• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.163-163
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• 2011

셀레늄(Selenium: Se) cracker cell을 이용하여 셀렌화한 $CuInSe_2$ (CIS)박막에 대해 연구한 결과를 발표하고자 한다. 화석연료의 과도한 사용으로 지구온난화라는 환경문제가 대두되면서 영구적이고 무상의 태양에너지 이용에 대한 필요성이 점차 높아지고 있다. 빛에너지를 전기에너지로 변화시키기 위한 태양전지는 재료에 따라 다양하게 개발되고 있으며 그 중 가장 주목을 받고 있는 것 중의 하나가 $CuInSe_2$을 광흡수층으로 하는 CIS 박막 태양전지이다. CIS 박막은 태양전지의 광흡수층으로 사용되는데 직접천이형 밴드구조를 가지고 있고, 약 $10^5$ $cm^{-1}$의 높은 광흡수계수를 가지고 있어 태양전지 광흡수층으로 적합한 물질로 각광받고 있다. CIS는 에너지 밴드갭이 ~1 eV로 실리콘과 유사한 밴드갭을 가지고 있으나 이는 Ga, Al을 In 대신 치환함으로 조절할 할 수 있다. 무엇보다도 sodalime 유리와 같은 저가의 기판위에 스퍼터와 같은 장치로 대면적 CIS 박막태양전지를 만들 수 있다는 것이 산업적인 면에서 장점으로 알려져 있다. 본 연구에서는 sodalime 유리기판 위에 스퍼터 방법으로 CIS 박막을 증착하고 Se cracker cell로 셀렌화하여 CIS 박막을 제조하는 것을 조사연구 하였다. 스퍼터를 이용하여 유리기판위에 Mo (Molybdenum)을 증착하고 그 위에 Cu-In-Se박막을 증착하였다. Cu-In-Se/Mo/유리기판 시료는 동일 챔버에서 Se cracker cell을 이용하여 셀렌화 처리 하였다. 물성비교를 위하여 Knudson-cell을 이용한 셀렌화도 시행하였다. Se cracker cell은 고체 Se를 가열하는 부분(R-zone)과 Se flux를 cracking 하는 부분(C-zone)으로 나누어져 있으며 C-zone은 700$^{\circ}C$로 고정하였다. 셀렌화 기판 온도는 425$^{\circ}C$로 고정하였고 Se cracker 온도는 330~375$^{\circ}C$까지 변화시켜 가며 CIS 박막을 제조하였다. 제조된 CIS 박막의 물성 조사는 사진, 현미경, SEM, EDX, XRD, Hall effects를 이용하였다. Se cracker cell로 셀렌화한 CIS 박막은 island 구조를 하고 있음을 알 수 있었다. CIS 박막의 island의 크기와 모양은 셀렌화시 R-zone 온도(Cu-In-Se 박막에 조사되는 셀레늄의 량)에 큰 영향을 받았다. 셀렌화시 셀레늄량이 적을 때는 island가 커지며 불균일해지고 셀레늄량이 많을 때 island가 작고 균일해지는 경향을 SEM을 통해 관찰할 수 있었다. X-ray 회절을 통해 셀레늄량이 적을 경우 CIS 결정이외의 결정이 박막내에 형성됨을 알 수 있었다. 학술회의에서 Se cracker cell을 이용한 셀렌화에 관한 보다 깊은 연구결과를 발표하고자 한다.

• 자원리싸이클링
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• 제28권5호
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• pp.19-29
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• 2019

최근에 들어 태양광 발전의 시설용량이 급격히 증가되고 기 설치된 태양광 패널의 수명이 다하여 폐기될 모듈의 양이 점점 많아짐에 따라, 이에 대한 처리가 환경문제 해결뿐만 아니라 유가물질의 회수차원에서도 크나큰 관심을 받고 있다. 사용 후 태양광 모듈의 처리 공정은 대부분 알루미늄 프레임의 해체, 강화유리의 분리 회수, 실리콘 웨이퍼에 부착된 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA)의 제거 및 태양광 셀 중에 함유된 유가금속의 회수 등으로 구성되어 있다. 전술한 태양광 폐모듈의 리싸이클링 기술들을 치밀하게 검토한 다음, 물질 선별기술을 포함한 효과적인 처리 기술을 제시하였다. 그리고 리싸이클링 산업의 활성화를 위해서 필수적인 생산자 책임제도의 시행을 비롯한 종합적인 의견을 제안하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.27-27
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• 2010

