KR102231350B1 - Light pressure-piezo power generation device for energy harvesting - Google Patents
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Abstract
에너지 하베스팅용 광압 발전 디바이스 및 방법이 제시된다. 본 발명에서 제안하는 에너지 하베스팅용 광압 발전 디바이스는 습식 식각을 통해 형성되는 마이크로홀(microhole)을 갖는 마이크로보이드(microvoid)를 포함하는 기판, 습식 식각된 기판 상에 전자빔증착법을 이용하여 증착되는 금속 층, 금속 층이 증착된 금속/기판 구조 상에 도포되는 압전물질 층 및 도포된 압전물질 상에 새도우 마스크로 패터닝하여 증착되는 표면 금속 층을 포함하고, 에너지 하베스팅용 광압 발전 디바이스는 마이크로보이드를 통해 빛을 통과 시킴으로써 전류가 생성된다.A photovoltaic power generation device and method for energy harvesting are provided. The photovoltaic power generation device for energy harvesting proposed in the present invention includes a substrate including microvoids having microholes formed through wet etching, and a metal layer deposited on a wet etched substrate using an electron beam deposition method. , A piezoelectric material layer applied on the metal/substrate structure on which the metal layer is deposited, and a surface metal layer deposited by patterning with a shadow mask on the applied piezoelectric material, and the photovoltaic power generation device for energy harvesting includes light through a microvoid. Current is generated by passing through.
Description
본 발명은 빛의 복사압을 증폭 시키고 이것을 압전물질에 이용하여 전기적 에너지로 변환시키는 광압 발전 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a photovoltaic power generation method and apparatus for amplifying the radiation pressure of light and converting it into electrical energy by using the piezoelectric material.
IoT 기술은 정보를 수집, 분석하여 환경, 산업 및 건강 등 넓은 범위에 걸쳐 많은 부분에서 사용되고 있는 중요한 기술이다. 이 때 IoT 기술의 필수 기반인 소형 엑추에이터, 무선 센서 등의 작동은 적절한 전원 공급이 필수적이다. 앞으로 IoT용 센서의 수요는 가파르게 증가할 것으로 전망되고 이들의 작동을 위해 각각의 외부 전원을 따로 사용하게 되면 시스템의 설치 및 보수 유지에 엄청난 인력과 비용이 들기 때문에 제한이 있을 수 밖에 없다. 그래서 불규칙적인(irregular) 에너지 자원인 빛, 진동, 열, 전기장 으로부터 전기 에너지를 생성하는 에너지 하베스팅 기술(예를 들어, 열 전기(Thermoelectric), 마찰 전기(triboelectric), 압전기(piezoelectric) 등)을 많은 연구기관에서 노력을 기울여 개발하고 있다.IoT technology is an important technology that collects and analyzes information and is used in many areas over a wide range, such as the environment, industry, and health. In this case, proper power supply is essential for the operation of small actuators and wireless sensors, which are essential foundations of IoT technology. In the future, the demand for IoT sensors is expected to increase sharply, and if each external power source is used separately for their operation, there is inevitably a limitation because enormous manpower and cost are required to install and maintain the system. Therefore, energy harvesting technologies (e.g., thermoelectric, triboelectric, piezoelectric, etc.) that generate electrical energy from irregular energy sources such as light, vibration, heat, and electric fields are used. Many research institutes are developing it with great effort.
그 중 압전 에너지 하베스팅은 일상에서 사용되고 버려지는 진동 및 압력 등의 에너지를 다시 전기 에너지로 변환하는 기술로 다른 기술에 비해 높은 전력 밀도와 넓은 응용 분야를 가진다는 장점을 가지고 있다. 이는 사람의 움직임, 물체의 진동, 음파 등과 같은 진동 에너지로부터 전력을 수확할 수 있기 때문에 값싸고, 다양한 IoT 어플리케이션을 위한 효율적이면서도 단순하며 적합한 대안을 제공한다. 하지만 이러한 진동 에너지가 없는 곳에서는 사용이 힘들기 때문에 사용 되는 분야가 제한적이라는 단점이 있다. 그래서 일상 생활에서 항상 얻을 수 있는 대체 에너지원인 빛은 에너지 하베스팅의 소스로 사용된 최초의 에너지이다. 이는 태양전지로써 환경에서 전기를 수확할 수 있는 최초의 에너지 하베스팅 기술이다. 하지만 태양 전지 기술은 빛의 파장이 가지는 에너지보다 작은 에너지 밴드갭을 가지는 물질을 사용하여야 한다는 특성이 있어 공정이 복잡하고 물질 선택에 많은 제약이 있다는 단점을 가진다. 그래서 빛이 가지는 또 다른 특성인 복사압(다시 말해, 빛이나 전자파가 물체에 닿았을 때 물체면에 미치는 압력)을 압전물질을 자극하는 소스로 사용하여 발전을 시도 하였다. 하지만 태양이 지구 표면에 가하는 복사압은 4.6 μPa 정도로 너무 미약하여 실제 압전 물질에 압을 가하여 발전을 하기에는 많은 제한이 있다. 따라서 빛을 그냥 사용하게 되면 세기가 너무 미약하기 때문에 이를 증폭하는 과정은 필수적이다. Among them, piezoelectric energy harvesting is a technology that converts energy such as vibration and pressure, which is used in everyday life, into electric energy, and has the advantage of having a high power density and a wide application field compared to other technologies. It is inexpensive because it can harvest power from vibrational energy such as human motion, object vibration, sound waves, etc., providing an efficient, simple and suitable alternative for a variety of IoT applications. However, since it is difficult to use in places without such vibration energy, there is a disadvantage that the field to be used is limited. Therefore, light, an alternative energy source that can always be obtained in everyday life, is the first energy used as a source of energy harvesting. This is the first energy harvesting technology that can harvest electricity from the environment as a solar cell. However, solar cell technology has a disadvantage in that a material having an energy band gap smaller than the energy of the wavelength of light must be used, so that the process is complicated and there are many restrictions on material selection. So, another characteristic of light, the radiation pressure (that is, the pressure exerted on the object surface when light or electromagnetic waves hit the object) was used as a source to stimulate piezoelectric materials and attempted power generation. However, since the radiation pressure exerted by the sun on the Earth's surface is too weak, about 4.6 μPa, there are many limitations to power generation by applying pressure to the actual piezoelectric material. Therefore, if the light is just used, the intensity is too weak, so the process of amplifying it is essential.
