초록 ▼

□ 연구개요
상용화를 향한 페로브스카이트 태양전지의 빠른 개발에도 불구하고, 페로브스카이트내의 독성 납 이온은 환경, 건강 및 안전에 위협이 될 수 있음. 재활용을 통해 납을 관리하면 잠재적인 독성 문제를 완화할 수 있는 유망한 접근 방식이 나타남. 하지만, 일반적으로 사용되는 유기 용매로부터 납을 관리하는 것은 적합한 납 흡착제의 부재로 인해 도전적이었음. 본 연구 과제를 통해 납 분리 및 페로브스카이트 오염 물질에서 재활용에 대한 납 흡착제를 보고함. 강한 음의 표면 전하를 가지며 정전기적 상호 작용을 향상시키는 Fe-in

□ 연구개요
상용화를 향한 페로브스카이트 태양전지의 빠른 개발에도 불구하고, 페로브스카이트내의 독성 납 이온은 환경, 건강 및 안전에 위협이 될 수 있음. 재활용을 통해 납을 관리하면 잠재적인 독성 문제를 완화할 수 있는 유망한 접근 방식이 나타남. 하지만, 일반적으로 사용되는 유기 용매로부터 납을 관리하는 것은 적합한 납 흡착제의 부재로 인해 도전적이었음. 본 연구 과제를 통해 납 분리 및 페로브스카이트 오염 물질에서 재활용에 대한 납 흡착제를 보고함. 강한 음의 표면 전하를 가지며 정전기적 상호 작용을 향상시키는 Fe-incorporated 하이드록시 아파타이트를 합성하여 납 흡착을 향상시킴. 또한, 15 ppb 이하의 납 함유 비수송용매의 정제와 99.97%의 수율로 얻어진 납으로 PbI2를 형성하여 재활용하여 사용함

□ 연구 목표대비 연구결과
본 연구 과제를 통해 하이드록시 아파타이트 표면에 철 나노 입자를 형성함으로써 향상된 납 흡수 용량, 비표면적 및 자성 특성을 갖는 Fe-incorporated 하이드록시 아파타이트를 합성함. 제조된 Fe-incorporated 하이드록시 아파타이트는 납 방출에 대한 EPA 규정 (15 ppb 미만)을 충족시키고 DMF 내에서의 Fe-incorporated 하이드록시 아파타이트의 편리하고 빠른 납 수집을 충족시키는 강화된 납 흡착 특성을 나타냄. 실험적 및 이론적 연구는 철이 더 강한 음전하로의 이동을 유도함으로써 하이드록시 아파타이트 표면에서의 정전기적 상호작용을 개선하여 납 흡착 특성을 향상시킨다는 것을 XRD 패턴, XPS 스펙트럼, 제타 전위를 통하여 교차 검증하였음. 다양한 유기용매에서의 실험과 유기 용매 내의 납 흡착 최적화 실험을 통해 Fe-incorporated 하이드록시 아파타이트의 반응 메커니즘을 규명하고 납 흡착 반응속도를 평가함. 또한, Fe-incorporated 하이드록시 아파타이트의 강화된 납 흡착은 99.97% 재활용 수율로 전체 페로브스카이트 태양전지의 제조 공정에 완전한 납 관리 시스템 (납 이온의 제거 및 재활용 공정)을 시연함. 이 접근 방식은 납 배출이 0인 페로브스카이트 태양전지 제조를 통하여 납 관련 환경문제에 대한 우려를 완화하는 방법을 제시함

□ 연구개발결과의 중요성
현재 페로브스카이트 태양전지 기술이 상용화 단계로 나아가기 위해 반드시 해결해야 할 납 폐액 처리에 관한 연구는 연구초기 단계였지만, 본 연구 과제를 수행함으로써, 제안한 소재인 칼슘 포스페이트계 하이드록시 아파타이트라는 생체친화성, 친환경 소재로 독성에서 자유로운 소재를 개발하고 U.S.EPA 기준치인 15 ppb 이하로의 정화 기술을 선점하고 특허를 확보함. 또한 페로브스카이트 태양전지를 제작 시, 99.97%의 수율로 얻어진 납을 재사용하여 사용하여도 상용화 된 납을 사용하는 것과 품질 차이가 거의 없다는 연구 결과를 보여줌으로써 경제-산업적 측면에 한 단계 더 나아가는 성과를 달성함

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구 수행내용 및 연구결과 ... 6
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 13
• 4. 참고문헌 ... 14
• 5. 연구성과 ... 14
• 대표적 연구실적 ... 15
• 끝페이지 ... 22