• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.440-441
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• 2013

현재 친환경 에너지에 대한 관심의 증대로 인하여 박막 태양전지 연구에 대한 수요가 증가하고 있다. 특히 InGaN 기반의 박막태양전지는 태양 스펙트럼 전체를 흡수 할 수 있는 넓은 흡수 대역, 비교적 높은 흡수 계수 ($>{\sim}10^5cm^{-1}$) 및 전자의 이동도 등으로 인하여 연구가 활발히 진행되고 있다. InGaN 박막 태양전지의 경우 ITO 층을 전류확산 층으로 많이 사용되는데, 일반적으로 평평한 박막의 형태를 갖는다. 이 평면 ITO 층에 dot을 형성하게 되면 상대적인 굴절률의 차이를 감소시켜 반사되는 빛의 양을 감소시킬 수 있어 태양전지가 흡수할 수 있는 빛의 양을 증가시켜 태양전지의 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 장파장대의 빛의 경우 투과도가 높아 태양전지의 흡수 층을 투과할 가능성을 인하여 효율이 저하될 수 있다. 따라서 반사판을 사용하게 되면 빛의 광학적 경로를 증가시켜 효율을 향상시킬 수 있다. 알루미늄의 경우 InGaN 태양전지의 흡수대역에서 반사도가 90% 이상으로 알려져 있어 반사판으로 사용되기에 적절하여 많이 사용되고 있다. 본 연구에서는 FDTD 툴을 이용하여 ITO dot과 알루미늄 반사판을 이용하여 효율이 향상된 InGaN 박막태양전지의 시뮬레이션을 수행하였다. ITO dot이 존재하는 전류 확산층과 알루미늄 반사판의 투과도 및 반사율을 먼저 계산한 후 태양전지 구조에 적용하여 전류-전압 특성, 외부 양자효율 특성을 예측하였다. Fig. 1은 시뮬레이션된 InGaN 박막태양전지의 구조이다.

• 한국광학회지
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• 제9권6호
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• pp.355-361
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• 1998

최근 이동용 기기의 디스플레이 소자로서 주목받고 있는 반사영 LCD의 핵심 부품중의 하나인 반사판은 반사형 LCD가 최적의 디스플레이 특성을 나타나게 하기 위해서 반사되는 빛의 방향을 조절하는 동시에 사용자 위주의 시야각을 형성할 수 있어야 한다. 하지만 기존의 반사판들은 이러한 기능을 수행하기에는 부족한 점이 많아 실제에 적용되었을 경우 주변광원에 따라 문제가 되기도 한다. 본 연구에서는 이를 개선하기 위해서 기존 반사판들의 특성을 몇 가지 샘플에 대한 기초적 실험과 이론적 해석을 통해 살펴보고, 나아가 표면구조와 빛의 산란특성과의 관계를 이용하여 반사형 LCD용 반사표면구조를 설계해 보았다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2019년도 추계학술대회
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• pp.101-103
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• 2019

기존 해상용 등명기의 경우 빛을 평행하게 만들기 위해 볼록렌즈를 정교하게 절삭하여 곡률을 제작하는 기술이 까다로워 해상용 등명기 제작비용이 비싼 프레넬 렌즈를 사용하고 있다. 따라서 프레넬 렌즈를 사용하지 않고 평행 광을 만들 수 있는 포물선 반사체(parabolic reflector)의 원리를 도입하였다. 포물선 반사체의 원리는 포물선 초점에 있는 LED 광원에서 빛을 반사체에 반사하여 평행 광을 만드는 원리이며, 포물선 반사체에 반사된 빛은 45° 기울기의 원뿔형 반사체에 한 번 더 반사되어 지표면과 평행한 빛을 360° 방향으로 균일하게 내보낸다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.701-701
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• 2013

표면조직화는 입사되는 빛의 반사를 줄이고 태양전지 내부에서 빛의 이동거리를 길게하여 효율을 향상시키는 중요한 요소가 된다. 결정질 실리콘 표면 조직화에서 일반적으로 알카리 습식 식각이 많이 사용되며 이 식각 방법으로 반사도를 400~1000 nm의 파장에서 평균 11%까지 줄일 수 있다. 본 논문에서는 빛의 반사를 더 줄여 단락전류를 향상 시키기 위해 기존 NaOH를 이용한 표면 조직화를 수행한 후에 반응성 이온 식각 공정을 적용하는 2단계 표면 조직화 공정을 최적화 하였다. 먼저 NaOH 2%, IPA 7.5%용액에서 $80^{\circ}C$ 유지하면서 35분간 식각을 한 후에 ICP 장치에서 SF6/O2 비율 1:1, 공정 압력 25 mTorr, 시간 200 s로 고정하고 RF 파워를 25~200 W로 변화를 주면서 실험 하였다. 그 결과 마이크로 크기의 피라미드 위에 나노 크기의 피라미드를 형성할 수 있었으며 400~1,000 nm 파장에서 평균 4.96%까지 반사도를 낮출 수 있었다. 기존 알카리 식각 공정에 비해 반사도가 많이 낮아지게 되어 입사되는 빛의 양이 증가함으로서 단락전류가 증가하고 효율이 향상될 것으로 기대된다.

