| 중국과학자 무기 다층셀 공심구 제작 최신성과 | ||
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 다층셀(Multi-shell) 공심구(Hollow ball)는 매우 큰 내부공간 및 두께가 나노스케일 수준의 셀 구조를 하고 있어 광전부품, 촉매, 화학센서, 약물수송, 에너지전환 및 열저축시스템 등에서 응용전망이 밝다. 국가자연과학기금, 북경시자연과학기금과 중점실험실기금 등의 지원을 받아 중국과학원 과정공정연구소의 왕단(王丹)연구원이 주도하는 과제팀은 기존의 성과를 토대로(Angew. Chem. Int. Ed., 2011, 50, 2738-2741；중국발명특허: 다층셀 금속산화물 공심구 및 제조방법, 201010544562.4) ‘시공간 멀티척도 모듈법’을 발전시켰고 금속이온이 흡착된 탄소구체로 열처리방식과 전구체 용액농도을 조절제어하는 방법으로 ZnO 다층셀 공심구 셀 층수와 셀 간격을 조절하였다. 연구결과 이러한 재료로 제작한 염료감응형 태양전지의 광전기전환효율은 공심구 셀 층수를 늘일수록 높아졌고 셀간격과도 밀접히 연계되어 있는 것으로 나타났다. 바깥층이 서로 인접되어 있는 다층셀 공심구로 제작한 태양전지는 셀이 무작위로 분포되어 있는 다층셀 공심구로 만든 태양전지에 비해 광전기전환효율이 더욱 높다. 이는 바깥층에 인접된 다층셀 공심구의 표면적이 더욱 크기에 더욱 많은 염료분자를 흡착할 수 있으며 재료의 광분산 능력을 강화할 수 있어 빛의 재료내부에서의 경로를 증가시키기에 염료분자의 광흡수 확률도 상응하게 높이는 효과를 나타낸다. 이 성과는 고효율 염료감응형 태양전지 광전극재료의 설계와 개발을 위해 새로운 경로를 개척하였다. 관련 연구결과는 국제유명 학술지「Advanced Materials」(Advanced Materials, 2012, DOI: 10.1002/adma.201104626)에 발표되었다. 과제팀이 다층셀 공심구 분야에서 올린 획기적인 연구성과가 인정받아 왕단연구원은 Energy & Environmental Science저널의 초청을 받아 Future Article (2012, 5(2), 5604-5618）을 발표하였다. 나노미세구조 다층셀 공심구의 하드 템플릿법(hard template synthesis method), 소프트 템플릿법(soft template synthesis method), template-free method을 포함한 3종 제조방법 및 공심구조재료의 염료감응형 태양전지, 연료전지, 리튬이온전지와 수퍼 콘덴서 영역의 응용경험을 총화하고 하드템플릿법 원스톱 다층셀 공심구를 제작하는 3가지 가능한 경로를 창의적으로 고안해냈다. 이 논문은 2011년 11월과 12월 연속 2개월 Top Ten most-read EES articles에 올랐다. |
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