년 급속히 확대되고 있습니다. 따라서, 기후변화에 적극적으로 대응/적응하여 온실가스 감축은 물론, 블루오션 선점을 통해 창조경제를 이룩할 원동력을 마련해야 합니다. ================================================================ ※ Bottom-up으로 추진되는 2015년 기초연구사업 선정 후 혁신과제 별 예산이 추가될 것으로 예상됨

2015년 태양전지 분야 R&D 추진현황 및 주요성과 실내조명과 태양빛을 동시 이용하는 CIGS 박막 태양전지 개발 (관련사업) 기후변화대응기술개발사업 (지원과제) 벌크 헤테로 접합 무기박막 태양전지 제조 원천기술개발(KIST 민병권 박사) (지원내용) 5년(2009~2015), 1,830백만원 (주요성과) 태양과 실내조명 빛을 앞, 뒷면으로 동시에 흡수해서 전기를 생산할 수 있는 저가 제조공정 기반의 양면 반투명 CIGS 박막 태양전지 기술 세계 최초로 개발 - Scientific Reports紙 게재(2014.3.) – (후속연구) 저비용 용액 공정 기반, 건물의 외적 미관 및 self-cleaning의 특성을 가진 다기능성 창호형 CIGS 태양 전지 개발 진행 (산업부, 2014.12-2017.12, 연간 500백만원) (기술이전) 기술이전 전문기관(NICE아이피파트너스㈜)와 협력(2015.3. 협약체결) 하여 기술이전 추진 중 기후변화는 어느새 현실로 다가온 문제가 되었습니다. 세계적인 기상이변으로 인해 심각한 비용이 야기 되고 있습니다. 반면에, 온실가스 감축 의무화로 인해 기후변화 대응 시장은 매년 급속히 확대되고 있습니다. 따라서, 기후변화에 적극적으로 대응/적응하여 온실가스 감축은 물론, 블루오션 선점을 통해 창조경제를 이룩할 원동력을 마련해야 합니다. ================================================================

2015년 태양전지 분야 R&D 추진현황 및 주요성과 페로브스카이트 태양전지 개발 (관련사업) 글로벌프론티어사업 (지원과제) 멀티스케일 에너지시스템 연구단 (지원내용) 9년(2+3+4), 15년도 연구단 사업비 83억원(페로브스카이트 태양전지 : 39억원 지원) (주요 성과1) 세계 최고 효율(20.1%)의 무·유기 하이브리드 태양전지 개발 (화학연구원 석상일 박사 연구팀) - 무기물과 유기물이 혼합된 페로브스카이트 구조를 갖는 물질을 이용한 태양전지에 저가의 화학소재를 저온 코팅하는 방법을 이용하여 태양광을 흡수하는 파장 대역을 늘리면서 결정구조의 안정성을 향상시켜 세계최고 효율(20.1%)의 무‧유기 하이브리드 태양전지 기술을 개발 ※ Nature紙 게재 (2015.1.7.) - (향후계획) : 21% 이상의 효율 달성 및 고안정성 실용화 연구 지원 (주요 성과2) 재현성이 뛰어난 고효율 페로브스카이트 태양전지 개발 (멀티스케일에너지시스템연구단 최만수 교수 / 성균관대 박남규 교수 연구팀) - 페로브스카이트 결정성장을 제어하는 기술을 통해 재현성이 뛰어나고, 광포집 기능과 전하 추출기능이 우수한 태양전지 제조기술 개발 ※ Journal of American Chemical Society紙 게재 (2015.6.3.) - (향후계획) : 고효율과 장기안정성이 확보된 태양전지 기술개발 추진 (주요 성과3) 1000번 구부러져도 효율 변함없는 플렉서블 페로브스카이트 태양전지 개발 (성균관대, 정현석 교수 연구팀) - 고효율 플라스틱 태양전지 구현 및 페로브스카이트 태양전지의 우수한 기계적 특성을 최초로 규명 ※ Energy & Environmental Science紙 게재 - (향후계획) : 기계적 안정성을 증가시키는 실용화 연구 추진 기후변화는 어느새 현실로 다가온 문제가 되었습니다. 세계적인 기상이변으로 인해 심각한 비용이 야기 되고 있습니다. 반면에, 온실가스 감축 의무화로 인해 기후변화 대응 시장은 매년 급속히 확대되고 있습니다. 따라서, 기후변화에 적극적으로 대응/적응하여 온실가스 감축은 물론, 블루오션 선점을 통해 창조경제를 이룩할 원동력을 마련해야 합니다. ================================================================

