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국내연구진, 페로브스카이트 태양전지 상온 재활용 공정 개발

(아시아뉴스통신= 김성현기자) 기사입력 : 2016년 06월 14일 13시 52분

성균관대학교 정현석 교수.(사진제공=한국연구재단)

국내 연구진이 수명이 다한 유무기 페로브스카이트 태양전지 소자를 안전하고 효율적으로 상온에서 재활용하는 공정을 개발했다.

한국연구재단(이사장 정민근)은 성균관대학교 정현석 교수팀이 비양자성 극성 용매를 통해 납이 함유된 페로브스카이트 광 흡수층을 쉽게 제거하고 소자의 투명 전도성 기판 및 금속 전극을 효율적으로 재활용이 가능함을 14일 밝혔다.

페로브스카이트 구조(ABX3)를 가진 유무기 복합체를 광 흡수층으로 사용하는 페로브스카이트 태양전지는 광 흡수층이 높은 빛 흡광도를 가지고 있어 500 nm 이하의 두께에서도 박막 실리콘 태양전지를 뛰어넘는 22%에 달하는 광전변환효율을 보여주고 있다.

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

하지만 수명이 다한 페로브스카이트 태양전지를 폐기하는 과정에서 광 흡수층에 함유된 납(Pb) 성분이 인체와 환경에 나쁜 영향을 미칠 우려가 있고 실리콘 태양전지에 비해 값이 비싼 소재로 이뤄져 보급에 어려움을 겪고 있었다.

이에 연구팀은 페로브스카이트 광 흡수층의 뼈대를 형성하는 팔면체의 PbI6의 납(Pb)과 공명 구조를 가진 극성 비양자성 용매 사이 반응을 이용, 광 흡수층에 함유된 납을 안전하게 99.99% 이상 제거하는데 성공했다.

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

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

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

미래창조과학부 기초연구실지원사업의 지원을 받은 이번 연구결과는 국제적으로 권위 있는 과학 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature communications)’에 23일자로 게재됐다.

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