An ongoing research project is devoted to the design and implementation of a satellite based asset tracking for supporting emergency management in crisis operations. Due to the emergency environment, one has to rely on a low power consumption wireless communication. Therefore, the communication hardware and software must be designed to match requirements, which can only be foreseen at the level of more or less likely scenarios. The latter aspect suggests a deep use of a simulator (instead of a real network of sensors) to cover extreme situations. The former power consumption remark suggests the use of a minimal computer (Raspberry Pi) as data collector.
박막태양전지에서 p-layer, i-layer, n-layer의 thickness와 doping concentration은 가장 기본이 되는 요소이다. 각 layer에서 위 두 가지 요소를 ASA simulator를 이용해서 높은 효율을 갖는 박막태양전지를 설계하기 위해 조절하였다. Simulation결과 p-layer의 thickness는 $9.5*10^{-9}m$, doping concentration은 0.2eV, i-layer의 thickness는 $4.535*10^{-7}m$, n-layer의 thickness는 $2*10^{-8}m$, doping concentration 은 0.1eV에서 최종 11.48%의 효율을 얻을 수 있었다. 본 연구를 통하여 높은 효율의 박막태양전지 설계 시에 도움이 될 수 있을 것이다.
ZnO semiconductor material has been widely utilized in various applications in semiconductor device technology owing to its unique electrical and optical features. It is a promising as solar cell material, because of its low cost, n-type conductivity and wide direct band gap. In this work ZnO/Si heterojunctions were fabricated by using pulsed laser deposition. Vacuum chamber was evacuated to a base pressure of approximately $2{\times}10^{-6}Torr$. ZnO thin films were grown on p-Si (100) substrate at oxygen partial pressure from 5mTorr to 40mTorr. Growth temperature of ZnO thin films was set to 773K. A pulsed (10 Hz) Nd:YAG laser operating at a wavelength of 266 nm was used to produce a plasma plume from an ablated a ZnO target, whose density of laser energy was $10J/cm^2$. Thickness of all the thin films of ZnO was about 300nm. The optical property was characterized by photoluminescence and crystallinity of ZnO was analyzed by X-ray diffraction. For fabrication ZnO/Si heterojunction diodes, indium metal and Al grid patterns were deposited on back and front side of the solar cells by using thermal evaporator, respectively. Finally, current-voltage characteristics of the ZnO/Si structure were studied by using Keithly 2600. Under Air Mass 1.5 Global solar simulator with an irradiation intensity of $100mW/cm^2$, the electrical properties of ZnO/Si heterojunction photovoltaic devices were analyzed.
In order to improve the efficiency of dye-sensitized solar cell (DSSC), $TiO_2$ electrode screen-printed on transparent conducting oxide (TCO) substrate was sintered in variation with different temperature$(350\;to\;550^{\circ}C)$. $TiO_2$ electrode on fluorine doped tin oxide (FTO) glass was assembled with Pt counter electrode on FTO glass. I-V properties of DSSCs were measured under solar simulator. Also, effect of sintering temperature on surface morphology of $TiO_2$ films was investigated to understand correlation between its surface morphology and sintering temperature. Such surface morphology was observed by atomic force microscopy (AFM). Below sintering temperature of $500^{\circ}C$, efficiency of DSSCs was relatively lower due to lower open circuit voltage. Oppositely, above sintering temperature of $500^{\circ}C$, efficiency of DSSCs was relatively higher due to higher open circuit voltage. In both cases, lower fill factor (FF) was observed. However, at sintering temperature of $500^{\circ}C$, both efficiency and fill factor of DSSCs were mutually complementary, enhancing highest fill factor and efficiency. Such results can be explained in comparison of surface morphology with schematic diagram of energy states on the $TiO_2$ electrode surface. Consequently, it was considered that optimum sintering temperature of a-terpinol included $TiO_2$ paste is at $500^{\circ}C$.
