• Korean Chemical Engineering Research
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• v.54 no.3
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• pp.410-418
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• 2016

In this study, we prepared electrically conducting composites using epoxy resin of diglycidyl ether of bisphenol A (DGEBA) as a matrix, triethylenetetramine (TETA) as a hardener and nickel powder or multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) grafted with $-NH_2$ groups (MWCNT-$NH_2$) as electrically conducting fillers. Electrical conductivity of composite films were measured by coating on the slide glass with a doctor blade. We measured modification reactions of MWCNT and reaction of MWCNT-$NH_2$ with DGEBA epoxy resin by fourier transform infrared spectrometer (FTIR), thermogravimetric analyzer (TGA) and elemental analyzer (EA). Morphology of composites was investigated by scanning electron microscope (SEM) and sheet resistances of composites were measured by 4-point probe. We found $(9.87{\pm}1.09){\times}10^4{\Omega}/sq$ of sheet resistance for epoxy composite containing both 40 wt% nickel powder and 0.5 wt% of MWCNT-$NH_2$ as fillers, equivalent to epoxy composite containing 53.3 wt% nickel powder only as a filler.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.412-412
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• 2011

CI(G)S계 태양전지는 화합물 반도체로서, 우수한 광 전류 변환 효율을 보이며, 광조사 등에 의한 열화가 없어 유망한 태양전지로 인정받고 있다. CI(G)S계 태양전지를 구성하는 흡수층을 제조하는 방법은 진공 기반의 공증착법 및 스퍼터-셀렌화법이 대표적이며, 액상의 전구체 물질을 도포하고 이를 고온 열처리하는 용액공정법도 최근 많은 연구가 이루어지고 있다. 진공 증착법은 고효율의 흡수층을 제조할 수 있고 상용화에 적합한 방법이다. 그러나 고가의 진공 장비를 이용하는 진공증착법은 원가 절감 관점에서 한계를 지니고 있어, 미래의 저가 공정 실현을 위해 용액 기반 흡수층 제조법도 다양한 접근법으로 연구되고 있으며 현재까지는 진공공정에 비해 상대적으로 낮은 변환효율이 큰 문제점으로 인식되고 있다. 용액 공정에서 전구체 물질의 코팅법으로는 spray법, spin coating법, drop-casting법, doctor-blade법 등이 있으며, 이들 중 양산 공정에 실용화되기 가장 적합한 것으로 보이는 방법으로는, 화합물 나노입자 페이스트를 기재 상에 doctor blade 법으로 코팅한 후에 이를 열처리하여 흡수층을 제조하는 방법을 들 수 있다. 이러한 방법은 균일한 흡수층을 저비용으로 제조할 수 있는 장점은 있지만, 전구체로 사용하는 화합물 나노입자들이 화학적 및 열적으로 매우 안정한 물질이므로, 최종 흡수층에서 큰 결정을 얻기 어렵고, 그 결과 효율이 낮아지는 단점이 있다. 따라서, 치밀하고 조대한 grain 형성을 위하여 CISe 균일한 나노입자를 합성하고 셀레늄을 포함하는 용액을 추가로 도포하여 열처리 공정에서 Se의 손실을 막아 입자를 성장시키는 방법과 In-Se 균일한 나노입자를 합성한 후 Cu, Se이 포함된 용액을 도포하여 코어-쉘 (InSe/CuSe)을 제작하고 이를 Se 분위기하 열처리 하여 흡수층의 결정성을 증진시키고자 하였다. 또한 다양한 방법으로 제작한 CuInSe2 나노입자로 잉크를 제작하여 닥터블레이드 공정을 적용하여 박막을 제작하고 소자 적용성을 평가하였다.

• Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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• v.31 no.11
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• pp.975-979
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• 2014

Transparent conductive films (TCF) with excellent electrical properties and high mechanical flexibility have been widely studied because of their potential for application in optoelectronic devices such as light-emitting diodes, paper displays and organic solar cells. In this paper, we report on low-resistance and high-transparent TCF for flexible device applications. To fabricate a high-resolution roll imprinted TCF, the following steps were performed: the design and manufacture of an electroforming stamp mold, the fabrication of high-resolution roll imprinted on flexible film, the manufacture of Ag-nano paste which was filled into patterned film using a doctor blade process. Also, we was demonstrated with the successful application(ITO free organic photovoltaic) of the developed flexible TCF.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.6 no.2
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• pp.166-174
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• 1996

