• Current Photovoltaic Research
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• 제1권1호
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• pp.52-58
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• 2013

Two different window-structured $CuInGaSe_2$(CIGS) solar cells, i.e., CIGS/thin-CdS/ZnO:B(sample A) and CIGS/very thin-CdS/Zn(S/O)/ZnO:B(sample B), were prepared, and the diffusivity of Zn, Cd, S, and B atoms, respectively, in the CIGS, ZnO or Zn(S/O) layer was estimated by a theoretical fit to experimental secondary ion mass spectrometer data. Diffusivities of Zn, Cd, S, and B atoms in CIGS were $2.0{\times}10^{-13}(1.5{\times}10^{-13})$, $4.6{\times}10^{-13}(4.4{\times}10^{-13})$, $1.6{\times}10^{-13}(1.8{\times}10^{-13})$, and $1.2{\times}10^{-12}cm^2/s$ at 423K, respectively, where the values in parentheses were obtained from sample B and the others from sample A. The diffusivity of the B atom in a Zn(S/O) of sample B was $2.1{\times}10^{-14}cm^2/sec$. Moreover, the diffusivities of Cd and S atoms diffusing back into ZnO(sample A) or Zn(S/O)(sample A) layers were extremely low at 423K, and the estimated diffusion coefficients were $2.2{\times}10^{-15}cm^2/s$ for Cd and $3.0{\times}10^{-15}cm^2/s$ for S.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.472.1-472.1
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• 2014

현재 Cu(In,Ga)Se2나 Cu2ZnSn(S,Se)4 (CZTSSe)계 박막태양전지의 버퍼층으로 가장 많이 사용되는 물질은 CdS이다. 하지만 Cd의 독성 문제로 인해 사용에 제약이 있고, CdS의 작은 밴드갭(~2.4 eV)으로 인해 단 파장 영역에서 광활성층의 빛 흡수를 저해하는 문제 때문에 새로운 대체 물질을 찾으려는 연구가 많이 이루어지고 있다. 이러한 관점에서, ZnS계 물질은 독성 원소인 Cd을 사용하지 않고, 3.6 eV 정도의 큰 밴드갭을 가지기 때문에, CdS 버퍼층을 대체하기 위한 물질로 관심을 받고 있다. ZnS계 버퍼층을 증착하는 위해 chemical bath deposition (CBD), molecular beam epitaxy (MBE), thermal evaporation, spray pyrolysis, sputtering, elecrtrodepostion 등의 다양한 공정이 사용될 수 있다. 본 연구에서는 상기의 다양한 공정 가운데, 공정 단가가 낮고, 대면적 공정에 용이한 CBD 공정을 이용하여 ZnS계 버퍼층을 증착하는 연구를 수행하였다. 용액의 조성, 농도, 공정 온도, 시간 등을 비롯한 다양한 공정 변수가 ZnS계 박막의 morphology, 조성, 결정성, 광학적 특성 등 다양한 특성에 미치는 영향이 체계적으로 연구되었다. 또한, 상기 ZnS계 버퍼층을 CZTSSe 박막태양전지에 적용하여 CdS를 성공적으로 대체할 수 있음을 확인하였다. 본 연구를 통하여 ZnS계 버퍼층이 향후 친환경적인 박막태양전지 제조에 활용될 수 있는 가능성을 확인할 수 있었다.

• 전기화학회지
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• 제14권1호
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• pp.1-8
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• 2011

이온성 액체는 일정한 온도 범위에서 액체로 존재하는 이온성 염으로, 유기 양이온과 유기 또는 무기 음이온의 이온결합으로 이루어져 있다. 본 연구에서는 이온성 액체를 CdSe/ZnS 반도체 나노입자 합성의 리간드 및 용매로 사용하여 이들이 나노입자의 형태와 결정 구조에 미치는 영향에 대해서 연구하였다. CdSe/ZnS 나노입자는 용매로 알킬기의 길이가 다른 imidazolium 계열; 1-R-3-methylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide ([RMIM][TFSI]), R = ethyl ([EMIM]), butyl ([BMIM]), hexyl ([HMIM]), octyl ([OMIM]), 을 사용하여, 평균 크기는 약 8~9 nm 이고 두 상 zinc-blende 및 wurtzite 혼합물로 합성하는 것을 성공하였다. 또한, CdSe/ZnS 나노입자는 trihexyltetradecylphosphonium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide ([$P_{6,6,6,14}$][TFSI]) 이온성 액체와 octadecene (ODE)의 혼합 용액을 사용하여 합성하였다. [$P_{6,6,6,14}$][TFSI]의 부피비가 증가함에 따라 나노입자의 결정 구조가 zinc-blende 구조에서 wurtzite 구조로 조절되었다. 또한 나노입자의 평균 크기는 약 5.5 nm 로써 [RMIM][TFSI] 를 사용했을 때 보다 더 작게 합성되었다. 이처럼 이온성 액체에 의해서 나노입자의 크기뿐 만 아니라 결정 구조도 조절할 수 있음을 처음으로 증명하였다.