가볍고, 유연성(flexibility)을 갖는 박막(thin film)형 플랙서블 태양전지(flexible solar cell)는 상황에 따른 형태의 변형이 가능하여, 휴대가 간편하고, 기존 혹은 신규 구조물의 지붕(rooftop)등에 설치가 용이하여, 차세대 성장 동력 분야에서 각광받고 있다. 그러나 아직까지 플랙서블 태양전지는 제작시 열에 의한 기판의 변형, 기판 이송시 너울 현상, 대면적 패터닝(patterning) 기술 등 많은 어려움 등으로 웨이퍼나 글라스 기판에 제조된 태양전지 대비 낮은 광전환 효율을 갖는다. 따라서 본 연구에서는 플랙서플 태양전지 성능개선을 위해 3.5세대급 ($450{\times}450cm^2$) 스퍼터(sputter), 금속유기 화학기상장치 (MOCVD), 플라즈마 화학기상장치 (PECVD), 레이저 가공장치 (Laser scriber)를 이용하여 a-Si:H/a-SiGe:H 이중접합(tandem)을 갖는 태양전지를 제작하였고, 광 변환효율 특성을 평가하였다. 전도도(conductivity), 라만(Raman)분광 및 UV/Visible 분광 분석을 통하여 박막의 전기적, 구조적, 광학적 물성을 평가하여 단위박막의 물성을 최적화 했다. 또한 제작된 태양전지는 쏠라 시뮬레이터 (Solar Simulator)를 이용하여 성능 평가를 수행하였고, 상/하부층의 전류 정합 (current matching)을 위해 외부양자효율 (external quantum efficiency) 분석을 수행하였다. 제작된 이중접합 접이식 태양전지로 소면적($0.25cm^2$)에서 8.7%, 대면적($360cm^2$ 이상) 8.0% 이상의 효율을 확보하였으며, 성능 개선을 위해 대면적 패턴 기술 향상 및 공정 기술 개선을 수행 중이다.
Kim, Seongtak;Park, Sungeun;Kim, Young Do;Kim, Hyunho;Bae, Soohyun;Park, Hyomin;Lee, Hae-Seok;Kim, Donghwan
한국진공학회:학술대회논문집
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한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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pp.490.2-490.2
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2014
Since the general solar cells accept sun light at the front side, excluding the electrode area, electrons move from the emitter to the front electrode and start to collect at the grid edge. Thus the edge of gridline can be important for electrical properties of screen-printed silicon solar cells. In this study, the improvement of electrical properties in screen-printed crystalline silicon solar cells by contact treatment of grid edge was investigated. The samples with $60{\Omega}/{\square}$ and $70{\Omega}/{\square}$ emitter were prepared. After front side of samples was deposited by SiNx commercial Ag paste and Al paste were printed at front side and rear side respectively. Each sample was co-fired between $670^{\circ}C$ and $780^{\circ}C$ in the rapid thermal processing (RTP). After the firing process, the cells were dipped in 2.5% hydrofluoric acid (HF) at room temperature for various times under 60 seconds and then rinsed in deionized water. (This is called "contact treatment") After dipping in HF for a certain period, the samples from each firing condition were compared by measurement. Cell performances were measured by Suns-Voc, solar simulator, the transfer length method and a field emission scanning electron microscope. According to HF treatment, once the thin glass layer at the grid edge was etched, the current transport was changed from tunneling via Ag colloids in the glass layer to direct transport via Ag colloids between the Ag bulk and the emitter. Thus, the transfer length as well as the specific contact resistance decreased. For more details a model of the current path was proposed to explain the effect of HF treatment at the edge of the Ag grid. It is expected that HF treatment may help to improve the contact of high sheet-resistance emitter as well as the contact of a high specific contact resistance.
