• 한국태양광발전학회지
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• 제3권2호
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• pp.27-41
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• 2017

태양전지 발전단가 저감을 위해 실리콘 웨이퍼의 박형화는 필수적인 기술로 인식되어 지고 있으며 이로 인해 얇아진 웨이퍼의 물리적 두께를 보상하기 위한 광포집 기술이 더욱 중요해 지고 있다. 이러한 배경으로 광흡수 효율을 극대화하기 위한 방법으로 실리콘 나노구조를 활용하는 연구가 국내외에 매우 활발하게 진행되고 있다. 주로 실리콘 나노구조의 효과적인 설계를 통해 광포집 효과를 극대화하는 연구가 많이 진행되고 있으며, 실험을 통해 Lambertian 한계에 근접하는 광학적인 성능을 얻은 결과들도 많이 보고되고 있다. 그러나, 아직 마이크로 스케일의 피라미드를 활용한 고효율 태양전지의 효율을 상회하지는 못하고 있는 실정이다. 본 논문에서는 실리콘 나노구조를 이용한 광포집 효과의 이론적 한계, 이를 극복하기 위한 연구동향, 저비용 나노구조 제조 공정, 결정질 실리콘 태양전지에의 응용을 위한 기술적 이슈에 대해 논의를 하고자 한다.

• 정보와 통신
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• 제25권11호
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• pp.36-41
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• 2008

본고에서는 차세대 박막형 CIGS 태양전지 기술과 IT 기술활용에 대하여 알아보았다. CIGS 태양전지 소자의 구성, 셀 및 모듈 제조공정 기술 현황 및 도전과제를 제시하였으며 특히, 박막형 태양광발전 산업화에 필요한 요인들과 해결해야 될 기술적 이슈들을 제시하였다. 태양광발전은 반도체 pn-접합에 흡수된 빛을 단순히 전기로 변환시키는 것이기 때문에 폐기물도 발생하지 않는 환경 친화적인 미래의 그린에너지 기술이다. 박막형 태양전지는 첨다 IT 기술인 반도체 및 디스플레이 기술을 활용하면 산업화를 앞당길 수 있기 때문에 우리의 세계수준의 IT기술을 이용한 산업화 방안에 대하여 논의하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.398-398
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• 2011

CIGS/CdS/i-ZnO의 hetero junction으로 구성된 CIGS 태양전지는 적색광 광전류-전압 곡선특성이 백색광 곡선에 비해 크게 왜곡된다. 이는 CdS층의 광흡수에 따른 광전도도의 변화가 pn junction의 에너지밴드구조를 변화시키기 때문으로 알려져 있고, 그 정도는 CdS의 deep level acceptor 트랩의 존재와 같은 CdS 박막의 특성과 밀접한 관련이 있는 것으로 판단된다. 따라서, 백색광과 적색광에 의한 광전류-전압 특성의 차이로부터 CdS 및 CdS/CIGS 계면의 전기, 전자적특성을 평가할 수 있을 것으로 기대된다. 특히, 백색광에 비해 적색광에서는 온도가 내려갈수록 광전류-전압의 왜곡이 훨씬 심해지는 것을 확인하였다. 이러한 왜곡현상은 광세기에 의한 영향은 거의 없고, 백색광과 적색광의 광스펙트럼의 변화에 의해 나타났으며, CdS의 blue photon 흡수 여부와 관련이 있는 것으로 판단된다. CIGS 태양전지는 CdS 증착을 전후로 한 열처리가 광전압을 향상시키는 것으로 알려져 있으므로, 본 연구에서는 그러한 열처리에 의한 CdS/CIGS 계면의 특성 변화를 백색광, 적색광에 의한 저온 광전류-전압 특성 측정을 통하여 분석하였다. 열처리는 CdS를 증착한 후 $100^{\circ}C$ 부터 $250^{\circ}C$ 까지 $50^{\circ}C$ 간격으로 진행하였고, 전류-전압 특성은 100K 부터 300K 까지 10K 간격으로 측정하였다. 백색광, 적색광 저온 광전류-전압 특성의 변화를 열처리에 다른 태양전지 셀효율과 비교 분석하였다.

