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김민철 연구실
부산대학교 기계공학부
김민철 교수
기본 정보
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김민철 연구실

부산대학교 기계공학부 김민철 교수

본 연구실은 페로브스카이트 기반 차세대 태양전지와 초유연 폴더블 전원, 배터리 및 에너지 소재의 고급 특성평가, 유기·광전자 소자 설계를 중심으로 고효율·고신뢰성 에너지 시스템을 연구하며, 기계적 내구성 향상과 다중스케일 분석, 첨단 소재·소자 구조 최적화를 통해 웨어러블 및 차세대 전자에너지 응용으로의 확장을 추구한다.

대표 연구 분야
연구 영역 전체보기
초유연 페로브스카이트 태양전지 및 폴더블 전원 thumbnail
초유연 페로브스카이트 태양전지 및 폴더블 전원
연구 성과 추이
표시된 성과는 수집된 데이터 기준으로 산출되며, 일부 차이가 있을 수 있습니다.

5개년 연도별 논문 게재 수

19총합

5개년 연도별 피인용 수

513총합
주요 논문
3
논문 전체보기
1
article
|
인용수 24
·
2023
A Si-Substituted Spirobifluorene Hole-Transporting Material for Perovskite Solar Cells
Yanqi Luo, Ramesh Kumar Chitumalla, So‐Yeon Ham, Deniz N. Cakan, Taewoo Kim, Sanghyun Paek, Ying Shirley Meng, Joonkyung Jang, David P. Fenning, Min‐cheol Kim
IF 18.2
ACS Energy Letters
Hybrid organic–inorganic perovskite solar cells (PSCs) have shown promise for next-generation photovoltaics. This study presents a simple approach for enhancing the performance and stability of PSCs by substituting the center carbon atom of the common hole transport material (HTM) Spiro-MeOTAD with a silicon atom. This modification, termed Si-Spiro, results in an increased hole mobility. A density functional theory simulation indicates that the enhanced hole mobility is due to the structural change of Si-Spiro. Electron beam-induced current microscopy measurements indicate improved charged extraction at the Si-Spiro/perovskite interface. A power conversion efficiency of 22.5% is achieved in Si-Spiro-based PSCs, outperforming standard Spiro-MeOTAD. Additionally, Si-Spiro-based PSCs demonstrate enhanced stability, maintaining over 90% of performance over 120 h of one-sun operation. Depth-profiling X-ray photoelectron spectroscopy revealed that Si-Spiro effectively blocks metal ion migration, which contributes to its enhanced stability. The findings suggest that Si-Spiro could be promising a HTM for high-performing, stable PSCs.
https://doi.org/10.1021/acsenergylett.3c01964
Materials science
X-ray photoelectron spectroscopy
Photovoltaics
Perovskite (structure)
Silicon
Energy conversion efficiency
Electron mobility
Crystalline silicon
Optoelectronics
Nanotechnology
2
review
|
green
·
인용수 195
·
2022
Bridging nano- and microscale X-ray tomography for battery research by leveraging artificial intelligence
Jonathan Scharf, Mehdi Chouchane, Donal P. Finegan, Bingyu Lu, Christopher Redquest, Min‐cheol Kim, Weiliang Yao, Alejandro A. Franco, Dan Gostovic, Zhao Liu, Mark L. Riccio, František Zelenka, Jean‐Marie Doux, Ying Shirley Meng
IF 34.9
Nature Nanotechnology
https://doi.org/10.1038/s41565-022-01081-9
Microscale chemistry
Materials science
Synchrotron
