태양광 패널 폐기물로 만든 새로운 태양광 패널

2022년 11월 28일

노르웨이 과학 기술 대학교 Georg Mathisen

태양 에너지는 지구에 좋은 소식입니다. 하지만 태양 전지판은 기후 친화적이지 않습니다. 마틴 벨만(Martin Bellmann) 연구원은 태양광 패널 제조 시 발생하는 "검은 금" 폐기물을 사용하여 새로운 패널을 만들고 있습니다.

태양에너지는 청정에너지이다. 순수하고 단순합니다. 그러나 태양광 패널을 만드는 데 필요한 원자재를 확보하는 과정에서 상황이 복잡해지기 시작합니다. 이러한 원자재의 대부분은 중국에서 수입될 뿐만 아니라, 제조 과정에서 재료의 3분의 1이 손실됩니다.

"그러나 생산 공정의 일부로 이 물질을 회수하는 것은 가능합니다"라고 Martin Bellmann은 말합니다. "그리고 아마도 이것은 우리가 유럽에서 새로운 태양광 기반 산업을 확립하는 것을 가능하게 할 것입니다"라고 그는 말합니다. Bellmann은 SINTEF Industry의 수석 비즈니스 개발자이며 Icarus라는 국제 태양광 패널 프로젝트를 이끌고 있습니다. 태양광 패널은 현재 전 세계 재생에너지 성장의 60%를 차지하고 있습니다.

Bellmann은 초순수 실리콘을 만드는 데 사용되는 광물 석영으로 태양광 패널이 어떻게 시작되는지 설명합니다. 먼저, 도가니에서 실리콘을 녹이고 실리콘 결정, 즉 잉곳을 꺼냅니다.

"잉곳은 도가니에서 실리콘을 천천히 끌어당겨 성장하고 성장하는 일종의 원통형을 형성합니다"라고 Bellmann은 말합니다. "그런 다음 이를 절단하여 우리 연구자들이 부르는 얇은 조각 또는 웨이퍼로 절단되는 정사각형 블록을 형성합니다."라고 그는 말합니다.

일반적인 웨이퍼의 두께는 0.13mm(13마이크로미터)에 불과하며 태양광 패널을 만드는 데 사용되는 웨이퍼입니다.

그러나 이 모든 톱질 작업으로 인해 엄청난 양의 "톱밥" 가루가 생성됩니다. 이는 목재 판자를 톱질하는 것과 같습니다. 목재의 일부가 톱밥 형태로 손실됩니다. 얇은 다이아몬드 와이어를 사용하더라도 실리콘 잉곳을 통해 볼 때도 동일한 현상이 발생합니다. 일부 재료는 항상 "실리콘 분말"로 손실됩니다.

Bellmann은 "검은색 분말 형태로 실리콘의 35%가 손실됩니다."라고 말했습니다.

연구자들이 활용하고자 하는 것은 바로 그가 새로운 흑금이라고 부르는 이 분말입니다.

Bellmann은 "오늘날 우리는 이 가루를 그냥 버립니다."라고 말합니다. Icarus 프로젝트가 가장 먼저 하고 있는 일은 분말을 가치 사슬로 되돌려 실리콘 결정체와 태양광 패널을 만드는 데 사용하는 방법을 모색하는 것입니다."라고 그는 말합니다.

분말은 산소, 탄소, 니켈, 철 및 알루미늄과 같은 톱질 공정에서 발생하는 오염 물질을 포함하는 액체 슬러지 혼합물에 수집됩니다.

Bellman은 "이러한 금속으로 오염된 실리콘은 태양광 패널 제조에 좋지 않습니다."라고 말합니다.

이것이 그가 Icarus 프로젝트 파트너와 협력하여 실리콘 분말을 오염 제거하여 새로운 태양광 패널의 원료로 재활용할 수 있는 방법을 찾는 이유입니다. 오늘날 우리가 폐기물로 간주하는 것은 전기 자동차 배터리와 같은 다른 제품에 사용될 수 있습니다. 다수의 파트너가 오염된 혼합물에서 실리콘을 분리하는 다양한 방법을 테스트하고 있습니다.

당연히 목표는 원자재를 더 잘 활용하여 환경과 기후에 도움이 되는 것입니다. 그러나 유럽이 더 큰 자급자족을 달성해야 한다는 것도 명시된 목표입니다.

Bellmann은 "유럽의 태양광 패널 부문은 한때 지금보다 더 컸지만 모든 것이 중국으로 옮겨졌습니다."라고 말합니다. "오늘날 우리는 아시아의 원자재에 크게 의존하고 있으며 실리콘도 예외는 아닙니다. 우리는 중국에 대한 의존도를 줄이기 위해 실리콘 분말을 사용할 계획입니다"라고 그는 말했습니다.

Bellmann은 Icarus 연구 프로젝트가 아마도 노르웨이에서도 새로운 산업의 기반을 형성할 것으로 기대하고 있습니다. 노르웨이 에너지는 깨끗하며 이는 이러한 맥락에서 큰 이점입니다.