• Journal of the Korean Electrochemical Society
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• v.7 no.3
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• pp.143-147
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• 2004

An investigation upon the characterization of MCMB anodes with different vapor grown carbon fiber (VGCF) content for application in lithium polymer battery(LPB) was carried out. When VGCF material was used as conducting agent with MCMB active material, the impedance and the initial coulombic efficiency of test cells were found to decrease with the increasing amount of VGCF. On the other hand, as a function of added VGCF the discharge capacity and the utilization linearly with increased. Impedance of test cell with MCMB anode containing $6wt\%$ VGCF exhibited the lowest value whereas the impedance of $8wt\%$ VUF contained anode was similar to that of MCMB anode without VGCF. Interestingly, $6wt\%$ VUF contained anode showed the best battery characteristics. Internal resistance and rate capacity of the cell were. respectively, $0.918{\Omega}\;at\;25C\;and\;93\%$ at 2C. Generally, rate capability and the cycleability of MCMB based test cells with $4\~6wt\%$ VGCF content exhibited better results than the other cells. In the case of $6wt\%$ VGCF containing anode, the discharge capacity of the cell faded slowly with an ultimate charge-discharge cycling capacity of 178mAh/g at the 100th cycle. Thereafter, the discharge capacity faded negligibly and the utilization of the cell at the 100th cycle was more than $90\%$. The effect of addition of VGCF is discussed in detail.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.11a
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• pp.73.2-73.2
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• 2010

휴대용 전자기기들의 소비전력 증가에 따라 2차전지에 비해 에너지 밀도가 높은 연료전지를 이용한 충전기의 필요성이 부각되고 있다. 대다수의 충전기는 On-Grid 방식으로 벅타입 컨버터를 이용한 감압 방식이었으나, 연료전지를 이용할 경우 승압식 컨버터를 통한 배터리의 충전이 요구된다. 또한 배터리는 일반 저항부하와 달리 큰 커패시턴스 성분을 가지고 있기 때문에 컨버터의 출력단에 인덕터가 없는 경우 큰 출력 리플전류를 유도하게 되어 시스템의 효율과 배터리의 수명에 좋지 않은 영향을 끼치게 된다. 또한 이를 해결하기 위해 절연형 감압 컨버터를 사용하는 경우 변압기 사용에 의한 부피 증가와 부가 소자의 사용에 따른 가격 상승을 피하기 어렵다. Cuk 컨버터는 주스위치의 ON/OFF 동작에 관계없이 출력으로 에너지가 항상 전달되며, 이상적으로 리플이 거의 존재하지 않아 충전용으로 적합하다. 또한, 승압 및 감압이 자유롭기 때문에 배터리의 정격전압에 상관없는 범용 충전기의 설계도 가능하다. 따라서 본 논문에서는 Cuk 컨버터를 이용하여 배터리 충전기를 설계하고, 그의 상태공간 모델링, 주파수 특성 해석 및 제어기 설계에 대해 기술한다. 제안된 제어 방식은 소형 연료전지 스택을 이용하여 실제 배터리를 대상으로 한 정전류 및 정전압 제어를 실행하여 그 성능 및 안정성을 검증한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.392.2-392.2
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• 2016

본 연구에서는 인버티드 유기 태양전지에 적용하기 위한 버퍼 하이브리드 투명 캐소드를 RF/DC magnetron 스퍼터를 이용하여 제작하고 그에 대한 특성평가와 적용 가능성에 대해 연구하였다. 버퍼-캐소드 하이브리드 투명 전극은 ZnO, Ag, ITO를 이용하였고, Ag와 ITO의 두께는 고정한 상태에서 버퍼 역할을 하는 ZnO의 두께를 변수(25 nm ~ 45 nm)로 하여 ZnO두께에 따른 광학적, 전기적, 구조적, 표면 특성을 분석하였다. ZnO/Ag/ITO 하이브리드 투명전극의 최적의 조건에서 92%의 높은 투과도와 7.6 Ohm/square의 낮은 면저항을 갖는 버퍼-캐소드 하이브리드 투명전극을 구현하였다. 제작한 ZnO/Ag/ITO 버퍼 하이브리드 투명전극을 인버티드 유기 태양전지에 적용한 결과 버퍼 ZnO층을 스핀 코팅으로 제작한 인버티트 유기 태양전지에 비해 현저하게 낮은 효율을 나타내는 것을 확인 하였다. 이러한 이유를 규명하기 위해 스핀 코팅한 ZnO박막과 스퍼터 한 ZnO박막의 구조적, 표면적 특성을 비교 분석 하였고, UPS 분석 결과 스핀 코팅한 ZnO 박막의 일함수(3.3 eV)에 비해 스퍼터 한 ZnO박막의 일함수(4.4 eV)가 더 큰 것을 확인 할 수 있었다. 이를 통해 인버티드 유기 태양전지 소자의 효율을 높이기 위해서는 광학적 전기적 특성뿐 아니라 적절한 일함수와 공정방법의 중요성을 확인 하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2015.08a
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• pp.250.2-250.2
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• 2015