A new concept of "photo" -antisense method has been evaluated, where the inhibition of gene expression by the conventional antisense method is enhanced by photochemical binding between antisense oligonucleotides conjugated with photo-reactive compound and target mRNA or DNA. Fluorescein labeled oligodeoxyribonucleotides (F-DNA) was delivered to cell nuclei in the encapsulated form in multilamellar lecithin liposomes with neutral charge. F-DNA was previously shown to photo-bind to the complementary stranded DNA, and the delivery system using neutral liposome to be effective in normal human keratinocytes. In the present study, we used human kidney cancer G401.2/6TG.1 cell line to be advantageous in reproducible experiments. p53 was adopted as a target gene since antisense sequence information has been accumulated. The nuclear localization ofF-DNA was identified by comparing the fluorescence ofF-DNA with that of Hoechst 33258 under fluorescence microscope. After 7hr incubation to accumulate p53 protein induced by UV -B, p53 protein was quantified by Western blot. After 2hrs from F-DNA application, about 30% of cell population incorporated F-DNA in their nuclei with some morphological change possibly due to liposomal toxicity. Irradiation of visible light longer than 400nm from solar simulator at this time enhanced the inhibitory action of antisense F-DNA. The present results suggest that photo-antisense method is promising to control gene expression in time and space dependent manner. Further improvement of F-DNA delivery to cancer cells in the stability and toxicity is in progress. progress.
태양전지는 무기태양전지와 유기태양전지 등이 연구 되고 있는데 [1] 그 중 유기물질의 장점(높은 수율, solution phase processing, 저비용으로 전력 생산)과 무기재료의 장점(높은 전자 이동도, 넓은 흡수 범위, 우수한 환경 및 열 안정성)을 융합함으로써 장기적 구조안정성의 확보와 광전변환의 고 효율화를 동시에 달성하기 위한 유기무기 하이브리드 태양전지가 최근 큰 관심을 끌고 있다[2]. 본 연구에서는 hybrid photovoltaics에 유기물 MDMO-PPV와 전도성 고분자 PEDOT:PSS를 무기물 GaN 위에 spin coating 하여 두께에 다른 효율을 측정하였다. 유기물 MDMO-PPV는 p-형으로 클로로벤젠, 톨루엔과 같은 유기 용매에 잘 녹으며 HOMO 5.33eV, LUMO 2.97eV, energy band gap 2.4eV이며 99.5%의 순도 물질을 사용하였다. 또한 정공 수송층(hole transport layer, HTL)으로 PEDOT:PSS를 사용하였으며, HOMO 5.0eV, LUMO 3.6eV, energy band gap 1.4eV를 가지며 증류수나 에탄올과 같은 수용성 용매에 잘 녹는 특성을 가지고 있다. 무기물은 III-V 족 물질 n-GaN(002)을 사용하였고 valence band energy 1.9eV, conduction band energy 6.3eV, energy band gap 3.4eV, 높은 전자 이동도와 높은 포화 속도, 광전자 소자에 유리한 광 전기적 특성을 가지고 있다. 기판으로는 GaN와 격자 부정합도와 열팽창계수 부정합도가 큰 Sapphire (Al2O3) 이종 기판을 사용하였다. 전극으로 Au를 사용하였으며 E-beam증착하였다. Reflector로서 Al를 thermal evaporator로 증착하였다 [3]. 실험 과정은 두께에 따른 효율을 알아보기 위해 MDMO-PPV를 900~1,500 rpm으로 spin coating 하였고, 열처리에 따른 효율을 알아보기 위해 열처리 온도 조건을 $110{\sim}170^{\circ}C$의 변화를 주었다. FE-SEM으로 표면과 단면을 관찰하였으며 J-V 특성을 알아보기 위해 각 샘플마다 solar simulator를 사용하여 측정하였고 그 결과를 논의하였다.
Methylene blue(MB) was photocatalytically degraded with one-body photoanode and solar simulator to investigate the possible application to both environmental purification and photoelectrochemical cell for hydrogen production. Photoactive titanium dioxide was formed on both sides of Ti plate following steps such as rinsing-annealing-calcination or anodizing(20 V, 30 V)-annealing($350^{\circ}C$, $450^{\circ}C)$ after etching. The prepared titania plate($2cm{\times}2\;cm$, ca 1.6 mg $TiO_2$ on the basis of $1\;{\mu}m$ thickness) was used to degrade MB(10 ppm in 200 mL solution). The reaction tended to follow the Langmuir-Hinshelwood kinetics with zero order. Comparative experiments with Degussa P25 showed the same zero order kinetics when 2 mg of P25 had been used, while the first order kinetics when 200 mg used. This concludes the feasibility of the prepared titania plate as a material for the purification of low-level harmful organics and an electrode or a membrane for photoelectrochemical system for hydrogen production.
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.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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