Optoelectronic Nanomaterials Engineering Laboratory

광전자나노소재 연구실

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광전자나노소재 연구실

"유기물 반도체 소재를 활용하여 다양한 태양연료 생산 시스템 구현"
광전극을 이용하여 태양에너지를 화합물 상태(태양연료)의 에너지로 변환시키는 인공 광합성은 태양연료의 저장과 수송이 용이하고 다양한 형태로 에너지 소비가 가능하다는 점에서 인류의 화석 연료 의존도를 낮출 수 있는 기술로 각광받고 있다. 이러한 기술의 상용화를 위해서는 장기 안정성과 고효율을 갖춘 인공 광합성용 소재 및 소자의 개발이 필요하다. 따라서 광전자나노소재 연구실에서는 저온에서 용액 공정이 가능하고 다양한 형태로 합성이 가능한 유기 반도체를 이용하여 경제성, 안정성, 고효율을 모두 갖춘 새로운 인공 광합성 소자를 개발하고 있다. 또한, 본 연구실에서는 소재의 디자인, 합성부터 소자의 제작에 이르기까지 전과정을 연구하고 있고 이를 통해서 수소뿐만 아니라 다양한 태양연료 생산이 가능한 시스템을 구현하고자 한다.
Direct conversion of solar energy into solar fuels as a form of chemical energy at molecular level (e.g., solar H2 production) by photoelectrodes is a promising approach to reduce our dependence on fossil fuels and enable long-term energy storage. However, the identification of optimal semiconductors for large-scale photoelectrodes still remains a challenge. The vision of ONEL is to open a new era of solar fuel production using organic semiconductors which are highly promising due to their chemical tunability, solution-processability, and efficient light-harvesting ability.

Major research field

유기 반도체 합성, 전도성 고분자, 계면공학, 유-무기 접합, 고분자 공정, Synthesis of organic semiconductors, conjugated polymers, interfacial engineering, organic/inorganic juncti

Desired field of research

유기 광전극, 적층형 소자, 유기 반도체 광촉매, 태양연료, 인공광합성, Organic photoelectrodes, Tandem devices, Organic photocatalysts, Solar fuels, Artificial photosynthesis

Research Publications

•Nat. Catal. 2021, 4, 431−438, “A Semiconducting Polymer Bulk Heterojunction Photoanode for Solar Water Oxidation”, Han-Hee Cho, L. Yao, J.-H. Yum, Y. Liu, F. Boudoire, R. A. Wells, N. Guijarro, A. Sekar, and K. Sivula*
•Adv. Energy Mater. 2018, 8, 1701436, “Design of Cyanovinylene-Containing Polymer Acceptors with Large Dipole Moment Change for Efficient Charge Generation in High-Performance All-Polymer Solar Cells”, Han-Hee Cho, S. Kim, T. Kim, V. G. Sree, S.-H. Jin, F. S. Kim, and Bumjoon J. Kim*
•Energy Environ. Sci. 2021, 14, 3141−3151, “A hybrid bulk-heterojunction photoanode for direct solar-to-chemical conversion”, L. Yao†, Y. Liu†, Han-Hee Cho, M. Xia, A. Sekar, B. P. Darwich, R. A. Wells, J.-H. Yum, D. Ren, M. Grätzel, N. Guijarro, K. Sivula*

Patents

•신규한 나프탈렌다이이미드 기반 중합체 및 이를 포함하는 유기전자소자 (Novel naphthalene diimide based polymers and organic electronic device); 김범준, 조한희; 등록특허 10-1978556, 2019.05.08
•전자 도너-억셉터가 교차 반복 도입되는 공액 고분자, 이를 이용한 유기 광전자소자 및 유기 태양전지 (Conjugated polymer having electron donor and acceptor alternately, organic photoelectric device and organic solar cell comprising the same); 김범준, 조한희; 등록특허 10-1387065, 2014.04.14

국가과학기술표준분류

  • EB. 재료
  • EB03. 고분자재료
  • EB0307. 에너지/환경산업용 소재기술

국가기술지도분류

  • 환경/에너지 프론티어 진흥
  • 031300. 에너지 소재기술

녹색기술분류

  • 에너지원기술
  • 수소/연료전지
  • 243. 수소제조 및 수소저장 기타 기술

6T분류

  • NT 분야
  • 나노소재
  • 030211. 나노소재기술 (나노분말소재, 광학용 나노소재, 고기능 시너지 소재, 촉매/환경/기능소재에 중점)