• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제24권2호
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• pp.37-41
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• 2017

$Cu_2O$는 초저가 태양전지의 흡수층으로 적용될 수 있는 물질 중 하나로 direct band gap($E_g={\sim}2.1eV$)을 갖고 있으며 최대 650 nm 파장의 빛을 흡수 할 수 있는 높은 흡수율을 가지고 있다. 또한 무독성, 풍부한 매장량으로 낮은 비용 등의 여러 장점을 가지며 간단하고 저렴한 방법으로 대량으로 제작이 가능하다. 본 연구에서 Au가 증착된 $SiO_2/Si$ 기판 위에 전착법을 통해 $Cu_2O$ 박막을 제작하였다. 우리는 용액의 pH와 작업전극에 인가되는 전위, 용액의 온도와 같은 공정조건을 바꾸어주었고 최종적으로 XRD와 SEM 사진 분석을 통해 박막의 특성을 확인하였다.

• 한국진공학회지
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• 제20권2호
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• pp.77-85
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• 2011

실리콘(Si)에 비해 상대적으로 밴드 갭이 작고, 열전도도가 낮으며, 기존의 Si 반도체 공정 기술과 호환이 가능한 실리콘-게르마늄(SiGe) 합금은 트랜지스터, 광수신 소자, 태양전지, 열전 소자 등 다양한 전자 소자에서 사용되고 있다. 본 논문에서는 SiGe 합금이 전자소자에 응용되는 원리 및 응용과 관련된 기술적인 논제들을 고찰한다. Si에 비해 밴드 갭이 작은 게르마늄(Ge)이 그 구성 원소인 SiGe 합금의 밴드 갭은 Si과 Ge의 분률과 상관없이 항상 Si의 밴드 갭 보다 작다. 이러한 SiGe의 작은 밴드 갭은 전류 이득의 손실 없이 베이스 두께를 감소시키는 것을 가능하게 하여 바이폴라 트랜지스터의 동작속도를 향상시킨다. 또한, Si이 흡수하지 못하는 장파장 대의 빛을 SiGe이 흡수하여 광전류를 생성하게 함으로써 태양전지의 변환효율을 증가시킨다. 질량이 서로 다른 Si 및 Ge 원소의 불규칙적인 분포에 의해 발생하는 포논 산란 효과 때문에 SiGe 합금은 순수한 Si 및 Ge과 비교할 때 낮은 열전도도를 갖는다. 낮은 열전도도 특성의 SiGe 합금은 전자 소자 구조 내에서의 열 손실을 억제하는데 효과가 있으므로 Si 반도체 공정 기반의 열전 소자의 구성 물질로서 활용이 기대된다.

• 공업화학
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• 제24권4호
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• pp.396-401
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• 2013

Benzo[1,2,5]thiadiazole, carbazole 및 phenanthrene을 기본 골격으로 한 교대공중합체인 poly[9-(2-octyl-dodecyl)-9H-carbazole-alt-4,7-di-thiophen-2-yl-benzo[1,2,5]thiadiazole] (PCD20TBT)와 poly[9,10-bis-(2-octyl-dodecyloxy)-phenanthrene-alt-4,7-di-thiophen-2-yl-benzo[1,2,5]thiadiazole] (PN40TBT)을 Suzuki coupling reaction을 이용하여 중합하였다. 합성한 고분자들은 chloroform, chlorobenzene, 1,2-dichlorobenzene, tetrahydrofuran, toluene과 같은 유기용매에 대한 용해도가 우수하였다. PCD20TBT의 최대흡수 파장과 밴드갭은 각각 535 nm와 1.75 eV이고, PN40TBT의 최대흡수 파장과 밴드갭은 각각 560 nm과 1.97 eV이었다. PCD20TBT의 HOMO 및 LUMO 에너지준위는 각각 - 5.11 eV와 - 3.36 eV이고, PN40TBT의 HOMO 및 LUMO 에너지준위는 각각 -5.31 eV와 -3.34 eV이었다. 합성한 고분자와 (6)-1-(3-(methoxycarbonyl)-{5}-1-phenyl[5,6]-fullerene(PCBM)을 1:2의 중량비로 블랜딩하여 제작한 이종접합형태(bulk heterojunction) 태양전지를 제작하였다. PCD20TBT의 광전변환효율은 0.52%, PN40TBT의 광전변환효율은 0.60%이었다. 그리고 소자의 단락 전류밀도, 충진 인자와 개방전압은 PCD20TBT가 각각 $-1.97mA/cm^2$, 38.2%, 0.69 V이며, PN40TBT의 경우 각각 $-1.77mA/cm^2$, 42.9%, 0.79 V이었다.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제35권2호
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• pp.505-512
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• 2014

