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계면 공학

2의 한국어 분석 — 최신순으로 정렬했어요

전기·전자발표 2025.11· 61최근 1년 61

계면 접촉 제어로 페로브스카이트 태양전지 안정화

페로브스카이트 태양전지(PSC)의 표면 패시베이션은 효율을 높이지만, 불완전한 계면 기능성은 장기 신뢰성을 저해하는 요인입니다. 본 연구는 전략적인 계면 공학 접근법을 통해 페로브스카이트 표면을 완전히 기능화하여 이러한 문제를 해결합니다. 연구팀은 소듐 헵타플루오로뷰티레이트(sodium heptafluorobutyrate)를 사용하여 이온 차폐막을 형성했습니다. 이는 페로브스카이트 표면의 일함수를 조절하고 결함 형성 에너지를 증가시켜 전자 수송층과의 계면 특성을 개선합니다. 결과적으로 재결합이 최소화되고 작동 중 전자 추출 효율이 극대화됩니다. 소듐 헵타플루오로뷰티레이트로 기능화된 페로브스카이트 표면은 균일하고 밀집된 C60 층 형성을 촉진하며, 이는 이온 확산을 효과적으로 차단하여 소자 스택의 안정성을 높입니다. 이 접근법을 통해 p-i-n 페로브스카이트 태양전지는 27.02%의 기록적인 전력 변환 효율(PCE)을 달성했으며, 1 cm² 활성 영역 소자에서도 25.95%의 PCE를 보였습니다. 이 소자들은 최대 전력점에서 1,200시간 연속 1-sun 조명 후 초기 효율의 100%를 유지하는 뛰어난 안정성을 입증했습니다. 또한, 85°C에서 1,800시간 노화 후 초기 PCE의 92%, -40°C에서 +85°C 사이 200회 열 주기 후 94%를 유지하는 탁월한 열 안정성을 보였습니다. 본 연구는 고효율 및 고안정성 페로브스카이트 태양전지 개발에 중요한 기여를 합니다.

화학발표 2025.08· 27최근 1년 27

요오드 음극 촉매: 흡착-용매화 균형

수계 Zn-I2 전지의 성능은 폴리요오드화물 셔틀링과 느린 산화환원 동역학으로 인해 제한된다. 기존 연구들은 요오드 음극 안정성 향상에 초점을 맞췄으나, 폴리요오드화물 흡착과 계면 물질 전달 동역학 간의 균형이라는 중요한 측면은 간과되었다. 요오드 중간체의 불충분한 포획은 낮은 활용률과 빠른 용량 감소를 초래하며, 과도한 흡착은 이온 수송을 방해하고 촉매를 비활성화시킨다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 본 연구에서는 NiN4P 및 FeN4P 부위를 포함하는 이중 단일 원자 촉매를 활용하여 용매화도(solvophilicity)와 요오드 친화도(iodophilicity)가 균형 잡힌 촉매 계면을 설계했다. FeN4 부위는 주로 폴리요오드화물 고정화를 강화하고, NiN4 부위는 물질 전달을 촉진한다. P 리간드는 Fe 부위의 스핀 상태를 조절하고 Ni 부위에 음이온이 풍부한 헬름홀츠 평면을 형성하여 이러한 기능을 더욱 강화한다. 이 이중 금속 단일 원자 촉매 덕분에 요오드 음극은 낮은 전해질/요오드 비율 조건에서도 높은 사이클 안정성과 매우 낮은 자가 방전율을 나타냈다. 이는 촉매 계면에서 폴리요오드화물 흡착과 물질 전달 속도 사이의 최적 균형을 달성했기 때문이다. 본 연구는 수계 할로겐 음극 계면을 조절하여 장수명 전지를 구현하는 데 중요한 통찰력을 제공한다.

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