• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.259-259
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• 2011

염료감응형 태양전지(Dye-Sensitized Solar Cells:DSSC)는 환경 친화적이며, 저가의 공정에 대한 가능성으로 기존의 고가의 결정질 실리콘 태양전지의 경제적인 대안으로 각광을 받고 있다. 최근 염료감응형 태양전지는 투명 전도성 산화막(Transparent Conducting Oxide : TCO)으로 사용되는 Fluorine Tin Oxide (FTO)가 증착된 유리기판 위에 주로 제작된다. FTO는 낮은 비저항과 가시광선 영역에서 높은 투과도를 가지는 우수한 전기-광학적 특성을 갖지만, 비교적 공정이 까다로운 Chemical Vapor Deposition (CVD)법으로 제조하며, 전체 공정비용의 60%를 차지하는 높은 생산단가로 인해 현재 FTO를 대체할 재료개발 연구가 활발히 진행되고 있다. 그 중 ZnO (Zinc Oxide)는 우수한 전기-광학적 특성과 비교적 저렴한 가격으로 새로운 TCO로써 주목받고 있다. ZnO는 넓은 energy band gap (3.4 [eV])의 육방정계 울자이트(hexagonal wurtzite) 결정 구조를 가지는II-VI족 n형 반도체 물질이며, III족 금속원소인 Al, Ga 및 In 등의 불순물을 첨가하면 TCO로서 우수한 전기-광학적 특성과 안정성을 나타낸다. 이들 물질중 $Zn^{2+}$ (0.060 nm)의 이온반경과 유사한 $Ga^{2+}$0.062 nm) 이온이 ZnO의 격자반경을 최소화 시킬 수 있다는 장점으로 최근 주목 받고 있다. 하지만 Ga-doped ZnO (GZO)의 경우 DSC에 사용되는 루테늄 계열의 산성 염료 하에 장시간 두면 표면이 파괴되는 문제가 발생하며, $TiO_2$ paste를 Printing 후 열처리하는 과정에서도 박막의 파괴가 발생할 수 있다. 이를 방지하기 위해 $TiO_2$ Blocking Layer를 GZO 투명전극 위에 증착하였다. 또한, $TiO_2$ Blocking Layer를 적용한 GZO 박막을 전면전극으로 이용하여 DSC를 제작하여 효율을 확인하였다. 2wt%의 $Ga_2O_3$가 도핑된 ZnO 박막은 20mTorr 400$^{\circ}C$에서 Pulsed Laser Deposition (PLD)에 의해 성장되었고, $TiO_2$박막은 Ti 금속을 타겟으로 이용하여 30mTorr 400$^{\circ}C$에서 증착되었다. Scanning electron microscopy (FE-SEM)을 이용한 박막 분석 결과 $TiO_2$가 증착된 GZO 박막의 경우 표면 파괴가 일어나지 않았다. Solar Simulator을 이용하여 I-V특성 측정결과 상용 FTO를 사용한 DSC 수준의 효율을 나타내었다. 이에 따라 Pulsed Laser Deposition을 이용해 제작된 GZO 기판은 $TiO_2$ Blocking Layer를 이용하여 표면 파괴를 방지할 수 있었으며, 이는 향후 염료감응형 태양전지의 투명전극에 적용 가능 할 것으로 판단된다.

• 한국결정성장학회지
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• 제21권6호
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• pp.225-229
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• 2011

현재 결정질 태양전지에서 웨이퍼 가공은 대부분 슬러리 분사 방식의 다중 와이어를 이용한 방법이 사용되고 있다. 이와 같은 슬러리 분사 방식의 웨이퍼 가공은 가공속도가 낮아 생산성이 떨어지는 단점이 있을 뿐만 아니라 금속 재질의 와이어와 실리콘 블록의 직접적인 마찰에 의하여 웨이퍼 표면의 금속 불순물에 의한 오염이 발생되는 단점이 있다. 뿐만 아니라 와이어와 실리콘 블록간의 직접적인 마찰로 인하여 와이어가 빨리 마모되며, 이로 인하여 일회성의 와이어를 사용하게 되면서 제조원가는 상승하게 된다. 반면에 다이아몬드 입자가 코팅된 와이어를 이용하여 실리콘 웨이퍼를 가공하게 되면, 가공속도가 기존 슬러리 분사방식보다 빠르며, 공정진행에 따른 와이어의 마모율이 적어 와이어의 재사용에 의한 제조원가 절감이 가능하다. 따라서 이와 같은 다이아몬드 입자가 코팅된 와이어를 이용하여 가공하는 기술은 슬러리 분사방식에 비하여 더 효율적이라 할 수 있다. 본 연구에서는 슬러리 분사방식으로 가공된 웨이퍼와 다이아몬드 코팅된 와이어로 가공된 웨이퍼의 표면특성에 대하여 분석하고 셀 공정에 영향을 미치는 것에 대하여 설명하고자 한다. 또한, 다이아몬드 와이어로 가공된 웨이퍼를 활용하기 위한 셀 공정의 개선방향에 대하여 제안하고자 한다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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• pp.381-381
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• 2009

