페로브스카이트 태양전지, 상온 재활용 공정 개발
페로브스카이트 태양전지, 상온 재활용 공정 개발
  • 정은모 기자
  • 승인 2016.06.14 15:54
  • 댓글 0
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정현석 교수

[중부매일 정은모 기자] 국내 연구팀이 14일 수명이 다한 유무기 페로브스카이트 태양전지 소자를 안전하고 효율적으로 상온에서 재활용하는 공정을 개발했다.

한국연구재단(이사장 정민근)은 정현석 교수팀이 비양자성 극성 용매를 통해 납이 함유된 페로브스카이트 광 흡수층을 쉽게 제거, 소자의 투명 전도성 기판 및 금속 전극을 효율적으로 재활용이 가능함을 밝혔다.

페로브스카이트 태양전지는 광 흡수층이 높은 빛 흡광도를 가지고 있어 500 nm 이하의 두께에서도 박막 실리콘 태양전지를 뛰어넘는 22%에 달하는 광전변환효율을 보여주고 있다.

광 흡수층 형성시 정상 압력과 저온환경에서 공정이 가능해 공정 단가 절감 및 유연 소자 제작이 용이하다는 장점도 가지고 있다.

그러나 수명이 다한 페로브스카이트 태양전지를 폐기하는 과정에서 광 흡수층에 함유된 납 성분이 인체와 환경에 나쁜 영향을 미칠 우려가 있다.

페로브스카이트를 구성하는 투명 전도층, 전자 이동층, 금속 전극은 실리콘 태양전지에 비해 값이 비싼 소재로 이루어져 있어 보급에 어려움이 있는 실정이다.

정현석 교수팀은 극성 비양자성 용매를 이용하여 광 흡수층에 함유된 납을 안전하게 99.99% 이상 제거했다.

페로브스카이트 태양전지를 극성 비양자성 용매에 넣으면, 수 초 이내에 재사용 가능한 태양전지 기판과 금속 전극이 분리됨을 확인했다.

이러한 결과는 페로브스카이트 광 흡수층의 뼈대를 형성하는 팔면체의 PbI6의 납과 공명 구조를 가진 극성 비양자성 용매 사이 반응에 의한 것이다.

또한 위와 같은 세척 공정을 거쳐 광 흡수층이 제거된 투명 전도성 기판을 재활용 할 수 있음을 밝혀냈다.

이는 세척된 투명 전도성 기판을 사용하여 태양전지 소자 제작 시 효율이 100% 가까이 유지되는 점에 따른 것으로, 세척 후 광학적·결정학적으로 기판을 분석하여 그 특성이 유지됨을 확인했다.

정현석 교수는 "용매를 통한 상온에서의 간단한 세척 공정을 이용하여 페로브스카이트 태양전지의 환경적인 문제를 해결하고, 경제성을 높일 수 있는 새로운 방안을 제시했다"고 말했다.

정은모 / 대전



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