초록 ▼

Ⅳ. 연구개발 결과 및 활용에 대한 건의
1. 태양전지 분야 연구개발 결과
• 유무기 하이브리드 태양전지를 구현하기 위하여 50 nm 두께의 compact TiO2 박막 제조기술을 습득하고 500nm 두께의 페르브스카이트를 Intermolecular Exchange Process 방법으로 박막을 형성한 후 홀전달물질 50 nm 두께의 최적화된 셀을 제조함
• 초기 광변환효율은 8%에서 2014년 15.7%로 향상되었고 2015년도에는 19.5%까지 도달하여 목표 18%를 상회하는 연구결과를 습득함

Ⅳ. 연구개발 결과 및 활용에 대한 건의
1. 태양전지 분야 연구개발 결과
• 유무기 하이브리드 태양전지를 구현하기 위하여 50 nm 두께의 compact TiO2 박막 제조기술을 습득하고 500nm 두께의 페르브스카이트를 Intermolecular Exchange Process 방법으로 박막을 형성한 후 홀전달물질 50 nm 두께의 최적화된 셀을 제조함
• 초기 광변환효율은 8%에서 2014년 15.7%로 향상되었고 2015년도에는 19.5%까지 도달하여 목표 18%를 상회하는 연구결과를 습득함
• 유기 및 양자점 태양전지의 경우 기존 광흡수층을 2개의 상이한 물질로 블랜딩한 기술을 통해 광흡수율을 향상시켜 10%의 효율을 달성함
• 특히 양자점 태양전지의 경우 Self Assemble Monolayer 방법을 활용하여 dipole을 향상시켜 기존 V_oc 값을 향상시키켜 10.7%의 세계최고 기록을 달성함
2. 연료전지 분야 연구개발 결과
• 구조규칙성 메조기공 실리카(ordered mesoporous silica, OMS)를 주형으로 사용하여 M-TMPP (M=Fe, Co)를 담지 시키고 OMS를 제거한 후 골격자체에 질소 배위된 전이금속(M-N) 활성센터가 존재하는 새로운 형태의 Metal-Nitrogen-Carbon (M-N-C) 전극촉매 제조 (상용 백금 촉매(Pt/C)와 유사한 ORR 활성 및 10,000 사이클 테스트 후 3.5% 성능저하율로 뛰어난 내구성 보이며, 단위부피성능 130 A/cm³ (@ 800 mV^iR-free)로 과제 목표 초과 달성함)
• 메조기공 다공성 탄소 지지체에 소량의 백금 (5 wt%)을 담지하여, 탄소 지지체와 백금 활성으로 시너지 효과를 부여하고 백금 활성 증가로 새로운 개념의 저백금 촉매 설계를 보여주었으며, 백금 사용량을 획기적으로 저감시켜 전극 촉매의 효율의 효과적으로 개선함 (기존 상용촉매 대비 2배의 mass activity를 보임)
• Cu 저전위 전착법(underpotential deposition, UPD)을 적용하여 Pd 입자에 monolayer 두께의 Pt shell을 형성하여 백금 촉매 담지량을 줄이고 저비용 공정으로 core-shell 형태의 전극촉매를 제조 (상용 Pt/C 촉매의 1/3 수준의 백금 사용량으로 기존 Pt/C 대비 약 2.2배 높은 mass activity (0.47 A/mg_pt)를 나타내어, 전극 촉매의 효율 및 백금 사용량을 획기적으로 개선하며 과제 목표 초과 달성함)
• Double layered type Pervoskite 구조를 가진 신개면 전극을 개발하여 0.7 W/cm²@ 750 ℃에서도 안정성을 가지며 내구성 특성에서도 1% /1,000시간을 가지는 전극물질 확보
• 신개념 전극을 적용한 차세대 세그먼트 SOFC 개발하여 저온에서 작동하며 고내구성 SOFC 기술을 확립 ( 0.7 W/cm² @ 750 ℃, 1%/1,000시간)
3. 이차전지 분야 연구개발 결과
• 그래핀을 활용하여 pH 및 환원공정 의한 다공성 그래핀 기공구조 제어 및 그래핀 nanoscroll 제조 (가역용량 : 1000 mAh/g, 수명: 85%@50cycle)
• Fused aromatic 화합물 구조에 따른 potential 및 specific capacity 변화와 Li 및 Na 이온에 따른 전기화학적 특성을 분석한 음극소재 활성연구 (가역용량 : 400 mAh/g, 수명: 98%@60cycle)
• 균일한 실리콘 나노입자 제조 및 나노입자 포집장치 개발 및 탄소코팅을 통한 고효율 음극소재 활물질 개발 (가역용량 : 2000 mAh/g, 수명: 80%@100cycle)