결정질 태양전지의 변환효율은 이미 이론적 한계에 가까워져, 최근 산업에서는 이 대신 제조공정 단가를 낮추려는 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 태양전지 도핑공정에 대기압 DBD 플라즈마를 응용하여 저렴하게 태양전지를 제작할 수 있는 방법을 모색한다. 대기압 DBD 플라즈마를 발생시키기 위해 DC-AC 인버터 구조의 전원을 사용하여 수십 kHz의 주파수, 수 kV의 전압을 인가하여 $5cm{\times}1cm$ 직사각형 모양의 아노다이징된 알루미늄 전극을 사용하였다. 전극과 Ground 사이에 Argon 가스를 주입하여 플라즈마를 발생시켰으며, 출력전류는 수십 mA의 전류가 측정되었다. $3cm{\times}3cm$의 P-type wafer에 스핀코팅 방식으로 H3PO4를 도포한 후, Wafer 표면에 플라즈마를 조사하여 대기압 DBD 플라즈마를 이용한 태양전지 도핑 가능성을 확인하였다. 플라즈마 출력 전류와 플라즈마 조사시간을 변수로 도핑된 Wafer의 특성을 확인하였다. 도핑 프로파일은 SIMS (Secondary Ion Mass Spectrometry)를 통해 측정하였으며, 전기적인 특성은 4 point probe로 면저항을 측정하였다. 대기압 DBD 플라즈마를 이용해 도핑된 wafer에 전극을 형성하여, 같은 도펀트를 사용하여 Furnace로 열 확산법을 이용해 도핑 공정을 진행한 wafer와 변환효율(Conversion efficiency)을 측정하여, 대기압 플라즈마를 이용한 도핑 가능성을 확인하였다.

• Proceedings of the KAIS Fall Conference
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• 2010.11a
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• pp.107-109
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• 2010

화석연료 사용으로 발생한 환경 문제와 에너지원 고갈로 생성된 새로운 청정에너지에 대한 중요성은 시간이 지나면서 더욱더 증가해 가고 있다. 청정에너지로 알려져 있는 많은 에너지원 중에 태양의 빛에너지를 전기적 에너지로 변환하여 활용하기 위한 연구는 상당히 많이 이루어지고 있다. 태양전지는 공해가 적고, 자원이 무한적이며 반영구적인 수명을 가지고 있어 일부 에너지 문제에 도움을 줄 수 있는 에너지원으로 평가받고 있다. 태양전지 기술 개발 방향은 전지의 변환효율을 높이는 방향과 공정 개발 원가를 줄이는방향의 연구들로 진행되어 오고 있다. 태양전지의 변환 효율은 새로운 물질의 개발과 공정 개발을 통하여 연구가 진행되고 있으며, 발전해온 많은 반도체 기술을 통하여 많은 부분 향상되어 오고 있다. 하지만, 반도체 기술 중에 도핑 기술은 많은 부분을 연구되어 왔지만, 아직도 쉽지만은 않은 기술이다. 이러한 기술이 안정화되지 않고서는 높은 효율의 태양전지의 개발은 어려운 일이다. 본 연구에서는 태양전지 제작하는 공정을 단순화 하고 그 공정 중에 어려운 공정으로 알려진 도핑공정에 대한 연구를 진행하였다. 대양한 공정 조건으로 연구가 이루어 졌으며, 그 변화에 따른 온도변화와 소스의 농도 변화에 따른 면저항 값을 분석하였다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2011.05a
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• pp.44.2-44.2
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• 2011

