$\1.55mu\textrm{m}$ InGaAsP MQW FP 반도체 레이저 단면의 무반사 코팅 두께를 앞면에 무반사 코팅하는 동안 뒷면의 출력을 실시간으로 측정하여 결정하였다. 굴절률 1.85인 $SiO_x$ 박막의 최적 두께는 188 nm이고, 무반사 코팅 전, 후의 문턱전류비로 계산한 단면의 반사율은 약 2 $\times$$10^{-4}$이었다. 무반사 코팅 후 주입전류 60 mA일 때 출력이 87%, 기울기 효율이 3.4배, 문턱전류가 2.64배 증가하였다. 또한 실시간으로 $Si/SiO_2$ 박막의 고반사 코팅을 뒷면에 한 후 코팅 전보다 출력이 약 160% 향상되었고, 기울기 효율이 3.8배 증가하였으며, 문턱전류는 1.07배로 코팅 전과 거의 비슷하여, 무반사 및 고반사 코팅 후 반도체 레이저의 출력특성이 크게 향상되었다.
Recently, anti-reflective films (AR) are one of the most studied parts of a solar cell since these films improve the efficiency of photovoltaic devices. Also, anti-reflection films on the textured silicon solar cells reduce the amount of reflection of the incident light, which improves the device performance due to light trapping of incident light into the cell. Therefore, we preformed two step processes to get textured Si (100) substrate in this experiment. Pyramid size of textured silicon had approximately $2{\sim}9\;{\mu}m$. A well-textured silicon surface can lower the reflectance to 10%. For more reduced reflection, TiO2 anti-reflection films on the textured silicon were deposited at $600^{\circ}C$ using titanium tetra-isopropoxide (TTIP) as a precursor by metal-organic chemical vapor deposition (MOCVD), and the deposited TiO2 layers were then treated by annealing for 2 h in air at 600 and $1000^{\circ}C$, respectively. In this process, the treated samples by annealing showed anatase and rutile phases, respectively. The thickness of TiO2 films was about $75{\pm}5\;nm$. The reflectance at specific wavelength can be reduced to 3% in optimum layer.
Anti-reflection thin films are fabricated on glass substrates using the screen printing method. Tetra ethyl silicate(TEOS) and methyl tri methoxy silane(MTMS) are used as starting materials and buthyl carbitol acetate(BCA) and buthyl cellusolve(BC) are mixed to improve the viscosity of the solution. Anti-reflection thin films are fabricated according to the number of the screen mesh and the characteristics improve as the mesh size increases. The transmittance and reflectance of the coated thin film using 325 mesh are about 94 % and 0.43 % in the visible wavelength. The thickness and refractive index of the AR thin film are 107 nm and n = 1.26, respectively.
We fabricated durable anti-reflective(AR) layer with silica globular coating on polymer by two steps. Firstly, nano-protrusions of polymer were formed by plasma etching known as R.I.E(reactive ion etching) process. Secondly, silica globular coating was deposited on polymer nano-protrusions for mechanically protective and optically enhancing AR layers by RF magnetron sputter. And then durable antireflective polymers were synthesized adjusting plasma power and time, working pressures of RIE and RF sputtering processes. Consequently, we acquired the average transmission (94.10%) in the visible spectral range 400-800 nm and the durability of AR layer was verified to sustain its transmission until 5,000 numbers by rubber test at a load of 500 gf.
We fabricated 1-D and 2-D diffraction gratings of SiOx anti-reflection (AR) film grown on a quartz substrate and integrated them into a c-Si photovoltaic (PV) submodule. The light-trapping effect of the resulting submodules was studied in terms of the oblique optical incident angle, ${\theta}_i$. As the ${\theta}_i$ increased, solar conversion efficiency, ${\eta}$, was improved as expected by the increased optical transmission caused by the grating. For ${\theta}_i{\leq}30^{\circ}$, the relative solar conversion efficiency, ${\Delta}{\eta}$, of a 1-D SiOx (t=300 nm) grating, compared to that of a flat SiOx AR-coated integrated PV submodule, was improved very little, with a small variation of within 2%, but increased markedly for ${\theta}_i{\geq}40^{\circ}$. We observed a change of ${\Delta}{\eta}$ as large as 10.7% and 9.5% for the SiOx grating of period t=800 nm and 1200 nm, respectively. For a 2-D SiOx (t=300 nm) grating integrated PV submodule, however, the optical trapping behavior was similar in terms of ${\theta}_i$ but its variation was small, within ${\pm}1.0%$.
