TiO 2, WO 3, ZnO, SnO 2, 등은 수용액에서 높은 안정성, 낮은 비용, 환경 친화성 및 다양한 에너지 관련 소자에 대한 적용 가능성 때문에 전기변색 소자의 전극 소재로 널리 연구되어 왔다. 특히, 2.6 eV 의 밴드갭 에너지를 가진 WO 3 는 가시광선의 더 큰 흡수를 가능하게 하므로, 최적의 ...
TiO 2, WO 3, ZnO, SnO 2, 등은 수용액에서 높은 안정성, 낮은 비용, 환경 친화성 및 다양한 에너지 관련 소자에 대한 적용 가능성 때문에 전기변색 소자의 전극 소재로 널리 연구되어 왔다. 특히, 2.6 eV 의 밴드갭 에너지를 가진 WO 3 는 가시광선의 더 큰 흡수를 가능하게 하므로, 최적의 전기변색 산화물로 적합하다고 알려져 있다. WO 3 는 스퍼터링법, 화학적 기상 증착법 등의 증착 장비를 활용하거나, 솔- 젤법 등의 용액 공정을 통해 제조될 수 있다. 전기증착은 전기화학 반응을 통해 산화물 박막을 제조할 수 있는 공정으로 전압, 시간의 조절을 통해 원하는 박막의 구조, 두께 등을 조절할 수 있다는 장점이 있다. 전기증착된 WO 3 박막은 두 종류의 구조로 분리될 수 있으며, 첫 번째는 전압 펄스를 통해 생산된 다공성 WO 3 박막 (p-WO 3)이고, 두 번째는 연속적인 전압을 통해 생산된 조밀한 형태의 WO 3 박막 (c-WO 3)이다. 앞선 연구 결과에 따르면 p-WO 3 는 c-WO 3 비해 투과율 및 변색효율 등전기화학적 특성이 우수하고 다공성 구조에 따른 착색 효율이 우수하다고 알려졌다. 본 논문에서는 전기화학적 특성이 p-WO 3 와 대비하여 상대적으로 낮으나, 생산성이 좋은 c-WO 3 를 사용하여 최상의 전기 화학적 및 전기변색 특성을 보여주는 증착조건을 확립하였다. 연구 결과, 열처리 과정 없이 20 분 동안 전기증착하여 제작된 c-WO 3 가 가장 높은 성능을 보였으며, 박막 두께는 998 nm, 투과율차이 및 착색 효율은 94% 및 58.8 cm 2 /C 에 각각 도달한 것을 확인할수 있었다. 두번째로, c-WO 3 박막을 전기변색 보드로 활용하기 위한 연구를 수행하였다. 최적의 증착조건으로 제작된 c-WO 3 박막과, 전기변색 전용으로 개조된 3D 프린터를 사용해 패턴화가 가능함을 입증하였다.
TiO 2, WO 3, ZnO, SnO 2, 등은 수용액에서 높은 안정성, 낮은 비용, 환경 친화성 및 다양한 에너지 관련 소자에 대한 적용 가능성 때문에 전기변색 소자의 전극 소재로 널리 연구되어 왔다. 특히, 2.6 eV 의 밴드갭 에너지를 가진 WO 3 는 가시광선의 더 큰 흡수를 가능하게 하므로, 최적의 전기변색 산화물로 적합하다고 알려져 있다. WO 3 는 스퍼터링법, 화학적 기상 증착법 등의 증착 장비를 활용하거나, 솔- 젤법 등의 용액 공정을 통해 제조될 수 있다. 전기증착은 전기화학 반응을 통해 산화물 박막을 제조할 수 있는 공정으로 전압, 시간의 조절을 통해 원하는 박막의 구조, 두께 등을 조절할 수 있다는 장점이 있다. 전기증착된 WO 3 박막은 두 종류의 구조로 분리될 수 있으며, 첫 번째는 전압 펄스를 통해 생산된 다공성 WO 3 박막 (p-WO 3)이고, 두 번째는 연속적인 전압을 통해 생산된 조밀한 형태의 WO 3 박막 (c-WO 3)이다. 앞선 연구 결과에 따르면 p-WO 3 는 c-WO 3 비해 투과율 및 변색효율 등전기화학적 특성이 우수하고 다공성 구조에 따른 착색 효율이 우수하다고 알려졌다. 본 논문에서는 전기화학적 특성이 p-WO 3 와 대비하여 상대적으로 낮으나, 생산성이 좋은 c-WO 3 를 사용하여 최상의 전기 화학적 및 전기변색 특성을 보여주는 증착조건을 확립하였다. 연구 결과, 열처리 과정 없이 20 분 동안 전기증착하여 제작된 c-WO 3 가 가장 높은 성능을 보였으며, 박막 두께는 998 nm, 투과율차이 및 착색 효율은 94% 및 58.8 cm 2 /C 에 각각 도달한 것을 확인할수 있었다. 두번째로, c-WO 3 박막을 전기변색 보드로 활용하기 위한 연구를 수행하였다. 최적의 증착조건으로 제작된 c-WO 3 박막과, 전기변색 전용으로 개조된 3D 프린터를 사용해 패턴화가 가능함을 입증하였다.
