• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.11a
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• pp.56.1-56.1
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• 2010

결정질 실리콘 태양전지의 표면 ARC(Anti-reflection Coating)layer는 반사도를 줄여 광 흡수율을 증가시키고, passivation 효과를 통하여 표면 재결합을 감소 시켜 태양전지의 효율을 높이는 중요한 역할을 한다. Silicon nitride 박막은 외부 stress 요인에 대해 안정성을 담보할 수 있어야한다. 따라서, 본 연구에서는 굴절률 가변에 따른 silicon nitride 박막을 PECVD를 이용하여 증착하고, 항온/항습 stability test를 통해 박막의 안정성을 확인하였다. Silicon nitride 증착을 위해 PECVD를 이용하였고, 공정압력 0.8Torr, 증착온도 $450^{\circ}C$, 증착파워 300W에서 실험을 진행하였다 박막의 굴절률은 1.9~2.3의 범위로 가변하였다. 항온/항습에 대한 신뢰성을 test 하기 위하여 5시간동안의 test를 1cycle로 하여 20회 동안 실험을 실시하였다. 증착된 silicon nitride 박막의 lifetime은 firing 이후 57.8us로 가장 높았으며, 항온/항습 test 이후에도 유사한 경향을 확인 할 수 있었다. 또한, 100h 동안의 항온/항습 test 결과 silicon nitride 박막의 lifetme 감소는 8.5%에 불과했다. 본 연구를 통하여 온도와 습도의 변화에 따른 결정질 실리콘 태양전지의 SiNx 박막의 증착 공정 조건에 대한 신뢰성을 확인 할 수 있었다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2009.05a
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• pp.53.1-53.1
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• 2009

실리콘 다층박막 태양전지를 위한 초고효율 실리콘 양자점 박막을 연구하기 위해 Silicon target과 Carbon target을 동시에 스퍼터하여 Silicon Carbide 박막을 증착하였다. Silicon Carbide 박막의 조성비는 target에 인가되는 RF Power를 조절하여 Auger Electro Spectroscopy를 사용하여 Si, C, O, N원소의 양을 정량화하여 측정하였다. Si Power를 200W에 고정하고, C Power를 0W에서 400W까지 변화시킬 때, $Si_{1-x}$ $C_x$ 박막에서 조성비 x는 0 ~ 0.43 범위였다. 이 박막을 증착 한 후에 질소 분위기에서 600 ~ $1000^{\circ}C$ 온도로 열처리를 진행하였다. High resolution TEM과 Raman 분석을 통해, 박막의 열처리 후 $Si_{1-x}$ $C_x$ 박막 내에 실리콘 양자점이 형성되었음을 관찰할 수 있었고, 2 ~ 10 nm 의 크기를 가지는 것으로 확인할 수 있었다. 이 실리콘 양자점을 포함한 $Si_{1-x}$ $C_x$ 박막을 적층하여 UV-VIS-NIR spectroscopy, FTIR및 PL와 같은 측정을 통해 광학적 에너지 밴드갭의 변화와 그에 따른 특성을 확인하였다.

• Proceedings of the KAIS Fall Conference
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• 2009.12a
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• pp.743-746
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• 2009

최근 천연 자원의 고갈과 고유가로 인해 무한정으로 사용할 수 있는 태양에너지에 대한 관심이 증대되고 있다. 이에 따라 세계 각국의 기업들은 태양에너지를 이용하기 위한 신기술의 개발에 박차를 가하고 있는데, 그 중 태양에너지를 전기에너지로 직접 변환하는 박막형 실리콘계 태양전지에 관한 기술이 부각되고 있다. 본 논문에서는 박막형 실리콘계 태양전지 기술의 동향 조사와 전략적인 개발 계획의 수립을 위해서, 가장 큰 시장인 미국의 특허를 정량적/정성적으로 분석하여 시장 진입을 위한 전략을 수립하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.423.2-423.2
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• 2014