• 한국진공학회지
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• 제22권4호
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• pp.218-224
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• 2013

광 입사각에 따른 태양전지의 양자효율을 전류의 출력으로 변환시켜 측정하였다. 기존의 태양전지의 원리는 태양전지가 태양광을 받았을 때 전자와 전공으로 분리되어 전류가 흐르게 된다는 것이었다. 그렇지만 저자들 중에 일부가 얼마 전에 태양전지원리를 새롭게 주장한 바 있다. 그 이론은 전하밀도파(charge density wave)들이 고정(pinning) 되었을 때, 이 고정 전위벽(pinning potential barrier)을 태양 광에 의해 넘을 수 있어서 전자 덩어리에 의한 전류 즉 단락전류($I_{SC}$)가 가능하다는 것이었다. 본 실험에서는 태양광의 입사각에 따른 태양전지의 단락전류밀도 ($J_{SC}$)를 측정하여 비교해본 결과 측정값들과 전하밀도파 이론과 매우 일치함을 보인다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2012년도 추계학술대회 논문집
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• pp.133-134
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• 2012

태양광 발전 시스템은 계통 전원을 공급받지 못하는 도서 지역이나 산간 지역 등에서 배터리 등의 에너지 저장장치를 연계하여 독립적으로 부하에 전력을 공급할 수 있다. 둘 이상의 태양광 패널을 이용해 독립 운전시에 에너지 발전률을 높이기 위해서는 전력 조절기 출력단의 DC 링크의 전압을 일정하게 유지시켜줄 태양광 패널과 MPPT 동작을 수행하는 패널 간의 상호 간섭에 대해서 고려하여야 한다. 본 논문에서는 두 개 이상의 태양광 모듈을 이용한 독립운전 시스템에서 안정된 DC-링크 전압동작을 보장하는 태양광 패널 및 전력 조절기의 설계 및 해석을 위해 태양전지 제어를 위한 태양전지 특성과 전력조절기의 제어 특성에 대해 알아보고자 한다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2005년도 제36회 하계학술대회 논문집 B
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• pp.1768-1770
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• 2005

본 논문에서는 태양광 발전 시스템의 계통 연계를 위한 실증 시스템 개발 연구의 일부로 진행되고 있는 태양 전지 어레이의 모델링과 해석 결과에 대한 내용을 제시하고자 한다. 태양광 발전 시스템은 태양광 에너지를 전기 에너지를 변화하여 주는 태양 전지판과 발전된 전기 에너지를 전력 계통에 연계하여 주는 전력변환 장치(PCS)로 구성되어 있다. 모델링에 사용된 주요 파라미터는 현재 연구원에서 보유하고 있는 실제 태양광 발전시스템을 기준으로 하였다. 개발된 모델을 이용하여 시스템의 주요 특성 곡선을 추출하였으며 기존의 연구 결과와 비교하여 제안된 모델의 타당성을 검증하였다. 본 논문에서 제시된 태양광 시스템 모델은 향후 전체 시스템의 동적 응답에 대한 해석 및 계통 연계 운전 검토를 위한 연구에 적용될 계획이다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2015년도 추계학술대회
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• pp.324-325
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• 2015

한로표지는 선박의 안전한 항행을 위하여 설치 운영하고 있으며, 전자기술의 발전과 안전한 항해에 도움을 주는 각종 시스템들이 설치되고 있다. 이에 따라 항로표지에서의 전력 수요는 과거보다 훨씬 더 많이 요구되고 있는 실정이다. 그러나 지구온난화 및 기상이변 등의 영향으로 태양광발전에 의존하는 많은 항로표지에서는 전력공급이 원활하지 않은 문제가 발생하고 있다. 태양광발전에 대한 보조발전시스템으로의 연료전지시스템을 검토하고 항로표지에 적용하기 위한 방안을 제시하고자 한다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2005년도 춘계학술대회
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• pp.109-112
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• 2005

