• 한국결정성장학회지
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• 제19권5호
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• pp.251-255
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• 2009

나노사이즈의 귀금속을 $TiO_2$ 매트릭스에 균질하게 분산 시킨 구조는 염료감응형 태양전지의 유망한 광전극 특성을 나타내는 것으로 보고되고 있다. 이와 같은 금 및 백금 나노미립자를 균질하게 분산된 구조의 광전극을 제작하기 위하여 석영 및 ITO 기판위에 동시스퍼터법에 의하여 박막을 합성 하였다. XRD분석을 통하여 상분석을 수행 한 결과 합성된 나노컴포지트는 Rutile상이 지배적인 결정 구조를 나타냈으며 열처리를 $600^{\circ}C$까지 진행함에 따라 $TiO_2$ 결정성의 향상 및 귀금속인 금 및 백금의 나노미립자가 증가 하는 결과를 나타내었다. 귀금속인 금 및 백금이 분산된 $TiO_2$ 광전극에서는 자외선(UV) 영역을 포함하여 가시광(VIS) 영역의 빛의 조사에 광전류 응답 특성을 발현 하였다. 가시광선 영역에서 발현된 광전류 응답 특성은 나노사이즈로 분산된 금 및 백금 금속과 $TiO_2$와의 계면 준위에 기인 한 것으로 판명 되었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.265-265
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• 2014

일반적으로 태양전지 및 반도체 공정에서 불순물 주입 과정인 도핑(Doping)공정은 크게 몇 가지 방법으로 구분해 볼 수 있다. 소성로(Furnace)를 이용하여 열을 통해 불순물을 웨이퍼 내부로 확산시키는 열확산 방법과 진공 챔버 내부에서 전자기장을 걸어 이온을 극도로 가속시켜 진행하는 이온 주입(Ion implantation)이나 이온 샤워(Ion shower)를 이용한 도핑 방법이 있다. 또한 최근 자외영역 파장의 레이저광을 조사하여 광화학 반응에 의해 도펀트 물질를 분해하는 동시에 조사 부분을 용해하여 불순물을 도포하는 기법인 레이져 도핑(Laser doping) 방법이 개발중이다. 그러나 레이져나 이온 도핑 공정기술은 고가의 복잡한 장비가 필요하여 매출 수익성 및 대량생산에 비효율적이며 이온 주입에 의한 박막의 손상을 치료하기 위한 후속 어닐링(Post-annealing) 과정이 요구되는 단점을 가지고 있고 열확산 도핑 방법은 정량적인 불순물 주입 제어가 어렵고 시간 대비 생산량의 한계가 있다. 반면 대기압 플라즈마로 도핑을 할 경우 기존에 진공개념을 벗어나 공정상에서 보다 저가의 생산을 가능케 할 뿐아니라 멀티 플라즈마 소스 개발로 이어진다면 시간적인 측면에서도 단연 단축시킬 수가 있어 보다 대량 생산 공정에 효과적이다. 따라서 본 연구에서는 새로운 도핑 방법인 대기압 플라즈마를 이용한 도핑 공정기술의 가능성을 제안하고자 도핑 공정 시 웨이퍼 내 전류 패스(Current path)에 대한 메카니즘을 연구하였다. 대기압 플라즈마 방전 시 전류가 웨이퍼 내부에 흐를 때 발생되는 열을 이용하여 도핑이 되는 형식이란 점을 가정하고 이 점에 대한 원리를 증명하고자 실험을 진행하였다. 실험 방식은 그라운드(Ground) 내 웨이퍼의 위치와 웨이퍼 내 방전 위치에 따라 적외선 화상(IR image: Infrared image) 화상을 서로 비교하였다. 적외선 화상은 실험 조건에 따라 화상 내 고온의 표식이 상이하게 변하는 경향성을 나타내었다. 이 고온의 표식이 전류 패스라는 점을 증명하고자 시뮬레이션을 통해 자기장의 전산모사를 한 결과 전류 패스의 수직 방향으로 자기장이 형성이 됨을 확인하였으며 이는 즉 웨이퍼 내부 전류 패스에 따라 도핑이 된다는 사실을 명백히 말해주는 것이며 전류 패스 제어의 가능성과 이에 따라 SE(Selective Emitter) 공정 분야 응용 가능성을 보여준다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.368.2-368.2
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• 2014