염료감응형 태양전지의 효율 향상을 위한 다양한 방법들 중 $TiO_2$ 나노 파우더의 표면 개질 및 페이스트의 분산성 향상을 위한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 기존 나노 파우더의 표면 개질법으로는 액상 공정인 졸겔법이 있으나 표면 처리 공정에서의 응집현상은 아직 해결해야 할 과제 중 하나이다. 이에 본 연구에서는 진공증착방법인 ALD법을 이용하여 염료감응형 태양전지용 $TiO_2$ 나노 파우더의 $SiO_2$ 산화물 표면처리를 통한 분산특성을 파악하였다. 기존 ALD법의 경우 reactor의 온도가 $300{\sim}500^{\circ}C$ 정도의 고온에서 공정이 이루어졌지만 본 실험에서는 2차 아민계촉매(pyridine)을 사용하여 reactor의 온도를 $30^{\circ}C$정도의 저온공정에서 $SiO_2$ 산화물을 코팅을 하였다. MO source로는 액체상태의 TEOS$(Si(OC_2H_5)_4)$를, 반응가스로는 $H_2O$를 사용하였고, 불활성 기체인 Ar 가스는 purge 가스로 각각 사용 하였다. ALD 공정에 의해 표면처리 된 $TiO_2$ 나노 파우더의 분산특성은 각 공정 cycle에 따라 FESEM을 통하여 입자의 형상 및 분산성을 확인하였으며 입도 분석기를 통하여 부피의 변화 및 분산 특성을 확인하였다. 공정 cycle 이 증가함에 따라 입자간의 응집현상이 개선되는 것을 확인 할 수 있었으며, 100cycles에서 응집현상이 가장 많이 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 또한 표면 처리된 $SiO_2$ 산화막은 XRD를 통한 결정 분석 및 EDX를 통한 정성 분석을 통하여 확인하였다.

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

• 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.

• 한국기계가공학회지
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• 제15권3호
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• pp.66-71
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• 2016

Reducing the wafer breakage rate and sawing thinner wafers will decrease the cost of solar cells. This study was carried out in order to identify ways to achieve this goal. In this study, the cutting force characteristics using an ingot tilting-type diamond multi wire-sawing machine were analyzed. The cutting force was analyzed while varying the tilting angles and wire speed. The obtained data were analyzed by classifying the tangential cutting force and the normal cutting force. In this cutting force experiment, the difference between the forces was confirmed; it was found that it rises with increasing the tilting angles and decreases when the wire speed elevates. The resulting value can be utilized as basic data for the determination of an ideal cutting recipe.

• 전기학회논문지P
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• 제63권3호
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• pp.125-130
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• 2014

This paper is research result for a development of solar cell silicon ingot glowing(SCSIG) PWM converter system for 120[kW] 3[kA]. The system include 3-phase AC-DC rectifier diode converter of input voltage AC 460[V] and 60[Hz], DC-AC single phase full bridge PWM inverter of high frequency, AC-DC single-phase full wave rectifier using center-tapped of transformer for low voltage 50[V] and large current 3,000[A], carbon resistor load 0.2 [$m{\Omega}$]. PWM switching frequency for IGBT inverter control set 15KHz. The suggested researching contents are designed data sheets of power converter system, PSIM simulation, operating characteristics and analysis results of developed SCSIG system.

• 한국세라믹학회지
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• 제44권10호
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• pp.585-588
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• 2007

Silicon nitride films for an anti-reflection coating were deposited on silicon via RF magnetron sputtering using a $Si_3N4$ target. The best result was obtained at the sputtering condition of 340 W RF power, 5 mtorr Ar atmosphere, $100^{\circ}C$ substrate temperature. The films showed 7.9% reflectance minimum with 2.35 refractive index. 0.21 absorption coefficient at 66.6 nm thickness. The surface morphology showed a smooth and dense film with good adhesion to silicon surface.

• 신재생에너지
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• 제5권1호
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• pp.26-31
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• 2009

The surface etching characteristics of single crystalline silicon wafer were investigated using potassium hydroxide (KOH) and tetramethylammonium hydroxide (TMAH). The saw damage layer was removed after 10min by KOH 45wt% solution at $80^{\circ}C$. The wafer etched at high temperature ($90^{\circ}C$) and in low concentration (4wt%) of TMAH solution showed an increased etch rate of silicon wafer and wavy patterns on the surface. Especially, pyramidal textures were formed in 4wt% TMAH solution without alcohol additives.

• 반도체디스플레이기술학회지
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• 제9권4호
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• pp.31-37
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• 2010

In this paper, optical deflection of laser scattering has been investigated based on Rayleigh criterion for crystalline silicon wafer in solar cell. A laser scattering mechanism is newly designed using light scattering properties in silicon wafer. Intensity distributions of laser scattering are different, depending on the incident angle of laser computed from Rayleigh criterion. In case of the incident angle satisfied with the criterion, they are asymmetric. Also, their specular reflection angle is shifted to unpredicted ones. These phenomena are in accordance with previous theories of laser scattering. The optical deflection of laser scattering is experimentally identified with the designed laser scattering mechanism. Its mathematical model is presented from the geometric relationship of laser scattering. It is shown that the optical deflection of laser scattering agree with the presented model, exclusive of grazing angles which is satisfied with Rayleigh criterion.