• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2009.11a
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• pp.384-384
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• 2009

최근 태양전지 개발이 본격화 되면서 태양전지 웨이퍼 표면에서의 재결합에 의한 손실을 줄이고 반사도를 감소시키기 위한 ARC 개발이 활발히 진행되고 있다. 이를 위해 널리 사용하는 ARC 물질로 수소화된 실리콘 질화막이 있다. 수소화된 실리콘 질화막은 PECVD 법으로 저온에서 실리콘 기판 위에 증착 가능한 장점이 있다. 또한 실리콘 질화막의 광학적, 전기적인 특성은 화학적 조성비에 의해 결정되며 증착온도 가변에 따라 균일도 및 굴절률 조절을 가능케 하여 태양전지의 효율을 향상 시킬 수 있다. 따라서 본 연구에서는 수소화된 실리콘 질화막을 태양전지에 적용하기 위해 질소 가스 분위기에서 PECVD를 이용하여 증착하고 그 특성을 분석하였다. 박막은 0.8 Torr의 압력에서 $150^{\circ}C{\sim}450^{\circ}C$의 기판 온도로 증착되었으며 이때의 RF power은 100W ~ 300W로 가변 하였다. 증착된 박막은 1.94 에서 2.23의 폭넓은 굴절률 값을 가지고 있었다. $SiH_4/NH_3$ 가스 비의 증가에 따라 박막 두께와 굴절률이 감소함을 확인 할 수 있었다. 이는 $NH_3$ 가스의 상대적인 증가에 따라 Si 생성을 선행하는 $SiH_4$ 가스의 부분압이 제한되기 때문이고, 이러한 결과로 박막내에 질소 원자가 증가함에 따라 N-H 결합이 증가하여 n-rich인 박막 상태가 되기 때문으로 분석된다. 증착된 실리콘 질화막의 소수반송자 수명 측정 결과 굴절률 2.23인 박막의 경우 약 87 us의 수명을 나타냈으며, 굴절률이 1.94로 줄어듦에 따라 소수반송자 수명 역시 79 us로 감소하였다. 수소화된 실리콘 질화막은 n-rich 보다 Si-rich 인 경우 effective 반송자 수명을 증가시켜 표면 재결합 속도를 줄이는데 유용함을 확인하였다. 또한 증착온도가 증가할수록, RF power가 증가 할수록 소수반송자 수명 역시 증가하였다. 반사도의 경우 $SiH_4$의 비율이 증가할수록 반사도가 감소함을 확인 하였으며, 증착온도 증가에 따라, RF power 증가에 따라 반사도가 감소하였다. 결과적으로 $450^{\circ}C$의 기판온도와 300W의 RF power에서 증착된 실리콘 질화막의 경우 가장 우수한 전기적, 광학적 특성을 보여주었다.

• Journal of Energy Engineering
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• v.5 no.2
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• pp.108-114
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• 1996

It is one of the most important factors to enhance the efficiency of the solar collectors by in-creasing collecting efficiency and decreasing heat loss. The pulse electrodeposition method has been involved in this study to improve characteristics of the solar selective coating on 230cm${\times}$60cm substrates and electrical efficiency of the process. The composition of the electrolyte was 280 g/$\ell$ chromic acid, 15 g/$\ell$ propionic acid, and 10 g/$\ell$ appropriate additive. 230cm${\times}$60cm copper and aluminium sheets were utilized as the substrates. It has been observed that the black chrome coatings exhibited reasonable optical properties for commercialization when the plating parameters were properly controlled; the absorptance was 0.98 and 0.97 and omittance was 0.17 and 0.23 for copper and aluminium substrate, respectively. This study implies that the pulse current electrolysis method could be applied to the large scale substrates, and the various products can be avilable after the consideration of the thermal conductivity, heat transfer efficiency and cost problems of the substrates.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.454-454
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• 2013