$SnO_2$을 이용한 반도체는 기체 센서, 트랜지스터, 태양전지와 같은 여러 분야에 적용 가능하기 때문에 많은 각광을 받고 있다. $SnO_2$을 이용한 반도체 소자는 높은 화학적 안정성과 독특한 물리 화학적 특성을 지니고 있을 뿐만 아니라 부피에 대한 높은 표면적 비율을 가지고 있다. 우수한 $SnO_2$나노구조를 얻기 위해서 전자관 박막증착, 졸겔법, 물리적 증기증착, 열증착과 같은 다양한 방법들이 사용되었다. 다양한 합성 방법들 중에서 전기화학 증착법은 높은 성장율, 대면적 공정, 낮은 가격과 같은 장점을 가지고 있어 많은 연구가 진행되었지만, $SnO_2$ 구조의 성장조건에 따른 체계적인 연구는 진행되지 않았다. 본 연구는 indium-tin-oxide (ITO)로 코팅된 유리 기판 위에 전기화학 증착법을 사용하여 다양한 성장 조건에 따라 성장된 $SnO_2$나노구조들의 물리적 특성들을 관찰하였다. ITO 유리 기판 위에 성장된 $SnO_2$나노구조는 음극의 전구체와 전류의 상호작용에 의해 생성되는 산소 분자의 환원에 의해 형성된다. $SnO_2$나노구조의 모양은 전기화학 증착의 성장 환경에 따라 달라진다. $SnO_2$나노구조를 관찰하기 위해 시간에 따른 전압-전류, X-ray광전자분광법, 주사형전자현미경, X-ray회절분석법을 사용하여 측정하였다. ITO 유리 기판 위에 성장한 $SnO_2$ 소자에 서로 다른 인가 전압을 가해 주었을 때에 따른 전류밀도를 측정하였다. 일정한 인가전압에서 $SnO_2$나노구조의 X-ray광전자분광법 측정 을 통해 화학적 결합과 X-ray회절분석법 통한 $SnO_2$ 성장 방향을 관찰하였다. 주사형전자현미경 측정을 통하여 $SnO_2$의 표면을 관찰하였다

• 한국재료학회지
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• 제21권9호
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• pp.491-496
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• 2011

Transparent conducting oxides (TCOs) used in the antireflection layer and current spreading layer of heterojunction solar cells should have excellent optical and electrical properties. Furthermore, TCOs need a high work function over 5.2 eV to prevent the effect of emitter band-bending caused by the difference in work function between emitter and TCOs. Sn-doped $In_2O_3$ (ITO) film is a highly promising material as a TCO due to its excellent optical and electrical properties. However, ITO films have a low work function of about 4.8 eV. This low work function of ITO films leads to deterioration of the conversion efficiency of solar cells. In this work, ITO films with various Zn contents of 0, 6.9, 12.7, 28.8, and 36.6 at.% were fabricated by a co-sputtering method using ITO and AZO targets at room temperature. The optical and electrical properties of Zn-doped ITO thin films were analyzed. Then, silicon heterojunction solar cells with these films were fabricated. The 12.7 at% Zn-doped ITO films show the highest hall mobility of 35.71 $cm^2$/Vsec. With increasing Zn content over 12.7, the hall mobility decreases. Although a small addition of Zn content increased the work function, further addition of Zn content over 12.7 at.% led to decreasing electrical properties because of the decrease in the carrier concentration and hall mobility. Silicon heterojunction solar cells with 12.7 at% Zn-doped ITO thin films showed the highest conversion efficiency of 15.8%.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2003년도 하계학술대회 논문집 Vol.4 No.1
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• pp.331-334
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• 2003

Photovoltaics is considered as one of the most promising new energy technology, because its energy source is omni present, pollution-free and inexhaustive. It is agreed that these solar cells must be thin film type because thin film process is cost-efficive in the fact that it uses much less raw materials and can be continuous. The defect chalcopyrite material $CuIn_3Se_5$ has been identified as playing an essential role in efficient photovoltaic action in $CuInSe_2$-based devicesm It has been reported to be of n-type conductivity, forming a p-n junction with its p-type counterpart $CuInSe_2$. Because the most efficient cells consist of the $Cu(In,Ga)Se_2$ quarternary, knowledge of some physical properties of the Ga-containing defect chalcopyrite $Cu(In,Ga)_3Se_5$ may help us better understand the junction phenomena in such devices.

• 전기화학회지
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• 제14권3호
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• pp.145-151
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• 2011

ZnSe는 가시광선 영역에서 넓은 밴드갭을 가지고 있는 II-VI족 화합물 반도체 소자로서 레이저 다이오드, 디스플레이 그리고 태양전지와 같은 다양한 응용분야에 적용되고 있다. 본 연구에서는 전기화학적 전착방법을 이용하여 ITO 전극상에 ZnSe 박막을 합성하여, XRD와 SEM으로 ZnSe 결정의 합성과 zinc blende 구조의 형태를 관측하였고, UV 분광기를 활용하여 밴드갭을 측정한 결과 2.76 eV이었다. 또한, 분자동역학에서 활용되는 밀도범함수 이론 (DFT, Density Functional Theory)을 도입하여 ZnSe 결정에 대한 밴드 구조의 해석을 수행하였다. Zinc blende구조를 갖는 ZnSe 결정에 대하여 LDA (Local Density Approximation), PBE (Perdew Burke Ernzerhof), 그리고 B3LYP (Becke, 3-parameter, Lee-Yang-Parr) 범함수를 이용하여 밴드구조와 상태밀도 (Density of State)를 모사하였다. 각각의 경우에 대해 에너지 밴드갭을 구한 결과, B3LYP 범함수로 해석한 경우에 실험치와 근사치인 2.65 eV의 밴드갭을 보여주었다.