한편 금속 구조와 광 사이의 상관 관계 및 특성에 관한 연구가 현재 광 필터, EOT(Extraordinary Transmission), 광 증폭과 같은 분야에서 많이 이루어 지고 있다. 그 중 광 증폭에 관한 연구는 광학 집게(optical tweezer)나, 광학 안테나(optical antenna)를 개발 하는 등의 분야에서 보고되고 있다. 이러한 연구들은 빛의 표면 플라즈몬 현상으로 인해 강도(intensity)가 증가된다는 원리를 사용하였지만 광 증폭을 위한 나노 구조 형태의 소자 제작은 압전 물질을 도포하는 등의 후 공정을 하기에 어려움이 있고, 제작하는데 비용이 많이 든다는 단점이 있다.Meanwhile, studies on the correlation and characteristics between metal structures and light are currently being carried out in fields such as optical filters, extraordinary transmission (EOT), and optical amplification. Among them, studies on optical amplification have been reported in the fields of developing optical tweezers and optical antennas. These studies used the principle that the intensity is increased due to the surface plasmon phenomenon of light, but fabrication of a nanostructured device for light amplification has difficulty in performing post-processing such as applying a piezoelectric material. The disadvantage is that it is expensive.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 빛의 복사압을 증폭 시키고 이것을 이용하여 전기적 에너지로 변환시키는 광압 발전 방법 및 장치를 제공하는데 있다. 생활 환경에서 에너지를 수확하기 위해 적용 가능하며 활용성이 넓고 비용 효율적인 기술을 제시하여, IoT 소자에 필요한 전력을 공급하기 위한 새로운 솔루션이 될 수 있는 가능성을 제시하고자 한다. The technical problem to be achieved by the present invention is to provide a photovoltaic power generation method and apparatus for amplifying the radiation pressure of light and converting it into electrical energy using this. By presenting a technology that can be applied to harvest energy in a living environment, has wide utility, and is cost-effective, it is intended to present the possibility of becoming a new solution for supplying power required for IoT devices.
일 측면에 있어서, 본 발명에서 제안하는 에너지 하베스팅용 광압 발전 디바이스는 습식 식각을 통해 형성되는 마이크로홀(microhole)을 갖는 마이크로보이드(microvoid)를 포함하는 기판, 습식 식각된 기판 상에 전자빔증착법을 이용하여 증착되는 금속 층, 금속 층이 증착된 금속/기판 구조 상에 도포되는 압전물질 층 및 도포된 압전물질 상에 새도우 마스크로 패터닝하여 증착되는 표면 금속 층을 포함하고, 에너지 하베스팅용 광압 발전 디바이스는 마이크로보이드를 통해 빛을 통과 시킴으로써 전류가 생성된다. In one aspect, the photovoltaic power generation device for energy harvesting proposed in the present invention uses an electron beam deposition method on a substrate including microvoids having microholes formed through wet etching, and a wet etching substrate. The photovoltaic power generation device for energy harvesting comprises a metal layer to be deposited and a piezoelectric material layer applied on the metal/substrate structure on which the metal layer is deposited, and a surface metal layer deposited by patterning with a shadow mask on the applied piezoelectric material. Electric current is generated by passing light through the microvoid.
압전물질 층은 솔-겔(sol-gel) 방식을 이용하여 스핀 코팅 방식으로 코팅된 후, 열분해 된다. The piezoelectric material layer is coated by spin coating using a sol-gel method and then thermally decomposed.
압전물질 층은 저항을 조절하기 위해 압전물질의 도포가 반복되고, 열분해된 압전물질 박막은 RTA 공정을 통해 열처리된다. The piezoelectric material layer is repeatedly coated with a piezoelectric material to control resistance, and the pyrolyzed piezoelectric material thin film is heat-treated through an RTA process.
마이크로보이드는 통과되는 빛을 이용하여 표면 금속 층에서 표면 플라즈몬을 형성하는 것과 동시에 마이크로보이드 구조를 통해 빛을 증폭하여 압전물질을 자극한다. Microvoids stimulate piezoelectric materials by amplifying light through microvoid structures while forming surface plasmons in the surface metal layer using the light that passes through them.
전기를 생성하기 위해 마이크로보이드는 통과되는 빛을 집광하여 표면 금속 층에서 표면 플라즈몬을 형성하고, 증폭된 빛의 세기가 표면 금속 층에 압력을 가하여 복사압이 내부 압전 물질까지 전달되어 압전물질이 분극을 형성하도록 한다. In order to generate electricity, the microvoid collects the passing light to form a surface plasmon in the surface metal layer, and the amplified light intensity exerts pressure on the surface metal layer, so that the radiation pressure is transmitted to the internal piezoelectric material, and the piezoelectric material polarizes. To form.
