• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.05a
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• pp.128.2-128.2
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• 2011

스테인레스 스틸 유연기판 위에 플라즈마 화학기상 증착법 (plasma enhanced chemical vapor deposition)을 이용하여 nip 구조의 미세결정질 실리콘 박막 태양전지 (microcrystalline silicon thin film solar cell)를 제조하고 i ${\mu}c$-Si:H광 흡수층과 p ${\mu}c$-Si:H 사이에 i a-Si:H 버퍼 층을 삽입하여 i/p 계면특성을 개선하고 이에 따른 태양전지 성능특성 변화를 조사하였다. ${\mu}c$-Si:H 박막으로 이루어진 i/p 계면에서의 구조적, 전기적 결함은 태양전지 내에서 생성된 캐리어의 재결합과 shunt resistance 감소를 초래하여 개방전압 (open circuit voltage) 및 곡선 인자 (fill factor)를 감소시키는 것으로 알려졌다. 제조된 미세결정질 실리콘 박막 태양전지는 SUS/Ag/ZnO:Al/n ${\mu}c$-Si:H/i ${\mu}c$-Si:H/p ${\mu}c$-Si:H 구조로 제작되었으며 i/p 계면 사이의 i a-Si;H 버퍼층 두께를 변화시키고 이에 따른 태양전지의 특성을 조사하였다. 태양전지의 구조적, 전기적 특성 변화는 Scanning Electron Microscope (SEM), UV-visible-nIR spectrometry, Photo IV와 Dark IV를 통하여 조사하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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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.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.305-305
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• 2010

태양전지의 개발이 본격화 되면서 태양전지 웨이퍼 표면에서의 재결합에 의한 손실을 줄이고 전면에서의 반사도를 감소시키기 위한 ARC (Anti-reflection Coating) layer에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이 중 대표적인 물질이 실리콘 질화막이 있다. 실리콘 질화막은 PECVD(plasma-enhanced chemical vapor deposition)법으로 저온에서 실리콘 기판 위에 증착 가능한 장점이 있다. 또한 실리콘 질화막의 광학적, 전기적인 특성은 $SiH_4:NH_3$의 화학적 조성비에 의해 결정되며 가스비 가변에 따라 균일도 및 굴절률 조절을 가능케 하여 태양전지의 효율을 향상시킬 수 있다. 본 연구에서는 태양전지의 표면 반사도 저감 및 효율 향상에 최적화된 실리콘 질화막을 형성하기 위해 PECVD를 이용하였고, 가스비 가변을 통해 굴절률을 조절하여 실리콘 질화막을 증착하고 이를 이용한 태양전지를 제작한 후 특성을 비교, 분석하였다. 실리콘 질화막 증착을 위해 압력, 온도, 파워를 1Torr, $450^{\circ}C$, 300W로 고정하고 가스비는 $SiH_4$를 45 sccm으로 고정한 후 $NH_3$의 양을 각각 30, 60, 90, 120 sccm으로 가변하였다. $SiH_4:NH_3$ 비율이 45:90일 때 박막의 passivation효과가 최대였으며 이 조건로 ARC를 형성한 태양전지는 77% 후반의 높은 FF(Fill Factor)와 17%의 광 변환 효율을 나타냈다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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• pp.225.2-225.2
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• 2013

