• Applied Chemistry for Engineering
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• v.32 no.6
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• pp.632-639
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• 2021

In this research, fluorine doping was performed to enhance the photocatalytic activities of WO₃ which were measured using methylene blue dye. WO_3-xF_x photocatalyts were prepared by a vaper phase fluorination during a sintering for preparing WO₃ photocatalysts from a WCl₆ precursor. The bandgap energy of WO₃ photocatalysts decreased from 2.95 eV to 2.54 eV, and the oxygen vacancies site increased by about 55% after fluorine doping. In addition, the initial degradation efficiency of methylene blue showed that the fluorine doped sample showed a 6-fold increase in photocatalytic activities from 10% to 60% compared to that of the untreated sample. It is believed that fluorine is doped to reduce the band gap of photocatalysts, enabling the catalytic activity with low energy, and that oxygen vacancies-generated surface defects increase the visible light absorption region of WO₃ photocatalysts, thereby increasing photocatalytic activity. In this study, it was confirmed that fluorine-doped WO_3-xF_x photocatalysts with an excellent photocatalytic activity can be manufactured easily using a one-step vaper phase fluorination that does not require a post-treatment process.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.21 no.2
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• pp.162-168
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• 2010

To increase the energy conversion efficiency of dye sensitized solar cells (DSSCs), it has been widely studied how to effectively transferred the electron generated from the adsorbed dye to the $TiO_{2}$ electrode for avoiding the recombination of injected electrons and iodide ions ($I^-/I_3^-$). For the blocking of the recombination, in this study, $Al_2O_3$-coated $TiO_{2}$ electrode was prepared and applied for DSSCs. In especial, the optimal preparation conditions of $Al_2O_3$ coated onto $TiO_{2}$ porous film was proposed for higher energy conversion efficiency. As a result, the solar cells fabricated from $Al_2O_3$-coated (i.e., particle size of bohemite sol : 100 nm) $TiO_{2}$ electrodes showed superior conversion efficiency (9.0%) compared to the bare $TiO_{2}$ electrodes (7.5%).

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.318-318
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• 2010

전기로를 이용하여 셀렌화한 $CuInSe_2$ (CIS)박막에 대해 연구한 결과를 발표하고자 한다. 화석연료의 과도한 사용으로 지구온난화의 환경문제가 대두되면서 영구적이고 무상의 태양에너지 이용에 대한 필요성이 점차 높아지고 있다. 빛에너지를 전기에너지로 변화시키기 위한 태양전지는 재료에 따라 다양하게 개발되고 있으며 그 중 가장 주목을 받고 있는 것 중의 하나가 $CuInSe_2$을 흡수층으로 하는 CIS 박막 태양전지이다. CIS 박막은 태양전지의 흡수층으로 사용되는데 직접천이형 밴드구조를 가지고 있고, 약 $10^5\;cm^{-1}$의 높은 광흡수계수를 가지고 있어 태양전지의 흡수층으로 적합한 물질로 각광받고 있다. 에너지 밴드갭이 1eV로 실리콘과 유사한 밴드갬을 가지고 있으나 이는 Ga, Al을 In 대신 치환함으로 조절할 할 수 있다. 무엇보다도 유리와 같은 저가의 기판위에 스퍼터와 같은 장치로 대면적 CIS 태양전지를 만들수 있다는 것이 산업적인면에서의 장점으로 알려져 있다. 본 연구에서는 $50mm{\times}50mm$ 넓이의 sodalime 유리판을 기판으로 하여 CIS 박막을 제조하고 연구하였다. 스퍼터를 이용하여 유리기판 위에 Mo (Molybdenum) 을 증착하고 그 위에 Cu-In막을 증착하였다. Cu-In/Mo/유리기판 시료는 전기로에 도입되어 셀렌화 처리 하였다. 전기로는 $10^{-1}$ Torr 정도의 진공을 수분간 유지하여 반응할 수 있는 공기(산소)를 제거하였다. 진공 혹은 5N의 고순도 질소를 흘려주며 열을 가하여 셀렌화를 하였다. 전기로에는 1g의 셀레늄(Se)이 Cu-In/Mo/유리기판 시료와 함께 도입되었다. Se이 Cu-In 막과 높은 반응성을 갖도록 Se과 Cu-In 시료는 그라파이드 상자에 함께 넣었고, 그라파이트 상자는 전기로에 넣어 셀렌화하였다. 셀렌화 온도는 $400^{\circ}C{\sim}500^{\circ}C$까지 변화시켜 가며 CIS 박막을 제조하였으며 그 물성도 조사하였다. 물성 조사는 사진, 현미경, SEM, EDX, XRD, Hall effects를 이용하였다. 셀렌화 온도가 $450^{\circ}C$ 이상에서는 CIS 박막의 흡착성이 낮아 CIS 박막이 Mo 표면에서 떨어짐을 알 수 있었다. 셀렌화 후 박막에 함유된 Se은 48%~49% 정도있었다. 제조된 CIS 박막시료를 SEM으로 확인한 결과 생성된 CIS/Mo 사이에 계면층이 생겼있음 알 수 있었다. 이러한 계면층은 $MoSe^2$층으로 사료되고, 셀렌화 온도가 높으면 계면층의 두께도 증가되는 경향을 보였다. 셀렌화 온도가 높아질수록 많은 양의 산소가 CIS 박막에 들어가는 것도 알 수 있었다. 학술회의에서 보다 깊은 조사결과를 발표하고자 한다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.11a
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• pp.52.1-52.1
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• 2011