고분자 전해질 연료전지는 다른 연료전지에 비해 작동온도가 낮고 전류밀도 및 출력밀도가 높으며 시동시간이 짧아서 다양한 분야에 응용이 가능할 것으로 기대된다. 그 중 양극판은 가격비와 중량비가 높아 부품 가격 및 중량을 낮출 경우 파급 효과가 높은 것으로 예상된다. 본 연구에서는 일반적으로 사용하고 있는 스테인리스강보다 가격이 저렴한 저탄소강을 모재로 이용하였다. 저탄소강은 자체로 내식성을 가지지 못하므로, 최근에 차세대 신소재로 각광을 받고 있는 그라핀(graphene)을 전기분무(electro spray coating)법으로 코팅하여 저탄소강의 내식성을 향상시키고자 하였다. 그라핀은 에탄올을 용매로 사용하여 분산하였으며, 분산제로 소량의 다이페닐다이에톡시실란(diphenyldiethoxysilane)을 첨가하여 코팅용액을 제작하였다. 코팅공정은 5~15 kV의 전압을 가하여 1시간동안 코팅을 진행하였으며, 그라핀-저탄소강의 미세구조를 주사전자현미경과 광학현미경을 통하여 관찰하였다. 또한 X-선 회절분석법을 이용하여 그라핀의 결정구조를 분석하였다. 한편 스택의 내부와 유사한 산화성 분위기를 모사하기 위해 $80^{\circ}C$의 0.1N $H_2SO_4$+2ppm $F^-$ 용액에서 내식성 실험을 수행하였고 면간접촉저항을 측정하였다. 그라핀이 코팅된 저탄소강 시편은 고분자 전해질 연료전지 양극판의 요구조건을 만족하였으며, 연료전지 양극판으로서의 사용가능성을 확인하였다.

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.10 no.2
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• pp.33-37
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• 2003

The new textured surface epitaxial base(TSEB) cell as a high efficiency Si solar cell was fabricated and its eletro-optical characteristics were investigated. The fabricated device showed the open circuit voltage of 0.62 V, the short circuit current of 40 mA, the fill factor of 0.7, and the efficiency of 16% under the incident light of AM-1 100 mW/$cm^2$. The TSEB cell proposed in this paper has the structural superiority in the fabrication of high efficiency solar cell due to the carrier drift transport in the optical absorption region and the formation of back surface field by $P^-/P^+$ epitaxial base, and the low emitter series resistance by insertion of $n^+$ buried contact.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.216-216
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• 2010

이종접합 태양전지의 투명전도막으로 사용되는 ITO는 박막 증착시 Ar과 O2의 공정 가스비증가에 따라 일함수가 증가한다고 보고되어지고 있다. 이러한 일함수의 증가는 ITO와 n a-si:H과의 계면에서 barrier height를 낮춤으로써 hole injection을 원활하게 만들어줌으로써 이종접합 태양전지의 효율 향상을 기대할 수 있게 해준다. RF sputtering system으로 증착된 ITO 증착시 순수 Ar만으로 증착된 ITO와 0.1에서 0.5% 까지 미세산소함량으로 증착된 ITO의 단일막 특성과 이를 이종접합 태양전지에 적용하였을 때의 특성을 분석하였다. ITO의 단일막 전기적 특성 분석을 위하여 Hall measurement를 이용하였고 광학적 특성 분석을 위해 UV-Vis를 이용하였다. 또한 광전자 분광장치를 이용하여 일함수 변화를 측정하였다. 그리고 산소 함량에 따른 ITO 박막의 특성 변화를 통해 이종접합 태양전지의 광특성을 비교하였다. 전기적인 특성의 경우 0.1%의 산소함량에서 가장 낮은 비저항을 얻었고 이동도의 경우 산소 함량에 따라 점차 증가하게 되었다. 반면 Carrier concentration은 점차 감소하였다. 투과도의 경우 산소함량을 통해 제작된 ITO가 Ar만으로 제작된 ITO보다 500 nm 파장대에서 1% 정도의 높은 투과율을 갖게 되었다. 그리고 ITO 공정시 Ar 만으로 증착한 경우 4.3 eV의 일함수를 보이고 공정중 산소가 첨가됨으로써 4.8 eV 으로 일함수가 증가하게 되었고 이종접합 태양전지를 제작하여 Voc, Jsc, Eff 등이 각각 15mV, 2mA/cm2, 1.5% 정도의 광특성 향상을 얻을 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.152-152
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• 2010