또 다른 일 측면에 있어서, 본 발명에서 제안하는 에너지 하베스팅용 광압 발전 디바이스는의 공정 방법은 기판을 습식 식각하여 마이크로홀(microhole)을 갖는 마이크로보이드(microvoid)를 형성하는 단계, 습식 식각된 기판 상에 전자빔증착법을 이용하여 금속 층을 증착하는 단계, 금속 층이 증착된 금속/기판 구조 상에 압전물질을 도포하는 단계 및 도포된 압전물질 상에 표면 금속 층을 새도우 마스크로 패터닝하여 증착하는 단계를 포함하고, 에너지 하베스팅용 광압 발전 디바이스는 마이크로보이드를 통해 빛을 통과 시킴으로써 전류가 생성된다.In another aspect, the process method of the photovoltaic power generation device for energy harvesting proposed in the present invention comprises the steps of forming microvoids having microholes by wet etching a substrate, on a wet etched substrate. Depositing a metal layer using an electron beam evaporation method, applying a piezoelectric material on the metal/substrate structure on which the metal layer is deposited, and depositing a surface metal layer on the applied piezoelectric material by patterning it with a shadow mask. Including, the photovoltaic power generation device for energy harvesting generates an electric current by passing light through a microvoid.
본 발명의 실시예들에 따르면 빛의 복사압을 증폭 시키고 이것을 이용하여 전기적 에너지로 변환시키는 광압 발전 방법 및 장치를 제공할 수 있다. 또한, 복잡한 설비가 필요하지 않고, 압전물질을 사용하지만 버려지는 빛 또는 전자기파의 세기를 증폭하여 사용하기 때문에 압전물질을 포함하는 구조에 특별한 진동 없이 소규모 압력 발전을 할 수 있다.According to embodiments of the present invention, it is possible to provide a photovoltaic power generation method and apparatus for amplifying the radiation pressure of light and converting it into electrical energy using the amplification. In addition, since complicated equipment is not required, and piezoelectric materials are used, the intensity of discarded light or electromagnetic waves is amplified and used, so that small-scale pressure power generation can be performed without special vibrations in structures including piezoelectric materials.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 하베스팅용 광압 발전 디바이스의 구조를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 빛에 의해 동작하는 광압 발전 디바이스의 메커니즘을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 하베스팅용 광압 발전 디바이스의 공정 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 하베스팅용 광압 발전 디바이스와 종래기술에 따른(마이크로보이드가 없는) 디바이스의 구조 및 출력을 비교하기 위한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 평면 및 마이크로보이드 구조에서의 전기장과 전위차 분포에 대한 FDTD 및 COMSOL 시뮬레이션 결과이다.1 is a view showing the structure of a photovoltaic power generation device for energy harvesting according to an embodiment of the present invention.
2 is a view for explaining the mechanism of the photovoltaic power generation device operated by light according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating a process process of the photovoltaic power generation device for energy harvesting according to an embodiment of the present invention.
4 is a graph for comparing the structure and output of a photovoltaic power generation device for energy harvesting according to an embodiment of the present invention and a device according to the prior art (without microvoids).
5 is a FDTD and COMSOL simulation results for electric field and potential difference distribution in planar and microvoid structures according to an embodiment of the present invention.
본 발명에서는 3차원적으로 빛을 모으고 표면 플라즈몬 현상으로 인해 증폭 시킬 수 있는 집광형 미세 구조를 GaAs 웨이퍼를 습식 식각하여 저렴하게 제작하였고 여기에 MIM(Metal-Insulator-Metal)(Pt/PZT/Pt/Ti) 구조를 가진 광압 발전 디바이스를 제작하였다. 또한, 레이저에서 조사된 복사압 에너지를 PZT 박막에 적용하여 전기로 변환하는 것을 실험적으로 보여주었고 이는 지금까지 보고되지 않은 새로운 결과로서 2 uA, 0.04 mV 의 전류와 전압을 얻을 수 있었다. 그리고 이것을 FDTD와 COMSOL을 사용하여 실제 구조물 내에서 작용하는 전기장과 출력 전압을 분석하였다. 이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. In the present invention, a condensing microstructure capable of collecting light three-dimensionally and amplifying due to surface plasmon phenomenon was fabricated inexpensively by wet etching a GaAs wafer. Here, MIM (Metal-Insulator-Metal) (Pt/PZT/Pt) /Ti) A photovoltaic device having a structure was fabricated. In addition, it was experimentally shown that the radiant pressure energy irradiated from the laser was applied to the PZT thin film to convert it into electricity. This is a new result that has not been reported so far, and a current and voltage of 2 uA and 0.04 mV were obtained. And, using FDTD and COMSOL, the electric field and output voltage acting in the actual structure were analyzed. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 하베스팅용 광압 발전 디바이스의 구조를 나타내는 도면이다. 1 is a view showing the structure of a photovoltaic power generation device for energy harvesting according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 실시예에 따른 디바이스는 습식 식각된 GaAs 기판을 사용하여 상부에 Pt/PZT/Pt/Ti를 증착한다. 이때 PZT는 압전물질로서 작용하며 빛의 복사압을 이용하여 PZT가 자극을 받아 발전을 하게 된다. In the device according to an embodiment of the present invention, Pt/PZT/Pt/Ti is deposited on the top using a wet-etched GaAs substrate. At this time, the PZT acts as a piezoelectric material, and the PZT is stimulated to generate power using the radiation pressure of light.
빛 또는 전자기파는 모든 공간에서 존재하므로 전자기파의 세기를 증폭하여 이것이 압전물질에 가하게 하는 구조를 형성할 수 있으면 새로운 형태의 에너지 하베스팅 소자를 만들 수 있다. Since light or electromagnetic waves exist in all spaces, a new type of energy harvesting device can be made if the intensity of the electromagnetic waves can be amplified and applied to the piezoelectric material.
빛 또는 전자기파의 세기를 증폭시키기 위해 홀(hole)의 제작과 홀의 크기와 빛 또는 전자기파의 파장 관계 및 금속의 종류와 두께 상관 등의 문제를 해결해야 한다. In order to amplify the intensity of light or electromagnetic waves, problems such as the manufacture of holes, the relationship between the size of the hole and the wavelength of the light or electromagnetic wave, and the correlation between the type and thickness of metal must be solved.
