Hwang, Yoonjung;Lim, Ye Seul;Lee, Byung-Seok;Park, Young-Il;Lee, Doh-Kwon
Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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2014.02a
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pp.471.2-471.2
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2014
We demonstrate here that an improvement in precursor film density (green density) leads to a great enhancement in the photovoltaic performance of CuInSe2 (CISe) thin film solar cells fabricated with Cu-In nanoparticle precursor films via chemical solution deposition. A cold-isostatic pressing (CIP) technique was applied to uniformly compress the precursor film over the entire surface (measuring 3~4 cm2) and was found to increase its relative density (particle packing density) by ca. 20%, which resulted in an appreciable improvement in the microstructural features of the sintered CISe film in terms of lower porosity, reduced grain boundaries, and a more uniform surface morphology. The low-bandgap (Eg=1.0 eV) CISe PV devices with the CIP-treated film exhibited greatly enhanced open-circuit voltage (VOC, from 0.265 V to 0.413 V) and fill factor (FF, from 0.34 to 0.55), as compared to the control devices. As a consequence, an almost 3-fold increase in the average power conversion efficiency, 3.0 to 8.2% (with the highest value of 9.02%), was realized without an anti-reflection coating. A diode analysis revealed that the enhanced VOC and FF were essentially attributed to the reduced reverse saturation current density (j0) and diode ideality factor (n). This is associated with the suppressed recombination, likely due to the reduction in recombination sites such as grain/air surfaces (pores), inter-granular interfaces, and defective CISe/CdS junctions in the CIP-treated device. From the temperature dependences of VOC, it was confirmed that the CIP-treated devices suffer less from interface recombination.
Ni nanoparticles (NPs)-graphitic carbon nanofiber (GCNF) composites were fabricated using an electrospinning method. The amounts of Ni precursor used as catalyst for the catalytic graphitization were controlled at 0, 2, 5, and 8 wt% to improve the photovoltaic performances of the nanoparticles and make them suitable for use as counter electrodes for dye-sensitized solar cells (DSSCs). As a result, Ni NPs-GCNF composites that were fabricated with 8 wt% Ni precursors showed a high circuit voltage (0.73 V), high photocurrent density ($14.26mA/cm^2$), and superb power-conversion efficiency (6.72%) when compared to those characteristics of other samples. These performance improvements can be attributed to the reduced charge transport resistance that results from the synergetic effect of the superior catalytic activity of Ni NPs and the efficient charge transfer due to the formation of GCNF with high electrical conductivity. Thus, Ni NPs-GCNF composites may be used as promising counter electrodes in DSSCs.
Continuous efforts are being made to improve the efficiency of Si solar cells, which is the prevailing technology at this time. As opposed to the standard front-lit solar cell design, the back-lit design suffers no shading loss because all the metal electrodes are placed on one side close to the pn junction, which is referred to as the front side, and the incoming light enters the denuded back side. In this study, a systematic comparison between the two designs was conducted by means of computer simulation. Medici, a two-dimensional semiconductor device simulation tool, was utilized for this purpose. The $0.6{\mu}m$ wavelength, the peak value for the AM-1.5 illumination, was chosen for the incident photons, and the minority-carrier recombination lifetime (${\tau}$), a key indicator of the Si substrate quality, was the main variable in the simulation on a p-type $150{\mu}m$ thick Si substrate. Qualitatively, minority-carrier recombination affected the short circuit current (Isc) but not the opencircuit voltage (Voc). The latter was most affected by series resistance associated with the electrode locations. Quantitatively, when ${\tau}{\leq}500{\mu}s$, the simulation yielded the solar cell power outputs of $20.7mW{\cdot}cm^{-2}$ and $18.6mW{\cdot}cm^{-2}$, respectively, for the front-lit and back-lit cells, a reasonable 10 % difference. However, when ${\tau}$ < $500{\mu}s$, the difference was 20 % or more, making the back-lit design less than competitive. We concluded that the back-lit design, despite its inherent benefits, is not suitable for a broad range of Si solar cells but may only be applicable in the high-end cells where float-zone (FZ) or magnetic Czochralski (MCZ) Si crystals of the highest quality are used as the substrate.
The purpose of this study is to design and develop the circuit of the dual mode syringe pump. Syringe pump is used in intensive care unit, delivery room, pediatric room, operating theater and other fields of hospital at present. Normally the syringe pump delivers one medicine in one case, but in case of intensive care unit, it is necessary to deliver more than two kinds of medicines at a time. Therefore we have designed dual mode syringe pump. We used RISC type microcontroller, PIC17C44 as master controller, and PIC16C73 as slave cpu using for the low power consumption. The performance of system is evaluated by analysis of the linearity and accuracy which is the most important factors in application. While the proposed system shows a acceptable linearity and accuracy, a further research about reducing the errorr should be done.
