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투명전도막 변화에 따른 CIGS 박막태양전지 특성에 관한 연구

  • 손경태;김민영;김기림;김종완;신준철;조성희;임동건
    • 한국진공학회:학술대회논문집
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    • 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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    • pp.486-486
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    • 2014
  • CIGS 박막태양 전지는 I-III-VI2 Chalcopyrite 결정구조를 가진 화합물 반도체 태양전지로 인위적인 밴드갭 조작이 용이하여 효율 향상에 높은 가능성을 보이고 있다. 4원소 화합물인 CIGS 광흡수층의 대표적인 제조 방법으로는 co-evaporation 공정법이 있다. 동시 증발법은 CIGS 결정을 최적화하기 위하여 박막이 증착되는 동안 기판의 온도를 3단계로 변화시켜주는 3-stage 공정을 통하여 제작된다. 일반적으로 CIGS 박막태양전지는 전면전극으로 투명전도막이 사용되며 높은 광투과성과 전기전도성을 가져야 한다. 투명전도막의 광학적, 전기적 특성은 CIGS 박막태양전지의 효율에 영향을 미치기 때문에 최적화된 조건이 요구된다. 본 연구에서는 CIGS 광흡수층은 Ga/(In+Ga)=0.31, Cu/(In+Ga)=0.86으로 최적화 시켰으며, 투명전도막은 Al이 도핑된 ZnO 박막을 RF 마그네트론 스퍼터링법을 이용하여 증착하였다. ZnO:Al 박막의 두께를 가변하여 증착하였으며 박막의 특성을 평가하고, CIGS 광흡수층에 이를 적용함으로써 태양전지 변환효율 특성을 연구하였다. CIGS 박막 태양전지의 투명전극인 ZnO:Al 박막의 두께가 500 nm 일 때, Jsc=29.521 mA/cm2, Voc=564 mV, FF factor=71.116%, Efficiency=12.375%의 광 변환효율을 얻을 수 있었으며, 이에 따른 투명 전도막의 전기적, 광학적 특성을 통해 CIGS 박막태양전지에 미치는 영향에 대해 조사하였다.

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Ar 및 $O_2$ 유량에 따라 스퍼터된 GZO 박막의 특성변화

  • 김종욱;김덕규;김홍배
    • 한국진공학회:학술대회논문집
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    • 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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    • pp.230-230
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    • 2011
  • RF magnetron sputtering을 이용하여 Ar 및 $O_2$유량에 따라 GZO 박막을 유리기판 위에 제작하고 구조적, 광학적, 전기적 특성을 조사하였다. 박막 증착 조건의 초기 압력은 $1.0{\times}10^{-6}$ Torr, RF 파워는 25W, 증착온도는 상온으로 고정하였으며 기판은 Corning 1737 유리 기판을 사용하였다. 공정 변수로 Ar 유량을 40 sccm, 60 sccm, 80 sccm, 100 sccm으로 변화시켰으며, $O_2$ 가스비율을 5~20%으로 변화를 주어 실험을 진행하였다. GZO 타겟은 ZnO,Ga 분말을 각각 97:3 wt.%로 소결된 타겟을 사용하였다. 유리기판 위에 증착된 모든 GZO 박막에서 (002) 면의 우선 배향성이 관찰되었고 평균 85% 이상의 투과율을 나타내었다. 산소유량이 포함되지 않고 Ar 유량이 적은 GZO 박막의 결정성은 향상되었고, 광학적 밴드갭은 증가하였다. Hall 측정 결과 산소의 유량이 포함되어 있는 박막에서는 모두 완전한 산화물에 가까운 화학양론적 조성으로 면저항이 $10^6{\Omega}/{\Box}$ 이상인 부도체 특성을 보였으며, 산소가 포함되지 않은 샘플에서는 투명전도막 특성이 확인되었다. 산소가 포함되지 않은 Ar 유량이 60 sccm일 때 전기비저항 $3.25{\times}10^{-3}{\Omega}cm$, 전하의 농도 $9.41{\times}10^{20}\;cm^{-3}$, 이동도 2.04 $cm^2V^{-1}s^{-1}$로 투명전도막으로 적합한 전기적 특성을 얻었다. GZO 박막의 경우 산소가 포함될 경우 결정성이 저하되고, 절연특성을 갖는 것을 확인할 수 있었다.