• 한국진공학회지
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• 제16권3호
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• pp.192-196
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• 2007

Hot wall epitaxy 방법으로 우물층의 두께를 바꾸어가며 ZnSe/CdSe/ZnSe 단일 양자우물을 성장하였다. 양자우물층의 두께는 TEM을 이용하여 측정하였다. 광발광의 세기와 반치폭의 변화로부터 양자우물층의 임계두께는 약 $9{\AA}$임을 알 수 있었다. 우물층의 두께가 임계두께 보다 작을 때 광발광과 PLE 스펙트럼의 비교로부터 stoke's shift를 확인하였고, 이는 엑시톤 결합 에너지에 의한 것임을 알 수 있었다. 우물층의 두께에 대한 광발광 피크의 에너지 이동은 이론치와 잘 일치하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.380-380
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• 2011

ZnO 나노라드 위에 양자점을 증착한 후 그 위에 $TiO_2$를 ALD방법으로 증착하여 그 passivation 효과가 solar cell 효율에 미친 영향에 대한 실험을 진행하였다. Hydrothermal 방법으로 수직한 1차원 형태의 ZnO 나노라드를 성장시킨다. 여기에 SILAR 방법을 거쳐서 CdS 양자점을 증착시키고, 후에 CBD를 이용하여 CdSe 양자점을 증착시킨다. 여기에 마지막으로 amorphous $TiO_2$로 표면을 덮는 과정을 거치는데, $TiO_2$가 ZnO 라드 위에 균일하고 정밀하게 증착되도록 하기 위해서 Atomic Layer Deposition을 이용하였다. 다양한 분석 방법을 통해 $TiO_2$/CdSe/CdS/ZnO 구조를 조사하였으며, ZnO 나노라드 위에 $TiO_2$가 정교하게 올라간 것을 확인한 후에 solar cell에 적용하여 그 효율을 확인하였다.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제34권3호
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• pp.856-862
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• 2013

The photoanode electrode of $TiO_2$ nanotubes (NTs) anchored with ZnS/CdSSe/CdS quantum dots (QDs) was prepared by anodization of Ti metal and successive ionic layer adsorption and reaction (SILAR) procedure. The tuning of the band gap of CdSSe was done with controlled composition of Cd, S, or Se during the SILAR. A ladder-like energy structure suitable for carrier transfer was attained with the photoanode electrode. The power conversion efficiency (PCE) of our solar cell fabricated with the regular array of $TiO_2$ NTs anchored with CdSSe/CdS or CdSe/CdS QDs [i.e., (CdSSe/CdS/$TiO_2NTs$) or (CdSe/CdS/$TiO_2NTs$)] was PCE = 3.49% and 2.81% under the illumination at 100 mW/$cm^2$, respectively. To protect the photocorrosion of our solar cell from the electrolyte and to suppress carrier recombination, ZnS was introduced onto CdSSe/CdS. The PCE of our solar cell with the structure of a photoanode electrode, (ZnS/CdSSe/CdS/$TiO_2$ NTs/Ti) was 4.67% under illumination at 100 mW/$cm^2$.

