• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.595-595
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• 2013

본 연구에서는 brush painting공법을 이용하여 인쇄형 유기태양전지에 적용이 가능한 ITO nanoparticle/Ag nanowire/ITO nanoparticle (Nano IAI) 다층 하이브리드 투명 전극의 전기적, 광학적, 구조적 특성을 연구하였다. 평균 25 nm 사이즈의 ITO 나노 입자로 구성된 ITO 나노 잉크와 직경 20~25 nm의 Ag nanowire 잉크를 기반으로 Brush painting 기술을 적용해 상온, 상압에서 낮은 면저항과 높은 투과도를 가지는 Nano IAI 하이브리드 투명 전극을 제작하였다. Nano IAI 투명 전극 제작 시 일정한 두께에서 Ag nanowire 코팅을 위한 brush painting 횟수를 변수로 하여 최적화 공정을 진행하였으며, Ag nanowire가 2번 brush painting 된 Nano IAI 다층 하이브리드 투명전극은 $3.4{\times}10^{-3}$ ohm-cm의 비저항과 52.33 ohm/square의 낮은 면저항을 나타내었다. 이를 통해 효과적으로Ag nanowire를 ITO nanoparticle 사이에 삽입할 경우, 고온의 열처리 공정을 통하지 않고 낮은 면저항을 가지는 인쇄형 투명 전극을 구현할 수 있음을 확인할 수 있었다. 특히 Nano IAI 다층 하이브리드 전극은 83.83%의 높은 투과도를 나타내는데 이는 삽입된 Ag Nanowire의 폭과 길이가 나노 사이즈이기 때문에 입사되는 빛이 흡수되기보다 대부분 투과하기 때문으로 사료된다. 또한, XRD 분석과 HRTEM 분석을 통해 Nano IAI 다층 하이브리드 투명전극의 전도 메커니즘을 설명하였다. 이와 같은 우수한 전기적, 광학적 특성은 brush painting 기법으로 제작된 Nano IAI 다층 하이브리드 투명 전극의 인쇄형 유기태양전지 적용 가능성을 나타낸다.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.16 no.7
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• pp.4925-4929
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• 2015

Dye-sensitized solar cell(DSSC) has aroused intense interest owing to its competitive price and stabilized properties than Si based solar cells. Recently, many studies have been reported on the DSSC, especially development of a transparent conductive oxide-less dye-sensitized solar cell(TCO-less DSSC). In this paper, a thick and porous Ti electrode for low cost DSSC developed its properties. To estimate the Ti electrode, the films are tested FESEM and J-V evaluation method. An increase in Ti thickness from 50 nm to 200 nm mainly affects the fill factor without noticeably changing the photocurrent density. It was confirmed that optimal DSSC efficiency was obtained at Ti 150 nm.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.665-665
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• 2013

박막형 태양전지에서 광흡수층으로 널리 쓰이는 metal chalcogenide 화합물 중, CuInS2(CIS)은 전기적, 광학적 특성이 우수하여 널리 연구되고 있다. CIS계 태양전지 최근 동시 증발법을 이용하여 20.3%의 고효율을 기록한 바 있으나 기존 진공, 고온 기반 공정 기술은 초기 투자 비용이 높고, 고가의 희귀원소인 In 등의 원료 활용도가 떨어져 원가 절감에 있어 한계가 있다. 이에 따라 제조 비용 절감과 원료 사용 효율을 향상시키기 위해 비진공 방식을 이용한 광흡수 층 증착 공정에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 상온, 상압, 저온에서 합성이 가능한 CIS계 광흡수층을 전자 전달 및 빛 포집에 유리한 ZnO 나노구조와 응용함으로써 superstrate 구조의 박막형 태양전지를 구현하고 그 특성을 평가하였다. CIS 박막 태양전지에서 투명창층으로 쓰이는 ZnO 박막을 수열합성법으로 합성된 ZnO 나노로드 어레이로 대체하여 빛 산란 효과를 줄이고, 전하 수집 및 이동 효과를 극대화하였다. 또한 CIS 광흡수층은amine계 용매와 금속염 및 thiourea를 조합하여 저온에서 코팅 후 건조시켜 박막을 제조하였다. 각 요소 박막들의 물성을SEM, XRD, UV-transmittance 분석을 통해 살펴보았으며, 소면적 태양전지 제작을 통해 박막 구조 대비 30배 이상의 광변환효율(최고효율 3.30%)을 기록하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.216-216
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• 2010