A new donor-accepter-donor-accepter-donor (D-A-D-A-D) type 2,1,3-benzothiadiazole-thiophene-based acceptor unit 2,5-di(4-(5-bromo-4-octylthiophen-2-yl)-2,1,3-benzothiadiazol-7-yl)thiophene ($DTBTTBr_2$) was synthesized. Copolymerized with fluorene and indeno[1,2-b]fluorene electron-rich moieties, two alternating narrow band gap (NBG) copolymers PF-DTBTT and PIF-DTBTT were prepared. And two copolymers exhibit broad and strong absorption in the range of 300-700 nm with optical band gap of about 1.75 eV. The highest occupied molecular orbital (HOMO) energy levels vary between -5.43 and -5.52 eV and the lowest unoccupied molecular orbital (LUMO) energy levels range from -3.64 to -3.77 eV. Potential applications of the copolymers as electron donor material and $PC_{71}BM$ ([6,6]-phenyl-$C_{71}$ butyric acid methyl ester) as electron acceptors were investigated for photovoltaic solar cells (PSCs). Photovoltaic performances based on the blend of PF-DTBTT/$PC_{71}BM$ (w:w; 1:2) and PIF-DTBTT/$PC_{71}BM$ (w:w; 1:2) with devices configuration as ITO/PEDOT: PSS/blend/Ca/Al, show an incident photon-to-current conversion efficiency (IPCE) of 2.34% and 2.56% with the open circuit voltage ($V_{oc}$) of 0.87 V and 0.90 V, short circuit current density ($J_{sc}$) of $6.02mA/cm^2$ and $6.12mA/cm^2$ under an AM1.5 simulator ($100mA/cm^2$). The photocurrent responses exhibit the onset wavelength extending up to 720 nm. These results indicate that the resulted narrow band gap copolymers are viable electron donor materials for polymer solar cells.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제15권4호
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• pp.665-670
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• 2020

CIGS 박막 태양 전지의 버퍼층은 흡수층과 윈도우층 사이의 밴드정렬(band alignment)을 통해 에너지 변환 효율을 향상시킨다. ZnS는 무독성의 II-VI 반도체 화합물로서 직접천이형 광대역 밴드갭과 n형 전도성을 가지며, 높은 광투과성, 높은 굴절률 등의 우수한 전기적, 광학적 특성을 가지고 있고, 우수한 격자정합을 가지는 물질이다. 이 연구에서, RF 마그네트론 스퍼터링 방법에 의해 증착 후 급속 열처리에 의해 제작된 ZnS 버퍼층 박막의 구조적, 광학적 특성의 상관관계에 대해 고찰하였다. (111), (220), (311) 면의 섬아연광 입방정 구조를 확인할 수 있고, 상대적으로 저온에서 급속열처리를 수행한 시료에서는 (002) 면의 우르쯔광 육방정 구조가 함께 나타나는 다결정이 되었다. 고온에서 급속열처리 수행한 시료에서는 섬아연광 입방정 구조의 단결정으로 상전이 된다. 화학적 성분 분석을 통해서 Zn/S의 비율이 화학양론에 근접한 시료에서 섬아연광 입방정 구조의 단결정이 나타났음을 확인하였다 급속열처리 온도가 증가할수록 흡수단이 다소간 단파장 쪽으로 이동되고, 가시광 파장 범위에서 평균 광투과율이 증가하는 경향성을 보이며 500℃ 조건에서는 80.40%로 향상되었다.