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실리콘계 해양생물 부착 방지 도료의 도막 물성 고찰 (A Study on the Physical Properties of Silicone Type Marine growth Antifouling Coatings)

  • 김성길;최대원;한원희;권혁동
    • 한국항해항만학회:학술대회논문집
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    • 한국항해항만학회 2013년도 춘계학술대회
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    • pp.134-135
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    • 2013
  • 이 연구에서는 해양생물 부착 방지 도료를 만들기 위해 표면장력이 낮은 실리콘계 폴리머를 합성하여 도료를 제조하고 물리적인 특성 및 방오성을 고찰하였다. 도장 시스템은 하도/중도로 방청도료를 적용하고 상도로 제조한 도료를 사용하여 도막물성을 평가하였다. 평가결과 도막이 평활하고 낮은 표면장력과 탄력성을 지녀 해양생물의 고착 및 기계적 접착을 저해하여 우수한 방오성능을 나타냄을 확인하였다.

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수용성 대전방지제의 합성 및 이를 이용한 PVC 바닥재 코팅 (Synthesis of Water Soluble Anti-Static Composition and It’s Application for PVC Floor)

  • 이도현;하진욱
    • 한국산학기술학회:학술대회논문집
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    • 한국산학기술학회 2001년도 춘계학술대회 발표논문집
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    • pp.73-75
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    • 2001
  • 본 연구에서는 무용제 타입의 알킬(alkyl)기를 가진 친수성 4차 암모늄염인 대전방지제(Ultramer 5530)를 합성, 유/무광 수용성 수지와 배합하여 PVC 바닥재에 열경화 코팅을 행하였다. 대전방지 코팅액은 Ultramer 5530을 광택조절이 가능한 유/무광 수용성 수지에 무게 기준으로 5-20 wt%(이하 ‘part’로 표기)범위로 첨가, 배합하여 제조하였다. 대전방지 코팅 처리전 PVC 바닥재의 표면저항은 10/sup 12/Ω이었으나 코팅 후 표면저항은 유광 수지의 경우 최대 10/sup 8/Ω, 무광 수지의 경우 최대 10/sup 6/Ω까지 감소하였다. 유/무광 수지 모두 경화조건에 관계없이 일반적으로 Ultramer 5530의 첨가량이 증가할수록 코팅된 PVC 바닥재의 표면저항은 현저히 감소하였다. 경화온도 l00℃에서 1분간 경화한 콜이도막은 Ultramer 5530의 첨가량이 증가함에 따라 전기저항이 현저하게 감소하였으나 경도 및 부착률 등의 코팅도막 물성이 현저히 저하됨을 알 수 있었다. 이러한 물성 저하는 경화온도를 80℃로 낮추고 경화시간을 20분으로 늘리면 해결할 수 있었다. 본 연구결과, PVC 바닥재의 표면에 형성된 코팅도막의 물성은 Ultramer 5530의 첨가량을 8 part로 하고 120℃에서 1분간 열경화를 시켰을 때 가장 좋았다.

CS/TMOS/MTMS에 의한 졸겔반응 코팅제 특성 연구 (Properties of Sol-Gel Materials Synthesized using CS/TMOS/MTMS)

  • 명인혜;강동필;박효열;안명상;이태희;이태주
    • 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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    • 한국전기전자재료학회 2004년도 춘계학술대회 논문집 방전 플라즈마 유기절연재료 초전도 자성체연구회
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    • pp.150-153
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    • 2004
  • CS HSA, 1034A와 TMOS, MTMS 실란 간의 졸겔 반응조건이 코팅도막의 특성에 미치는 영향을 조사하기 위하여 CS 종류, CS 대비 TMOS/MTMS의 함량비, 반응시간 등을 달리하여 졸을 합성하고, 합성된 졸을 slide glass에 코팅한 후 $300^{\circ}C$에서 경화시킨 도막의 특성들을 조사하였다. CS 대비 MTMS의 함량 증가와 더불어 접촉각이 증가할 것으로 예상되지만 CS의 종류, 실란함량, 반응시간 등에 따라 증가하는 모양은 상당히 차이가 있었고 HSA CS계 보다는 1034A CS계로 제작된 도막에서 MTMS 함량과 접촉각과의 상관성이 다소 우수하였다. 표면거칠기는 HSA CS계인 경우에 반응시간과 MTMS 함량에 따라 민감하게 변했지만 1034A CS계에서는 HSA계의 졸에 비해 표면 거칠기가 향상되어 반응시간과 MTMS 함량의 조건에 영향을 받지 않고 표면조도와 균질성이 우수하였다.

