한국에너지기술연구원(원장 김종남) 변환저장소재연구실 이진석 박사 연구진은 수명이 다한 태양광 폐패널을 재활용하고, 나아가 회수한 소재로 고효율 태양전지를 만드는데 성공했다.

지난해 개발한 실험실 규모의 태양광 폐패널 재활용 기술개발에 이어 상용화가 가능한 수준으로 스케일업 했으며, 에너지소모량도 추가로 절감함과 동시에 재활용 기술을 통한 회수한 소재를 다시 사용해 고효율 태양전지 모듈을 제작했다.

연구진이 개발한 기술은 국내기업 ㈜에이치에스티에 이전됨으로써 태양광 순환경제 인프라 구축에 탄력에 붙은 것으로 기대된다.

연구진이 개발한 태양광 폐패널 통합 재활용 기술은 프레임·정션박스 해체 자동화, 고순도 유리 분리, 유기금속 회수, 태양광 패널 재제조로 구성된다.

핵심공정은 유리 분리로 자체개발한 장비를 통해 태양광 패널 내 유리와 봉지재(태양광 모듈이 외부노출에 잘 견디도록 방어하는 역할) 계면을 분리시킴으로써 100%에 근접한 유리 회수율을 얻었다. 

또 비파손 패널뿐만 아니라 파손 패널 모두에 적용할 수 있으며, 공정 최적화를 통해 기존에 개발한 공정 대비 전력소모를 1/3 이상 추가로 줄였다는 것이 특징이다.

개발된 기술은 비파쇄 방식으로 분리된 부품·소재들이 섞이지 않아 패널을 구성하는 부품 중 65% 이상이면서 철분함유량이 200ppm 미만인 고급유리를 고순도로 회수해 수익성을 높일 수 있다. 

연구진은 사용 72셀의 대형 패널을 대상으로 한 테스트에서 100%에 근접한 유리 회수율을 보임으로써 사용 수준의 기술력을 입증했다.

연구진은 나아가 폐패널에서 회수한 실리콘을 정제해 6인치 단결정 잉곳 및 웨이퍼를 만든 후 일반적인 태양전지 제작공정을 통해 20.05%의 고효율 대양전지를 재제조 할 수 있었다.

재활용 웨이퍼에 최적화된 제작공정을 적용하면 더 높은 태양전지 효율을 충분히 얻을 수 있을 것으로 기대된다.

연구잭임자인 이진석 박사는 “태양광 폐패널 1톤을 재활용하면 이산화탄소 1,200㎏을 감축시키는 효과를 볼 수 있어 탄소중립에 절대적으로 필요한 기술”이라며, “이번에 개발한 기술이 민간 영역으로 더욱 잘 수용될 수 있도록 경제성을 극대화하는 기술을 지속 연구할 계획”이라고 밝혔다.