이종접합 태양전지의 투명전도막으로 사용되는 ITO는 박막 증착시 Ar과 O2의 공정 가스비증가에 따라 일함수가 증가한다고 보고되어지고 있다. 이러한 일함수의 증가는 ITO와 n a-si:H과의 계면에서 barrier height를 낮춤으로써 hole injection을 원활하게 만들어줌으로써 이종접합 태양전지의 효율 향상을 기대할 수 있게 해준다. RF sputtering system으로 증착된 ITO 증착시 순수 Ar만으로 증착된 ITO와 0.1에서 0.5% 까지 미세산소함량으로 증착된 ITO의 단일막 특성과 이를 이종접합 태양전지에 적용하였을 때의 특성을 분석하였다. ITO의 단일막 전기적 특성 분석을 위하여 Hall measurement를 이용하였고 광학적 특성 분석을 위해 UV-Vis를 이용하였다. 또한 광전자 분광장치를 이용하여 일함수 변화를 측정하였다. 그리고 산소 함량에 따른 ITO 박막의 특성 변화를 통해 이종접합 태양전지의 광특성을 비교하였다. 전기적인 특성의 경우 0.1%의 산소함량에서 가장 낮은 비저항을 얻었고 이동도의 경우 산소 함량에 따라 점차 증가하게 되었다. 반면 Carrier concentration은 점차 감소하였다. 투과도의 경우 산소함량을 통해 제작된 ITO가 Ar만으로 제작된 ITO보다 500 nm 파장대에서 1% 정도의 높은 투과율을 갖게 되었다. 그리고 ITO 공정시 Ar 만으로 증착한 경우 4.3 eV의 일함수를 보이고 공정중 산소가 첨가됨으로써 4.8 eV 으로 일함수가 증가하게 되었고 이종접합 태양전지를 제작하여 Voc, Jsc, Eff 등이 각각 15mV, 2mA/cm2, 1.5% 정도의 광특성 향상을 얻을 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.291-291
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• 2012

태양광 발전산업에서 현재 주류인 결정 실리콘 태양전지의 변환효율은 꾸준히 향상되고 있으나, 태양전지의 가격이 매년 서서히 하강되고 있는 실정에서 결정질 실리콘 가격의 상승 등으로 부가가치 창출에 어려움이 있으며, 생산 원가를 낮출 수 있는 태양전지 제조기술로는 2세대 태양전지로 불리는 박막형이 현재의 대안이며, 특히 에너지 변환 효율과 생산 원가에서 장점이 있는 것이 CIGS 박막 태양전지로 판단된다. 화합물반도체 베이스인 CIGS 박막태양전지는 연구실에서는 세계적으로 20.3% 높은 효율을 보고하고 있으며, 모듈급에서도 13% 효율로 생산이 시작되고 있다. 국내에서도 연구실 규모뿐만 아니라 대면적(모듈급) CIGS 박막 태양전지 증착용 장비, 제조공정 등의 기술개발이 진행되고 있다. CIGSe2를 광흡수층으로 하는 CIGSe2 박막 태양전지의 구조는 여러 층의 단위박막(하부전극, 광흡수층, 버퍼층, 상부투명전극)을 순차적으로 형성시켜 만든다. 이중에 하부전극은 Mo 재료을 스퍼터링 방법으로 증착하여 주로 사용한다. 하부전극은 0.24 Ohm/cm2 정도의 전기적 특성이 요구되며, 주상조직으로 성장하여야 하며, 고온 안정성 확보를 위하여 기판과의 밀착성이 좋아야하고 또한 레이저 패턴시 기판에서 잘 떨어져야 하는 특성을 동시에 가져야 한다. 그리고 CIGSe2의 광흡수층 제조시 셀렌화 공정에서 100 nm 이하의 MoSe2 두께를 갖도록 해야하며, 이는 CIGSe2 박막태양전지의 Rs 값을 줄여 Ohmic 접촉을 향상시키는데 기여한다. 본 연구에서는 CIGSe2 박막태양전지에서 요구되는 하부 전극 Mo 박막의 제작과 CIGSe2 박막태양전지 전체공정에 적용후의 MoSe2/Mo 박막특성에 대해서 연구결과들을 논하고자 한다. (본 연구는 경북그린에너지프론티어기업발굴육성사업 연구지원금으로 이루어졌음).

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.16 no.3
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• pp.167-171
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• 2007

Currently, the alternative energy is one of the critical issues because of exhaustion of petroleum resources and its high cost. The solar cell is considered as the one of the promising alternative energy. And the solar cell can be classified to inorganic solar cell and organic solar cell. Although the efficiency of organic solar cell is very lower than the that of inorganic solar cell, organic solar cells have many advantages including low process cost, high transmittance, color variation, and flexibility. For these reasons, organic solar cells have the potential in low cost solar cell market that is challenging for inorganic solar cells. Recent researches of organic solar cell is concentrating on enhancement of efficiency, lifetime, and stability to order to commercially use. Working principles and the development issues of organic solar cells are discussed in this paper.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.363-363
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• 2013

