fnctId=bbs,fnctNo=2830 RSS 2.0 54 건 게시물 검색 제목 작성자 게시글 리스트 [연합뉴스] 부산대 연구 - 박유세 교수팀, 차세대 산소 발생 전극 개발 성공 새글 작성자 나노 조회수 13 게시일자 2025-09-09 그린 수소 생산, 가격 장벽 낮추다부산대, 차세대 산소 발생 전극 개발 성공- 나노에너지공학과 박유세 교수팀, 고성능 산소 기체 확산 전극 구현해 수전해 비용 대폭 절감- 음이온 교환막 수전해 시스템에 직접 적용…경제성·효율성 동시 달성, 상용화 가능성 기대□ 부산대학교 연구팀이 값싼 비귀금속 소재로 산소가 잘 확산하는 전극을 개발해, 차세대 친환경 수소 생산 기술인 음이온 교환막(AEM) 수전해*의 비용을 크게 낮추는 데 성공했다. * 수전해: 전기를 이용해 물을 수소와 산소로 분해하는 기술.□ 부산대학교(총장 최재원)는 나노에너지공학과 박유세 교수 연구팀이 가격이 저렴한 비귀금속 소재를 활용해 산소 기체 확산이 용이한 전극 개발에 성공해, 차세대 수전해 기술인 음이온 교환막(AEM, Anion Exchange Membrane) 수전해 스택*의 원가를 낮추고 그린 수소 생산 비용을 획기적으로 절감해 AEM 수전해 기술의 상용화 가능성을 크게 높였다고 14일 밝혔다. * 스택(stack): 전극과 분리막이 포함된 ‘셀’을 여러 개 층층이 쌓아 연결한 장치로, 물을 수소와 산소로 분해하는 수전해 반응이 동시에 여러 셀에서 일어나도록 해 수소 생산량을 늘리는 핵심 장치.□ 수소 사회로의 전환이 본격화되면서, 이산화탄소 배출 없이 수소를 생산할 수 있는 수전해 기술에 대한 관심이 급격히 증가하고 있다. 이 가운데, AEM 수전해 기술은 고가의 귀금속(Pt·백금, Ir·이리듐 등) 대신 저렴한 비귀금속(Fe·철, Ni·니켈 등)을 전극 소재로 사용할 수 있어, 경제성이 뛰어난 차세대 수전해 방식으로 주목받고 있다. 그러나 핵심 부품인 산소 발생 전극의 낮은 성능과 복잡한 제조 공정 문제로 기술 상용화에는 여전히 제약이 존재해 왔다. □ 연구팀은 AEM 수전해 시스템 맞춤형 고성능 산소 기체 확산 전극을 개발함으로써, 기존 기술의 한계를 극복하고 AEM 수전해 기술의 실용화를 앞당겼다. ○ 연구팀은 기체 확산이 용이한 다공성 전극 기판 위에 전기화학 공정과 표면 치환 반응을 통해 코발트-몰리브덴 층상 이중 수산화물 촉매층을 코팅한 산소 발생 전극을 개발했다. 이 전극은 산소 기체의 원활한 확산을 가능하게 해 기체가 격렬히 발생하는 고전류밀도 조건에서도 물질 전달에 의한 전압 손실을 획기적으로 낮춰 고효율 AEM 수전해 구현했다. ○ 또한, 알칼리성 환경에서 몰리브덴의 동적 변화가 산소 발생 반응에 높은 활성을 가진 코발트 옥시수산화물로의 전이를 촉진해, 낮은 전류 밀도 조건에서도 전압 손실을 크게 줄이고 AEM 수전해 효율 개선에 중요한 역할을 한다는 점을 실시간 전기화학 및 라만 분석을 활용해 규명했다. □ 박유세 교수는 “산소 기체 확산 전극 개발로 AEM 수전해 효율이 획기적으로 개선되고, AEM 수전해 기술의 상용화 가능성도 한층 높아졌다”며 “앞으로 실증 기반의 후속 연구를 수행할 계획”이라고 말했다. ○ 이번 연구는 과학기술정보통신부의 나노 및 소재기술개발사업과 H2GATHER 사업의 지원을 받아 수행됐으며, 부산대 박유세 교수와 국립창원대 이승화 교수, 국립한밭대 신기현 교수, 한국재료연구원 이주영 박사가 공동 교신저자, 충북대 신소재공학과 이성준 석사과정생이 제1저자로 수행했다. ○ 해당 성과는 다학제 분야 세계적 권위의 학술지인 『어드밴스드 사이언스(Advanced Science)』 온라인 8월 4일자에 게재됐다. - 논문 제목: Sacrificial Template-Derived CoMo-LDH Gas Diffusion Electrode for Anion Exchange Membrane Water Electrolysis (음이온 교환막 수전해 맞춤형 희생형 템플릿 기반 CoMo-LDH 가스 확산 전극 개발) - 논문 링크: https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202508370 - 기사 링크: 부산대, 차세대 산소 발생 전극 개발…경제성·효율성 동시 달성 [울산매일] 부산대 '글로컬랩 사업'선정_기초연구 생태계 거점 육성 새글 작성자 나노 조회수 10 게시일자 2025-09-09 [PNU리서치] 오진우 교수팀, '색으로 읽는 수질 오염' 질산성질소 실 작성자 나노 조회수 40 게시일자 2025-02-21 나노에너지공학과 오진우 교수 연구팀이 수질 오염을 일으키는 질산성질소를 전처리 과정 없이 현장에서 검출할 수 있는 기술을 개발했다. ‘질산성질소(NO₃-N)’는 부영양화(富營養化, 수역에 질소·인 등 영양염류가 과도하게 공급돼 플랑크톤 같은 조류나 수생식물이 과도하게 번성하는 현상)의 주요 원인 중 하나이며, 농도가 증가할수록 질소 순환의 불균형을 초래하고, 생태계를 교란하는 문제가 발생한다. 이로 인해 양식 어류에서 성장 속도 저하가 나타나 대규모 폐사를 유발할 수 있다. 유아의 인체에 유입될 경우 청색증과 같은 위험을 초래하기도 한다. 질산성질소를 모니터링하기 위해 다양한 기술이 개발됐지만, 질산성질소 자체가 열역학적인 면에서는 안정된 상태이기 때문에 일반적인 화학적 방법으로 검출하기 어려워 전처리 과정이 필수적이다. 또한 다양한 미네랄의 간섭으로 측정 정확도가 저하될 가능성이 크고 기존 측정방법으로는 시간이 오래 걸려 실시간으로 정량적 분석을 할 수 있는 기술이 부족해 새로운 센서 기술의 필요성이 대두돼 왔다.이번 연구에서는 전이금속 기반 비색(比色) 센서*를 활용해 질산성질소 농도를 실시간으로 측정할 수 있는 센서를 개발했다. 기존 방법과 달리 화학적 분석법에 의존해 분석하는 것이 아닌 색 변화를 이용해 질산성질소 농도를 측정할 수 있어 높은 실용성을 갖는다. * 비색(比色) 센서: 특정 물질과 화학 반응을 일으켜 색이 변하는 원리를 이용한 센서.이를 위해 4주기 전이금속*(Mn, V, Fe, Co, Cr, Cu, Ni)과 용매 및 첨가제를 특정 비율로 혼합해 센서의 색 변화를 시간에 따라 측정하고, 색 변화가 질산성질소의 농도에 선형적으로 증가하는 센서를 선정해 조합을 구성했다. 그리고 센서 성능 검증을 위해 색 변화 데이터를 기반으로 계층적 군집 분석과 조성 분석을 실시해 센서의 능력을 평가했다. 단순 센서의 색 변화만이 아니라 시간에 따른 색 변화 데이터를 사용한다는 점이 다른 비색 센서와의 차별점이다.* 4주기 전이금속: 주기율표에서 4주기에 속하는 전이금속 원소군(21번~30번)으로, Sc(스칸듐), Ti(티타늄), V(바나듐), Cr(크로뮴), Mn(망간), Fe(철), Co 코발트), Ni(니켈), Cu(구리), Zn(아연)이 있다. 이들은 여러 산화 상태를 가질 수 있어 색이 변하는 성질이 있으며, 촉매 작용, 산화·환원 반응에서 중요한 역할을 한다. 착화합물 형성 능력이 뛰어나 화학 센서, 촉매, 생체 금속 단백질 등에도 활용된다. 【전이금속 기반 비색 센서의 필요성 및 수질 분석 플랫폼 구축】연구팀은 또한 색 변화 패턴의 대규모 데이터를 구축해 질산성질소뿐만 아니라 해수 및 지하수 내 주요 오염물질을 감지할 수 있는 확장 가능한 선택적 센서 시스템을 개발했다. 머신러닝 기반 패턴 분석을 적용하면 다양한 오염물질을 동시에 분석할 수 있는 차세대 필드 진단 기술로 발전할 가능성이 존재한다.오진우 교수는 “이번 연구는 전이금속 기반 비색 센서 어레이를 활용해 질산성질소를 정밀하게 검출할 수 있는 시스템을 개발한 것으로, 기존 화학 분석법의 복잡한 전처리 과정 없이도 해수 및 지하수 내 질산성질소를 신속하게 감지할 수 있어 향후 수질 모니터링 및 환경 오염 감지 기술로 활용될 것으로 기대된다”고 말했다.