Abstract ▼

Ⅳ. Result and Recommendations
• Solar cell efficiency of organic-inorganic hydrid perovskite solar cells form 8 to 18 % with preventing electron-hole pair recombination and improving optical absorption
• Development of highly efficient organic solar cells with efficiency up to 10.0 % by mixu

Ⅳ. Result and Recommendations
• Solar cell efficiency of organic-inorganic hydrid perovskite solar cells form 8 to 18 % with preventing electron-hole pair recombination and improving optical absorption
• Development of highly efficient organic solar cells with efficiency up to 10.0 % by mixuturing the active layer materials blending effectively
• Development of highest efficient quantum dot solar cells with efficiency of 10.7 %, through the SAM(Self Assembly Monolayer) with benzoic acid moieties
• Synthesis new large bandgap p-type polymer materials
• Development of new mesoporous type of Metal-Nitrogen-Carbon electrode catalysis and achieve mass activity higher than 0.4 A/mg Pt@0.9 V
• Development of PEFC with non-platinum catalysis having half wave potential difference
(ΔE_1/2) of 30 mV
• Development of ASR of SOFC air electrodes higher than 0.5 Ωcm²
• Development of conductivity of SOFC air electrodes higher than 350 S/cm
• Development of SOFC with power density of unit cells highest than 0.7 W/cm² at 750 ℃
• Development of stable SOFC which degrades less than 1% / 1000 h
• Development of high power compound cathodes with reversible capacity of 1000 mAh/g
• Development of orgainc based cathodes with reversible capacity of 500 mAh/g
• Development of silicon based cathodes with reversible capacity of 2200 mAh/g

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 3
• 요약문 ... 5
• SUMMARY ... 9
• CONTENTS ... 13
• 목차 ... 14
• 그림목차 ... 16
• 표목차 ... 20
• 제1장 서 론 ... 21
• 제1절 개 요 ... 21
• 1. 기술의 개요 ... 21
• 2. 기술개발의 필요성 ... 23
• 제2절 주요 연구개발 이슈 및 타계전략 ... 26
• 1. 주요개발 이슈 ... 26
• 2. 타개전략 ... 27
• 제3절 연구개발 목표 ... 29
• 1. 연구개발 목표 및 주요연구 내용 ... 29
• 제2장 연구개발 결과 ... 31
• 제1절 차원융합형 하이브리드 태양전지 원천기술 ... 31
• 1. 연구추진 배경 ... 31
• 2. 국내외 기술개발 동향 ... 32
• 3. 연구개발 목표 ... 32
• 4. 연구개발 결과 ... 33
• 제2절 연료전지용 저가형 전극촉매 및 스택 적용기술 ... 71
• 1. 연구추진 배경 ... 71
• 2. 국내외 기술개발 동향 ... 71
• 3. 연구개발 목표 ... 72
• 4. 연구개발 결과 ... 73
• 제3절 차세대 이차전지용 신개념 음극소재 기술 ... 88
• 1. 연구추진 배경 ... 88
• 2. 국내외 기술개발 동향 ... 88
• 3. 연구개발 목표 ... 89
• 4. 연구개발 결과 ... 90
• 제3장 결 론 ... 110
• 제1절 차원융합형 하이브리드 태양전지 원천기술 ... 110
• 제2절 연료전지용 저가형 전극촉매 및 스택 적용기술 ... 111
• 제3절 차세대 이차전지용 신개념 음극소재 기술 ... 112
• 참고문헌 ... 113
• 끝페이지 ... 114