Yano E plus 2023년 7월호(No.184)
≪차세대 시장 트렌드≫
차세대 유기 디바이스(2)~유기박막 태양전지~(3~38페이지)
~저온 도포 프로세스를 적용할 수 있어 플렉시블 플라스틱 기판에 제작 가능~
1. 유기박막 태양전지란
2. 유기박막 태양전지에 관한 시장규모
그림·표1. 유기박막 태양전지의 일본 국내 및 세계 시장규모 예측(금액: 2025-2045년 예측)
3. 유기박막 태양전지 관련 기업·연구기관의 대응 향
3-1. 학교법인 간사이가쿠인대학
그림1. (a)유기태양전지에 HQ를 도입한 디바이스의 구조 모식도,
(b)에너지 상관관계, (c)J-V 곡선, (d)Chl-A 층에 HQ를 다른 비율로 더해진 유기태양전지의 외부양자효율(EQE)
그림2. 산소 발생형 광합성을 모방한 Z-스킴 과정을 가진 유기 태양전지에서의 Chl-A와 Chl-D의 여기 다이내믹스·전하 이동·재결합
3-2. 국립대학법인 교토대학
(1)π공액계 유기물을 이용한 고분자 태양전지
(2)고분자 태양전지 발전 메커니즘
그림3. 고분자 태양전지의 발전소 과정
(3)삼원계 고분자 태양전지
①삼원계 고분자 태양전지란
②삼원계 고분자 태양전지
그림4. (좌)근적외선 색소를 도입한 색소 증감 고분자 태양전지의 구조와 사용 재료의 구조식. 황색: 공역고분자(폴리헥실티오펜, P3HT), 적색: 근적외선 색소(SiPc), 청색: 풀러렌 유도체(PCBM).
(우)각 재료의 HOMO 및 LUMO 준위
그림5. PTzBT와 PCBM을 중량비 1:2로 이용한 이원계 OPV와 PTzBT, PCBM, ITIC를 중량비 1:2:0.2(ITIC의 혼합율은 중량비 6%)로 이용한 증감형 3원계 OPV의 분광 감도 특성
(4)페로브스카이트 태양전지
①페로브스카이트 태양전지의 발전 손실 분석
그림6. 개방전압의 분석에 이용한 재결합 모델
②페로브스카이트 태양전지 에이징 메커니즘 해명
그림7. 공기 중 보관 전후의 페로브스카이트 소자의 발전 특성 변화
3-3. 학교법인 게이오기주쿠대학
(1)흡수한 광자를 2배 엑시톤으로 변환: 금 나노 클러스터 표면 상의 유기 단분자막으로 고효율 에너지 변환 성공(게이오기주쿠대학/고베대학 공동보도자료
그림8. 테트라센 헤테로 다이설파이드체(좌) 및 테트라센 호모 다이설파이드체(우)를 이용하여 분자집적화한 테트라센 알칸디올 수식 금나노클러스터 합성 모식도
(2)광흡수에 의한 엑시톤 반응 효율 200%를 실현하는 재료 설계의 신개념 실증(게이오기주쿠대학/고베대학 공동보도자료)
그림9. p-Bph(TC)2의 광조사로 얻은 여기자 쌍(TT)의 시간분해 ESR 스펙트럼(검정)과 스펙트럼 시뮬레이션(빨강)
그림10. (A, B)온도 -196℃에서의 엑시톤 쌍 TT의 입체 구조 변화와 포텐셜 곡선의 관계. (A)p-Bph(Tc)2, (B)p-(Tc)2에서 얻은 결과. (C, D)연결계 다이머 분자의 구조 모델. (C)빛을 비추기 전 기저 상태(S0)와 T+T의 전자 구조. (D)광여기서 생긴 홑겹항 엑시톤 쌍 TT
3-4. 학교법인 도쿄이과대학
