본 과제는 구부리거나 접을 수 있는 양면형 Si-유기물 하이브리드 태양전지를 개발하는 연구임.
연구목표는 Si의 미세 구조화로 수직적 구조 하이브리드 태양전지를 제조하고, 유연고분자 복합체로 folding/bending 같은 외력에도 성능을 유지하는 태양전지 개발이며, 상/하부 투명전극으로 양쪽에서 태양광 입사 가능한 양면형 유연 구조 구현임. 핵심연구내용은 습식식각 Si pillar 및 투명고분자 복합체 공정, 유기물 박막·상/하부 투명전극 형성, 입사 방향 및 약한 입사광 성능 분석, 곡률반경·folding radius에 따른 내구성 및 변환효율 10% 이상 최적화임. 기대효과는 고효율 태양전지의 저비용 제조 및 휴대용 보조전원 상용화 가능성 향상, orthogonalized 구조 기반의 원천기술·원천특허 확보 및 다양한 유연 전자소자 적용임.
본 과제는 분리막 표면에 매우 작은 패턴을 새겨 물이 더 잘 통과하고 오염이 덜 붙는 차세대 혁신 분리막을 만들기 위해 필요한 마스터 몰드 제작 기술을 개발하는 연구임.
연구 목표는 미세패턴 형성을 위한 마스터 몰드 제조공정 확립에 있음. 핵심 내용은 나노패턴 마스터 몰드의 저가·대면적 제조공정 탐색, 전기화학적 식각을 통한 형상 제어, 규칙적·무질서 나노와이어 성장 제어, CFD 기반 패턴 최적화, 대면적 나노패턴 균일도 향상 및 롤 프린팅 기반 대형화 시도임. 기대 효과는 세계 최초 수준의 나노패턴 분리막 원천기술 확보와 고성능 분리막 국산화, 다양한 수처리 및 오염저감 분야로의 응용 확대, 해외시장 개척을 통한 경제적 가치 창출임.
표면에 미세패턴을 갖는 차세대 혁신 분리막의 제조에 있어 미세패턴 복제용 마스터 몰드의 개발을 본 연구의 주 내용으로 하며, 연구의 구제적인 내용은 다음과 같다.
(가) 나노패턴 마스터 몰드 제조 공정
- 문헌조사를 통한 나노패턴 몰드의 저가, 대면적 제조공정 스크리닝
- 전기화학적 식각공정 장치 set-up 구체화
(나) 전기 화학적 식각 공정 개발
- 금속 촉매의 종류, 형상 등에 따른 마스터 몰드 형상 제어
- 전기화학적 식각 공정 변수에 따른 마스터 몰드 형상 제어
(다) 규칙적 나노와이어 몰드 제조 공정
- 콜로이드 입자를 이용한 규칙적 나노와이어 성장 제어
(라) 나노패턴 몰드 형상 최적화
- 분리막 실험 및 CFD 결과의 feedback을 통한 나노패턴 몰드 형상 최적화
- 이형문제 및 미세패턴의 기계적 안정성 평가를 통한 나노패턴 몰드 형상 최적화
(마) 나노패턴 마스터 몰드의 대면적화
- 대면적(>10cm*10cm) 나노패턴 마스터 몰드 제조 공정 개발
- 나노패턴 균일도 향상 연구
- 롤 프린팅 기법을 적용한 마스터 몰드의 대형화 시도
본 과제는 표면에 미세패턴을 만들어 물이 잘 통하고 오염이 덜 되는 차세대 분리막을 생산하기 위한 핵심 요소인 마스터 몰드 제조기술을 개발하는 연구임.
연구 목표는 미세패턴 형성을 위한 마스터 몰드의 제조공정 확립임. 핵심 내용은 나노패턴 마스터 몰드의 저가 대면적 제조기술 탐색, 전기화학적 식각공정 최적화, 무질서·규칙적 나노와이어 몰드 제작, 분리막 실험과 CFD 기반 패턴 형상 최적화, 대면적 나노패턴 몰드 균일도 향상 및 롤 프린팅 기반 대형화 시도임. 기대 효과는 세계 최고 수준의 분리막 제조 원천기술 확보와 국내외 시장 선점, 수입대체 및 다양한 산업의 폐수 처리 활용을 통한 환경오염 저감 효과 창출임.
표면에 미세패턴을 갖는 차세대 혁신 분리막의 제조에 있어 미세패턴 복제용 마스터 몰드의 개발을 본 연구의 주 내용으로 하며, 연구의 구제적인 내용은 다음과 같다.
1. 나노패턴 마스터 몰드 제조 공정
- 문헌조사를 통한 나노패턴 몰드의 저가, 대면적 제조공정 스크리닝
- 전기화학적 식각공정 장치 set-up 구체화
2. 전기 화학적 식각 공정 개발
- 금속 촉매의 종류, 형상 등에 따른 마스터 몰드 형상 제어
- 전기화학적 식각 공정 변수에 따른 마스터 몰드 형상 제어
3. 규칙적 나노와이어 몰드 제조 공정
- 콜로이드 입자를 이용한 규칙적 나노와이어 성장 제어
4. 나노패턴 몰드 형상 최적화
- 분리막 실험 및 CFD 결과의 feedback을 통한 나노패턴 몰드 형상 최적화
- 이형문제 및 미세패턴의 기계적 안정성 평가를 통한 나노패턴 몰드 형상 최적화
5. 나노패턴 마스터 몰드의 대면적화
- 대면적(>10cm*10cm) 나노패턴 마스터 몰드 제조 공정 개발
- 나노패턴 균일도 향상 연구
- 롤 프린팅 기법을 적용한 마스터 몰드의 대형화 시도