전이금속 기반의 비색 센서 어레이를 이용해 전처리 없이 질산성질소를 효과적으로 검출하는 기술을 개발한 이번 논문은 국제학술지 『ACS sensors』 2월 2일자에 게재됐다.- 논문 제목: Point-of-Care-Testing NO3-N Detection Technology with Selected Transition-Metal-Based Colorimetric Sensor Arrays(전이금속 기반 비색 센서 어레이를 이용한 현장 진단용 질산성질소 검출 기술)- DOI: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acssensors.4c02771이번 연구는 나노에너지공학과 오진우 교수와 나노바이오융합연구소 정태영 박사가 교신저자, 나노융합기술학과 이정근 박사과정생이 제1저자로 수행했으며, 해양수산부 재원의 한국해양과학기술진흥원(KIMST) 지원 및 2024년도 과학기술정보통신부 재원의 한국연구재단 IRC(Innovation Research Center) 과제 연구비 지원을 받아 부산대, 젠라이프, 피쉬케어, 블루젠이 협력해 이뤄졌다.* 상단 사진: 왼쪽부터 정태영 박사, 이정근 박사과정생, 오진우 교수.[Abstract]Nitrate-nitrogen (NO₃-N) is a significant contaminant in groundwater and seawater, primarily due to the oxidation of ammonia through nitrification. This process disrupts the nitrogen cycle, leading to environmental pollution and posing risks to marine aquaculture and human health. Excessive NO₃-N concentrations can cause severe health effects, such as methemoglobinemia in infants and the formation of carcinogenic N-nitrosamines. In aquatic ecosystems, elevated NO₃-N levels contribute to algal blooms, oxygen depletion, and the decline of marine life, while in aquaculture, they reduce fish growth and immunity, leading to increased mortality.Traditional NO₃-N detection methods, including ion chromatography and continuous flow analysis, require pretreatment and are time-consuming. Many existing techniques suffer from measurement uncertainties due to interference from complex chemical substances in seawater. Moreover, field-deployable NO₃-N sensors with high sensitivity and selectivity remain scarce. In this study, we developed a transition-metal-based colorimetric sensor capable of detecting NO₃-N on-site without pretreatment. By mixing transition metals (Mn, V, Fe, Co, Cr, Cu, Ni) with solvents and additives, we analyzed the color changes induced by NO₃-N at concentrations ranging from 1 to 100 ppm.We selected sensors that exhibited a linear increase in color velocity with increasing NO₃-N concentrations and designed an array sensor using these optimal candidates. The performance of the array was validated through hierarchical cluster analysis (HCA) and compositional analysis, confirming its ability to detect NO₃-N in complex matrices. The sensor array's effectiveness was further demonstrated by analyzing seawater samples with varying NO₃-N concentrations, where HCA classification results based on color distance measurements corresponded closely with results obtained from conventional seawater testing methods. Additional HCA classification, incorporating pH, phosphate-phosphorus, total dissolved phosphorus, and chloride ion data, revealed differing clustering patterns, emphasizing the specificity of our sensor for NO₃-N detection. Furthermore, experiments conducted with varying NaCl concentrations confirmed that clustering was primarily driven by NO₃-N levels rather than mineral content. These findings validate that our transition-metal-based colorimetric array sensor can selectively detect NO₃-N in complex seawater matrices, offering a promising approach for rapid, on-site environmental monitoring and multi-target sensing applications.- Authors (Pusan National University) · First author: Jung-Geun Lee (Institute of Nanobio Convergence) · Corresponding authors: Tae-Young Jeong (Institute of Nanobio Convergence), Jin-Woo Oh (Department of Nano Fusion Technology)- Title of original paper: Point-of-Care-Testing NO₃-N Detection Technology with Selected Transition-Metal-Based Colorimetric Sensor Arrays- Journal: ACS sensors- DOI: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acssensors.4c02771 [PNU리서치] 이형우 교수팀, 햇빛만 쬐어도 99.8% 소독…고성능 신형 마스크 상용화 작성자 나노 조회수 41 게시일자 2025-06-17 반도체에 쓰이는 탄소나노튜브로 햇빛만 쬐어도 99.8% 바이러스가 제거되고, 1만 번 이상 접었다 펴도 사용 가능한 친환경 마스크가 개발돼 의료 및 산업 분야에 혁신적인 방역 솔루션을 제공할 것으로 기대된다.