• Journal of the Korean Solar Energy Society
• /
• v.23 no.3
• /
• pp.81-91
• /
• 2003

본 연구에서는 복층으로 구성된 $WSio_2Al$ 금속절연체의 상세를 보여주고 있는데, 금속과 절연체의 합성물질은 태양 흡수율의 설계와 열적인 현상을 보여주기 위해 종종 사용된다. 금속의 접착기면 위에 얇은 복층 코팅으로 구성되는 디자인은 태양 스펙트럼의 파장권역에서 선택적 흡수를 위함이다. 본 연구는 태양 복사의 열성능 평가를 위해 금속과 절연체 필름의 방사율, 태양흡수율, 코팅순서, 미 반사층(AR)의 두께, 코팅 두께와 코팅 면수, 전체 코팅 두께 등에 대해 시뮬레이션 하였다. 그 결과 네 겹의 코팅설계에서 $Sio_2AR$ 75 nm 두께와 각각의 층에서 $0.5\sim0.7$의 가변 금속부분 구성이 가장 우수한 성능을 갖는 것으로 나타났다. 또한 시뮬레이션으로 금속과 절연체 합성물의 최적의 구성과 각각의 코팅 두께에 대한 예측이 가능했으며, 최대 태양흡수율은 0.94, 방사율은 0.115의 금속과 절연체의 합성물을 구성할 수 있었다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
• /
• v.36 no.11
• /
• pp.1135-1140
• /
• 2012

Two-step metallization processes have been proposed to achieve high-efficiency silicon solar cells, where the front-side grids are formed by silver plating after the formation of a nickel seed layer with a mask. Because the conventional mask patterning process is performed by an expensive selective printing method using either UV resist or phase change ink, however, the combination of a simple coating and laser-selective ablation processes is proposed in this study as an alternative means. As a masking material, the solar cell wafer was coated with either inexpensive wax having a low melting temperature or a fluorocarbon solution, and then, an electrode image was patterned by selectively removing the masking material using the laser. It was found that the fluorocarbon coating was not only superior to the wax coating in terms of pattern uniformity but it also increased the efficiency of the solar cell by 0.16%, as confirmed by statistical f and t tests.

• Analytical Science and Technology
• /
• v.5 no.1
• /
• pp.135-142
• /
• 1992

Indium tin oxide(ITO) films coated on the window glass selectively transmit the solar energy and infrared. We call this system passive solar collectors. Selectively absorbing properties of sol gel dip coated ITO films were characterized by UV-VIS-NIR spectroscopy. The effects of heat treating temperature, time, atmosphere, substrate and barrier layers are concerned. Indium tin oxide films heat-treated at $500^{\circ}C$ in a reducing atmosphere show intrinsic properties. Efficiency of solar energy transmittance was enhanced by coating of $SiO_2-ZrO_2$ as an alkali ion barrier layer. Energy was saved by the double layers of $SiO_2-ZrO_2$ and ITO since solar energy is transmitted and heat generated inside(${\lambda}$ > 2700nm) is reflected.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2014.02a
• /
• pp.312.2-312.2
• /
• 2014