비정질 실리콘 박막 태양전지는 1970년대 중반 개발된 이후 현재까지 지속적으로 연구 개발이 이루어져 왔으며, 대면적의 용이성 및 재료 사용의 효율성 등 산업적 측면에서 많은 장점을 보이고 있다. 하지만, 재료 특유의 무질서(disorder)로 인한 Voc의 한계 및 광 열화 현상 등의 문제점이 극복해야 할 과제로 남아있다. 이를 개선하기 위한 시도 중 하나로 나노입자를 포함한 실리콘 박막 제작을 통해 재료의 무질서도를 낮추고 전기광학적 물성을 개선하는 방법이 제안되고 있다. 본 연구에서는 유도결합 플라즈마(ICP, Inductively coupled plasma)를 사용하여 제작한 실리콘 나노입자 박막으로 비정질 실리콘 박막의 한계를 극복하고자 한다. 실리콘 나노입자를 사용하여 조밀한 박막을 제작하는데 중요한 변수로는 유도결합 플라즈마 반응기 상, 하부의 압력차 및 이로 인한 제트분사의 속력, 그리고 나노 입자의 크기 등이 중요하게 작용한다. 합성된 입자의 크기와 물성의 변화는 유입되는 반응 가스의 양, 공정압력과 파워에 의존한다. 실리콘 나노입자 박막을 다양한 플라즈마 조건에 따라 제작한 후 XRD, Raman, SEM, TEM을 이용하여 물성 변화를 관찰하였으며, 이를 통해 박막태양전지로의 응용 가능성을 제시하고자 한다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.16 no.3
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• pp.161-166
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• 2007

Photovoltaic (PV) technology permits the transformation of solar light directly into electricity. For the last five years, the photovoltaic sector has experienced one of the highest growth rates worldwide (over 30% in 2006) and for the next 20 years, the average production growth rate is estimated to be between 27% and 34% annually. Currently the cost of electricity produced using photovoltaic technology is above that for traditional energy sources, but this is expected to fall with technological progress and more efficient production processes. A large scale production of solar grade silicon material of high purity could supply the world demand at a reasonably lower cost. A shift from crystalline silicon to thin film is expected in the future. The technical limit for the conversion efficiency is about 30%. It is assumed that in 2030 thin films will have a major market share (90%) and the share of crystalline cells will have decreased to 10%. Our research at Sungkyunkwan University of South Korea is confined to crystalline silicon solar cell technology. We aim to develop a technology for low cost production of high efficiency silicon solar cell. We have successfully fabricated silicon solar cells of efficiency more than 16% starting with multicrystalline wafers and that of efficiency more than 17% on single crystalline wafers with screen printing metallization. The process of transformation from the first generation to second generation solar cell should be geared up with the entry of new approaches but still silicon seems to remain as the major material for solar cells for many years to come. Local barriers to the implementation of this technology may also keep continuing up to year 2010 and by that time the cost of the solar cell generated power is expected to be 60 cent per watt. Photovoltaic source could establish itself as a clean and sustainable energy alternate to the ever depleting and polluting non-renewable energy resource.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2001.07a
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• pp.186.2-189
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• 2001

요실리콘을 기반으로 하는 박막은 반도체 재료로 Si, Si:Ge, SiC등이 사용되고있으며, 절연박막재료로 SiN, SiOxNy, SiOx 등이 있다. 이들 재료는 국내 반도체 산업의 핵심위치에 있는 물질이다. 한국 산업의 근간이라 할 수 있는 메모리분야에 적용될 뿐만 아니라 TFT-LCD, 태양전지, 각종 센서, X-ray 사진 촬영기 개발에도 응용되고 있다. 본 논문에서는 Silicon-based 박막의 제조기법과 그에 따른 다양한 실리콘 박막 실리콘 트랜지스터를 이용한 능동형 액정과 유기발광 화소제어 활용, 센서 응용 부분에서 태양전지, X-ray 촬영기활용 분야에서 기술현황 시장분석을 통해 차세대 연구개발의 방향을 제시하고자 한다. 현재 국내에서 실리콘 박막의 가장 큰 응용 분야는 메모리 소자의 평판디스플레이의 TFT-LCD 시장이다. 그러나 실리콘 박막으로 가능한 응용분야는 아직 산업계에서 열매를 맺지 못한 분야가 더 많고 실제로 적용할 수 있는 분야의 다양함을 본 논문을 통해 소개한다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2009.11a
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• pp.390-390
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• 2009

