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유기태양전지의 환경에 대한 영향

전문가 제언: ○ 실리콘 태양전지는 효율/신뢰성이 높아 20년 이상의 수명을 누린 청정 에너지원이었으나 제조과정에서 에너지 다소비로 원가가 높아 보급에 문제가 되었다. 여러 대안기술 중에 박막 유기태양전지(OPV)는 가공에 에너지 소비가 적고, 낮은 재료가격으로 경쟁력이 높다. 휴대기기, 의류, 비평면상 코팅 등의 무한한 잠재적 응용에서 현재 수명 2~3년, 에너지 회수기간 2~4 년, 최고 변환효율(PCE) 10%는 시장경쟁에서 유망하다.

○ 현재까지 OPV의 실용화를 향한 효율/장기안정성 향상이 나날이 보고되고 있다. 이 글은 OPV의 대량생산에 앞서 확인해야 할 환경에 미치는 부정적 영향조사를 소개하고 있다. 대기 중의 산소, 습도, 온도 그리고 태양광이 OPV 내구성에 미치는 영향은 최근 많이 연구되고 있으나 OPV가 환경에 미칠 운명, 환경에서의 농도, 열화/배출과정, 생태독성 등에 관한 고찰은 이 기고가 처음이다. 독일, 스위스, 네덜란드, 중국 전문가들은 현재의 기술인 P3HT:PCBM의 벌크이종접합 OPV에서 각층 성분이 환경에 주는 영향(특히 생태독성)을 체계적으로 논하고 있다.

○ 작동 중의 태양전지는 환경에 영향이 없겠지만 수명종료 후에 성분재료의 침출이 문제가 되므로 적절한 재활용법을 대량생산 전에 개발해야 될 것이다. 유기고분자(PET, PEDOT:PSS, P3HT)는 아직 생분해성이 없고, 55㎚급 나노재료의 독성에 관한 넓은 연구가 수행되었으나 모든 성분의 환경에서의 농도와 운명에 관한 정보는 거의 없다. 지금까지 OPV로부터 걱정되는 위협의 증거는 없다. 그러나 생명체, 지표수, 토양과 같은 기질에서 성분들의 거동을 파악하기 위한 연구가 금후 필요하다.

○ ITO의 대체가 OPV 실용화에 시급한데 광주과학기술원, 서울대 등의 연구가 유명하다. OPV의 환경영향연구는 아직 국내에서 안 보이지만, 2007년 한국에너지기술연구원(최봉하 등)은 전과정평가법에 의한 티베트 태양광발전시스템 환경영향을 분석하였다. OPV 풀러렌의 유기용매 대체에 물-풀러렌 현탁액의 두 제법은 아직 문제가 있다. 금년 네덜란드 최영해 등이 보고한 이온성 액체의 일종인 천연공융용매는 물에 안 녹는 화합물의 식물 내의 대사에 용매역할을 하고 생분해성을 가지며, 물 용해도의 46만 배까지 확인되었다. 뜻 있는 곳에 길이 있을 것이다.

저자: Markus Lenz et al
자료유형: 학술정보