• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.595-595
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• 2013

본 연구에서는 brush painting공법을 이용하여 인쇄형 유기태양전지에 적용이 가능한 ITO nanoparticle/Ag nanowire/ITO nanoparticle (Nano IAI) 다층 하이브리드 투명 전극의 전기적, 광학적, 구조적 특성을 연구하였다. 평균 25 nm 사이즈의 ITO 나노 입자로 구성된 ITO 나노 잉크와 직경 20~25 nm의 Ag nanowire 잉크를 기반으로 Brush painting 기술을 적용해 상온, 상압에서 낮은 면저항과 높은 투과도를 가지는 Nano IAI 하이브리드 투명 전극을 제작하였다. Nano IAI 투명 전극 제작 시 일정한 두께에서 Ag nanowire 코팅을 위한 brush painting 횟수를 변수로 하여 최적화 공정을 진행하였으며, Ag nanowire가 2번 brush painting 된 Nano IAI 다층 하이브리드 투명전극은 $3.4{\times}10^{-3}$ ohm-cm의 비저항과 52.33 ohm/square의 낮은 면저항을 나타내었다. 이를 통해 효과적으로Ag nanowire를 ITO nanoparticle 사이에 삽입할 경우, 고온의 열처리 공정을 통하지 않고 낮은 면저항을 가지는 인쇄형 투명 전극을 구현할 수 있음을 확인할 수 있었다. 특히 Nano IAI 다층 하이브리드 전극은 83.83%의 높은 투과도를 나타내는데 이는 삽입된 Ag Nanowire의 폭과 길이가 나노 사이즈이기 때문에 입사되는 빛이 흡수되기보다 대부분 투과하기 때문으로 사료된다. 또한, XRD 분석과 HRTEM 분석을 통해 Nano IAI 다층 하이브리드 투명전극의 전도 메커니즘을 설명하였다. 이와 같은 우수한 전기적, 광학적 특성은 brush painting 기법으로 제작된 Nano IAI 다층 하이브리드 투명 전극의 인쇄형 유기태양전지 적용 가능성을 나타낸다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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• pp.318.2-318.2
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• 2013

기존의 염료감응형 태양전지(Dye Sensitized Solar Cells; DSSCs)는 최대 효율 11~12%의 광전변환효율을 가지고 있다. 이러한 한계를 극복하기 위해서 광흡수 층 최적화, 상대전극의 촉매성 증대, 전해질의 산화 환원 반응 최적화 등의 많은 연구가 이루어지고 있다. 본 연구에서는 DSSCs의 광전변환효율을 증가시키고자 기존의 투명전극 및 기판으로 사용되는 FTO(Fluor-doped Tin Oxide)를 GZO(Gallium-doped Zinc Oxide)를 사용하여 투명전극기판에 따른 계면 저항, 전류손실 등 DSSCs에 미치는 영향을 분석하였다. 본 연구에 사용된 FTO는 ${\sim}7{\Omega}/{\square}$의 면저항과 80%이상의 투과도를 갖고 있으나 Ion-Sputtering 법으로 증착된 GZO는 열처리 과정을 통하여 $3{\sim}4{\Omega}/{\square}$의 면 저항을 나타내고 80%이상의 우수한 투과도를 가지고 있다. 이러한 두 기판의 특성 비교를 위해, UV-Visble Spectrophotometer를 사용하여 광학적 특성을 분석하고, SEM(Scanning Electron Microscope), AFM(Atomic Force Microscope)를 사용하여 표면 특성을 평가하였다. 또한 전기적 특성을 분석하기 위하여 4-Point-probe를 이용하여 면 저항을 측정하였고, DSSCs의 효율 및 Fill Factor를 분석하기 위하여 Solar Simulator의 I-V measurement를 이용하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.86.1-86.1
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• 2010