2015년 태양전지 분야 R&D 추진현황 및 주요성과 유기태양전지 개발 (관련사업) 글로벌프론티어사업 (지원과제) 멀티스케일 에너지시스템 연구단 (지원내용) 9년(2+3+4), 연구단 총 사업비 850억원 내외 (태양전지 분야 연간 50억원 내외 지원) (주요 성과1) 에어로졸 방식으로 형성된 나노 범프 구조를 이용한 플라즈모닉 유기 태양전지 개발 (멀티스케일에너지시스템연구단 최만수/서울대 이창희 교수 연구팀) - 나노 입자의 크기와 분포 조절이 용이하고 대면적에 적용이 가능하여, 대면적 태양 전지 개발에 활용할 수 있을 것으로 예상 ※ ACS Nano紙 게재, 특허출원 - (향후계획) : 멀티스케일 아키텍쳐링 기술기반 하이브리드 태양전지 개발 (주요 성과2) 유연성(60배 이상)·내구성(470배 이상) 뛰어난 차세대 플렉서블 전자기기용 유기태양전지 개발 (KAIST 김범준/김택수 교수 연구팀) - 기존 풀러렌 대신 고분자 물질을 사용해 훨씬 뛰어난 신축성과 내구성을 지니면서 높은 효율로 전력을 생산할 수 있는 유기 태양전지를 개발 - 플렉서블 디스플레이나 스마트 안경 등 차세대 웨어러블 전자기기 에너지원으로 활용도가 높을 것으로 기대됨 ※ Nature Communications紙 게재 (’15.10.9.), 언론보도 (’15.10) - (향후계획) : 고효율/고안정성 전도성 고분자 소재 개발 및 플렉서블 전지 개발 기후변화는 어느새 현실로 다가온 문제가 되었습니다. 세계적인 기상이변으로 인해 심각한 비용이 야기 되고 있습니다. 반면에, 온실가스 감축 의무화로 인해 기후변화 대응 시장은 매년 급속히 확대되고 있습니다. 따라서, 기후변화에 적극적으로 대응/적응하여 온실가스 감축은 물론, 블루오션 선점을 통해 창조경제를 이룩할 원동력을 마련해야 합니다. ================================================================

2015년 태양전지 분야 R&D 추진현황 및 주요성과 염료감응 태양전지 개발 (관련사업) 글로벌프론티어사업 (지원과제) 멀티스케일 에너지시스템 연구단 (지원내용) 9년(2+3+4), 15년 연구단 사업비 83억원(염료감응 태양전지 분야 4.2억원 지원) (주요 성과1) 전사법을 이용한 초저가 · 고효율 신구조 플렉서블 태양전지 개발 (KIST 고민재 박사 연구팀) - 고온에서 제작한 무기 광전극을 떼어내어 플라스틱 기판에 전사하여 붙이는 공정으로 염료감응 플렉서블 태양전지 개발(동 분야의 세계적 수준 8.1% 달성) ※ ACS Nano紙 게재 (‘15.4.28), 언론보도 (‘15.5) - (향후계획) : 고요율 감응형 플라즈모닉 플렉서블 태양전지 개발 (주요 성과2) 광산란 및 표면적이 증가된 다중 셀 TiO2 중공 나노입자 제조 (KAIST 김범준/김택수 교수 연구팀) - Sol-gel 방법 및 화학적 흡착방법을 통한 균일한 다중 쉘 TiO2 중공 나노입자 제조하여 9.4%의 세계적 수준의 효율 구현 ※ Advanced Functional Materials紙 게재, 특허등록 - (향후계획) : 밴드갭이 제어된 유무기나놋재 합성법 개발 기후변화는 어느새 현실로 다가온 문제가 되었습니다. 세계적인 기상이변으로 인해 심각한 비용이 야기 되고 있습니다. 반면에, 온실가스 감축 의무화로 인해 기후변화 대응 시장은 매년 급속히 확대되고 있습니다. 따라서, 기후변화에 적극적으로 대응/적응하여 온실가스 감축은 물론, 블루오션 선점을 통해 창조경제를 이룩할 원동력을 마련해야 합니다. ================================================================