태양광 발전산업에서 현재 주류인 결정 실리콘 태양전지의 변환효율은 꾸준히 향상되고 있으나, 태양전지의 가격이 매년 서서히 하강되고 있는 실정에서 결정질 실리콘 가격의 상승 등으로 부가가치 창출에 어려움이 있으며, 생산 원가를 낮출 수 있는 태양전지 제조기술로는 2 세대 태양전지로 불리는 박막형이 현재의 대안이며, 특히 에너지 변환 효율과 생산 원가에서 장점이 있는 것이 CIGS 박막 태양전지로 판단된다. 화합물반도체 베이스인 CIGS 박막태양전지는 연구실에서는 세계적으로 20.3% 높은 효율을 보고하고 있으며, 모듈급에서도 13% 효율로 생산이 시작되고 있다. 국내에서도 연구실 규모 뿐만 아니라 대면적(모듈급) CIGS 박막태양전지 증착용 장비, 제조공정 등의 기술개발이 진행되고 있다. CIGSe2를 광흡수층으로 하는 CIGSe2 박막 태양전지의 구조는 여러 층의 단위박막(하부전극, 광흡수층, 버퍼층, 상부투명전극)을 순차적으로 형성시켜 만든다. 이중에 소다라임유리를 기판으로 하는 하부전극은 Mo 재료를 스퍼터링 방법으로 증착하여 주로 사용한다. 하부전극은 우수한 전기적 특성이 요구되며, 주상조직으로 성장하여야 하며, 고온 안정성 확보를 위하여 기판과의 밀착성이 좋아야하고 또한 레이저 패턴시 기판에서 잘 떨어져야 하는 특성을 동시에 가져야 한다. 본 연구에서는 대면적 CIGSe2 박막태양전지에서 요구되는 하부전극 Mo 박막의 제작과 그 특성에 대해 평가하고, 최종적으로 대면적 CIGSe2 박막태양전지 공정에 적용 그 결과를 논하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2009.06a
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• pp.24-24
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• 2009

투명전극 (TCO Transparent Conductive Oxide)은 Solar cell, Touch panel, Sensor 등 많은 분야에 이용되어지고 있다. ZnO 그리고 $SnO_2$는 ITO룰 대체하기 위하여 오래전부터 연구가 되어지고 있다. 하지만 ZnO가 가지고 있는 많은 장점에도 불구하고 ITO를 대체하기 위한 전기적 특성이 충분하지 않다. 따라서 ZnO에 Al를 도핑하는 등 다양한 연구가 진행되어왔다. 본 실험은 우수한 광학특성 및 전기적 (10-5) 특성을 확보하기 위하여 AZO/Ag/AZO 다층박막구조 형성하였다. 또한 염료감응 태양전지에 적용하기 위하여 다층박막구조를 이용한 안정성 테스트를 진행하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2008.05a
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• pp.416-418
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• 2008

Dye-sensitized solar cell using transparent conducting oxide as electrode has large resistance such as surface resistance, charge transportation impedance in counter electrode and electrolyte, impedance between each interface. Among that resistances, surface resistance of transparent conducting oxide is relatively large. So the change of transparency has a large effect on internal resistance of dye-sensitized solar cell. Consequently, that change cause to increase or decrease the conversion efficiency. We tried to reduce the surface resistance by laser-scribing. The active area is seperated from total transparent conducting oxide by Nd:YAG laser-scribing. As a result, we achieved the improvement of efficiency about 7% and 11% in case of $0.25cm^2$ and $1.00cm^2$ dye-sensitized solar cells.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.334.1-334.1
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• 2014

태양전지, 터치센서와 같이 투명한 전극(TCO: Transparent conducting oxide)이 필요로 하는 곳에는 금속 산화물 형태의 ITO, ZnO, FTO와 같은 투명 전극이 사용된다. 그중에서 FTO는 저렴한 가격과 높은 투과율, 낮은 저항으로 주목을 받고 있다. 뿐만아니라 FTO 박막은 다른 산화물 전도체에 비해 구부림에 강한 저항성을 보여 주고 있다. FTO 박막의 캐리어 전하 생성 원리는 F 원자가 O 원자의 자리를 치환하게 되면서 잉여 전자의 발생으로 전기가 흐를 수 있다. 아직까지는 화학적 조성비에 유리한 CVD를 이용한 증착 방법이 많이 사용되고 있다. 스퍼터 장비 역시 공정 가스에 따라 화학적 조성비 변화가 가능하고 CVD와 비교하여 공정이 간단하며 연속 공정이 쉽고 대면적 적용이 가능하다. 본 실험은 본사에서 R&D용으로 제작한 Daon-1000 S 장비를 사용하였으며 DaON-1000 S는 3개의 2" sputter gun이 장착 되어 있어 co-sputtering이 가능한 장비이다.