페로브스카이트 태양전지 상온 재활용 공정 개발

↑ 성균관대학교 정현석 교수

국내 연구팀이 수명이 다한 유무기 페로브스카이트 태양전지 소자를 안전하고 효율적으로 상온에서 재활용하는 공정을 개발했다.
페로브스카이트 태양전지는 광 흡수층이 높은 빛 흡광도를 가지고 있어 500나노미터(㎚) 이하의 두께에서도
빛 에너지를 받아 전기 에너지로 변환하는 능력인 광전변환효율이 22%로 박막 실리콘 태양전지를 뛰어넘는다.
광 흡수층 형성시 정상 압력과 저온환경에서 공정이 가능하여 공정 단가 절감 및 유연 소자 제작이 용이하다는 장점도 가지고 있다. 문제는 수명이 다한 페로브스카이트 태양전지를 폐기하는 과정에서 광 흡수층에 함유된 납(Pb) 성분이 인체와 환경에 악영향을 미칠 우려가 있다는 점이다.
페로브스카이트는 투명 전도층, 전자 이동층, 금속 전극 등으로 구성되는데 실리콘 태양전지에 비해 값이 비싸다보니 보급이 어렵다는 단점도 있다.
성균관대학교 정현석 교수 연구팀은 극성 용매 중 수소 이온을 내지 않는 용매인 ‘비양자성 극성 용매’를 활용해 이 문제를 해결하기로 했다. 연구팀은 용매를 이용해 광 흡수층에 함유된 납을 99.99% 이상 제거할 수 있었다. 페로브스카이트 광 흡수층의 뼈대를 형성하는 팔면체의 납이 용매와 반응하면서 생긴 현상이다.
연구팀은 용매를 통한 세척공정을 거치면 투명 전도성 기판을 재활용할 수 있다는 점도 발견했다. 연구성과는 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 지난달 23일자로 게재됐다.
정 교수는 “용매를 통한 상온에서의 간단한 세척 공정을 이용해 페로브스카이트 태양전지의 환경적인 문제를 해결하고 경제성을 높일 수 있는 새로운 방안을 제시했다”며 연구의의를 밝혔다.
[이영욱 기자]