2016년 R&D 투자계획 및 전략 투자계획 (정부안 기준) 투자분야 및 규모 작성  (기후변화대응기술개발사업) 플렉서블 CIGS/유기 태양전지 등 기술에 5,000백만원 내외 신규지원  (글로벌프론티어사업) 페로브스카이트/유기/염료감응 태양전지 기술에 6,250백만원 내외 지원 30대 기술혁신과제 2016년 주요 연구 내용 2016년도 예산 및 사업 현황 4. CIGS 박막 태양전지 개발 - 플렉서블 CIGS계 박막 태양전지 핵심 원천 기술 개발 4,269백만원 - 기후변화대응기술개발사업(2,500백만원 내외 신규) - 과학기술연구회운영비지원(1,425백만원) - 중견연구자지원사업(295백만원) - 일반연구자지원사업(49백만원) ㆍ셀효율(현재 21%) 제고 ㆍ대량생산 공정 5. 페로브스카이트 태양전지 개발 - 멀티스케일 플랫폼 기반 광/열/수분 안정성 페로브스카이트 태양전지 원천 기술 개발 - 고신뢰성/친환경/유연 페로브스카이트 태양전지 개발 7,482백만원 - 글로벌프론티어사업(4,730백만원) - 기후변화대응기술개발사업(2,000백만원) - 중견연구자지원사업(703백만원) ㆍ효율(현재 20%) 제고 ㆍ고효율‧고수명 (현재 100시간) 6. 유기 태양전지 개발 - 고효율/고안정성 신규 전도성 소재 및 양산공정에 적합한 광활성 소재 개발 - 인쇄기반의 고내구성 플렉서블 소자/모듈 원천기술 개발 4,571백만원 - 기후변화대응기술개발사업(4,000백만원 중 2,500백만원 신규) - 중견연구자지원사업(1,309백만원) - 글로벌프론티어사업(1,010백만원) - 일반연구자지원사업(252백만원) ㆍ신소재개발 ㆍ대량생산공정 7. 염료감응 태양전지 개발 - 고효율 감응형 플라즈모닉 태양전지 핵심 원천 기술 개발 603백만원 - 글로벌프론티어사업(510백만원) - 중견연구자지원사업(93백만원) ㆍ효율 및 수명 향상 소재기술 ㆍ대면적 생산기술 기후변화는 어느새 현실로 다가온 문제가 되었습니다. 세계적인 기상이변으로 인해 심각한 비용이 야기 되고 있습니다. 반면에, 온실가스 감축 의무화로 인해 기후변화 대응 시장은 매년 급속히 확대되고 있습니다. 따라서, 기후변화에 적극적으로 대응/적응하여 온실가스 감축은 물론, 블루오션 선점을 통해 창조경제를 이룩할 원동력을 마련해야 합니다. ================================================================ ※ Bottom-up으로 추진되는 2015년 기초연구사업 선정 후 혁신과제 별 예산이 추가될 것으로 예상됨

2016년 R&D 투자계획 및 전략 기본 방향 (1) 차세대 태양전지(CIGS, 유기, 페로브스카이트 등) 중심의 과제 기획 및 과제 선정  기존 기술의 한계를 극복할 수 있는 차세대 태양전지의 핵심요소별 원천기술개발 중심  차세대 고효율 플렉서블 CIGS 박막 태양전지 기술개발 지원 - 플렉서블 기판 적합 공정 및 기존 효율한계 극복을 위한 신소재/소자 구조 개발 등  고효율, 고안정성 차세대 유기/페로브스카이트 태양전지 기술개발 지원 - 저가인 동시에 효율 및 수명에 대한 높은 신뢰성을 확보할 수 있는 소재 및 모듈화 개발 등 (2) 수요기업협의체를 활용한 미래유망기술 수요발굴, 제도개선 사항 도출 ※ 예시 : 다부처공동기획사업 주제 발굴 (3) 연구관리전문기관커뮤니티 등 성과확산 체계를 활용하여 부처간 협업 ※ 예시 : 연구재단-에기평 간 기술수요조사 공동활용 및 신규사업 기획 활용 기후변화는 어느새 현실로 다가온 문제가 되었습니다. 세계적인 기상이변으로 인해 심각한 비용이 야기 되고 있습니다. 반면에, 온실가스 감축 의무화로 인해 기후변화 대응 시장은 매년 급속히 확대되고 있습니다. 따라서, 기후변화에 적극적으로 대응/적응하여 온실가스 감축은 물론, 블루오션 선점을 통해 창조경제를 이룩할 원동력을 마련해야 합니다. ================================================================