Cu2ZnSnSe4는 CIS 태양전지의 In 대체 물질계로 주목을 받고 있는 저가형 태양전지 재료로 장차 차세대 태양전지 재료로 응용이 기대되고 있다. 그러나 에너지 밴드갭이 0.9~1.1eV로 다소 낮아 태양전지 광흡수층 재료로 사용하기 위해서는 wide band gab화 처리가 필요하다. 본 연구에서는 CZTSe에 S를 첨가하여 에너지 밴드갭을 확장하고자 하며, S의 첨가가 CZTSe 박막의 특성에 미치는 영향에 대하여 조사하였다. 실험의 편의성을 도모하고자 펄스레이저 법을 사용하여 증착하였다. 박막 조성 제어에는 Cu, Zn, Sn, Se, S 분말을 볼밀로 분쇄, 혼합하여 균질 혼합상 프리커서를 제조하고 이를 Cold Isostatic Press(CIP) 성형하여 Source target을 사용하였다. Pulsed YAG-Laser를 사용하여 soda lime glass상에 증착하고 조성, 구조, 조직을 관찰하고 에너지 밴드갭, 광흡수계수, 면저항, 전하밀도 등 특성을 조사하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.11a
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• pp.45.2-45.2
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• 2010

태양전지에서 사용되는 도핑 방법으로는 고온 확산 공정, 레이저 도핑 기술이 주로 사용되고 있으며 이러한 도핑기술은 태양전지 생산가격을 낮추고 변환효율을 향상시키는 핵심 기술로서 활발히 연구되고 있다. 본 연구에서는 화학 기상 증착으로 불순물이 포함된 산화막 형성 후 고온 열처리 공정을 통하여 Si 내부의 불순물 공급을 평가하였다. 특히, 화학 기상 증착 방법으로 제조한 불순물 산화막의 불순물 농도를 반응 가스의 유량을 조절하여 Si 표면에서의 농도차를 조절할 수 있고 이를 이용하여 불순물을 Si 내부로 확산시킨다. 반응 가스의 유량과 열처리 온도를 통하여 $20{\sim}100{\Omega}/\Box$의 면저항 영역을 구현하였으며 이를 태양전지에 적용할 수 있음을 확인하였다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2001.07b
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• pp.1309-1311
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• 2001

본 논문은 Substrate의 온도를 $200(^{\circ}C)$로 유지하며 진공 저항 가열 증착법을 이용하여 ITO/Si 태양전지를 제작한 후 그 전기적 특성을 조사하였다. 전지의 단락전류와 개방전압의 열처리 온도의존성은 약 $450(^{\circ}C)$이상부터 증가하여 $650(^{\circ}C)$부근에서 최대치를 나타내었다. 단락전류와 열처리 시간과의 관계에서는 증착 시간이 15분 정도에서 최대치를 나타내었다. 일정한 태양에너지 조도 하에서 $SnO_2$의 성분비율을 높여감에 따라 전지의 개방전압과 단락전류는 다소 감소한 후 일정한 값으로 안정되는 경향을 나타내었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.11a
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• pp.59.1-59.1
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• 2011

BSF 후면전계효과는 태양전지의 개방전압 증가를 결정하며 효율에 매우 중요한 요인이다. 본 연구에서는 p-type에서의 후면전계효과를 확인하기 위해 PC1D 시뮬레이션(Simulation)을 통해 p+ 영역의 표면농도와 깊이에 따른 전기적 특성을 분석 하였다. 최적효율을 찾기위해 면저항을 $30{\Omega}/{\square}$으로 고정하고 깊이와 표면 농도값을 가변하였다. 최적화 결과 표면농도값이 작아지고 깊이가 커질수록 효율이 좋아지는 경향이 나타났으며 Peak doping=$5{\times}10^{18}cm^{-3}$, Juction depth=12.52um에서 최고효율 19.14%를 얻을 수 있었다. 본 시뮬레이션을 바탕으로 실제 태양전지 제작 과정에 적용 가능하다. p-type 태양전지 제작에서 후면의 p+ 영역의 깊이를 증가시키고, 표면 농도를 낮추는 공정을 통해 효율향상을 기대 할 수 있다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.11a
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• pp.65.2-65.2
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• 2011

