페로브스카이트 (Perovskite) 구조

페로브스카이트 (Perovskite) 구조란?

페로브스카이트 (Perovskite)는 러시아 우랄산맥에서 처음 발견된 티탄산칼슘 (CaTiO3)으로 구성된 광물의 이름을 딴 결정구조입니다. 페로브스카이트 구조는 다양한 과학 및 기술 분야에서 많은 흥미로운 특성과 응용으로 인해 널리 연구되는 구조입니다. 특히 전자 및 태양광 에너지 분야에서 많은 기술 응용 분야에서 유용한 것으로 알려져 있습니다.

 

페로브스카이트 (Perovskite) 구조의 특징

페로브스카이트 구조는 각 팔면체의 중심에 금속 이온(일반적으로 티타늄이나 철과 같은 전이 금속)이 있는 모서리를 공유하는 산소 원자의 팔면체 네트워크를 포함하는 입방체 단위 셀을 특징으로 합니다. 금속 이온은 일반적으로 +2 또는 +3 산화 상태이지만 다른 산화 상태도 가능합니다. 페로브스카이트 구조는 양이온의 단순한 입방 격자와 음이온의 팔면체 격자라는 두 가지 상호 침투 구조의 조합으로 볼 수도 있습니다. 금속 이온은 산소 원자에 의해 형성된 팔면체의 중심에 위치합니다. 페로브스카이트는 고온 초전도성, 강유전성 및 자기 저항을 포함하여 광범위한 물리적 및 화학적 특성을 가지고 있습니다. 그에 따라, 태양 전지, 연료 전지 및 촉매를 포함한 다양한 응용 분야에서 사용되고 있습니다. 페로브스카이트의 가장 유망한 응용 분야 중 하나는 기존의 실리콘 태양 전지에 대한 저렴한 대안으로 부상한 광전지 분야입니다. 페로브스카이트 태양전지는 상당한 수준의 효율을 달성했으며 성능과 안정성을 더욱 향상시키기 위한 연구가 진행 중입니다.

 

페로브스카이트 (Perovskite) 화합물의 예

• 티탄산 칼슘 (CaTiO3) - 광물 페로브스카이트에서 처음 발견된 화합물로 결정 구조에 이름을 붙였습니다. 티탄산칼슘은 커패시터와 같은 전자 장치에 일반적으로 사용되는 유전체 재료입니다.
• 티탄산바륨 (BaTiO3) - 이 화합물은 높은 유전 상수와 압전 특성을 나타내는 강유전성 물질로 커패시터, 센서 및 액추에이터와 같은 전자 응용 분야에 유용합니다.
• 스트론튬 티타네이트 (SrTiO3) - 티탄산 바륨과 마찬가지로 티탄산 스트론튬은 높은 유전 상수와 압전 특성을 지닌 강유전성 물질입니다. 다른 전자 재료를 성장시키는 기판으로 자주 사용됩니다.
• 티탄산지르콘산납 (Pb(Zr,Ti)O3 또는 PZT) - 지르콘산납과 티탄산납의 고체 용액으로 강유전성과 압전 특성을 모두 나타냅니다. PZT는 센서, 액추에이터 및 변환기와 같은 전자 장치에 널리 사용됩니다.
• 페로브스카이트 태양 전지 - 최근 몇 년 동안 메틸암모늄 납 할라이드 (MAPbX3)와 같은 페로브스카이트 화합물이 태양 에너지 변환을 위한 유망한 재료로 주목을 받았습니다. 이러한 물질은 광 흡수율이 높고 저비용 솔루션 기반 방법을 사용하여 합성할 수 있어 차세대 태양 전지의 잠재적인 후보가 됩니다.

페로브스카이트(Perovskite)구조, 티탄산 칼슘(CaTiO3) by ReciPro

 

페로브스카이트 구조는 다양한 분야에서의 잠재적인 응용 가능성으로 인해 상당히 주목 받고 있는 결정 구조입니다.