• Journal of Energy Engineering
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• v.27 no.3
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• pp.1-9
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• 2018

In this study, the outdoor evaluation test was performed to characterize the highly-reflective artificial grass to be used for bifacial photovoltaic (PV) power generation system. The 60-cell n-type Si monofacial and bifacial PV modules were employed, where two types of bifacial modules were equipped with split-type and box-type junction boxes, respectively. The results showed that the split-type junction box improved the rear-side power production and thus energy yield of bifacial module compared to the box-type junction box causing the shadow effect. Highly-reflective artificial grass achieved relatively high albedo of 0.18, and excellent bifacial gain of 33%, compared to conventional artificial grass with an albedo of 0.14-0.15, and bifacial gain of 29-30%.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2016.11a
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• pp.158-158
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• 2016

최근 화석연료의 고갈과 환경 보전 및 에너지 절약에 대한 관심이 높아짐에 따라 화석연료의 소비를 최소화하고 실내조건을 쾌적하게 유지하려는 연구가 진행되고 있다. 국내의 경우 전체 에너지 소비의 30%이상을 차지하고 있는 건물부문에서의 에너지 소비를 줄이기 위한 활발한 연구가 진행되고 있으며 이에 따른 에너지절약 소재개발이 활발하게 진행되고 있다. 1975년 이후 여러 차례에 걸친 단열강화 조치를 통해 건물에서의 에너지 소모를 줄이고 있었으나 건물의 외벽에 대한 사항으로 한정되어있었고, 또한 건물의 창 면적이 증가함에 따라 창을 통한 열손실량과 열획득량이 더욱 증가하게 되었다. 이러한 문제를 해결하기 위해 열반사유리에 대한 많은 연구가 진행되고 있다. 열반사유리는 근적외선(열선)영역의 빛을 반사시켜 실내의 열손실량 및 외부에서의 열획득량을 감소시켜 에너지의 소비를 줄일 수 있는 유리을 말한다. 이러한 열반사유리은 fresnel 방정식을 통해 빛의 파장대에 따른 반사율 및 투과도를 예측할 수 있는데, 다층박막구조인 Oxide-Metal-Oxide(OMO)구조는 Oxide의 높은 굴절률과 Metal의 낮은 굴절률을 통해 가시광영역대의 높은 투과도와 근적외선 영역의 높은 반사율을 얻을 수 있다. 또한 Metal층을 삽입함으로서 flexible한 코팅이 가능하고, 높은 carrier density와 mobility로 표면 플라즈몬 공명을 통해 특정 파장대의 반사율을 높일 수 있으므로 많은 연구가 진행되고 있다. $TiO_2$는 고굴절률 및 낮은 광흡수성의 특성을 가지는 산화물반도체로 기존의 $In_2O_3$계 산화물에 비해 값이 싸고 높은 안정성과 광촉매특성을 보이므로 외부에 노출된 환경에 적합한 재료이다. Ag는 저굴절률과 낮은 광흡수성을 가지는 재료로 금속층에 적합하다. 본 연구에서는 fresnel 방정식을 통해 반사도 및 투과도를 예측하고 마그네트론 스퍼터링법으로 다층박막을 열선인 적외선 영역에서의 반사율 및 반사 효율을 평가하였다. Index-matching 시뮬레이션을 통해 $TiO_2/Ag/TiO_2$ 다층박막의 투과도와 반사도를 이론적으로 검토하였다. 시뮬레이션 프로그램은 Macleod프로그램을 이용하였고 재료 각각의 굴절률은 Ellipsometry를 이용하여 측정하였다. 두께 40 nm 와 8 ~ 16 nm를 가지는 $TiO_2$층과 Ag층을 각각 RF/DC 마그네트론 스퍼터링법을 이용하여 Glass기판 위에 증착하였다. 직경 3 in 의 $TiO_2$, Ag 소결체 타깃을 이용하였고 스퍼터링 파워는 각각 200 W, 50 W로 설정하였고, 스퍼터링 가스는 Ar가스의 유량을 20 sccm으로 설정하였다. 작업압력은 모두 1 Pa로 설정하였고 타깃 표면의 불순물 및 이물질 제거를 위해 Pre-sputtering을 10분 진행하였다. 박막의 두께는 reflectometer와 Alphastep을 이용하여 측정하였고 Hall effect measurement를 이용하여 비저항, carrier density, mobility등 전기적 특성을 측정하였다. 또한 UV-VIS spectrometer와 USPM-RU-W NIR Micro-Spectrophotometer를 통해 광학적 특성을 측정하였고 계산 값과 비교분석하였다. 또한 열반사 특성을 평가하기 위해 직접 set-up한 장비를 이용하였다. 단열 박스에 샘플을 장착해 적외선 램프를 조사하였을 때의 열 반사효율을 평가하였고, IR Camera를 이용하여 단열 박스 내부의 온도 변화를 관찰하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.275.2-275.2
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• 2014

