• New & Renewable Energy
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• v.5 no.4
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• pp.34-37
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• 2009

Using six SMD(surface mount device) type AlGaAs/GaAs single junction solar cells connected in series, a power source was fabricated for a white GaN LED. The electrical properties of the power source was measured and analyzed under one sun (100mW/$cm^2$) and various indoor light (300 - 900 lux) conditions. Under 600 lux indoor light condition, output power was 17.06 ${\mu}W$ and it was 30.75 ${\mu}W$ under 900 lux indoor light condition. Using the fabricated solar cell power supply, we have turned on the white GaN LED. It was worked well under 15 ${\mu}W$(at 480 lux) power supplied from solar cell array. This kind of solar cell power supply can be used as a power source for ubiquitous sensor network (USN).

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.22 no.1
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• pp.37-44
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• 2013

In order to investigate an influence of carrier trap by quantum dots (QDs) on the solar parameters, in this study, the $p^+-QD-n/n^+$ solar cells with InAs/GaAs QD active layers are fabricated, and their characteristics are investigated and compared with those of a GaAs matrix solar cell (MSC). Two different types of QD structures, the Stranski-Krastanow (SK) QD and the quasi-monolayer (QML) QD, have been introduced for the QD solar cells, and the parameters (open-circuit voltage ($V_{OC}$), short-cirucuit current ($I_{SC}$), fill factor (FF), conversion efficiency (CE)) are determined from the current-voltage characteristic curves under a standard solar illumination (AM1.5). In SK-QSC, while FF of 80.0% is similar to that of MSC (80.3%), $V_{OC}$ and $J_{SC}$ are reduced by 0.03 V and $2.6mA/cm^2$, respectively. CE is lowered by 2.6% as results of reduced $V_{OC}$ and $J_{SC}$, which is due to a carrier trap into QDs. Though another alternative structure of QML-QD to be expected to relieve the carrier trap have been firstly tried for QSC in this study, it shows negative results contrary to our expectations.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.26 no.5
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• pp.526-532
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• 2015

Solar cells with other alternative energies are being importantly recognized related with post-2020 climate change regime formation. In a point of view of materials, solar cells are classified to organic and inorganic solar cells which can provide a plant-scale electricity. In particular, recent studies about compound semiconductor solar cells, such as III-V tandem solar cells, chalcopyrite-series CIGSSe solar cells, and kesterite-series CZTSSe solar cells were rapidly accelerated. In this report, we introduce a research trend and technical issues for the compound semiconductor solar cells.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.222-222
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• 2010

III-V반도체 태양전지는 다양한 에너지 밴드갭을 만들 수 있으며 다중접합 태양전지의 경우 흡수 전류가 커져 효율이 증가한다. 태양전지의 효율의 증가는 태양광 발전시스템의 발전 단가를 낮추는 중요한 요인이다. 우리는 효율이 높은 III-V 태양전지를 제작하기 위해 일차적으로 Ge기판 위에 GaAs를 성장하고자 한다. Ge기판과 GaAs의 격자상수는 0.07%차이로 거의 일치하나 물질의 열팽창계수가 다르고 비극성인 Ge기판 위에 극성인 GaAs를 성장 시 위상불일치(Anti Phase Domain) 나타난다. 위상불일치 현상을 줄이기 위해 성장 시 온도와 V/III비율, 성장두께 등을 달리하여 성장한다. 표면의 상태가 좋아질수록 위상불일치 현상이 작으며 단일성장 보다 두 단계 과정으로 성장 했을 때 표면의 상태가 더 좋은 결과를 바탕으로[1], 20nm 이하로 얇게 seed층을 성장하고 그 위에 두꺼운 버퍼층을 성장하는 두 단계로 진행하였다. seed층의 성장온도는 $400{\sim}550^{\circ}C$, V/III 비율을 3.5~30으로 다양하게 바꿔가면서 표면의 상태를 비교하였다. 이때 버퍼층의 성장 온도와 V/III 비율은 $680^{\circ}C$, 192으로 일정하게 유지하였다. 표면은 SEM과 AFM을 통해 분석하였으며 결정질의 상태는 XRD 장비(Panalytical사)로 분석하고 광학적 특성은 LTPL(Accent Optical Technologies사)로 측정하였다. 실험의 결과는 seed층의 온도가 낮고 V/III 비율이 낮으며 성장률이 높았을 때 표면상태가 좋은 반면 버퍼층은 온도가 높고 V/III 비율이 높으며 성장률이 낮을 때 표면상태가 좋았다. seed층을 $450^{\circ}C$온도에서 V/III 비율이 3.5이고 성장률이 버퍼층에 비교하여 크게 하여 성장 했을 때 표면 거칠기가 3.75nm로 작아 표면의 상태가 좋음을 확인할 수 있었다. 두 단계 성장 시 표면의 상태는 seed층의 조건에 따라 결정됨을 알 수 있었다. 표면상태가 좋았을 때 결정상태 역시 좋았으며 성장률이 바뀜에 따라 반치폭이 42~45 arcsec의 값을 나타내었다. 광학적 특성은 10K에서 1.1512eV 밴드갭 에너지를 가지고 있어 양질의 GaAs가 성장됨을 알 수 있다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2008.05a
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• pp.438-440
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• 2008