태양전지는 화석연료의 고갈로 인해 새로운 대체 에너지원으로 관심을 받고 있다. 유기태양전지는 무기물 태양전지와 비교하여 제작 단가가 낮은 경제성과 다양한 기판을 사용할 수 있는 다양한 응용성을 가지고 있기 때문에 많은 관심을 받고 있다. 실리콘 기반의 태양전지에 비해서 유기태양전지의 효율이 낮은 단점을 가지고 있기 때문에 효율을 높이기 위한 다양한 연구가 진행되고 있다. 광활성층에서 생성되는 전자-홀 쌍을 효율적으로 분리하여 손실되는 전하를 줄여서 효율을 높이는 방법이 활발히 연구되고 있다. 본 연구에서는 초음파 처리 시간에 따라 나노구조를 가지는 고분자 광활성층의 표면거칠기가 변화하여 유기 태양전지의 전력변환 효율에 미치는 영향을 조사하였다. 전자주게 물질인 P3HT를 용매에 녹여서 스핀코팅 한 후 초음파 처리를 하여 나노 구조를 형성하였고, 초음파 처리 시간에 따라서 형성한 나노 구조의 구조적 및 광학적 특성 변화를 광류미네센스와 원자힘 현미경 측정으로 관찰하였다. 전류밀도-전압 측정 결과는 초음파 처리 시간을 최적화하면 P3HT 나노 입자의 크기가 가장 작게 형성되어 계면 면적을 가장 크게 증가시켜 전자-홀 쌍을 효율적으로 분리하여 전력변환 효율이 증가하는 것을 확인 하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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• pp.321.2-321.2
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• 2013

CdS는 2.42 eV의 밴드 갭을 가지는 직접 천이형 반도체로서 CdTe계와 CGIS계 태양전지의 접합 partner로 많이 이용되어 왔다. 태양전지의 광투과층으로 사용되는 CdS 박막의 필요한 물성으로는 높은 광투과도와 얇은 두께이다. 광투과층으로 사용되는 CdS 막의 광투과도가 높아야 많은 양의 빛이 손실 없이 투과하여 광흡수층인 CIGS에 도달할 수 있다. 특히, CdS막의 두께가 얇으면 밴드 갭 이상의 에너지를 가지는 파장의 빛도 투과시킬 수 있어 태양전지의 효율의 증가을 얻을 수가 있다. 그러나 CdS 막의 두께가 얇을 경우, pinhole이 생성되는 등 막의 균질성이 문제가 되기 때문에 얇으면서도 pinhole이 없는 CdS 박막을 만들기 위한 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 높은 변환 효율을 갖는 CIGS 박막 태양전지 제작에 적합한 chemical bath depostion(츙)법을 이용하여 CdS 박막을 제조하였다. 또한 반응온도, Cd 및 S source 비, 반응용액의 pH와 같은 증착 조건에 따른 박막의 구조적, 광학적 특성을 조사하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.426-426
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• 2010

유기발광소자는 고휘도, 광시야각, 저생산비용 및 빠른 응답속도의 장점을 갖고 디스플레이 소자와 조명 광원의 응용에 대하여 연구가 많이 진행되었다. 고효율과 색안정성을 가진 유기발광소자를 제작하기 위하여 소자의 다양한 구조에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 유기발광소자의 발광효율을 향상시키기 위해서는 정공의 수송이나 주입을 감소, 또는 전자의 수송이나 주입을 향상시켜 전자와 정공의 균형을 조절하는 방법이 많이 제안되었다. 본 연구에서는 전자수송층으로 사용되는 tris(8-hydroxyquinolate)aluminum ($Alq_3$) 보다 전자의 수송을 향상시킬 수 있으며 발광층에서 전자 수송층으로 빠져나가는 정공을 막는 정공장벽층의 역할을 하여 정공의 손실을 감소시킬 수 있는 7-diphenyl-1,10-phenanthroline (BPhen)과 $Alq_3$를 혼합하여 혼합 전자 수송층을 사용하였으며, 이를 사용하여 제작된 소자에 대하여 전기적 성질과 광학적 성질의 변화를 조사하였다. 혼합 전자 수송층을 삽입한 소자는 Alq3만을 전자 수송층으로 사용한 소자에 비해 동일 전압에서 낮은 전류밀도와 높은 구동전압을 보였으나 발광세기와 발광효율은 많이 향상되었다. 혼합 전자 수송층을 사용하여 제작한 소자의 발광세기와 발광효율이 향상된 원인은 발광층으로 주입되는 전자가 증가하였고 전자 수송층 역할을 하는 BPhen 이 낮은 HOMO 에너지준위로 인한 정공의 손실을 작게하므로 전자-정공의 재결합 확률이 증가하였음을 알 수 있다. 전자 주입층 또는 정공주입층만을 삽입한 소자를 제작하여 전류밀도-전압특성을 측정하여 전자 및 정공의 전송특성을 조사하였다. 혼합 전자 수송층을 사용하여 제작된 유기발광소자의 발광효율에 대한 메카니즘을 실험결과를 사용하여 설명하였다.

