한국연구재단, 페로브스카이트 태양전지 재활용 공정 개발

[굿모닝충청 남현우 기자] 국내 연구진이 수명이 다한 페로브스카이트 태양전지를 상온에서 안전하고 효율적으로 재활용하는 공정을 개발했다.

한국연구재단은 성균관대학교 신소재공학과 정현석 교수팀이 미래창조과학부 기초연구실지원사업의 지원을 받아 극성 비양자성 용매를 이용, 페로브스카이트에 함유된 납을 제거하고, 소자의 투명 전도성 기판 및 금속 전극을 효율적으로 재활용이 가능함을 밝혔다.

페로브스카이트 태양전지는 빛 흡광도가 높아 실리콘 태양전지를 뛰어난 광전변환효율(빛에너지를 전기에너지로 변환시키는 능력)을 보이며, 광 흡수층 형성시 정상 압력과 저온환경에서 공정이 가능해 공정 단가 절감 및 유연 소자 제작이 용이하다는 장점이 있다.

이 연구는 페로브스카이트 태양전지가 실리콘 태양전지에 비해 비싼 소재로 이루어져 보급에 어려움이 있으며, 이를 폐기하는 과정에서 함유된 납(Pb) 성분이 인체와 환경에 나쁜 영향을 미칠 우려가 있기 때문에 이를 해결하기 위해 진행했다고 연구팀은 밝혔다.

정현석 교수팀은 연구를 통해 극성 비양자성 용매를 이용해 수 초 이내에 재사용 가능한 태양전지 기판과 금속 전극이 분리됨을 확인, 광 흡수층에 함유된 납을 안전하게 99.99% 이상 제거하는 데 성공했다고 전했다.

또한 연구에 따르면, 세척 공정을 거쳐 광 흡수층이 제거된 투명 전도성 기판을 사용해 태양전지 소자를 제작할 경우 효율도 100% 가까이 유지돼, 페로브스카이트 태양전지를 고효율·친환경적으로 활용 할 수 있을 것으로 기대된다.

정현석 교수는 “용매를 통한 상온에서의 간단한 세척 공정을 이용해 페로브스카이트 태양전지의 환경적인 문제를 해결하고 경제성을 높일 수 있는 새로운 방안을 제시했다”고 연구의 의의를 밝혔다.

한편, 페로브스카이트 재활용 공정에 관한 이번 연구는 국제 과학 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature communications)’에 5월 23일자로 게재됐다.