(1)전자와 정공 모두가 「파동」성을 나타내는 유기 반도체 p-n 접합의 실증(도쿄이과대학/분자과학연구소/고휘도광과학연구센터 공동보도자료)
그림11. 분자의 정렬에 흐트러짐이 많은 기존 벌크 헤테로 접합형 유기태양전지(좌)와 분자가 규칙적으로 배열한 결정성이 높은 유기반도체 p-n 접합을 이용한 이상적인 유기태양전지(우) 개념도
그림12. 본 연구에서 사용한 기증자 분자(p형 유기 반도체)인 펜타센(좌)과 액셉터 분자(n형 유기 반도체)인 불화 펜타센(우)의 구조
그림13. 펜타센 단결정상에 불화 펜타센을 에피택셜 성장시킨 유기 반도체 p-n 접합의 단면도(좌). 본 연구의 ARUPS에 의해 측정된 불화 펜타센의 가전자 밴드 분산 구조(우 빨간색 띠)
(2)준호모에피택셜 성장을 통한 유기 반도체 개발에 성공(도쿄이과대학 보도자료)
그림14. RubSC 상 fmRub 층의 '준호모에피택셜' 성장에 대한 고품질 결정 계면 형성
3-5. 대학공동이용기관법인 자연과학연구기구 분자과학연구소
(1)유기태양전지 변환효율 추이
그림15. 유기태양전지의 변환효율 추이
(2)벌크 헤테로 접합의 발명
그림16. 벌크 헤테로 결합의 모식도
(3)수평 다층 접합
그림17. 높은 여기자 수집 효율과 캐리어 수집 효율(우)을 양립하는 수평 다층 접합(좌)
(4)개방단 전압의 증가
그림18. 개방단 전압과 CT 상태 에너지와의 관계
(5)업 컨버전(UC)
그림19. UC의 동작 원리. 유기태양전지 공정(좌)과 UC 프로세스(우)
(6)고효율 캐리어 생성
그림20. 고효율 캐리어 생성의 실례: 홀이 비국재화되어 Wannier 여기자를 형성하여 실리콘에 필적하는 도핑 효율을 얻을 수 있다
3-6 국립대학법인 야마가타대학
그림21. 대표적인 반사방지 구조 예. (a)의 다층 간섭막에서는 다른 굴절률을 갖는 박막을 1차원으로 적층한 구조에 의해 간섭을 제어함으로써 표면 반사를 억제. (b)의 모스아이 구조에서는 빛의 파장과 같은 정도의 높이(수 100nm)의 원뿔을 다수 나열함으로써 간섭에 더하여 회절을 일으킬 수 있다
(1)모스아이 형상 최적화를 통한 고효율 광 가둠 구조 개발
(2)모스아이와 다층 간섭막 및 고굴절율 유리를 융합한 통합형 디바이스 구조
4. 유기박막 태양전지 장래 전망
산업용 로봇의 원격 유지보수 시장 동향(2)(39~49페이지)
~시장은 2030년을 향해서 확대, 쌍방향 리모트가 실현될 가능성~
1. 지난 내용 정리
2. 산업용 로봇의 유지보수
2-1. 산업용 로봇의 일반적인 도입 절차
그림1. 산업용 로봇의 일반적인 도입 순서
2-2. 산업용 로봇의 유지보수 서비스 절차 사례
그림2. 기존 로봇(시스템) 고장 시 대응 예
2-3. IoT 등을 이용한 유지보수 서비스 절차 사례
그림3. IoT 등을 이용한 유지보수 서비스 절차 사례
3. 제조사의 원격 유지보수 시스템 예
3-1. 로봇 회사
(1)주식회사 야스카와전기
(2)주식회사 다이헨
(3)가와사키중공업 주식회사
(4)패낙 주식회사
3-2. IoT 관련 회사 등
(1)도쿄일렉트로닉디바이스 주식회사
(2)NSW 주식회사