해당 마스크는 기존 일회용 마스크의 환경오염 문제를 해결할 뿐만 아니라 재사용이 가능하고, 호흡 센서나 습기 감지와 같은 스마트 기능까지 탑재할 수 있어 경제성과 지속가능성, 제품화 가능성을 동시에 갖춘 차세대 기술로 평가받고 있다.나노에너지공학과 이형우 교수 연구팀이 롤투롤(Roll-to-Roll) 공정*으로 이번에 제작한 탄소나노튜브(CNT) 기반의 재사용 가능한 친환경 마스크에 대한 설명이다.* 롤투롤(Roll-to-Roll) 공정: 연속적으로 회전하는 롤 표면에 소재를 코팅하거나 전사해 대면적으로 생산할 수 있는 공정 기술로, 생산성이 높고 대량 제조에 적합해 필름, 센서, 마스크 필터 등 다양한 분야에 활용된다.코로나19 팬데믹을 계기로 마스크 착용이 일상화됐지만, 기존 일회용 마스크는 플라스틱 폐기물과 같은 환경문제와 1회 사용 이후 바이러스를 차단하는 성능이 현저하게 저하된다는 한계가 있었다. 이에 따라 재사용이 가능하며 성능을 유지할 수 있는 고효율 마스크 필터 개발이 요구돼 왔다.연구팀이 개발한 신형 마스크는 건식 방사가 가능한 탄소나노튜브를 합성, 롤투롤(Roll-to-Roll) 공정 적용이 가능해 대면적 생산이 가능하고 접착제를 사용하지 않고도 탄소나노튜브와 폴리프로필렌 섬유를 결합할 수 있어 기존 제조 방식 대비 높은 산업적 활용성을 갖췄다.【탄소나노튜브 마스크 제작 공정 모식도】기존 일회용 마스크의 환경문제와 기능적 한계를 극복하기 위해 개발된 이 마스크는 초소수성(超疏水性)을 갖는 탄소나노튜브(접촉각* 175.53도)를 마스크에 적용해 탄소나노튜브가 갖는 우수한 특성을 그대로 사용할 수 있도록 제작됐다. * 접촉각: 고체 표면 위에 놓인 액체 방울이 이루는 고체-액체-기체 경계면의 각도로, 표면의 젖음성을 나타내는 지표다. 일반적으로 접촉각이 클수록 소수성, 작을수록 친수성을 의미하며, 150도 이상이면 초소수성으로 분류된다.연구팀이 개발한 마스크는 수직 배열 탄소나노튜브의 정렬 구조를 통해 뛰어난 통기성을 가져 마스크 내부의 습기 관리가 가능하다. 뿐만 아니라 탄소나노튜브가 갖는 특성에 의해 태양광 또는 전기적 가열(Joule heating*)을 통한 바이러스 비활성화 효과(99.8% 바이러스 제거)도 확인했다.* 전기적 가열(Joule heating): 전류가 도체를 통과할 때 발생하는 저항에 의해 열이 생성되는 현상으로, ‘저항 가열’이라고도 불린다. 외부 열원이 없이도 전기만으로 물체를 가열할 수 있어, 발열 소재나 자가 소독 시스템에 널리 활용된다.【탄소나노튜브 마스크 특성 그래프】또한, 마스크 착용 후 호흡 시 탄소나노튜브의 저항 변화를 통해 스마트 기능(호흡 센서, 습기 감지 기능) 제공이 가능하며, 1만 회 이상의 굽힘 시험 후에도 특성이 변하지 않는 높은 내구성을 갖추고 있어 기존 마스크의 단점을 보완해 차세대 의료 및 산업용 방역 마스크로의 적용 가능성이 기대된다.이형우 나노에너지공학과 교수는 “이번 연구를 통해 환경친화적이고 재사용이 가능한 고성능 마스크를 개발했으며, 향후 실용화를 위한 후속 연구를 진행할 계획”이라고 말했다.이번 연구는 부산대·성균관대·고려대 공동연구로, 나노에너지공학과 이형우 교수가 교신저자, 에너지융합기술연구소 우채영 박사후 연구원이 제1저자로 수행했다. 과학기술정보통신부 및 한국연구재단 지원(중견연구, 글로벌 선도연구센터)과 정보통신기획평가원의 정보통신연구센터 과제 지원을 받았다.해당 논문은 국제 학술지 『SusMat』에 3월 10일자로 게재됐다. - 논문 제목: Advanced Facial Mask Using Roll-to-Roll Processed Superhydrophobic Vertically Aligned Carbon Nanotubes for Enhanced Antiviral Effects and Reusability (롤투롤 공정 기반 초소수성 수직 배열 탄소나노튜브를 활용한 고성능 항바이러스 및 재사용 가능한 마스크)- 논문 링크: https://doi.org/10.1002/sus2.70001 * 상단 연구진 사진: 왼쪽부터 이형우 교수, 우채영 박사후 연구원.[Abstract]The COVID-19 pandemic has exposed the limitations of traditional preventative measures and underscored the essential role of face masks in controlling virus transmission. More effective and recyclable facial masks using various materials have been developed. In this work, vertically aligned carbon nanotubes (VACNTs) are employed as effective facial mask filters, particularly aimed at preventing SARS-CoV-2 virus infection in preparation for future COVID-19 pandemics. This study assesses six critical aspects of facial masks: hydrophobicity, industrial viability, breathability, hyperthermal antiviral effect, toxicity, and reusability. The VACNT alone exhibits superhydrophobicity with a contact angle of 175.53˚, and an average of 142.7˚ for a large area on spun-bonded polypropylene. VACNTs are processed using a roll-to-roll method, eliminating the need for adhesives. Due to the aligned tubes, VACNT filters demonstrate exceptional breathability and moisture ventilation compared to previously reported CNT and conventional filters. Hyperthermal tests of VACNT filters under sunlight confirm that up to 99.8% of the HCoV 229E virus denatures even in cold environments. The safety of using VACNTs is corroborated through histopathological evaluation and subcutaneous implantation tests, addressing concerns of respiratory and skin inflammation. VACNT masks efficiently transmit moisture and rapidly return to their initial dry state under sunlight maintaining their properties after 10,000 bending cycles. In addition, the unique capability of VACNT filters to function as respiratory sensors, signaling dampness and facilitating reuse, is assessed, alongside their Joule heating effect.