To restore visual sensation of blind patients, we have proposed a fully implantable retinal prosthesis comprising an three dimensionally (3D) stacked retinal chip for transforming optical signal to electrical signal, a flexible cable with stimulus electrode array for stimulating retina cells, and coupling coils for power transmission. The 3D stacked retinal chip is consisted of several LSI chips such as photodetector, signal processing circuit, and stimulus current generator. They are vertically stacked and electrically connected using 3D integration technology. Our retinal prosthesis has a small size and lightweight with high resolution, therefore it could increase the patients` quality of life (QOL). For realizing the fully implantable retinal prosthesis, we developed a retinal prosthesis module comprising a retinal prosthesis chip and a flexible cable with stimulus electrode array for generating optimal stimulus current. In this study, we used a 2D retinal chip as a prototype retinal prosthesis chip. We fabricated the polymide-based flexible cable of $20{\mu}m$ thickness where 16 channels Pt stimulus electrode array was formed in the cable. Pt electrode has an impedance of $9.9k{\Omega}$ at 400Hz frequency. The retinal prosthesis chip was mounted on the flexible cable by an epoxy and electrically connected by Au wire. The retinal prosthesis chip was cappted by a silicone to pretect from corrosive environments in an eyeball. Then, the fabricated retinal prosthesis module was implanted into an eyeball of a rabbit. We successfully recorded electrically evoked potential (EEP) elicited from the rabbit brain by the current stimulation supplied from the implanted retinal prosthesis module. EEP amplitude was increased linearly with illumination intensity and irradiation time of incident light. The retinal prosthesis chip was well functioned after implanting into the eyeball of the rabbit.
Shen, Chien-Hung;Chang, Yu-Cheng;Wu, Po-Ting;Diau, Eric Wei-Guang
Rapid Communication in Photoscience
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v.3
no.1
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pp.16-19
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2014
Anodic self-organized titania nanotube (TNT) arrays have a great potential as efficient electron-transport materials for dye-sensitized solar cells (DSSC). Herewith we report the photovoltaic and kinetic investigations for a series of heteroleptic ruthenium complexes (RD16-RD18) sensitized on TNT films for DSSC applications. We found that the RD16 device had an enhanced short-circuit current density ($J_{SC}/mAcm^{-2}=15.0$) and an efficiency of power conversion (${\eta}=7.2%$) greater than that of a N719 device (${\eta}=7.1%$) due to the increasing light-harvesting and the broadened spectral features with thiophene-based ligands. However, the device made of RD17 (adding one more hexyl chain) showed smaller $J_{SC}(14.1mAcm^{-2})$ and poorer ${\eta}(6.8%)$ compare to those of RD16 due to smaller amount of dye-loading and less efficient electron injection for the RD17 device than for the RD16 device. For the RD18 dye (adding one more thiophene unit and one more hexyl chain), we found that the device showed even lower $J_{SC}(13.2mAcm^{-2}) $ that led to a poorest device performance (${\eta}=6.2%$) for the RD18 device. These results are against to those obtained from the same dyes sensitized on $TiO_2$ nanoparticle films and they can be rationalized according to the electron transport kinetics measured using the methods of charge extraction and transient photovoltage decays.
Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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2011.08a
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pp.286-286
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2011
최근 폴리머를 기판으로 하는 Flexible TFT (thin film transistor)나 3D-ULSI (three dimensional ultra large-scale integrated circuit)에서 높은 에너지 소비효율과, 빠른 반응 속도를 실현 시키기 위해 낮은 비저항(resistivity)을 가지며, 높은 홀 속도(carrier hall mobility)를 가지는 다결정 반도체 박막(poly-crystalline thin film)을 만들고자 하고 있다. 이를 실현 시키기 위해서는 높은 온도에서 장시간의 열처리가 필요하며, 이는 폴리머 기판의 문제점을 야기시킬 뿐 아니라 공정시간이 길다는 단점이 있었다. 이에 반도체 박막의 재결정화 온도를 낮춰주는 metal (Al, Ni, Co, Cu, Ag, Pd etc.,)을 이용하여 결정화 시키는 방법이 많이 연구 되어지고 있지만, 이 또한 재결정화가 이루어진 반도체 박막 안에 잔여 금속(residual metal)이 존재하게 되어 비저항을 높이고, 홀 속도를 감소시키는 단점이 있다. 이에 본 실험은 HiPIMS (High power impulse magnetron sputtering)와 PIII and D (plasma immersion ion implantation and deposition) 공정을 복합시킨 프로세스로 적은양의 금속이온주입을 통하여 재결정화 온도를 낮췄을 뿐 아니라, 잔여 하는 금속의 양도 매우 적은 다결정 반도체 박막을 만들 수 있었다. 분석 장비로는 박막의 결정화도를 측정하기 위해 GAXRD (glancing angle X-ray diffractometer)를 사용하였고, 잔여 하는 금속의 양과 화학적 결합 상태를 알아보기 위해 XPS를 통해 분석을 하였다. 마지막으로 홀 속도와 비저항을 측정하기 위해 Hall measurement와 Four-point prove를 사용하였다.
