• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.325-325
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• 2010

최근 결정질 실리콘 태양전지 분야에서는 태양전지의 Voc와 Isc의 증가를 통한 효율 향상을 목적으로 후면 passivation에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. Local-Back Contact은 최적화된 후면 passivation 박막을 이용한 태양전지 제조방법이다. 고효율 태양전지 개발을 위해 최적의 laser 가공 조건이 확립되어야 한다. 본 연구에서는 고효율의 LBC 태양전지 개발을 위해 ONO 구조의 후면 passivation 박막에 laser ablation 조건을 가변하여 LBC 태양전지를 제작하고 그 특성을 분석하였다. 본 연구에 사용된 laser는 355nm 파장을 갖는 UV laser를 사용하였다. laser 파워는 5W, 주파수는 30kHz로 하였을 때 폭 20um, 깊이 5um의 홀을 형성시킬 수 있었다. 후면 접촉 면적의 영향을 확인하기 위하여 laser ablation 간격을 300um, 500um, 700um으로 가변하여 공정을 진행하였다. 태양전지 제조 결과 spacing 300um일 경우 효율이 높게 측정되었으며, laser ablation의 데미지를 줄이기 위한 FGA 처리시 웨이퍼 표면의 데미지를 줄여 carrier lifetime 향상에 기여하는 것을 확인할 수 있었다. 본 연구의 결과를 이용하여 향후 후면 passivation 극대화 및 접촉면적 가변을 통한 고효율 LBC 태양전지 개발이 가능할 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2015.08a
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• pp.85-85
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• 2015

현재 태양광에너지 시장은 해마다 빠른 속도로 성장하는 추세이며 50 GWp/년 이상의 시장으로 변화하였고 앞으로도 전체적인 성장세는 지속 유지될 것으로 판단된다. 하지만 이와 아울러 각 Value chain 별로 많은 기업들이 생겨나게되어 각각의 기업들이 제품을 고효율 저가화 함으로서 경쟁력을 확보하기 위해 많은 노력들이 기울이고 있으며 본 강연에서는 이러한 측면에서 태양광 에너지의 분야별 고효율/저가화를 위한 기술동향을 살펴보고자 한다. 태양광 산업은 아직은 다소 높은 발전단가로 인해 일부 정부의 지원이나 정책에 의해 산업의 규모가 결정되게 되는데 주요한 지원제도는 RPS 제도와 FIT 제도가 있으며 우리나라는 초기 FIT 제도로 국가에서 태양광에서 생산된 전기를 높은 가격에 사주었으나 근래에들어 RPS 제도를 운영하게 되었으며 매전을 하면서 SMP에 준하는 수익을 창출하고 이와 아울러 REC 를 확보하여 확보된 REC 단가에 의해 추가적인 수익을 창출하는 구조의 발전사업이 진행되고 있다. 그리고 RPS나 FIT와 같은 정부의 지원없이도 발전단가의 경쟁력을 확보하는 시점을 그리드패러티라고 하며 이는 매우 중요한 의미를 갖는다. 태양광의 저가화는 그리드패러티 달성을 확보하기 위해 필수적으로 필요한 사안이며 앞으로도 이러한 저가화 / 고효율화 기술노력은 계속 진행될 것으로 판단된다. 우선 소재의 가격을 줄이기 위해 웨이퍼의 두께가 점점 박형화 되어가고 박형화 되면서도 안정적인 공정수율 및 효율을 향상시키기 위한 기술개발이 진행되고 있으며 Cell 분야에 있어서도 고효율을 위한 다양한 Texturing 기술 및 패시베이션 기술의 개발이 이루어 지고 있으며 고효율 컨셉의 MRT cell, Back contact cell 등 고효율 구조의 cell의 양산을 진행하고 있는 등 최근 n-type 기반의 고효율 cell 기술이 활발하게 양산화 검토가 이루어 지고 있다. 모듈 분야에 있어서는 저가/고효율화와 아울러 제품의 신뢰성 확보가 무엇보다도 중요하게 다루어 지고 있으며 이는 모듈이 최소 25년 이상 Field 에서 운용되어 수익창출이 가능해야 하므로 가장 중요한 요소중에 하나라고 할 수 있다. 신뢰성 측면에서 중요하게 다루어 지고 있는 것 중 하나가 PID 저감을 위한 노력이며 이와 관련된 각 소재의 개발이 가장 활발하게 진행되고 있으며 이와 아울러 장수명을 보장하기 위한 내구성이 겸비된 봉지재의 개발 또한 많은 관심을 불러 일으키고 있다. 저가/고효율화를 위해 CTM loss를 줄이기 위한 다양한 시도가 이루어지고 있으며 특수 형태의 리본으로 빛의 흡수를 증가시키거나 컨택저항을 최소화 하기위한 소재의 개발이 이루어 지고 있다. 태양광 시스템 분야의 경우 발전량과 수익창출에 있어 직접적인 영향을 미치는 분야로서 전체 시스템의 loss 를 줄이고 최적의 환경에서 최대한의 발전량을 확보하기 위한 array 설계 및 운용기술이 활발하게 개발되고 있으며 시스템에서의 loss를 줄여줄수 있는 마이크로 인버터나 multi string 인버터의 적용도 이루어 지고 있으나 저가화를 위한 추가적인 노력이 필요한 상황이다. 본 강연의 마지막으로 이러한 노력들의 산물인 특수 태양광 제품 및 시스템의 기술동향에 대해 살펴하고자 한다. 사막은 전체면적의 1/3을 차지할 정도로 넓은 면적을 자랑하지만 밤과 낮의 기온차 그리고 계통 선로의 부재 등 적용하기 어려운 환경적인 제약도 함께 존재하며 이러한 문제를 해결하기 위한 방안에 대해 살펴보고 최근 Hot issue 중의 하나인 수상 태양광 시스템의 장, 단점과 기술적 특성 등을 살펴보고자 한다.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.33 no.10
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• pp.93-97
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• 2005

