납 함유 페로브스카이트 태양전지의 생태독성 전과정평가

전문가 제언

○ 러시아 광물학자 Perovski의 이름에서 유래된 페로브스카이트 재료는 염료감응형 태양전지(DSSC)의 N719 염료보다 광흡수계수가 10배이기 때문에 이를 대체한 페로브스카이트 태양전지가 탄생되었다. 특히 2014년 말에 한국화학연구원의 석상일, 노준홍 등이 자체 기록을 갱신한 효율 20.1%를 공인받아 수년 내 실리콘 태양전지의 대체까지 기대되고 있다. 아직까지 옥외 노출시험이 보고되지 않은 상황이지만 납 함유 페로브스카이트 태양전지의 생태환경영향을 검토해야 할 시점이 되었다. 주목표는 효율 30%의 실리콘 태양전지와의 탠덤 태양전지 개발이다.

 

○ 이 자료는 고분자 태양전지 상용화의 대가인 Krebs 등이 페로브스카이트 태양전지의 생태독성에 대한 환경영향을 전과정평가(LCA)를 통해 수행한 결과를 소개하고 있다. 페로브스카이트 태양전지는 제품으로 사용된 실적이 없어 현재까지 성공적인 두 제조방법인 기상증착법과 용액증착법(spin coating)의 두 연구논문을 근거로 분석하고 있다. 각각 DSSC와 도치형 고분자 태양전지를 닮은 이들 두 다른 소자의 구조에 사용된 모든 성분의 목록을 만들어 1kWh 전기 생산이 제조환경에 미치는 영향을 분석했는데 태양전지의 수명을 1년으로 가정하였다.

 

○ 페로브스카이트 태양전지에 대한 LCA 분석결과, 제조환경에서의 주 영향은 페로브스카이트 흡광층 코팅 후 어닐링(annealing)에 사용된 전기에너지 때문임을 알 수 있었다. 또한 일반의 예상과 달리 독성 2가 납할로겐화물(PbCl2)의 환경영향이 메틸암모늄할로겐화물에 비해 매우 낮았다. 이로부터 제조과정 중에는 납 기반 페로브스카이트 태양전지가 다른 태양전지기술에 비해 특별한 우려의 대상이 아님이 연구되었다.

 

○ 제조 후 가동/해체 국면에 대한 페로브스카이트의 생태독성 영향은 아직까지 상용화가 이루어지지 않았기 때문에 분석될 수 없었으며 대규모의 옥외 노출시험을 기다린 후 연구되어야 한다. 한국은 2014년 7월 현재 페로브스카이트 태양전지의 특허출원 수에서 세계 최고를 달성하고 있는 한국화학연구원의 연구팀이 있고 이 태양전지의 초기 불안정성을 개선하여 오늘의 위치를 만든 성균관대 박남규 교수팀, 경희대 연구팀이 있다. 이 기술의 상용화에 대한 국가적인 지원이 필요하다.

 

저자

Nieves Espinosa, et al.

자료유형

니즈학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

에너지

연도

2015

권(호)

137()

잡지명

Solar Energy Materials and Solar Cells

과학기술
표준분류

에너지

페이지

303~310

분석자

변*호

분석물

• 납 함유 페로브스카이트 태양전지의 생태독성 전과정평가.pdf [546,427 byte]

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