| 신형 반도체 유연성 투명에너지저장소자 개발 | ||
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  중국과학원 상하이규산염연구소의 Huang Fuqiang(黃富强) 연구팀은 기존의 모든 투명에너지저장소자보다 종합 성능이 우수한 신형 투명 반도체 유연성 투명에너지저장소자를 개발하였다. 해당 연구 성과는 국제학술지 "Nature-Communication"에 게재되었다. 전자 제품이 웨어러블, 모바일, 초경박, 투명, 소형화로 발전함에 따라 가볍고, 유연하며, 투명한 에너지저장소자는 미래 휴대용 장치에서 광범위한 응용 전망을 가진다. 그러나, 유연성 투명에너지저장소자에서 광 투과율과 에너지 밀도는 서로 영향을 미치어 단일 성능의 향상은 종종 다른 성능의 현저한 저하를 초래하며 또한, 에너지저장소자의 용량 확대가 필요하다. 연구팀은 합리적인 결정체 도핑 설계를 통해 일련의 갭 붕소 도핑의 다공성 와이드 밴드갭 반도체 산화물(산화주석, 산화아연 및 산화인듐)을 성공적으로 개발했다. 신형 투명 반도체 산화물에서 갭 붕소원자는 도핑 재료의 캐리어 농도를 크게 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라 히드록실기 삽입에 풍부한 결합 부위를 제공한다. 또한, 갭 도핑 부위에서 OH-의 유사 커패시터 전기화학적 반응을 유발하여 유사 커패시터 불활성의 산화주석, 산화아연 및 산화인듐을 전기화학적 활성이 높은 슈퍼 커패시터 전극 재료로 전환한다. 갭 붕소 도핑 농도 제어를 통해 해당 다공성 투명 반도체 산화물의 체적비용량은 입방미터당 1,172 밀리파라드에 달할 수 있으며 기타 불투명 금속산화물의 유사 커패시터와 비슷한 성능을 달성할 수 있다. 신형 투명 반도체 재료는 Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)/PEDOT 전도성 고분자와 균일하게 혼합된 후 에어로졸 스프레이 기술을 통해 투명 폴리에틸렌 테레프탈레이트 기판에 코팅되어 전극을 만든다. 해당 전극을 기반으로 구축한 투명 유연성 슈퍼 커패시터는 15,000회 순환 후 용량 유지율이 100%에 가까우며 단위면적당 에너지 밀도와 소자 광 투과율은 평방미터당 1.36×10mWh와 85%에 달할 수 있다. 해당 연구는 전기화학적 활성이 우수한 투명 반도체 산화물의 설계 및 합성을 위한 새로운 아이디어를 제공한다. 정보출처 : http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2021/2/452676.shtm |
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