• 기계와재료
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• v.22 no.3
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• pp.6-13
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• 2010

최근 신재생에너지, 녹색성장분야의 연구는 미래 산업의 핵심 기술로 평가되고 있다. 특히나 태양전지 분야는 미래 대체 에너지 기술로써 크게 각광 받고 있으며 과거 실리콘 기반의 전력 생산용 태양전기 기술이 주가 되었지만 근래에는 모바일 기기의 보조 전력, 스마트 윈도우 등 다양한 산업에 적용 가능한 박막 태양전지 기술이 급속도로 발전을 하고 있다. 현재 박막 태양전지 기술은 아직까지도 산업화 기술에 근접하지 못하고 있지만 향후 5년이내에는 다양한 형태로 산업화가 이루어 질 것으로 예측하고 있다. 따라서 본 논문에서는 박막형 태양전지 중의 하나인 OPV태양전지의 산업화 적용을 위해 스프레이 공정 기술과 이를 이용하여 OPV 소자를 제작한 내용에 대해 기술했다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2009.10a
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• pp.241-242
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• 2009

다결정 실리콘 태양전지는 생산단가가 싸고 대면적화가 가능하여 상용화에 적합한 대안으로 제시되어 활발히 연구되고 있다. 그러나 다결정 실리콘 기관은 단결정에 비하야 B, P를 포함한 불순물이 많고 dialocation, twin, grain boundary 등의 결정 결함이 많아 비저항을 떨어뜨린다. 본 연구에서는 금속실리콘(99.9% Sl)을 태양광 급 고 순도 실리콘정녈하기 위하여 E-beam 용융 시 균일한 열전달 방법을 전산모사 하였다. 또한 소량의 반응성 가스($O_2$, $H_2$, $H_2O$)를 공급하는 경우 B와 P가 휘발성이 강한, BO, PO등으로 변하는 경우 QMS(Quadrupole mass spectrometer)로 검출가능 할 것인지 계산하였다.

• Resources Recycling
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• v.20 no.3
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• pp.55-61
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• 2011

In order to develop economical production process from metallurgical grade silicon(MG-Si) to solar grade(SOG-Si), removal of boron by slag treatment was investigated at 1823 K using CaO-$SiO_2$ based slags. In the present study boron removal ratio in CaO-$SiO_2$ stags and $CaCO_3-SiO_2$ slags were increased to 63% and 73% respectively with slag basicity (%CaO/$%SiO_2$). However, bubbling time with Ar gas of slag and metal was not affected on removal ratio of boron. The addition of $Na_2CO_3$ to CaO-$SiO_2$ slags did not improve the removal ratio of boron from molten silicon. Boron contend was decreased from 20.6 ppm to 1.03 ppm by three times treatment using $CaCO_3-SiO_2$ slag (basicity=1.2).

• Resources Recycling
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• v.20 no.1
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• pp.61-68
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• 2011

Impurity removal from metallurgical grade silicon by acid washing at $50^{\circ}C$ was investigated by employing sulfuric, nitric acid and the mixture of hydrochloric and hydrofluoric acid. Acid washing treatment had no effect on the removal of boron and the concentration of this clement after treatment was rather increased. In our experimental range, the removal percentage of phosphorus was 60%. In the acid washing with sulfuric and nitric acid, the removal percentage of major impurities was below 50%, which indicates that refining effect was not great with these acids. Acid washing with the mixture of hydrochloric and hydrofluoric acid led to removal percentage of higher than 90%. Data on the purity of silicon after acid washing at various conditions are reported.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2009.11a
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• pp.392-392
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• 2009

결정질 실리콘 태양전지의 모듈화에는 일반적으로 저철분 강화유리를 사용하고 있으며, 이 경우 모듈화를 위해서는 3-5mm 두께의 강화유리를 EVA film을 사용하여 유리와 solar cell을 접착하는 방법을 사용하고 있다. 본 연구에서는 0.7mm 두께의 강화 유리를 사용하고, EVA film을 사용하지 않는 방법으로 초경량의 모듈을 제작하고, 그 특성을 비교하였다. 그결과 박판강화유리를 이용한 경량 실리콘 태양전지의 모듈화의 가장 큰 문제점으로는 강화유리의 두께가 아주 얇기 때문에 발생하는 module의 bending 현상에 의한 silicon cell의 파괴가 일어나는 경우가 있었으며 이를 위한 bending 방지기술의 개발이 요구되는 것으로 나타났다. 개선효과로는 솔라셀 모듈의 에너지변환효율은 동일한 솔라셀을 사용하여 일반 3mm 급의 저철분강화유리로 제작한 모듈에 비해서 약 20% 개선효과가 있었으며, 경량화에는 Al계 금속 지지대를 제외한 모듈만을 비교하여 무게의 감량을 비교한 결과 70%이상의 감량 효과를 나타내는 것으로 나타났다. 상기 결과로부터 본 연구를 통한 개발품은 BIPV형 solar cell module로 이용가치가 기대된다.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.26 no.5
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• pp.526-532
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• 2015

