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악천후(눈, 우기)에도 발전가능한 다면구체형 등부표용 태양광발전시스템 연구

  • 오명공;노정환
    • 한국항해항만학회:학술대회논문집
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    • 한국항해항만학회 2014년도 추계학술대회
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    • pp.360-361
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    • 2014
  • 등명기 및 통신, 해상관측장비 등에 필요한 충분한 소비전력 확보와 축전지 장수명을 위한 목적이다. 태양광 발전 시스템에서 태양광은 자동차의 연료와 같다. 따라서 기존 육상 태양광 시스템에서 발전하는 성과와 해상 등부표 위 한정된 면적 공간에서 발전 가능성을 정확히 분석하기 위해 연료에 대한 고도의 지식과 미래 신뢰성을 확보하는 것이 필수적이다. 해상 해수면 등부표 위에 탑재되는 독립형 태양광발전 시스템의 성과를 예견하는 데에는 일사량의 변화가 가장 큰 불확실성을 나타낸다. 그 이유는 대기와 해상기후의 상태에 따라 태양광이 대기를 통과하면서 전달 산란 채광 흡수되는 작용이 다르고 불안정한 대기와 해상의 롤링과 피칭으로 수광(채광) 조건이 변화무쌍하기 때문이다. 등부표의 한정된 면적과 공간에서 전력공급을 할 수 있는 한계가 있다. 정보통신기술(ICT) 발달에 따른 소비전력 연동시스템 증가로 인해 절대적인 전력량 확보가 필요하다.

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2-Hydroxy-3-methoxy Benzaldehyde Thiosemicarbazone를 사용하여 마이크로 그램 코발트(II)의 직접 및 유도 분광광도법에 의한 정량 (Direct and Derivative Spectrophotometric Determination of Cobalt (II) in Microgram Quantities with 2-Hydroxy-3-methoxy Benzaldehyde Thiosemicarbazone)

  • Kumar, A.Praveen;Reddy, P.Raveendra;Reddy, V.Krishna
    • 대한화학회지
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    • 제51권4호
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    • pp.331-338
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    • 2007
  • 분석 시약으로 2-hydroxy-3-methoxy benzaldehyde thiosemicarbazone (HMBATSC)를 사용하여 코발트 (II) 정량을 위하여 빠르고 간단하고 민감한 분광광도법을 개발하였다. 액상에서 금속이온이 pH 6.0에서 HMBATSC와 갈색의 착물을 형성하였다. 이 착물은 375 nm와 390 nm에서 두 개의 최대 흡수 피크를 보였다. 375 nm에서 많은 흡 수를 보였고, 반면 390 nm에서는 분명한 흡수를 보이지 않았다. Beer's 법칙에서 Co(II)는 0.059-2.357 μg ml-1 범위를 보였다. 이 방법의 몰 흡수와 Sandall's 민감도는 각각 2.74×104 l mol-1 cm-1와 0.0024 μg cm-2 였다. 여러 가지 다른 이온들에 간섭에 대해서도 연구하였다. 화학양론적으로 착체는 1:2 [Co(II)- HMBATSC] 이 였다. 이차 유도 분광광도 법에 의한 Co(II)의 정량방법에 대해서도 제안하였다. 제안된 방법을 alloy steels, 비타민 B12와 생물학 시료에 있는 Co(II)의 정량에 적용하였다.

CIGS 박막 태양전지의 대면적화 연구 (Study of large-area CIGS thin film solar cell)