We have developed the FDSS (Fine Digital Sun Sensor) for the space technology of the STSAT-2 (Seience & Technology Satellite 2). The FDSS is firstly developed by using CMOS image sensor(CIS) in South Korea. The FDSS consists of the optics part, FPGA(Field Programable Gate Array) part, and MCU(Micro controller unit)part. This paper will focus on the optical characteristics of the optics part and describe the configuration of FDSS with the design of aperture. We also analyze the characteristic of optics about the pixel of the CMOS image sensor.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2010.07a
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• pp.180-181
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• 2010

현대중공업은 2009년 충북 음성에 500kW급 태양광 발전소를 건설하여 태양광 인버터 개발품에 대한 실증시험을 진행하고 있다. 본 연구의 목적은 태양광 발전소내에서의 실제 발전 전력을 분석하여 고품질의 전력을 발전하는 제품을 만들고자 하는 데 있다. 전력의 품질은 태양광 인버터의 제어특성 뿐만 아니라 일사량이나, 구름의 움직임, 온도 그리고, 계통의 부하에 따라 변화하므로 발전량 전영역에서 고품질의 전력을 생산하는 것이 매우 어렵다. 본 연구에서는 전력의 품질을 확인하기 위하여 역률 및 고조파를 측정하여 나타내었다. 연구 결과 저전력에서의 역률 및 고조파의 큰 변화를 확인할 수 있다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2007.10c
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• pp.207-208
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• 2007

높은 효율의 태양전지의 개발은 태양전지 상용화에 꼭 필요한 일이다. 고효율 태양전지 개발을 위해 태양전시 시뮬레이션 프로그램인 PC1D를 이용하여 현재 많이 사용되고 있는 p-n 접합형 실리콘 태양전지의 변환효율에 영향을 주는 요소들, 특히 웨이퍼 표면의 texturing과 doping 농도를 변화시켜 최적의 요건을 찾고자하였다. texture depth = 3um, texture angle=$80^{\circ}$, base의 비저항=$0.1{\ell}{\cdot}cm$, emitter doping 농도=$5e+18cm^{-3}$에서 20.37%의 고효율을 얻을 수 있다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2009.04b
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• pp.256-258
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• 2009

현재 상용화되어 있는 결정질 태양전지의 경우 높은 실리콘 가격으로 인해 저가격화에 어려움을 격고 있다. 따라서 태양전지 저가화의 한 방법으로 박막태양전지가 주목을 받고 있다. P-I-N 구조의 박막태양전지에서 각 층의 thickness, activation energy, energy bandgap은 고효율 달성을 위한 중요한 요소이다. 본 논문에서는 박막태양전지 p-layer의 가변을 통하여 고효율을 달성하기 위한 simulation을 수행하였다. 가변 조건으로는 thickness $5\sim25nm$, activation energy $0.3\sim0.6$ eV 그리고 energy bandgap $1.6\sim1.8$ eV까지 단계별로 변화시켰다. 최종 simulation 결과 p-layer의 thickness 5nm, activation energy 0.3 eV 그리고 energy bandgap 1.8 eV에서 최고 효율 11.08%를 달성하였다.

• The Bulletin of The Korean Astronomical Society
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• v.37 no.2
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• pp.120.2-120.2
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• 2012

천리안위성은 2010년 6월 발사되어 지구적도상공 약36,000km, 동경 128.2도에 위치하고 지구 자전 방향으로 지구와 같은 속도로 회전하며 24시간 한반도를 관측하는 정지궤도위성이다. 정지궤도위성은 높은 고도로 인하여 태양활동 변화에 따른 태양풍, 고에너지 전자 등에 의한 영향을 직접적으로 받는 환경에 놓여있다. 과거 사례들로부터 정지궤도위성의 오작동은 태양활동에 의해 다양한 현상으로 발생될 수 있다는 사실도 밝혀졌다. 본 연구에서는 2013년 태양활동 극대기를 대비하여 태양활동 변화가 천리안위성의 탑재체에 끼치는 영향에 대해 조사되었다. 천리안위성은 기상 해양관측을 위한 광학탑재체와 통신서비스를 위한 통신탑재체로 이루어져있다. 이 중 우리는 2011년에 발생된 X등급의 태양폭발 규모에 따라서 기상관측을 수행하는 기상탑재체 상태가 태양폭발이 없는 기간의 상태와 어느 정도 차이를 보이는지 분석하였다. 2011년에 발생된 경보는 3단계 10회, 4단계 2회로 발생빈도가 증가하는 추세이다. 4단계 경보의 태양폭발에도 천리안위성은 모든 부분에서 정상운영을 유지하고 있다. 이번연구를 통해 태양폭발 규모에 따른 기상탑재체의 영향 정도를 가시화하여 앞으로 발생 가능한 문제를 예측하고 대비함으로서 안정적인 위성운영을 도모하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.26-26
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• 2010