4. 정리와 시장규모 추이
표1. 원격 유지보수(산업용 로봇) 시장 추이와 예측(금액: 2022-2030년 예측)
그림4. 원격 유지보수(산업용 로봇) 시장 추이와 예측(금액: 2022-2030년 예측)
<주목 시장 포커스>
PUF(50~76페이지)
~IoT 기기 증가로 사이버 공격 리스크가 높아져 PUF가 주목. 고안전성·저비용으로 IoT 기기 인증기술에 대한 적용이 기대~
1. IoT에서 암호기술의 안전성
2. PUF란
3. PUF 종류
3-1. SRAM PUF
3-2. Arbiter PUF
4. 고신뢰 IoT 보안 실현에 새로운 시장을 여는 PUF
5. PUF에 관한 시장규모
그림·표1. PUF의 일본 국내 및 세계 시장규모 예측(금액: 2024-2032년 예측)
6. PUF와 관련된 기업·연구기관의 대응 동향
6-1. 국립연구개발법인 산업기술종합연구소
(1)PUF의 기초와 응용
①PUF의 특성
②다양한 PUF
그림1. PUF 분류
③PUF 응용
그림2. PUF를 이용한 키 생성
그림3. FPGA bitstream 보호
(2)NEDO 프로젝트
①신원리 PUF 개발 프로젝트
그림4. NEDO 프로젝트 '복제 불가능 디바이스를 활용한 IoT 하드웨어 보안 기반 연구개발' 개요
그림5. Organic Flexible PUF
②PUF의 국제 표준화
그림6. PUF 평가방법을 국제표준화하는 의의
6-2. 국립대학법인 쓰쿠바대학
그림7. (A)폐환형 DAE(좌) 및 개환형 DAE(우)의 분자 구조. (B)폐환 및 개환 상태의 DAE 마이크로 구체 형광 현미경 사진. (C)폐쇄 및 개환 상태의 DAE 마이크로 구체 1입자로부터의 발광 스펙트럼
그림8. (A)기판 표면에서의 자기 조직화에 의한 편평 타원체 형성 모식도.
(B)편평 타원체의 SEM 상. (C)편평 타원체 1입자로부터의 발광 스펙트럼
그림9. (A)기판 표면 위의 마이크로디스크 어레이 형성 프로세스 모식도. (B)표면 자기 조직화에서 용매 증기 어닐 시간 의존성 SEM 상. (C-G)개환 상태 DAE 마이크로디스크 어레이에 자외선/가시광을 조사한 후 형광 현미경 사진. (H-L)개환 상태 DAE 마이크로디스크 어레이에 대해 특정 픽셀에 자외선/가시광을 조사하여 쓰기/소거를 실시한 경우의 형광 현미경 사진
그림10. (A)친수 소수 패턴을 한 기판 표면에 DAE의 마이크로 반구체 어레이 형성 프로세스 모식도. (B)표면 자기 조직화에서 물/아세톤 혼합비 차이에 대한 형성물의 형상을 나타내는 전자 현미경 사진
그림11. (A)개환형 DAE로 이루어진 마이크로 반구체 어레이에 대해 포토마스크를 이용하여 그린 어레이의 형광 현미경 사진. (B)모나리자의 뺨 부분 확대 이미지. (C)각각 픽셀의 형광 스펙트럼
6-3. 국립대학법인 도호쿠대학
그림12. 하드웨어 지문의 생성방식. 기존 방식(좌)과 새로운 방식(우)
그림13. 새로운 방식의 비용절감 효과
6-4. 학교법인 리쓰메이칸대학
(1)클라우드 AI에서 에지 AI로
그림14. 에지 AI 디바이스와 사이버 피지컬 융합 AI 시스템.
