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산업동향

친환경 페로브스카이트 소재기술

  • 등록일2021-11-12
  • 조회수576
  • 분류산업동향 > 제품 > 바이오환경


친환경 페로브스카이트 소재기술


◈목차


1. 친환경 페로브스카이트 소재
2. 왜 주목받고 있나?
3. 최근 많은 연구가 이루어지고 있나?
4. 최근 국내·외 연구 동향은?
5. 기초연구사업 지원 현황은? 
6. 향후 기초연구사업에서 어떤 연구들이 필요한가?



◈본문


1. 친환경 페로브스카이트 소재(Environmentally Benign Perovskite Materials)
ㅇ 인체독성이 있는 납(원소기호 Pb)을 포함하지 않는 페로브스카이트 또는 유사 페로브스카이트 결정구조를 갖는 광전(photoelectric) 및 전자소재를 통칭함.
 
☞ 페로브스카이트 소재란 AMX3의 화합물 조성(A, M은 양이온, X는 할로겐을 포함하는 음이온을 의미함.)을 가져 페로브스카이트형 결정구조를 갖는 금속 할라이드 소재를 말하며, 차세대 고효율 태양전지 개발에 유망한 소재를 각광을 받고 있음. 전 세계적으로 활발히 연구되고 있는 페로브스카이트 소재는 원소의 조성 중 M이 인체독성을 가지는 Pb(납)으로 구성된 소재임. 
 
☞ 유사 페로브스카이트 소재는 3차원 페로브스카이트 결정구조의 확장 구조를 포함하며, 저차원 페로브스카이트 결정 구조와 M이 Pb대신 3가 양이온으로 구성된 소재를 포함함. 
 
☞ 광전 소재란 빛을 흡수하여 전기를 생성하거나 전기를 주어 빛을 생성할 수 있는 소재를 일컬음.
 
2. 왜 주목받고 있나?
ㅇ 친환경 페로브스카이트 소재는 향후 IoT 센서용 전원, 실내 조명/차량 선루프를 이용한 발전 등 인간친화적인 분산 독립형 전력생산을 위한 고효율 태양전지 및 색재현율이 우수한 차세대 페로브스카이트 발광디스플레이(LEDs), 고성능의 박막형 페로브스카이트 트랜지스터/메모리 소자 등의 분야에 광범위하게 적용될 것으로 기대되고 있음. 

☞ 친환경 페로브스카이트 태양전지
- 최근 Pb계 페로브스카이트 태양전지의 효율이 25.5%로 비약적인 발전을 이루었지만, 생산/운용/폐기의 과정에서 인체독성이 있는 Pb의 누출가능성이 있어 사용에 제약이 있음, Pb을 포함하지 않는 페로브스카이트 또는 유사 페로브스카이트 소재를 이용하여 태양전지를 제작하여 이를 극복할 수 있음. 일례로 Pb 대신 Sn, Ge과 같은 2가 금속 양이온을 사용하거나 Bi, Sb와 같은 3가 금속 양이온을 적용할 수 있음. 
 
☞ 차세대 페로브스카이트 발광디스플레이
- 페로브스카이트 나노결정 및 양자점은 현재 사용 중인 유기 발광디스플레이(OLEDs) 및 양자점 발광디스플레이(QLEDs) 보다 발광 선폭이 좁아 색재현율이 높으며, 천연색을 구현할 수 있어 차세대 발광디스 플레이 소재로 각광받고 있음. 
 
☞ 고성능 박막형 페로브스카이트 트랜지스터/메모리소자
- 페로브스카이트 소재는 원천적으로 상용소재 기반의 전자소자에 비해서 전하의 이동을 가볍고 쉽게 유도할 수 있어, 박막형 트랜지스터와 메모리 소자의 구현 시 고성능/저전압/저전력의 구동이 가능함.
 
3. 최근 많은 연구가 이루어지고 있나?
ㅇ Pb계 페로브스카이트 태양전지의 효율이 비약적으로 발전함에 따라, 기존 실리콘 태양전지와 병행 및 일부 대체 가능한 페로브스카이트 태양전지가 개발되고 있으며, 인간친화적인 분산 독립형 발전과 차세대 발광디스플레이, 박막 트랜지스터/메모리 분야로의 적용을 위해 새로운 친환경 페로브스카이트 소재 설계, 합성 및 광전소자 기술 개발, 이들의 새로운 응용분야 개척에 대한 연구가 전 세계적으로 폭발적으로 진행되고 있음. 
 

...................(계속)

 

 

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