Effects of Ga contents of CIGS absorber layer on the performance of thin films solar cells were investigated. As Ga content increased, the grain size of CIGS films decreased presumably because Ga diffusion during 2nd stage of co-evaporation process is more difficult than In diffusion. Performances of corresponding solar cell show systematic dependence on Ga content in which open circuit voltage increases and short circuit current and fill factor decrease as Ga contents increases. At a optimal condition of Ga/(In+Ga)=0.27, the solar cell shows a conversion efficiency of 15.6% with $V_{OC}$ of 0.625 V, $J_{SC}$ of 35.03 mA/$cm^2$ and FF of 71.3%.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.22 no.5
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• pp.310-316
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• 2021

Conventional satellites are generally large satellites that are multi-functional and have high performance. However, small satellites have been gradually drawing attention since the recent development of lightweight and integrated electric, electronic, and optical technologies. As the size and weight of a satellite decrease, the barrier to satellite development is becoming lower due to the cost of manufacture and cheaper launch. However, solar panels are essential for the power supply of satellites but have limitations in miniaturization and weight reduction because they require a large surface area to be efficiently exposed to sunlight. Space solar cells must be manufactured in consideration of various space environments such as spacecraft and environments with solar thermal temperatures. It is necessary to study structural materials for lightweight and high-efficiency solar cells by applying an unfolding mechanism that optimizes the surface-to-volume ratio. Currently, most products are developed and operated as solar cell panels for space applications with a triple-junction structure of InGaP/GaAs/Ge materials for high efficiency. Furthermore, multi-layered junctions have been studied for ultra-high-efficiency solar cells. Flexible thin-film solar cells and organic-inorganic hybrid solar cells are advantageous for material weight reduction and are attracting attention as next-generation solar cells for small satellites.

• New & Renewable Energy
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• v.5 no.3
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• pp.22-25
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• 2009

For increasing the output voltage, six SMD(surface mount device) type AlGaAs/GaAs solar cells were connected in series. The electrical properties of the array were measured and compared with one sun (100 mW/$cm^2$) and indoor light (480 lux) conditions. Under one sun condition, output power was 21.57 mW and it was $14.67\;{\mu}W$ under indoor light condition. Under the indoor light condition, the intensity of the light is very low compared to one sun condition. Thus the Voc(open circuit voltage) and Isc (short circuit current) of the sample under indoor light condition decreased very much compared to that of under the one sun condition. This kind of solar cell power supply can be used as a power source for ubiquitous sensor network (USN).

• Proceedings of the Korean Society of Marine Engineers Conference
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• 2006.06a
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• pp.289-290
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• 2006

We report a study of Zn(S)Se/GaAs heterojunction solar cells grown by molecular beam epitaxy (MBE). Zn(S)Se/GaAs heterostructures prepared under different conditions were characterized in-situ by reflection high-energy electron diffraction (RHEED). Structural and electrical properties were investigated with double crystal X-ray diffraction and current-voltage characteristics, respectively. The fabricated $n-ZnS_{0.07}Se_{0.93}/p-GaAs$ solar cell (SC #2) exhibited open circuit voltage($V_{oc}$) of 0.37 V, short circuit current($I_{sc}$) of $1.7{\times}10^{-2}$ mA, fill factor of 0.62 and conversion efficiency of 7.8 % under 38.5 $mW/cm^2$ illumination.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.449.2-449.2
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• 2014

