• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.100.2-100.2
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• 2010

Superstrate형 실리콘 박막 태양전지에서 전면전극으로 사용되는 투명전도막의 표면형상은 태양전지내로 입사하는 태양광의 표면산란에 영향을 미치며 표면산란 증가를 통한 광 포획 및 단락전류밀도 향상을 통하여 태양전지 효율을 증대시키는 중요한 역할을 한다. 기존에 실리콘박막 태양전지용으로 많이 사용되는 상용 Asahi-U형 투명전도막은 수소 플라즈마에 대한 안정성이 낮고 입사광의 장파장 대역에서의 산란특성이 낮아 실리콘 박막 태양전지의 고효율화에 한계점이 있었다. 최근에 Asahi-U형 투명전도막을 대신하여 ZnO계 투명전도막을 전면전극으로 사용하려는 연구가 활발히 진행되고 있으며 Al을 토핑원소로 사용하는 ZnO:Al 투명전도막은 우수한 전기적, 광학적 특성과 수소플라즈마 안정성 및 저 비용 등의 우수한 장점을 갖고 있다. 스퍼터링 방식으로 제조된 ZnO:Al 투명전도막의 표면형상은 일반적으로 증착 후 습식식각을 통하여 조절되며 식각 전 박막의 미세구조에 영향을 받는 것으로 알려져 있다. 또한 습식 식각 이후의 표면거칠기에 따라 다양한 광학적, 전기적 특성을 나타낸다. 본 연구에서는 in-line RF-magnetron sputter 장비를 이용하여 다양한 공정조건하에서 ZnO:Al 투명전도막을 제조하고 증착된 박막의 미세구조 특성에 따른 습식식각 이후의 표면형상 변화 및 전기적 광학적 특성 변화를 조사하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.309.2-309.2
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• 2013

Cu(In,Ga)Se2 (CIGS) 박막 태양전지는 일반적으로 Na을 함유하고 있는 소다회유리를 기판으로 사용하여 제작되며, 높은 광전 변환 효율로 인해 많은 연구가 이루어지고 있다. 특히 제조 비용 절감과 양산성 향상을 위해 현재 유연 기판 CIGS 박막 태양전지에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있으며, 폴리이미드 기판에서 20.4%의 최고 효율이 보고되었다. 유연 기판은 유리 기판 대비 무게가 가볍기 때문에 유리 기판 태양전지보다 활용도가 높으며, 우주용으로 사용할 경우 단위 무게 당 발생되는 전력이 높은 장점이 있다. 본 연구에서는 폴리이미드 기판을 이용하여 유연 CIGS 박막 태양전지를 제작하였다. 후면 전극 Mo은 DC sputtering으로 증착하였으며, Mo의 증착 압력에 따라 폴리이미드 기판의 잔류 응력과 전기적 특성을 분석하여 증착 압력을 결정하였다. 광흡수층인 CIGS는 다단계 동시 증발 법으로 증착하였으며, 2nd stage 공정온도는 유리 기판 대비 저온인 $475^{\circ}C$로 공정을 진행하였다. 저온공정인 $475^{\circ}C$ 공정에서는 Ga의 함량이 높아질수록 성능이 감소하였으며, Na 공급을 통해 Voc와 FF가 향상되어 성능이 향상됨을 알 수 있었다. 버퍼층 CdS는 습식 공정인 CBD법으로 증착하였으며, 공정변수인 thiourea의 농도와 CdS 박막의 두께 변화를 통해 폴리이미드 기판 CIGS 박막 태양전지에서 CdS 버퍼층의 최적의 조건을 도출하였다. 최종적으로 제작된 폴리이미드 기판 유연 CIGS 박막 태양전지는 반사 방지막 없이 개방전압 0.511V, 단락전류밀도 32.31mA/cm2, 충실도 64.50%, 변환효율 10.65%를 나타내었다.

