보고서 정보
주관연구기관 |
건국대학교 KonKuk University |
연구책임자 |
임찬
|
참여연구자 |
Remes
,
Micova
|
보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
|
발행년월 | 2018-07 |
주관부처 |
과학기술정보통신부 Ministry of Science and ICT |
과제관리전문기관 |
한국연구재단 National Research Foundation of Korea |
등록번호 |
TRKO201900027428 |
DB 구축일자 |
2020-09-19
|
키워드 |
태양전지.유·무기 복합.반투명.나노소재.유연소자.Photovoltaic.Hybrid organic-inorganic.Semi-transparent.Nano material.Flexible device.
|
초록
▼
□ 연구목적
체코 CAS, 슬로바키아 SAS팀은 나노입자 합성 및 나노구조 설계 및 분석에 전문성을 갖고 있으며, 한국 KU/KFnSC 팀은 고분자 기반의 유기 태양전지 고효율 개발 기술 및 소재 분석 기술을 확보하고 있음. 이를 통하여 양국 선도 팀 간의 지속가능한 협력 체제를 구축하고 기초 기술을 확보하려 함. 본 과제는 나노 구조를 이용하여 설계된 유연 유·무기 태양전지에 적용할 수 있는 표면 개질된 나노입자의 광학적, 전기적 및 자기적 특성분석 및 소자에서의 특성분석을 위한 연구임. 이를 통해 제어 가능한 표면 특성을
□ 연구목적
체코 CAS, 슬로바키아 SAS팀은 나노입자 합성 및 나노구조 설계 및 분석에 전문성을 갖고 있으며, 한국 KU/KFnSC 팀은 고분자 기반의 유기 태양전지 고효율 개발 기술 및 소재 분석 기술을 확보하고 있음. 이를 통하여 양국 선도 팀 간의 지속가능한 협력 체제를 구축하고 기초 기술을 확보하려 함. 본 과제는 나노 구조를 이용하여 설계된 유연 유·무기 태양전지에 적용할 수 있는 표면 개질된 나노입자의 광학적, 전기적 및 자기적 특성분석 및 소자에서의 특성분석을 위한 연구임. 이를 통해 제어 가능한 표면 특성을 갖는 나노입자 태양전지 박막의 합성 기술을 최적화하고 이론적인 전자구조 및 이들의 유·무기 복합 나노 구조체에서의 전자여기 에너지, 전하이동 과정을 설명하려 함.
□ 연구내용
체코/슬로바키아 팀
플라즈마 CVD를 이용한 나노입자 및 박막 형성하였고, 수치해석을 통해 광학상수 보정을 수행함. 또한 photothermal deflection spectroscopy (PDS)를 이용한 정밀 흡광 측정을 통해 나노물질의 광학적 특성을 분석함. 화학적, 물리적 방법을 이용한 ZnO 또는 a-Si 내 Sn 무기 나노입자를 기능화하며, 이들의 구조 등 특성을 정의하기 위한 SEM/TEM, XRD, XPS, EPR등 분석법을 이용하여 연구를 수행하였음. 국제 공동연구 시너지를 위해서 한국 팀에 나노소재 재료를 측정분석된 자료와 함께 제공하였음.
한국 팀
용액공정 기반의 고효율, 재현 가능한 유기 박막과 비정질 실리콘 박막 접합 유무기 복합태양전지 연구개발 수행 및 분석. 특히 유럽 팀 제공 소재 적용 bilayer 유무기 복합 태양전지의 소자 특성 및 광전변환효율 특성 분석을 수행하였음. 박막 구조에서의 정밀한 내부양자효율 분석을 위해 타원편광분광분석법과 transfer matrix method를 이용하여 내부 흡수 상황 분석 수행. 시분해 분광분석법은 나노물질의 특성 규명과 그 물질을 사용한 소자에서 중요한 동역학적 정보를 제공하며, 이러한 기법을 수행하여 여기자의 거동을 이해함과 동시에 상대 기관에 상호보완적 정보 제공. 광원세기 등 조건 변화를 통해 전하의 생성 역학에 대한 연구 수행. 특히, 여기자의 거동, 전하수송 시 손실에 대한 필수 정보는 광전류 측정법을 통해 측정 분석됨.
□ 연구결과
상기연구를 통해 발전적인 공동연구관계가 정립되었으며, 상기 연구 내용에 기술된 연구방법들을 통하여 아래와 같은 연구결과를 도출하였음.
