Park, Ju Young;Hong, Chang Woo;Moon, Jong Ha;Gwak, Ji Hye;Kim, Jin Hyeok
Current Photovoltaic Research
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제3권3호
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pp.75-79
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2015
Recently, $Cu_2ZnSn(S_xSe_{1-x})_4$ (CZTSSe) has been received a tremendous attraction as light absorber material in thin film solar cells (TFSCs), because of its earth abundance, inexpensive and non-toxic constituents and versatile material characteristics. Kesterite CZTSSe thin films were synthesized by sulfo-selenization of sputtered Cu/Sn/Zn stacked metallic precursors. The sulfo-selenization of Cu/Sn/Zn stacked metallic precursor thin films has been carried out in a graphite box using rapid thermal annealing (RTA) technique. Annealing process was done under sulfur and selenium vapor pressure using Ar gas at $520^{\circ}C$ for 10 min. The effect of tuning Se/(S+Se) precursor composition ratio on the properties of CZTSSe films has been investigated. The XRD, Raman, FE-SEM and XRF results indicate that the properties of sulfo-selenized CZTSSe thin films strongly depends on the Se/(S+Se) composition ratio. In particular, the CZTSSe TFSCs with Se/(S+Se) = 0.37 exhibits the best power conversion efficiency of 4.83% with $V_{oc}$ of 467 mV, $J_{sc}$ of $18.962mA/cm^2$ and FF of 54%. The systematic changes observed with increasing Se/(S+Se) ratio have been discussed in detail.
Cu 금속 미분말은 확산속도가 CuO 보다 CuO 보다 빠르고 소결시 입자성장을 촉진시키기 때문에 기본조성 (N $i_{0.204}$C $u_{0.204}$Z $n_{0.612}$$O_{1.02}$)F $e_{1.98}$$O_{2.98}$에 들어가는 CuO대신 Cu/CuO의 비를 변화시켜 가면서 Cu가 ferrite에 미치는 영향을 조사하였다. Cu를 CuO 대신 치환함으로써 90$0^{\circ}C$에서 완전한 Spinel구조를 가짐을 XRD pattern을 통하여 확인하였고, Cu/CuO 비가 60%일 때가 투자율 1100, Ms 87 emu/g의 최적조건을 얻었다. Cu는 소결시 확산속도를 증가시켜 입자성장에 영향을 주었으며, CuO대신 Cu의 치환은 저온에서 투자율이 개선됨을 확인하고 소결온도를 3$0^{\circ}C$이상 낮출 수 있었다. 소결이 끝난 후에는 CuO와 같은 거동을 하는 것으로 확인되었다.
각종 산화물을 첨가하여 Co$_2$Z type Ba-ferrite의 저온소결에 관하여 연구하였다. Co$_2$Z type Ba-ferrite 상은 2회 하소과정을 통하여 얻을 수 있었으며, 생성된 상의 XRD peaks는 일부 minor peaks 제외하고는 standard peaks와 거의 일치하였다 제조된 분말은 저온소결을 위하여 ZnO-B$_2$O$_3$ glass리 단독 첨가 및 CuO 또는 Bi$_2$O$_3$와 복합 첨가하였으며, 또한 ZnO-Bi$_2$O$_3$ glass를 단독 첨가하였다. 소결은 900~100$0^{\circ}C$에서 수행하였다. ZnO-B$_2$O$_3$ glass의 단독 첨가 시, 첨가량이 7.5 wt%일 때 가장 높은 수축거동을 나타내었다. ZnO-Bi$_2$O$_3$ glass와 CuO 또는 Bi$_2$O$_3$를 복합 첨가하였을 때, glass를 단독 첨가하였을 경우보다 수축률이 급격히 증가되었다. 또한 ZnO-Bi$_2$O$_3$ glass를 단독 첨가한 시편의 수축률과 초기 투자율은 ZnO-B$_2$O$_3$ glass를 단독 첨가한 시편보다 높은 값을 나타내었다.
유기물 박막에 나노입자가 분포되어 있는 나노복합체를 이용한 전자 소자는 낮은 소비 전력, 낮은 공정 가격, 그리고 높은 기계적 휘어짐이 가능하기에 차세대 전자 소자로 많은 연구가 진행되고 있다. 친환경 소자를 지향하는 현대 기술에서 환경 친화적 코어-쉘 구조의 나노입자를 이용한 나노복합체는 차세대 전자 소자 중 비휘발성 메모리 소자 연구에서 뛰어난 소자 성능을 보여주고 있어 큰 관심을 받고 있으나 코어-쉘 나노입자를 이용한 비휘발성 메모리 소자의 쉘의 유무에 따른 전도도 특성 및 전하수송 메커니즘 연구는 아직 미미한 실정이다. 본 연구에서는, indium-tin-oxide가 코팅된 polyethylene terephthalate 기판 위에 CuInS2 (CIS)-ZnS 친환경 코어-쉘 나노입자가 poly (methylmethacrylate) (PMMA) 안에 분산된 박막을 이용한 비휘발성 메모리 소자를 제작하여 ZnS 쉘이 전기적 전도도에 미치는 영향을 관찰 하였다. CIS-ZnS 코어-쉘 나노입자에서 ZnS 쉘이 없어도 메모리 소자의 전류-전압 특성에서는 높은 전도도 (ON)와 낮은 전도도 (OFF) 상태가 존재하는 전류 쌍안정성 동작을 보이지만, ZnS 쉘의 유무에 따라 ON/OFF 비율 차이를 보여 전도도 특성이 다름을 관측 하였다. 반복된 전계적 스트레스에 의한 전도도 상태 유지 능력 측정을 수행하여 ZnS 쉘의 유무에 따른 소자의 전도도 안정성 능력을 관측하였다. 측정된 전기적 특성을 기반으로 PMMA 박막 안에 분산된 CIS-ZnS 코어-쉘 나노입자를 이용한 비휘발성 메모리 소자에서 ZnS 쉘의 따른 전도도 특성 및 전하수송 메커니즘 특성을 설명하였다.