• 한국진공학회지
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• 제22권4호
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• pp.211-217
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• 2013

$PCDTBT:PC_{71}BM$과 $PTB7:PC_{71}BM$을 유기고분자 활성층 재료로 이용한 Bulk Hetero-Junction (BHJ) 구조의 유기박막태양전지를 플라스틱 기판 위에 각각 제작하여, 시간변화에 따른 단락전류밀도($J_{SC}$), 개방전압($V_{OC}$), 곡선인자(FF) 및 전력변환효율(PCE) 등 출력특성의 변화에 대해 고찰하였다. 유기박막태양전지의 출력특성 파라메터는 시간 경과에 따라 모두 감소하는 경향을 나타내었으며, 특히 개방전압의 감소폭이 컸다. 이러한 개방전압 감소의 원인은 빛에 대한 장시간의 노출과 산소를 포함하는 수분과의 접촉에 의한 LUMO 준위와 HOMO 준위 차의 감소가 그 원인이라 생각되며, 그 메커니즘에 대해 고찰하였다. 또한 유기박막태양전지 소자의 직렬 및 병렬 저항 값은 감소하다가 다시 증가하는 경향을 보였다. 이는 LUMO 준위와 HOMO 준위 차가 감소함에 의한 것과 공액 고분자 활성층 내부에서의 열적과정 손실에 기인하여 전극과 고분자의 계면에서의 접촉저항의 증가 때문이라고 생각된다. 유기박막태양전지의 전력변환효율은 초기에 급격한 감소를 보이다가 시간이 지날수록 감소폭이 차츰 둔화되어 한계치에 도달한 후, 포화되는 경향을 보였다. 이것이 유기박막태양전지가 실제 구동에서 발생시킬 수 있는 최소 출력특성값인 것으로 판단된다.

• 기계와재료
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• 제22권3호
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• pp.6-13
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• 2010

최근 신재생에너지, 녹색성장분야의 연구는 미래 산업의 핵심 기술로 평가되고 있다. 특히나 태양전지 분야는 미래 대체 에너지 기술로써 크게 각광 받고 있으며 과거 실리콘 기반의 전력 생산용 태양전기 기술이 주가 되었지만 근래에는 모바일 기기의 보조 전력, 스마트 윈도우 등 다양한 산업에 적용 가능한 박막 태양전지 기술이 급속도로 발전을 하고 있다. 현재 박막 태양전지 기술은 아직까지도 산업화 기술에 근접하지 못하고 있지만 향후 5년이내에는 다양한 형태로 산업화가 이루어 질 것으로 예측하고 있다. 따라서 본 논문에서는 박막형 태양전지 중의 하나인 OPV태양전지의 산업화 적용을 위해 스프레이 공정 기술과 이를 이용하여 OPV 소자를 제작한 내용에 대해 기술했다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.115.2-115.2
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• 2011

실리콘 박막 태양전지는 기판의 표면형상에 따라 셀 내부에서 이동하는 빛의 광학적인 경로가 크게 증가하여 변환효율의 향상을 기대할 수 있다. 금속 기판은 다양한 표면형상으로 가공이 용이하고 강도와 인성이 우수하며 가격이 저렴하여 실리콘 박막 태양전지의 기판재로 활발한 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 금속 기판의 표면형상이 반사특성에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 금속 기판재의 표면형상은 기계적 연마 방식을 응용하여 다양하게 제작하였다. 반사특성을 보기 위하여 UV-visible spectrometer를 사용하여 총 반사율과 산란 반사율을 측정하였고, 표면 형상에 따른 Fe-Ni 기판과 Ag 후면반사막의 반사 특성이 태양전지 셀 내부의 광포획의 증가에 어떠한 영향을 주는지 비교 분석하였다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2010년도 춘계학술발표대회
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• pp.27.1-27.1
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• 2010

본 연구에서는 박막형 태양전지의 효율 향상을 위한 한 가지 방법으로써 박막 태양전지의 기판으로 사용되는 유리 표면위에 반사방지 기능을 갖는 미세 구조물을 형성하였다. 형성된 미세구조물은 가시광선 영역의 빛의 파장보다 작고 원뿔형 구조를 가지고 있어서 빛의 점진적인 굴절률 변화를 야기하며, 이러한 구조적 굴절률 변화에 의한 반사억제 효과를 확인 할 수 있었다. 이러한 반사방지효과는 곧 태양전지의 효율 향상으로 나타났다. 미세구조물 형성을 위한 방법으로는 나노임프린트 리소그래피 기술과 니켈 재질의 금속 몰드를 사용하였으며, 반사방지구조를 형성하기 위해서 열경화 방식의 임프린트 레진이 사용되었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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• pp.367-369
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• 2009

