초록 ▼

연구의 목적 및 내용
● 본 연구는 다양한 비 진공 스프레이 코팅기술 최적화 및 다양한 재료/기판을 적용하여, 3차원 구조 스마트 코팅 구현 하고 에너지 소재/소자의 표면적과 기능성을 극대화 한다.
● 본 연구는 수 nm 스케일의 양자점 및 그래핀 류의 소재부터 수 cm 스케일의 태양전지소자 제작하여 효율을 증가한다.
● 비진공 하이브리드 코팅 기술을 활용하여 소수성/내화학성 등의 다기능 섬유 및 필름/멤브레인을 개발한다.
● 용액 화학공정 기반 및 전기수력학 잉크젯 프린팅 기술 등의 비진공 스마트 코팅 기술을

연구의 목적 및 내용
● 본 연구는 다양한 비 진공 스프레이 코팅기술 최적화 및 다양한 재료/기판을 적용하여, 3차원 구조 스마트 코팅 구현 하고 에너지 소재/소자의 표면적과 기능성을 극대화 한다.
● 본 연구는 수 nm 스케일의 양자점 및 그래핀 류의 소재부터 수 cm 스케일의 태양전지소자 제작하여 효율을 증가한다.
● 비진공 하이브리드 코팅 기술을 활용하여 소수성/내화학성 등의 다기능 섬유 및 필름/멤브레인을 개발한다.
● 용액 화학공정 기반 및 전기수력학 잉크젯 프린팅 기술 등의 비진공 스마트 코팅 기술을 통해 저가/ 고효율 CIGS 박막 태양전지 개빌 및 성능을 평가한다.
● 본 연구에서 제안한 하이브리드 비진공 스마트 기술은 기존 진공방식에 비해 대면적화 및 저가 공정, 3차원 구조 스마트 소재/ 소자 제작에 유리하게 개발 될 것이다.

연구결과
1. 나노스케일 Graphene/CNT 필름제조
- 저온 스프레이 코팅 기술을 이용하여 Solar cell 전극용 graphene oxide 투명전극 개발
- 광투과도 79%, 면저항 150 Ω/sq 및 두께 편차 < 20 nm 이하의 성능 확인
- Graphene/TiO₂ 입자를 이용한 다기능 필름 제작
2. 그래핀/ 탄소나노튜브 기반 나노 섬유 제조
- 전기방사 기술을 이용한 Graphene-ZnO 광촉매 나노 섬유 및 매트 개발
- 나노 섬유의 표면적 증가틑 통한 광촉매 활성도를 증가
3. 용액화학 공정 기반 저가/고효율 CIGS 박막 태양전지 개발
- EHD spray 기술 기반 carbon and oxygen-free CIGS 태양전지 개발
- 변환 효율 4.63%로 증가 → V_OC = 410 mV, J_SC = 21 mA/cm², FF = 0.5337의 특징을 확인
4. 도전성 nanowire/electrode 최적화
- 비진공 전기 방사 기술과 나노 섬유 금속화 기술을 통해 금속 나노 섬유 개발
- 고분자 섬유의 금속화를 통한 전기 전도도 및 열전도율 증가
5. 소수성/향균성/내화학성질 부여
- 전기 방사 기술 및 ZnO를 이용한 소수성 멤브레인 개발
- 비진공 하이브리드 코팅 기술 및 광촉매 물질을 이용한 향균 및 수처리 필름 개발
6. 물리/생화학 복합적 특성 평가
- 비진공 저온 스프레이 기술을 이용한 Clay 및 Al₂O₃ 계열 박막 필름 제조
- 전지적 저항을 통한 절연 및 누설 방지를 통해 태양전지 임피던스 감소 효과
- 자가 치유 물질 함유한 나노 섬유를 통해 박막 태양전지의 내구성 향상