• 한국재료학회지
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• 제30권2호
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• pp.68-73
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• 2020

Due to its favorable optical properties, Cu₂SnS₃ (CTS) is a promising material for thin film solar cells. Doping, which modifies the absorber properties, is one way to improve the conversion efficiency of CTS solar cells. In this work, CTS solar cells with selenium doping were fabricated on a flexible substrate using sputtering method and the effect of doping on the properties of CTS solar cells was investigated. In XRD analysis, a shift in the CTS peaks can be observed due to the doped selenium. XRF analysis confirmed the different ratios of Cu/Sn and (S+Se)/(Cu+Sn) depending on the amount of selenium doping. Selenium doping can help to lower the chemical potential of sulfur. This effectively reduces the point defects of CTS thin films. Overall improved electrical properties were observed in the CTS solar cell with a small amount of selenium doping, and a notable conversion efficiency of 1.02 % was achieved in the CTS solar cell doped with 1 at% of selenium.

• 한국재료학회지
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• 제19권5호
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• pp.245-252
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• 2009

Changes in the surface morphology and light scattering of textured Al doped ZnO thin films on glass substrates prepared by rf magnetron sputtering were investigated. As-deposited ZnO:Al films show a high transmittance of above 80% in the visible range and a low electrical resistivity of $4.5{\times}10^{-4}{\Omega}{\cdot}cm$. The surface morphology of textured ZnO:Al films are closely dependent on the deposition parameters of heater temperature, working pressure, and etching time in the etching process. The optimized surface morphology with a crater shape is obtained at a heater temperature of $350^{\circ}C$, working pressure of 0.5 mtorr, and etching time of 45 seconds. The optical properties of light transmittance, haze, and angular distribution function (ADF) are significantly affected by the resulting surface morphologies of textured films. The film surfaces, having uniformly size-distributed craters, represent good light scattering properties of high haze and ADF values. Compared with commercial Asahi U ($SnO_2$:F) substrates, the suitability of textured ZnO:Al films as front electrode material for amorphous silicon thin film solar cells is also estimated with respect to electrical and optical properties.

• Current Photovoltaic Research
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• 제2권3호
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• pp.95-102
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• 2014

Light trapping techniques can change the propagation direction of incident light and keep the light longer in the absorption layers of solar cells to enhance the power conversion efficiency. In thin film silicon (Si) solar cells, the thickness of absorption layer is generally not enough to absorb entire available photons because of short carrier life time, and light induced degradation effect, which can be compensated by the light trapping techniques. These techniques have been adopted as textured transparent conduction oxide (TCO) layers randomly or periodically textured, intermediate reflection layers of tandem and triple junction, and glass substrates etched by various patterning methods. We reviewed the light trapping techniques for thin film Si solar cells and mainly focused on the commercially available techniques applicable to textured TCO on patterned glass substrates. We described the characterization methods representing the light trapping effects, texturing of TCO and showed the results of multi-scale textured TCO on etched glass substrates. These methods can be used tandem and triple thin film Si solar cells to enhance photo-current and power conversion efficiency of long term stability.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제16권2호
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• pp.102-107
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• 2003

This study puts focus on the optimization of growth temperature of CIGS absorber layer which affects severely the performance of solar cells. The CIGS absorber layers were prepared by three-stage co-evaporation of metal elements in the order of In-Ga-Se. The effect of the growth temperature of 1st stage was found not to be so important, and 350$^{\circ}C$ to be the lowest optimum temperature. In the case of growth temperature at 2nd/3rd stage, the optimum temperature was revealed to be 550$^{\circ}C$. The XRD results of CIGS films showed a strong (112) preferred orientation and the Raman spectra of CIGS films showed only the Al mode peak at 173cm$\^$-1/. Scanning electron microscopy results revealed very small grains at 2nd/3rd stage growth temperature of 480$^{\circ}C$. At higher temperatures, the grain size increased together with a reduction in the number of the voids. The optimization of experimental parameters above mentioned, through the repeated fabrication and characterization of unit layers and devices, led to the highest conversion efficiency of 15.4% from CIGS-based thin film solar cell with a structure of Al/ZnO/CdS/CIGS/Mo/glass.