Cu계$I-III-VI_2$화합물은 직접천이형 반도체로 광흡수계수가 매우 높아 박막형 태양전지 제조에 매우 유리하다 또한 화학적으로 안정하며 Ga, A1등을 첨가하면 에너지 금지대폭을 조절할 수 있어 Wide Bandgap 태양전지 및 탠덤구조 태양전지를 제조하기에도 용이하다. $CuInSe_2(CIS)$ 물질에서 In을 $20-30\%$ 정도 치환한 $Cu(In,\;Ga)Se_2(CIGS)$ 태양전지의 경우 $19.5\%$의 세계 최고 효율을 보고하고 있으며 이는 다결정 실리콘 태양전지의 효율과 비슷한 수준이다. 본 연구에서는 동시 진공증발법을 이용하여 증착한 CIGS 박막 및 $CuGaSe_2(CGS)$ 박막을 이용하여 태양전지를 제조하였다. 공정의 재현성 및 결정립계가 큰 광흡수층 제조를 위하여 실시간 기판 온도 모니터링 시스템을 도입하였으며 버퍼층으로는 용액성장한 CdS 박막을 사용하였다. SLG/MO/CIGS(CGS)/CdS/ZnO/Al구조의 태양전지를 제조하여 면적 $0.5cm^2$에서 각각 $15\%$(CIGS)와 $7\%(CGS)$의 효율을 얻었다.

• 신재생에너지
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• 제1권2호
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• pp.6-10
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• 2005

[ $CulnSe2$ ]계 화합물은 직접천이형 반도체로 광흡수계수가 매우 높아 박막형 태양전지 제조에 매우 유리하다. 또한 화학적으로 안정하며 Ga, Al 등을 첨가하면 에너지 금지대폭을 조절할 수 있어 Wide Bandgap 태양전지 및 탠덤구조 태양전지를 제조하기에도 용이하다. CIS 물질에서 In을 $20-30\%$ 정도 치환한 $Cu(In,\;Ga)Se_2(CIGS)$ 태양전지의 경우 19.5%의 세계 최고 효율을 보고하고 있으며 이는 다결정 실리콘 태양전지의 효율과 비슷한 수준이다. 본 연구에서는 동시 질공증발법을 이용하여 증착한 CIGS 박막 및 $CuGaSe_2(CGS)$ 박막을 이용하여 태양전지를 제조하였다. 공정의 재현성 및 결정립계가 큰 광흡수층 제조를 위하여 실시간 기판 온도 모니터링 시스템을 도입하였으며 버퍼층으로는 용액성장한 CdS 박막을 사용하였다. SLG/MO/CIGS(CGS)/CdS/ZnO/Al 구조의 태양전지를 제조하여 면적 $0.5cm^2$에서 각각 $17\%(CIGS)$와 $7\%(CGS)$의 효율을 얻었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.307-307
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• 2010

광포획 기술을 통하여 빛의 흡수 증가시키는 것은 고효율 비정질 실리콘 박막 태양전지 제작에 있어 매우 중요하다. 비정질 실리콘 박막 태양전지에서 일반적으로 사용되는 광포획 기술은 전면 투명전극 및 후면 반사막 표면에 패턴을 형성하는 것이며, 이때의 패턴은 불규칙하게 형성된다. 이러한 불규칙한 패턴 대신 주기적인 패턴을 형성하면 보다 효과적인 광포획 효과를 얻을 수 있다. 본 연구에서는 주기적인 패턴 형성된 유리 기판 위에 비정질 실리콘 박막 태양전지를 제작하여 태양전지의 광학적 특성 및 변환효율 변화를 살펴보았다. 먼저, 패턴이 형성된 유리 기판에 대한 광추적 전산모사를 통하여 광학적 특성 변화를 살펴보았으며, 실험을 통하여 태양전지를 제작하고 광학적 특성 및 변환효율을 측정하였다. 광추적 전산모사 결과와 실험을 통하여 얻은 결과를 비교 분석하여 유리 기판의 반사방지 및 광포획 효과를 알아보았으며, 박막형 비정질 실리콘 태양전지의 변환 효율에 대한 긍정적인 영향을 확인 할 수 있었다. 박막형 비정질 실리콘 태양전지 제작에는 PECVD가 사용되었으며, 태양전지의 광학적 특성 및 변환효율 측정에는 UV-VIS 분광기, 적분구, solar simulator 등이 사용되었다.