마그네트론 스퍼터링법을 이용하여 n-i-p 구조의 플렉서블 실리콘 박막태양전지용 ZnO/Ag 후면전극을 stainless steel 기판위에 제조하고 증착온도와 Ag 박막의 두께 변화에 따른 광학적 특성변화를 조사하였다. ZnO/Ag 구조의 후면전극은 RF와 DC 마그네트론 스퍼터링으로 Ag 금속 및 ZnO:Al($Al_2O_3$ 2.5%) 세라믹 타겟을 이용하여 각각 제조하였으며 증착온도는 상온 ${\sim}500^{\circ}C$로, Ag 박막두께는 100 ~ 500 nm로 변화시켰다. 증착조건 변화에 따라 제조된 후면전극의 표면거칠기 및 형상변화를 Atomic Force Mircroscope (AFM)와 Scanning electron miroscopy (SEM)으로 분석하였으며 이에 따른 반사도 변화를 UV-visible-nIR spectrometry 측정을 통하여 조사하였다. 증착온도가 증가함에 따라 Ag 박막의 표면 거칠기는 점차로 증가하였으며 증착된 후면전극의 반사도도 함께 증가함을 알 수 있었다. Ag 박막의 두께 변화에 따른 반사도 변화와 n-i-p 구조의 플렉서블 실리콘 박막태양전지에 미치는 영향을 조사하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.349-349
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• 2014

ITO는 결정질 실리콘 태양전지의 anti-reflection coating (ARC) 층으로써 적합한 물질이다. ARC layer로써 구조적, 전기적 그리고 광학적 최적 조건의 특성을 얻기 위해는 높은 figure of merit(FOM)를 가져야 하고 결정방향 제어를 해야 한다. 본 연구에서는 결정질 실리콘 태양전지에 가장 적합한 ITO ARC layer의 특성 찾기 위해 Radio frequency magnetron sputter를 이용하여 공정 조건가변 실험을 진행 하였으며 높은 FOM을 갖는 ITO 반사방지막을 shallow emitter형 결정질 실리콘 태양전지에 적용하였으며 ITO 박막은 shallow emitter층과 완벽한 ohmic 접합을 이루었다. ITO ARC layer를 적용한 Shallow emitter형 태양전지는 81.59%의 fill factor와 $35.52mA/cm^2$의 단락전류를 보이며 17.27%의 광변환 효율을 보였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.403-403
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• 2011

TCO/p/i/n 구조의 비정질 실리콘 박막 태양전지의 제작에 있어서 a-Si 혹은 넓은 밴드갭 물질인 SiOx, SiC 등은 window layer로 주로 사용 되어왔다. 그러나 ${\mu}c$-Si는 우수한 광학적, 전기적 특성에 불구하고 낮은 activation energy에 의한 p/i interface 에서의 band-off set에 의한 정공재결합에 의해 사용되어 지지 못했다. 이러한 재결합은 p/i interface상에 buffer layer를 삽입함으로써 개선되어 질 수 있다. 본 논문에서는 비정질 실리콘 보다 넓은 광학적 밴드갭을 가지는 a-SiOx 박막을 완충층으로 사용하여 p/i 계면에서의 재결합 감소에 대한 시뮬레이션을 수행하였다. a-SiOX 박막 내에 포함 된 산소의 양에 따라 밴드갭을 조절하여 1.8eV~2.0eV 사이의 완충층을 삽입하여 박막태양전지의 개방전압, 단락전류, 효율 등에 끼치는 영향을 ASA 시뮬레이션을 통하여 알아보았다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2006.11a
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• pp.555-555
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• 2006