태양전지용 III-V족 화합물 반도체 물질인 GaAs는 1.42eV의 Energy Band-gap (Eg)을 가지고 있기 때문에 이론적으로 단일접합 태양전지로는 가장 높은 수준의 광-전 변환효율 달성이 가능하다. 비록 emitter의 조건 가변으로 설정을 했음에도 불구하고, 처음 기본적인 구조였던 emiier 두께 75 nm, 도핑농도 상에서 효율이 24.53%가 될 정도로 큰 효율이 나오게 되었다. TCAD simulation을 이용하여 emitter의 도핑농도와 두께를 가변하여 가장 높은 효율이 나오는 emitter 조건을 찾는 실험을 진행하였다. 시뮬레이션 결과 emitter두께 100 nm에서 도핑농도가 인 경우에 Voc=28.43, Jsc=25.84, Jph=29.12, FF=87.76%, 효율은 25.84%가 나오는 것을 확인 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.143-144
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• 2010

3-5족 화합물 반도체를 이용한 집광형 삼중 접합 태양전지는 40% 이상의 광변환 효율로 많은 주목을 받고 있다[1]. 삼중 접합 태양전지의 하부 셀은 기계적 강도가 높고 장파장을 흡수할 수 있는 Ge이 사용된다. Ge위에 성장될 III-V족 단결정막으로서 Ge과 격자상수가 일치하는 GaInP나 GaAs가 적합하고, 성장 중 V족 원소의 열확산으로 인해 Ge과 pn접합을 형성하게 된다. 이때 GaInP의 P의 경우 GaAs의 As보다 확산계수가 낮아 태양전지 변환효율향상에 유리한 얇은 접합 형성이 가능하고, 표면 에칭효과가 적기 때문에 GaInP를 단결정막으로 선택하여 p-type Ge기판 위 성장으로 단일접합 Ge구조 제작이 가능하다. 하지만 이종접합 구조 성장으로 인해 발생한 계면사이의 전위나 미세결함들이 결정막내부에 존재하게 되며 이러한 결함들은 광학소자 응용 시 비발광 센터로 작용할 뿐 아니라 소자의 누설전류를 증가시키는 원인으로 작용하여 태양전지 변환효율을 감소시키게 된다. 이에 결함감소를 통해 소자의 전기적 특성을 향상시키고자 수소 열처리나 플라즈마 공정을 통해 수소 원자를 박막내부로 확산시키고, 계면이나 박막 내 결함들과 결합시킴으로서 결함들의 비활성화를 유도하는 연구가 많이 진행되어 왔다 [2][3]. 하지만, 격자불일치를 갖는 GaInP/Ge 구조에 대한 수소 열처리 및 불순물 준위의 거동에 대한 연구는 많이 진행되어 있지 않다. 따라서 본 연구에서는 Ga0.45In0.55P/Ge구조에 수소 열처리 공정을 적용을 통하여 단결정막 내부 및 계면에서의 결함밀도를 제어하고 이를 통해 태양 전지의 변환효율을 향상시키고자 한다. <111> 방향으로 $6^{\circ}C$기울어진 p-type Ge(100) 기판 위에 유기금속화학증착법 (MOCVD)을 통해 Si이 도핑된 200 nm의 n-type GaInP층을 성장하여 Ge과 단일접합 n-p 구조를 제작하였다. 제작된 GaInP/Ge구조를 furnace에서 250도에서 90~150분간 시간변화를 주어 수소열처리 공정을 진행하였다. 저온 photoluminescence를 통해 GaInP층의 광학적 특성 변화를 관찰한 결과, 1.872 eV에서 free-exciton peak과 1.761 eV에서 Si 도펀트 saturation에 의해 발생된 D-A (Donor to Acceptor)천이로 판단되는 peak을 검출할 수 있었다. 수소 열처리 시간이 증가함에 따라 free-exciton peak 세기 증가와 반가폭 감소를 확인하였고, D-A peak이 사라지는 것을 관찰할 수 있었다. 이러한 결과는 수소 열처리에 따른 단결정막 내부의 수소원자들이 얕은 불순물(shallow impurity) 들로 작용하는 도펀트들이나, 깊은 준위결함(deep level defect)으로 작용하는 계면근처의 전위, 미세결함들과의 결합으로 결함 비활성화를 야기해 발광세기와 결정질 향상효과를 보인 것으로 판단된다. 본 발표에서는 상술한 결과를 바탕으로 한 수소 열처리를 통한 박막 및 계면에서의 결함준위의 거동에 대한 광분석 결과가 논의될 것이다.