• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
• /
• 한국전기전자재료학회 2007년도 추계학술대회 논문집
• /
• pp.165-165
• /
• 2007

투명전도박막은 ITO, $SnO_2$, ZnO, 등이 있으나 $SnO_2$는 자외선 영역까지 투과시키는 우수한 광학적 특성을 나타내지만, 상당히 큰 전기저항으로 인해 현재는 현재 ITO가 널리 이용되고 있다. ITO(Indium Tin Oxide)박막은 자외선 영역에서 반사율이 높으며 가시광선영역에서는 80%이상의 뛰어난 투과율을 가지고 있다. 또한 낮은 전기저항과 넓은 광학적 밴드갭 때문에 가장 유용한 투과전도성 재료 중에 하나이다. 이러한 특성 때문에 여러 가지 문자 표시소자의 투명전극, 태양전지의 창재료, 정전차폐를 위한 반도체 포장재료, 열반사막, 면발열체, 광전변환 소자에 응용되고 있다. 일반적으로 박막의 제작에는 저항가열법과 전자선가열법, 스퍼터링법의 물리적 증착과 화학적 증착으로 나뉜다. 본 논문에서는 증착온도를 달리 하여 RF-sputtering에 의해 ITO박막을 증착한 후 온도증가에 따른 박막의 특성을 연구하였으며 또한 광역평탄화를 위한 CMP공정을 적용하여 증착온도가 연마에 미치는 영향을 연구하였다. 본 실험에서 사용된 ITO박막은 $2{\times}2Cm$의 Corning glass위에 증착되었으며 타겟은 $In_2O_3$와 $SnO_2$가 9:1로 혼합된 Purity 99.99%이상의 직경 2 inch인 ITO타겟을 사용하였다. 박막 증착시 기판온도는 상온에M $200^{\circ}C$까지 변화시켰으며 RF power는 100W로 일정하게 하였으며 증착압력은 $8{\times}10^{-2}$Torr이였다. CMP공정조건은 헤드속도 60rpm, 플레이튼 속도 60rpm, 슬러리 주입 유량 60mml/min, 압력 $300g/cm^2$이였다. 전기적 특성은 four point probe를 이용하여 측정하였으며 광학적 특성은 UV-Visible Spectrometer를 이용하여 200~900nm의 파장범위에서 광투과도를 측정하였다.

• 한국전기전자재료학회논문지
• /
• 제26권3호
• /
• pp.246-251
• /
• 2013

Screen printing is commonly used to form the front/back electrodes in silicon solar cell. But it has caused high resistance and low aspect ratio, resulting in decreased conversion efficiency in solar cell. Recently the plating method has been combined with screen-printed c-Si solar cell to reduce the resistance and improve the aspect ratio. In this paper, we investigated the effect of light induced silver plating with screen-printed c-Si solar cells and compared their electrical properties. All wafers were textured, doped, and coated with anti-reflection layer. The metallization process was carried out with screen-printing, followed by co-fired. Then we performed light induced Ag plating by changing the plating time in the range of 20 sec~5min with/without external light. For comparison, we measured the light I-V characteristics and electrode width by optical microscope. During plating, silver ions fill the porous structure established in rapid silver particle sintering during co-firing step, which results in resistance decrease and efficiency improvement. The plating rate was increased in presence of light lamp, resulting in widening the electrode with and reducing the short-circuit current by shadowing loss. With the optimized plating condition, the conversion efficiency of solar cells was increased by 0.4% due to decreased series resistance. Finally we obtained the short-circuit current of 8.66 A, open-circuit voltage of 0.632 V, fill factor of 78.2%, and efficiency of 17.8% on a silicon solar cell.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
• /
• pp.107-107
• /
• 2010

