• 기계와재료
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• 제22권3호
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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.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2009년도 추계학술대회 초록집
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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.

• 자원리싸이클링
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• 제20권3호
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• pp.55-61
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• 2011

금속급 실리콘(MG-Si)을 태양전지용 실리콘(SOG-Si)으로 정제하기 위한 경제적인 프로세스를 구축하기 위하여 1823 K에서 CaO-$SiO_2$ 계 슬래그에 의한 붕소의 제거에 대하여 조사하였다. 본 연구에서 CaO-$SiO_2$와 $CaCO_3-SiO_2$ 슬래그의 염기도(%CaO/$%SiO_2$) 증가에 따라 B의 제거율은 각각 63%와 73%까지 증가하였다. 그러나 Ar 가스에 의한 슬래그와 실리콘의 교반 시간의 영향은 나타나지 않았다. 그리고 CaO-$SiO_2$ 계 슬래그에 $Na_2CO_3$를 첨가하였으나 그 영향은 크지 않았다. $CaCO_3-SiO_2$ 슬래그(염기도=1.2)에 의해 3회 처리한 결과 B의 농도는 1.03 ppm까지 감소하였다.

• 자원리싸이클링
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• 제20권1호
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• pp.61-68
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• 2011

산세척을 통해 금속급 실리콘을 정련하기 위해 황산, 질산, 염산과 불산의 혼산 용액을 사용하여 $50^{\circ}C$에서 불순물의 제거 거동을 조사하였다. 금속급 실리콘에 함유된 불순물중 붕소는 산세척으로 제거되지 않았고, 농축효과로 인해 처리 후 농도가 종가하였다. 본 실험범위에서 인은 약 60% 정도 제거되었다. 황산과 질산용액으로 처리시 주요 불순 금속의 제거율은 50% 미만으로 정련 효과가 크지 않았다. 염산과 불산의 혼산으로 산세척하면 주요 불순 금속이 90% 정도 제거되었다. 각 산세척조건에서 얻은 실리콘의 순도와 주요 불순 금속들의 제거율에 대한 자료를 제시하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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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.

• 공업화학
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• 제26권5호
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• pp.526-532
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• 2015

신 기후변화대응(Post 2020)을 위한 대체에너지의 역할과 더불어 태양전지의 중요성이 높아져 가고 있다. 태양전지의 종류는 크게 재료관점에서 보면 유기물과 무기물 계열로 구분할 수 있지만 대규모 발전역할에서는 현재까지 실리콘과 같이 양산성과 안정성 기반의 무기물 태양전지가 주된 역할을 하고 있다. 특히 최근 몇 년간 화합물반도체 태양전지에 대한 연구는 급속도로 가속화되면서 3-5족 적층형 태양전지, chalcopyrite 계열 $CuInGa(S,Se)_2$ (CIGSSe) 태양전지와 kesterite 계열 $Cu_2ZnSn(S,Se)_4$ (CZTSSe) 태양전지 연구가 대표적으로 주류를 이루어 왔다. 따라서 화합물반도체 태양전지에서 주류를 이루고 있는 3-5족 적층형, CIGSSe 및 CZTSSe 태양전지들의 연구개발동향 및 기술적인 주요내용들에 대해 소개하고자 한다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
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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.

• 대한기계학회논문집B
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• 제41권5호
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• pp.365-372
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• 2017

결정질 실리콘 태양전지의 전면전극은 수광면적을 극대화하면서도 전기적 저항을 최소화하기 위하여 미세하면서도 높은 종횡비로 형성되어야 한다. 기존의 전면전극 형성공정은 스크린 인쇄가 이용되었으나, 스크린 제판 개구부의 선폭보다 인쇄된 전극의 선폭이 1.3~2.2 배 넓게 형성되는 문제 때문에 $40{\mu}m$ 급 미만의 미세전극을 형성하기 위해서는 스크린 제판의 개구부는 $30{\mu}m$ 이하여야 한다. 그러나, 개구부가 미세화될수록 인쇄압력의 증가, 실버 페이스트 전이 불량률 상승 및 메쉬 마크로 인한 전극의 전기적 저항 상승과 같은 문제들이 발생한다. 본 연구에서는 스크린 인쇄를 대체하기 위한 차세대 인쇄방식으로서 스크류 펌프방식의 디스펜싱 인쇄를 소개하고, 기존 인쇄방식과 차별화되는 점들에 대해 논의하도록 한다.

• 자원리싸이클링
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• 제20권5호
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• pp.34-39
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• 2011

금속급 실리콘(MG-Si)에 Ca을 첨가하여 Ar 분위기 중의 1500$^{\circ}C$ 에서 용융하고, 10$^{\circ}C$/min의 속도로 상온까지 응고하여 왕수로 침출하였다. 본 연구에서는 금속급 실리콘 중의 Fe와 P의 제거에 미치는 Ca 첨가의 영향과 산 침출 조건의 영향에 대하여 조사하였다. Ca 첨가에 의해 MG-Si의 결정립계에 CaSi$_2$상이 생성되고, CaSi$_2$상 내에 FeSi$_2$상이 석출된 것을 확인하였다. 이러한 CaSi$_2$상 등의 생성에 의해 600~850${\mu}m$ 크기의 MG-Si에서도 30% 이상의 왕수를 이용한 침출로 Fe의 97%, P의 66%까지 제거할 수 있었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
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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.