제안하는 에너지 하베스팅용 광압 발전 디바이스는 기판(110)(예를 들어, GaAs), 금속 층(120)(예를 들어, Pt/Ti), 압전물질 층(130)(예를 들어, PZT), 표면 금속 층(140)(예를 들어, Pt)을 포함한다. The proposed photovoltaic device for energy harvesting includes a substrate 110 (eg, GaAs), a metal layer 120 (eg, Pt/Ti), a piezoelectric material layer 130 (eg, PZT), Surface metal layer 140 (eg, Pt).
GaAs 기판(110)에는 습식 식각을 통해 마이크로홀(microhole)(160)을 갖는 마이크로보이드(microvoid)(150)가 형성된다. 이후, 습식 식각된 GaAs 기판 상에 전자빔증착법을 이용하여 Pt/Ti 층(120)이 증착된다.
Pt/Ti 층(120)이 증착된 Pt/Ti/ GaAs 구조 상에 압전물질이 도포되어 압전물질 층(130)이 형성된다. 압전물질 층(130)은 솔-겔(sol-gel) 방식을 이용하여 스핀 코팅 방식으로 코팅된 후, 열분해 된다. 압전물질 층(130)은 저항을 조절하기 위해 압전물질의 도포가 반복되고, 열분해된 압전물질 박막은 RTA 공정을 통해 열처리된다. The
도포된 압전물질 상에 새도우 마스크로 패터닝하여 Pt 층(140)이 증착된다. A
제안하는 에너지 하베스팅용 광압 발전 디바이스는 마이크로보이드(150)에 빛을 통과 시킴으로써 전류를 생성한다. The proposed photovoltaic power generation device for energy harvesting generates an electric current by passing light through the microvoid 150.
마이크로보이드(150)는 통과되는 빛을 이용하여 Pt 층(140)에서 표면 플라즈몬을 형성하는 것과 동시에 마이크로보이드(150) 구조를 통해 빛을 증폭하여 압전물질을 자극한다. 다시 말해, 전기를 생성하기 위해 마이크로보이드(150)는 통과되는 빛을 집광하여 Pt 층(140)에서 표면 플라즈몬을 형성하고, 증폭된 빛의 세기가 Pt 표면에 압력을 가하여 복사압이 내부 압전 물질까지 전달되어 압전물질이 분극을 형성하도록 한다. The microvoid 150 forms surface plasmon in the
GaAs 기판(110)을 습식 화학적 방법으로 식각하게 되면 윗면이 타원 프레임(ellipse frame) 구조를 가지는 화산 분화구(volcanic crater) 구조가 만들어 진다. 이러한 구조는 마치 빛을 볼록 렌즈로 집광 시키는 효과를 가지게 된다. 또한, 마이크로보이드 내의 Pt 금속의 표면과 작용하여 표면 플라즈몬을 만듦으로써 빛의 세기는 더욱 증가하게 된다. When the GaAs
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 빛에 의해 동작하는 광압 발전 디바이스의 메커니즘을 설명하기 위한 도면이다. 2 is a view for explaining the mechanism of the photovoltaic power generation device operated by light according to an embodiment of the present invention.
도 2(a)는 집광형 구조인 습식 화학적 방법으로 식각된 GaAs의 3D 모식도이다. GaAs 기판(100)을 습식 화학적 방법으로 식각하게 되면 윗면이 타원 프레임(ellipse frame) 구조를 가지는 화산 분화구(volcanic crater) 구조(111)가 만들어 진다. 2(a) is a 3D schematic diagram of GaAs etched by a wet chemical method, which is a condensing structure. When the
마이크로보이드를 제작하거나 구조를 선택할 때 여러가지 방법이 있지만 본 발명에서는 GaAs를 습식 식각하여 화산 분화구 구조를 만들었다. 도 2(a)에는 GaAs(100) 단결정을 식각하여 만든 마이크로보이드(111)의 구조를 나타내었다. 이러한 집광형 구조를 이용하면 3차원적으로 빛을 모으는데 효과적이기 때문이다. There are various methods for fabricating microvoids or selecting a structure, but in the present invention, GaAs was wet-etched to create a volcanic crater structure. In FIG. 2(a), a structure of a
도 2(b) 내지 도 2(d)는 식각된 GaAs의 마이크로보이드 구조에 전극과 PZT를 올린 샘플 SEM 단면 사진이다.2(b) to 2(d) are SEM cross-sectional photographs of samples in which electrodes and PZTs are placed on an etched GaAs microvoid structure.
도 2(b)는 식각된 GaAs의 FE-SEM 단면 이미지이다. 윗 부분과 아랫부분의 크기는 각각 300 um, 20 um 이고 두께는 150 um이다. 2(b) is an FE-SEM cross-sectional image of etched GaAs. The size of the upper part and the lower part is 300 um and 20 um, respectively, and the thickness is 150 um.
도 2(c)는 마이크로보이드 구조의 경사 중앙 부분(도 2(b)의 사각형 c)을 확대한 도면이다. PZT 두께는 400 nm이다. PZT의 양면에 전극이 코팅 되어 있음을 관찰 할 수 있다. Fig. 2(c) is an enlarged view of an inclined central part of the microvoid structure (rectangle c in Fig. 2(b)). The PZT thickness is 400 nm. It can be observed that the electrodes are coated on both sides of the PZT.
도 2(d)는 마이크로보이드의 하부(도 2(b)의 사각형 d)를 확대한 도면이다. PZT의 두께는 상부보다 더 두꺼운 1 um이다. Fig. 2(d) is an enlarged view of the lower part of the microvoid (rectangle d in Fig. 2(b)). The thickness of the PZT is 1 um thicker than the top.