- Authors (Pusan National University): Chae Young Woo (Research Center of Energy Convergence Technology), Hyung Woo Lee (Department of Nanoenergy Engineering)- Title of original paper: Advanced Facial Mask Using Roll-to-Roll Processed Superhydrophobic Vertically Aligned Carbon Nanotubes for Enhanced Antiviral Effects and Reusability- Journal: SusMat- Web link: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/sus2.70001- Contact e-mail: LHW2010@pusan.ac.kr [PNU리서치] 박민준 교수팀, 수명 10배·저비용·친환경 에너지저장장치 혁신 작성자 나노 조회수 36 게시일자 2025-05-20 나노에너지공학과 박민준 교수 연구팀이 차세대 ESS(에너지저장장치)용 레독스* 흐름 전지 가격의 40%를 차지하는 이온교환막**을 제거한 새로운 ‘장수명 저비용 아연-망간 레독스 흐름 전지’를 개발했다.* 레독스 흐름 전지(Redox Flow Battery): 환원(Reduction) + 산화(Oxidation) + 흐름(Flow) + 전지(Battery).** 이온교환막: 레독스 흐름 전지의 작동을 위해 매개하는 이온(양성자/수소이온)을 선택적으로 투과하는 고분자 막.최근 ESS 수요가 높아지고 있는 가운데, 대표적으로 사용되는 리튬 이온 전지에서 지속적으로 화재 사고가 발생해 이를 대체하거나 안전성을 높이려는 시도가 이어져 왔다. 대안으로 레독스 흐름 전지(Redox Flow Battery)가 활발히 개발되고 있으며 용량과 출력을 별개로 설계할 수 있는 특성과 장수명 및 안전성으로 ESS에 적합한 이차전지로 주목받고 있다. 【(왼쪽부터) 이번 연구를 수행한 박민준 교수, 강준희 교수】레독스 흐름 전지는 화학적 에너지를 전기 에너지로 변환하는 충전식 배터리의 한 종류다. 대규모 에너지 저장이 필요한 분야에서 특히 유용하다. 태양광·풍력 발전과 함께 사용해 전력 공급을 안정화하거나, 전력 피크 시간에 공급을 조절해 효율적으로 운영하고, 병원·데이터 센터 등에 장시간 전력 공급이 가능하게 해준다.기존 리튬 이온 배터리가 고체 전극에서 반응이 일어나는 과정 중 열이 쌓여 과열·발화 가능성이 있고 충·방전을 반복하면서 전극이 손상돼 합선 위험이 있는 반면, 레독스 흐름 전지는 액체 전해질을 사용해 과열되지 않으며 폭발 위험이 없고 전해액(용액) 속에서 화학 반응이 일어나기 때문에 전극이 손상되지 않는다.하지만 레독스 흐름 전지는 높은 가격으로 상용화가 제한적이었다. 이에, 레독스 흐름 전지 가격의 40% 이상을 차지하는 이온교환막을 제거한 ‘이온교환막 없는 레독스 흐름 전지’에 대한 선행 연구가 있어 왔지만, 대용량화를 위한 펌프 순환형 스택 구조에 대한 체계적인 연구가 부족한 실정이었다.레독스 흐름 전지는 전해액이 들어있는 배터리다. 일반 배터리는 상자처럼 고정된 형태로 안에서만 반응이 일어나지만, 레독스 흐름 전지는 액체(전해액)가 계속 흐르면서 반응하는 구조다. 이 전해액을 잘 순환시키는 방식이 중요한데, 그 핵심 기술이 ‘펌프 순환형 스택 구조’다. 전해액은 저장하는 큰 탱크가 따로 있어 펌프가 전해액을 전지 내부로 보내 화학 반응을 일으키면서 전기를 생산한다. 반응이 끝난 전해액은 다시 탱크로 돌아가고 재사용된다. 전해액이 계속 순환하면서 균일한 반응을 유지하고, 전해액을 바꿔주면 쉽게 새것처럼 사용 가능하다. 배터리 크기를 키우지 않아도 전해액 탱크만 키우면 용량이 늘어날 수 있어 대용량화가 가능해진다. 그러나 기존 연구에서는 이온교환막 없이는 펌프 순환 시 전해액이 섞이고, 전극이 불안정해지는 문제를 해결하지 못해 상용화가 어려웠다. 이번 연구는 기존에 발표된 이온교환막 없는 레독스 흐름 전지에서 구현되지 않았던 펌프 순환형 스택 구조를 3D 프린터로 설계한 격막으로 구현했다. 【멤브레인(이온교환막)이 없는 아연-망간 레독스 흐름 전지용 아미노산 첨가제의 역할】또한, 기존에 널리 사용돼 온 바나듐계 레독스 흐름 전지에서 높은 비용을 차지했던 고가의 양이온교환막 및 바나듐 전해액의 사용을 배제하고, 대신 저비용의 아연과 망간을 사용했다. 아연과 망간은 레독스 흐름 전지의 양극과 음극에서 핵심적으로 사용된다. 아연은 전자를 주고(음극) 망간은 전자를 받으며(양극) 전기를 만든다. 기존 바나듐보다 비용이 저렴하고 안정적이라 화재 위험이 낮다.연구팀은 양극과 음극에 동시에 작용 가능한 친환경 다기능 아미노산 첨가제를 전해액에 적용해 양극과 음극 모두의 수명과 용량을 끌어올렸다. 이 같은 연구 결과, 동일 용량의 아연-망간 레독스 흐름 전지 중 최고 수명인 선행 연구 대비 10배의 에너지 밀도를 기록했다. 전지 성능이 10배 높아진 것이다.【멤브레인(이온교환막)이 없는 아연-망간 레독스 흐름 전지】박민준 교수는 “이번 연구는 화재 위험이 없는 안전한 ESS의 보급을 위한 큰 도약이 될 것”이라며 “친환경 수계(水系) 레독스 흐름 전지 상용화에 한발 가까워질 것으로 기대한다”고 말했다. 이온교환막 없는 아연-망간 레독스 흐름 전지를 3D 프린터를 활용한 설계로 구현해 초저비용 스택을 설계하고, 친환경 아미노산 첨가제(Aspartic acid)를 사용해 전지의 수명과 용량을 대폭 향상시킨 이번 연구는 에너지 분야 상위 2.9%, IF(Impact Factor, 피인용지수) 24.4인 국제 학술지 『Advanced Energy Materials』 3월 3일자 표지논문(상단 이미지)으로 게재됐다. - 논문 제목: Revisiting Membrane-Free Zn-Mn Redox Flow Batteries: An Innovative Universal Aspartic Acid Additive for Superior Stability(이온교환막 없는 아연-망간 산화환원 흐름 전지 재검토: 뛰어난 안정성을 위한 혁신적인 범용 아미노산 첨가제)- 논문 링크: https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202500621?af=R 이번 연구는 2024년도 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 우수신진연구 사업의 지원을 받아, 부산대 나노에너지공학과 박민준 교수팀과 강준희 교수팀, 국립부경대 오필건 교수 연구팀이 공동으로 진행했다.