일반적으로 결정질 실리콘 태양전지에서는 junction depth가 얕아짐으로써 단파장 영역에서의 수집효율이 향상되고 Jsc가 상승하기 때문에 junction depth가 얕은 것이 좋다. 또, 태양전지의 효율을 높이기 위해서는 낮은 재결합 속도가 필요한데 이를 위해서도 얕은 junction depth가 필요하다. 하지만 junction depth가 너무 얕으면 FF와 Voc가 낮아져 효율이 떨어지므로 junction depth를 최적화 할 필요가 있다. 본 논문에서는 PC1D 시뮬레이션을 사용하여 표면 농도를 고정시키고 junction depth를 가변하면서 이에 따른 cell의 parameter변화를 관찰하였다. 그 결과, 면저항 $120{\Omega}/{\square}$에서부터 효율이 saturation되었고, 그에 따른 parameter 값은 FF=76.28%, Jsc=$38.17mA/cm^2$, Voc=596.5V이며 junction depth가 $0.1726{\mu}m$일 때 효율은 17.37%이다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2001.07e
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• pp.40-42
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• 2001

본 논문은 Substrate의 온도를 200[$^{\circ}C$]로 유지하며 진공 저항 가열 증착법을 이용하여 ITO/Si 태양전지를 제작한 후 그 전기적 특성을 조사하였다. 전지의 단락전류와 개방전압의 열처리 온도의존성은 약450[$^{\circ}C$]이상부터 증가하여 650[$^{\circ}C$]부근에서 최대치를 나타내었다. 단락전류와 열처리 시간과의 관계에서는 증착시간이 15분 정도에서 최대치를 나타내었다. 일정한 태양에너지 조도 하에서 $SnO_2$의 성분비율을 높여감에 따라 전지의 개방전압과 단락전류는 다소 감소한 후 일정한 값으로 안정되는 경향을 나타내었다.

• Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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• v.3 no.2
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• pp.63-69
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• 1992

Two unit cells were made and operated with oxygen and air as oxidants After 350 hours operation with oxygen, the open circuit voltage drop of unit cell was 30 mV and internal resistance increased. After 250 hours operation with air, the open circuit voltage drop was 130mV. And the open circuit voltage difference of two cases was 90mV. In order to improve the performance of the unit cell with air, the supplying method of the electrolyte and the mass transfer characteristics of the electrode should be studied.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.272-272
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• 2010

최근 화합물반도체를 이용한 집광형 고효율 태양전지가 차세대 태양전지로서 주목을 받기 시작하였다. GaAs를 주축으로 하는 고신뢰성 고효율 태양전지는 높은 가격으로 인해 응용이 제한되어왔으나, 고집광 기술을 접목하여 태양전지 재료 사용을 수 백배 이상 줄이면서도 동시에 효율을 극도로 향상시킴으로써 차세대 태양전지로 활발히 개발되고 있다. GaAs 기판을 이용한 다중접합의 태양전지는 n-type GaAs 기판 위에 버퍼 층, GaInP back surface field 층, GaAs p-n 접합, AlInP 창층, GaAs p-n 접합의 터널접합층, 상부전지로서 GaInP p-n 접합, AlInP 창층 순서로 epi-taxial structure를 형성하고 전극과 무반사막을 구성한다. 이러한 태양전지의 효율을 결정하는 요인 중, 상부 전극은 전기적 및 광학적 손실을 일으키는 원인으로써 최소화되어야 한다. 그런데 이러한 이중접합 화합물 태양전지에 집광한 태양광을 조사할 경우, 태양광을 집광한 만큼 전류가 증가하게 되며 증가한 전류가 전극에 흐르면서 전기적 효율 손실을 유발하게 된다. 따라서, 집광형 화합물 반도체 태양전지의 전극에 의한 손실에 대한 연구가 선행되어 저항에서 손실되는 전력을 최소화하여야만 전기적 손실이 낮은 고집광 태양전지 개발이 가능하다. 본 논문에서는 먼저 전극 두께가 0.5${\mu}m$인 GaInP/GaAs 이중접합 태양전지 (효율 25.5% : AM1.5G)의 집광시 효율 변화에 대해서 연구하였다. 이후 이러한 효율 변화가 전극 구조의 최적화에 의해서 개선 될 수 있는지를 삼차원 모의실험을 통해서 확인하였다. 모의실험에는 Crosslight 사의 APSYS를 사용하였고, material parameter를 보정하여 실제 실험 결과에 근사 시킨 후 전극 구조에 대한 최적화를 하였다.