도 2(e)는 디바이스의 설계와 구조를 보여주는 모식도이다. GaAs 마이크로보이드 구조는 아래 전극인 금속(Pt/Ti) 상에 압전물질인 PZT 박막이 있고, 윗전극은 Pt로 디자인되어 있다. 전극은 외부 장치에 직접 연결된다. 광압은 레이저와 만나는 부분에서 표면 플라즈몬 현상에 의해 증가하고, 따라서 PZT는 분극을 형성한다. 2(e) is a schematic diagram showing the design and structure of a device. In the GaAs microvoid structure, there is a piezoelectric material PZT thin film on the metal (Pt/Ti), which is the lower electrode, and the upper electrode is designed with Pt. The electrodes are directly connected to the external device. The light pressure is increased by the surface plasmon phenomenon at the point where it meets the laser, and thus PZT forms a polarization.
도 2(e)에서는 광압 발전 디바이스의 발전 원리를 도시하였다. 이 때 조사된 레이저는 광자로써 작용하며 이것은 질량은 없지만 에너지를 가지고 있어 물체 표면에 부딪히면 복사압력을 가지게 된다. 널리 알려진 복사압 P는 빛이 금속에 의해 반사되기 때문에 P=2I/c의 크기를 가진다. 여기서 I는 강도(intensity), c는 빛의 속력이다. 본 실험에서 사용된 레이저의 파워는 10 mW로써 복사압은 4.24 
도 2(f)는 빛이 조사되기 전과 후의 페로브스카이트의 구조의 변화 모식도이다. Fig. 2(f) is a schematic diagram of changes in the structure of perovskite before and after light is irradiated.
이것은 압전 효과의 가장 기본적인 방식으로 단순히 소스만 증폭된 빛으로 대체하였다. 광 증폭 구조는 나노 크기로 많이 연구되어 왔지만 본 발명의 실시예에 따른 마이크로보이드 구조에서 표면 플라즈몬 및 집광으로 인해 복사압이 증폭되어 압전 물질에 분극을 형성할 수 있다.This is the most basic method of the piezoelectric effect, simply replacing the source with amplified light. Although the optical amplification structure has been studied a lot in a nano size, in the microvoid structure according to the embodiment of the present invention, the radiation pressure is amplified due to surface plasmon and light condensing to form polarization in the piezoelectric material.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 하베스팅용 광압 발전 디바이스의 공정 과정을 설명하기 위한 흐름도이다. 3 is a flowchart illustrating a process process of the photovoltaic power generation device for energy harvesting according to an embodiment of the present invention.
제안하는 에너지 하베스팅용 광압 발전 디바이스의 공정 방법은 기판(예를 들어, GaAs)을 습식 식각하여 마이크로홀(microhole)을 갖는 마이크로보이드(microvoid)를 형성하는 단계(310), 습식 식각된 기판 상에 전자빔증착법을 이용하여 금속(예를 들어, Pt/Ti)을 증착하는 단계(320), 금속이 증착된 Pt/Ti/GaAs 구조 상에 압전물질(예를 들어, PZT)을 도포하는 단계(330) 및 도포된 압전물질 상에 표면 금속(Pt)을 새도우 마스크로 패터닝하여 증착하는 단계(340)를 포함한다. The proposed process method of the photovoltaic power generation device for energy harvesting includes the
단계(310)에서, GaAs 기판을 습식 식각하여 마이크로홀을 갖는 마이크로보이드를 형성한다. 이후, 단계(320)에서 습식 식각된 GaAs 기판 상에 전자빔증착법을 이용하여 Pt/Ti를 증착한다. In
단계(330)에서, Pt/Ti가 증착된 Pt/Ti/ GaAs 구조 상에 압전물질을 도포한다. 압전물질은 솔-겔(sol-gel) 방식을 이용하여 스핀 코팅 방식으로 코팅된 후, 열분해 된다. 저항을 조절하기 위해 압전물질의 도포가 반복되고, 열분해된 압전물질 박막은 RTA 공정을 통해 열처리된다. In
단계(340)에서, 도포된 압전물질 상에 Pt를 새도우 마스크로 패터닝하여 증착한다. In
제안하는 에너지 하베스팅용 광압 발전 디바이스는 마이크로보이드를 통해 빛을 통과 시킴으로써 전류가 생성된다. The proposed photovoltaic power generation device for energy harvesting generates current by passing light through a microvoid.
마이크로보이드는 통과되는 빛을 이용하여 Pt 층에서 표면 플라즈몬을 형성하는 것과 동시에 마이크로보이드 구조를 통해 빛을 증폭하여 압전물질을 자극한다. 다시 말해, 전기를 생성하기 위해 마이크로보이드는 통과되는 빛을 집광하여 Pt 층에서 표면 플라즈몬을 형성하고, 증폭된 빛의 세기가 Pt 표면에 압력을 가하여 복사압이 내부 압전 물질까지 전달되어 압전물질이 분극을 형성하도록 한다. Microvoids stimulate piezoelectric materials by amplifying light through microvoid structures at the same time as forming surface plasmons in the Pt layer by using light that passes through them. In other words, in order to generate electricity, the microvoid collects the passing light to form surface plasmon in the Pt layer, and the amplified light intensity applies pressure to the Pt surface, so that the radiation pressure is transferred to the internal piezoelectric material, thereby polarizing the piezoelectric material. To form.
GaAs 기판을 습식 화학적 방법으로 식각하게 되면 윗면이 타원 프레임(ellipse frame) 구조를 가지는 화산 분화구(volcanic crater) 구조가 만들어 진다. 이러한 구조는 마치 빛을 볼록 렌즈로 집광 시키는 효과를 가지게 된다. 또한, 마이크로보이드 내의 Pt 금속의 표면과 작용하여 표면 플라즈몬을 만듦으로써 빛의 세기는 더욱 증가하게 된다. When the GaAs substrate is etched by a wet chemical method, a volcanic crater structure with an ellipse frame structure on the top surface is created. This structure has the effect of condensing light with a convex lens. In addition, the intensity of light is further increased by making surface plasmons by interacting with the surface of the Pt metal in the microvoid.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 하베스팅용 광압 발전 디바이스와 종래기술에 따른 디바이스의 구조 및 출력을 비교하기 위한 그래프이다. 4 is a graph for comparing the structure and output of a photovoltaic power generation device for energy harvesting according to an embodiment of the present invention and a device according to the prior art.