• 정보과학회 논문지
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• 제44권10호
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• pp.1094-1104
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• 2017

본 논문이 제안하는 동작검출 알고리즘은 빛에 대한 불규칙성을 이용하여 동작영역을 탐색하는 방식으로, 기존 3 way-diff 알고리즘에서 주장한 반사된 빛 영역을 수식화하여 추출한다. 즉, 3 way-diff 알고리즘을 확장한 알고리즘이다. 3 way-diff 알고리즘은 연속된 3개의 이미지를 사용하여 반사된 빛 영역을 추출한다. 이 알고리즘에서 주장하는 반사된 빛 영역이란 이미지 제작과정에서 빛에 의해 발생된 영역으로 모든 사물 주변에 미세하게 생성된다. 이러한 영역을 추출하기 위해 하나의 과정을 보인다. 하지만 이 과정은 단순한 작업일 뿐 빛에 대한 수식이 정의되지 않았다. 본 논문은 3 way-diff 알고리즘에서 주장하는 반사된 빛 영역을 잡음의 일종이라 판단하여 반사된 빛 영역을 추출하는 수식을 정의한다. 제안된 알고리즘과 기존 알고리즘들에 실험을 통해 성능비교를 보인다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2010년도 춘계학술발표대회
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• pp.27.1-27.1
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• 2010

본 연구에서는 박막형 태양전지의 효율 향상을 위한 한 가지 방법으로써 박막 태양전지의 기판으로 사용되는 유리 표면위에 반사방지 기능을 갖는 미세 구조물을 형성하였다. 형성된 미세구조물은 가시광선 영역의 빛의 파장보다 작고 원뿔형 구조를 가지고 있어서 빛의 점진적인 굴절률 변화를 야기하며, 이러한 구조적 굴절률 변화에 의한 반사억제 효과를 확인 할 수 있었다. 이러한 반사방지효과는 곧 태양전지의 효율 향상으로 나타났다. 미세구조물 형성을 위한 방법으로는 나노임프린트 리소그래피 기술과 니켈 재질의 금속 몰드를 사용하였으며, 반사방지구조를 형성하기 위해서 열경화 방식의 임프린트 레진이 사용되었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.315.1-315.1
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• 2013

표면 조직화의 목적은 태양전지 표면에서의 입사되는 빛의 반사율을 감소 시키고, 웨이퍼 내에서 빛의 통과 길이를 길게 하며, 흡수되는 빛의 양을 증가시키는 것이다. 본 연구에는 습식, 건식 표면조직화 방법에 따른 표면 형상과 표면 반사도를 분석 하였으며, 셀을 제작하여 전기적 특성과 광학적 특성의 상관관계를 분석하였다. 표면 조직화 공정은 염기성 용액인 KOH를 이용한 식각 방법과 Ag를 이용한 metal-assisted 식각, 산증기를 이용한 식각, 플라즈마를 이용한 반응성 이온식각을 적용하여 제작하였다. 표면 반사율을 400~1000 nm 사이의 파장에서 측정하였으며 KOH를 이용하여 식각한 샘플이 9.11%의 표면 반사율을 가졌으며 KOH를 이용하여 식각한 표면에 추가로 metal-assisted 식각을 한 샘플이 2%로 가장 낮은 표면 반사율을 보였다. 표면 조직화 후 동일 조건으로 셀을 제작 하여 효율 측정 결과 Ag를 이용한 2단계 metal-assisted chemical 식각이 15.83%의 가장 낮은 광변환 효율을 보였으며 RIE를 이용한 2단계 반응성 이온 식각공정이 17.78%로 가장 높은 광변환 효율을 보였다. 이 결과는 반사도 결과와 일치 하지 않았다. 표면 조직화 모양에 따른 셀 효율의 변화는 도핑 프로파일과 표면 재결합 속도의 변화 때문이라 생각되며 더 명확한 분석을 위해 양자 효율을 측정하여 분석을 시도하였다. 측정 결과 단파장 대역에서 낮은 응답특성을 가지는 것을 확인 할 수 있었는데 그 이유는 낮은 반사도를 가지는 표면조직화 공정의 경우 나노사이즈의 구조를 갖기 때문에 균일한 도핑 프로파일을 얻지 못해 전자 정공의 분리가 제대로 이루어지지 못하였고 표면 재결합 속도증가의 원인으로 단락전류와 개방전압이 낮아져 효율이 떨어진 것으로 판단된다. 실험 결과 도핑 프로파일의 균일성은 셀 효율 개선을 위해 낮은 표면 반사율 만큼 중요하다는 점을 알게되었다. 낮은 반사율을 갖는 표면조직화 공정도 중요하지만 표면에 따른 균일한 도핑 프로파일을 갖는 공정을 개발한다면 단파장 응답도가 향상되어 단락전류밀도의 상승효과를 얻을 수 있을 것이라 판단된다.