실리콘은 광센서, 태양전지, 발광다이오드 등 광소자 응용 분야에서 널리 사용되고 있는 물질이다. 그러나 실리콘의 높은 굴절율(n~3.5)은 표면에서 약 30% 이상의 Fresnel 반사를 발생시켜 소자의 효율을 감소시키는 원인이 된다. 따라서, 반사손실을 줄이기 위해서는 실리콘 표면에 효율적인 무반사 코팅을 필요로 한다. 기존의 단일 혹은 다중 박막을 이용한 무반사 코팅 기술은 물질간 열팽창계수의 불일치, 접착력 문제, 박막 두께 조절 및 적합한 굴절율을 갖는 물질 선택 어려움 등의 단점을 지니고 있다. 최근, 이러한 무반사 코팅 기술의 대안으로 곤충 눈 구조를 모방한 나노크기의 서브파장 격자구조 (subwavelength gratings, SWGs)에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 이러한 SWGs 구조는 공기와 반도체 표면 사이에 점진적, 선형적으로 변화하는 유효굴절율을 갖기 때문에, 광대역 파장영역뿐만 아니라 다양한 각도에서 입사하는 빛에 대해서도 효과적으로 Fresnel 표면 반사를 낮출 수 있다. 본 연구에서는 실리콘 기판 표면 위에 효율적인 무반사 특성을 갖는 계층적 SWGs 나노구조를 제작하기 위해, 레이저간섭리소그라피 및 열적응집금속 입자를 이용한 식각 마스크 패터닝 방법과 유도결합플라즈마 식각 공정을 이용하였다. 제작된 무반사 실리콘 SWGs 나노구조의 표면 및 식각 프로파일은 전자주사현미경으로 관찰하였고, 표면 접촉각 측정 장비를 이용하여 샘플 표면의 젖음성을 확인하였다. 제작된 샘플의 광학적 특성을 조사하기 위해 UV-vis-NIR 스펙트로미터와 엘립소미터 측정 시스템들을 이용하였다.

• Journal of the Korean Solar Energy Society
• /
• v.33 no.3
• /
• pp.27-35
• /
• 2013

One of the most important factors that have a large influence on performance of the solar water heater system is performance of the solar collector, more detailedly, coating technology on the surface of the solar collector, which can provide high solar absorptance and low emittance. The core of the coating technology is to coat solar selective surfaces. In this study, various performance experiments are carried out using $Cr_2(SO_4)_3{\cdot}15H_2O$ coating technology. Here, IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) of 5000A-15V was used as the surface processing rectifier which can stably output power and also can control voltage and current. The plating solution mainly contains black chrome$^{+3}$ concentration, H-y Conductivity, N-u Complex, NF Additive and NC-2 Wetter. Before applying the black chrome coating on the copper plate, optimal conditions are provided by using various preprocessing methods such as removal of fat, activation, electrolytic polishing, nickel strike, copper sulfate plating and bright neckel plating, and then the automatic continuous coating experiment are performed according to plating time and cathode current density. In the experiment, after the removal of fat, chemical polishing, nickel strike and activation processes as the preprocessing methods, the black chrome coating was performed in a plate solution temperature of $28^{\circ}C$ and a cathode current density of $18A/cm^2$ for 90 seconds. The thickness of chrome and nickel on the coated plate is $0.389{\mu}m$, $159{\mu}m$ respectively. As a result of the coating experiment, it showed the most excellent performance having a high solar absorptance of 98% and a low emittance of $5{\pm}1%$ when the black chrome surface had a thickness of $0.398{\mu}m$.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2011.02a
• /
• pp.186-186
• /
• 2011