플렉서블 태양전지용 연성기판재에는 플라스틱재와 금속재가 있다. 기존의 연성기판인 플라스틱의 경우 열과, 내구성, 화학약품에 약하다는 단점이 있으며, 금속기판은 높은 생산원가, 박판화의 어려움 등의 문제를 안고 있다. 일반적으로 기판재와 cell을 구성하는 반도체 층의 열팽창 거동 차이에 의한 열 변형이 태양전지의 공정안정성에 영향을 주는 것으로 알려져 있으며, cell을 구성하는 반도체 층과 열팽창 거동이 유사한 금속기판재의 적용이 필요하다. Si 박막 태양전지의 경우 Si 열팽창 거동과 비슷한 특성을 갖는 기판재의 개발이 필요하다. 전주법을 적용하여 조성이 다른 Ni계 합금의 열팽창 거동을 TMA 장비를 사용하여 측정하였다. 그리고 전산해석 Tool을 활용하여 가상의 Si 박막 태양전지 제조공정을 설정하고 고온 공정온도에서 상온으로 냉각시 발생되는 층간 열변형 연구를 수행하였고 열팽창 거동이 다른 합금 상에 Si층을 증착하여 열 충격에 의한 결함 발생여부를 관찰하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.301-301
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• 2012

지구 온난화와 화석 연료의 고갈이 심각해지면서 청정 에너지원으로서 신재생에너지에 대한 관심이 더욱 고조되고 있다. 신재생에너지 분야의 핵심기술의 하나인 태양전지의 여러 응용분야 중에서 건물 일체형 태양전지의 발전 가능성이 특히 높게 평가되고 있다. Si 계 박막 태양전지 내에 금속 산화물 계 선택적 투과막을 적용하면 선택적으로 적외선영역을 광흡수층으로 반사시키므로 건물 일체형 태양전지에 적용이 가능한 높은 변환효율의 투명 태양전지를 제조할 수 있다. 최근 연구 결과에 의하면 AlTiO 선택적 투과막의 투과율은 표면 평탄도에 의존하며, 타겟에 인가되는 전력을 감소시킴으로써 reactive co-sputtering 시 발생하는 아크 방전을 억제하면 AlTiO 박막의 평탄도가 개선된다는 사실이 알려져 있다. 본 연구에서는 AlTi single 타겟을 이용하여 AlTiO 박막을 형성함으로써 박막 표면을 더욱 개선시켜 가시광선 영역의 투과율을 향상시킨 결과를 보고한다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.303-303
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• 2010

비정질 실리콘 박막 태양전지의 수광부인 i-layer는 비정질의 특성 상 많은 defect을 함유하고 있다. 이러한 defect들은 빛에 의하여 생성된 전자정공 재결합에 있어서 주도적으로 작용하게 된다. $H_2$는 이러한 defect들의 생성을 줄여주어 박막의 특성을 향상시켜주는 것으로 알려져 있다. 본 논문에서는 비정질 박막 태양전지의 수광부로 사용되어지는 i-layer의 $H_2$ gas flow rate의 변화에 따른 태양전지의 특성을 simulation해 보았다. $H_2$는 1:0에 1:5까지 변화시켰고 그에 따른 태양전지의 QE, LIV, DIV 곡선을 통하여 특성을 알아보았다. 또한 추가적으로 i-layer의 두께에 따른 효율의 변화도 simulation해 보았다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2006년도 추계학술대회
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• pp.566-569
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• 2006

태양전지는 태양광에너지를 바로 전기에너지로 전환시키는 소자이다. 과거에 많이 연구되던 고품질의 단결정 소자는 높은 에너지 변환효율을 가지고 있으나 가격 경쟁력이 크게 뒤져 일반화되지 못하였다. 최근에는 다결정 태양전지의 응웅 가능성에 대한 연구가 활발히 진행되어 오고 있다. 이중 $CuInSe_2$는 여러 가지 좋은 물성을 가지고 있어서, 저가의 고효율 태양전지를 위한 광흡수층 재료로 가장 주목받고 있다. $CuInSe_2$ 화합물 박막을 제조하기 위해 단위원소를 spttering법 과 Evaporeation법을 사용하여 증착하고 전기로에서 열처리 공정을 사용하여 single-phase 화합물 $CuInSe_2$ 박막을 얻고자 하였다.