Self-powered Semiconductor Electronics via Energy Harvesting and Photovoltaic Conversion Research
연구 내용
자가전원 동작을 목표로 에너지 수확 시스템과 광전환 소자(유기 태양전지, 복사냉각, 전기화학 수전해)를 통합하는 연구
김혁 연구실은 외부 전원 의존도를 낮추기 위해 에너지 수확 기반 자가전원 구조를 전자소자 레벨에서 검토합니다. 유연 바이오전자 분야에서는 주변 에너지로 구동되는 에너지 수확기의 최근 기술을 정리하고, 바이오센서가 오프그리드 방식으로 동작할 수 있는 설계 조건을 다룹니다. 광전환 영역에서는 실내 조명 조건에서 전력 변환이 가능한 인버티드 유기 태양전지를 구성하고, 전하 이동을 좌우하는 전자수송층에 Ga 도핑 ZnO를 적용해 성능을 개선합니다. 또한 페로브스카이트 태양전지 상부에 용액 공정으로 형성 가능한 다층 메시소포러스 나노구조를 코팅하여 복사냉각을 유도하고 열로 인한 열화를 완화하는 접근을 수행합니다. 더 나아가 염수 수전해용 전기촉매는 염소 이온 부식 억제 관점에서 표면 재구성 구조를 설계합니다.
관련 연구 성과
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연구 흐름
초기에는 바이오전자와 광전환 소자에서 자가전원 가능성을 평가하기 위해, 에너지 수확 기술 범위와 응용 요구사항(의료·환경·바이오신호 분석)을 정리하는 방향으로 연구를 수행했습니다. 이후에는 인버티드 유기 태양전지의 전자수송층 최적화로 공정-소자 성능 연계를 구체화하고, 실내 조명 환경에서 IoT 구동을 목표로 한 전력 생산 조건을 검토했습니다. 한편 복사냉각 소재를 솔루션 공정으로 대면적 코팅하여 페로브스카이트 태양전지의 열 안정성을 확보하려는 연구를 병행했습니다. 최근에는 염수 수전해용 표면 재구성 Ni-Fe 기반 촉매로 전기화학 에너지 변환의 내식성과 동작 안정성을 동시에 고려하는 단계로 확장했습니다.
활용 가능성
활용 가능성은 알앤디써클 특화 AI 에이전트가 생성한 내용으로, 실제 연구 가능 여부는 연구실과의 논의가 필요합니다.
관련 프로젝트
구분
제목
계면 제어를 통한 유기광전지의 인공광 포집 최적화 연구