(A)클라우드 학습·추론모델, (B) 에지 AI 추론모델, (C) 연합학습모델
(2)에지 AI를 탑재한 IoT 기기의 보안 문제
그림15. 안전한 에지 AI 시스템 하드웨어 실현
(3)CMOS 이미지 센서 PUF(CIS-PUF)
그림16. 이미지 센서 화소 트랜지스터의 편차를 PUF 정보에 채용
그림17. CMOS 이미지 센서 PUF를 이용한 이미지 데이터의 진정성 검증
7. PUF의 장래 전망
자동차 실내 센싱 시장성 탐색(1) 총론(77~97페이지)
~2030년대 자동차의 가치를 결정하는 차량 내부 센싱(DMS)~
~차량 내부 센싱이 추진하는 자동차의 퍼스널화, 가능성이 큰 IT/Tech 벤더와 3rd 파티 사업자~
1. 들어가며 ~2030년대 자동차의 승부수는 「차량 내부 센싱」~
1-1. 차량 내부 센싱(DMS)이 만드는 이제부터 자동차의 매력
표1. 자동차의 매력(가치)인 「지금까지」 「지금부터」
1-2. 차량 내부 센싱(DMS)이 제공하는 SDV 경쟁력
2. 센싱 데이터 활용을 통한 아웃카 데이터 서비스
그림1. 「자동차의 퍼스널화」를 위해서 수집·분석하고 있는 데이터
3. 차량 내부 센싱 시스템(DMS) 구성
그림2. 차량 내부 센싱 시스템(DMS)의 구성
4. 2개의 모빌리티 세계와 3rd 파티 사업 가능성
5. 차량 내부 센싱(DMS) 시장 예측
그림·표1. 세계 카메라 활용 차량 내부 센싱(DMS) 탑재 차량 판매량 추이(금액: 2020-2035년 예측)
5-2. 일본의 차량 내부 센싱(DMS) 시장 예측
그림·표2. 일본의 차량 내부 센싱(DMS) 탑재 차량 판매량 추이(금액: 2020-2035년 예측)
6. 유럽의 신규칙으로 ‘24년부터 DMS 탑재 의무화
표3. 전 세계 「신차에 의무적으로 탑재하는 3가지 디바이스」
7. 주목 기업의 대응
7-1. 소니혼다모빌리티 주식회사 「아필라의 차량 실내공간 앱」
7-2. TESLA, Inc. FSD의 베타판에 숨겨진 기능 「일론 모드」
7-3. BMW(Bayerische Motoren Werke AG) 「Dee Concept」
7-4. 마쓰다 주식회사 「운전자 상태 이상 감지」
그림2. 차량 내부 센싱 시스템(DMS)의 구성
7-5 NIO(上海蔚来汽車NIO Inc.) NOMI
7-6 파나소닉 주식회사 「미래의 차 내부 공간」
표4. 파나소닉이 생각하는 차량 실내 공간의 변화
표5. 파나소닉이 생각하는 미래(2035년~) 차량 내부 공간의 기술
7-7. Robert Bosch GmbH 「차량 내부 모니터링 시스템」
그림3. 보쉬의 차량 내부 모니터링 시스템 구성
그림4. 보쉬의 차량 내부 모니터링 시스템 개요
≪시의적절 콤팩트 리포트≫
비파괴검사 시장(98~104페이지)
~사후보전에서 예방보전으로 규격화/표준화, 규제 완화는 거센 기세~
1. 비파괴검사 시장이란
2. 시장 개황
3. 분야별 동향
3-1. 일본의 원자력, 토목·교량용 비파괴검사 수탁업무는 전 산업에서 비율 증가 추세
4. 주목 토픽
4-1. RT 데이터의 디지털화는 「규격화」와 「규제완화」가 향후 열쇠를 쥐고 있다.
4-2. 중성자를 활용한 검사의 현장 이용이 2023년도에 시작된다, 물질투과능과 경원소 감지 능력이 높기 때문에 인프라 이외에도 전개될 것으로 전망
5. 장래 전망
그림1. 비파괴검사 세계 시장규모(장치·기기 및 수탁업무) 추이와 예측(금액: 2020-2030년 예측)
그림2. 비파괴검사 일본 시장규모(장치·기기 및 수탁업무) 추이와 예측(금액: 2020-2030년 예측)
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