Tomography
Battery (electricity)
Tortuosity
Multiscale modeling
Characterization (materials science)
Bridging (networking)
Nanoscopic scale
3
article
|
인용수 25
·
2022
All-aerosol-sprayed high-performance transparent triboelectric nanogenerator with embedded charge-storage layer for self-powered invisible security IoT system and raindrop-solar hybrid energy harvester
BaekGyu Kim, Jin Yeong Song, Do Young Kim, Min‐cheol Kim, Zong‐Hong Lin, Dongwhi Choi, Sang Min Park
IF 17.1
Nano Energy
https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2022.107878
Triboelectric effect
Materials science
Nanogenerator
Energy storage
Energy harvesting
Optoelectronics
Transmittance
Nanotechnology
Fabrication
Layer (electronics)
정부 과제
3
과제 전체보기
1
2022년 2월-2025년 2월
|84,281,000
페로브스카이트 물질의 기계적 물성 극대화를 통한 차세대 초유연 폴더블 전원 개발
본 연구과제에서는 고효율 태양전지로 활용되는 페로브스카이트 박막의 결정 성장 및 결정방위차 각도(misorientation angle) 제어를 통해 결정면에서의 균열 생성 및 종류를 제어하는 기술을 확보하고자 한다. 페로브스카이트 조성 제어를 통해, 고효율의 광/전기적 특성을 유지함과 동시에 결정방위차 각도를 효과적으로 조절하는 기술을 개발한다. 다결정 박...
유연 전원
폴더블 전원
페로브스카이트 태양전지
결정성장 제어
결정방위차 각도
균열 전파 제어
입자내 균열
2
주관|
2021년 5월-2024년 2월
|47,162,000
뇌경색 생쥐모델을 활용한 중풍 빈용 한약재의 효과에 대한 전임상 연구
‣ 한의학에 기반한 뇌졸중 증상 개선 약물 개발 - 본 연구에서는 한의학 임상(東醫寶鑑 처방 중심)에서 사용하고 있는 재료들을 바탕으로 “中風”에 다용 되었던 약물들을 중심으로 허혈성 뇌졸중의 예방과 치료에 효능이 있는 약물을 스크린하고 작용 기전을 구명함으로써 경쟁력 있는 의약품을 개발하고자 함. - 뇌졸중은 암·심장질환과 함께 인류의 3대 사망원인 중 하나로 알려져 있으며, 국내뿐만 아니라 세계적으로 단일 질환 중 가장 높은 사망원인으로 보고되고 있으므로 이에 대한 예방 및 치료에 관한 장기적 연구 지원이 필요함 (Poisson SN 등, 2014; Bejot Y 등, 2016). - 전체 뇌졸중의 약 85% 정도를 차지하는 허혈성 뇌졸중은 심장마비로도 뇌에 심각한 후유 장애를 남길 수 있으며, 후유증 치료 등과 관련된 의료비 부담을 추산하였을 경우에도 뇌혈관 질환이 전체의 55%를 차지할 정도로 높게 나타났음. - 특히 50대 이후 유병률이 급격하게 증가하는 특징과 함께 인구 고령화로 인한 뇌졸중 발생의 증가와 사망률 감소로 인하여 뇌졸중 후유장애를 앓고 있는 사람들이 증가하고 있으며 이는 향후 막대한 사회경제적 부담이 될 것으로 추정됨. ‣ 재현성 높은 연구 방법을 활용한 허혈성 뇌졸중(뇌경색) 전임상 연구 수행 - 지금까지 전임상 연구를 통해 뇌경색에 유효할 것으로 확인된 물질들이 1000여종이 넘으나 임상 연구를 통해 활성이 확인된 경우는 이의 10%에 채 미치지 않으며, 임상 연구를 거친 물질들이라도 임상 연구 도중 여러 부작용 등이 보고 실제 뇌졸중 치료제로 인정된 경우는 거의 전무함. - 본 연구에서는 설치류를 재료로 가장 많이 사용되는 뇌경색 모델인 중대뇌동맥폐쇄법(middle cerebral artery occlusion, MCAO)을 시행하는데 관여되는 혈관구조를 나타내는데, 크기가 작은 생쥐의 경우 경동맥을 통해 혈류차단용 봉합사(필라멘트)를 삽입하는 방법이 일반적으로 사용되며 본 연구팀에서도 생쥐를 대상으로 뇌경색 동물 모델을 적용하고 있음.
중풍
허혈성 뇌졸중
한약 자원
활성 분획
작용 기전
3
주관|
2019년 8월-2020년 8월
|45,000,000
고효율 유무기 페로브스카이트 자가 광충전 태양광 배터리 개발
본 과제는 IoT·웨어러블에 계속 전력을 공급하기 위해, 태양광으로 에너지를 만들고 저장까지 함께 수행하는 “자가로 광충전이 가능한 고효율 태양광 배터리 소자” 개발을 목표로 하는 연구임. 연구 목표는 유무기 페로브스카이트 물질의 에너지 변환과 에너지 저장을 동시에 달성하는 단일 태양광 배터리를 만드는 데 있음. 이를 위해 FAPbI3에 리튬 이온 과량 도핑 및 조성비 조절로 이온 전도도-광전 변환 효율 최적점을 탐색하고, 전자·정공 차단층과 양/음극 후보군 선정을 통해 빌트인 퍼텐셜 유지 조건을 구성함. 또한 빛 투과 문제를 메쉬 형태 투명 양극으로 해결하며 양극 투명도·효율·광전 변환 효율을 동시 최적화함. 기대 효과는 페로브스카이트 박막을 고체 박막 이온 전해질로 활용 가능함, 태양전지와 배터리 역할 통합으로 신재생 에너지 사용 구조 개척, 웨어러블 자가 작동 제품의 저비용 상용화 가속화 기여임.
페로브스카이트
태양전지
리튬 이온 배터리