• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2008.06a
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• pp.225-225
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• 2008

ITO (Indium-tin oxide) 박막은 평판디스플레이, 유기발광소자, 박막태양전지 등 다양한 광전자소자의 투명전극으로 폭 넓게 이용되고 있다. 하지만 Si 박막태양전지의 투명전극에 요구되는 특성으로는 가시광 영역에서의 고투과율 및 고전도도 외에, 수소 플라즈마 분위기에서의 화학적 고안정성이 강하게 요구된다. 왜냐하면, 최근 Si 박막태양전지의 고효율화를 위해 미결정질 Si 박막 및 나노결정 Si 박막이 이용되고 있는데, 이러한 박막은 Si 원료가스를 고농도의 수소가스로 희석한 공정조건에서 플라즈마 CVD 증착기술을 이용하여 제조되기 때문에 투명 전극재료가 화학적으로 안정하지 않으면 계면특성의 열화로 인해 태양전지 효율이 저하되는 요인으로 작용하기 때문이다. 본 연구에서는 박막태양전지용 ITO계 투명전극의 수소 플라즈마에 대한 물리적 특성 변화를 조사하기 위하여 combinatorial sputter를 이용해 Ga 및 Zn의 도핑량을 연속적으로 변화시킨 ITO 박막을 제조하였고, $H_2$ plasma 중에 일정 시간 노출 시킨 후 박막의 물리적 특성 변화를 관찰하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2014.11a
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• pp.152-152
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• 2014

본 연구에서는 핫플레이트를 이용한 간단한 산화아연 박막의 열처리를 통해 역구조 유기 태양전지에서의 광전환 효율증가를 소개한다. 유기태양전지는 환경오염에 따른 신 재생에너지의 필요성이 대두되면서, 중요한 주제가 되고 있다. 본 연구에서는 3차원 물결구조의 산화아연 박막을 핫플레이트를 이용하여, $180^{\circ}C$ 에서 산화아연의 3차원 물결구조의 형성에 성공하였다. 그리고 구조적 측면 뿐만 아니라, 아연 용액에 포함된 질소로 인해 산화아연의 밴드갭이 조절되어 유기태양전지의 효율이 증가했음을 확인 하였다. 또한 본 연구의 공정을 이용하여 PET 유연기판으로의 적용이 가능하다는 것을 확인 하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.240-240
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• 2011

투명전도성 산화물 박막은 넓은 밴드갭을 가지고 있으며 금속 도핑에 따라서 낮은 저항과 높은 투과도를 가지고 있다. 이러한 투명전도성 산화물 박막은 광학 디바이스, 유기광전자 디바이스(OLED) 및 태양전지 등 다양한 분야에 응용이 되고 있다. 또한 이러한 투명전도성 산화물 박막중에서도 AZO 박막은 실리콘 태양전지의 전극으로 사용이 되며, 이를 식각하여 다양한 모양을 가지는 박막으로 성장시킬 경우 빛의 산란 및 포집 효과에 의해서 태양전지의 current density를 증가시키는 요인이 된다. 본 연구에서는 AZO 박막을 RF magnetron sputtering법을 이용하여 유리 기판위에 성장하였다. 또한, 성장된 AZO 박막은 염산, 질산, 황산, 인산, 초산 등의 다양한 산성용액을 이용하여 식각을 하였다. 그 결과 식각률은 식각용액의 농도 및 pH에 따라서 다양한 변화를 보였으며, 식각된 AZO 박막은 실리콘 태양전지에 응용이 가능할 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.535-536
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• 2013

본 연구에서는 DC/RF co-sputtering공법을 통해 제작한 In-Mo-O 투명 Mo doping 농도 및 열처리 온도에 따른 전기적, 광학적, 구조적 특성을 분석하고, 최적화된 In-Mo-O 투명전극을 유기태양전지(OPVs)와 유기발광다이오드(OLED)에 적용하여 그 가능성을 평가하였다. Mo doping 농도는 co-sputtering 공정 중 MoO3에 인가되는 radio-frequency (RF) power를 변화시켜 조절되었으며, 투명전극의 광학적 특성 및 전기적 특성 향상을 위해 성막 공정 후 급속 열처리 공정을 온도 별로 진행하였다. In-Mo-O 투명 전극은 Mo 도핑 농도에 영향을 받음을 확인할 수 있었고, 최적화된 Mo doping 파워에서 성막한 In-Mo-O 박막은 급속 열처리 공정 후 면저항 24.57 Ohm/square, 투과도 81.57% (400~1,200 nm wavelength)를 나타내었다. Bulk hetero-junction 기반의 고효율 유기태양전지와 유기발광다이오드 적용하기 위해 본 연구에서 제작된 IMO 투명전극의 구조적 특성, 결정성 및 표면특성은 x-ray diffraction (XRD), atomic force microscopy(AFM), field effect scanning electron microscopy (FE-SEM), High-resolution transmission electron microscopy (HRTEM) 분석을 통해 진행하였다. In-Mo-O 투명 전극상에 제작된 OLEDs와 OPV는 reference ITO 전극에 제작된 OLEDs/OPV와 비교할 때 유사하거나 향상된 특성을 나타내었으며 이는 In-Mo-O 박막이 OLED/OPV용 투명 전극으로 적용이 가능함을 말해준다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2005.06a
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• pp.150-153
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• 2005

반도체성 고분자인 poly(3-hexylthiophene) (P3HT)과 $C_{60}$ 유도체인 PCBM의 복합재를 이용하여 유기태양전지를 제작하였다. 열처리 온도론 중심으로 다양한 제조조건 하에서의 태양전지 특성을 조사하였다. 열처리 온도를 높임에 따라, P3HT/PCBM 복합재 박막은 뚜렷한 색변화와 함께 가시광 영역에서의 광흡수가 증가됨이 관찰되었고, 소자 성능도 크게 향상되었다. 결과적으로, 본 P3HT/PCBM bulk 이종접합형 구조의 유기 태양전지는 최적화된 제조 조건에서 $2.8\%$의 에너지 전환 효율을 나타내었다($100mW/cm^2$, 백색광).

