지속가능한 페로브스카이트 태양전지 납 회수 공정 설계 및 경제성 평가

Abstract

페로브스카이트 태양전지 (Perovskite solar cells; PSCs)는 높은 효율과 낮은 비용, 간단한 용액 공정으로 최근에 각광받고 있는 태양광 기술이지만 중금속인 납(Pb)으로 인해 상용화에 어려움을 겪고 있다. Pb의 경우 소량으로도 환경과 건강에 유해한 영향을 주어 US EPA 기준인 15ppb이하로 배출해야 한다. 최근 유기용매에 용해된 Pb를 흡착할 수 있는 흡착제(HAP/Fe)에 대한 연구가 발표됨으로써, PSCs 폐기시 발생하는 Pb에 대한 적절한 관리 및 PSCs recycling의 가능성이 확인되었다. 본 연구에서는 실험 문헌 데이터를 기반으로 Pb 흡착부터 재생까지의 과정을 Aspen plus 공정 모사 프로그램을 사용하여 설계하였으며 Pb회수율이 99% 이상인 공정을 통해 US EPA 기준을 충족하는 모델을 제시한다. 에너지 소비를 줄이기 위해 열 교환망을 설계하였고 이에 대한 핀치 분석을 진행하였다. 또한 기술경제성평가 (Techno-Economic Assessment; TEA)를 수행하여 Pb의 순현재가치를 평가하고 민감도 분석을 통해 PSCs의 상용화 가능성을 확인할 수 있다.