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무용제 타입 UV경화형 실버 페이스트 개발 (Development of Solvent-Free Type for UV-Curable Silver Paste)

  • 장민용;남현진;남수용
    • 마이크로전자및패키징학회지
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    • 제29권2호
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    • pp.107-112
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    • 2022
  • 본 연구에서는 용제를 전혀 사용하지않고 UV경화가 가능한 실버 페이스트를 개발하였다. 무용제(solvent-free) 타입으로 개발한 실버 페이스트의 점도 및 점탄성 측정하였다. 그리고 스크린인쇄로 패턴을 인쇄한 후에 UV경화로 전극도막을 형성시켰다. 형성된 전극도막의 전도성, 연필경도, 접착력에 대해서 평가하였다. 마지막으로 전극도막의 경화특성은 TGA 및 FT-IR로 평가하였다. 이러한 결과를 정리하면 전도성, 접착력, 경화특성에 대해서는 Paste(4), 즉 1.2 ㎛의 구형 실버 파우더와 50 nm 실버 파우더를 72:8%로 혼합한 실버 페이스트가 가장 우수한 물성이 얻어짐을 알 수 있었다.

정전용량방식 터치패널용 ITO 투명전도막 제조 및 특성

  • 손영호;박중진;이장희;최승훈;최정규;김진하;이동민;정의천;채진경;이종근;정명효
    • 한국진공학회:학술대회논문집
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    • 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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    • pp.362-362
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    • 2013
  • 터치패널은 키보드나 마우스와 같은 입력장치를 사용하지 않고, 스크린에 손가락, 펜 등을 접촉하여 입력하는 방식이다. 누구나 쉽게 입력할 수 있는 장점으로 인해 기존에는 현금인출기, 키오스크 등 공공분야에 주로 많이 사용되어 왔으나, 최근의 터치스크린은 휴대폰, 게임기, 네비게이션, 노트북 모니터 등 개인정보기기의 입력장치로 활용분야가 넓어져가고 있다. 기존 터치패널은 유리 기판 위에 ITO박막(투명전도막)을 진공코팅하여 사용하여 왔지만, 최근 터치패널은 경량화를 고려하여 PET 필름 기판 위에 ITO 박막을 진공코팅하여 사용하고 있다. PET 필름의 유연성 때문에 ITO 코팅된 필름을 PC 혹은 강화유리 위에 OCA 물질을 이용하여 다시 고정하여야 한다. 이때 터치패널 제작시 생산공정이 늘어나 생산성이 떨어지고, 터치패녈의 광투과율도 떨어지는 2차적인 문제가 발생한다. 이를 해결코자하는 터치페널 업체의 Needs가 있고, 최근에 이를 해결하기 위하여 강화유리와 플라스틱 기판 위에 ITO 박막을 직접 진공코팅 하는 공정개발이 진행되고 있다. ITO 박막은 진공코팅 중에 열을 가하여 결정화를 이루어야 하는데, 강화유리와 플라스틱은 기판의 열에 약한 특성을 고려하여, 열을 가하지 않고 ITO 박막을 진공 코팅하여야 한다. 이러한 ITO 박막의 진공코팅 공정에는 In-line magnetron sputtering system이 사용된다. 본 연구에서는 In-line magnetron sputtering system을 사용하여 강화유리와 플라스틱 기판 위에 정전용량방식 터치패널용 패턴 인비저블 ITO 투명전도막을 제작하고 그 특성을 조사하였다. ITO 박막의 면저항은 150 Ohm/cm2, 최고 광투과율은 90.56% (@583), 그리고 550 nm에서 광투과율은 90.46%로 ITO 박막 코팅 전후에 투과율 차이가 0.4임을 확인하였다. 정전용량방식의 터치패널에서는 ITO 박막 코팅 전후에 투과율 차이가 1이하의 특성, 즉 패턴 인비저블의 특성을 필요로 하는데, 이는 ITO 박막 패턴후에 패턴이 보이지 않게 하기 위해서이며, 이러한 시장의 Needs를 고려하면 본 연구에서 매우 중요한 연구 성과를 얻었다고 말할 수 있다. 그리고 강화유리와 플라스틱 기판 위에 여러 종류의 ITO 투명전도막을 제작하고, 또한 감성터치에 적용되는 ITO 투명전도막을 제작하여, 그 특성을 조사하여 이를 논하고자한다.

