• 기계저널
• /
• 제52권6호
• /
• pp.30-34
• /
• 2012

이 글에서는 대체 에너지 소자 중 하나인 유기태양전지의 원리와 광전변환효율 향상을 위해 연구되고 있는 나노구조 기반 기술에 대해서 소개하고자 한다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
• /
• 제1권1호
• /
• pp.84-91
• /
• 1989

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
• /
• pp.354-354
• /
• 2012

실리콘 양자점 태양전지는 실리콘이 nm 크기의 양자점으로 될 경우 밴드갭이 증가하여 태양광 중의 가시광선을 광전변환에 활용함으로써 효율을 향상시키는 차세대 태양전지이다. 그러나 실리콘 양자점이 SiO2 매질 내에 분포하므로 양자점층의 두께가 증가할 경우 박막의 직렬저항이 증가하여 일정 두께 이상이 되면 효율이 감소하는 결과를 가져온다. 본 연구에서는 두께증가에 따른 효율저하 문제를 해결하기 위해 다결정 실리콘으로 이루어진 완충층을 도입 하였다. 이를 위해 본 연구에서는 두 가지 형태의 실리콘 양자점 태양전지를 제작하여 광전변환 특성을 비교하였다. 첫 번재 구조는 B이 도핑된 단일 실리콘 양자점층 태양전지이다. 양자점층은 2 nm SiOx 층과 2 nm SiO2 층을 적층한 후 $1,100^{\circ}C$에서 20분간 질소 분위기에서 급속 열처리하여 제작하였다. 실리콘 양자점 층의 두께를 40 nm에서 200 nm까지 변화시키면서 효율을 측정한 결과 100 nm 정도에서 효율이 감소하기 시작하였다. 이러한 효율감소는 양자점층의 저항 증가에 따른 전류감소에 의함이 확인되었다. 이와는 대조적으로 실리콘 양자점 층의 저항을 줄이기 위해 실리콘 양자점층 내에 50 nm 간격으로 10 nm 두께의 B이 도핑된 다결정 실리콘층을 배치하는 실리콘 양자점 태양전지를 개발하였다. 이러한 실리콘 양자점 층의 두께를 증가시킬 경우 효율이 지속적으로 증가함을 관찰하였다. 이러한 두 가지 형태의 양자점층을 이차이온질량분석법으로 분석한 결과 단일 실리콘 양자점층의 경우 두께가 약 70 nm 정도부터 이온빔 스퍼터링에 의한 저항증가에 따른 대전현상 (charging)이 관찰되었으나 다결정 실리콘 층이 배치된 실리콘 양자점층에서는 전혀 대전현상이 발생하지 않았다. 이는 다결정 실리콘 층이 캐리어를 이동시키는 매개체 역할을 하는 것으로 해석될 수 있다.

• 공업화학
• /
• 제24권1호
• /
• pp.93-98
• /
• 2013

본 연구에서는 고온 고압반응을 통하여 4종의 전도성 고분자 poly[(N-butyl-phenothiazine)-sulfide] (PBPS), poly[(N-hexyl-phenothiazine)-sulfide] (PHPS), poly[(N-decyl-phenothiazine)-sulfide] (PDPS), poly[(N-(2-ethylhexyl)-phenothiazine)-sulfide] (PEHPS)를 합성하였다. 각 단계의 합성된 화합물의 구조는 $^1H-NMR$을 통하여 확인하였고, UV-Vis, cyclic voltammetry, GPC를 이용하여 합성된 고분자의 물성을 확인하였다. PBPS, PHPS, PDPS, PEHPS의 최대흡수파장은 각각 338, 341, 340, 334 nm이었으며, 각 고분자의 광학적 밴드 갭은 3.11, 3.13, 3.16, 3.05 eV이었다. 유기박막태양전지로서의 적용가능성을 확인하기 위해 합성된 고분자를 전자 받개 물질인 $PC_{71}BM$과 블렌딩하여 ITO/PEDOT : PSS/polymer (PBPS, PDPS) : $PC_{71}BM$ (1 : 3, w/w)/$BaF_2$/Ba/Al 구조의 소자를 제작하였고, solar simulator로 광전변환효율을 측정하였다. PBPS의 광전변환효율은 0.076%이었고, PDPS의 광전변환효율은 0.136%이었다.