연구결과의 활용계획
1. Graphene 투명 전극 및 Cu electrode/전도성 나노 섬유 개발
- 투명 전극 및 전도성 나노 섬유은 디스플레이 및 LED 소재에 응용 가능하고, 연료 전지 및 리튬/이온 배터리의 전극으로 활용
2. Graphene/TiO₂/ZnO 하이브리드 다기능 필름 개발
- 하이브리드 다기능 필름은 광촉매 물질과 Graphene을 함께 사용함으로써 수처리 및 에어 필터로 활용이 가능
3. 용액화학 공정 박막 CISG 태앙전지 개발
- 비진공 저온/정전기 스프레이 기술을 이용한 CIGS 박막 태양전지 개발은 박막형 태양전지의 비전을 제시 하였고, G-TiO₂ 박막 태양전지 개발을 통해 기존 물질 사용 가능

(출처 : 한글요약문 5p)

Abstract ▼

Purpose& contents
The current work aims to utilize various coating techniques to realize a truly 3-dimensional smart coating that yields maximal interfacial contact area and conversion/funcation efficiency of the devices, such as solar cell and LCO/graphene lithium batteries.
The length scale

Purpose& contents
The current work aims to utilize various coating techniques to realize a truly 3-dimensional smart coating that yields maximal interfacial contact area and conversion/funcation efficiency of the devices, such as solar cell and LCO/graphene lithium batteries.
The length scale of the coating techniques involves from ~ nm to ~ cm.
These non-vacuum-based spray coating techniques are advantages over the conventional vacuum-based coatings because of its facile facilitation for larg-scale production and 3-dimensional architecturing for the aforementioned application

Result
1. Fabrication of nanoscale graphene/CNT film
- Graphene oxide transparent conducting film (TCF) for solar cell electrodes via the cold spray technique.
- The performance of TCF are R_s = 150 Ω/sq at T = 79% and thickness difference < 20 mm.
- Multi-functional films using graphene/TiO₂ nanoparticles.
2. Fabrication of electrospun nanofibers based on graphene and mats
- Graphene-ZnO photocatalytic nanofibers and mats.
- Enhancing photocatalytic effect by increasing the surface area of the nanofibers.
3. Development of low cost and high performance of CIGS thin films via solution coating technique.
- Carbon and oxygen-free CIGS solar cells using the EHD spray technique.
- Solar-to-hydrogen (STH) efficiency was increased to 4.63% (V_OC = 410 mV, J_SC = 21 mA/cm², FF = 0.5337).
4. Optimization of electrical conductive nanowires and electrodes
- Metal nanofibers by using the non-vacuum electrospinning and the electroplating techniques.
- Increasing the electrical conductivity and the thermal conductivity by metalization of the polymer nanofibers.
5. Enhanced film with hydrophobic/anti-bacterial performances
- Hydrophobic membranes via the electrospinning with ZnO
- Non-vacuum hybrid coating techniques and anti-bacterial films by photocatalytic materials.
6. Evaluation of films through phsico-chemical approach
- Clay and Al₂O₃ thin films using the non-vacuum cold spray technique.
- Impedence reduction effect by causing low junction resistance.
- Enhanced mechanical properties by using the self-healing materials which are embedded in core-shell structured nanofibers.

Expected Contribution
1. Application for graphene transparent conducting films and copper electrodes
- Flexible display, LED, and lithium ion battery
2. Hybrid multi-functional films with graphene/TiO₂/ZnO
- Water purification filter and air purification filter
3. CIGS solar cell via solution coating technique
- Low cost and high performance CIGS solar cell films through non-vacuum cold spray and electrostatic coating techniques

(출처 : SUMMARY 6p)

목차 Contents

• 표지 ... 1목차 ... 3연구계획 요약문 ... 4연구결과 요약문 ... 5 한글요약문 ... 5 SUMMARY ... 6연구내용 및 결과 ... 7 1. 연구개발과제의 개요 ... 7 2. 국내외 기술개발 현황 ... 9 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 9 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 27 5. 연구결과의 활용계획 ... 30 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 32 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 33 8. 참고문헌 ... 33 9. 연구성과 ... 33 10. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설·장비 현황 ... 36 11. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 37 12. 기타사항 ... 38별첨1 대표연구성과 ... 39별첨2 세부 목표 관련 증빙 ... 54끝페이지 ... 101