• Proceedings of the Optical Society of Korea Conference
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• 2000.08a
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• pp.102-103
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• 2000

화학레이저는 화학연료의 반응에서 생성되는 막대한 화학에너지를 이용하여 레이저를 발생시키며, 반응하는 화학연료의 양에 따라 수천 kW의 고출력을 낼 수 있는 가장 강력한 레이저이다. 화학레이저인 Chemical Oxygen-Iodine Laser(COIL)는 염소기체(Cl$_2$)를 염기성 과산화수소수 용액과 반응시켜 고에너지의 여기산소(O$_2$($^1$$\Delta$))를 생성시키고 여기산소가 다시 요오드 원자와 반응하면서 1.3 $mu extrm{m}$ 파장의 레이저를 발생시킨다.(1)-(2) 이와같은 COIL 레이저는 발진효율이 높고 포화 강도가 높아 수십 kW 급의 고출력이 용이하게 이루어 질 수 있으며 광섬유 전송시 광손실이 가장 적어 레이저 빔의 원격 전송에 의한 재료가공에 적합한 레이저이다. 가공용레이저로 많이 사용하는 $CO_2$ 레이저에 비해 발진 파장이 짧으므로 재료의 광흡수율이 높아 일반 산업분야의 용접/절단에서 기존의 $CO_2$ 레이저를 대체할 것으로 기대되는 상용성이 큰 레이저이다.(3)-(4) 또한 COIL은 우수한 집속 특성을 유지하면서도 고출력의 개발이 가능하다. 이미 외국에서는 비록 단시간 동안 동작하지만 수백 kW급이 실현되었으며 수천 kW 급 고출력 항공기탑재형 COIL 이 수백 km의 거리에서 미사일을 요격하기위해 지금 개발중에 있다.(5) 일반 산업용 광섬유에 의해 쉽게 전송되는 파장인 1.315 $\mu\textrm{m}$ 인 수십 kW 급 COIL 은 조선 등의 중공업산업용 및 원자력 제염/해체분야에서 다용도 기술로서 광범위하게 사용될 것이다. COIL은 다양한 재료와 다양한 두께의 구조물 절단, 표면처리 그리고 용접에도 이용될 수 있다. COIL의 산업화는 빠르게 발전하고 있으며 산업용으로써 장시간 연속사용이 가능한 20-30 kW급 시설이 곧 개발될 것으로 기대된다. 따라서 개발될 고출력 화학레이저가 앞으로 원자력시설의 해체시 작업자의 안전성 향상에 크게 기여할 수 있게 되었다.(6) 여기서는 화학레이저인 COIL 장치와 기본적인 원리, 그리고 염소유량에 따른 출력특성등을 살펴보기로 하겠다. (중략)

• Proceedings of the Plant Resources Society of Korea Conference
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• 2019.10a
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• pp.58-58
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• 2019

