• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.82.1-82.1
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• 2010

수소화된 비정질 실리콘 박막을 이용한 반도체는 현재 태양전지, 트랜지스터, 매트릭스 배열 및 이미지 센서 등의 분야에서 이용되고 있다. 자세히 이야기 하면, 여러 가지의 광전효과 물질에 대한 특성이 있으며, 가시광선영역에 대하여 > $10^5cm^{-1}$이상의 매우 높은 광흡수계수와 낮은 온도를 갖는 증착공정 등이 있다. 박막의 밴드갭은 약 1.6~1.8eV로서 태양전지의 흡수층과 passivation층으로 적절하다. 여러 가지 종류의 태양전지 중 비정질 실리콘 박막/결정질 실리콘 기판의 구조로 이루어진 이종접합 태양전지는 저온에서 공정이 가능한 대표적인 것으로서 HIT(Heterojunction with Intrinsic Thin layer)구조로 산요사에 의해 제안된 것이다. 이것은 결정질 실리콘 기판과 도핑된 비정질 실리콘 박막사이에 얇은 진성층 비정질실리콘 박막을 삽입함으로서, 캐리어 전송을 좋게하여 실리콘 기판 표면의 passivation효과를 증대시키는 결과를 가지고 온다. 실험실 규모에서는 약 20%이상의 효율을 보이고 있으며, 모듈에서는 19.5%의 높은 효율을 보이고 있어 실리콘 기판을 이용한 고효율 태양전지로서 각광을 받고 있다. 이러한 이종접합 태양전지의 대부분은 단결정 실리콘을 사용하고 있는데, 점차적으로 다결정 실리콘 기판으로 추세가 바뀌고 있어, 여기에 맞는 표면 passivation 공정 및 분석이 필요하다. 본 발표에서는 다결정 실리콘 기판위에 진성층 비정질 실리콘 박막을 유도결합 플라즈마 화학기상 증착법(ICP-CVD)을 이용하여 제조하여 passivation 효과를 분석한다. 일반적으로 ICP는 CCP(coupled charged plasma)에 비해 약 100배 이상 높은 플라즈마 밀도를 가지고 있으며, 이온 충돌같은 표면으로 작용하는 것들이 기존 방식에 비해서 작다라는 장점이 있다. 먼저, 유리기판을 사용하여 ICP-CVD 챔버내에 이송 한 후 플라즈마 파워, 온도 및 가스비(SiH4/H2)에 따른 진성층 비정질 실리콘 박막을 증착 한 후, 밴드갭, 전도도 및 결합구조 등에 대한 결과를 분석한 후, 최적의 값을 가지고 250um의 두께를 갖는 다결정 실리콘을 기판위에 증착을 한다. 두께(1~20nm)에 따라 표면의 passivation이 되는 정도를 QSSPCD(Quasi steady state Photoconductive Decay)법에 의하여 소수캐리어의 이동거리, 재결합율 및 수명 등에 대한 측정 및 분석을 통하여 다결정 실리콘 기판의 passivation effect를 확인한다. 제시된 데이터를 바탕으로 향후 다결정 HIT셀 제조를 통해 태양전지 효율에 대한 특성을 비교하고자 한다.

• Journal of Korean Ophthalmic Optics Society
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• v.10 no.3
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• pp.185-191
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• 2005

Photo-reactive $TiO_2$ thin films on soda-lime-silica slide glass were prepared by spin coating technique with a Ti-naphthenate precursor. Optical, structural and photo-catalytic properties of the films after annealing at $500^{\circ}C{\sim}600^{\circ}C$ were evaluated. As increase with annealing temperature, absorption bands and total transmittance of the films showing an average transmittance (about 80%) at visible spectra range were shifted to UV spectra range and slightly decreased. Refractive index and thickness of the films were increased from 2.16 to 2.63 and decreased from 484 nm to 439 nm, respectively, with increase of annealing temperature. Anatase phase was visible at all annealing temperature. More rougher surface structure was obtained at $600^{\circ}C$ than those of films annealed at $500^{\circ}C$ and $550^{\circ}C$. The hydrophilic conversion was found within 45 min by UV stimulation and optical activation was UVC>UVA>UVB at the case of $500^{\circ}C{\sim}550^{\circ}C$ and UVA>UVC>UVB at the annealing temperature of $600^{\circ}C$. The lowest initial contact angle was obtained at $600^{\circ}C$.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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• v.19 no.5
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• pp.262-267
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• 2009

Superhydrophobic $TiO_2$ thin films were successfully fabricated on a glass substrate by wet process. Layer-by-layer (LBL) deposition and liquid phase deposition (LPD) methods were used to fabricate the thin films of micro-nano complex structure with a high roughness. To fabricate superhydrophobic $TiO_2$ thin films, the (PAH/PAA) thin films were assembled on a glass substrate by LBL method and then $TiO_2$ nanoparticles were deposited on the surface of (PAH/PAA) thin film by LPD method, Subsequently, hydrophobic treatment using fluoroalkyltrimethoxysilane (FAS) was carried out on the surface of prepared $TiO_2$ thin films. The $TiO_2$ thin film fabricated with 45 minutes immersion time on $(PAH/PAA)_{10}$ showed the RMS roughness of 65.6nm, water contact angel of $155^{\circ}$ and high transmittance of above 80% (>650nm in wavelength) after the hydrophobic treatment. The Surface morphologies, optical properties and contact angel of prepared thin films with different experimental conditions were measured by field emission scanning electron microscope (FE-SEM), atomic force microscope (AFM), UV-Vis spectrophotometer and contact angle meter.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.5 no.7
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• pp.850-857
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• 1995