디바이스의 구조는 각각의 해당 그래프에 표시하였다. 도 4(a)는 마이크로보이드 구조이지만 압전층을 SiO2 물질로 교체 했을 경우로, 레이저 빛을 조사하여도 전류가 생성되지 않는다. 비정질 SiO2는 압전체가 아니기 때문이다. The structure of the device is shown in each corresponding graph. 4(a) shows a microvoid structure, but when the piezoelectric layer is replaced with a SiO 2 material, current is not generated even when irradiated with laser light. This is because amorphous SiO 2 is not a piezoelectric material.
도 4(b) 압전층을 가지고는 있지만 마이크로보이드 구조가 없을 경우, 즉 평면 타입일 경우로, 레이저 빛을 조사하여도 역시 전류는 생성되지 않는다. 이것은 10 mW 레이저의 복사압이 압전층을 자극하기에 충분하지 않기 때문이다. Fig. 4(b) When the piezoelectric layer is provided but there is no microvoid structure, that is, in the case of a planar type, current is not generated even when irradiated with laser light. This is because the radiation pressure of the 10 mW laser is not sufficient to stimulate the piezoelectric layer.
도 4(c) 및 도 4(d)는 압전층과 마이크로보이드 타입을 기반으로 하는 디바이스의 경우로, 레이저 빛을 조사하였을 때 전류와 전압이 크게 증가하는 것을 확인할 수 있다. 4(c) and 4(d) show a device based on a piezoelectric layer and a microvoid type, and it can be seen that current and voltage increase significantly when irradiated with laser light.
본 발명의 실시예에 따르면, PZT층과 마이크로보이드를 가지고 있는 구조에서는 레이저 빛을 보내 줄 때 2 uA와 0.04 mV의 전류, 전압 점프가 즉시 관찰 되는 것을 관찰할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, in a structure having a PZT layer and a microvoid, it can be observed that a current and voltage jump of 2 uA and 0.04 mV are immediately observed when the laser light is sent.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 평면 및 마이크로보이드 구조에서의 전기장과 전위차 분포에 대한 FDTD 및 COMSOL 시뮬레이션 결과이다.5 is a FDTD and COMSOL simulation results for electric field and potential difference distribution in planar and microvoid structures according to an embodiment of the present invention.
도 5는 401nm의 파장의 소스를 조사 하였을 때 단면 전기장 강도 분포의 FDTD 시뮬레이션 결과를 로그 스케일로 나타낸 도면이다. 마이크로보이드 구조는 3D CAD를 사용하여 만들었으며 시뮬레이션에 적용된 구조체의 물질은 백금으로 설정하였다. 도 5(a)는 평면 구조에서의 x-y 평면, 도 5(b)는 마이크로보이드 구조에서의 x-y 평면, 도 5(c)는 마이크로보이드 구조에서의 z-y 평면을 나타낸다. 마이크로보이드 구조는 2D CAD를 사용하여 실제 디바이스와 유사하게 만들었다. 도 5(d)는 평면 구조에서의 x-y 평면, 도 5(e)는 마이크로보이드 구조에서의 x-y 평면, 도 5(f)는 마이크로보이드 구조에서의 z-y 평면을 나타낸다. 5 is a diagram showing the FDTD simulation result of the cross-sectional electric field intensity distribution in log scale when a source having a wavelength of 401 nm is irradiated. The microvoid structure was created using 3D CAD, and the material of the structure applied to the simulation was set to platinum. 5(a) shows an x-y plane in a planar structure, FIG. 5(b) shows an x-y plane in a microvoid structure, and FIG. 5(c) shows a z-y plane in a microvoid structure. The microvoid structure was made similar to a real device using 2D CAD. 5(d) shows an x-y plane in a planar structure, FIG. 5(e) shows an x-y plane in a microvoid structure, and FIG. 5(f) shows a z-y plane in a microvoid structure.
3차원 마이크로보이드 구조에서의 증폭된 전기장과 증가된 전압의 분포 경향을 보기 위해 (x-y) 및 (y-z)면에 대해 각각 FDTD와 COMSOL 시뮬레이션을 수행하였다. FDTD 분석은 근본적으로 맥스웰의 방정식을 기반으로 하므로 복잡한 구조의 전자기장 특성을 연구 할 수 있다. 도 5의 전기장 분포에 대한 FDTD 결과에서는 평면구조에 레이저 빛을 보내줄 때(도 5(a)) 보다 빛을 마이크로보이드 구조 안으로 보내 줄 때(도 5(b) 및 도 5(c)) 빛의 공명과 증폭이 더욱 증가되는 것을 확인 할 수 있다. 이러한 빛의 거동과 전기장을 통한 복사압의 계산을 바탕으로 2D COMSOL 시뮬레이션을 수행하였다. 힘이 작용하는 방향과 범위는 FDTD 데이터를 참고하여 적용하였고 복사압의 크기는 구조체의 면에 작용하는 전기장 크기를 압력으로 변환하여 사용하였다. 도 5(d) 내지 도 5(f)를 확인하게 되면 평면 샘플에 비해 마이크로보이드 구조체 내부에서 더 큰 전위차를 보이는 것을 확인 할 수 있다.FDTD and COMSOL simulations were performed on the (x-y) and (y-z) planes, respectively, to see the distribution trend of the amplified electric field and the increased voltage in the 3D microvoid structure. Since FDTD analysis is fundamentally based on Maxwell's equation, it is possible to study the electromagnetic field characteristics of complex structures. In the FDTD result for the electric field distribution of FIG. 5, when the light is sent into the microvoid structure (Figs. 5(b) and 5(c)) than when the laser light is sent to the planar structure (Fig. 5(a)), the light It can be seen that the resonance and amplification of are further increased. A 2D COMSOL simulation was performed based on the light behavior and the calculation of the radiation pressure through the electric field. The direction and range in which the force acts were applied by referring to the FDTD data, and the magnitude of the radiation pressure was used by converting the magnitude of the electric field acting on the surface of the structure into pressure. 5(d) to 5(f), it can be seen that a larger potential difference is shown inside the microvoid structure compared to the planar sample.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 빛의 복사압을 증폭 시키고 이것을 이용하여 전기적 에너지로 변환시키는 광압 발전 방법 및 장치를 제공하는데 있다. 이것은 종래의 압전 발전과는 다른 방식이며, 광압 발전기는 마이크로보이드(microvoid) 형태로 습식 식각된 GaAs 기판에 PZT 박막을 코팅하고 다시 그 위에 Pt 금속을 넓은 면적에 걸쳐서 증착하였다. 이 때 가해준 빛은 Pt 금속 표면에서 표면 플라즈몬을 형성하는 것과 동시에 마이크로 보이드 구조로 인해 빛이 증폭되어 압전 물질을 자극한다. 이러한 방법은 생활 환경에서 에너지를 수확하기 위해 적용 가능하여 활용성이 넓고 비용 효율적인 기술을 제시하며 특히 IoT 소자에 필요한 전력을 공급하기 위한 새로운 솔루션이 될 수 있는 가능성을 제시 한다. The technical problem to be achieved by the present invention is to provide a photovoltaic power generation method and apparatus for amplifying the radiation pressure of light and converting it into electrical energy using this. This is different from the conventional piezoelectric power generation, and in the photovoltaic generator, a PZT thin film was coated on a wet-etched GaAs substrate in the form of a microvoid, and Pt metal was deposited over a large area thereon. At this time, the applied light forms surface plasmon on the Pt metal surface, and at the same time, the light is amplified due to the micro-void structure to stimulate the piezoelectric material. This method can be applied to harvest energy in a living environment, presenting a widely usable and cost-effective technology, and in particular, suggests the possibility of becoming a new solution for supplying power required for IoT devices.