ZnO는 상온에서 에너지 밴드갭이 3.37 eV 이고 엑시톤 속박에너지가 60 meV 인 넓은 에너지 띠를 가진 반도체이다. ZnO 반도체는 고에너지 영역에서 광투과율 및 에너지 수집율이 큰 특성을 가지고 있기 때문에 단파장 영역에서 작동하는 발광 다이오드나 반도체레이저 소자 응용에 사용되고 있다. 이와 더불어 액정디스플레이, 유기발광소자 및 태양전지에서 투명 산화물 전극으로 많은 응용이 되고 있다. 본 연구에서는 p-type Si 기판 위에 ZnO 나노입자 형성과 구조적 성질과 전자적 성질에 대하여 조사하였다. ZnO 나노입자를 형성하기 위해 ethanol에 zinc acetate dehydrate (5 wt%)을 적절히 분산시킨 $Zn(CH_3COO)_2H_2O\;+\;CH_3OH$ 용액을 스핀 코팅하여 산소 분위기에서 각각 $300^{\circ}C$, $500^{\circ}C$, $700^{\circ}C$ 및 $900^{\circ}C$로 각각 2시간 동안 열처리 하였다. X-ray 회절 실험 결과는 열처리 온도에 관계없이 ZnO (0001)의 피크가 관측되었다. 원자힘 현미경 이미지상으로 열처리 온도에 따른 ZnO 나노입자의 표면상태의 변화와 나노입자의 크기의 변화를 확인하였다. X-ray 광전자 분광 스펙트럼 결과는 Zn $2p_{3/2}$와 O 1s의 전자상태 스펙트럼을 분석하여 ZnO 나노입자가 형성됨을 보여주었다. 본 연구를 통하여 용액방법을 사용하여 제작된 ZnO 나노입자의 열처리 온도변화에 따른 구조적 성질과 전자적 성질을 이해하는데 도움을 줄 것이다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
• /
• pp.205-205
• /
• 2010

투명 전극(transparent conducting oxide, TCO)은 높은 전기전도도 및 낮은 비저항 ($10^{-4}{\sim}10^{-3}\;{\Omega}cm$)과 가시광영역에서의 우수한 광투과도(> 80%) 특성을 가지며, 주로 디스플레이, 태양전지, 가스 센서 소자 등에 쓰인다. 투명전극으로 쓰이는 대표적인 물질로서는 ITO, ZnO, $SnO_2$ 등이 있으며, ITO는 전기적 특성이 우수하여 널리 사용되고 있으나 가격이 비싸고 화학적으로 불안정하고, ZnO는 ITO에 비해 가격이 저렴하지만 고온에서 불안정한 특성을 가지고 있다. 반면, $SnO_2$는 ITO와 ZnO에 비해 전기적 특성은 떨어지지만, 우수한 열적, 화학적 안정성 및 높은 내마모성을 가지고 제조단가가 저렴하여 TCO 재료로 많은 연구가 진행되고 있다. TCO 박막을 증착시키는 방법으로 CVD, ion plating, sputtering, spray pyrolysis 등이 있으며, 이 중 sputtering 방법은 균일한 입자로 균질의 박막을 입힐 수 있고 우수한 재현성과 낮은 온도에서도 증착이 가능하여 박막 제조 방법으로 널리 이용되고 있다. 본 연구에서는 $SnO_2$ 박막을 실리콘 (100) 및 글라스 (Eagle 2000) 기판 위에 RF magnetron sputtering 방법을 사용하여 제작하였다. 박막 증착을 위해 99.99%의 2 인치 un-doped $SnO_2$ 타겟을 사용하였고, 기판은 20 rpm 으로 회전시켜 균일한 박막이 형성될 수 있도록 하였으며, 초기 진공도는 $1{\times}10^{-6}\;Torr$가 되도록 하였다. 증착 변수로 기판-타겟간 거리, RF 파워, $O_2/(Ar+O_2)$ 비, 공정압력, 기판 온도 등을 각각 변화 시키며 $SnO_2$ 박막을 증착하였다. 증착된 박막의 구조적 및 광학적 특성을 분석하기위해 FE-SEM, AFM, XRD, UV/VIS spectrophotometer, Photoluminescence 등을 사용하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
• /
• pp.117-117
• /
• 2010