• 한국세라믹학회지
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• 제47권2호
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• pp.189-194
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• 2010

Compared with organic fluorophores, semiconductor quantum dots (QDs) have the better properties such as photostability, narrow emission spectra coupled to tunable photoluminescent emissions and exceptional resistance to both photo bleaching and chemical degradation. In this work, CdSe/ZnS QDs nanobeads were prepared by the incorporation of CdSe/ZnS QDs with mesoporous silica to use as the optical probe for detecting toxic and bio- materials with high sensitivity, CdSe/ZnS core/shell QDs were synthesized from the precursors such as CdO and zinc stearate with the lower toxicity than pyrotic precursors. The QD-nanobeads were characterized by transmission electron microscopy, FL microscopy, UV-Vis and PL spectroscopy, respectively.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.676-676
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• 2013

무기물 양자점을 광감응 염료로 사용하는 경우 양자점의 사이즈 조절만으로 밴드갭을 조절할 수 있어 광학적 특성 조절이 용이하며, 유기 염료보다 광흡수 능력이 뛰어난 장점을 가진다. 특히 카드뮴 계열의 CdS, CdSe 양자점을 순차적으로 증착하여 사용하는 경우 가시광 전 영역을 효율적으로 흡수, 이용할 수 있어 광전기화학 셀의 광전극으로 사용 시 높은 성능을 기대할 수 있다. 하지만, 카드뮴 계열 양자점의 경우 광전기화학 셀로의 구동에 있어 안정성이 낮은 문제점이 있으며, 이는 양자점에 남아있는 정공이 관여하는 양자점 부식 반응으로 인한 것이다. 본 연구에서는 보다 안정적이면서도 고효율의 광전기화학적 수소생산 시스템을 위해, CdSe/CdS 양자점 감응형 ZnO 나노선 광전극에 IrO2 촉매물질을 증착하였다. CdSe/CdS 양자점이 가시광 전 영역을 흡수하며, ZnO 나노선 구조를 통해 생성된 광전자를 효율적으로 포집하여 높은 광전류 특성을 기대할 수 있다. 나아가 산소생산용 조촉매로 많이 사용하는 $IrO_2$ 촉매 물질의 추가증착을 통해 양자점에서 생긴 정공을 빼 줌으로서 정공이 관여하는 양자점 부식 반응을 방지할 수 있다. 실험결과 촉매물질의 증착 이후 광전류 생성 특성 및 수소생산량이 증가하였으며, 안정성 또한 상당히 향상된 것을 확인할 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.378-378
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• 2011

ZnO 나노선 구조는 나노선 구조를 통해 입사한 빛을 산란시켜 광흡수를 촉진시키고, 바닥 전극으로 바로 이어진 수직의 1차원 구조를 통해 전자가 빠르게 이동할 수 있으며, 넓은 표면적을 가지고 있는 등의 장점을 가지고 있어 오래전부터 광전소자에 이용되었다. 하지만 ZnO 물질 자체의 밴드갭 에너지가 3.2 eV로 비교적 큰 편이라 가시광 영역의 빛을 흡수, 이용하기 위해서는 작은 밴드갭을 가지는 광감응 물질이 필요하다. 본 연구에서는 저온의 수열합성법을 통해 합성한 ZnO 나노선 구조 상에 Cd 계열의 무기물 양자점을 증착하여 이종구조를 형성하는 방법을 개발하였다. 본 연구에서 사용한 양자점인 CdS와 CdSe는 벌크 밴드갭 에너지가 각각 2.3 eV, 1.7 eV로 가시광 영역의 빛을 흡수할 수 있으며, ZnO 나노선과 type-II 밴드구조를 가지기 때문에 전자-정공 분리 및 포집에 유리하다. 합성된 구조를 이용하여 photoelectrochemical 특성을 분석하였으며, 그 결과 양자점의 증착으로 광전류 생성이 향상됨을 확인하였다. 특히 ZnO 나노선 상에 CdS 양자점 증착 후 추가적으로 CdSe 양자점을 증착하여 다중접합 나노선 구조를 형성한 경우 광전류 생성이 가장 크게 향상된 결과를 확인하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.428-428
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• 2013

Red color light emitting diodes were fabricated using CdSe/CdS/ZnS quantum dots (QDs). Patterned indium-tin-oxide (ITO) was used as a transparent anode, and oxygen plasma treatment on a surface of ITO was performed. Poly(3,4-ethylenedioxythiophene):poly(styrenesulfonate) (PEDOT:PSS) was spin coated on the ITO surface as a hole injection layer. Then CdSe/CdS/ZnS QDs was spin coated and thermal treatment was performed for the cross-linking of QDs. TiO2 was coated on the QDs as an electron transport layer, and 150 nm of aluminum cathode was formed using thermal evaporator and shadow mask. The device shows a pure red color emission at 606 nm wavelength. Device characteristics will be presented in detail.