Antimony Tin Oxide 기반 이온 저장 층의 미세구조에 따른 전기 변색 소자의 특성 변화 연구

Abstract

Nano Particle Deposition System (NPDS)는 콜드 스프레이와 에어로졸 적층법의 장점을 조합한 새로운 건식 적층 방식으로서 해당 방식을 통해 Antimony Tin Oxide (ATO) 기반 이온 저장 층을 제작하고, 기판 가열로 이온 저장 층의 미세구조를 조절해 전기변색 소자를 제조하였다. 이온 저장 층은 전기변색 층과의 사이를 이온이 가역적으로 이동하면서 전기변색 효과를 유지시키고, 전하밀도를 높여 전기변색 효과를 증진시키는 역할을 수행하며, 이온 저장층 재료로는, 전기 변색 효과를 나타내는 Ni, Co 또는 전기 변색 효과를 나타내지 않는 CeO2, ATO 등의 물질이 이용되고 있다. 투과도 변화의 극대화를 통해 다양한 파장의 광선을 차단하는 특성을 갖는 전기변색 소자에 있어 변색 층, 이온 저장 층의 균일화와 치밀화는 표면의 저항을 낮추어 소자 내 전하량을 높이고, 이를 통해 이온의 가역적 반응을 최대화하여 궁극적으로 전기변색 소자의 성능을 최적화하고자 한다. 그러므로 본 연구에서는 전기변색 소자의 투과도 변화 및 전하 밀도를 극대화하고, 이를 통한 소자 내 이온의 가역적 반응을 높이기 위해 이온 저장 층 물질인 ATO를 기판 가열 환경에서 적층해 미세 구조의 치밀화를 유도하고자 하였다. 제작된 이온 저장 층은 가열되지 않은 기존의 이온 저장 층에 대비해 입자간 연결이 두드러지는 미세구조를 보였으며, 낮은 전하이동저항이 측정되었다. 결과적으로 미세구조가 치밀화된 이온 저장 층이 적용된 소자는 47%의 투과도 변화와 43%의 연속 투과도 변화, 0.01479C의 전하량 및 46.76cm2/C의 변색 효율을 보였다. 이는 치밀화되지 않은 기존의 ATO 기반 이온 저장 층이 보인 투과도 변화 36%, 37% 의 연속 트과도 변화, 0.011C의 전하량, 34.31cm2/C의 변색효율에 대비해 모든 측정에서 향상된 결과이며, 순환 전류 전압법에서 Li+ 이온의 가역적 반응이 증대됨을 전하 밀도를 통해 확인하였다. 본 연구 결과는 NPDS를 통한 전기변색 소자 내 추가적인 공정 없이 가열을 통한 미세구조 조절 만으로도 소자의 특성을 향상시킬 수 있음을 제시하고 있다.|Antimony Tin Oxide (ATO) based ion storage layer was fabricated by Nano Particle Deposition Method (NPDS). It was fabricated using heating method to improve compaction of its surface microstructure of ion storage layer. Ion storage layer has a role to maintain its electrochromic property between electrochromic and ion storage layer during ion reversible reaction. Compaction of ion storage layer maximizes charge density and ion intercalation, improving electrochromic performance. In this study, compact ion storage layer was fabricated at 150℃ of substrate heating. As a result of SEM and EIS analysis, particle inter-connection and low charge transfer resistance were observed. As a result, electrochromic cell consisted of compact ion storage layer based on ATO, exhibited 47% of transmittance change, 43% of cyclic transmittance change, 0.01479 C of charge and 46.76cm2/C of coloration efficiency. Moreover, those results show better properties than those for electrochromic cell based on loosely packed ion storage layer deposited at room temperature. Cyclic Voltammetry result showed that the reversible reaction for Li+ ion was improved using the electrochromic cell based on compact ion storage layer. Therefore, these results have proved that the microstructure control of ion storage layer is possible by substrate heating, enhancing electrochromic property.; Antimony Tin Oxide (ATO) based ion storage layer was fabricated by Nano Particle Deposition Method (NPDS). It was fabricated using heating method to improve compaction of its surface microstructure of ion storage layer. Ion storage layer has a role to maintain its electrochromic property between electrochromic and ion storage layer during ion reversible reaction. Compaction of ion storage layer maximizes charge density and ion intercalation, improving electrochromic performance. In this study, compact ion storage layer was fabricated at 150℃ of substrate heating. As a result of SEM and EIS analysis, particle inter-connection and low charge transfer resistance were observed. As a result, electrochromic cell consisted of compact ion storage layer based on ATO, exhibited 47% of transmittance change, 43% of cyclic transmittance change, 0.01479 C of charge and 46.76cm2/C of coloration efficiency. Moreover, those results show better properties than those for electrochromic cell based on loosely packed ion storage layer deposited at room temperature. Cyclic Voltammetry result showed that the reversible reaction for Li+ ion was improved using the electrochromic cell based on compact ion storage layer. Therefore, these results have proved that the microstructure control of ion storage layer is possible by substrate heating, enhancing electrochromic property.