• Advances in nano research
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• 제3권3호
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• pp.133-141
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• 2015

Influence of Ag nanoparticles on optical and photovoltaic properties of, silicon substrates, silicon solar cells and glass have been investigated. Silver nanoparticles have been fabricated by evaporation of thin Ag layers followed by the thermal annealing. The surface plasmon resonance peak was observed in the absorbance spectrum at 470 nm of glass with deposited silver nanoparticles. It is demonstrated that deposition of silver nanoparticles on silicon substrates was accompanied with a significant decrease in reflectance at the wavelength 360-1100 nm and increase of the absorption at wavelengths close to the band gap for Si substrates. We studied influence of Ag nanoparticles on photovoltaic characteristics of silicon solar cells without and with common use antireflection coating (ARC). It is shown that silver nanoparticles deposited onto the front surface of the solar cells without ARC led to increase in the photocurrent density by 39% comparing to cells without Ag nanoparticles. Contrary to this, solar cells with Ag nanoparticles deposited on front surface with ARC discovered decrease in photocurrent density. The improved performance of investigated cells was attributed to Ag-plasmonic excitations that reduce the reflectance from the silicon surface and ultimately leads to the enhanced light absorption in the cell. This study showed possibility of application of Ag nanoparticles for the improvement of the conversion efficiency of waferbased silicon solar cells instead of usual ARC.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제35권8호
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• pp.2245-2250
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• 2014

A new accepter unit, 6,7-difluoro-2,3-dihexylquinoxaline, was prepared and utilized for the synthesis of the conjugated polymers containing electron donor-acceptor pair for OPVs. New series of copolymers with dioctyloxybenzodithiophene as the electron rich unit and 6,7-difluoro-2,3-dihexylquinoxaline as the electron deficient unit are synthesized. The solid films of poly[2,6-(4,8-bis(2-ethylhexyloxy)benzo[1,2-b:4,5-b']dithiophene)-alt-5,8-(6,7-difluoro-2,3-dihexylquinoxaline)] (PBQxF) and poly[2,6-(4,8-bis(2-ethylhexyloxy) benzo[1,2-b:4,5-b']dithiophene)-alt-5,8-(6,7-difluoro-2,3-dihexyl-5,8-di(thiophen-2-yl) quinoxaline)] (PBDTQxF) show absorption bands with maximum peaks at about 599 and 551 nm and the absorption onsets at 692 and 713 nm, corresponding to band gaps of 1.79 and 1.74 eV, respectively. The devices comprising PBQxF with $PC_{71}BM$ (1:2) showed open-circuit voltage ($V_{OC}$) of 0.64 V, short-circuit current density ($J_{SC}$) of $1.58mA/cm^2$, and fill factor (FF) of 0.39, giving power conversion efficiency (PCE) of 0.39%. To obtain absorption in the longer wavelength region, thiophene units without any alkyl group are incorporated as one of the monomers in PBDTQxF, which may result in low solubility of the polymers to lead lower efficiency.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제33권2호
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• pp.629-635
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• 2012

Two novel conjugated copolymers utilizing 4,7-dithien-2-yl-2,1,3-benzothiadiazole (DTBT) coupled with cyano (-CN) substituted vinylene, as the electron deficient moeity, have been synthesized and evaluated in bulk heterojunction solar cell. The electron deficient moeity was coupled with carbazole and fluorene unit by Knoevenagel condition to provide poly(bis-2,7-((Z)-1-cyano-2-(5-(7-(2-thienyl)-2,1,3-benzothiadiazol-4-yl)-2-thienyl)ethenyl)-alt-9-(1-octylnonyl)-9H-carbazol-2-yl-2-butenenitrile) (PCVCNDTBT) and poly(bis-2,7-((Z)-1-cyano-2-(5-(7-(2-thienyl)-2,1,3-benzothiadiazol-4-yl)-2-thienyl)ethenyl)-alt-9,9-dihexyl-9H-fluoren-2-yl) (PFVCNDTBT). The optical band gaps of PCVCNDTBT (1.74 eV) and PFVCNDTBT (1.80 eV) are lower than those of PCDTBT (1.88 eV) and PFVDTBT (2.13 eV), which is advantageous to provide better coverage of the solar spectrum in the longer wavelength region. The high $V_{oc}$ value of the PSC of PCVCNDTBT (~0.91 V) is attributed to its lower HOMO energy level ( 5.6 eV) as compared to PCDTBT ( 5.5 eV). Bulk heterojunction solar cells based on the blends of the polymers with [6,6]phenyl-$C_{61}$-butyric acid methyl ester ($PC_{61}BM$) gave power conversion efficiencies of 0.76% for PCVCNDTBT under AM 1.5, 100 mW/$cm^2$.