최근에 고유가와 지구온난화로 인하여 에너지가 향후 인류의 50년을 좌우할 가장 큰 문제로 대두되고 있어서 지구의 모든 에너지의 근원인 태양광을 이용하는 태양광 발전은 무한한 청정 에너지로 각광받고 있다. 빛을 흡수하여 전기에너지로 변환하는 태양전지는 풍력, 수소연료전지, 조력, 바이오에탄올 등의 신재생에너지 기술 중에서 상품성은 가장 뛰어나지만 발전단가가 가장 높은 것이 단점이다. 태양광 발전단가를 줄여서 기존의 화석에너지를 이용한 발전단가와 견줄 수 있는 그리드 패러티(grid parity)를 달성하려면 태양전지 모듈의 고효율화와 동시에 저가화가 반드시 이루어져야 한다. 현재 태양광 모듈 시장의 90%는 효율이 12-16% 정도로 높은 단결정(single crystalline or monocrystalline) 실리콘이나 다결정(polycrystalline or multicrystalline) 실리콘 등의 벌크(bulk)형 결정질 실리콘 모듈이 차지하고 있으나 원재료인 실리콘 웨이퍼의 제조단가의 50%를 차지하고 있어서 저가화가 어렵다. 반면, 원료가스를 분해하여 대면적 기판에 증착하는 박막(thin-film) 실리콘 태양전지의 경우는 차세대 태양전지로 각광받고 있다. 박막 실리콘 모듈은 매우 적은 실리콘 원재료를 소비한다. 단결정이나 다결정 실리콘 웨이퍼의 두께가 $180-250\;{\mu}m$ 정도인 것에 비해서 박막 실리콘의 두께는 $0.3-3\;{\mu}m$ 수준이다. 더불어, 유리, 플라스틱 등의 저가 기판에 저온 대면적 증착이 가능하여 저가양산화에 유리하다. 박막 실리콘 모듈은 벌크형 실리콘 모듈(-0.5%/K) 대비 낮은 온도계수[비정질 실리콘(amorphous silicon; a-Si:H)의 경우 -0.2%/K]와 빛의 세기가 약한 산란광에서도 동작하여 평균발전시간이 증가하므로 외부환경에서 우수한 발전성능을 보이고 있다. 태양전지 모듈은 상온에서의 안정화 효율을 기준으로 가격이 책정되어($/$W_p$) 판매되기 때문에 벌크형 실리콘 모듈에 비해서 박막 실리콘 모듈은 가격대 성능비가 우수하다. 따라서 박막 실리콘 모듈은 벌크형 결정 실리콘 모듈의 대안으로 떠오르고 있으며, 레이저 기술을 이용하여 수려한 투광형 건물일체형(building integrated photovoltaic; BIPV) 모듈을 제작할 수 있는 장점도 있다. 이러한 장점에도 불구하고 기존의 양산화된 단일접합 비정질 실리콘 태양광 모듈은 효율이 6-7%로 낮아서 설치면적 및 설치 모듈의 증가가 성장의 걸림돌이 되고 있다. 박막 실리콘 태양전지의 고효율화를 도모하기 위해서 적층형 탄뎀셀로 양산 트렌드가 변화하고 있다. 이에 적층형 박막 실리콘 태양전지 효율의 한계 및 돌파구에 대해서 논의한다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2004년도 전력전자학술대회 논문집(1)
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• pp.125-128
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• 2004

본 연구는 태양광 발전에서 MPPT제어시 동특성을 개선하기 위해 솔라셀 내부 어드미턴스와 부하 어드미턴스의 매칭을 할 수 있는 새로운 제어기법을 제안한다. 제안된 제어기법은 기존의 단순 적분 제어 개념에서 벗어나 솔라셀 내부 어드미턴스와 부하 어드미턴스 차에 의해 비례적분제어를 행함으로써 동특성을 개선하였다.

• 한국농업기계학회:학술대회논문집
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• 한국농업기계학회 2017년도 춘계공동학술대회
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• pp.124-124
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• 2017