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TiO2-SnO2 나노입자로 부터 고굴절 하드코팅 도막의 제조 (Preparation of Hard Coating Films with High Refractive Index from TiO2-SnO2 Nanoparticles)

  • 안치용;김남우;송기창
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제53권6호
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    • pp.776-782
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    • 2015
  • $TiO_2$ 나노입자의 광촉매 반응을 억제하기 위해 평균 직경 3~5 nm의 $TiO_2-SnO_2$ 나노입자가 titanium tetraisopropoxide(TTIP)와 tin chloride의 가수분해 반응에 의해 합성되었다. 생성된 $TiO_2-SnO_2$ 나노입자를 졸-겔법에 의해 3-glycidoxypropyl trimethoxysilane(GPTMS)과 반응시킴에 의해 유-무기 혼성 코팅 용액이 제조되었다. 그 후 코팅 용액을 기재인 polycarbonate(PC) 시트 위에 스핀 코팅시키고, $120^{\circ}C$에서 열경화 시켜 고굴절률 하드코팅 도막이 제조되었다. $TiO_2-SnO_2$ 나노입자로부터의 코팅 도막은 $TiO_2$ 나노입자로부터 얻어진 코팅 도막의 2H에 비해 증가된 3H의 연필경도를 보였다. 또한 $TiO_2-SnO_2$ 나노입자로부터의 코팅 도막의 굴절률은 Sn/Ti 몰 비가 0에서 0.5로 증가함에 따라 633 nm 파장에서 1.543으로부터 1.623으로 향상되었다.

Acetoacetoxy기 함유 아크릴수지와 Allophanate-Trimer에 의한 하이솔리드 도료의 도막물성 (Physical Properties of High-Solid Coatings with Acrylic Resins Containing Acetoacetoxy Group and Allophanate-Trimer)

  • 조혜진;심일우;박홍수;김승진;김성길
    • 폴리머
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    • 제30권3호
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    • pp.230-237
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    • 2006
  • 단량체로 methyl methacrylate, n-butyl acrylate, 2-hydroxyethyl acrylate와 도막물성 향상 및 가교밀도를 극대화시켜 줄 관능성 단량체인 acetoacetoxyethyl methacrylate (AAEM)를 반응시켜 4원공중합체인 고형분 80%의 아크릴수지 (HSA-98-20, HSA-98-0, HSA-98+20)를 합성하였다. AAEM 성분이 함유된 아크릴수지의 점성도는 $1420\sim5760cps$, 수평균분자량 $2080\sim2300g/mol$, 다분산도 $2.07\sim2.19$ 및 전환율 $88\sim93%$이었다. 고형분 80%인 아크릴수지와 이소시아네이트 경화제를 상온에서 경화시켜 하이솔리드 도료(HSA-98-20C, HSA-98-0C, HSA-98+20C)를 제조하고 도막시편을 제작하여 각종 물성 시험을 수행한 결과, 제조된 하이솔리드 도료내에 AAEM 도입 전후의 도막물성이 비교실험에서 AAEM 도입후에 내마모성과 내용제성이 증진됨으로써 자동차 상도용 도료에의 적용이 가능케 되었다. 또한 점탄성 측정에 의한 도막의 경화거동에서 HSA-98+20C > HSA-98-0C > HSA-98-20C의 순서로 경화가 빨리 진행됨으로써, 유리 전이 온도 값의 증가함에 따라 경화속도가 빨라짐을 알 수 있었다.

조선시대 칠도막 분석연구 (Studies on Analysis of Joseon Lacquer Layer)

  • 최석찬;김선덕;이용희;고수린;함승욱
    • 보존과학회지
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    • 제27권4호
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    • pp.371-380
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    • 2011
  • 조선시대 옻칠도막에 사용된 재료의 특성과 구조를 알아보기 위하여 모두 6종류 7가지의 시료에 대하여 광학현미경, 편광현미경 관찰 및 SEM-EDS분석, TOF-SIMS분석을 통하여 칠층의 구조와 바탕칠층의 구성성분에 대하여 알아보았으며, FT-IT분석을 통하여 표면의 칠층을 분석하였다. 분석 결과 투명칠을 두 차례 한 GD-3을 제외한 나머지 시료는 한 차례의 투명칠을 하였다. FT-IR분석을 통하여 표면의 옻칠에 대한 분석을 실시하여 선행연구의 결과와 비교하여 같은 결과를 얻을 수 있었다. 또한, 시험적으로 TOF-SIMS분석을 실시하여 미량의 시료로 바탕칠의 광물들의 성분을 확인할 수 있는 가능성을 보았다. 조선시대의 옻칠도막 분석결과 많은 시료의 분석은 아니었지만, 조선시대 이전 시기의 유물에 비하여 바탕칠 층이 두껍고 투명칠 층이 비교적 단순한 것으로 나타났으며, 이는 칠기 사용의 저변확대에 따른 칠 공정의 변화와 연관이 있는 것으로 보인다.