TiO 2, WO 3, ZnO, SnO 2, etc., have been widely studied as main material of electrochromic device because of their high stability in aqueous solution, low cost, environmental friendliness, and applicability. In particular, WO 3 with band-gap energy of 2.6 eV enables greater absorption of visible lig...
TiO 2, WO 3, ZnO, SnO 2, etc., have been widely studied as main material of electrochromic device because of their high stability in aqueous solution, low cost, environmental friendliness, and applicability. In particular, WO 3 with band-gap energy of 2.6 eV enables greater absorption of visible light; its conduction band is suitable for transferring photogenerated electrons to the substrate. WO 3 thin film can be developed using deposition equipment such as sputtering and chemical vapor deposition, or by solution processing such as sol-gel synthesis. Electrodeposition is a process that can manufacture oxide thin films through electrochemical reactions, and has the advantage of being able to adjust the structure and thickness of the desired thin films through voltage and time control. Electrodeposited WO 3 thin films has been reported it could be separated to two types of structure. First one is porous WO 3 thin film (p-WO 3) which was produced through voltage pulse and second one is compact WO 3 thin film(c-WO 3) which was produced through continuous voltage. According to analysis result of the previous study, the p-WO 3 has been known to have better electrochemical properties due to porous structure. In this thesis, it was confirmed that c-WO 3 thin films, produced by electrodeposition for 20 minutes without heat treatment, had the highest performance, with thin film thickness reached 998 nm, transmittance difference and coloration efficiency reached 94% and 58.8 cm 2 /C, respectively. Second, the final experiment has been conducted to utilize the c-WO 3 thin film as an electrochromic board. It was demonstrated that patterning was possible using c-WO 3 thin films made with optimal deposition conditions and 3D printers.
TiO 2, WO 3, ZnO, SnO 2, etc., have been widely studied as main material of electrochromic device because of their high stability in aqueous solution, low cost, environmental friendliness, and applicability. In particular, WO 3 with band-gap energy of 2.6 eV enables greater absorption of visible light; its conduction band is suitable for transferring photogenerated electrons to the substrate. WO 3 thin film can be developed using deposition equipment such as sputtering and chemical vapor deposition, or by solution processing such as sol-gel synthesis. Electrodeposition is a process that can manufacture oxide thin films through electrochemical reactions, and has the advantage of being able to adjust the structure and thickness of the desired thin films through voltage and time control. Electrodeposited WO 3 thin films has been reported it could be separated to two types of structure. First one is porous WO 3 thin film (p-WO 3) which was produced through voltage pulse and second one is compact WO 3 thin film(c-WO 3) which was produced through continuous voltage. According to analysis result of the previous study, the p-WO 3 has been known to have better electrochemical properties due to porous structure. In this thesis, it was confirmed that c-WO 3 thin films, produced by electrodeposition for 20 minutes without heat treatment, had the highest performance, with thin film thickness reached 998 nm, transmittance difference and coloration efficiency reached 94% and 58.8 cm 2 /C, respectively. Second, the final experiment has been conducted to utilize the c-WO 3 thin film as an electrochromic board. It was demonstrated that patterning was possible using c-WO 3 thin films made with optimal deposition conditions and 3D printers.
주제어
#Electrochromism electrodeposition compact WO 3 annealing color contrast
학위논문 정보
저자
Kim Dae-Hyeon
학위수여기관
한국기술교육대학교 일반대학원
학위구분
국내석사
학과
에너지신소재화학공학과 신소재공학전공
지도교수
나윤찬
발행연도
2021
총페이지
54
키워드
Electrochromism electrodeposition compact WO 3 annealing color contrast
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