현재 자동차 분야에서 차량 경량화의 한 수단으로 자동차용 유리를 고강도 투명 플라스틱 소재인 Polycarbonate(PC)로 대체하고자 하는 연구가 이루어지고 있다. 하지만, PC의 낮은 내마모 특성과 자외선에 의한 열화 및 변색 현상은 해결하여야 할 문제점으로 지적되고 있으며, 에너지 소비 저감을 위하여 적외선 영역 반사율(reflectance)이 높은 저방사(low emissivity) 특성이 요구되고 있다. 본 연구에서는, ICP-assisted reactive magnetron sputtering 장비를 이용하여 투과율(transmittance)이 확보되고, 고경도 특성을 갖는 Al-Si-N와 300 nm 파장 이하의 자외선 차단 특성이 있는 SiN:H 그리고 저방사 특성을 위해 Al을 증착하였고, 박막의 증착 순서는 SiN:H 박막을 가장 아래에 증착하고 그 위에 Al/Al-Si-N 박막을 다층으로 형성하였다. 박막의 chemical state와 crystallinity를 확인하기 위하여 XPS(X-ray Photoelectron Spectroscopy), XRD (X-ray Diffraction)를 이용하여 분석하였다. Knoop ${\mu}$-hardness tester와 Taber tester를 이용하여 경도 및 내마모 특성을 분석하였다. 제작된 샘플의 Al-Si-N 박막 경도는 Si 비율에 따라 다른 경도 특성을 갖는데, 실제 Si/(Al+Si) 비율이 24%에서 최대 31 GPa의 경도 값을 갖는 것을 확인하였다. UV-Vis Spectrometer를 이용하여 250 nm~700 nm 파장의 투과율을 측정하였고, 자외선 영역의 경우 SiN:H 박막에 의해 300 nm 이하의 파장에서 2% 이하의 투과율을 확인하였다. 그리고 FT-IR(Fourier Transform Infrared Spectroscopy)를 이용하여 $2.5{\mu}m{\sim}15{\mu}m$ 파장의 반사율을 이용하여 방사율을 측정하였는데, 3*(Al/Al-Si-N) 구조의 다층 박막의 경우 방사율은 0.27로 측정되었다.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.17 no.10
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• pp.9-12
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• 2016

The process parameters of DC pulsed sputtering to produce a multi-layer thin film with light reflectance at a specific wavelength region were studied. The optical simulation of multi-layer thin films of the silicon dioxide ($SiO_2$) films with a low refractive index and the titanium dioxide ($TiO_2$) films with a high refractive index was done. Under a DC pulsed sputtering power of 2kW and 200 sccm(standard cubic centimeter per minute) argon gas, the silicon dioxide films with a refractive index of 1.46 in the range of oxygen gas ratios of 12% and a titanium dioxide film with a refractive index of 2.27 in the range of oxygen gas ratios of 1% were produced. The multi-layer structure of high refractive index/low refractive index/high refractive index was designed and fabricated. The characteristics of the fabricated multi-layer thin film structure showed a reflectance of more than 45% in the range, 780 to 1200nm. This multi-layer structure is expected to be used to block the near infrared wavelength light.

• Korean Journal of Optics and Photonics
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• v.13 no.3
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• pp.209-214
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• 2002

The effect of surface roughness on mirror scattering has been studied. Five kinds of substrates with different surface roughness were fabricated. On those substrates, a dielectric multi-layer coating with high reflectivity was deposited by ion beam sputtering and electron beam evaporation. A total integrated scattering measurement set-up was built for the evaluation of deposited samples. Most of the ion beam sputtered mirrors showed lower scattering than the electron beam evaporated one, which deposited on substrates similar in surface roughness. Over ~2 $\AA$ in surface roughness, scattering strongly depend on the micro-structure of the super-polished surface. The lowest scattering we have achieved is 2.06 ppm by ion beam sputtering from the substrate with surface roughness of 0.23 $\AA$.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.274-274
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• 2016