[Abstract]An all-aqueous membrane-free Zn?Mn redox flow battery utilizing deposition chemistry could be an excellent alternative to conventional aqueous redox flow batteries for reducing costs and improving stability. In the neutral/mildly acidic electrolyte environment of aqueous Zn?Mn redox flow batteries, the anode still suffers from issues such as zinc dendrite growth and corrosion, while the cathode struggles with poor reversibility. The same issues arise in membrane-free Zn?Mn redox flow batteries that use a combined electrolyte, where both anolyte and catholyte are combined. Therefore, it is possible to simultaneously address the issues of both the anode and cathode by using a single additive in the combined electrolyte. Here, we introduce aspartic acid as a universal additive for all-aqueous membrane-free Zn?Mn redox flow battery. In the combined electrolyte, aspartic acid bonded to the Zn anode surface, Zn2+ ions, and Mn2+ ions, resolving almost all the side reactions. Impressively, membrane-free Zn?Mn redox flow battery with aspartic acid demonstrated remarkable cycling stability of 300 cycles at an areal capacity of 10 mAh cm?2. We propose a new efficient strategy for controlling overall side reactions by the simple addition of a single additive in the integrated electrolyte with this report.- Authors (Pusan National University): Hyeokjun Jang (Department of Nano Fusion Technology), Minjoon Park (Department of Nanoenergy Engineering)- Title of original paper: Revisiting Membrane-Free Zn-Mn Redox Flow Batteries: An Innovative Universal Aspartic Acid Additive for Superior Stability- Journal: Advanced Energy Materials- Web link: https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202500621?af=R - Contact e-mail: mjpark@pusan.ac.kr [PNU포커스] 오진우 교수, 교원창업기업 젠라이프 '대통령 표창' 수상 작성자 나노 조회수 36 게시일자 2024-11-01 나노에너지공학과 오진우(사진) 교수가 10월 28일 서울 양재 에이티(aT)센터에서 열린 ‘제27회 농림축산식품 과학기술대상 시상식’에서 대통령 표창을 수상했다.오진우 교수는 교원창업기업 젠라이프의 대표이사로, 인공후각 기반 농산물 신선도, 식품 위생, 잔류 농약을 판별할 수 있는 바이오센서 개발을 통한 농식품 신뢰성 강화 및 국민 건강보건 향상에 기여한 업적을 인정받았다.오 교수는 유전공학 기술로 바이오 물질의 DNA를 조작하면 동일 플랫폼에 원하는 화학 특성을 체계적으로 탑재할 수 있다는 점에 착안해 M13 박테리오파지를 개발하고 이를 활용한 전자코 제품을 제작했다.특히, 과일이나 야채의 신선도를 현장에서 바로 판별할 수 있는 비접촉식 ‘휴대용 나노-바이오 전자코(냄새 감시 소자) 시스템’을 선보이는 등 실시간 초고감도 특성과 더불어 소형화를 통해 식품유통분야 현장진단 신시장 개척에 기대를 모으고 있다. 나노융합기술학과 김선주 학생의 PNU-STAR, 우수논문상, BK 해외연구과제 달성 소식 작성자 나노 조회수 214 게시일자 부산대학교 나노융합기술학과 박사과정의 김선주 학생이 탁월한 연구 성과와 열정을 인정받아 PNU-STAR, 우수논문상, 그리고 BK 해외연구과제를 연이어 수상하며 학문적 역량을 입증했습니다. 이는 학문적 깊이와 글로벌 연구 네트워크를 확장하는 데 중요한 성과로 평가받고 있습니다. PNU-STAR상 수상BK21 FOUR 사업의 핵심역량 우수 대학원생으로 선정되어 PNU-STAR상을 수상하였습니다. 이 상은 대학원생의 연구 성과와 참여도를 평가하여 수여되는 상으로, 김선주 학생은 독창적인 연구 활동과 뛰어난 학문적 기여를 통해 이 영예를 차지했습니다. 우수논문상 수상최근 ACS Energy Letters에 게재한 논문을 통해 우수논문상을 수상하며 연구의 우수성을 다시 한번 인정받았습니다. 해당 논문은 "Methylammonium Nitrate-Mediated Crystal Growth and Defect Passivation in Lead Halide Perovskite Solar Cells"라는 제목으로, 첨가제 공학을 활용하여 페로브스카이트 태양전지의 효율성과 안정성을 동시에 개선한 획기적인 연구로 평가받고 있습니다. 이는 재생 가능 에너지 기술의 상용화를 위한 새로운 가능성을 제시한 중요한 연구 성과입니다. BK 해외연구과제 선정더불어 BK21(Brain Korea 21) 프로그램의 해외연구과제에 선정되어 스위스 로잔연방공과대학교(EPFL)의 Michael Gr?tzel 교수 연구실에서 1년간 국제 공동연구를 수행할 예정입니다. 이 연구는 계면 제어 기술을 활용한 n-i-p 구조 페로브스카이트 태양광 모듈의 발전을 목표로 하며, 글로벌 연구 협력을 통해 학문적 깊이와 국제적 역량을 확장할 중요한 기회가 될 것입니다. 특히, 레이저 스크라이빙 공정 최적화와 대면적 모듈 제작 기술의 실현을 통해 태양광 기술의 상용화를 앞당길 것으로 기대됩니다. 김선주 학생의 이번 성과는 개인의 노력뿐만 아니라, 체계적인 교육 및 연구 지원의 결실입니다. 앞으로도 김선주 학생이 국제적인 연구 무대에서 더 큰 성과를 이루어낼 수 있도록 많은 응원과 관심 부탁드립니다. [PNU리서치] 서지연 교수팀, 꿈의 소재 '페로브스카이트' 안정성·납 작성자 나노 조회수 302 게시일자 크라운 에테르 공정으로 효율·안전 동시 해결해 상용화 촉진 기대미래 신소재로 주목받고 있지만 미흡한 장기 구동안정성과 납 유출 문제로 활용이 지체돼 온 ‘고효율 페로브스카이트 태양전지’의 안전성(Safety)과 안정성(Stability)을 동시에 해결할 수 있는 새로운 기술이 개발됐다.우수한 광전자 특성을 지닌 페로브스카이트 태양전지는 차세대 에너지원으로 큰 관심을 모으고 있다. 하지만, 상용화에 적합한 높은 전력 변환을 달성하고도 디바이스 안정성이 좋지 못해 이를 해결하는 것이 주요 과제로 남았다. 또한 페로브스카이트 광활성층에 사용되는 납 성분의 독성은 환경에 부정적인 영향을 미치며, 특히 수분이 페로브스카이트의 상 분해를 유도해 납 누출을 증가시킬 수 있다는 점도 적극적인 활용에 걸림돌이 돼 왔다. 이에, 나노에너지공학과 서지연(사진) 교수 연구팀은 새롭게 개발한 납 포획 기술을 통해 납을 효율적으로 포획해 태양전지 모듈이 손상을 입어 외부에 노출되더라도 납을 고정함으로써 누출을 방지할 수 있도록 했다. 계면(界面)의 결함을 효율적으로 치유해 태양전지 광전변환 효율도 향상시켰다. 【크라운 에테르 물질의 효율적인 납 포획 기능과 태양전지의 장기 수분안정성 향상】연구팀은 벤조-18-크라운-6 에테르(Benzo-18-crown-6 ether)와 같은 크라운 에테르(crown ether, 고리형 폴리에테르) 물질을 이용한 간단한 용액 공정을 통해 납-할라이드 페로브스카이트의 계면 패시베이션(Interfacial passivation)*을 시도했다. * 계면 패시베이션((Interfacial passivation): 물리적 또는 화학적 방법을 사용해 물질의 표면 또는 계면을 안정화시키는 과정.