초록 ▼

□ 연구개요
칼코겐화물은 VIA 족에 해당하는 칼코겐 원소인 S, Se, 또는 Te를 포함하는 화합물 또는 합금 소재로, electronics, photovoltaics 등 매우 다양한 분야에서 사용되고 있다. 최근 칼코겐화물을 광메모리, 광스위치에 적용하여 빛의 투과 또는 반사를 제어하는 연구들이 보고되고 있으며, 이러한 개념정립 단계에 있는 칼코겐화물 적용 투명광전자소자에 대한 원천기술을 확보해야 하는 필요성이 높아지고 있다. 이에 본 연구를 통해 투명광전자소자와 정보저장소자에 적용되어 성능을 향상시키는 효과를 가지는 칼코

□ 연구개요
칼코겐화물은 VIA 족에 해당하는 칼코겐 원소인 S, Se, 또는 Te를 포함하는 화합물 또는 합금 소재로, electronics, photovoltaics 등 매우 다양한 분야에서 사용되고 있다. 최근 칼코겐화물을 광메모리, 광스위치에 적용하여 빛의 투과 또는 반사를 제어하는 연구들이 보고되고 있으며, 이러한 개념정립 단계에 있는 칼코겐화물 적용 투명광전자소자에 대한 원천기술을 확보해야 하는 필요성이 높아지고 있다. 이에 본 연구를 통해 투명광전자소자와 정보저장소자에 적용되어 성능을 향상시키는 효과를 가지는 칼코겐화물-비전도체 나노복합소재를 개발하였다. 구체적으로, 칼코겐화물과 비전도체 나노입자를 조합하여 나노복합소재 박막을 형성하고, 공정 파라미터를 조절하여 그 미세구조를 제어하였다. 개발된 나노복합소재를 적용한 반투명 태양전지 시작품을 제작하고 그 성능을 평가하였다.

□ 연구 목표대비 연구결과
칼코겐화물-비전도체 나노복합소재 박막 형성방법을 확립하기 위하여 나노입자의 스핀코팅에 따른 분포 및 광학 특성변화, 칼코겐화물의 후속열처리에 의한 응집-리플로우 거동을 조사하였다. 스핀코팅 속도가 시간에 비해 나노입자 분산거동에 미치는 영향이 지배적인 것을 밝히고, 3,000rpm 이상인 조건에서 응집빈도가 적고 균일한 나노입자 층이 형성되는 것을 확인하였다. 나노입자 층의 투과율과 반사율은 표면 coverage, 표면거칠기, 굴절률 크기 관계에 따라 결정된다는 사실을 광학이론을 바탕으로 규명하였다. 칼코겐화물의 응집-리플로우 거동에 영향을 미치는 주요인자는 박막 두께 및 열처리 온도임을 표면형상 관찰과 thermal grooving 이론 고찰을 통해 확인하였다. 또한 나노복합소재 구성요소인 칼코겐화물 합금 박막을 저비용 공정인 스핀코팅으로 성공적으로 형성하였다. 이러한 나노입자 및 칼코겐화물 층 형성에 필요한 스핀코팅 및 응집-리플로우 기술을 집적한 칼코겐화물-비전도체 나노복합소재 박막 형성방법을 확립하였다. 스핀코팅 속도, 박막 두께, 응집-리플로우 열처리온도 조건을 조절하여 나노복합소재 박막의 미세구조를 제어함으로써 나노복합 소재가 적용된 유리 기판에 6종 이상의 색상을 구현하고, 나노복합소재의 결정화온도를 기존 칼코겐화물 대비 1.5배 향상시켰다. 나노복합소재를 포함하는 반투명 실리콘 박막 태양전지 시작품을 제작하고 그 성능을 평가하였다. 제작된 반투명 태양전지의 투과율은 44%, 변환효율은 6.76%, 색상은 purple이었고, 나노복합소재에 의해 변화효율이 향상되고 색상이 변화하는 효과가 있음을 확인하였다.

□ 연구개발결과의 중요성
나노복합소재를 도입하여 반투명 태양전지의 변환효율을 향상시키고 색깔을 띠게하는 결과는 기존의 태양전지 성능향상을 위해 시도되는 타 연구의 결과와 차별성을 갖는 매우 독창적인 것으로 성능과 심미성 향상을 동시에 달성한 중요한 의미를 갖는다. 또한 세부 성과인 저비용 스핀코팅 공정을 이용한 칼코겐화물 합금 박막 형성은 거의 보고된 바가 없는 원천기술로서 매우 높은 가치가 있다. 나노복합소재는 시작품으로 제작된 반투명 태양전지 이외에 heat reflector, 온실에 적용되어 심미성 개선, 에너지 절함을 가능하게 하고, 정보저장소자인 상변화 메모리 및 스위치에 적용되어 기록유지 및 소모전력 감소 효과를 제공하므로 본 연구의 성과는 다양한 분야에서의 활용이 기대된다.

(출처 : 연구결과 요약문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 3
• 목차 ... 4
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 5
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 5
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 12
• 4. 참고문헌 ... 13
• 5. 연구성과 ... 15
• 끝페이지 ... 15