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국문요약

목차

1. 서론 8

2. GaAs 유연 태양전지 제작 11

2.1. 태양전지 구조와 이중전사 기술 11

2.2. GaAs 유연 태양전지 특성 확인 18

3. GaAs 유연 태양전지를 통한 바이오 소자 에너지 하베스팅 20

3.1. 유연성과 성능 안정성 20

3.2. 자가발전 바이오 신호 추출 23

4. 결론 27

참고문헌 28

Abstract 33

그림목차

그림 1. 박막형 GaAs 태양전지 구조 14

그림 2. 이중전사 기술 모식도 15

그림 3. 표면개질화 본딩 기술 개략도 16

그림 4. GaAs 유연 태양전지 17

그림 5. (a) GaAs 유연 태양전지 표면 사진. (b) SEM 상면도. (c) SEM 단면도. (d) J-V 그래프 및 태양광 특성. (e) 외부양자효율 스펙트럼. 19

그림 6. (a) 굽힘 반경을 달리한 유연 태양전지 사진. (b) 굽힘 반경에 따른 전력변환효율. (c) 굽힘 지속 시간에 따른 전력변환효율. (d) 굽힘 반복... 22

그림 7. (a) 박리 전/후 OECT 특성. (b) 암막/노광 상태에서의 온/오프 전류 특성. (c) 광 강도에 따른 OECT 전류 변화 그래프. (d) 광 강도에... 25

그림 8. (a) 태양전지를 활용한 자가동력 심전도 신호추출 회로. (b) 태양전지의 굽힘 여부에 따른 심전도 신호 파형. 26

초록보기

박막형 갈륨 아세나이드(GaAs) 단일접합 태양전지는 가벼운 무게, 물질 안정성, 고효율을 바탕으로 휴대용 에너지원으로써 널리 연구되며, 지속적인 전력 공급으로 센서와의 연동을 통해 웨어러블, 혹은 자가발전 바이오소자 시스템에 활용될 수 있다. 기존의 벌크형 태양전지는 두꺼운 기판으로 인해 굴곡진 피부와의 접착이나 다른 바이오소자와의 연동에 어려움이 있으므로, 생체적합성 물질 위에 박막형 태양전지를 구현하여 유연성과 생체적합성을 부가하는 것이 필연적이다. 해당 연구에서는, 이중전사 기술을 통한 100 μm 두께의 폴리디메틸실록세인 (PDMS) 기판 위에 GaAs 유연 태양전지를 구현하였고, GaAs와 PDMS 두 물질을 접합하기 위해 표면 개질화 기술을 차용하여 실온, 대기압 조건에서의 접착으로 신뢰성 있는 소자 구현에 성공하였다. 태양전지는 16.77%의 외부양자효율, 1.018V의 개방전압, 20.641 mA/cm²의 단락전류밀도, 79.83%의 충진율에 해당하는 성능을 보였으며, 피부에 부착 가능한 유기 전기화학 트랜지스터(OECT) 와의 연동으로 자가발전 심전도 신호 측정에 성공하였다.

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