  • 김재웅;김대성;김태성;김진혁
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 한국신재생에너지학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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    • pp.399-399
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    • 2009
  • CIS계 화합물 태양전지는 높은 광흡수계수와 열적 안정성 및 Ga 조성 조절을 통한 밴드갭 조절이 용이해 고효율 박막 태양전지로 각광 받고 있다. CIS 태양전지의 광 흡수층 제조 방법으로는 여러 가지 방법이 있지만 본 연구에서는 가장 높은 에너지 변환 효율을 달성한 Co-Evaporation 방법을 사용하기로 하였다. 미국의 NREL의 경우 Co-Evaporation 방법을 사용해 20%의 에너지 변환 효율을 달성한 바가 있다. 하지만 이러한 효율의 태양전지는 실험실에서 연구용으로 제작한 아주 작은 면적으로 태양전지 양산화에 그대로 적용하기는 힘들다. 따라서 CIGS 태양전지의 양산화 적용을 위해 대면적화가 필수적이다. 본 연구에서는 기존의 3 stage 방식을 이용해 광흡수층을 증착하여 최적화 조건을 연구하였다. 또한 기판의 면적 증가에 따라 효율과 Voc, Jsc, F.F가 얼마나 감소하는지 실험하여 보았다. 기판은 soda lime glass를 사용 하였으며 후면 전극으로 약$1{\mu}m$ 두께의 Mo를 DC Supptering 방법을 이용해 증착하였다. 다음으로 약 $2{\mu}m$이상의 광흡수층을 Co-Evaporation 방법을 이용하여 증착 하였으며 buffer층으로는 약 50nm의 CdS층을 CBD방법을 이용하여 제조 하였다. TCO층으로 약 50nm의 i-ZnO와 약 450nm의 Al-ZnO를 RF Sputtering 방법을 이용하여 증착 하였다. 마지막으로 앞면 전극으로 약 $3{\mu}m$의 Al을 Thermal Evaporation 방법으로 증착하였다. 태양전지 소자의 면적은 $0.49cm^2$, $25cm^2$, $100cm^2$로 각각 면적을 달리하며 효율을 비교 분석하였다.

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소다라임 유리기판상 CIGSe2 박막태양전지용 Mo 박막증착 및 MoSe2/Mo 박막특성 연구 (II)

  • 최승훈;김진하;이종근;박중진;정명효;손영호
    • 한국진공학회:학술대회논문집
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    • 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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    • pp.291-291
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    • 2012
  • 태양광 발전산업에서 현재 주류인 결정 실리콘 태양전지의 변환효율은 꾸준히 향상되고 있으나, 태양전지의 가격이 매년 서서히 하강되고 있는 실정에서 결정질 실리콘 가격의 상승 등으로 부가가치 창출에 어려움이 있으며, 생산 원가를 낮출 수 있는 태양전지 제조기술로는 2세대 태양전지로 불리는 박막형이 현재의 대안이며, 특히 에너지 변환 효율과 생산 원가에서 장점이 있는 것이 CIGS 박막 태양전지로 판단된다. 화합물반도체 베이스인 CIGS 박막태양전지는 연구실에서는 세계적으로 20.3% 높은 효율을 보고하고 있으며, 모듈급에서도 13% 효율로 생산이 시작되고 있다. 국내에서도 연구실 규모뿐만 아니라 대면적(모듈급) CIGS 박막 태양전지 증착용 장비, 제조공정 등의 기술개발이 진행되고 있다. CIGSe2를 광흡수층으로 하는 CIGSe2 박막 태양전지의 구조는 여러 층의 단위박막(하부전극, 광흡수층, 버퍼층, 상부투명전극)을 순차적으로 형성시켜 만든다. 이중에 하부전극은 Mo 재료을 스퍼터링 방법으로 증착하여 주로 사용한다. 하부전극은 0.24 Ohm/cm2 정도의 전기적 특성이 요구되며, 주상조직으로 성장하여야 하며, 고온 안정성 확보를 위하여 기판과의 밀착성이 좋아야하고 또한 레이저 패턴시 기판에서 잘 떨어져야 하는 특성을 동시에 가져야 한다. 그리고 CIGSe2의 광흡수층 제조시 셀렌화 공정에서 100 nm 이하의 MoSe2 두께를 갖도록 해야하며, 이는 CIGSe2 박막태양전지의 Rs 값을 줄여 Ohmic 접촉을 향상시키는데 기여한다. 본 연구에서는 CIGSe2 박막태양전지에서 요구되는 하부 전극 Mo 박막의 제작과 CIGSe2 박막태양전지 전체공정에 적용후의 MoSe2/Mo 박막특성에 대해서 연구결과들을 논하고자 한다. (본 연구는 경북그린에너지프론티어기업발굴육성사업 연구지원금으로 이루어졌음).

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스퍼터링 및 셀렌화 공정 조건에 따른 C(IG)Se2 박막태양전지 제작과 특성