가. ZnO 나노구조의 합성과 광학적 특성 및 결정 특성 규명
나. 수소화 비정질 실리콘 박막 표면에 틴 나노입자 형성 및 그 특성 규명
다. 유기 벌크이종접합과 비정질 실리콘 층들로 형성된 복합박막의 계면에서의 거동 규명
라. 반도체 양자점의 엑시톤 동력학 규명
마. 페로브스카이트 태양전지의 활성층 두께의존적 내부양자효율 규명
□ 연구결과의 활용계획
본 사업의 틀을 활용한 연구자 교환은 체코 CAS, 슬로바키아 SAS와 한국 KU/KFnSC 연구팀들 간의 국제적 연구 network 확대에 훌륭한 기회가 될 것이며, 이러한 network의 실질적 발전을 위한 본격적 공동연구과제 도출을 위한 중요한 시금석이 될 것임. 특히 나노기술, 광학 및 재료연구에서 세계적 선도 역할을 하는 양국의 연구자들이 양국의 미래에너지 전략의 중요한 가능성 중 하나인 첨단 유기태양전지 기술개발에 원천적 기여를 할 것으로 봄. 또한 양국의 연구협력을 통해 설명될 나노구조 유·무기 복합 태양전지의 소재 및 소자에서의 거동에 대한 원천기술의 확보는 양국 태양광 산업과의 공동연구 과제도출로도 연결될 것으로 기대됨.
(출처 : 한글요약문 4p)
Abstract
▼
□ Purpose
The proposed international project is focused on the basic research of the optical, electrical, and magnetic properties of the surface modified hybrid nanostructures considered for the purpose of application in modern flexible organic solar cells designed with using hybrid nanostructure
□ Purpose
The proposed international project is focused on the basic research of the optical, electrical, and magnetic properties of the surface modified hybrid nanostructures considered for the purpose of application in modern flexible organic solar cells designed with using hybrid nanostructures. We are going to optimize the technology of synthesis of the semiconducting thin films with embedded nanoparticles with controllable surface properties, characterize them experimentally and explain theoretically the electronic structure and the electronic excitation energy/charge transfer processes in these inorganic/organic hybrid nanostructures.
□ Contents
The Czech & Slovak teams focused on
• The deposition and post-deposition treatment of thin films and nanoparticles using plasma methods
• The advanced theoretical calculations with the use of the computers for numerical treatment of the research problems
• The analytical methods like SEM/TEM, XRD, XPS, and EPR to define the structure and properties of synthesized nano particles.
• Provide various a-Si:H thin films coated on top of ITO substrates with their characteristics
The Korean team focused on
• Reproducible hybrid solar cell device preparation by using conventional solution processing. Subsequent preparation and primary characterization of hybrid solar cells consist of polymeric/organic active layer.
• In order to understand and maximize PCE with various hybrid organic inorganic absorber layers will be prepared and characterized. The accurate IQE analysis and ellipsometry will be performed in conjunction with transfer matrix method.
• For understanding and feedback to partner, ultrafast spectroscopic characterization will be performed. It will be delivered valuable kinetic information related to specific device structure and used hybrid materials as well as NPs.
• Exciton dynamics in particular charge carrier generation dynamics probed with various conditions. Essential information about primary exciton behaviour, charge carrier dynamics can be analysed.
□ Results
Constructive relationship between ROK and Czech Republic also between ROK and Slovak Republic were established. By using above mentioned research contents, following results were obtained.
• Synthesis, optical properties and crystal quality of ZnO nano-structures.
• Forming of Tin nanoparticles on the surface of hydrogenated Silicon thin films
• Interfacial behaviors of hybrid thin films between org. bulk-heterojunction and a-Si layers
• Exciton dynamics of Semiconducting quantum dots
• Thickness-dependent internal quantum efficiency of perovskite solar cells
□ Expected Contribution
The proposed project is focused on the basic research. Therefore, the primary user will be the scientific community involved in energy conversion research with outcome in thin-film solar cells and electroluminescence. Results of the proposed research will be presented at international research conferences in Czech Republic, Korea and Slovak Republic as well as regional research workshops. In particular, conferences focusing on nanotechnology, optics, and materials research, will be targeted for presentation of the results. At the same time, the accumulated experience by doing this international joint collaboration can be used to establish long-term constructive relation between participated international teams and able to initiate additional joint research projects. In addition to those scientific achievement, the results as well as experience can contribute to the industries belong to the nations of the engaged teams.
(출처 : SUMMARY 5p)
목차 Contents
- 표지 ... 1
- 목차 ... 2
- 연구계획 요약문 ... 3
- 연구결과 요약문 ... 4
- 한글요약문 ... 4
- SUMMARY ... 5
- 연구내용 및 결과 ... 6
- 1. 연구개발 과제의 개요 ... 6
- 2. 연구수행 내용 및 결과 ... 10
- 3. 목표 달성도 및 자체평가 ... 33
- 4. 연구결과의 활용계획 ... 35
- 5. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 37
- 6. 참고문헌 ... 38
- 7. 연구성과 ... 40
- 8. 기타사항 ... 42
- 별첨. 대 표 연 구 성 과 ... 43
- 끝페이지 ... 45
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.