터치스크린패널로 응용하기 위하여 80%이상의 높은 투과도와 낮은 저항이 요구된다. 그 중에서도 무반사 효과 (anti-reflective, AR) 를 크게하여 투과도를 향상시키는 방법으로 나노구조물, 증착시 경사각, 다층박막 방법 등이 연구 개발되고 있다. 단일 박막을 이용하여 무반사 코팅을 하는 경우, 정밀한 굴절률 조절이 어려우며 낮은 반사율 영역의 선폭이 좁은 단점이 있다. 반면, 저/고굴절률 다층박막의 경우 비교적 굴절률 조절이 용이하고 가시광영역 전반적으로 높은 투과도를 가질 수 있다. plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) 증착법을 이용하여 무반사 효과를 증대시키기 위해 저/고굴절률 다층구조의 박막을 두께조합에 따라 평가하였으며, 가장 널리 사용되고 있는 Sputtering증착법과 비교하여 연구하였다. 제작된 다층박막의 구조는 glass(sub.)/SiN/SiO2/ITO 이며, 무반사 코팅층인 SiN/SiO2층은 각각 PECVD와 Sputtering 증착법을 통해 성장되었고, ITO는 스퍼터링 증착법을 이용하여 동일하게 성장하였다. 그 결과 PECVD 증착법이 Sputtering 증착법에 비하여 가시광영역(400~800nm)에서 더 높은 투과도를 얻게 되었다. 결과의 차이에 대해서 PECVD 증착법과 Sputtering 증착법으로 성장된 SiN, SiO2 박막의 광학적 특성과 물리적 특성의 변화를 spectroscopic ellipsometry (SE), Rutherford backscattering (RBS), atomic force microscopy (AFM) 을 이용하여 비교, 분석하였다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.20 no.3
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• pp.225-232
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• 2011

Reactive ion etching (RIE) technique for maskless surface texturing of mc-silicon solar wafers has been applied and succeed in fabricating a grass-like black-silicon with an average reflectance of $4{\pm}1%$ in a wavelength range of 300~1,200 nm. In order to investigate the optimized texturing conditions for mass production of high quantum efficiency solar cell Surface characteristics such as the spatial distribution of average reflectance, micrscopic surface morphology and minority carrier lifetime were monitored for samples from saw-damaged $15.6{\times}15.6\;cm^2$ bare wafer to key-processed wafers as well as the mc-Si solar cells. We observed that RIE textured wafers reveal lower average reflectance along from center to edges by 1% and referred the origin to the non-uniform surface structures with a depth of 2 times deeper and half-maximum width of 3 times. Samples with anti-reflection coating after forming emitter layer also revealed longer minority carrier lifetime by 40% for the edge compared to wafer center due to size effects. As results, mc-Si solar cells with RIE-textured surface also revealed higher efficiency by 2% and better external quantum efficiency by 15% for edge positions with higher height.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.20 no.2
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• pp.127-134
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• 2011

We investigate the crystallographic orientation and strain states of the Ni/Ag ohmic contacts on p-type GaN. The Ag film in the Ni/Ag contact was severely agglomerated during high temperature annealing in air ambient. As a results, after annealing for 24 h, the Ni/Ag contact shows non-linear I-V curve and low light reflectance of ~21% at 460 nm wavelength. High-resolution X-ray diffraction results show that the interplanar spacing of Ag (111) planes is almost same to that of bilk Ag after annealing for 24 hrs, indicating that the in-plane tensile strain in the Ag film was fully relaxed due to the Ag agglomeration.

• Korean Journal of Optics and Photonics
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• v.9 no.3
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• pp.186-190
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• 1998

We fabricated a diode-side pumped high power Nd:YAG laser with a gold coated flow tube(diameter of 10mm) and three sets of 140W diode bar. The diameter of Nd:YAG rod was 6mm and its length was 130mm. We obtained 130W cw power from a linear resonator with an 11% output coupler, which corresponds to the slope efficiency of 43% and the optical efficiency of 31%. The measured beam quality factor(M$^2$) reached about 85 which is fairly large due to the large size of the rod. Thermal lensing of the rod was measured to be 5.3-7.4D/$kW_{pump}$ when the laser was operating.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.20 no.3
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• pp.233-241
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• 2011

Currently, solar module is using the two methods such as a glass-filled method or a super-straight method. The common point of these methods is to use glass structure on the front of solar module. However, the reflectance of the solar module is high depending on the height of the incident sunlight due to the flat surface of the module front glass. Purposed to solve these problems, AG (anti-glare) structures were formed on the glass surface. Next is fabrication methods of AG structure. First, uneven structure made by micro blaster equipment was dipped in Hydro-fluidic acid (HF) acid. HF acid process was carried out to remove particles and to make high transmittance. The reflectance and transmittance of the anti-glare glass was compared to those of the bare glass. The reflectance of anti-glare glass decreased approximately 1% compared with bare glass. The transmittance of anti-glare glass was similar to bare glass. According to the sample angle, the difference of the reflectance between bare glass and the anti-glare glass was about 19%. Isc and efficiency value of anti-glare glass on bare solar cell appeared about 3.01 mA and 0.228% difference compared with bare glass. Anti-glare glass on textured solar cell appeared about 9.46 mA and 0.741% difference compared with bare glass. As a result, the role of anti-glare in the substrate is to reduces the loss of sunlight reflected from the surface. In this study, therefore, AG structure on the solar cell was used to improve the efficiency of solar cell.