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.The apparatus described above may be implemented as a hardware component, a software component, and/or a combination of a hardware component and a software component. For example, the devices and components described in the embodiments include, for example, a processor, a controller, an arithmetic logic unit (ALU), a digital signal processor, a microcomputer, a field programmable array (FPA), It may be implemented using one or more general purpose or special purpose computers, such as a programmable logic unit (PLU), a microprocessor, or any other device capable of executing and responding to instructions. The processing device may execute an operating system (OS) and one or more software applications executed on the operating system. Further, the processing device may access, store, manipulate, process, and generate data in response to the execution of software. For the convenience of understanding, although it is sometimes described that one processing device is used, one of ordinary skill in the art, the processing device is a plurality of processing elements and/or a plurality of types of processing elements. It can be seen that it may include. For example, the processing device may include a plurality of processors or one processor and one controller. In addition, other processing configurations are possible, such as a parallel processor.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치에 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.The software may include a computer program, code, instructions, or a combination of one or more of these, configuring the processing unit to operate as desired or processed independently or collectively. You can command the device. Software and/or data may be interpreted by a processing device or, to provide instructions or data to a processing device, of any type of machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage medium or device. Can be embodyed. The software may be distributed over networked computer systems and stored or executed in a distributed manner. Software and data may be stored on one or more computer-readable recording media.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. The method according to the embodiment may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like alone or in combination. The program instructions recorded on the medium may be specially designed and configured for the embodiment, or may be known and usable to those skilled in computer software. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and magnetic media such as floptical disks. -A hardware device specially configured to store and execute program instructions such as magneto-optical media, and ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include not only machine language codes such as those produced by a compiler, but also high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter or the like.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.As described above, although the embodiments have been described by the limited embodiments and drawings, various modifications and variations are possible from the above description to those of ordinary skill in the art. For example, the described techniques are performed in a different order from the described method, and/or components such as systems, structures, devices, circuits, etc. described are combined or combined in a form different from the described method, or other components Alternatively, even if substituted or substituted by an equivalent, an appropriate result can be achieved.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and those equivalent to the claims also fall within the scope of the claims to be described later.
Claims (10)
습식 식각을 통해 형성되는 마이크로홀(microhole)을 갖는 마이크로보이드(microvoid)를 포함하는 기판;
습식 식각된 기판 상에 전자빔증착법을 이용하여 증착되는 금속 층;
금속 층이 증착된 금속/기판 구조 상에 도포되는 압전물질 층; 및
도포된 압전물질 상에 새도우 마스크로 패터닝하여 증착되는 표면 금속 층
을 포함하고,
에너지 하베스팅용 광압 발전 디바이스는,
마이크로보이드를 통해 빛을 통과 시킴으로써 전류가 생성되는
에너지 하베스팅용 광압 발전 디바이스. In the photovoltaic power generation device for energy harvesting,
A substrate including microvoids having microholes formed through wet etching;
A metal layer deposited on a wet-etched substrate by using an electron beam evaporation method;
A piezoelectric material layer applied on the metal/substrate structure on which the metal layer is deposited; And
A surface metal layer deposited by patterning with a shadow mask on the applied piezoelectric material
Including,
The photovoltaic power generation device for energy harvesting,
Electric current is generated by passing light through the microvoid.
Photovoltaic power generation device for energy harvesting.
압전물질 층은,
솔-겔(sol-gel) 방식을 이용하여 스핀 코팅 방식으로 코팅된 후, 열분해 되는
에너지 하베스팅용 광압 발전 디바이스. The method of claim 1,
The piezoelectric material layer,
After being coated with a spin coating method using a sol-gel method,
Photovoltaic power generation device for energy harvesting.
압전물질 층은,
저항을 조절하기 위해 압전물질의 도포가 반복되고, 열분해된 압전물질 박막은 RTA 공정을 통해 열처리되는
에너지 하베스팅용 광압 발전 디바이스.The method of claim 2,
The piezoelectric material layer,
The piezoelectric material is repeatedly applied to control the resistance, and the pyrolyzed piezoelectric material thin film is heat treated through the RTA process.