반사방지막 코팅(Anti-reflection coating)은 태양전지(Solar cell), 발광다이오드(LED) 등의 반사율을 낮추어 효율을 증대시키기 위하여 사용되고 있다. 본 실험에서는 유리 기판 위에 실리콘 타겟을 이용한 Reactive magnetron sputtering 장비를 활용하여, 50~100 mTorr의 높은 공정 압력(High pressure)에서 Ar:O2 유량비를 변화시키며 증착하여 SiO2 반사방지막 코팅층을 형성하였다. Ellipsometer를 이용하여 SiO2 박막층의 굴절률(Refractive index)을 측정한 결과, 공정 압력과 Ar:O2 유량비에 따라 SiO2 박막이 다양한 굴절률을 가지는 것을 확인할 수 있었다. 또한, UV-Vis spectrometer를 이용하여, 190~1,100 nm 파장에서의 반사율(Reflectance)과 투과율(Transmittance)을 측정하여 비교, 분석하였다. 나아가 증착된 SiO2 반사방지막을 비정질 실리콘 박막 태양전지에 적용하여 효율 향상 효과를 실험하였다. 이를 활용하여 낮은 굴절률을 갖는 반사방지용 SiO2 코팅층을 형성하여 태양전지의 광 변환 효율을 상승 시킬 수 있고, 발광다이오드의 광 추출 효율을 증가시킬 있을 것으로 여겨진다.
본 연구에서는 태양전지 표면에 입사된 광자의 반사손실을 최소화하기 위한 방법으로써 기판 표면에 다공성 실리콘층을 이용한 반사방지막 (Anti-Reflection Coating, ARC)을 형성하는 실험을 하였다. 다공성 실리콘(Porous silicon, PSi)은 실온에서 일정 비율로 만든 전해질 용액($HF-C_2H_5OH-H_2O$)을 사용하여 실리콘 표면을 양극산화처리 함으로써 단순 공정만으로 실리콘 기판의 반사율을 높일 수 있다. 또한 새로운 레이어(layer)없이 기존 기판을 식각시켜 만들기 때문에 박막형 태양전지를 제작시 적용이 용이하다. 저비용, 단순공정의 이점을 살려 전류밀도에 따른 PSi의 반사방지막으로써의 특성을 비교 분석하였다.
파장 400 nm 이하의 자외선은 눈 건강에 매우 해롭다. 특히 UVA (315 nm ~ 400 nm)는 백내장, 설안염, 초자체경화 등을 유발할 수 있고, UVB (280 nm ~ 315 nm)는 결막염, 각막염 및 설안염 등을 일으킬 수 있다. 따라서 폴리머 안경렌즈를 사용함에 있어서 자외선의 차단 기능과 가시광선 영역에서 투과되는 빛을 증가시키고, 안경렌즈 표면에서 형성되는 허상을 방지하는 반사방지 기능은 매우 중요하다. 본 연구에서는 m-자일릴렌 디이소시아네이트 모노머와 2,3-Bis-1-propanethiol 모노머 및 벤조트리아졸 UV 흡수제 (SEESORB 709), 안료 혼합물, 이염화 이부틸 주석 촉매제, 알킬인산 에스터 이형제 등의 혼합물을 인젝션 몰드 방법으로 열중합 공정을 적용하여, 굴절률 1.67의 고굴절률 폴리머 안경렌즈를 제조하였다. 폴리머 안경렌즈 표면에서의 반사를 줄이기 위하여 렌즈 양면에 다층박막 반사방지 코팅을 E-beam 증착 시스템으로 코팅하였다. 자외선 차단 폴리머 안경렌즈의 광학적 특성을 UV-visible spectrometer로 분석하였고, 반사방지층을 구성하는 박막의 굴절률, 표면거칠기 등과 같은 박막소재 특성을 각각 Ellipsometry 및 원자힘 현미경으로 분석하였다. 분석 결과 제조된 안경렌즈는 395 nm 파장 이하의 자외선을 99% 이상 완벽하게 차단하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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