초록 ▼

□ 연구개요
본 연구 과제에서는 자연모사 방법을 이용한 고분자 봉지막을 제작하고 이를 페로브스카이트 태양전지에 적용하여 소자의 성능 향상과 장기안정성을 도모하였다. 사막딱정벌레, 톡토기와 같은 곤충들의 등 껍질의 표면은 주변 수분과 다양한 액적을 감지하고 포집하여 원하는 방향으로 굴려 제거하는 기능이 있다. 또한 곤충눈이 가지고 있는 나노크기의 무수한 돌기들은 광학적인 효과가 뛰어나 빛의 흡수율을 높인다. 여기에 자외선 차단 기능이 있는 무기물 재료를 이용함으로써 수분과 자외선을 차단하며 동시에 빛의 투과도를 증가시키는 고분자

□ 연구개요
본 연구 과제에서는 자연모사 방법을 이용한 고분자 봉지막을 제작하고 이를 페로브스카이트 태양전지에 적용하여 소자의 성능 향상과 장기안정성을 도모하였다. 사막딱정벌레, 톡토기와 같은 곤충들의 등 껍질의 표면은 주변 수분과 다양한 액적을 감지하고 포집하여 원하는 방향으로 굴려 제거하는 기능이 있다. 또한 곤충눈이 가지고 있는 나노크기의 무수한 돌기들은 광학적인 효과가 뛰어나 빛의 흡수율을 높인다. 여기에 자외선 차단 기능이 있는 무기물 재료를 이용함으로써 수분과 자외선을 차단하며 동시에 빛의 투과도를 증가시키는 고분자 봉지막을 제작하였다. 이와 같이 자연모사 기법을 통해 제작된 고분자 봉지막은 유연 페로브스카이트 태양전지로까지 적용 가능하였으며 이를 통해 소자의 효율을 증가시키고 향상된 성능을 지속적으로 유지할 수 있게 하여 다양한 유연 소자로 활용가능함을 제시하였다.

□ 연구 목표대비 연구결과
선행 연구로 3년간 진행되었던 기존 신진연구과제의 주제는 페로브스카이트 태양전지의 효율 향상 및 장기안정성을 위해 자연모사 기술을 통한 고분자 봉지막의 제작과 봉지기술의 개발이었다. 이를 위해 자연모사 공학을 통한 페로브스카이트의 고효율과 장기안정성을 달성하기 위한 봉지기술을 개발하고자 하였으며 선행 과제신청서에 작성했던 각 연차별 구체적인 연구 목표대비 연구결과는 아래와 같다.

1. 방향성 있는 옴니포빅 표면 제작에 대한 연구
→ 톡토기 자연모사를 통한 방향성 있는 옴니포빅 표면을 개발함
2. 시뮬레이션을 통한 멀티스케일 광학 구조물 최적화 & 광수집 효율 향상 및 자외선 차단 효과를 동시에 지니는 고분자 표면 제작
→ 시뮬레이션을 통해 모스아이 자연모사 나노 구조물의 크기를 최적화 및 설계하고 광수집 효율 향상 및 자외선 차단 효과를 동시에 지니는 고분자 표면을 제작함
3. 옴니포빅 표면과 광학 특성 고분자 표면의 결합 및 기능 평가 & 페로브스카이트 태양전지 봉지기술 개발
→ 옴니포빅 표면과 광학 특성 고분자 표면을 결합하여 페로브스카이트 태양전지 봉지막 형성을 위한 기술을 개발하고 성능을 평가함
4. 멀티스케일 봉지막 적용 페로브스카이트 태양전지 제작 및 성능 평가
→ 자연모사 멀티스케일 봉지막이 적용된 고효율 장기안정적 유연 페로브스카이트 태양전지를 제작하고 성능을 평가함

□ 연구개발결과의 중요성
본 연구개발결과를 통해 환경오염 문제 해결을 위한 대체청정에너지원으로서 페로브스카이트 태양전지의 상용화에 기여할 수 있으며, 고효율의 소자 성능을 장시간 유지하여 안정적인 에너지 수급 및 확보가 가능할 것이다. 이는 자율주행 자동차, 무인수송기, 우주선 등의 연료/에너지원으로 사용가능하며 다양한 산업용 또는 군용으로 적용 가능하다. 또한 고성능, 장기안정적 유연 태양전지 소자로서 착용형 첨단 기기와의 융복합 연구 개발에도 활용될 것이다. 마찬가지로 제작된 자연모사 고분자 봉지막 기술은 태양전지 이외에도 전자기기, 디스플레이, 기타 에너지 소자 등 무궁무진한 적용가능성을 지니고 있다.

(출처 : 연구결과 요약문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 3
• 목차 ... 4
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 5
• ● 연구의 필요성 ... 5
• ● 연구의 가설 및 최종목표, 연구범위 ... 5
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 7
• ● (세부연구목표 1) 방향성 있는 옴니포빅 표면 제작에 대한 연구 (달성도 100%) ... 7
• ● (세부연구목표 2 & 3) 시뮬레이션을 통한 멀티스케일 광학 구조물 최적화 / 광수집 효율 향상 및 자외선 차단 효과를 동시에 지니는 고분자 표면 제작 (달성도 100%) ... 8
• ● (세부연구목표 4 & 5) 옴니포빅 표면과 광학 특성 고분자 표면의 결합 및 기능 평가 / 페로브스카이트 태양전지 봉지기술 개발 (달성도 100%) ... 9
• ● (세부연구목표 6) 멀티스케일 봉지막 적용 페로브스카이트 태양전지 제작 및 성능 평가 (달성도 100%) ... 11
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 12
• ● 연구결과의 중요성 및 활용방안 ... 13
• ● 기술/경제/산업적 파급효과 ... 13
• 4. 참고문헌 ... 14
• 5. 연구성과 ... 15
• 대표적 연구실적 ... 20
• 끝페이지 ... 35