태양전지의 효율을 증가시키기 위해서는 표면에서의 Fresnel 반사를 줄여 입사된 빛이 흡수층까지 잘 도달되도록 해야 한다. 그러나 결정질 실리콘의 경우, 굴절률이 높아 32% 이상의 표면반사율을 보이고 있어, 실리콘 태양전지 표면에 단일 또는 다중 박막의 무반사 코팅을 통해 반사율을 낮추는 방법이 널리 사용 되어 오고 있었다. 하지만, 이와 같은 코팅 방법은 열적팽창 불일치, 물질 선택의 어려움뿐만 아니라 낮은 반사율을 포함하는 파장 및 빛의 입사각 영역의 제한 등 여러 문제점을 지니고 있다. 이러한 문제점을 보완하기 위해, 표면에 서브파장의 주기를 갖는 나노구조(subwavelength structure, SWS)의 형성에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 습식 식각보다 건식 식각을 이용한 SWS 제작 방법이 표면 profile을 제어하기 용이하나 패턴 형성을 위해 식각 마스크가 필요하다. 최근, 복잡하고 고가의 전자빔 또는 나노임프린트를 이용한 패턴 형성보다, 간단/저렴하며 대면적 제작이 용이한 금속 나노입자 마스크를 이용한 SWS의 제작에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 또한 SWS의 무반사 특성은 표면 profile에 따라 크게 영향을 받는다. 따라서 본 실험에서는 열적 응집현상에 의해 형성되는 self-assembled Pt 나노입자 식각 마스크 및 $SiCl_4$가스를 사용한 유도결합 플라즈마(inductively coupled plasma, ICP) 장비를 이용하여 무반사 실리콘 SWS를 제작하였으며, SWS 표면 profile에 따른 구조적 및 무반사 특성을 조사하기 위해 다양한 공정조건을 변화시켰다. 실리콘 기판 위의 Pt 박막은 전자빔 증착(e-beaml evaporation)법을 사용하였고, 급속 열처리(RTA)를 통해 Pt 나노입자의 식각 마스크를 형성시켰다. Pt 나노입자들의 패턴 및 제작된 무반사 실리콘 SWS의 식각 profile은 scanning electron microscope를 사용하여 관찰하였으며, UV-VIR-NIR spectrophotometer를 사용하여 350~1050 nm 파장 영역에서의 반사율을 측정하였다. ICP 식각 조건을 변화시켜 5% 이하의 낮은 반사율을 갖는 높이가 높고 쐐기 형태의 실리콘 SWS를 도출하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
• /
• 2009.11a
• /
• pp.209-209
• /
• 2009

ITO 박막은 박막 태양전지, 유기 태양전지뿐만 아니라 유연한 디스플레이, 발광다이오드와 같은 광학적 장치에 투명한 전극으로써 널리 사용된다. 글라스나 플라스틱 기판위에 형성된 투명 전극은 식각을 통하여 전기회로를 구성한다. 또한 식각 특성을 개선할 필요가 있다. 이 연구에서 우리는 유리 기판위에 코팅된 ITO 박막을 유도결합 $BCl_3/Ar$ 플라즈마를 이용하여 식각하였다. ITO 박막은 RF 마그네트론 스퍼터링을 사용해 200 $^{\circ}C$에서 비알칼리 글라스 위에 증착하였고 ITO 박막의 총 두께는 약 250 nm 이었다. 또한 전기 전도성은 $4.483{\times}10^{-4}{\Omega}cm$, 캐리어 농도는 $3.923{\times}10^{20}cm^{-3}$이고, 홀 이동도는 $3.545{\times}10cm^{-2}/Vs$이었다. Ar 플라즈마에 $BCl_3$ 가스를 첨가시키면서 가스 비율에 따른 ITO의 식각 속도와 ITO와 PR과의 선택비를 측정하였다. 최대 식각 속도는 $BCl_3$(25%)/Ar(75%), 500 W의 RF power, -200 V의 DC-bias voltage, 그리고 2 pa의 공정압력일 때 588 nm/min이었고 선택비는 0.43으로 다소 낮게 측정되었다. 식각된 표면의 화학적 반응은 엑스선 광전자 분광법 (X-ray Photoelectron Spectroscopy)을 사용해 조사되었다. 그리고 식각된 표면의 거칠기는 원자현미경 (Atomic Force Microscopy)을 사용해 측정하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2012.08a
• /
• pp.412-412
• /
• 2012