최근에 에너지 자원의 고갈이 다가오는 상황에서 태양전지 분야가 주목받고 있으며 이에 대한 시장이 급격하게 확대되고 있다. 그러나 현재의 태양전지는 주를 이루고있는 실리콘태양전지의 경우 원재료 수급이 불안정하여 가격 변동이 심하다. 따라서 이를 대체할 2세대 태양전지인 박막형 태양전지의 연구가 활발히 이루어지고 있다. 박막형 태양전지 중에서도 주목받고 있는 것은 Cu(In,Ga)$Se_2$(CIGS)박막 태양전지이다. CIGS는 Ga의 농도에 따라 1.02~1.68eV의 다양한 에너지 밴드갭을 갖는 직접천이형 반도체 물질이다. 또한 $1{\times}10^5cm^{-1}$의 높은 광흡수계수를 가지고 있으며, $450{\sim}590^{\circ}C$의 고온공정에서도 매우 안정하여 열화현상이 거의 보이지 않아 박막형 광흡수층 재료로서 적합하다. 흡수층을 제조하는 방법은 여러 가지가 있지만, 본 연구에서는 균일성이 뛰어나고 원료사용효율이 높은 sputtering 방법을 사용하였다. 그리고 결정화하기위해서 유독기체를 사용하는 셀.렌.화. (selenization) 방법 대신 전자빔을 조사하는 방법을 채택하였다. sputtering을 통한 CIGS precursor을 제조하기위해 2~3개의 화합물target을 사용하는데, 대표적인 방법으로 동시에 sputtering하는 co-sputtering 방법과 각각의 단일 층을 쌓아 제조하는 stack형으로 분류된다. 본 연구는 CIGS precursor를 제조하기 앞서 CuGa 단일 층만을 제조하여 공정조건에 따른 박막을 제조하였다. 제조된 CuGa 단일층은 전자빔 처리에 따른 영향을 알아보기 위해 전자빔의 세기와 공정시간을 달리하여 특성을 알아보았다. 실험에서는 Cu:75wt%,Ga:25wt% 조성의 target을 사용하여 공정 압력을 각각 10~1mTorr로 변화시키며 실험을 실시하였으며 공정 power는 50W, 70W, 100W로 변화 시키며 실험을 실시하였다. 이때 실험의 초기진공은 turbo-molecular pump를 이용하여 $1{\times}10^{-6}torr$ 이하로 하였으며, Target과 기판사이의 거리는 모두 같은 조건으로 고정하여 실험을 실시하였다. 박막의 균일성을 증가시키기 위하여 5 rpm의 속도로 기판을 회전하였으며 기판 온도는 가열하지 않고 상온에서 전구체를 증착하였다. 그 후 전자빔의 세기를 고정 시킨 후 전자빔 조사 시간을 조절하여 전자빔 조사 전후의 특성을 각각 분석하였다. 전기적특성은 Hall effect, 4-point probe, 구조적 특성은 SEM,EDS, XRD, XRF 를 이용하여 분석하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.48 no.5
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• pp.654-659
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• 2010