그 결과 전력 변환 효율의 증가를 달성해 계면 패시베이션의 효능이 강조됐고, 크라운 에테르가 납 이온과의 호스트-게스트(host-guest) 복합체* 형성을 통해 납 누출을 저지할 뿐만 아니라, 계면 처리한 필름은 수분에 대한 강한 저항성을 가져 높은 습도 환경에서도 기존 대비 향상된 장기 안정성을 보임을 확인했다.**호스트-게스트(host-guest) 복합체: 호스트 분자가 일종의 컨테이너 역할을 하고, 게스트 분자는 호스트 분자 내부에 들어가거나 호스트 분자의 표면에 결합해 형성된 안정된 복합체.이는 상용화 및 신재생 에너지 응용을 발전시킬 준비가 된 지속가능한 페로브스카이트 태양전지에 대한 납 누출 및 장기 안정성을 동시에 해결하는 크라운 에테르의 가능성을 보여준 것이다.서지연 교수는 “이번 연구결과를 통해 페로브스카이트 태양전지 활용에 발목을 잡고 있는 안정성과 안전성을 동시에 해결해 상용화를 촉진시킬 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.【제1저자 김선주 석박사통합과정생】이번 연구는 한국연구재단 기본연구사업과 산업통상자원부, 한국산업기술진흥원의 국제공동기술개발사업 지원을 받아 부산대 BK21 에너지융합기술교육연구단 소속 석박통합과정생 김선주 학생이 제1저자, 나노에너지공학과 서지연 교수가 교신저자로 수행했다. 스위스 로잔연방공대학(EPFL) Kevin Sivula 교수팀, 스위스 프리브룩대학(University of Fribourg) Jovana Milic 교수도 참여했다.해당 논문은 국제 학술지 『Journal of Energy Chemistry』 5월호에 게재됐다.- 논문 제목: Interfacial engineering through lead binding using crown ethers in perovskite solar cells(크라운 에테르를 이용한 납 결합을 통한 페로브스카이트 태양전지의 계면 설계)- DOI: https://doi.org/10.1016/j.jechem.2024.01.042 [Abstract]IIn the domain of perovskite solar cells (PSCs), the imperative to reconcile impressive photovoltaic performance with lead-related issue and environmental stability has driven innovative solutions. This study pioneers an approach that not only rectifies lead leakage but also places paramount importance on the attainment of rigorous interfacial passivation. Crown ethers, notably benzo-18-crown-6-ether (B18C6), were strategically integrated at the perovskite-hole transport material interface. Crown ethers exhibit a dual role: efficiently sequestering and immobilizing Pb2+ ions through host-guest complexation and simultaneously establishing a robust interfacial passivation layer. Selected crown ether candidates, guided by density functional theory (DFT) calculations, demonstrated proficiency in binding Pb2+ ions and optimizing interfacial energetics. Photovoltaic devices incorporating these materials achieved exceptional power conversion efficiency (PCE), notably 21.7% for B18C6, underscoring their efficacy in lead binding and interfacial passivation. Analytical techniques, including time-of-flight secondary ion mass spectrometry (ToF-SIMS), ultraviolet photoelectron spectroscopy (UPS), time-resolved photoluminescence (TRPL), and transient absorption spectroscopy (TAS), unequivocally affirmed Pb2+ ion capture and suppression of non-radiative recombination. Notably, these PSCs maintained efficiency even after enduring 300 h of exposure to 85% relative humidity. This research underscores the transformative potential of crown ethers, simultaneously addressing lead binding and stringent interfacial passivation for sustainable PSCs poised to commercialize and advance renewable energy applications. * Reference- Authors (Pusan National University) · First author: Sun-Ju Kim (Department of Nano Fusion Technology) · Corresponding author: Prof. Ji-Youn Seo (Department of Nanoenergy Engineering)- Title of original paper: Interfacial engineering through lead binding using crown ethers in perovskite solar cells- Journal: Journal of Energy Chemistry- DOI: https://doi.org/10.1016/j.jechem.2024.01.042 [PNU리서치] 김승철·오진우 교수팀 "색 변화로 냄새 구분 더 명확히 한다&qu 작성자 나노 조회수 172 게시일자 광메카트로닉스공학과 김승철 교수팀과 나노에너지공학과 오진우 교수팀은 초분광 측정* 및 딥러닝 분석 방식을 통해 진보된 비색 전자코 센서 시스템 개발에 성공했다.* 초분광 측정(Hyperspectral measurement): 2차원 이미지에 수백 개의 파장 정보를 저장할 수 있는 측정 기술로, 물질마다 존재하는 고유의 광학적 특성을 분석한다.‘전자코’는 인간의 후각 기관을 모방해 다양한 화합물을 탐지하고 식별하는 기술이다. ‘비색 전자코(colorimetric electronic nose)’는 이러한 전자코에 색의 농도나 변화를 측정하고 분석하는 과학적 기법인 ‘비색(比色, Colorimetry)’ 센서를 결합한 장치다. 색의 변화를 이용해 냄새를 더 정확하게 구분할 수 있는 신기술로, 복잡한 냄새 분석이나 의료 진단 등에 유용하게 쓰일 전망이다.이번 연구에서 비색 전자코 물질로 활용된 ‘M13 박테리오파지(M13 bacteriophage)’는 유전공학 방법으로 바이오 물질의 DNA를 조작해 원하는 화학 특성, 가스 선택성을 부여할 수 있는 나노바이오 물질이다. 유전자 조작된 M13 박테리오파지의 반응성은 파지가 외부 물질(VOCs, 휘발성 유기화합물)과의 흡착 친화도에 비례하며, 물질의 흡착 정도가 변하면서 비색 센서의 색 변화가 정량적으로 유도된다. * M13 박테리오파지: 외가닥 DNA 바이러스 중 하나인 M13 박테리오파지는 폭 6.6nm, 길이 880nm인 바이오 물질이며 2,700여 개의 표면 단백질이 중심의 외가닥 DNA를 나선형으로 감고 있다. 