• Korean Chemical Engineering Research
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• 제50권1호
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• pp.177-181
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• 2012

본 연구에서는 $TiO_2$ 필름에 그라핀나노시트(graphenenanosheet, GNS)의 양을 다르게 함으로써 형성한 전극을 이용하여 염료감응형 태양전지를 제작하였고 그 특성을 연구하였다. $TiO_2$-GNS 혼합물 전극은 단순한 혼합방식에 의하여 제작되었으며, N3를 염료로 사용하여 태양전지의 효율을 평가하였다. $TiO_2$-GNS 혼합물 전극을 사용한 염료감응형 태양전지의 전환효율은 GNS의 양에 의해 영향을 받았으며, $TiO_2$에 GNS를 0.01 wt% 혼합한 전극을 사용하여 제작한 염료감응형 태양전지가 가장 높은 효율인 5.73%를 나타내었다. 이는 GNS를 혼합하지 않은 전극을 사용한 태양전지보다 26% 높은 효율이었다. 이와 같은 효율 증가의 원인으로는 GNS 첨가에 의한 N3의 흡착량 증가, 전자 재결합(electron recombination)과 back transport reaction의 감소, 전자 수송의 증가로부터 기인한 것으로 생각된다. 본 연구에서 $TiO_2$(anatase)와 GNS의 존재는 Field-Emission Scanning Electron Microscopy를 통하여 확인하였으며, 흡착된 염료의 양은 자외선분광기(UV-vis Spectroscopy), 전자 재결합의 감소 및 전자 수송에 대한 분석은 전기화학적 임피던스분광법(Electrochemical Impedance Spectroscopy)을 이용하였다.

• 청정기술
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• 제23권2호
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• pp.121-132
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• 2017

온실가스 배출과 지구온난화 문제로 인하여 화석연료를 대체할 수 있는 신재생에너지 개발 및 확산의 필요성이 증가하고 있는데, 청정에너지원인 수소가 주목을 받고 있다. 수소는 지구상에서 가장 많이 존재하는 원소이며, 화석연료, 바이오매스 및 물 등 다양한 형태로 존재한다. 수소를 연료로 사용하기 위해서는 경제적인 방법뿐만 아니라 환경에 미치는 영향을 최소화하는 방법으로 생산하는 것이 중요하다. 수소생산방법에는 전통적 방법인 화석연료 개질반응을 통한 생산과 재생가능한 방법인 바이오매스 및 물을 이용한 생산으로 나뉜다. 화석연료를 이용한 수소생산은 습윤개질반응, 자열개질반응, 부분산화반응 및 가스화반응 등 열화학적 방법으로 가능한데, 이를 청정에너지원으로서 사용하기 위해서는 수소생산과 더불어 이산화탄소 포집이 필요하다. 바이오매스를 이용한 수소생산은 그 양이 매우 미미한 수준이며, 특히 생물학적 전환법은 효율증가를 위한 반응기 구성, 수소생산미생물 배양 등 효과적으로 수소를 생산하기 위한 연구가 더욱 진행되어야 한다. 물분해를 통한 수소생산이 가장 청정한 수소생산기술이지만 태양광, 태양열, 풍력 등 재생 가능한 에너지원으로부터 충분한 에너지공급이 가능해야 한다.

• 한국결정성장학회지
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• 제23권2호
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• pp.108-113
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• 2013

$CuInSe_2$(CIS) chalcopyrite 물질은 고효율 박막 태양전지를 위한 광흡수층의 물질로 매우 잘 알려져 있다. 최근 태양광 산업의 흐름은 안정적인 재료 개발과 가격 경쟁력 있는 태양전지를 위한 효율적인 제조 공정을 일치시키는 것이다. 저가의 CIS 광흡수층 위해 다양한 방법으로 제조를 시도하였고, 본 논문에서는 CIS 광흡수층을 저가형으로 제조를 위해 상용화되는 6 mm pieces를 사용하여 high frequency ball milling과 cryogenic milling을 이용해 CIS 나노입자를 얻었다. 그리고, CIS 광흡수층은 불활성 분위기의 glove box 안에서 milling된 나노입자를 사용하여 paste coating법으로 제조하였다. Chalcopyrite CIS 박막은 기판온도 550도에서 30분간 셀렌화 한 후 성공적으로 제조되었으며, Al/ZnO/CdS/CIS/Mo 구조의 CIS 태양전지는 evaporation, sputtering 및 chemical bath deposition(CBD) 등 다양한 증착 방법으로 각각 제조하였다. 결론적으로, 나노입자를 이용한 CIS 태양전지 전기적 변환효율은 1.74 %를 얻었으며, 개방전압(Voc)는 29 mV, 합선전류밀도(Jsc)는 35 $mA/cm^2$, 그리고 충진율(FF)은 17.2 %였다. 나노입자 CIS 광흡수층은 energy dispersive spectroscopy(EDS), x-ray diffraction(XRD) 그리고 high-resolution scanning electron microscopy(HRSEM) 등으로 특성 분석을 하였다.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제7권3호
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• pp.196-208
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• 2007