Photovoltaic power generation device for energy harvesting.
마이크로보이드는 통과되는 빛을 이용하여 표면 금속 층에서 표면 플라즈몬을 형성하는 것과 동시에 마이크로보이드 구조를 통해 빛을 증폭하여 압전물질을 자극하는
에너지 하베스팅용 광압 발전 디바이스. The method of claim 1,
Microvoids use the light that passes through them to form surface plasmons in the surface metal layer and at the same time amplify the light through the microvoid structure to stimulate piezoelectric materials.
Photovoltaic power generation device for energy harvesting.
전기를 생성하기 위해 마이크로보이드는 통과되는 빛을 집광하여 표면 금속 층에서 표면 플라즈몬을 형성하고, 증폭된 빛의 세기가 표면 금속 층에 압력을 가하여 복사압이 내부 압전 물질까지 전달되어 압전물질이 분극을 형성하도록 하는
에너지 하베스팅용 광압 발전 디바이스.The method of claim 4,
In order to generate electricity, the microvoid collects the passing light to form a surface plasmon in the surface metal layer, and the amplified light intensity exerts pressure on the surface metal layer, so that the radiation pressure is transmitted to the internal piezoelectric material, and the piezoelectric material polarizes. To form
Photovoltaic power generation device for energy harvesting.
기판을 습식 식각하여 마이크로홀(microhole)을 갖는 마이크로보이드(microvoid)를 형성하는 단계;
습식 식각된 기판 상에 전자빔증착법을 이용하여 금속 층을 증착하는 단계;
금속 층이 증착된 금속/기판 구조 상에 압전물질을 도포하는 단계; 및
도포된 압전물질 상에 표면 금속 층을 새도우 마스크로 패터닝하여 증착하는 단계
를 포함하고,
에너지 하베스팅용 광압 발전 디바이스는,
마이크로보이드를 통해 빛을 통과 시킴으로써 전류가 생성되는
에너지 하베스팅용 광압 발전 디바이스의 공정 방법. In the process method of the photovoltaic power generation device for energy harvesting,
Forming microvoids having microholes by wet etching the substrate;
Depositing a metal layer on a wet-etched substrate using an electron beam deposition method;
Applying a piezoelectric material on the metal/substrate structure on which the metal layer is deposited; And
Depositing by patterning a surface metal layer with a shadow mask on the applied piezoelectric material
Including,
The photovoltaic power generation device for energy harvesting,
Electric current is generated by passing light through the microvoid.
Process method of photovoltaic power generation device for energy harvesting.
금속 층이 증착된 금속/기판 구조 상에 압전물질을 도포하는 단계는,
압전물질을 솔-겔(sol-gel) 방식을 이용하여 스핀 코팅 방식으로 코팅한 후, 열분해하는
에너지 하베스팅용 광압 발전 디바이스의 공정 방법. The method of claim 6,
The step of applying a piezoelectric material on the metal/substrate structure on which the metal layer is deposited,
The piezoelectric material is coated by spin coating using a sol-gel method and then thermally decomposed.
Process method of photovoltaic power generation device for energy harvesting.
압전물질 박막의 저항을 조절하기 위해 압전물질의 도포를 반복하고, 열분해된 압전물질 박막을 RTA 공정을 통해 열처리하는
에너지 하베스팅용 광압 발전 디바이스의 공정 방법. The method of claim 7,
In order to control the resistance of the piezoelectric material thin film, the piezoelectric material is repeatedly applied, and the pyrolyzed piezoelectric material thin film is heat treated through RTA process.
Process method of photovoltaic power generation device for energy harvesting.
마이크로보이드는 통과되는 빛을 이용하여 표면 금속 층에서 표면 플라즈몬을 형성하는 것과 동시에 마이크로보이드 구조를 통해 빛을 증폭하여 압전물질을 자극하는
에너지 하베스팅용 광압 발전 디바이스의 공정 방법. The method of claim 6,
Microvoids use the light that passes through them to form surface plasmons in the surface metal layer and at the same time amplify the light through the microvoid structure to stimulate piezoelectric materials.
Process method of photovoltaic power generation device for energy harvesting.
전기를 생성하기 위해 마이크로보이드는 통과되는 빛을 집광하여 표면 금속 층에서 표면 플라즈몬을 형성하고, 증폭된 빛의 세기가 표면 금속 층에 압력을 가하여 복사압이 내부 압전 물질까지 전달되어 압전물질이 분극을 형성하도록 하는
에너지 하베스팅용 광압 발전 디바이스의 공정 방법. The method of claim 9,
In order to generate electricity, the microvoid collects the passing light to form a surface plasmon in the surface metal layer, and the amplified light intensity exerts pressure on the surface metal layer, so that the radiation pressure is transmitted to the internal piezoelectric material, and the piezoelectric material polarizes. To form
Process method of photovoltaic power generation device for energy harvesting.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190110561A KR102231350B1 (en) | 2019-09-06 | 2019-09-06 | Light pressure-piezo power generation device for energy harvesting |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190110561A KR102231350B1 (en) | 2019-09-06 | 2019-09-06 | Light pressure-piezo power generation device for energy harvesting |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20210029399A KR20210029399A (en) | 2021-03-16 |
| KR102231350B1 true KR102231350B1 (en) | 2021-03-23 |
Family
ID=75223678
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020190110561A KR102231350B1 (en) | 2019-09-06 | 2019-09-06 | Light pressure-piezo power generation device for energy harvesting |
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| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102231350B1 (en) |
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|---|---|---|---|---|
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-
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- 2019-09-06 KR KR1020190110561A patent/KR102231350B1/en active IP Right Grant
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|---|---|
| KR20210029399A (en) | 2021-03-16 |
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