  • 최승훈;손영호;정명효;박중진;이장희;김인수;홍영호;윤종오
    • 한국진공학회:학술대회논문집
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    • 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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    • pp.362-363
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    • 2011
  • 태양광 발전산업에서 현재 주류인 결정 실리콘 태양전지의 변환효율은 꾸준히 향상되고 있으나, 태양전지의 가격이 매년 서서히 하강되고 있는 실정에서 결정질 실리콘 가격의 상승 등으로 부가가치창출에 어려움이 있으며, 생산 원가를 낮출 수 있는 태양전지 제조기술로는 2세대 태양전지로 불리는 박막형이 현재의 대안이며, 특히 에너지 변환 효율과 생산 원가에서 장점이 있는 것이 CIGS 박막태양전지로 판단된다. 화합물반도체 베이스인 CIGS 박막태양전지는 연구실에서는 세계적으로 20.3% 높은 효율을 보고하고 있으며, 모듈급에서도 13% 효율로 생산이 시작되고 있다. 국내에서도 연구실 규모뿐만 아니라 대면적(모듈급) CIGS 박막 태양전지 증착용 장비, 제조공정 등의 기술개발이 진행되고 있다. CIGSe2를 광흡수층으로 하는 CIGSe2 박막 태양전지의 구조는 여러 층의 단위박막(하부전극, 광흡수층, 버퍼층, 상부투명전극)을 순차적으로 형성시켜 만든다. 본 연구에서 광흡수층은 스퍼터링 방법으로 CIG precusor를 먼저 만들고, 그 위에 증발법으로 Se를 증착한 다음, 열처리 조건으로 CIGSe2 박막태양전지를 제작하였다. 제작된 CIGSe2 박막태양전지는 열처리 조건에 따라서 에너지 변환효율이 3.3에서 9.5%까지 다양하게 측정되었으며, 본 연구의 최고효율이 측정된 디바이스에서 개방전압은 0.48 V, 전류밀도는 33 mA/cm였으며, 그리드 전극을 제외한 디바이스의 면적은 0.57 cm2였다. 본 연구에서는 셀렌화 열처리 조건에 따른 CIGSe2 박막태양전지의 효율 측면을 고려하였지만, 더 높은 에너지 변환효율을 갖기 위해서 좀 더 높은 에너지 밴드갭과 개방전압, 낮은 직렬저항과 높은 shunt 저항 값 등의 상호 의존성에 대해서 연구결과들을 논하고자 한다.

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소다라임 유리기판상 CIGSe2 박막태양전지용 Mo 박막증착 및 MoSe2/Mo 박막특성 연구

  • 최승훈;손영호;정명효;박중진;이장희;김인수;홍영호;윤종오
    • 한국진공학회:학술대회논문집
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    • 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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    • pp.364-365
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    • 2011
  • 태양광 발전산업에서 현재 주류인 결정 실리콘 태양전지의 변환효율은 꾸준히 향상되고 있으나, 태양전지의 가격이 매년 서서히 하강되고 있는 실정에서 결정질 실리콘 가격의 상승 등으로 부가가치창출에 어려움이 있으며, 생산 원가를 낮출 수 있는 태양전지 제조기술로는 2세대 태양전지로 불리는 박막형이 현재의 대안이며, 특히 에너지 변환 효율과 생산 원가에서 장점이 있는 것이 CIGS 박막 태양전지로 판단된다. 화합물반도체 베이스인 CIGS 박막태양전지는 연구실에서는 세계적으로 20.3% 높은 효율을 보고하고 있으며, 모듈급에서도 13% 효율로 생산이 시작되고 있다. 국내에서도 연구실 규모 뿐만 아니라 대면적(모듈급) CIGS 박막 태양전지 증착용 장비, 제조공정 등의 기술개발이 진행되고 있다. CIGSe2를 광흡수층으로 하는 CIGSe2 박막 태양전지의 구조는 여러 층의 단위박막(하부전극, 광흡수층, 버퍼층, 상부투명전극)을 순차적으로 형성시켜 만든다. 이중에 하부전극은 Mo 재료을 스퍼터링 방법으로 증착하여 주로 사용한다. 하부전극은 0.24 Ohm /cm2 정도의 전기적 특성이 요구되며, 주상조직으로 성장하여야 하며, 고온 안정성 확보를 위하여 기판과의 밀착성이 좋아야하고 또한 레이저 패턴시 기판에서 잘 떨어져야 하는 특성을 동시에 가져야 한다. 그리고 CIGSe2의 광흡수층 제조시 셀렌화 공정에서 100 nm 이하의 MoSe2 두께를 갖도록 해야하며, 이는 CIGSe2 박막태양전지의 Rs 값을 줄여 Ohmic 접촉을 향상시키는데 기여한다. 본 연구에서는 CIGSe2 박막태양전지에서 요구되는 하부전극 Mo 박막의 제작과 CIGSe2 박막태양전지 전체공정에 적용후의 MoSe2/Mo 박막특성에 대해서 연구결과들을 논하고자 한다.