본 연구에서는 자생 참나무속 2종의 몇 가지 저광량 조건하에서 생육 및 엽록소 형광 반응을 조사하였다. 연구의 재료는 참가시나무(Quercus salicina Blume)와 붉가시나무(Q. acuta Thunb.)의 2년생 실생묘를 사용하였다. 다양한 실내 광환경조건을 조사하여 광량을 10, 50, 100 및 200 PPFD (${\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$)로 설정하였으며, 실험기간 동안 광주기(12/12 h), 온도($25{\pm}1^{\circ}C$) 및 습도($55{\pm}3%$)를 동일하게 설정하여 총 8주간 재배하였다. 대조구는 유리온실에서 동일기간 동안 재배된 식물을 사용하였다. 연구의 결과, 참가시나무는 50 PPFD 이하에서 전체 식물 중 50%가 잎이 마르며 떨어지는 경향을 보였으며, 100 PPFD에서도 25%의 잎마름이 관찰되었다. 200 PPFD는 줄기직경을 제외한 초장, 엽수, 엽장, 엽폭 및 엽록소 함량(SPAD)이 대조구와 유사하거나 높았으며, 엽록소 형광 반응에서도 모든 측정값이 대조구와 유의한 차이를 보이지 않았다. 붉가시나무는 50 PPFD 이상의 광량에서는 줄기직경, 엽수, 엽장 및 SPAD가 대조구와 유사하거나 높은 결과를 보였으나, 모든 광량조건에서 초장과 엽폭이 대조구에 비해 유의적으로 낮았다. 엽록소 형광 반응은 모든 광량에서 대조구와 비슷한 양상을 보였으나, 10 PPFD는 초기형광값(Fo)과 비광학적 에너지의 손실(DIo/RC)이 대조구에 비해 유의적으로 낮은 결과를 보였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.338-338
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• 2012

사파이어 ($Al_2O_3$)는 높은 밴드갭 에너지 (~19.5 eV)를 가진 물질로서 우수한 내마모성, 강도, 전기 절연성 및 안정한 화학적 특성을 갖고 발광다이오드 기판, 보석재료 등 각종 산업 및 기술적 분야에서 널리 사용되고 있다. 특히, 플립칩 발광다이오드 구조의 경우 광추출효율을 향상시키기 위해 높은 투과도를 갖는 사파이어 기판이 요구되어 왔으며, 지금까지 건식/습식식각방법을 이용한 사파이어 표면에 마이크로 크기의 심한 거칠기 또는 요철이 형성된 나노크기의 격자구조를 형성시키는 연구가 진행되어 오고 있다. 그 중, 나노 크기의 격자구조는 공기에서 반도체 기판까지 선형적인 유효굴절률 분포를 갖기 때문에 표면에서 생기는 Fresnel 반사 손실을 줄일 수 있다. 이러한 구조를 형성하기 위해서는 식각 마스크가 필요한데, 형성 방법으로 레이저 간섭 리소그래피, 전자빔 리소그래피, 나노임프린트 리소그래피 등이 있으나, 비싼 가격과 복잡한 공정 절차 등의 단점을 지니고 있다. 따라서 본 연구에서는 식각 마스크 패턴을 위해, 보다 저렴하고 간단한 실리카 나노구 및 열적응집 금 나노 입자를 이용하였다. 양면 폴리싱 c-plane 사파이어 기판을 사용하였고, 단일 층의 주기적인 실리카 나노구를 기판 표면에 스핀코팅에 의해 도포한 후 유도결합플라즈마 식각 장비를 이용하여 식각하여 주기적인 패턴을 갖는 렌즈모양의 격자구조를 형성하였다. 그리고 주기적으로 형성된 격자 위에 열 증착기를 이용하여 금 박막을 증착한 후 급속열적어닐닝(rapid thermal annealing)을 이용하여 열처리함으로써 비주기적인 금 나노입자를 형성시켰다. 형성된 금 나노패턴을 이용하여 동일한 조건으로 식각함으로써 광대역 및 전방향성 높은 투과도를 갖는 원뿔 모양의 사파이어 나노구조를 제작하였다. 제작된 샘플의 패턴 및 식각 형상은 전자현미경을 사용하여 관찰하였으며, UV-vis-NIR 분광광도계 (spectrophotometer)를 사용하여 투과율을 측정하였다. 렌즈 모양 표면 위에 원뿔모양의 나노구조를 갖는 사파이어 기판은 일반적인 사파이어 기판보다 향상된 투과율 특성을 보였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.352-352
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• 2013