나노입자 제조 기술이 점차 발전하면서 금속산화물, 반도체용 및 태양전지용, 신소재 등 다양한 응용분야에 사용하고 있다. 따라서 이와 같은 나노입자 제조방법으로는 펄스 레이저 용사법(pulsed laser ablation), 플라즈마 아크 합성법(plasma arc synthesis), 열분해법(pyrolysis), plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD)법 등과 같은 기상공정이 많이 사용되고 있다. 기상공정은 기존의 공정에 비해 고순도 입자의 대량 생산, 다성분 입자의 화학적 균질성 유지, 비교적 간단하고 깨끗한 공정 등의 장점을 가지고 있다. 기상공정에서 일반적인 입자 형성 메커니즘은 기체 상태의 화학 물질이 물리적 공정 혹은 화학 반응에 의해 과포화상태에 도달하게 되며, 이 때 동질 핵생성(homogeneous nucleation)이 일어나고 생성된 핵(nuclei)에 기체가 응축되고 충돌, 응집하면서 입자는 성장하게 된다. 열분해법은 실리콘 나노입자를 생산하는 기상공정 중 하나이다. 일반적으로 열분해 공정은 지속적으로 열이 가해지는 반응기 내에 반응기체인 $SiH_4$을 주입하고, 운반기체는 He, $H_2$, Ar, $N_2$ 등을 사용하였을 때, 높은 열로 인해 $SiH_4$가 분해되며, 이 때 가스-입자 전환 현상(gas to particle conversion)이 일어나 실리콘 입자가 형성된다. 그러나 입자 형성과정은 $SiH_4$ 농도, 유량, 작동 압력, 온도 등 매우 다양한 요소에 영향을 받는다. 고, 복잡한 화학반응 메커니즘에 의해 명확히 규명되지는 못하고 있다. 이에 본 연구에서는 복잡한 화학반응을 해석하는 상용코드 CHEMKIN 4.1.1을 이용하여 열분해 반응기 내에서의 실리콘 입자 형성, 성장, 응집, 전송 모델을 만들고 이를 수치해석하였다. 표면 반응, 응집, 전송에 의한 입자 성장 메커니즘을 포함하고 있는 aerosol dynamics model을 method of moment법으로 해를 구하였으며, 이를 실험 결과와 비교하여 모델링을 검증하였다. 또한 반응기의 온도, 압력, 가스 농도, 유량 등의 요소를 고려하여 실리콘 나노입자를 형성하는 최적의 조건을 연구하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
• /
• pp.262.1-262.1
• /
• 2013

ZnO 나노구조는 전기적 성질과 화학적인 안정성 때문에 가스센서, 투명 전극 및 태양전지와 같은 전자소자와 광소자에 널리 사용되고 있다. ZnO 박막을 증착하는 방법은 Physical Vapor Deposition과 Chemical Vapor Deposition이 있으나 나노 구조를 가진 SnO2를 형성하기 어렵다. 전기 화학적 증착(Electrochemical Deposition: ECD)은 낮은 온도에서 진공 공정이 필요하지 않기 때문에 경제적이며 빠른 성장 속도를 가지고 있기 때문에 ZnO 나노 구조를 효과적으로 형성 할 수 있다. 본 연구에서는 Indium Tin Oxide (ITO) 기판 위에 ZnO 나노 구조를 형성시켜 전기적 및 구조적 특성을 관찰하였다. 0.1 M zinc nitrate와 0.1 M potassium chloride를 용매에 각각 용해하여 ZnO 나노구조를 성장하였다. ZnO 나노구조를 성장하기 위하여 인가전압을 -0.75 V부터 -2.5 V까지 0.5 V 간격으로 변화하였다. X-선 회절 분석결과에서 ZnO의 피크의 크기가 큰 전기화적적 성장 전압구간과, 주사전자현미경 분석결과에서 나노 구조가 가장 잘 나타난 성장 전압구간을 다시 0.1 V 간격으로 세분화하여 최적화 조건을 분석하였다. X-선 회절 실험으로 형성한 ZnO 나노구조의 피크가 (110) (002)로 나타났다. X-선 회절 분석의 intensity의 값이 (002)방향이 가장 크게 나타났으므로 우선적으로 (002) 방향으로 ZnO 나노구조가 성장됨을 알 수 있었다. 주사전자현미경상은 grain size가 200~300 nm 사이의 ZnO 나노구조가 형성되며, grain size가 전기화학적 증착 장치의 성장전압이 커짐에 따라 커지는 것을 알 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제10권9호
• /
• pp.2253-2260
• /
• 2009