In this study, $CuInSe_{2}$ (CISe) and $CuInZnSe_{2}$ (CIZSe) thin films were prepared on Corning 1737 glass by radio frequency (RF) magnetron sputtering from binary chalcogenide mixed powder targets. The targets were initially prepared by mixing appropriate weights of CuSe, InSe powder and various ZnSe contents. From the film bulk analysis result, it is observed that Zn concentration in the films increases proportionally with the addition of ZnSe in the sputtering targets. Under optimized conditions, CISe and CIZSe thin films grow as a chalcopyrite structure with strong (112), (220/204) and (312/116) reflections. Films are found to exhibit a high absorption coefficient of $10^{4}$$cm^{-1}$. An increasing of optical band gap from 1.0 eV (CISe) to 1.25 eV (CIZSe) is found to be proportional with an increasing of Zn concentration as expected. All films have a p-type semiconductor characteristic with a carrier concentration in the order of 1014 $cm^{-3}$, a mobility about $10^{1}$$cm^{2{\cdot}-1}{\cdot}s^{-1}$ and a resistivity at the range of $10^{2}-10^{6}$ W${\cdot}$m.
전자빔 증착 장비를 이용하여 SrS:Cu,X TFEL 소자를 제작한 후, 발광 특성을 분석하였다. 형광체 모체는 SrS 분말을 사용하였고 발광 중심체로는 Cu, $CuF_2,\;Cu_2S$ 또는 CuCl 등의 미분말을 사용하였다. SrS:Cu,X TFEL 소자의 발광 특성은 부활성제에 따라 매우 많은 변화를 나타내었다. SrS:$Cu_2$ TFEL 소자의 휘도($L_{40}$)와 효율 (${\eta}_{20}$)은 각각 1443 cd/$m^2$와 2.44 lm/w를 나타내었고, 녹색 빛의 발광 효율은 ZnS:Tb TFEL 소자보다 높아 새로운 녹색 형광체로의 활용이 기대되었다. SrS:CuCl TFEL 소자의 휘도($L_{40}$)와 효율(${\eta}_{20}$)은 각각 262 cd/$m^2$와 0.26 lm/w를 나타내었고 청색 빛을 방출하여 새로운 청색 형광체로의 활용 가능성을 확인하였다.
대도시화와 산업화에 따른 중금속 오염으로 많은 환경오염을 일으키고 있다. 본 연구에서는 Cd, Cu, Fe, Mn, Pb, Zn와 같은 중금속 원소들의 분산과 산출상태를 규명하기 위해 광주광역시의 도로변에서 분진을 채취하여 분석하였다. 분진중의 pH를 측정하였으며 0.1N HCI에 의한 용출실험으로 Cd, Cu, Fe, MN, Pb 및 Zn 함량을 AAS를 이용하여 분석하였다. 광주시의 도로변 분진의 pH는 5.60-7.09범위로 약산성 내지는 거의 중성에 가깝게 나타났으며, 0.IN HCI을 이용한 부분분해 방법으로 분석한 결과는 일부 지역을 제외하고는 오염도가 높다고 판단하기는 어려움이 있지만 Cd와 Cu는 서구지역 특히 광천터미널에서 멀지 않은 지역에서 약간 높은 수치를 보여주며, Mn과 Pb는 북구와 남구에서 약간 높은 수치를 보였으며 Zn는 평균 150.09ppm으로 오염이 상당히 진행되고 있었다. P.I.는 전 지역이 1이하로 우려할 상황 은 아니다. 본 연구와 같은 분석방법을 이용한 다른 지역과 비교해 볼 때, Cd 와 Zn의 오염이 상당히 진행되고 있음을 확인했다.
실리콘의 모노머로 사용되고 있는 MCS 합성촉매계에 관한 연구를 수행하였다. 기존 3원촉매계(Cu/Zn/Sn)에 조촉매 Cd를 추가시킨 4원촉매계(CuCl/$ZnCl_2$/Sn/Cd)는 원료 규소와 염화메틸로부터 MCS를 합성하는 촉매로서 성능이 3원촉매계 보다 우수하였다. 4원촉매계는 조성이 혼합촉매/규소=5/95, Zn/Cu=0.1, Sn/Cu=0.001, Cd/Cu=0.001가 되도록 구성하고, 슬러리상태에서 혼합한 후 활성화된 접촉물질을 제조하여 MCS 합성에 사용하였을 때, 규소소모율 92%에서 평균선택도 92%, 규소소모율 40%에서 반응속도는 175(g-MCS/hr.kg-Si)이었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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