국화정원

/

김광배, 송오성, 김호준

/

서울시립대학교 신소재공학과 정보재료연구실

/

(총론) 페로브스카이트 태양전지를 개발하는데 있어서, 카본층 위의 페로브스카이트층의 결정화 과정 중에 마치 국화꽃들이 만발한 정원의 모습을 연상시키는 광학확대이미지가 촬영됨. (페로브스카이트 태양전지 소개) 태양전지는 태양에너지를 이용하여 전기에너지로 바꾸는 소재이며, 친환경에너지로 화석연료를 대체 할 에너지로 주목 받고 있고, 현재 신재생에너지 중 태양전지는 세계적으로 많이 연구되고 있습니다. 특히 3세대 태양전지로 분류되는 페로브스카이트 태양전지의 경우, 기존의 실리콘 태양전지에 비해 가격 경쟁력이 우수하고, 간단한 공정으로 제작할 수 있는 장점이 있습니다. 또한 페로브스카이트는 유기 양이온, 금속 양이온, 금속 음이온으로 구성되어 있는 3차원 결정구조를 가지고 있습니다. (실험방법 소개) 본 연구에서는 glass/FTO/TiO2/ZrO2/페로브스카이트/카본전극 구조의 페로브스카이트 태양전지 소자를 제작했습니다. 페로브스카이트는 무기물인 PbI2와 유기물인 MAI를 혼합한 용액을 제작하고, 용액을 드롭하고 100℃ 30분 열처리하여 제작했습니다. (현상 소개) 본 이미지는 페로브스카이트 결정이 형성이 될 때 PbI2의 결정성장속도가 MAI의 결정성장속도가 상이하여 나타난 현상이며, MAI 과잉 상의 이미지입니다. 이는 PbI2와 MAI가 1:1로 결합하면 MAPbI3라는 페로브스카이트 결정구조가 형성되는데, 본 이미지는 국부적으로 MAI가 많은 부분에서 마치 국화가 피어난 이미지와 유사한 모양을 확인한 것입니다. (제목과의 연관성) 새로운 페롭스카이트 태양전지를 연구하는 과정에서 재료의 결정 성장 속도의 상이함과 비율 차이에 의해서 광학현미경 관찰에서 나타난 국화 정원의 이미지는 한편의 작품으로 생각됩니다. 현대의 연구환경은 늘 주어진 짧은 연구기간에 효율을 따지며 가능하면 알려진 공정에 따라 주어진 범위에서 약간의 조성변화 정도를 시도합니다만 과학분야의 위대한 발견은 언제나 실패와 우연에서 찾아왔습니다. 본 페로브스카이트 국화정원도 우연히 최적의 페롭스카이트층의 형성조건을 찾는 과정에서 확인된 헤프닝에 의한 이미지이지만, 여기서 한편의 국화꽃들이 만발한 것과 같은 이미지를 발견하고 작품으로 제출하게 되었습니다

/

Copyright
김광배, 송오성, 김호준