In this paper, CdS thin films, which were widely used window layer of the CdTe and the Cu(In,Ga)$Se_2$ thin film solar cell, were grown by chemical bath deposition, and effects of pH of reaction solution on the structural and optical properties were investigated. For pH<10.5, as the pH of reaction solution was higher, the deposition rate of CdS films was increased by improving ion-by-ion reaction in the substrate surface and the crystallinity of the films was improved. However, when the pH was higher than 10.5, the deposition rate was decreased because of smaller $Cd^{2+}$ ion concentration in the reaction solution. Also, the crystallinity of the films were deteriorated. The CdS films deposited at lower pH showed poor optical transmittance due to adsorbed colloidal particles, while the transmittance was improved for higher pH.
The research is the structural and optical characteristics of the Cadmium Sulfide(CdS) film, nanowires and nanobelts grown on the $Al_2O_3$ substrate using the vapor phase epitaxy method. The field-emission scanning electron microscopy(FE-SEM) were used to identify the shape of the surface of the nanostructures and x-ray diffraction(XRD) and transmission electron microscopy (TEM) were used to evaluate the structural characterisitcs. As a result, the XRD was confirmed the CdS peak and the substrate peak and TEM showed single crystals with wurtzite hexagonal structure on the nanostructures. As for the optical characteristic of the nanostructures, photoluminescence(PL) and micro-raman spectrum were measured. The PL measurements confirmed the emission peak related bound exciton to neutral donor($D^0X$) peak and free exciton(FX) peak. The micro-raman spectrum showed that the peak of the nanostructures were similar to the pure crystalline CdS peak and each peak were overtone of LO phonon of the hexagonal CdS of the longitudinal optical(LO) phonon mode. Therefore, it is confirmed that the CdS nanostructures grown in this research have superior crystallinity.
토양중 중금속이 식물에 흡수 및 이행되는 것을 경감시켜 여기에서 생산된 농산물의 안전성 향상을 위한 기초자료를 확보하고 논토양의 카드뮴 유효도와 흡수이행에 미치는 석회와 humic acid 처리 효과를 구명하기 위하여 실내실험과 포트실험을 수행하였다. 실내실험에서 공시토양에 2.5와 5.0 ton/ha의 석회와 1%와 2% humic acid를 처리한 후 토양중 가용성 카드뮴 함량 변화를 조사한 결과 두 처리 모두 14일까지는 담수상태에서 처리효과로 인하여 가용성 카드뮴 함량이 감소하다가 그 이후에는 토양의 완충능에 의해 다시 증가하는 경향이었다. 이때, 토양의 가용성 카드뮴 함량은 토양 pH 및 양이온치환용량과 부의 상관이 있었다. 2.5 ton/ha의 석회와 1%의 humic acid를 처리한 후 담수시켜 안정화된 다음 벼를 재배하여 조사한 결과, 석회와 humic acid 처리에 비해 분얼기와 수확기의 치환태 및 수용태 카드뮴 함량이 낮아졌으나, 분얼기에 비해 수확기에 토양중 이동이 어려운 산화물 및 탄산염태와 황화물 및 잔류태의 함량이 증가하였다. 식물에 흡수가 용이한 형태로 알려진 치환태와 수용태는 모두 토양 pH와 고도의 부의 상관이 있었다. 수확기의 줄기, 잎 및 현미 건물 중은 석회 및 humic acid 처리구에서 대조구에 비해 모두 높았고, 특히 석회 처리구의 건물중이 현저하게 높았다. 석회 처리구에서 줄기와 잎의 카드뮴 함량은 각각 1.01과 0.37 mg/kg으로 대조구와 비슷하였으나, 뿌리와 현미의 카드뮴 함량은 각각 2.11과 0.09 mg/kg으로 대조구에 비해 낮았다. 지상부와 뿌리의 카드뮴 함량은 humic acid 처리에 의해 현저히 낮아졌으며, 특히 현미로의 카드뮴 이행도 월등히 낮게 나타났다.