갈륨비소(GaAs)는 수직공진표면방출레이저, 발광다이오드, 태양전지 등과 같은 광전소자에 널리 사용되는 물질이다. 그러나 높은 굴절률을 갖는 갈륨비소는 표면에서 30% 이상의 반사율을 갖기 때문에 광손실로 인해 소자의 성능이 저하된다. 따라서 표면 Fresnel 반사율을 낮출 수 있는 효율적인 반사방지막이 필요하다. 최근, 열적 불일치, 물질 선택, 접착력 저하의 단점을 가지고 있는 기존 다중박막을 대체하는 생체모방 서브파장 나노구조가 활발히 연구되고 있다. 이러한 구조는 공기(air)부터 갈륨비소까지 선형적인 유효굴절률 분포를 갖는 유효 단일박막과도 같기 때문에 소자 표면에서의 광손실을 줄일 수 있다. 더욱이, 자연계의 나방의 각막과 나비의 눈의 구조 형태를 모방한 반도체 생체모방 복합 눈(compound eye)은, 즉 마이크로 렌즈모양과 서브파장 나노격자구조의 복합적 형태, 표면에서 우수한 반사방지 특성을 나타낸다. 본 연구에서는, 포토리소그래피와 유도결합플라즈마 식각법을 이용하여 GaAs 기판 표면에 마이크로 렌즈 모양의 패턴을 형성한 후, 스핀코팅을 이용하여 나노 크기를 갖는 실리카 구를 도포하여 건식 식각함으로써 복합 눈 구조를 갖는 갈륨비소 반사방지막을 제작하였다. 제작된 샘플의 표면 및 식각 형상은 전자현미경(scanning electron microscope)을 사용하여 관찰하였으며, UV-vis-NIR spectrophotometer를 사용하여 반사율을 측정하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2011.08a
• /
• pp.221-221
• /
• 2011

최근, 대외적으로 기후변화협약 등 환경에 대한 관심이 높아지면서 국내에서도 온실가스 배출이 큰 에너지의 22.3%를 소비하고 있는 건축물로 인한 환경부하에 관심이 높아지며 고효율 창호의 필요성이 대두되고 있다. 기존의 Low-E (저방사) 유리는 적외선을 반사시켜 단열 유리로서 겨울철에 유리하지만, 건물 전면에 약 50~95% 창호가 사용되는 office 건물에는 여름철 냉방에너지를 많이 사용하기 때문에 단열뿐만 아니라 일사 차폐가 가능한 근적외선 차폐유리가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 기존의 Low-E 유리의 문제점인 근적외선 투과문제를 해결하기 위한 기술로서 근적외선 영역을 선택적으로 차폐할 수 있는 박막코팅 물질(흡수체, 반사체) 및 Low-E 대체용 Themochromic 등 나노 박막을 RF magnetron sputtering으로 제조하여 복층유리 구조로 조합해 UV-visible을 측정하였으며 IR Lamp와 태양광 아래에서 온도변화 실험을 진행하였다. 그 결과, 기존 Low-E 복층유리 대비 본 실험에서 사용한 복층유리의 근적외선 차폐효율이 개선됨을 확인하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• v.57 no.1
• /
• pp.111-117
• /
• 2019

This study proposed the fabrication and deposition of high purity crystalline $core-TiO_2/shell-Al_2O_3$ nanoparticles. Morphological properties of $core-TiO_2$ and coated $shell-Al_2O_3$ were confirmed by transmission electron microscope (TEM) and transmission electron microscope - energy dispersive spectroscopy (TEM-EDS). The electrical properties of the prepared $core-TiO_2/shell-Al_2O_3$ nanoparticles were evaluated by applying them to a working electrode of a Dye-Sensitized Solar Cell (DSSC). The particle size, growth rate and the main crystal structure of $core-TiO_2$ were analyzed through dynamic light scattering system (DLS), scanning electron microscope (SEM) and X-ray diffraction (XRD). The $core-TiO_2$, which has a particle size of 17.1 nm, a thin film thickness of $20.1{\mu}m$ and a main crystal structure of anatase, shows higher electrical efficiency than the conventional paste-based dye-sensitized solar cell (DSSC). In addition, the energy conversion efficiency (6.28%) of the dye-sensitized solar cell (DSSC) using the $core-TiO_2/shell-Al_2O_3$ nanoparticles selectively controlled to the working electrode is 26.1% higher than the energy conversion efficiency (4.99%) of the dye-sensitized solar cell (DSSC) using the conventional paste method.