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.115-115
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• 2011

최근 유기물을 사용한 유기 태양 전지의 주된 제작 방식은 유기물질을 유기용매에 녹여 사용 하는 스핀코팅 방식이다. 스핀코팅은 박막 형성이 쉽고 대량생산이 용이하다는 장점이 있지만, 표면분석의 측면에서 보면 박막이 한번에 형성되기 때문에 전극 위에 유기물질이 박막을 형성하는 순간의 계면을 측정하기 어렵다. 그에 반해 진공전기분무 방식은 진공에서 얇은 박막에서부터 점차적으로 두께를 늘려가며 증착 할 수 있고 또한 증착이 진공에서 이루어져서 불순물을 최소화 할 수 있기 때문에 표면분석의 측면에서 용이하다. 특히 본 실험에서는 유기 태양전지에서 벌크 이질접합(bulk heterojunction)을 만드는데 널리 쓰이는 물질인 Poly(3-hexythiophene) (P3HT)과 (PCBM)을 toluene에 녹인 후(0.2 mg/ml), 4-5 kV 사이의 전압을 인가하여, 고전압을 걸어 준 뒤 $5{\times}10^{-6}$ torr의 조건에서 분무하여 Indium Tin Oxide (ITO) 위에 박막의 두께를 늘려가며 증착시켰다. 이렇게 ITO 위에 만들어진 P3HT와 PCBM의 박막을 Photoemission spectroscopic (PES)을 이용하여 따른 화학적 구조와 전자구조를 분석하였고, 또한 동일한 농도의 용액으로 스핀코팅 방법을 이용하여 만든 시료와 앞서 언급한 조건의 진공전기분무 방법을 이용하여 만든 시료 사이의 표면거칠기와 morphology는 Atomic Force Microscopy(AFM)을 이용하여 비교 분석하였다.

• The Optical Journal
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• s.116
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• pp.57-61
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• 2008

고유가와 환경오염 문제로 '탈 화석연료'가 모든 제조업계의 화두가 되고 있는 가운데 대표적인 신재생에너지 중 하나인 태양전지의 기술개발에 관심이 모아지고 있다. 유럽신재생에너지협회의 전망에 따르면 2001년부터 2020년까지 전체 에너지 중 신재생 에너지의 비중은 2001년 19% 수준에서 2020년 35% 수준까지 빠르게 증가할 것으로 보고 있다. 이 전망에 따르면 2020년에는 2001년의 3배 수준에 이르러 같은 기간의 약 1.7배 증가할 것으로 예상되어 전체 에너지 소비량 증가율을 크게 상회할 전망이다. 우리나라의 경우 태양전지 기술은 걸음마 단계로 아직 기술 성숙도는 높지 않으나 최근 폴리실리콘 기반의 실리콘웨이퍼 태양전지 등 활발한 기술개발이 이뤄지고 있다. 본 고에서는 태양전지가 왜 부각되고 있고, 원리는 무엇인지와, 차세대 태양전지로 각광받고 있는 박막 태양전지, 유기 태양전지 등에 관해 소개했다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2007.11a
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• pp.236-236
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• 2007

• The Proceedings of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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• v.29 no.5
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• pp.25-31
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• 2015

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.25-25
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• 2010

태양광 에너지는 인류의 미래 에너지로서 이미 그 효용성을 전 세계에 드러내고 있다. 각 나라마다 자국의 에너지 전략 및 일조량등 환경적 여건 또는 경제적 수준에 따라 다양한 에너지 수급의 양태를 띠고 있지만 향 후 한세대 내에 전세계 에너지의 30% 정도를 태양에너지로 공급받게 될 것으로 기대하고 있다. 이러한 추세 속에서 태양광 에너지의 방식도 여건에 따라 다양한 형태들이 상호 경쟁과 보완의 과정을 거치며 꾸준히 연구 개발되어오고 있다. 집광형 태양전지는 그 중에서 광전변환효율의 관점에서 41%라는 경이적인 기록을 가지고 있으며 매년 평균 1% 씩의 발전을 꾸준히 달성해 오고 있다. 특히 화합물반도체 태양전지의 경우 1900년대 후반부터 인공위성등의 에너지 모듈로 독자적인 시장을 형성하고 있었지만 경제성등의 이유로 지상 에너지의 대안으로 고려되지 못하고 있었으나 집광시 효율이 높아지는 특이현상과 다중접합을 통한 태양에너지 스펙트럼의 흡수영역 확대등을 통하여 총체적인 효율이 30%를 넘어서면서부터 서서히 대전력 에너지원으로 주목을 받기 시작하였다. 이러한 기술적 경쟁력에도 불구하고 전세계 태양전지 시장의 대부분은 단결정 실리콘 태양전지가 차지하고 있으며 박막형 태양전지 혹은 유기태양전지등 차세대 태양전지 또한 기존의 단결정 실리콘 태양전지를 기준으로 상대적인 가격경쟁력을 높이므로서 기존시장을 잠식하거나 신규시장을 통하여 점유율을 높이는 전략을 고려하고 있다. 본 세미나를 통하여 현재 화합물반도체 집광형 태양전지 시장을 살펴보고 시장 진입의 걸림돌에 대한 분석과 향 후 동향에 대하여 논의하도록 한다.