An analytical model is proposed for an optically controlled Metal Semiconductor Field Effect Transistor (MESFET), known as Optical Field Effect Transistor (OPFET) considering the diffusion fabrication process. The electrical parameters such as threshold voltage, drain-source current, gate capacitances and switching response have been determined for the dark and various illuminated conditions. The Photovoltaic effect due to photogenerated carriers under illumination is shown to modulate the channel cross-section, which in turn significantly changes the threshold voltage, drainsource current, the gate capacitances and the device switching speed. The threshold voltage $V_T$ is reduced under optical illumination condition, which leads the device to change the device property from enhancement mode to depletion mode depending on photon impurity flux density. The resulting I-V characteristics show that the drain-source current IDS for different gate-source voltage $V_{gs}$ is significantly increased with optical illumination for photon flux densities of ${\Phi}=10^{15}\;and\;10^{17}/cm^2s$ compared to the dark condition. Further more, the drain-source current as a function of drain-source voltage $V_{DS}$ is evaluated to find the I-V characteristics for various pinch-off voltages $V_P$ for optimization of impurity flux density $Q_{Diff}$ by diffusion process. The resulting I-V characteristics also show that the diffusion process introduces less process-induced damage compared to ion implantation, which suffers from current reduction due to a large number of defects introduced by the ion implantation process. Further the results show significant increase in gate-source capacitance $C_{gs}$ and gate-drain capacitance $C_{gd}$ for optical illuminations, where the photo-induced voltage has a significant role on gate capacitances. The switching time ${\tau}$ of the OPFET device is computed for dark and illumination conditions. The switching time ${\tau}$ is greatly reduced by optical illumination and is also a function of device active layer thickness and corresponding impurity flux density $Q_{Diff}$. Thus it is shown that the diffusion process shows great potential for improvement of optoelectronic devices in quantum efficiency and other performance areas.

• 센서학회지
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• 제8권3호
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• pp.239-246
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• 1999

MOCVD로 성장된 p-i-n 구조의 InSb 웨이퍼를 이용하여 $3{\sim}5\;{\mu}m$ 영역의 적외선을 감지할 수 는 고감도 광기전력 형태의 적외선 광다이오드를 제조하였다. InSb는 녹는점과 표면원자들의 증발온도가 낮기 때문에 광다이오드의 접합계면과 표면의 절연보호막으로 $SiO_2$ 박막을 원격 PECVD를 이용하여 성장시켰다. 광다이오드의 저항성 접촉을 위해 In을 증착하였고 77K의 암상태에서 전류-전압 특성을 조사하였다. 영전위 저항과 수광면적의 적($R_0A$)이 $1.56{\times}10^6\;{\Omega}{\cdot}cm^2$의 높은 값을 가졌는데 이는 BLIP 조건을 만족하는 높은 값이었다. InSb 광다이오드에 적외선을 입사 했을때 $10^{11}\;cm{\cdot}Hz^{1/2}{\cdot}W^{-1}$의 매우 높은 정규화된 검지도를 나타내었다. 높은 양자효율과 검지도로 인해 제조된 InSb 적외선 단위 셀을 적외선 array에 그 적용이 가능할 것으로 보인다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.276-276
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• 2010