Solar cells with other alternative energies are being importantly recognized related with post-2020 climate change regime formation. In a point of view of materials, solar cells are classified to organic and inorganic solar cells which can provide a plant-scale electricity. In particular, recent studies about compound semiconductor solar cells, such as III-V tandem solar cells, chalcopyrite-series CIGSSe solar cells, and kesterite-series CZTSSe solar cells were rapidly accelerated. In this report, we introduce a research trend and technical issues for the compound semiconductor solar cells.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.05a
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• pp.104.1-104.1
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• 2011

가볍고, 유연성(flexibility)을 갖는 박막(thin film)형 플랙서블 태양전지(flexible solar cell)는 상황에 따른 형태의 변형이 가능하여, 휴대가 간편하고, 기존 혹은 신규 구조물의 지붕(rooftop)등에 설치가 용이하여, 차세대 성장 동력 분야에서 각광받고 있다. 그러나 아직까지 플랙서블 태양전지는 제작시 열에 의한 기판의 변형, 기판 이송시 너울 현상, 대면적 패터닝(patterning) 기술 등 많은 어려움 등으로 웨이퍼나 글라스 기판에 제조된 태양전지 대비 낮은 광전환 효율을 갖는다. 따라서 본 연구에서는 플랙서플 태양전지 성능개선을 위해 3.5세대급 ($450{\times}450cm^2$) 스퍼터(sputter), 금속유기 화학기상장치 (MOCVD), 플라즈마 화학기상장치 (PECVD), 레이저 가공장치 (Laser scriber)를 이용하여 a-Si:H/a-SiGe:H 이중접합(tandem)을 갖는 태양전지를 제작하였고, 광 변환효율 특성을 평가하였다. 전도도(conductivity), 라만(Raman)분광 및 UV/Visible 분광 분석을 통하여 박막의 전기적, 구조적, 광학적 물성을 평가하여 단위박막의 물성을 최적화 했다. 또한 제작된 태양전지는 쏠라 시뮬레이터 (Solar Simulator)를 이용하여 성능 평가를 수행하였고, 상/하부층의 전류 정합 (current matching)을 위해 외부양자효율 (external quantum efficiency) 분석을 수행하였다. 제작된 이중접합 접이식 태양전지로 소면적($0.25cm^2$)에서 8.7%, 대면적($360cm^2$ 이상) 8.0% 이상의 효율을 확보하였으며, 성능 개선을 위해 대면적 패턴 기술 향상 및 공정 기술 개선을 수행 중이다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.41 no.5
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• pp.365-372
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• 2017

Finger electrodes on a crystalline silicon solar cell are required to be constructed as narrow and thick as possible in order to minimize shading losses and electrical resistance. The most common means to construct high-aspect ratio finger electrodes has been screen-printing, but it has difficulty achieving fine finger electrodes because the as-printed finger width is generally wider by 1.3-2.2 times the screen opening width. Consequently, it requires an extremely small screen opening (below $30{\mu}m$) in order to achieve a finger width below $40{\mu}m$. However, the use of such a small screen opening could result in various problems, such as high printing pressure, defective transport of silver paste, and high electrical resistance due to unfavorable mesh marks left on the finger electrodes. In this study, dispensing printing with a screw pump is introduced as an alternative to conventional screen-printing and its unique traits in the front side metallization of crystalline silicon solar cells is discussed.

• Resources Recycling
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• v.20 no.5
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• pp.34-39
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• 2011

Metallurgical grade silicon(MG-Si) was melted with Ca at 1500$^{\circ}C$ under Ar atmosphere. The sample was cooled at 10 $^{\circ}C$/min to room temperature and leached in aqua regia. In the present study, the effect of Ca addition and conditions of acid leaching on removal of Fe and P in MG-Si were investigated. CaSi$_2$ phase was formed at the grain boundary of MG-Si melting with Ca. Also FeSi$_2$ phase was precipitated in CaSi$_2$ phase. By the formation of CaSi$_2$ phase, 97% of Fe and 66 % of P were removed from Ca added MG-Si with the particle size of 600~850${\mu}m$ by aqua regia(more than 30%) leaching.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.11a
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• pp.43.2-43.2
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• 2010

In this study, metallurgical grade (MG) silicon with 99% purity produced by arc furnace process was systematically investigated for slag refining. The most problematic impurities to remove from MG silicon are boron (B) and phosphorus (P). To remove B and P from MG-silicon, we used synthetic slag in the molten state. MG-silicon with synthetic slag of CaO, $SiO_2$, and $CaF_2$ was melted using by high-frequency induction furnace with electrical output of 50kW. Specimens prepared by various refining process conditions(holding time, mixture ratio) were inspected by combined analysis of ICP-MS and XRF. With this approach, B has been reduced to <5ppm, P to <1ppm and other impurities to 0.1~0.2% except for Calcium. Calcium has been increased from 17ppm to 1500ppm. Problem of calcium contamination will be resolved by additional refining processes.