We have investigated the effect of rubrene-doped CuPc hole transport layer on the performance of p-i-n type bulk hetero-junction photovoltaic device with a structure of ITO/PEDOT:PSS/CuPc: rubrene/CuPc:C60(blending ratio 1:1)/C60/BCP/Al and have evaluated the current density-voltage(J-V) characteristics, short-circuit current($J_{sc}$), open-circuit voltage($V_{oc}$), fill factor(FF), and energy conversion efficiency(${\eta}_e$) of the device. By rubrene doping into CuPc hole transport layer, absorption intensity in absorption spectra decreased. However, the performance of p-i-n organic type bulk hetero-junction photovoltaic device fabricated with crystalline rubrene-doped CuPc was improved since rubrene shows higher bandgap and hole mobility compared to CuPc. Increased injection currents have effected on the performance improvement of the present device with energy conversion efficiency(${\eta}_e$) of 1.41%, which is still lower value compared to silicone solar cell and many efforts should be made to improve organic photovoltaic devices.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.10 no.1
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• pp.105-111
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• 1999

When the preparation method of iron silicide films possess the annealing process, the interfacial state of the films is not fine. The good quality films were obtained as the plasma was used without annealing processing. Since the injected precursors were various active species in the plasma state, the organic compound was contained in the prepared films. We confirmed the formation of Fe-Si bonds as well as the organic compound by Fe and Si vibration mode in Raman scattering spectrum at $250cm^{-1}$ and Ft-IR. Because of epitaxy growth being progressed by the high energy of plasma at the low temperature of substrate, iron silicide was epitaxially grown to ${\beta}$-phase that had lattice structure such as [220]/[202] and [115]. Band gap of the prepared films had value of 1.182~1.174 eV and optical gap energy was shown value of 3.4~3.7 eV. The Urbach tail and the sub-band-gap absorptions were appeared by organic compound in films. We knew that the prepared films by plasma were obtained a good quality films because of being grown single crystal.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.19 no.3
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• pp.576-583
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• 2018

Silicon carbide is considered to be a potentially useful material for high-temperature electronic devices, as its band gap is larger than that of silicon and the p-type and/or n-type conduction can be controlled by impurity doping. Particularly, porous n-type SiC ceramics fabricated from ${\beta}-SiC$ powder have been found to show a high thermoelectric conversion efficiency in the temperature region of $800^{\circ}C$ to $1000^{\circ}C$. For the application of SiC thermoelectric semiconductors, their figure of merit is an essential parameter, and high temperature (above $800^{\circ}C$) electrodes constitute an essential element. Generally, ceramics are not wetted by most conventional braze metals,. but alloying them with reactive additives can change their interfacial chemistries and promote both wetting and bonding. If a liquid is to wet a solid surface, the energy of the liquid-solid interface must be less than that of the solid, in which case there will be a driving force for the liquid to spread over the solid surface and to enter the capillary gaps. Consequently, using Ag with a relatively low melting point, the junction of the porous SiC semiconductor-Ag and/or its alloy-SiC and/or alumina substrate was studied. Ag-20Ti-20Cu filler metal showed promise as the high temperature electrode for SiC semiconductors.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.05a
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• pp.104.1-104.1
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• 2011