Localized surface plasmon resonance (LSPR) has been explored recently as a promising approach to increase energy conversion efficiency in photovoltaic devices, particularly for thin film hydrogenated amorphous silicon (a-Si:H) solar cells. The LSPR is frequently excited via an electromagnetic (EM) radiation in proximate metallic nanostructures and its primary con sequences are selective photon extinction and local EM enhancement which gives rise to improved photogeneration of electron-hole (e-h) pairs, and consequently increases photocurrent. In this work, high-dielectric-constant (k) $ZrO_2$ (refractive index n=2.22, dielectric constant $\varepsilon=4.93$ at the wavelength of 550 nm) is proposed as spacing layer to enhance the LSPR for application to the thin film silicon solar cells. Compared to excitation of the LSPR using $SiO_2$ (n=1.46, $\varepsilon=2.13$ at the wavelength of 546.1 nm) spacing layer with Au nanoparticles of the radius of 45nm, that using $ZrO_2$ dielectric shows the advantages of(i) ~2.5 times greater polarizability, (ii) ~3.5 times larger scattering cross-section and ~1.5 times larger absorption cross-section, (iii) 4.5% higher transmission coefficient of the same thickness and (iv) 7.8% greater transmitted electric filed intensity at the same depth. All those results are calculated by Mie theory and Fresnel equations, and simulated by finite-difference time-domain (FDTD) calculations with proper boundary conditions. Red-shifting of the LSPR wavelength using high-k $ZrO_2$ dielectric is also observed according to location of the peak and this is consistent with the other's report. Finally, our experimental results show that variation of short-circuit current density ($J_{sc}$) of the LSPR enhanced a-Si:H solar cell by using the $ZrO_2$ spacing layer is 45.4% higher than that using the $SiO_2$ spacing layer, supporting our calculation and theory.

• 한국건설관리학회논문집
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• 제20권6호
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• pp.126-131
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• 2019

최근 태양광의 발전 효율성과 경제성이 높은 발전소 부지를 확보하기 위해 특정 지역을 대상으로 태양광 발전량을 정확히 예측하기 위한 연구들이 수행되었다. 하지만 국내의 경우 기존 발전량 데이터가 부족함에 따라 정확한 발전량 추정에 문제가 발생할 수 있으며, 우리나라 기준으로 어떠한 기상조건을 나타내는 변수가 태양광발전에 어느 정도의 영향을 미치는지에 대한 연구가 부족한 실정이다. 따라서 본 연구는 지형 효과를 충분히 고려하여 제작된 태양복사에너지 지도와 미세먼지와 같은 기상조건을 추가하여 태양광 발전량 추정 회귀모델을 제시하고, 추정된 발전량과 실제 발전량을 비교 분석하였다. 그 결과, 습도를 제외한 태양복사에너지, 온도, 풍속, 운량, 강수량, 일조시간, 미세먼지가 발전 효율에 통계적으로 유의미한 영향을 미치는 것으로 나타났으며, 회귀 분석모델을 통해 추정된 발전량과 실제 발전량을 비교 분석하여 RMSE는 48.261(h), nRMSE는 1.592(%), MAPE는 11.696(%), 그리고 는 0.979이 도출되었다. 이러한 결과는 국내 태양광 발전 부지를 평가함에 있어서 고려해야 하는 중요한 기상 조건 등 태양광 발전량 추정 모델을 설계하는데 활용할 수 있으며, 이를 바탕으로 태양광 발전소 건설 부지를 선정함에 있어 중요한 지표인 발전량을 정확히 추정하는데 기여할 것으로 사료된다.

• 자원리싸이클링
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• 제30권2호
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• pp.39-45
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• 2021

폐 태양광전지 처리과정에서 은은 실리콘 및 알루미늄을 회수 위해 제거 하거나 처리하지않고 버리고있는 현실이다. 경제적 및 환경 보호 측면에 폐 태양광전지부터 은의 회수 중요하다고 판단함. 선행연구에서 1 mol/L 질산, 반응온도 70도, 반응시간 2h로 폐 태양광전지부터 Ag, Al을 침출 하었다. 이 침출액으로부터 은을 회수하기 위해 추출제 LIX63 및 탈거제 암모니아수 이용하였다. 추출 및 탈거 효율에 영향 미치는 조건: 침출액 pH, 금속이온 농도, 추출제의 농도, A/O ratio(수상 및 유기상 부피비율), 탈거제 농도 및 탁거과정에서 A/O ratio등을 변화시켜 조차하였다. McCabe-Thiele plots로부터 Ag(I)의 추출 및 탈거에 대한 이론 단수를 구하였으며, 향류 다단 모의 추출 시험을 통해 Ag(I)의 추출과 탈거에 대한 효율이 각각 >99.99%, 98.9% 이었다. Ag(I)와 Al(III)의 순도는 각각 99.998% 와 99.99%이었으며, 질산 침출액으로부터 Ag(I)및 Al(III)을 회수하기 위한 공정도를 제안하였다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2010년도 하계학술대회 논문집
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• pp.375-375
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• 2010