• 공업화학
• /
• 제21권2호
• /
• pp.162-168
• /
• 2010

최근에 염료감응형 태양전지(dye-sensitized solar cells, DSSCs)의 에너지 변환 효율을 증가시키기 위한 방법으로 흡착된 염료에서 발생되는 광전자가 전해질 속의 산화/환원되는 요오드 이온($I_3^-/I^-$)과의 재결합(recombination)을 방지하기 위하여 발생된 광전자를 효율적으로 $TiO_{2}$ 전극을 통해 이동시키는 방법에 관한 연구가 활발히 연구되고 있다. 본 연구에서는 이러한 재결합을 방지하기 위하여, 졸-겔(sol-gel)법으로 합성한 보헤마이트(bohemite) 졸을 이용하여 $TiO_{2}$ 전극에 비해 높은 에너지 밴드갭(band-gap)을 가지고 있는 $Al_2O_3$가 코팅된 이중층의 다공질 나노 $TiO_{2}$ 전극을 제조하고 염료감응형 태양전지에 응용하였다. 특히, 다양한 입자의 크기가 조절된 보헤마이트 졸을 통해 최고의 에너지 변환 효율을 가진 $Al_2O_3$가 코팅된 $TiO_{2}$ 광전극 제조 조건을 조사하였다. 입자 크기 100 nm 보헤마이트 졸로부터 제조한 $Al_2O_3$가 코팅된 $TiO_{2}$ 전극이 순수 $TiO_{2}$로 제조한 광전극 층(7.5%)에 비해 높은 에너지 변환 효율(9.0%)을 보였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
• /
• pp.202-202
• /
• 2012

염료감응태양전지(DSSC)의 광변환 효율을 향상시키기 위하여 진공챔버에서 450도 고온에서 O2, Ar, and N2 혼합가스를 주입하여 다양한 plasma로 TiO2 박막을 처리하면서 소성시켰다. TiO2 표면을 cleaning하고 활성화함으로서 염료의 결합력을 향상시키는 것 외에 TiO2 내부의 oxygen vacancy를 변화를 관찰하였다. 실험에 사용한 박막은 glass 위에 FTO 박막을 입히고, 다공성 TiO2 나노입자 박막을 코팅하여 제조하였다(porous TiO2 나노입자(${\sim}12{\mu}m$)/FTO(Fluorine doped Tin oxide; $1{\mu}m$)/glass). 완성된 광전극에 대해서 XRD, XPS, EIS, FE-SEM 등을 이용하여 분석하였다. 또한 이렇게 전처리된 광전극을 사용한 DSSC를 제작하였다. 그리고 Solar-simulator를 통해 그 효율을 측정하여 '플라즈마환경에서 소성된 광전극에 대한 DSSC의 광변환효율에 미치는 효과'을 고찰하였다.

• 대한전자공학회논문지
• /
• 제9권4호
• /
• pp.7-16
• /
• 1972

고체화된 연산증폭기를 중심으로 구성한 광전측광장치를 구성하였다. 광원에 대응하여 광전자증배관에서 얻는 미소전류의 증폭과 별의 등급측정을 위한 대수변환은 동일연산증폭기의 변형으로 얻고 있다. 측정기능의 한계는 주로 증폭기입력단의 bias전류에 좌우되므로 이것은 광산증폭기의 선택상 주요기준이 될 것이다. 이러한 연산증폭기는 종래 전위계진공관 혹은 진동용량형전위계 등으로 가능하였던 각종 미소전류·전압의 증폭에 높은 신뢰성과 경제적인 증폭방식으로 적용된다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
• /
• 대한전기학회 2011년도 제42회 하계학술대회
• /
• pp.710-711
• /
• 2011