Ion energy is one of the crucial property in thin film deposition by internal ICP assisted I-PVD. As ion energy is determined by the difference between the plasma potential and the substrate bias potential, ICP excitation frequency was tested with medium frequency of 4 MHz and two types of tuning circuits, alternate and floating LC network with a biasing resistor, were tested. The results showed that plasma potential was less than 5 V in a range of Ar pressures, 5mTorr to 30 mTorr, at 4 MHz RF 600 W and 60 V of maximum RF antenna voltage was maintained either at RF input or output terminal. By proper control of RLC circuit installed after after RF antenna, 50V of RF induced voltage on RF antenna was obtained at 500W input power. The total impedance of RF antenna and plasma was around 10$\Omega$, and minimum RF voltage was obtained with a condition of lowest reactance at most 0.05$\Omega$.
Kim, Ji-Hwan;Kim, Hyo-Jeong;Jeong, Won-Ik;Kim, Tae-Min;Lee, Yeong-Eun;Kim, Se-Yong;Kim, Jang-Ju
Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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2011.08a
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pp.73-73
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2011
We will report a few methods to improve the efficiency and stability in small molecule based organic solar cells, including the formation of bulk heterojunctions (BHJs) through alternative thermal deposition (ATD), the use of a micro-cavity structure and interface modifications. By ATD which is a simple modification of conventional thermal evaporation, the thicknesses of alternative donor and acceptor layers were precisely controlled down to 0.1 nm, which is critical to form BHJs. The formation of a BHJ in copper(II) phthalocyanine (CuPc) and fullerene (C60) systems was confirmed by AFM, GISAXS and absorption measurements. From analysis of the data, we found that the CuPc|C60 films fabricated by ATD were composed of the nanometer sized disk shaped CuPc nano grains and aggregated C60, which explains the phase separation of CuPc and C60. On the other hand, the co-deposited CuPc:C60 films did not show the existence of separated CuPc nano grains in the CuPc:C60 matrix. The OPV cells fabricated using the ATD method showed significantly enhanced power conversion efficiency compared to the co-deposited OPV cells under a same composition [1]. We will also present by numerical simulation that adoption of microcavity structure in the planar heterojunction can improve the short circuit current in single and tandem OSCs [2]. Interface modifications also allowed us to achieve high efficiency and high stability OSCs.
Kim, D.I.;Hwang, B.U.;Jeon, H.S.;Bae, B.S.;Lee, H.J.;Lee, N.E.
Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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2012.02a
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pp.154-154
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2012
Flexible complementary inverters based on thin-film transistors (TFTs) are important because they have low power consumption and high voltage gain compared to single type circuits. We have manufactured flexible complementary inverters using pentacene and amorphous indium gallium zinc oxide (IGZO) for the p-channel and n-channel, respectively. The circuits were fabricated on polyimide (PI) substrate. Firstly, a thin poly-4-vinyl phenol (PVP) layer was spin coated on PI substrate to make a smooth surface with rms surface roughness of 0.3 nm, which was required to grow high quality IGZO layers. Then, Ni gate electrode was deposited on the PVP layer by e-beam evaporator. 400-nm-thick PVP and 20-nm-thick ALD Al2O3 dielectric was deposited in sequence as a double gate dielectric layer for high flexibility and low leakage current. Then, IGZO and pentacene semiconductor layers were deposited by rf sputter and thermal evaporator, respectively, using shadow masks. Finally, Al and Au source/drain electrodes of 70 nm were respectively deposited on each semiconductor layer using shadow masks by thermal evaporator. The characteristics of TFTs and inverters were evaluated at different bending radii. The applied strain led to change in voltage transfer characteristics of complementary inverters as well as source-drain saturation current, field effect mobility and threshold voltage of TFTs. The switching threshold voltage of fabricated inverters was decreased with increasing bending radius, which is related to change in parameters of TFTs. Throughout the bending experiments, relationship between circuit performance and TFT characteristics under mechanical deformation could be elucidated.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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