• 한국재료학회지
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• 제27권2호
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• pp.94-99
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• 2017

Dinickel-silicide $(Ni_2Si)/glass$ was employed as a counter electrode for a dye-sensitized solar cell (DSSC) device. $Ni_2Si$ was formed by rapid thermal annealing (RTA) at $700^{\circ}C$ for 15 seconds of a 50 nm-Ni/50 nm-Si/glass structure. For comparison, $Ni_2Si$ on quartz was also prepared through conventional electric furnace annealing (CEA) at $800^{\circ}C$ for 30 minutes. XRD, XPS, and EDS line scanning of TEM were used to confirm the formation of $Ni_2Si$. TEM and CV were employed to confirm the microstructure and catalytic activity. Photovoltaic properties were examined using a solar simulator and potentiostat. XRD, XPS, and EDS line scanning results showed that both CEA and RTA successfully led to tne formation of nano $thick-Ni_2Si$ phase. The catalytic activity of $CEA-Ni_2Si$ and $RTA-Ni_2Si$ with respect to Pt were 68 % and 56 %. Energy conversion efficiencies (ECEs) of DSSCs with $CEA-Ni_2Si$ and $RTA-Ni_2Si$catalysts were 3.66 % and 3.16 %, respectively. Our results imply that nano-thick $Ni_2Si$ may be used to replace Pt as a reduction catalytic layer for a DSSCs. Moreover, we show that nano-thick $Ni_2Si$ can be made available on a low-cost glass substrate via the RTA process.

• 한국재료학회지
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• 제18권10호
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• pp.515-520
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• 2008

We fabricated 10 nm-$TiO_2$ thin films for DSSC (dye sensitized solar cell) electrode application using ALD (atomic layer deposition) method at the low temperatures of $150^{\circ}\;and\;250^{\circ}$. We characterized the crosssectional microstructure, phase, chemical binding energy, and absorption of the $TiO_2$ using TEM, HRXRD, XPS, and UV-VIS-NIR, respectively. TEM analysis showed a 10 nm-thick flat and uniform $TiO_2$ thin film regardless of the deposition temperatures. Through XPS analysis, it was found that the stoichiometric $TiO_2$ phase was formed and confirmed by measuring main characteristic peaks of Ti $2p^1$, Ti $2p^3$, and O 1s indicating the binding energy status. Through UV-VIS-NIR analysis, ALD-$TiO_2$ thin films were found to have a band gap of 3.4 eV resulting in the absorption edges at 360 nm, while the conventional $TiO_2$ films had a band gap of 3.0 eV (rutile)${\sim}$3.2 eV (anatase) with the absorption edges at 380 nm and 410 nm. Our results implied that the newly proposed nano-thick $TiO_2$ film using an ALD process at $150^{\circ}$ had almost the same properties as thsose of film at $250^{\circ}$. Therefore, we confirmed that the ALD-processed $TiO_2$ thin film with nano-thickness formed at low temperatures might be suitable for the electrode process of flexible devices.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2012년도 춘계학술발표회 논문집
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• pp.308-308
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• 2012

Electrodeposition of thermoelectric materials, including binary and ternary compounds, have been attracting attentions, because its many advantages including cost-effectiveness, rapid deposition rate, and ease of control their microstructure and crystallinity by adjusting electrodeposition parameters. In this work, $Bi_xTe_y$ films were potentiostatically electrodeposited using Au/Ni(80/20 nm)/Si substrate as the working electrode in solutions consisting of 10mM $TeO_2$ and 1M $HNO_3$ where $Bi(NO_3)_3$ was varied from 2.5 to 10 mM. Prior to electrodeposition potentiostatically, linear sweep voltammograms (LSV) were acquired with a standard three-electrode cell. The $Bi_xTe_y$ films deposited using the electrolyte containing low Bi ions shows p-type conductivity, which might be attributed by the large incorporation of Te phases. Near stoichiometric $Bi_2Te_3$ thin films were obtained from electrolytes containing 5mM $Bi(NO_3)_3$. This film shows the maximum Seebeck coefficient of $-100.3{\pm}12.7{\mu}V/K$. As the increase of Bi ions in electrolytes decreases the Seebeck coefficient and resistivity. The maximum power factor of $336.2{\mu}W/m{\cdot}K^2$ was obtained from the film deposited using the solution of 7.5mM $Bi(NO_3)_3$.

• 한국분말재료학회지
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• 제26권5호
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• pp.405-409
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• 2019

Piezoelectric ceramic specimens with the $Pb(Mg_{1/3}Nb_{2/3})_{0.65}Ti_{0.35}O_3$ (PMN-PT) composition are prepared by the solid state reaction method known as the "columbite precursor" method. Moreover, the effects of the $Li_2O-Bi_2O_3$ additive on the microstructure, crystal structure, and piezoelectric properties of sintered PMN-PT ceramic samples are investigated. The addition of $Li_2O-Bi_2O_3$ lowers the sintering temperature from $1,200^{\circ}C$ to $950^{\circ}C$. Moreover, with the addition of >5 wt.% additive, the crystal structure changes from tetragonal to rhombohedral. Notably, the sample with 3 wt.% additive exhibits excellent piezoelectric properties ($d_{33}=596pC/N$ and Kp = 57%) and a sintered density of $7.92g/cm^3$ after sintering at $950^{\circ}C$. In addition, the sample exhibits a curie temperature of $138.6^{\circ}C$ at 1 kHz. Finally, the compatibility of the sample with a Cu electrode is examined, because the energy-dispersive X-ray spectroscopy data indicate the absence of interdiffusion between Cu and the ceramic material.