30대 기술별 R&D 투자계획 및 전략 차세대 CIGS 박막 태양전지 개발 ’16년도 과제 기획(안) - 예산 : 150억원 (’16년 ~ ’20년). ’16년 25억원 - 연구내용  플렉서블 CIGS 박막 태양전지 고효율화 기술개발  플렉서블 모듈 집적화 기술개발  플렉서블 모듈 장기안정성 확보 기술개발 등 투자전략 - 대용량발전과 더불어 건물용, 자동차용, 소형이동기기용 등 신규 시장창출이 가능한 플렉서블 태양전지 기술 확보 - 기존 소재, 소자의 한계극복을 위한 신소재/소자구조 원천기술 및 지식재산권 확보 - 단기간에 상용화로 연계할 수 있는 모듈화 기반기술 확보 기후변화는 어느새 현실로 다가온 문제가 되었습니다. 세계적인 기상이변으로 인해 심각한 비용이 야기 되고 있습니다. 반면에, 온실가스 감축 의무화로 인해 기후변화 대응 시장은 매년 급속히 확대되고 있습니다. 따라서, 기후변화에 적극적으로 대응/적응하여 온실가스 감축은 물론, 블루오션 선점을 통해 창조경제를 이룩할 원동력을 마련해야 합니다. ================================================================

30대 기술별 R&D 투자계획 및 전략 유기태양전지 기술개발 ’16년도 과제 기획(안) - 예산 : 150억원 (’16년 ~ ’20년). ’16년 25억원 - 연구내용  전하포집 최적화와 저가화를 동시 달성할 수 있는 신소자 구조 개발  실제 대량생산에 적용 가능한 대기 중 소자제작기술과 환경친화적 공정 기술 개발  기존 ITO 투명전극의 투과도 및 전기전도성 한계를 극복할 수 있는 저가의 대체 투명전극 개발 투자전략 - 웨어러블 및 모바일 기기와 같은 국민생활밀착형 태양전지로 기존 태양광 시장과 차별화 되는 미래 신규 시장 선점을 위해 핵심 기초소재와 신소자 구조의 원천 기술 확보 - 빠른 상용화가 가능하도록 성능 향상 기술 개발과 다양한 제품으로 응용될 수 있도록 맞춤형 모듈화 기술 병행 확보 기후변화는 어느새 현실로 다가온 문제가 되었습니다. 세계적인 기상이변으로 인해 심각한 비용이 야기 되고 있습니다. 반면에, 온실가스 감축 의무화로 인해 기후변화 대응 시장은 매년 급속히 확대되고 있습니다. 따라서, 기후변화에 적극적으로 대응/적응하여 온실가스 감축은 물론, 블루오션 선점을 통해 창조경제를 이룩할 원동력을 마련해야 합니다. ================================================================

향후 일정 2015.12월 : 2016년 기후변화대응기술개발사업 추진을 위한 기술수요조사 실시 2015.12월 : 2016년 기후변화대응기술개발사업 신규과제 기획 2016.1월 : 2016년 기후변화대응기술개발사업 신규과제 공고 2016.3월 : 2016년 기후변화대응기술개발사업 신규과제 선정 및 사업착수 2016.7월 : 글로벌프론티어사업 멀티스케일에너지시스템연구단 3단계 1년차 연구개발 착수 기후변화는 어느새 현실로 다가온 문제가 되었습니다. 세계적인 기상이변으로 인해 심각한 비용이 야기 되고 있습니다. 반면에, 온실가스 감축 의무화로 인해 기후변화 대응 시장은 매년 급속히 확대되고 있습니다. 따라서, 기후변화에 적극적으로 대응/적응하여 온실가스 감축은 물론, 블루오션 선점을 통해 창조경제를 이룩할 원동력을 마련해야 합니다. ================================================================