지구온난화와 화석연료의 고갈이 심각해지면서 청정에너지원으로서 신재생에너지에 대한 관심들이 더욱 고조되고 있다. 전세계적으로 그린에너지 정책도 다양해지고 인류의 미래를 대비해야한다는 목소리도 높아지고 있다. 하지만 무한한 에너지 소스인 태양광을 활용하기 위한 태양광 발전 시스템은 아직 발전비용이 높아 각국 정부의 지원정책에 많이 의존하고 있는 실정이다. 머지않은 장래에 grid parity를 달성함과 동시에 폭발적인 시장 성장이 예측되고 있지만 아직까지는 현수준의 상용전력 단가에 이르기에는 가야할 길이 멀어 보인다. 이러한 가운데 최근에 단순한 제조공정과 낮은 비용을 기반으로하는 박막 태양전지들이 주목받고 있다. 특히 박막태양전지 가운데서도 반도체 공정에서 많은 연구가 진행되었고 자연에 풍부하면서도 비독성인 실리콘을 기반으로 하는 태양전지가 미래의 핵심 태양전지로 성장할 것으로 기대된다. 따라서 본 세미나에서는 박막 실리콘 태양전지의 고효율화 전략과 최근의 기술개발 동향에 대해서 살펴보고 박막 실리콘 태양전지가 나아 갈 길을 모색해보고자 한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.272-272
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• 2010

최근 화합물반도체를 이용한 집광형 고효율 태양전지가 차세대 태양전지로서 주목을 받기 시작하였다. GaAs를 주축으로 하는 고신뢰성 고효율 태양전지는 높은 가격으로 인해 응용이 제한되어왔으나, 고집광 기술을 접목하여 태양전지 재료 사용을 수 백배 이상 줄이면서도 동시에 효율을 극도로 향상시킴으로써 차세대 태양전지로 활발히 개발되고 있다. GaAs 기판을 이용한 다중접합의 태양전지는 n-type GaAs 기판 위에 버퍼 층, GaInP back surface field 층, GaAs p-n 접합, AlInP 창층, GaAs p-n 접합의 터널접합층, 상부전지로서 GaInP p-n 접합, AlInP 창층 순서로 epi-taxial structure를 형성하고 전극과 무반사막을 구성한다. 이러한 태양전지의 효율을 결정하는 요인 중, 상부 전극은 전기적 및 광학적 손실을 일으키는 원인으로써 최소화되어야 한다. 그런데 이러한 이중접합 화합물 태양전지에 집광한 태양광을 조사할 경우, 태양광을 집광한 만큼 전류가 증가하게 되며 증가한 전류가 전극에 흐르면서 전기적 효율 손실을 유발하게 된다. 따라서, 집광형 화합물 반도체 태양전지의 전극에 의한 손실에 대한 연구가 선행되어 저항에서 손실되는 전력을 최소화하여야만 전기적 손실이 낮은 고집광 태양전지 개발이 가능하다. 본 논문에서는 먼저 전극 두께가 0.5${\mu}m$인 GaInP/GaAs 이중접합 태양전지 (효율 25.5% : AM1.5G)의 집광시 효율 변화에 대해서 연구하였다. 이후 이러한 효율 변화가 전극 구조의 최적화에 의해서 개선 될 수 있는지를 삼차원 모의실험을 통해서 확인하였다. 모의실험에는 Crosslight 사의 APSYS를 사용하였고, material parameter를 보정하여 실제 실험 결과에 근사 시킨 후 전극 구조에 대한 최적화를 하였다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2012.07a
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• pp.395-396
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• 2012

본 논문에서는 에너지 저장 장치를 포함한 태양광 발전 시스템에 적합한 고 효율, 저 잡음 특성을 가진 양방향 태양광 인버터를 제안한다. 제안하는 인버터는 태양광 발전 시스템에서의 보다 안정적인 전력운용 위해 계통과 직류 전원간의 전력제어를 수행하며, 무 변압기형으로써 고효율 특성을 가진다. 또한 태양전지와 대지사이에 존재하는 기생 커패시터를 통해 흐르는 누설전류를 제한하여 시스템의 신뢰도를 향상시키고, 저 잡음 특성을 가진다. 최종적으로 제안하는 인버터의 3kW급 시작품을 제작하였고, 이를 이용한 실험결과를 바탕으로 제안하는 양방향 인버터에 우수성 및 타당성을 검증한다.