초록 ▼

o 본 연구에서는 카이스트에서 기 개발된 입을 수 있는 열전소자의 사업화를 위하여 실용화 가능한 사이즈와 출력특성의 구현하여 각 요소 기술들을 개발하고, 시제품을 제작하는 것을 목표로 함.
o 대면적 유연 열전소자 제작을 위해 필요한 공정 장비 구축 완료.
o 스크린프린팅 기술과 새로운 구리합금 소재를 이용하여 기존보다 향상된 전극을 형성, 기존전극 대비 10배가량 유연한 전극을 형성하는 데 성공함.
o 열전소자의 에너지 변환효율을 향상시키기 위해, 효율이 높은 삼원계 열전물질을 개발함. 본 연구에서는 기존 이원계

o 본 연구에서는 카이스트에서 기 개발된 입을 수 있는 열전소자의 사업화를 위하여 실용화 가능한 사이즈와 출력특성의 구현하여 각 요소 기술들을 개발하고, 시제품을 제작하는 것을 목표로 함.
o 대면적 유연 열전소자 제작을 위해 필요한 공정 장비 구축 완료.
o 스크린프린팅 기술과 새로운 구리합금 소재를 이용하여 기존보다 향상된 전극을 형성, 기존전극 대비 10배가량 유연한 전극을 형성하는 데 성공함.
o 열전소자의 에너지 변환효율을 향상시키기 위해, 효율이 높은 삼원계 열전물질을 개발함. 본 연구에서는 기존 이원계 열전물질을 대체하고자 에너지변환 효율이 2.5배 이상 높은 삼원계 열전물질 개발을 진행하였음. 결과적으로 삼원계 열전물질을 paste로 제작, 수백마이크로 이상의 열전후막 형성에 성공함.
o 열전소자 내부에는 수많은 열전소재/전극 간 접합면이 있어 열전소자의 향후 신뢰성을 위해서는 접합력 및 접촉저항 개선 연구가 반드시 필요함. 본 연구에서는 Sn 합금 계열의 paste를 사용하여 같은 인쇄 방식을 취해 접합력을 ~7.8 J/m2까지 향상시켰음. 이는 기존에 사용했던 Ag paste의 접합력보다 5배 이상 향상시킨 결과임.
o 또한 해당 paste를 통하여 소재/전극 간 접촉저항을 3×10^-4 Ω․cm² 까지 개선시켰음.
o 4 inch-scale의 유연 열전소자 개발을 통하여 대면적 소자 제작 시 발생할 수 있는 문제점을 확인하고 개선하는 작업을 진행 중.
o 대면적 유연 열전소자의 사업화를 위해 대량생산에 적합한 형태의 공정시스템 개발 및 최적화 연구 진행 중.

Abstract ▼

○ This project aims for developing unit processes to commercialize wearable thermoelectric device whose original idea was developed by KAIST research team. The final goal of the project is to produce engineering sample of the wearable thermoelectric device with practically usable size and power gene

○ This project aims for developing unit processes to commercialize wearable thermoelectric device whose original idea was developed by KAIST research team. The final goal of the project is to produce engineering sample of the wearable thermoelectric device with practically usable size and power generation efficiency.
○ The required equipment for large scale wearable thermoelectric (TE) device was successfully set up.
○ Using screen printing and new Cu-based alloy material, the flexibility of the electrode was improved by 10 times.
○ Ternary TE material which can produce higher energy conversion efficiency was used to replace the previous binary TE materials. The ternary TE material was prepared in the form of the paste and successfully used to form TE layer with hundred micrometers thickness.
○ Adhesion and contact resistance between TE materials and electrode are the critical parameters in successful realization of TE generator device. In this project, Sn-based adhesion promoter was prepared in the form of paste and then screen printed. The adhesion was improved up to 7.8 J/m2 which is 5 times stronger than Ag paste based process.
○ The same paste could reduce the contact resistance down to 3×10^-4 Ω․cm².
○ The TEG is now being scaled up to 4 inch size, and the issues associated with the scaling up are identified and being tried for rectification.
○ For the commercialization of the large scale wearable TEG, the process sequence and scheme suitable for mass production is being studied and optimization process is undergoing.