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평판형 태양 전지의 광학 및 전기적 특성 최적화를 위한 에미터 전극 설계 연구 (Emitter Electrode Design to Optimize the Optical and Electrical Characteristics of Planar Solar Cells)

  • 이상복;도윤선
    • 한국광학회지
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    • 제31권1호
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    • pp.37-44
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    • 2020
  • 본 연구에서는 기본적인 평면 태양 전지 구조에 1차원 주기를 가지는 에미터 전극 배치를 통해 광학 및 전기적 효율을 최적화하는 설계방법을 제안한다. 에미터 전극의 주기가 줄어들면 애퍼처 비율이 감소해 빛 흡수율이 줄어들어 태양 전지 성능 저하에 영향을 끼친다. 본 연구에서는 시뮬레이션을 통해 가장 간단한 평판형 태양 전지 구조 내에서 에미터 전극 배열의 최적안을 제시하였다. 광학적 측면에서 에미터 전극이 없이 광흡수층 전면에서의 광흡수를 하는 레퍼런스 소자와 성능이 유사한 조건을 도출했다. 그리고 광흡수 및 전기적 효율 측면을 모두 고려하여 가장 효과적인 전극 구조를 제안하였다. 본 연구 결과는 광전 변환으로 생성된 전하를 전극으로 가장 효율적으로 전달할 수 있는 구조를 제안함으로써, 대체 에너지원에서 큰 비중을 차지하고 있는 태양 전지의 활용성을 높이는데 기여할 것이다.

제주도 북서해역에서의 해수의 광학적 성질 (Optical Properties of Sea Water in the Northwestern Waters of Jeju Island)

  • 양용림
    • 수산해양기술연구
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    • 제17권2호
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    • pp.53-58
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    • 1981
  • 제주도 북서해역에서의 해수의 광학적 성질을 조사하기 위하여, 1980년 7월에 제주도에서 소흑산도에 이르는 7개 관측점에서 투명도, 수색, 태양광의 4가지색(Clear; 400~720nm, Red; 600~700nm, Green; 475~600nm, Blue; 400~475nm)에 대한 해수의 표면조도 및 수중조도 등을 조사한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 본 조사해역의 평균투명도는 16.1m(11~19m)였고, 평균수색은 4.3(3~5)였다. 2. 해수의 평균흡수계수는 적색광이 0.135(0.106~0.184), 백색광이 0.106(0.084~0.152), 청색광이 0.097(0.073~0.136), 녹색광이 0.089(0.069~0.130)순으로 적게 나타났다. 3. 해수의 흡수계수 k와 투명도 D와의 관계는 적색광이 k=2.12/D, 백색광이 k=1.66/D, 청색광이 k=1.15/D, 녹색광이 k=1.38/D 순으로 작게 나타났다. 4. 태양광선의 표면광에 대한 평균해중투과율은 녹색광(수심 5m층에서 62.29%, 15m층에서 26.43%, 30m층에서 7.74%, 50m층에서 1.56%), 청색광(수심 5m층에서 59.29%, 15m층에서 23.43%, 30m층에서 6.10%, 50m층에서 1.08%), 백색광(수심 5m층에서 56.57%, 15m층에서 20.54%, 30m층에서 4.60%, 50m층에서 0.68%), 적색광(수심 5m층에서 50.14%, 10m층에서 14.29%, 30m층에서 2.37%, 50m층에서 0.23%)의 순으로 적게 나타났다. 5. 투명도층에서의 태양광의 평균해중투과율은 녹색광이 표면광의 24.3%(20~25.8%), 청색광이 21.21%(17.3~24%), 백색광이 18.29%(15.5~20%), 적색광이 12.4%(10.3~15%)의 순으로 적게 나타났다.

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4 준위 에너지계에서 양자결맞음 현상에 대한 분석 (Numerical analysis on quantum coherence in a 4-level system)

  • 김성훈;홍경수;정문석;함병승
    • 한국광학회:학술대회논문집
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    • 한국광학회 2002년도 하계학술발표회
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    • pp.20-21
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    • 2002
  • 결맞는 두 개의 레이저 즉 결합광과 조사광을 이용하고 라만 공진 조건을 만족할 때, 특별한 조건하에서 조사광의 흡수가 급격히 줄어드는 검은공진(dark resonance)현상이 일어난다. 이러한 현상은 굴절률 변천에 기인하여 밀도반전없는 레이저 등 비선형 광학과 고분해 분광학, 양자광학 등 많은 분야에 응용되고 있다. (중략)

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