• 수산해양기술연구
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• 제20권1호
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• pp.49-59
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• 1984

선박용 강판(KR Grade A-1, SWS41A, SWS41B)의 수중용접 최적화에 관한 연구결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 국산 라임티타니아계 용접봉 피복제의 흡수속도는 약 60분에서 일정하게 되고, 침수시간 8분까지의 흡수속도는 약 0.15%/min 였으므로 40cm 용접기간중의 정미 흡수량은 약 0.22%미만에 불과하였다. 2. 위의 이유와 건조, 직접, 침수용접봉에 의한 대기중, 수상, 수중용접과 모재의 인장강도 및 미시조직 비교실험결과에 의하면, 수중용접시간이 8분이내의 충분히 짧은 때에는 강도상 건조된 직접용접봉의 사용이 가능할 것이다. 3. 용접조건이 수중용접비이드에 미치는 영향을 KR Grade A-1강판에 대하여 조사한 결과, 용접각도는 60$^{\circ}$, 용접전류는 160A정도, 용접봉지름은 4mm인 경우가 적합하며, 또한 비이드외관과 X-선검사에 의하면 일미나이트, 라임티타니아, 고산화티탄계 용접봉이 가장 적합하였다. 4. 위의 용접봉 종류와 각 지름에 대해 비이드외 관검사에 의한 적정 수중용접전류의 범위는 어느 일정 범위내에 제한되며, 용접봉지름의 증가에 따라 전류는 증가하는 경향이다. 5. 수중용접부의 용착금속부에 관한 기계적특성조사에 의하면, 인장강도와 항복강도는 입열량과 이차함수적 관계가 성립되고, 이음효율이 100% 이상의 범위가 존재하며, 충격치와 스트레인은 모재의 경우보다 낮으나 그 증가현상이 고입열량 범위에서 존재하므로, SWS41A에 대한 수중용접 최적입열량범위는 약 13~15KJ/cm이다. 한편, 인장-인장 편진 피로한도가 모재의 경우보다 높고, 충격치와 연신율을 고려하여 구한 최적입열량의 범위는 약 16~19KJ/cm로서, 피로강도를 높이기 위한 입열량은 정적 인장강도때보다 고입열량으로 수중용접해야 한다. 이때 모든 실험식의 신뢰성은 95%수준이다. 6. 수중용접부에 대한 X-선검사와 미시조직검사 및 경도분포조사에 의하면 용접결함은 발견되지 않았으며, 특히, 깊이 1mm 표층부의 모재측 열영향부와 본드(bond)와의 경계부근에 경도 Hv400 max으로서 미세 마르텐사이트, 베이나이트, 퍼얼라이트와 소량의 조대한 입계페라이트 조직이며 그 외의 부위는 퍼얼라이트와 페라이트 조직으로서, 수소취성영향의 극심한 경도증가 및 조직은 발견되지 않았다. 7. 위에서 구한 입열량의 최적범위 내에서의 제어에 의하여 수중용접 할 경우, 신뢰성 있는 용접품질의 최적화가 가능할 것이다.

• 한국결정성장학회지
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• 제20권2호
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• pp.69-73
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• 2010

정전분무증착 기술에 의해 증착된 고체산화물 연료전지(SOFC) 양극재료인 SSC 양극막의 미세구조적 변화에 대해 연구하였다. Samarium chloride hexahydrate$(SmCl_3{\cdot}6H_2O)$, strontium chloride hexahydrate$(Co(No_3)_2{\cdot}6H_2O)$, cobalt nitrate hexahydrate$(Co(No_3)_2{\cdot}6H_2O)$의 출발 물질과 용매로써 메탄올이 전구체 용액을 제조하는데 사용되었다. SOFC의 양극을 위해 적합한 다공성의 SSC 막을 제조하였으며, 그 미세구조가 증착시간, 기판온도, 인가전압 등과 같은 공정변수들에 의존한다는 것을 관찰하였다. 주사전자현미경과 X-ray 회절 패턴이 미세구조와 결정성 분석을 위해 사용되었다. 본 연구를 통해, ESD 기술이 요구하는 상의 합성과 다공성의 미세구조를 갖는 SOFC의 양극막을 제조하는데 효과적인 방법임을 입증하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제14권4호
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• pp.2037-2042
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• 2013