실리콘기반의 광전변환 소자는 소자공정의 편의성, 소자 신뢰성, 화학적 안정성, 그리고 저가경쟁력 등의 이점 때문에 수 십 년간 널리 연구되어 왔다. 그러나, 실리콘 재료의 경우 높은 굴절률로 인해 표면에서 높은 광 반사도를 가지고 있다. 일반적으로, 태양전지의 광전변환 효율은 빛이 서로 다른 유전율을 가진 계를 통과할 때 발생하는 계면반사로 인한 물리적인 한계를 가진다. Indium Tin Oxide (ITO)는 발광 다이오드, 태양전지, 그리고 광 검출기 등의 광소자에 적용하기 위해 수 년간 투명전도 산화막 재료로서 연구되어 왔다. ITO의 뛰어난 광학적, 전기적 특성은 높은 투과도와 낮은 전기 전도도를 요구하는 소자 응용에 대해 유망한 후보로 거듭나게 했다. 게다가, ITO의 굴절률은 대략 2정도이다. 그 결과, ITO는 반도체 기반 태양전지의 무반사 코팅 소재로서도 장점을 가지고 있다. 본 연구는 전자빔 증착법으로 경사입사 증착을 하여 실리콘 기반 태양전지에 증착될 ITO 박막의 굴절률을 조절한다. 여기서, 실리콘의 굴절률은 대략 3.5정도이다. 그러므로, 더 나은 광학적 특성을 가지기 위해 다층으로 올려진 ITO 박막이 점진적인 굴절률 변화를 가지는 것을 필요로 한다. 점진적 굴절률 변화를 가진 무반사 박막이 실리콘 태양전지의 특성에 미치는 영향을 평가하기 위해 광전변환 효율을 측정하였다. 증착된 박막의 굴절률과 표면형상은 각각 타원편광분석과 Atomic Force Microscopy (AFM)을 통해 분석되었다. 또한, 소자의 단면형상은 Scanning Electron Microscopy (SEM)으로 측정되었다.

• The Science & Technology
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• v.13 no.12 s.139
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• pp.28-30
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• 1980

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.21 no.2
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• pp.99-105
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• 2012

We fabricated the textured silicon (Si) surface on Si substrates by the electrochemical etching using gold (Au) nanoparticle catalysts. The antireflective property of the fabricated Si nanostructures was improved. The Au nanoparticles of ~20-150 nm were formed by the rapid thermal annealing using thermally evaporated Au films on Si. In the chemical etching, the aqueous solution containing $H_2O_2$ and HF was used. In order to investigate the effect of electrochemical etching on the etching depth and reflectance characteristics, the sample was immersed in the aqueous etching solution for 1 min with and without applied cathodic voltages of -1 V and -2 V. As a result, the solar weighted reflectance, i.e., the averaged reflectance with considering solar spectrum (air mass 1.5), could be efficiently reduced for the electrochemically etched Si by applying the cathodic voltage of -2 V, which is expected to be useful for Si solar cell applications.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.22 no.1
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• pp.26-30
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• 2011

In order to improve the energy conversion efficiency of dye-sensitized solar cell (DSSC), the photoelectrode was manufactured by using $TiO_2$ and $WO_3$ on combination effects of two conduction bands. The smash procedure of $TiO_2$ and $WO_3$ was carried out by using a paint shaker to enlarge the contact area of semiconductor with dye and electrolyte. The energy conversion efficiency of prepared DSSC was improved about two times from current-voltage curve based on effects of $WO_3$ and smash. The mechanism was suggested that the conduction band of $WO_3$ worked for prohibiting the trapping effects of electrons in conduction band of $TiO_2$. This result is attributed to the prevention of electron recombination between electron in conduction band of $TiO_2$ with dye and electrolyte. Impedance results indicate the improved electron transport at interface of $TiO_2$/dye/electrolyte.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2009.11a
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• pp.37.1-37.1
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• 2009