VO$_{x}$ and V$_{1-x}$ Sn$_{x}$O$_2$thin films were fabricated on a glass under various $O_2$pressure by reactive e-beam evaporation method. Thermochromism and transition temperatures of these thin films were examined by measuring spectral solar transmittances with spectrophotometer at various temperatures, and their stoichiometries were analyzed by RBS. Oxygen pressure of 5$\times$10$^{-5}$ . Torr was found to be optimum to fabricate near stoichiometric VO$_2$thin film by reactive e-beam evaporation. Rapid thermal annealing(RTA) was adopted to crystallize the thin films and annealing at 40$0^{\circ}C$ ~45$0^{\circ}C$ for 20 ~ 30 seconds was found to be the optimum annealing condition for the crystallization of VO$_2$thin film of 100nm-300nm thickness. 1~6 atomic percent of Sn was doped into VO$_2$thin films to fabricate V$_{1-x}$ Sn$_{x}$O$_2$thin films. These V$_{1-x}$ Sn$_{x}$O$_2$thin films showed distinct thermochromism and significantly higher transition temperatures than VO$_2$thin film.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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• v.20 no.5
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• pp.227-231
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• 2010

Super hydrophilic $TiO_2$ thin films with photocatalytic property were successfully fabricated on a glass substrate by liquid phase deposition (LPD). The $TiO_2$ thin film formed nano particles on a surface at $70^{\circ}C$. As an immersion time in $TiF_4$ solution increased, the thickness of thin films gradually increased. $TiO_2$ thin film showed a water contact angel of below ca. $5^{\circ}$ and the transmittance of ca. 75~90 % in visible range. In addition, $TiO_2$ thin film showed the photocatalytic property to decompose methyl orange solution by the illumination of UV light. The surface morphologies, optical properties and contact angel of prepared thin films with a different immersion time were measured by field emission scanning electron microscope (FE-SEM), atomic force microscope (AFM), UV-Vis spectrophotometer and contact angle meter.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.11 no.3
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• pp.178-184
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• 2001

Transparent and highly oriented KLN thin films have been grown by an rf- magnetron sputtering deposition method. A homogeneous and stable KLN target was prepared by calcine and sintering process. For KLN target, stoichiometry and composition excess with K of 30% and 60%, and Li of 15% and 30% respectively, was prepared. The targets were sintered at low temperature to prevent vaporization of K and Li. KLN thin films were fabricated by rf-magnetron sputtering method using those targets. In this experiment, using the target of composition excessed with K of 60% and Li of 30%, single phase KLN thin film was produced. KLN thin film has excellent crystallinity and highly c-axis oriented on Corning 1737 substrate. Transmittance of thin film in visible range was 90%, absorption edge is 333 nm and refractive index at 632.8 nm was 1.93.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.399.2-399.2
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• 2016

Cu(In,Ga)Se2 (CIGS) 박막 태양전지는 높은 효율과 낮은 제조비용, 높은 신뢰성으로 인해 박막 태양전지 중 가장 각광받고 있다. 특히 유리기판 대신 가볍고 유연한 철강소재나 플라스틱 소재를 이용하여 발전분야 외에 건물일체형, 수송용, 휴대용등 다양한 분야에 적용이 가능하다. 이러한 유연 기판을 이용한 CIGS 태양전지의 개발을 위해서는 기판의 특성에 따른 다양한 공정개발이 선행되어야 한다. Poly-imide와 같은 유연기판은 공정온도가 $400^{\circ}C$이하로 낮고 기판이 매우 얇아 기존 Mo 공정을 개선하여야한다. 이러한 유연기판의 특성을 고려하여 본 연구에서는 기존 bi-layer Mo의 bottom layer의 두께를 조절하여 박막의 strain을 조절하였다. 유연기판으로는 SKC KOLON에서 제조된 GL type의 기판을 사용하였다. 기판의 두께는 50um이다. 먼저 Mo의 bottom layer 두께 비율을 기존 12.5%에서 50%로 증가 시켰으며 전체 박막의 두께 역시 900nm에서 500nm로 두께를 감소시키며 실험을 실시하였다. 그 후 흡수층은 Co-Evaporation 방법을 이용하여 제조하였으며 이때 공정온도는 기존 공정온도에서 450, $400^{\circ}C$로 낮추어 흡수층을 제조하였다. 소자 제조 후 초기 Mo의 strain 개선과 저온공정이 적용되지 않은 경우 4.4%에서 공정 최적화 후 13%로 효율이 증가하였다. 제조된 흡수층은 SEM, XRF, XRD등을 이용하여 분석하였으며 그 외 일반적인 방법을 이용하여 Mo, CdS, TCO, Al grid를 제조하였다. AR 코팅은 제외 하였으며 제조된 소자는 솔라 시뮬레이터를 이용하여 효율 특성 분석을 실시하였으며 Q.E. 분석을 실시하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.393-393
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• 2016