기존 DSSC의 상대전극을 TCO-less로 하여 도전성과 촉매기능을 동시에 가지고 있는 Pd의 안정성 확인을 위해 열증착기를 채용하여 유리기판 전면에 Pd를 90nm 두께로 증착하고 전해질과의 반응 안정성을 확인하였다. $0.45cm^2$급 면적을 가진 glass/FTO/blocking layer/$TiO_2$/dye/electrolyte(10 mM LiI + 1 mM $I_2$ + 0.1 M $LiClO_4$ in acetonitrile solution)/Pd/glass 구조의 DSSC 소자를 만들고, 시편제작 1시간, 12시간 후의 변화를 육안분석, 광학현미경과 FESEM을 이용하여 미세구조 분석을 진행하고, 전기적 분석은 각각 C-V(cyclic voltammetry measurements), I-V(current voltage) 분석을 통해 확인하였다. 미세구조 분석을 통하여 시간이 지남에 따라 확연히 Pd과 전해질이 반응하여 부식되는 것을 확인하였고, 전기적으로도 시간이 지남에 따라 촉매활동도와 효율이 감소하는 것을 확인하였다. 최종 효율은 1시간 후에는 0.34%의 광전효율을 보였으나 12시간 후에는 0.15%를 나타내어 약 44%로 감소하였다. 따라서 염료감응태양전지에 Pd촉매를 채용하기 위해 $I^-/I_3{^-}$ 전해질이 아닌 다른 전해질을 사용하거나 Pd 전극이 아닌 다른 촉매재를 사용해야 함을 확인하였다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제10권2호
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• pp.49-54
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• 2003

본 연구에서는 Pt/SrBi$_2$Ta$_2$O$_{9}$(SBT)/Si (MFS)와 Pt/SBT/Pt (MFM) 각각의 구조에서 수소 열처리에 의한 SBT박막의 물리, 전기적 영향에 대해 연구하였다. SBT 박막의 미세구조 및 전기적 특성은 수소 열처리 후에 SBT 박막의 손상으로 열화된다. 특히, Pt 전극에 의한 SBT 박막의 열화 현상을 연구하기 위해 각각 Si 와 Pt 위에 SBT 를 증착하여 같은 조건으로 열처리를 하였다. XRD, XPS, P-V, C-V 측정을 통해 Pt 전극 없이 SBT자체로도 수소 열처리 후에 열화 됨을 확인 할 수 있었다. 또한, 수소 열화현상이라고 하는 촉매 반응으로 SBT 열화 현상이 Pt로 가속화되었다. 이러한 현상을 방지하기 위해서 새로운 Ir 전극을 제안하여 $Ir/IrO_2/SBT/IrO_2$ 구조에서의 수소 열처리 전후 및 회복 열처리를 통해 SBT 박막의 전기적 특성을 연구하였다. P-V측정을 통해 SBT박막을 이용한 MFM구조에서 Ir이 열화 방지용 전극 물질로의 활용 가능성을 확인하였다.

• 한국세라믹학회지
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• 제53권1호
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• pp.105-109
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• 2016

We prepared a working electrode (WE) with a blocking layer (BL) containing 0 ~ 0.5 wt% Ag nano powders to improve the energy conversion efficiency (ECE) of dye sensitized solar cell (DSSC). FESEM and micro-Raman were used to characterize the microstructure and phase. UV-VIS-NIR spectroscopy was employed to determine the adsorption of the WE with Ag nano powders. A solar simulator and a potentiostat were used to confirm the photovoltaic properties of the DSSC with Ag nano powders. From the results of the microstructural analysis, we confirmed that Ag nano powders with particle size of less than 150 nm were dispersed uniformly on the BL. Based on the phase and adsorption analysis, we identified the existence of Ag and found that the adsorption increased when the amount of Ag increased. The photovoltaic results show that the ECE became 4.80% with 0.3 wt%-Ag addition compared to 4.31% without Ag addition. This improvement was due to the increase of the localized surface plasmon resonance (LSPR) of the BL resulting from the addition of Ag. Our results imply that we might be able to improve the efficiency of a DSSC by proper addition of Ag nano powder to the BL.

• 한국세라믹학회지
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• 제49권5호
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• pp.427-431
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• 2012

The $TiO_2$ foam synthesized using freeze-casting is a promising photocatalyst and photovoltaic electrode for a variety of energy applications, because the freeze-casting technique is easy to use, cheap, and suitable for mass-production. Despite its several advantages, little scientific information is available on the processing and morphology of the $TiO_2$ foams processed by freeze-casting. In particular, no systematic study has been performed on the microstructural evolution and morphological change of the rutile-phase $TiO_2$ foams during sintering. Therefore, in the present study, several $TiO_2$ foam samples were produced using the freeze-casting technique, which were then sintered at a relatively high temperature of $1200^{\circ}C$ for 1, 2, and 4 h to compare the morphological changes in the microstructure and to understand the effects of processing parameters of the rutile-phase $TiO_2$ foams. The foam ligament size increased near linearly with increasing sintering time whereas the average pore size decreased only slightly with increasing sintering time, with changes in particle morphology from sphere to rod and complete phase transformation from anatase to rutile.