토양의 중금속 침출에 사용되고 있는 7종의 단일 침출액간의 침출정도 및 상호관계를 Cd, Zn, Cu 및 Pb별로 구하고 각 중금속의 경시적 변화에 따른 함량 및 형태변화를 조사하기 위하여 아연 광산 주변의 논토양과 아연광산의 영향이 거의 없을 것으로 보이는 농공단지 주변의 논토양에 대하여 단일 침출 및 연속 침출을 수행하였다. 단일 침출액으로는 0.1M HCl, 0.1M $HNO_3$, 1M $NH_4OAc$ (pH 7.0), 0.05M EDTA, 0.001M DTRA (pH 7.3), 0.1M $NH_4Ox$ 및 4M $HNO_3$을 사용하였으며 연속침출은 증류수, 0.5M $KNO_3$, 0.5M NaOH, 0.05M EDTA, 4M $HNO_3$의 순으로 침출을 수행하였다. Cd 및 Zn의 경우 각 침출액간의 상호관계식의 상관관계가 매우 높아 중금속 농도의 상호 추정이 가능하였으나 Cu, Pb는 그렇지 못하였다. 아연 광산 주변 논토양을 대상으로 행한 연속침출 결과, 주 존재 형태는 Cd, Zn, Cu 및 Pb 모두 황화물/잔류태였다. Cd의 경우 치환태, Cu의 경우 유기태, 그리고 Pb의 경우는 탄산염태의 함유율이 상대적으로 높았다. 단 Zn의 경우 황화물/잔류태의 함유율이 79% 이상으로 매우 높았다. 각 중금속의 함량 변화는 12년 동안 모두 뚜렷히 감소 하였으나, 형태별 함유율은 거의 변화지 않았다.
While the substrate-type solar cells with Cu(In,Ga)Se2 absorbers yield conversion efficiencies of up 20%[1], the highest published efficiency of Cu(In,Ga)Se2 superstrate solar cell is only 12.8% [2]. The commerciallized Cu(In,Ga)Se2 solar cells are made in the substrate configuration having the stacking sequence of substrate (soda lime glass)/back contact (molybdenum)/absorber layer (Cu(In,Ga)Se2)/buffer layer (cadmium sulfide)/window layer (transparent conductive oxide)/anti reflection layer (MgF2) /grid contact. Thus, it is not possible to illuminate the substrate-type cell through the glass substrate. Rather, it is necessary to illuminate from the opposite side which requires an elaborate transparent encapsulation. In contrast to that, the configuration of superstrate solar cell allows the illumination through the glass substrate. This saves the expensive transparent encapsulation. Usually, the high quality Cu(In,Ga)Se2 absorber requires a high deposition temperature over 550C. Therefore, the front contact should be thermally stable in the temperature range to realize a successful superstrate-type solar cell. In this study, it was tried to make a decent superstrate-type solar cell with the thermally stable ZnO:Al layer obtained by adjusting its deposition parameters in magnetron sputtering process. The effect of deposition condition of the layer on the cell performance will be discussed together with hall measurement results and current-voltage characteristics of the cells.
Cadmium sulfide is commonly used as the window material for thin film solar cells, and can be prepared by several techniques such as sputtering, spray pyrolysis, close spaced sublimation (CSS), thermal evaporation, solution growth methods, etc. In this study, CdS films were deposited by thermal evaporation, close spaced sublimation, and solution growth methods, respectively, and the effects of the methods on physical properties of polycrystalline CdS deposited on ITO/glass were investigated. Also, the effects of variously prepared CdS thin films on the physical properties of CdTe deposited on the CdS were investigated. The thickness of polycrystalline CdS films was maintained at $0.3\mu\textrm{m}$ except for the solution grown CdS when $0.2\mu\textrm{m}$ thick CdS was deposited. After the deposition, all the samples were annealed at $400^{\circ}C$ or $500^{\circ}C$ in H2 atmosphere. To investigate physical properties of the deposited and annealed CdS thin films, UV-VIS spectro-photometry, X-ray diffractometry (XRD), and Auger electron spectroscopy (AES), and cross sectional transmission electron microscopy(XTEM) were used to analyze grain size, crystal structure, preferred orientation, optical properties, etc. The annealed CdS showed the bandedge transition at 510nm and the optical transmittance high than 80% for all of the variously deposited films. XRD results showed that CdS thin films variously deposited and annealed had the same hexagonal structures, however, showed different preferred orientations. CSS grown CdS had [103] preferred orientation, thermally evaporated CdS had [002], and CdS grown by the solution growth had no preferred orientation. The largest grain size was obtained for the CSS grown CdS while the least grain size was obtained for the solution grown CdS. Some of the physical properties of CdTe deposited on the CdS thin film such as grain size at the junction and grain orientation were affected by the physical properties of CdS thin films.