각각의 표면 단백질은 양 끝단에 DNA 조작을 통해 원하는 아미노산을 배치할 수 있으며 이로 인해 각각의 유전자 type M13 파지는 특유한 반응성을 보유한 수용체로 작동할 수 있다.【시간 분해 초분광 측정 및 데이터 처리 순서의 작동 원리】가스 분자에 의해 자극되는 비색 1D 라인 어레이 센서를 사용한 시간 분해 초분광 측정 프로세스의 개략도.각 파지 센서에서 조명된 백색광(WL)의 회절 각도는 대상 가스에 의해 자극된 파지 다발의 빠른 확장으로 인해 변경됨.연구팀은 M13 박테리오파지 기반의 비색 센서 어레이(array, 배열)의 실시간 가스 반응을 감지하기 위해 2D 공간정보, 1D 분광정보를 측정하는 기존 초분광 측정법을 변형해 공간정보, 분광정보, 시간정보로 이뤄진 3차원 초분광 데이터 측정법을 개발했다. 해당 방법은 1D 공간정보를 통해 얻어지는 비색 센서 어레이에서의 가스 반응에 따른 스펙트럼 변화를 딥러닝 분석으로 분석 가능하다. 또한 RGB 센서와의 비교분석을 통해 비색 센서가 가스와 반응하며 발생하는 스펙트럼의 변화가 특정 조건에서 RGB 센서에 존재하는 R(Red), G(Green), B(Blue) 컬러 필터의 넓은 스펙트럼 대역폭으로 인해 색 변화가 감지되지 않는 상쇄(Canceled out) 현상이 발생함을 확인했고, 이러한 한계를 초분광 측정을 통해 해결할 수 있음을 증명했다.연구팀은 측정된 3D 초분광 데이터를 분석하기 위해 다중 채널 2D 스펙트로그램으로 변환해 컨볼루션 신경망(Convolution neural network)을 통해 계층적 분석을 수행했다. 상대습도(Relative humidity) 농도 분류를 초분광과 RGB 측정 및 각각의 컨볼루션 신경망 제작을 통해 분류 성능을 평가했고, 초분광 시스템은 97.5%의 분류 정확도를 보이는 반면, RGB 모델은 동일한 조건에서 72.5%의 분류 정확도를 나타냄을 확인함으로써 초분광 시스템의 적용을 통한 진보된 비색 센서 구현이 가능함을 보여줬다.김승철 교수는 “이번 연구는 초분광 측정 및 분석 방법을 차세대 비색 전자코 소재인 M13 박테리오파지에 적용해 진보된 비색 전자코 시스템 구현이 가능함을 확인한 것”이라며 “이는 다양한 비색 소자 측정에 활용 가능해 복합가스 분석, 고정밀 의료용 진단 플랫폼 등에 활용될 것으로 기대한다”고 말했다. 이번 연구는 과학기술정보통신부의 바이오기술개발사업과 산업통상자원부 초고난도 자율주행모빌리티 인지예측센서 기술개발 사업, 부산대 BK21 FOUR 대학원혁신지원사업의 지원을 받아, 인지메카트로닉스공학과 정태인 박사과정생과 BIT research institute의 Thanh Mien Nguyen(탄 미엔 응우옌) 박사후 연구원이 공동 제1저자, 김승철 교수와 오진우 교수가 공동 교신저자로 수행했다. 【왼쪽부터 공동 교신저자 김승철 교수와 오진우 교수, 공동 제1저자 정태인 박사과정생과 탄 미엔 응우옌 박사후 연구원】초분광 측정 및 분석 방법을 적용해 성능을 향상시킨 비색 전자코 시스템을 개발한 이번 연구 성과는 분석화학 분야의 세계적인 학술지인『ACS sensors』 3월 28일자 표지 논문으로 게재됐다.- 논문 제목: Myltichannel hierarchical analysis of time-resolved hyperspectral data for advanced colorimetric e-nose(시간 분해 초분광 데이터의 다중 채널 계층 분석을 적용한 전자코)- 논문 링크: https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acssensors.3c02663 * 상단 이미지: 초분광 측정 기반 비색 전자코 센서 시스템 개략도. 『ACS sensors』표지 이미지 일부.[Abstract]The colorimetric sensor-based electronic nose has been demonstrated to discriminate specific gaseous molecules for various applications, including health or environmental monitoring. However, conventional colorimetric sensor systems rely on RGB sensors, which cannot capture the complete spectral response of the system. This limitation can degrade the performance of machine learning analysis, leading to inaccurate identification of chemicals with similar functional groups. Here, we propose a novel time-resolved hyperspectral (TRH) data set from colorimetric array sensors consisting of 1D spatial, 1D spectral, and 1D temporal axes, which enables hierarchical analysis of multichannel 2D spectrograms via a convolution neural network (CNN). We assessed the outstanding classification performance of the TRH data set compared to an RGB data set by conducting a relative humidity (RH) concentration classification. The time-dependent spectral response of the colorimetric sensor was measured and trained as a CNN model using TRH and RGB sensor systems at different RH levels. While the TRH model shows a high classification accuracy of 97.5% for the RH concentration, the RGB model yields 72.5% under identical conditions. Furthermore, we demonstrated the detection of various functional volatile gases with the TRH system by using experimental and simulation approaches. The results reveal distinct spectral features from the TRH system, corresponding to changes in the concentration of each substance.