본 논문에서는 태양광과 풍력, 연료전지 등의 신 에너지전원(또는 분산전원)이 연계된 배전계통에 있어서 발생 가능한 보호협조의 문제점을 해결하기 위한 통합 보호기기의 알고리즘을 제시한다. 신 에너지전원을 배전계통에 연계함으로써 에너지 효율을 높일 수 있으며, 송배전 선로 건설비용의 절감, 전력 손실 감소, 전압 보상 및 전력 공급의 신뢰도 향상과 같은 많은 장점을 얻을 수 있다. 이러한 많은 장점에도 불구하고 신 에너지전원을 배전 계통에 연계하였을 경우, 전압변동, 고조파, 전력 품질 저하, 단락 용량 증대와 같은 많은 문제점도 발생하여, 이러한 문제점을 해결하기 위한 계통연계 장치 및 보호기기의 필요성이 증대하고 있는 실정이다. 즉, 현재의 배전계통 보호 방식은 단방향 조류방식으로 구성되어 있으나 분산전원의 도입으로 보호 기기가 설치되어 있는 계통에 정상상태임에도 불구하고 역방향의 전력조류가 발생될 수 있다. 따라서 본 논문에서는 이에 대한 새로운 배전 보호 알고리즘을 탑재한 보호기기의 알고리즘을 제시한다.

• 반도체디스플레이기술학회지
• /
• 제18권4호
• /
• pp.12-17
• /
• 2019

In this study, the Ag nano-dots structure and silicon nitride film were applied to the textured wafer surface to improve the light trapping effect of mono-crystalline silicon solar cell. Ag nano-dots structure was formed by performing a heat treatment for 30 minutes at 650℃ after the deposition of 10nm Ag thin film. Ag thin film deposition was performed using a thermal evaporator. The silicon nitride film was deposited by a Hot-wire chemical vapor deposition. The effect of light trapping was compared and analyzed through light reflectance measurements. Experimental results showed that the reflectivity increased by 0.5 ~ 1% under all nitride thickness conditions when Ag nano-dots structure was formed before nitride film deposition. In addition, when the Ag nano-dots structure is formed after deposition of the silicon nitride film, the reflectance is increased in the nitride film condition of 70 nm or more. When the HF treatment was performed for 60 seconds to improve the Ag nano-dot structure, the overall reflectance was improved, and the reflectance was 0.15% lower than that of the silicon nitride film-only sample at 90 nm silicon nitride film condition.

• 한국결정성장학회지
• /
• 제29권1호
• /
• pp.6-11
• /
• 2019

본 연구에서는 페로브스카이트 태양전지의 광흡수체로 사용되는 메틸암모늄 할로젠화 납(methylammonium lead halide, $MAPbX_3$, X = I, Br) 페로브스카이트(perovskite) 박막을 이중주입 초음파분무법을 이용하여 제조하였다. 이중주입 초음파 분무법을 통해 $60^{\circ}C$ 이하의 기판온도에서 분무한 후, $75^{\circ}C$에서 5분간 최종열처리 후 $MAPbI_3$ 단일상을 제조할 수 있었다. $80^{\circ}C$ 이상의 온도에서 분무 증착 시에는 페로브스카이트 상의 분해로 인해 구형의 결정립이 막대형태의 프렉탈(fractal) 구조로 변화되었다. $MAPbI_3$ 용액과 $MAPbIBr_2$ 용액의 이중주입을 통해, $MAPbI_3$ 박막에 비해 높은 $100^{\circ}C$의 열처리로 $MAPbI_{3-x}Br_x$ 박막을 제조할 수 있었다.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제61권2호
• /
• pp.202-207
• /
• 2023

태양광과 풍력발전의 잉여전기를 공급받아 수전해를 구동하는 경우 날씨 변동에 따라 구동과 정지를 반복해야한다. 수전해를 구동하다 정지하면 잔류 수소와 산소에 의해 PEM 연료전지와 같은 상태가 되고, 구동 중 형성된 수전해의 높은 전위 때문에 전극과 고분자막이 정지 중에도 열화될 가능성이 높다. 본 연구에서는 PEM 수전해가 구동/정지 반복과정에서 전극과 고분자막의 열화가 얼마나 진행되는지 확인하고자, 144시간 동안에 구동/정지 횟수를 변화시키며 성능 감소를 측정하였다. 전극 촉매 활성면적 변화와 고분자막의 수소투과도와 불소유출속도 등을 분석해 전극과 고분자막의 특성 변화를 측정했다. 전체적으로 정지 횟수가 증가할수록 PEM 수전해 성능이 감소했다. 144시간동안에 5회 정지했을 때 IrO_x 촉매 활성이 30% 이상 감소하였고, 수소투과도는 80% 증가해서 전극과 고분자막이 모두 열화됨을 확인했다.