블로그

Jul 23, 2023

페로브스카이트 장치의 전원이 켜집니다.

Nature Electronics 6권, 545페이지(2023)이 기사 인용 4204 Accesses 13 Altmetric Metrics 세부 정보 금속 할로겐화물 페로브스카이트는 기존 응용 분야를 넘어서는 응용 분야에서 점점 더 많이 사용되고 있습니다.

Nature Electronics 6권, 545페이지(2023)이 기사 인용

4204 액세스

13 알트메트릭

측정항목 세부정보

금속 할로겐화물 페로브스카이트는 웨어러블 장치를 위한 유연한 태양 전지부터 비전통적인 컴퓨팅을 위한 전계 효과 트랜지스터에 이르기까지 기존 광전지를 넘어서는 응용 분야에서 점점 더 많이 사용되고 있습니다.

최근 몇 년 동안 태양전지 연구는 페로브스카이트에 대한 연구가 주도해 왔습니다. 이러한 페로브스카이트는 요오드화메틸암모늄납(CH3NH3PbI3)과 같은 금속 할로겐화물 페로브스카이트이며, 페로브스카이트라고도 알려진 광물인 티탄산칼슘(CaTiO3)과 동일한 결정 구조 및 일반 화학 공식을 가지고 있습니다. 이 작업은 종종 결정질 실리콘이 주도하는 상업적 접근 방식을 능가할 수 있는 대규모 광전지 기술을 만드는 데 중점을 둡니다. 그러나 저비용 제조 및 유연한 박막 장치 제작 능력을 포함하는 이러한 용액 처리 가능 재료의 특징은 보다 비전통적인 응용 분야에서도 잠재적인 가치가 있음을 의미합니다. 예를 들어, Nature Electronics의 이번 호 기사에서 Martin Kaltenbrunner, Wei Gao 및 동료들은 페로브스카이트 태양 전지를 사용하여 착용 가능한 땀 센서에 전력을 공급할 수 있음을 보여주었습니다.

웨어러블 센서는 일반적으로 배터리를 사용하여 전력을 공급합니다. 하지만 이는 부피가 커서 외부 전기 공급원으로 재충전해야 합니다. 태양전지는 더욱 가볍고 지속 가능한 옵션을 제공할 수 있습니다. 그러나 기존의 실리콘 태양전지는 단단하고 깨지기 쉬우며 저조도나 실내 조건에서는 어려움을 겪을 수 있습니다. 캘리포니아 공과대학(California Institute of Technology)과 린츠 요하네스 케플러 대학교(Johannes Kepler University Linz)에 기반을 둔 연구원들은 페로브스카이트 태양 전지, 특히 유연한 준 2차원 페로브스카이트 태양 전지 모듈로 전환했습니다.

땀 센서에는 땀 자극을 위한 이온삼투압 전극, 땀 샘플링을 위한 미세 유체, 땀 분석을 위한 전기 화학 센서, 땀 속도 모니터링을 위한 임피던스 센서, 무선 데이터 전송을 위한 Bluetooth 기반 시스템이 포함되어 있습니다. 이렇게 다양한 기능 목록에도 불구하고 페로브스카이트 태양전지 모듈(실내 조명 조명 하에서 31% 이상의 전력 변환 효율을 가짐)을 사용하면 이 장치는 다양한 조명 조건에서 작동할 수 있습니다. 연구팀은 웨어러블 센서가 다양한 실내외 신체 활동 동안 12시간 이상 사람의 물리화학적 정보(포도당, pH, 나트륨 이온 수준, 땀 속도, 피부 온도)를 지속적으로 모니터링할 수 있음을 보여주었습니다. (핀란드 VTT 기술 연구 센터의 Jussi Hiltunen의 작업에 대한 뉴스 및 견해 기사도 참조하세요.)

금속 할로겐화물 페로브스카이트의 매력적인 특성에는 높은 캐리어 이동도, 긴 확산 길이 및 조정 가능한 밴드갭이 포함됩니다. 그리고 이 재료는 페로브스카이트 태양전지와 같이 빠른 속도로 발전하고 있는 발광 다이오드(LED)1를 포함한 다른 광전자 장치에서 광범위하게 연구되었습니다. 광전자 장치 이외의 응용 분야에서는 개발이 더디게 진행되었습니다. 특히, 페로브스카이트 전계 효과 트랜지스터에 대한 연구는 2차원 적층 페닐에틸암모늄 주석 요오다이드((C6H5C2H4NH3)2SnI4) 기반 장치를 테스트했던 1999년으로 거슬러 올라갈 수 있지만2 이러한 트랜지스터의 잠재력은 불확실했습니다. 그러나 최근 결과는 고무적이었습니다.

이번 호의 다른 Perspective 기사에서 Huihui Zhu, Yong-Young Noh 및 동료들은 금속 할로겐화물 페로브스카이트 트랜지스터의 개발을 고려하고 있습니다. 한국, 중국, 이탈리아 및 미국 연구소에 기반을 둔 연구원들은 할로겐화물 페로브스카이트 반도체의 관련 전자 및 구조적 특성에 대해 논의하고 납 기반 페로브스카이트 시스템의 한계와 주석 기반 페로브스카이트의 잠재력을 조사합니다. 고성능 장치를 제공하는 시스템입니다. 그들은 또한 모놀리식 3차원 집적 회로에서 뉴로모픽 광전자 공학에 이르기까지 이러한 페로브스카이트 전계 효과 트랜지스터의 잠재적 응용 분야를 탐구하고 실용적인 장치 및 회로를 만들기 위해 해결해야 할 몇 가지 과제를 강조합니다.