국내 에너지 소비량의 21.6%가 건물 분야에 소비되고 있다. 창호는 벽체에 비해 8~10배 이상 낮은 단열 특성을 가지기 때문에 열 손실량이 크다. 유리는 창호를 이루는 요소 중 가장 큰 면적을 차지하고 있으며, 창호의 단열성능을 2배로 향상시키면 30% 이상 건물의 에너지 절감 효과를 가질 수 있다. 창호의 단열 성능을 향상시키기 위해서 Low-e(emissivity) 기술 연구가 진행 중이다. 이번 실험에서는 RF 마그네트론 스퍼터링 시스템을 사용하여 XG 유리기판 위에 ZnO박막을 증착하고, evaporator 장비를 사용하여 metal층인 Ag를 증착하였다. 그리고 다시 한번 ZnO박막을 증착하였다. Low-e 연구에 활용할 수 있는지를 확인하기 위해 XRD, AFM, 투과도를 측정하였다. ZnO박막의 증착 조건은 초기압력 $3.0{\times}10^{-6}$ Torr, 공정압력 $2.0{\times}10^{-2}$ Torr, RF파워 30 W, Ar gas는 50 sccm, 증착온도는 상온으로 하였다. Metal층인 Ag를 증착하기 위해 evaporator의 증착 조건은 Rotate rate 2 rpm, voltage 0.3V, 공정압력 $5.0{\times}10^{-6}$ Torr이며, 변수로 Ag두께를 3,5,7,9,11,13,15 nm로 하였다. AFM 측정결과 Ag두께가 증가할수록 RMS roughness값이 높아졌으며, 최소 0.71 nm의 거칠기를 가지는 것을 확인하였다. XRD분석결과 37도 부근의 피크가 발생하여 ZnO 박막이 결정질 구조임을 확인할 수 있었다. 그리고 UV-Visible-NIR 분광 광도계를 이용하여 광학적 투과를 측정한 결과 Ag두께가 13 nm일 때 가시광 영역의 투과도가 최대 75%, 적외선 영역의 투과도가 최소 28%로 좋은 차단 특성을 가지는 것을 확인하였다. 위 결과들로 ZnO 박막이 Low-e 기술에 활용될 수 있음을 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.165-165
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• 2010

GaInZnO는 투명 비정질 산화물 반도체로서 태양전지, 평판 액정 디스플레이, 잡음방지 코팅, 터치 디스플레이 패널, 히터, 광학 코팅 등 여러 응용에 쓰인다. 이 논문에서는 투명전자소자로 관심을 모으고 있는 GaInZnO의 전자적 그리고 전기적 특성을 측정하였다. GaInZnO 박막은 $SiO_2$ (100)/Si 기판위에 RF 마그네트론 스퍼터링 증착법으로 $Ga_2O_3:In_2O_3:ZnO$의 조성이 2:2:1로 된 타겟을 가지고 박막을 성장시켰다. 성장한 후에 RTP를 이용하여 30분간 열처리 하였다. GaInZnO의 전자적 특성을 나타내는 띠틈 및 실리콘 기판과의 원자가 띠 오프셋 값을 측정하였으며, 이 값들을 통해 GaInZnO박막과 실리콘 기판과의 띠 정렬도 수행하였다. 띠틈은 반사 전자 에너지 손실 분광법(REELS)을 이용하여 측정하였고, 원자가 띠 오프셋은 광전자 분광법(XPS)을 이용하여 측정하였다. 열처리 온도가 $400^{\circ}C$까지는 띠틈의 변화 및 XPS 결합에너지의 변화가 없는 것으로 보아 열적안정성이 우수함을 알 수 있다. 반면 $450^{\circ}C$에서의 띠틈이 감소하는 것으로 보아 $450^{\circ}C$에서는 열적안정성이 깨지는 것을 알 수 있다. GaInZnO 박막을 채널 층으로 하고 전극은 알루미늄(Al)으로 된 TFT를 제작하여 전기적 특성을 조사하였다. TFT 특성 결과 이동도가 약, subthreshold swing(S.S)이 약 1.5 V/decade, 점멸비가 약 $10^7$으로 측정되었다. 유리 위에 증착시킨 GaInZnO 박막의 투과율을 측정해본 결과 모든 시료가 가시광선 영역에서 80%이상의 투과율을 갖는 것으로 보아 투명전극소자로 응용이 가능하다는 것을 알 수 있었다.