출처 : news.mit
MIT 연구원은 투명 전도성 코팅 재료를 개선하여 전기 전도성이 10 배 향상되었습니다. 고효율 태양 전지의 한 유형에 통합 될 때, 재료는 전지의 효율과 안정성을 증가시켰다.
새로운 연구 결과는 오늘 Science Advances 저널에 MIT 박사 후 연구원 Meysam Heydari Gharahcheshmeh, Karen Gleason 교수와 Jing Kong 교수, 그리고 다른 세 명에 의해 발표되었다.
글라 이슨은“목표는 전기뿐만 아니라 투명하고 전도성이있는 물질을 찾는 것”이며“터치 스크린과 태양 전지를 포함한 다양한 응용 분야에서 유용 할 것”이라고 설명했다. 인듐 티타늄 산화물의 경우 ITO로 알려져 있지만, 그 재료는 사용하기 매우 부서지기 쉬우 며 사용 후 균열이 생길 수 있습니다.
글리슨과 공동 연구자들은 2 년 전에 투명한 전도성 물질의 유연한 버전을 개선하고 그 결과를 발표했지만,이 물질은 여전히 높은 광학적 투명성과 전기 전도성의 ITO 조합과 비교하기에는 아직 부족했습니다. 그녀는 새롭고 더 주문 된 재료가 이전 버전보다 10 배 이상 우수하다고 말합니다.
결합 된 투명도 및 전도도는 센티미터 당 지멘스 단위로 측정됩니다. ITO의 범위는 6,000에서 10,000이며, 그 숫자와 일치하는 새로운 재료는 아무도 기대하지 않았지만, 연구의 목표는 적어도 35의 가치에 도달 할 수있는 재료를 찾는 것이 었습니다. , 그리고 새로운 재료는 그 결과를 뛰어 넘어 이제 3,000시에 시계를 쳤다. 팀은 계속해서 프로세스를 미세 조정하여 더 높이기 위해 노력하고 있습니다.
PEDOT로 알려진 유기 폴리머 인 고성능가요 성 재료는 산화 화학 기상 증착 (oCVD)이라는 프로세스를 사용하여 불과 수 나노 미터 두께의 초박막에 증착됩니다. 이 공정은 중합체를 형성하는 작은 결정의 구조가 모두 수평으로 완벽하게 정렬되어 재료의 높은 전도성을 제공하는 층을 초래한다. 또한, oCVD 방법은 결정체 내에서 중합체 사슬 사이의 적층 거리를 감소시킬 수 있으며, 이는 또한 전기 전도성을 향상시킨다.
재료의 잠재적 유용성을 입증하기 위해 연구팀은 고도로 정렬 된 PEDOT 층을 페 로브 스카이 트 기반 태양 전지에 통합했습니다. 이러한 전지는 고효율 및 제조 용이성으로 인해 실리콘에 대해 매우 유망한 대안으로 여겨지지만, 내구성의 부족은 주요 단점이었다. 새로운 oCVD 정렬 PEDOT로 페 로브 스카이 트의 효율이 향상되고 안정성이 두 배가되었습니다.
초기 테스트에서, oCVD 층은 직경이 6 인치 인 기판에 적용되었지만이 공정은 대규모의 롤 투롤 (roll-to-roll) 산업 규모의 제조 공정에 직접 적용될 수 있다고 Heydari Gharahcheshmeh는 말했다. “이제 산업 규모 확장에 쉽게 적응할 수 있습니다.”라고 그는 말합니다. 이는 코팅이 섭씨 140도에서 처리 될 수 있다는 사실에 의해 촉진됩니다. 대체 재료가 필요로하는 것보다 훨씬 낮은 온도입니다.
oCVD PEDOT은 연성 단일 단계 공정으로 유연한 태양 전지 및 디스플레이에 필요한 플라스틱 기판에 직접 증착 할 수 있습니다. 대조적으로, 많은 다른 투명 전도성 물질의 공격적인 성장 조건은 다른보다 견고한 기판 상에 초기 증착을 필요로하고,이어서 층을 들어 올려 플라스틱으로 옮기기위한 복잡한 공정이 필요하다.
재료는 건식 증착 공정으로 만들어지기 때문에, 생성 된 얇은 층은 표면의 가장 미세한 윤곽까지도 따라 균일하게 코팅 할 수있어 일부 응용 분야에 유용 할 수 있습니다. 예를 들어, 그것은 직물에 코팅되어 각 섬유를 덮을 수 있지만 여전히 직물이 숨을 쉬게 할 수 있습니다.
팀은 여전히 시스템을 더 큰 규모로 시연하고 장기적으로 그리고 다른 조건 하에서 안정성을 입증해야하므로 연구가 진행 중입니다. 그러나“이것을 발전시키는 데 기술적 장벽은 없습니다. 누가 시장에 내놓기 위해 투자 할 것인지는 문제 일뿐입니다.”라고 Gleason은 말합니다.
이 연구팀에는 MIT 박사후 연구원 인 모하마드 마흐디 타바 콜리 (Mohammad Mahdi Tavakoli)와 맥스웰 로빈슨 (Maxwell Robinson), 연구 제휴사 Edward Gleason이 포함되었습니다. 이 작업은 Eni-MIT Alliance Solar Frontiers Program 하에서 Eni SpA에 의해 지원되었습니다.