몰리브덴 금속박막(Metal Mo)은 우수한 전기전도도로 인해 $CuInSe_2$로 대표되는 I-III-$VI_2$족 화합물 반도체 박막태양전지에서 후면전극으로 널리 이용되고 있는 재료로서 일반적인 증착방법으로CVD, PVD, Thermal evaporation, Sol-gel 등이 있으며, 이중에서 Sputtering에 의한 증착법이 주로 사용되고 있다. 이에 본 연구에서는 $MoO_3$분말의 수소 환원 과정 중에 발생하는 기상인 $MoO_3(OH)_2$ 기상의 화학증기수송(CVT)를 이용하여 $MoO_x$ 박막을 증착하고 다시 수소분위기에서 수소 환원하는 증착법을 통해 균일하고 부착성이우수한 Mo 박막을 제조 하였다. $550^{\circ}C$, 60min의 유지시간에서 약 900nm의 균일한 $MoO_x$ 박막을 증착하였으며, $650^{\circ}C$, 15min 의 환원조건에서 모두 금속 몰리브덴 박막으로 상변화 함을 XRD와 SEM을 통해 확인하였다. 본 연구에서 사용된 화학증기수송에 의한 박막 증착은 기존의 공정에 비해 매우 저렴하며, 반응중에 유해하지 않은 부산물로 인해 환경 친화적이며 또한 대형화가 가능한 공정으로 많은 응용이 기대된다.

• Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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• v.32 no.6
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• pp.656-662
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• 2021

For the high efficiencies of quantum dot-sensitized solar cells (QDSCs), it is important to control the severe electron recombination at the interface of photoanode/electrolyte. In this work, we optimize the surface passivation process of ZnS/SiO₂ double overlayers for the enhanced photovoltaic performances of QDSCs. The overlayers of zinc sulfide (ZnS) and SiO₂ are coated on the surface of QD-sensitized photoanode by successive ionic layer adsorption and reaction (SILAR) method, and sol-gel reaction, respectively. In particular, for the sol-gel reaction of SiO₂, the influences of temperature of precursor solution are investigated. By application of SiO₂ overlayers on the ZnS-coated photoanode, the conversion efficiency of QDSCs is increased from 5.04% to 7.35%. The impedance analysis reveals that the electron recombination at the interface of photoanode/electrolyte is obviously reduced by the SiO₂ overlayers.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.25-25
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• 2010

Cu(In, Ga)$Se_2$ (CIGS), $CuInS_2$ (CIS) 등의 Se, S계 화합물 박막 소재를 활용한 태양전지는 높은 광흡수 계수, 상대적으로 높은 효율, 화학적 안정성, 도시적인 미관 등으로 인하여 최근 부각되고 있다. 하지만 CIGS, CIS 등의 Se, S계 박막 소재는 상대적으로 매장량이 적은(희유 원소) In, Ga을 사용하고 있는 약점이 있으며 특히 In의 경우는 LCD Display에 사용되는 ITO 필름으로 인해 가격이 상승하고 있다. 따라서 결정질 실리콘 태양전지의 경험에서와 같이 생산량의 급증에서 기인하는 소재 부족 문제를 미연에 방지하고 안정적인 성장을 이루기 위해서는 희유 원소인 In과 Ga을 저가 범용원소로 대체 하는 기술을 추가적으로 개발해야 한다. $Cu_2ZnSnS_4$ (CZTS) 박막 태양전지는 Se, S계 태양전지에서 III 족 원소인 In, Ga을 II-IV 원소인 Zn와 Sn으로 대체하는 기술로 기존의 CIGS계 태양전지가 보유하고 있는 장점을 유지하면서 저가 태양전지를 구현할 수 있는 대체 물질로 최근 많은 관심을 받고 있다. CZTS 박막 태양전지 관련 세계 기술동향 조사에 따르면, 최근 2008년에 일본 Nagaoka 대학의 Katagiri 그룹에서 스퍼터를 이용하여 제조한 CZTS 박막 태양전지의 최고 효율이 6.77%가 됨을 보고하였고, 2010년 초에는 IBM에서 스핀코팅법을 이용하여 제조한 CZT(S, Se) 박막 태양전지의 효율을 9.66%까지 올릴 수 있음을 Advanced Materials에 보고하였다. 본 발표에서는 우선 CZTS 박막태양전지 제조 및 특성 분석 관련 개요 및 세계 기술 개발 동향 분석 결과를 설명할 것이다. 또한 본 실험실, 에너지 기술 연구원 및 KIST, 영남대 등 국내에서 진행되고 있는 CZTS 관련 기술 개발 현황에 대하여 설명할 것이다.