최근 배전계통에 태양광전원의 전력변환장치나 비선형기기에서 발생되는 고조파는 보호계전기의 오동작 및 기기의 손실 등을 초래하여, 이에 대한 전력품질특성 해석이 필수적인 상황이다. 따라서 본 논문에서는 태양광전원이 연계되어 정상운용중인 배전계통에 미치는 전력품질 특성시험을 위하여, LabVIEW를 이용한 전력품질 평가시스템을 제작하였다. 그리고 이 장치를 통해 태양광전원 연계 시 발생하는 고조파를 분석하여, 제한한 평가시스템의 유용성을 확인하였다.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
• /
• 한국산학기술학회 2011년도 춘계학술논문집 1부
• /
• pp.73-76
• /
• 2011

최근 배전계통에 태양광전원의 전력변환장치나 비선형기기에서 발생되는 고조파는 보호계전기의 오동작 및 기기의 손실 등을 초래하여, 이에 대한 전력품질특성 해석이 필수적인 상황이다. 따라서 본 논문에서는 태양광전원이 연계되어 정상운용중인 배전계통에 미치는 전력품질 특성시험을 위하여, LabVIEW를 이용한 전력품질 평가시스템을 제작하였다. 그리고 이 장치를 통해 태양광전원 연계 시 발생하는 고조파특성을 분석하여, 제한한 평가시스템의 유용성을 확인하였다.

• 한국진공학회지
• /
• 제20권3호
• /
• pp.225-232
• /
• 2011

다결정 실리콘 태양전지 표면의 광흡수율을 극대화시키기 위하여 플라즈마기반의 reactive ion etching (RIE) 공정을 적용하였으며 maskless 표면 texturing조건을 최적화하여 310~1,100 nm 파장대역의 평균 표면반사율을 $4{\pm}1%$ 내외로 감소시킬 수 있는 grass-like 한 블랙실리콘을 제조할 수 있었다. Saw damage를 가진 $15.6{\times}15.6\;cm^2$ bare 웨이퍼에서부터 중요 공정단계별로 처리된 시료들의 평균반사율, 표면형상, 소수운반자 수명 등의 위치분포를 측정하여 최종 제작된 태양전지의 광전변환효율과 외부양자효율 등과 비교 검토하여 고효율 다결정 실리콘 태양전지 양산에 필요한 표면 texturing 조건들을 연구하였다. 평균 반사율을 4% 이하로 감소시키는 texturing 공정조건에서 웨이퍼 중앙에서 가장자리로 갈 수록 표면구조의 깊이 2배 반치폭 3배의 불균일성이 발생하였으며 이에 따라 입사광자의 다중반사확률이 높아져 평균반사율이 1% 정도 낮아지는 것으로 밝혀졌다. 비반사막이 코팅된 시료에서 측정된 소수운반자수명분포도 중앙에서 가장자리로 갈수록 약 40% 이상 더 긴 수명을 갖는 것으로 밝혀져 표면구조의 크기에 따른 사이즈효과가 발생하는 것으로 판단된다. 제조된 태양전지의 위치에 따른 광전변환효율도 낮은 반사율과 더 긴 소수운반자수명을 갖는 가장자리에서 2% 가량 높은 광전변환효율을 보였으며, 380~1,100nm 파장대역의 외부양자효율 측정결과도 이를 뒷받침하고 있다. 균일한 에미터 층 형성 및 ARC 증착에 있어서 구조적으로 가장자리 부분의 구조가 유리한 것으로 예상되며, 동시에 표면 구조의 사이즈 효과 때문에 표면 재결합확률이 중앙보다 가장자리에서 더 감소되어 더 높은 광전변환효율을 보이는 것으로 해석된다.