CdTe as an absorber material is widely used in thin film solar cells with the heterostructure due to its almost ideal band gap energy of 1.45 eV, high photovoltaic conversion efficiency, low cost and stable performance. The deposition methods and preparation conditions for the fabrication of CdTe are very important for the achievement of high solar cell conversion efficiency. There are some rearranged reports about the deposition methods available for the preparation of CdTe thin films such as close spaced sublimation (CSS), physical vapor deposition (PVD), vacuum evaporation, vapor transport deposition (VTD), closed space vapor transport, electrodeposition, screen printing, spray pyrolysis, metalorganic chemical vapor deposition (MOCVD), and RF sputtering. The RF sputtering method for the preparation of CdTe thin films has important advantages in that the thin films can be prepared at low growth temperatures with large-area deposition suitable for mass-production. The authors reported that the optical and electrical properties of CdTe thin film were closely connected by the thickness-uniformity of the film in the previous study [1], which means that the better optical absorbance and the higher carrier concentration could be obtained in the better condition of thickness-uniformity for CdTe thin film. The thickness-uniformity could be controlled and improved by the some process parameters such as vacuum level and RF power in the sputtering process of CdTe thin films. However, there is a limitation to improve the thickness-uniformity only in the preparation process [1]. So it is necessary to introduce the external or additional method for improving the thickness-uniformity of CdTe thin film because the cell size of thin film solar cell will be enlarged. Therefore, the authors firstly applied the chemical mechanical polishing (CMP) process to improving the thickness-uniformity of CdTe thin films with a G&P POLI-450 CMP polisher [2]. CMP process is the most important process in semiconductor manufacturing processes in order to planarize the surface of the wafer even over 300 mm and to form the copper interconnects with damascene process. Some important CMP characteristics for CdTe were obtained including removal rate (RR), WIWNU%, RMS roughness, and peak-to-valley roughness [2]. With these important results, the CMP process for CdTe thin films was performed to improve the thickness-uniformity of the sputtering-deposited CdTe thin film which had the worst two thickness-uniformities of them. Some optical properties including optical transmittance and absorbance of the CdTe thin films were measured by using a UV-Visible spectrophotometer (Varian Techtron, Cary500scan) in the range of 400 - 800 nm. After CMP process, the thickness-uniformities became better than that of the best condition in the previous sputtering process of CdTe thin films. Consequently, the optical properties were directly affected by the thickness-uniformity of CdTe thin film. The absorbance of CdTe thin films was improved although the thickness of CdTe thin film was not changed.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권4호
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• pp.1-7
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• 2017

염료감응형 태양전지 촉매층으로 CoSi의 신뢰성을 확인하기 위해 전자빔증착기를 이용하여 100 nm-Co/300 nm-Si/quartz의 적층구조를 형성하고, $700^{\circ}C$-60분의 진공열처리하여 약 350 nm-CoSi를 형성하였다. 이때 잔류 Co를 제거하기 위해 $80^{\circ}C$-30%의 황산처리를 진행하였다. 또한 비교를 위해 100 nm-Pt/glass 상대전극을 준비하였다. CoSi 상대전극이 채용된 DSSC 소자의 신뢰성을 확인하기 위해 $80^{\circ}C$ 온도조건에서 0, 168, 336, 504, 672, 840시간동안 유지하였다. 이들을 채용한 DSSC 소자의 광전기적 특성을 분석하기 위해 solar simulator와 potentiostat을 이용하였다. CoSi 상대전극의 촉매활성도, 미세구조, 그리고 조성 분석을 확인하기 위해 CV, FE-SEM, FIB-SEM, EDS를 이용하여 분석하였다. 시간에 따른 에너지변환효율 결과, Pt와 CoSi 상대전극 모두 에너지변환효율이 504시간까지는 유지되다가 672시간 경과 후 처음의 50%로 감소하는 특성을 보였다. 촉매활성도 분석 결과, 시간이 지남에 따라 Pt와 CoSi 상대전극 모두 촉매활성도가 감소하여 각각 64%, 57%의 촉매활성도를 보였다. 미세구조 분석 결과, CoSi층은 전해질에 대한 안정성은 우수하였으나, 하부 쿼츠 기판과 CoSi층의 접촉면에 스트레스가 집중되어 국부적으로 크렉이 형성되며, 궁극적으로 ${\mu}m$급의 박리현상을 확인하였다. 따라서 CoSi 상대전극은 실리사이드화 되는 과정에서 잔류응력 때문에 열화가 일어나므로 신뢰성의 확보를 위해서는 이러한 잔류응력의 대책이 필요하였다.