* Reference- Authors (Pusan National University) · First authors: Tae-In Jeong (Department of Cogno-mechatronics Engineering), Thanh Mien Nguyen (Bio-IT fusion technology research institute) · Corresponding authors: Seungchul Kim (Department of Optics and Mechatronics Engineering), Jin-Woo Oh (Department of Nano fusion technology)- Title of original paper: Multichannel Hierarchical Analysis of Time-Resolved Hyperspectral data for Advanced Colorimetric E-nose- Journal: ACS sensors- DOI: https://doi.org/10.1021/acssensors.3c02663 [PNU리서치] 서지연·김효정 교수팀, 온도감응형 첨가제로 페로브스카이트 결정 성장 조절해 작성자 나노 조회수 507 게시일자 나노에너지공학과 서지연 교수팀과 유기소재시스템공학과 김효정 교수팀은 스위스 로잔 연방 공과대학교(EPFL) 마이클 그라첼 교수와의 국제공동연구를 통해 소량의 첨가제로 페로브스카이트 결정립 성장을 조절함과 동시에 결함을 패시베이션함으로써 페로브스카이트 태양전지의 효율 및 열 안정성을 향상시킬 수 있음을 규명했다.* 페로브스카이트 태양전지(Perovskite Solar Cells): 유·무기 혼합 페로브스카이트 결정구조를 광흡수층으로 활용하는 박막형 태양전지. ‘페로브스카이트(perovskite)’는 ABX₃구조를 갖는 대부분의 물질을 칭함.‘페로브스카이트 태양전지(PSCs)’는 높은 효율과 낮은 비용으로 인해 차세대 태양전지의 유망한 후보로 부상했다. 이번 연구에서 서지연 교수팀과 김효정 교수팀은 온도 감응형 첨가제 엔지니어링을 활용해 결정성장 조절 기술과 태양전지 안정성을 확보하는 데 성공했다. 첨가제 엔지니어링은 오랫동안 PSCs의 성능을 향상시키기 위한 핵심 전략으로 인식돼 왔다. 제1저자로 참여한 나노융합기술학과 김선주 박사과정생은 소량의 CH3NH3+NO3- (Methylammonium Nirtate, MAN)을 페로브스카이트 전구체 용액에 도입해 결정립 성장을 조절하고 결정립계의 아이오딘 빈자리를 대체함으로써 페로브스카이트 활성층의 태양광 특성을 성공적으로 개선했다. 유기소재시스템공학과 김효정 교수와 공동 제1저자인 나노반도체공정·장비계약학과 조인화 연구교수는 ab initio 계산과 함께 in situ XRD 및 UV-visible 분광을 포함한 심층 분석을 통해 MAN 첨가제를 사용한 PSCs의 향상된 성능 및 안정성의 기초가 되는 메커니즘을 밝혀냈다. 이러한 발견은 온도에 민감한 첨가제 엔지니어링이 효율적이고 내구성이 뛰어난 PSCs 기술 개발을 촉진할 수있는 가능성을 강조한다.【페로브스카이트 결정립 경계에서의 첨가제 거동 및 역할】첨가제의 온도 민감성에 대한 추가적인 통찰은 다양한 기후, 특히 온도가 상승된 지역에서 PSCs의 성능 및 안정성을 향상시키는 데에 있어 귀중한 개발 방향성을 제공했다. 이 획기적인 연구는 지속 가능하고 신뢰할 수 있는 재생 가능한 에너지원을 찾는 데 중요한 진전을 의미한다. 연구팀은 온도에 민감한 첨가제 공학의 힘을 활용해 페로브스카이트 태양전지를 통해 더 밝고 친환경적인 미래를 향해 길을 열고 있다.나노에너지공학과 서지연 교수는 “이번 연구 결과는 첨가제들이 고온에서 페로브스카이트 태양전지 결정 내에서 어떠한 기능을 하는지 메커니즘을 최초로 규명한 것”이라며 “향후 페로브스카이트 태양전지가 옥외에 사용될 때 고온 환경에서도 안정하게 작동할 수 있는 기술로 상용화되는 데 기여할 수 있다”고 말했다. 해당 논문은 국제 학술지 『ACS Energy LETTERS』 4월 12일자에 게재됐다.- 논문 제목: Methylammonium Nitrate-Mediated Crystal Growth and Defect Passivation in Lead Halide Perovskite Solar Cells(질산메틸암모늄을 매개로 한 페로브스카이트 태양전지에서의 결정 성장과 결함 패시베이션)- 논문 링크: https://doi.org/10.1021/acsenergylett.4c00154이번 연구는 교육부가 지원하는 한국연구재단의 기초과학연구 프로그램 지원과 산업통상자원부와 한국기술진흥원의 국제협력연구개발 프로그램을 통해 재정지원을 받았다.* 인물 사진: 왼쪽부터 (아래) 서지연 교수, 김효정 교수, (위) 김선주 박사과정생, 조인화 연구교수.[Abstract]Additive engineering has been a crucial strategy to improve photovoltaic properties by reducing carrier trap centers or increasing carrier diffusion lengths in the lead halide perovskite active layer. We introduced a small amount of CH3NH3+NO3- (methylammonium nitrate, MAN) to a pristine MAPbl3 precursor solution as an agent for controlling the grain growth rate and healing iodine vacancies at grain boundaries of a perovskite film. With an addition of MAN, the larger grains were formed, confirmed by surface morphology images, and higher environmental stability was evidenced by in situ impedance spectroscopy results. For the optimized sample with an addition of 0.3 mol % MAN, high power conversion efficiency (PCE) of 20.5% (18.7% for the pristine sample) was successively demonstrated. In addition, the remnant NO3 ions were identified at the perovskite grain boundaries at room temperature and inside the unit cell at high temperature, as evidenced by results of in situ X-ray diffraction and in situ UV?visible spectroscopy measurements. Temperature dependence behaviors of the additive provide an in-depth understanding for designing and selecting additives to increase the PCE and stability of the perovskite solar cells.* Reference- Authors (Pusan National University): · First author: Sun-Ju Kim (Department of Nano Fusion Technology), In Hwa Cho (Semiconductor Process and Equipment Contract Department) · Corresponding authors: Prof. Hyo Jung Kim (School of Chemical Engineering), Prof. Ji-Youn Seo (Department of Nano Fusion Technology)- Title of original paper: Methylammonium Nitrate-Mediated Crystal Growth and Defect Passivation in Lead Halide Perovskite Solar Cells - https://doi.org/10.1021/acsenergylett.4c00154 - Journal: ACS Energy Letters? 처음 1 2 3 4 5 6 다음 페이지 끝 처음 다음 끝