이종접합 태양전지에서 Intrinsic a-Si:H의 역할은 상당히 중요하다. Passivation 효과와 높은 Voc에 이르는 핵심적인 Layer이다. 본 연구는 Intrinsic a-Si:H Layer의 증착조건을 가변하여 최적의 Passivation 효과를 얻는데 목적이 있다. 웨이퍼는 n-Type $500\;{\mu}m$두께에를 사용하였다. Intrinsic a-Si:H Layer는 $SiH_4$ 가스와 $H_2$ 가스를 혼합하여 증착하게 되는데 혼합비는 1:5로 고정하였다. 증착두께는 이종접합 태양전지에서 필요한 5nm로 고정하였으며 증착장비는 PECVD를 이용하였다. PECVD는 VHF(60MHz)를 이용하였고 증착온도는 $200^{\circ}C$로 고정하여 진행하였다. 가변내용은 전극거리와 파워, 압력이다. 전극거리는 20mm에서 80mm까지 가변하였고 압력은 100mTorr에서 500mTorr까지 가변하였다. 파워는 플라즈마의 방정특성을 알아본 후 최소파워를 이용하여 증착하였다. 이는 증착 시 플라즈마에 의한 박막 손상을 최소화하기 위함이다. 측정은 QSSPC 방식으로 Carrier Lifetime과 Implied Voc를 측정하였으며 두께는 Ellipsometry를 이용하여 측정하였다. 전극거리 60mm에서 증착압력은 400mTorr이고 파워는 $14mW/cm^2$에서 가장 높은 Carrier Lifetime 과 Implied Voc를 나타내었다. Carrier Lifetime은 2.2ms이고 Implied Voc는 709mV를 달성 하였다. Carrier Lifetime이 높으면 Surface Recombination이 낮다는 의미이며 이는 고효율 이종접합 태양전지 제작에 있어서 직렬저항을 줄일 수 있는 필수적인 요소이다. Implied Voc는 이종접합 태양전지의 Voc에 직결된 인자로 이종접합 태양전지의 Voc를 예상할 수 있는 중요한 요소이다.

• Journal of the Korean Electrochemical Society
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• v.7 no.2
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• pp.94-99
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• 2004

Anode-supported flat tubular solid oxide fuel cell (SOFC) was investigated to increase the cell power density. The anode-supported flat tube was fabricated by extrusion process. The porosity and pore size of Ni/YSZ ($8mol\%$ yttria-stabilized zirconia) cermet anode were $50.6\%\;and\;0.23{\mu}m$, respectively. The Ni particles in the anode were distributed uniformly and connected well to each other particles in the cermet anode. YSZ electrolyte layer and multilayered cathode composed of $LSM(La_{0.85}Sr_{0.15})_{0.9}MnO_3)/YSZ$ composite, LSM, and $LSCF(La_{0.6}Sr_{0.4}Co_{0.2}Fe_{0.7}O_3)$ were coated onto the anode substrate by slurry dip coating, subsequently. The anode-supported flat tubular cell showed a performance of $300mW/cm^2 (0.6V,\; 500 mA/cm^2)\;at\;500^{\circ}C$. The electrochemical characteristics of the flat tubular cell were examined by ac impedance method and the humidified fuel enhanced the cell performance. Areal specific resistance of the LSM-coated SUS430 by slurry dipping process as metallic interconnect was $148m{\Omega}cm^2\;at\;750^{\circ}C$ and then decreased to $148m{\Omega}cm^2$ after 450hr. On the other hand, the LSM-coated Fecralloy by slurry dipping process showed a high area specific resistance.