가볍고, 유연성(flexibility)을 갖는 박막(thin film)형 플랙서블 태양전지(flexible solar cell)는 상황에 따른 형태의 변형이 가능하여, 휴대가 간편하고, 기존 혹은 신규 구조물의 지붕(rooftop)등에 설치가 용이하여, 차세대 성장 동력 분야에서 각광받고 있다. 그러나 아직까지 플랙서블 태양전지는 제작시 열에 의한 기판의 변형, 기판 이송시 너울 현상, 대면적 패터닝(patterning) 기술 등 많은 어려움 등으로 웨이퍼나 글라스 기판에 제조된 태양전지 대비 낮은 광전환 효율을 갖는다. 따라서 본 연구에서는 플랙서플 태양전지 성능개선을 위해 3.5세대급 ($450{\times}450cm^2$) 스퍼터(sputter), 금속유기 화학기상장치 (MOCVD), 플라즈마 화학기상장치 (PECVD), 레이저 가공장치 (Laser scriber)를 이용하여 a-Si:H/a-SiGe:H 이중접합(tandem)을 갖는 태양전지를 제작하였고, 광 변환효율 특성을 평가하였다. 전도도(conductivity), 라만(Raman)분광 및 UV/Visible 분광 분석을 통하여 박막의 전기적, 구조적, 광학적 물성을 평가하여 단위박막의 물성을 최적화 했다. 또한 제작된 태양전지는 쏠라 시뮬레이터 (Solar Simulator)를 이용하여 성능 평가를 수행하였고, 상/하부층의 전류 정합 (current matching)을 위해 외부양자효율 (external quantum efficiency) 분석을 수행하였다. 제작된 이중접합 접이식 태양전지로 소면적($0.25cm^2$)에서 8.7%, 대면적($360cm^2$ 이상) 8.0% 이상의 효율을 확보하였으며, 성능 개선을 위해 대면적 패턴 기술 향상 및 공정 기술 개선을 수행 중이다.

• Journal of the Institute of Electronics and Information Engineers
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• v.51 no.6
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• pp.71-77
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• 2014

In this paper, we investigated the effects of high-energy electron beam irradiation (HEEBI) on the optical transmittance of InGaZnO (IGZO) films grown on transparent Corning glass substrates, with a radio frequency magnetron sputtering technique. The IGZO thin films deposited at low temperature were treated with HEEBI in air at room temperature (RT) with an electron beam energy of 0.8 MeV and doses of $1{\times}10^{14}-1{\times}10^{16}electrons/cm^2$. The optical transmittance of the IGZO films was measured using an ultraviolet visible near-infrared spectrophotometer (UVVIS). The detailed estimation process for separating the transmittance of HEEBI-treated IGZO films from the total transmittance of IGZO films on transparent substrates treated with HEEBI is given in this paper. Based on the experimental results, we concluded that HEEBI with an appropriate dose of $10^{14}electrons/cm^2$ causes a maximum increase in the transparency of IGZO thin films. We also concluded that HEEBI treatment with an appropriate dose shifted the optical band gap ($E_g$) toward the lower energy region from 3.38 to 3.31 eV. This $E_g$ shift suggested that HEEBI in air at RT with an appropriate dose acts like a thermal annealing treatment in vacuum at high temperature.

• Journal of Wetlands Research
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• v.20 no.3
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• pp.263-271
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• 2018

In this study, we analyzed the removal efficiency of ammonia nitrogen and phosphate dependant on the column depths using various absorbents such as zeolite silica sand, and activated carbon through the column test. In addition, we analyzed electrochemical adsorption behaviors of ammonia nitrogen and phosphate through the quantum mechanical calculation based on density functional theory calculation. Experimental results represent the removal efficiency of ammonia nitrogen and phosphate are zeolite > activated carbon > silica sand, and activated carbon > zeolite > silica sand, respectively. Zeolite shows high adsorption property for ammonia nitrogen over 90%, regardless of the column depth, while activated carbon exhibits high adsorption property for both ammonia nitrogen and phosphate as the column depth for filter media increases. Theoretical findings using DFT calculation for the adsorption behaviors of adsorbents (activated carbon and silica sand) and nutrients ($PO_4{^{3-}}$, $NH_4{^{+}}$) show that activated carbon represented narrower HOMO-LUMO band gap with high adsorption energy, and even more favorable environment for electron adsorption than silica sand, which leads to the effective removal of nutrients.