Cu(In,Ga)Se2 (CIGS) 박막 태양전지는 높은 효율과 낮은 제조비용, 높은 신뢰성으로 인해 박막 태양전지 중 가장 각광받고 있다. 특히 유리기판 대신 가볍고 유연한 철강소재나 플라스틱 소재를 이용하여 발전분야 외에 건물일체형, 수송용, 휴대용등 다양한 분야에 적용이 가능하다. 이러한 유연 기판을 이용한 CIGS 태양전지의 개발을 위해서는 기판의 특성에 따른 다양한 공정개발이 선행되어야 한다. Stainless steel과 같은 철강기판의 경우 Fe, Ni, Cr등의 불순물이 확산되어 흡수층의 특성을 저하시켜 효율을 감소시킨다. 따라서 이러한 철강 기판의 경우 불순물의 확산을 방지하는 확산방지막이 필수적이다. 이러한 유연기판의 특성을 고려하여 본 연구에서는 기존의 두껍고 추가 장비가 요구되는 SiOx나 Al2O3 대신 200nm 이하의 ZnO 박막을 이용하여 확산방지막을 제조하였다. 유연기판으로 STS 430 stainless steel을 이용하였다. 먼저 stainless steel 기판을 이용하여 기판에 의한 흡수층의 특성을 분석하였으며 ZnO 확산 방지막의 유무 및 두께에 따른 흡수층 및 소자의 특성을 분석하였다. 이때 확산 방지막은 기존 TCO 공정에서 사용되는 i-ZnO를 사용하였으며 RF sputter를 이용하여 50~200nm로 두께를 달리하며 특성 비교를 실시하였다. 효율은 확산방지막을 적용하지 않았을 때 약 5.9%에서 확산 방지막 적용시 약 10.7%로 증가하였다. 그 후 기판으로부터 확산되는 불순물의 유입에 의한 결함을 분석하기 위해 DLTS를 이용하여 소자 특성을 분석하였다. 온도는 80~300K으로 가변하며 측정을 실시하였으며 그 후 계산을 통해 activation energy와 capture cross section 값을 구하였다. DLTS 분석 결과 Ni이 CIGS 흡수층으로 확산되어 NiCu anti-site를 형성하여 태양전지의 효율을 감소시키는 것을 확인하였다. 모든 흡수층은 Co-Evaporation 방법을 이용하여 제조하였으며 제조된 흡수층은 SEM, XRF, XRD, GD-OES, PL, Raman등을 이용하여 분석하였으며 그 외 일반적인 방법을 이용하여 Mo, CdS, TCO, Al grid를 제조하였다. AR 코팅은 제외 하였으며 제조된 소자는 솔라 시뮬레이터를 이용하여 효율 특성 분석을 실시하였으며 Q.E. 분석을 실시하였다.

• Korean Journal of Optics and Photonics
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• v.20 no.1
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• pp.34-40
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• 2009

In-situ pulse laser (Nd-YAG, 2nd harmonics 532 nm) annealing used in physical vapor deposition of $MgF_2$, $SiO_2$ and ZnS thin films was shown to be effective in improving their surface roughness properties. Total integrated scattering (TIS) measurements of $MgF_2$ and $SiO_2$ samples deposited on glass substrates revealed that the laser irradiation of films at an energy of approximately $140\;mJ/cm^2$ at 532 nm with a repetition frequency of 10 Hz and pulse duration of 5 ns during the deposition resulted in total scatterings that were minimum. But in case of the ZnS samples, measurements revealed minimum total scattering at a laser energy of approximately $62\;mJ/cm^2$. Atomic Force Microscopy (AFM) has been used to evaluate the effect of pulse laser annealing on the surface roughness for thin film samples. The results were similar to the TIS measurements, indicating that surface roughness was decreased when the irradiated annealing pulse laser energy increased. But it also increased when the irradiated annealing pulse laser energy was over some limit that depended on the materials.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.11 no.7
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• pp.550-555
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• 2001

A diamond-like carbon(DLC) films were deposited on the borosilicate glass substrate by radio frequency plasma enhanced chemical deposition(rf-PECVD). The $methane(CH_4)-hydrogen(H_2)$ gas mixture was used as precursor gas. The morphologies, the structure and the optical properties of the DLC films were investigated by SEM, Raman and UV spectrometer. The deposition rate was slightly increased with the hydrogen concentration in the gas mixture and it maintained constant at over 25 sccm of the gas flow rate. The optical band gap calculated by UV spectra decreased with increase of deposition time and DC self bias, but that were not effected by hydrogen content. Most effective parameter on the transmittance of film was bias voltage, especially in the range of ultra violet and visible light.