본 연구에서 원추형 집광기와 CPV셀을 기반으로 한 태양광-열(CPV/T) 복합시스템의 설계 및 제작과정을 다룬다. 원추형 집광기의 경우, 이론적 해석을 통하여 최고의 집열효율을 갖는 원추각 45도의 집광기 4개를 결합하여 사용하였다. 원추형 복합시스템은 태양에너지를 집열하여 열에너지를 생산하는 집광기와 작동유체의 순환을 위해 이중 구조로 제작된 흡수기, 집광된 태양으로부터 전기에너지를 생산하는 CPV셀 등으로 구성되어 있다. 효율적인 태양복사열 집광을 위해 태양 위치에 따라 고도각과 방위각을 추적할 수 있는 2축 태양추적장치를 설비하였다. CPV셀은 원추형 집광기의 중심부에 위치한 이중 흡수관의 고집광부인 상단부에 위치하였으며, CPV셀의 결함을 방지하고, 부가적 태양광 집광을 위해 2차 보조 집광기를 부착하였다. 본 논문에서 소개하는 원추형 CPV/T 복합 시스템은 기존 원추형 시스템에 CPV 셀을 부착하여 전기와 열을 동시에 생산 할 수 있으며, 생산된 전기에너지와 열에너지를 이용하여 온실재배의 난방 문제, 운영비용 절약 등 다양하게 농업 분야에 적용가능하다. 특히, 원추형 복합시스템은 설계 및 제작에 있어 쉽고 간결하며, 제작 단가가 낮다는 점에서 보급에 이점이 있을 것으로 사료된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.599-599
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• 2012

태양광 발전은 태양광의 입사각과 셀 단면이 이루는각도에 따라 출력특성이 변화된다. 따라서 태양의 위치에 따른 출력특성이 바뀌며 이에 의해 발전가능 시간이 변화된다. 더욱이 건재 일체형(BIPV)의 경우 설치 방향을 조절 할 수 없으므로 입사각에 따른 출력특성이 더욱 중요하다. 이와 따라 결정질 태양전지의 입사각에 따른 광학 특성 변화는 태양전지 표면에 형성되는 Texture의 영향을 받는다. 일반적으로 습식 texturing 방법으로는 화학적인 반응을 이용한 WET 공정, 그리고 건식 texturing 방법으로는 플라즈마를 이용한 reactive ion etching (RIE) 공정이 사용된다. 본 연구에서는 RIE, WET 공정을 사용하여 만든 texturing 구조의 결정질 태양전지를 SEM 장비를 이용하여 표면의 형상을 분석하고, 광 입사각에 따른 양자효율의 특성에 대하여 분석하였다.

• 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.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제23권5호
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• pp.66-71
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• 2009

태양광 발전은 일사량이 높을수록 발전량이 증가된다. 그러나 일사량이 높아짐에 따라 셀의 온도도 같이 증가해 발전 효율은 감소하게 된다. 냉각시스템의 설치는 이러한 문제점을 해결하기 위한 적절한 방법이 될 수 있으나 냉각시스템 설치 후 태양광 발전량의 증가량, 냉각시스템의 설치비용, 냉각시스템의 유지 보수비용 등 실용화에 필요한 내용은 논의되고 있지 않다. 따라서 본 논문에서는 냉각시스템의 효과 및 상용화 가능성에 대해 기술하였다. 실험결과 냉각시스템 설치 후, 연평균 약 5.76[%]의 발전량 증가를 기대할 수 있다.

• 한국조명전기설비학회:학술대회논문집
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• 한국조명전기설비학회 2008년도 추계학술대회 논문집
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• pp.189-192
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• 2008

태양광 발전은 일사량이 높을수록 발전량이 증가된다. 그러나 일사량이 높아짐에 따라 셀의 온도도 같이 증가해 발전 효율은 감소하게 된다. 냉각시스템의 설치는 이러한 문제점을 해결하기 위한 적절한 방법이 될 수 있으나 냉각시스템 설치 후 태양광 발전량의 증가량, 냉각시스템의 설치비용, 냉각시스템의 유지 보수비용 등 실용화에 필요한 내용은 논의되고 있지 않다. 따라서 본 논문에서는 냉각시스템의 효과 및 상용화 가능성에 대해 기술하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제12권6호
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• pp.2735-2738
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• 2011

본 실리콘 태양전지 셀을 제작하는데 있어서, 기판 표면에서의 광 흡수를 증가시키기 위한 texturing은 KOH+IPA+DI $H_2O$를 혼합한 에칭용액의 온도를 80도로 유지하면서 1~40분 동안 에칭시간을 각각 다르게 하고 태양전지 시료를 제작하였다. 셀의 특성분석은 SEM과 I-V 특성곡선을 이용하였으며, 실리콘 태양전지 셀의 효율과 texturing에 의한 표면 거칠기 사이의 상관성을 조사한 결과, Texturing이 표면 전체적으로 고르게 이루어진 샘플에서 효율이 높게 나타났다. 에칭이 과도하게 일어난 샘플에서는 효율이 오히려 감소하였다.