• 한국광학회:학술대회논문집
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• 한국광학회 2000년도 제11회 정기총회 및 00년 동계학술발표회 논문집
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• pp.206-207
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• 2000

반사형 LCD는 주변광을 광원으로 사용하므로 높은 반사율과 주변환경을 고려한 시야각 특성을 요구한다. 이러한 반사형 LCD의 성능을 결정하는 요소로서는 반사판, 보상판 그리고 LCD의 구조가 있다. 반사형 LCD용 반사판은 최적의 디스플레이를 위해 반사되는 빛의 방향을 조절하고 사용자 위주의 시야각을 형성 할 수 있어야 한다. 본 연구에서는 이러한 반사특성을 나타내기 위한 조건을 이해하고, 특히 넓은 시야각 확보를 위해 표면구조에 따른 중요 파라미터와 그 최적 조건을 찾아내어 이론적으로 접근하고자 하였다.$^{(1,2)}$ (중략)

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.373-373
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• 2016

파푸아뉴기니 열대 우림에 서식하는 극락조의 가슴깃은 독특한 나노 구조를 가지고 있다. 이 독특한 구조에 의해 구조색이 발현된다. 또한 이 구조색은 입사하는 빛의 각도에 따라 색이 변화 하며 아름다운 색을 낸다. 극락조의 가슴깃의 구조는 keratin과 melanin으로 구성 되어 있는데 keratin과 melanin이 한 층씩 교대로 위치하여 multi layer 구조를 가진다. 가슴깃의 단면의 형태는 부메랑 모양의 구조로 되어 있는데 물질은 주로 keratin 으로 이루어져 있고 keratin 내부에 melanin rodlet이 층층이 박혀서 multi layer를 형성한다. 부메랑 모양의 단면에서 keratin 피질의 각도는 약 $30^{\circ}$ 정도로 이루어져 있고 내부의 melanin 기둥이 이루는 층은 약 $11.3^{\circ}$ 정도로 이루어져 있다. 본 연구에서는 극락조 가슴깃의 구조를 도식화 하여 입사하는 빛의 각도에 따라 나타나는 구조색을 FDTD simulation을 통해 계산하였고 실제 구조에 의해 측정된 reflectance spectra와 비교하여 특성이 유사하게 나타남을 확인 하였다. 실제 극락조 가슴깃의 반사 특성은 부메랑 모양 구조의 가운데 부분에서는 파장이 610 nm 정도인 주황빛이 주로 반사가 되고, 부메랑 모양 구조의 양옆 부분에서는 파장이 420 nm 정도인 파란빛이 주로 반사되어 나타난다. 그리고 각도에 따른 구조색의 변화는 보통의 multi layer의 특징과 다르게 나타난다. 입사하는 빛의 각도가 커질수록 reflectance peak가 나타나는 파장이 점점 짧아지는 특징은 일반적인 multi layer와 일치하지만 일반적인 multi layer가 입사 각도가 커질수록 reflectance가 커지는데 반해 극락조 가슴깃의 반사특성은 입사 각도가 커질수록 reflectance는 오히려 작아진다. 우리가 도식화한 구조를 FDTD simulation한 결과는 이러한 특징이 실제 구조의 측정 결과와 일치하게 잘 나타났다. 또한 keratin과 melanin층의 각도 및 두께변화에 따른 reflectance를 FDTD simulation을 통해 계산 해보았고 구조변화에 따른 특징들을 확인해 보았다.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제4권3호
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• pp.60-66
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• 1999

본 논문은 새로운 교육환경에 부응하는 학습자 중심의 시뮬레이션 코스웨어를 설계 구현하였다. 그 소재는 고등학교 물리과목의 빛의 반사와 굴절로 한다. 이 논문에서는 코스웨어의 유형과 학생 중심 학습 신념이나 대체 개념을 교수-학습에 고려한 구성주의 학습 개념을 정의하고 이론적 배경을 소개한다. 컴퓨터 시뮬레이션의 교수-이론 구조 절차를 살펴보았으며. 빛의 반사와 굴절에 대한 기본적인 개념을 다루고, 구면거을의 상과 렌즈의 상을 간단한 원리와 관계식 모형으로 설명한다. 구성주의 학습이론에 근간한 컴퓨터시뮬레이션 코스웨어 설계절차를 제시하고 구현함으로써 빛의 반사와 굴절시 물체의 거리와 초점거리의 변화에 따라 상의 종류 상의 형태상의 거리가 변화함을 보여주고 있다.