방사선 방법에 의해 실리카 나노입자에 CdS 나노입자를 코팅하였다. TEM분석결과, $SiO_2$ 나노입자 표면에 CdS의 입자의 크기는 대략 20 nm임을 확인 하였다. 또한, XRD 분석결과 결정체 화합물임을 확인하였다. PL 분석결과 PVP-CdS 나노입자와 $SiO_2$@CdS 복합체의 경우, 방출특성이 상당히 다르다는 것이 확인되었다. PVP-CdS의 경우, 방출스펙트럼이 550 nm-600 nm 에서 나타나고, $SiO_2$@CdS의 방출스펙트럼의 경우 단파장 이동함을 확인하였다. 또한 새로운 피이크 (450 nm) 나타남을 확인하였는데, 이는 CdS 의 유발양자 제한 효과에 의한 것으로 사료된다.
경기도 광명시 가학동의 폐아연 광산 주변의 광미 시료와 가학천과 목감천 주변 6개지점 40~60cm 깊이에서 채취한 하천저니토 시료중의 중금속 함량과 용출특성을 조사하여 이 지역에 대한 토양 오염 방지 대책을 수립하는 데에 필요한 자료를 제공하고자 수행하였다. 그 결과를 도약하면 다음과 같다. 1. 광미와 하천저니토 시료 모두 상당히 높은 농도로 중금속을 함유하고 있었으며 0.1 N HCl 용액으로 침출한 결과 광미의 경우 카드뮴, 아연 함량이, 하천저니토의 경우 카드뮴, 구리, 납, 아연 함량 모두 거리와 깊이에 관계없이 우리나라 논토양 천연부존량과 금속광산 주변 토양중 함량을 훨씬 상회하고 있었다. 2. 광미시료 중 중금속의 존재형태별 함량 분석 결과, 카드뮴, 구리, 납, 및 아연 모두에서 황화물/잔류태($HNO_3$ 침출태)의 비율이 가장 높았으며, 카드뮴과 납에서는 유기물 결합태(NaOH 침출태)가 다른 중금속과 달리 많은 비중을 차지하였다. 식물흡수에 용이한 치환태, 유기물 결합태의 함량이 낮고 이동성이 큰 수용태가 거의 검출되지 않아 극히 소량만이 식물에 흡수될 것으로 추정된다. 3. 하천저니토 시료의 존재형태별 함량은, 구리와 아연의 경우 황화물/잔류태($HNO_3$침출태)의 비율이 가장 높았으며 카드뮴과 납는 탄산염태(EDTA 침출태)와 황화물/잔류태($HNO_3$침출태)가 많은 비중을 차지하였다. 치환태, 수용태의 함량은 광미와 마찬가지로 아주 낮았다. 4. 광미와 하천저니토 시료 모두 침출액의 pH가 1.2일 때는 중금속이 현저하게 증가하였다. 5. 광미의 pH는 8.0~8.2로서 물로 용출되는 중금속의 양이 적을 것으로 추정된다. pH6.7~7.8을 보인 하천저니토의 경우도 비슷한 특성을 가진 것으로 생각된다. 그러나 광미의 경우 유기물 함량이 낮고 입경이 작아 바람, 홍수에 의해 넓은 지역으로 분산될 가능성이 크다. 6. 특정폐기물 여부를 판정하는 공정시험법의 pH를 5.8~6.3으로 조정한 물로써는 광미시료와 저니토의 중금속은 거의 침출되지 않았다.
훈연 가쓰오부시의 벤조피렌 저감화를 위하여 훈연기를 개선하고 이의 저감화 효과를 평가하였다. 기존 훈연기는 동일한 히터를 사용하여 연기생성 및 가열을 동시에 행하는데 비하여 개선된 훈연기는 연기생성부 및 가열부를 갖추어 연기생성과 가열이 각각 되도록 하였다. 연기생성부는 훈연실 내부에 설치된 CdS 광센서, on/off 제어기, 연소실과 훈연실 사이에 연기 공급을 개폐하는 압축구동 회전체로 구성하였다. 가열부는 훈연실 내부의 온도센서, PID 제어기, 전기히터로 구성하였다. 자숙된 가다랑어를 연기농도를 세가지 수준으로 제어하며 45도에서 훈연한 결과 108시간 경과 후 연기농도가 낮은 순으로 벤조피렌 농도가 5.87, 7.83, $11.41{\mu}g/kg$로 각각 나타났다. 연기농도를 가장 낮은 농도에서 온도를 달리하여 훈연한 결과 벤조피렌 농도가 각각 5.87, 4.82, $3.27{\mu}g/kg$로 검출되었다. 따라서 벤조피렌 저감화 조건은 낮은 연기농도와 높은 온도가 바람직함을 알 수 있었다. 기존 훈연기는 높은 온도를 사용할 경우 연기농도가 종속적으로 높아지기 때문에 저감화 조건을 만족시킬 수 없는 반면에 본 개선된 훈연기는 저감화를 구현할 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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