경제적이고 단순성의 공정특성을 갖는 닥터 블레이드법을 이용하여 평판형 고체산화물 연료전지의 고체전해질용 이트리아 안정화 지르코니아 박막을 제조하였다. 슬러리의 최적 제조조건과 그린 필름의 최적 소성조건을 얻었으며, 이 제조 조건에서 제조된 전해질의 결정구조, 미세구조 그리고 전기적 성질을 각각 X-선 회절, 주사전자현미경 그리고 교류 임피던스 분석기를 이용하여 조사하였다. 동량의 8mol% 이트리아를 첨가한 경우, 닥터 블레이드법에 의해 제조된 이트리아 안정화 지르크니아 박막은 금형가압성형법에 의해 제조된 이트리아 안정화 지르코니아 펠렛과 거의 비슷한 전기전도도를 나타내었다. 닥터 블레이드법에 의해 제조된 이트리아 안정화 지르크니아 박막의 경우, 8mol%이트리아를 첨가한 경우의 전도도가 3mol%이트리아를 첨가한 경우 보다 993K 이상과 523K 8mol% 이트리아를 첨가한 경우의 전도도가 3mol%이트리아를 첨가한 경우의 전도도가 3mol%이트리아를 첨가한 경우 보다 993K이상과 523K이하의 온도에서는 더 높고, 523-933K사이의 온도구간에서는 낮게 나타났다. 게다가, 모든 시편에 있어서 전체 전도도에 대한 벌크 전도도의 기여도에 대한 기여도보다 더 크게 나타났다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.69.2-69.2
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• 2010

Recently, bulk hetero-junction cells have been extensively studied by many researchers. Most of these cells were fabricated by spin coater. However, the spin coating process is not favorable to the large-scaled industry because it is not compatible with roll-to-roll process. One of the alternative methods is Doctor blading. In this study, we fabricated large OPV cells having total area of $100cm^2$. The buffer layer was Poly-(3,4-ethylenedioxythiophene) : poly-(styrenesulfonate) aqueous dispersion (PEDOT:PSS) and the active material is poly (3-hexythiophene) (P3HT) and phenyl-C61-butyric acid methyl ester (PCBM) blend in the solvent of Chlorobenzene. All of the organic layers were coated by dragging the blade with a speed of 5~20 mm/s on the stage with a temperature of $50^{\circ}C$. As-bladed PEDOT:PSS layer was baked at $120^{\circ}C$ for 10 minutes to eliminate the water. The cell structure is patterned ITO substrate/PEDOT:PSS/P3HT:PCBM/LiF/Al. The topmost electrode, LiF/Al, was deposited by thermal evaporation. After depositing electrode, and the cell was annealed at $150^{\circ}C$ for 30 minutes. The measured ISC, VOC, fill factor, and PCE were 2.95 A, 5.86 V, 0.32, and 0.78%, respectively. PCE was quite low but the large active area could be obtained successfully.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2015.08a
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• pp.258.2-258.2
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• 2015

염료감응형 태양전지(Dye-Sensitized Solar Cells; DSSC)는 공정비용과 재료가 저렴하여 차세대 태양전지로 각광받고 있다. 특히 투명한 재료를 사용하므로 flexible한 기판을 이용하여 그 적용범위가 넓다. DSSC는 상부전극인 FTO와 전해질의 접촉으로 인해 일부 FTO의 전자가 외부로 나가지 못하고 산화환원 반응에 의해 도로 전해질로 들어갈 확률이 있다. 이로 인해 효율 감소문제를 야기 할 수 있다. 이를 해결하기 위해 FTO위에 여러 물질들을 증착하거나 코팅 등의 많은 연구가 이루어져 왔다. ZnO를 DSSC로 적용한 연구는 많이 이루어졌지만 대부분 공정이 Chemical Vapor Deposition (CVD)으로 진행 되어왔다. 본 연구에서는 FTO위에 ZnO를 진공 공정에 비해 저렴하고 간단한 spin-coating으로 blocking layer를 형성하였다. 그 후 염료에서 여기 된 전자를 FTO로 전달해 주는 역할을 하는 TiO2를 doctor blade방법으로 형성하였다. ZnO는 TiO2하고 전도대와 가전자대의 에너지 준위 차이가 거의 없고, ZnO의 전자 이동도가 TiO2보다 높기 때문에 FTO로 전자를 큰 저항 없이 전달 할 수 있다. 또한 투과율이 좋아 염료까지의 빛의 투과성도 뛰어나다. ZnO blocking layer를 형성하여 FTO에서 전해질로의 전자이동을 막아주는 역할을 하여 DSSC의 performance 향상을 확인하였다. Field Emission Scanning Electron Microscope(FE-SEM)을 통해 FTO/ZnO/TiO2의 계면 및 두께를 확인하였고. DSSC의 특성 분석을 위해 I-V curve, Power conversion efficiency, Impedance spectroscopy를 측정 하였다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2011.07a
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• pp.1509-1510
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• 2011

염료 감응형 태양전지 동작에 있어 상대전극 표면에서 전해질의 산화, 환원 반응이 일어나기 위한 촉매의 역할이 중요하며 그 중 Pt는 촉매로써 널리 쓰이는 물질이다. Pt 도포 방식은 sputtering, Pt paste를 이용한 doctor blade, Pt solution을 이용한 spin coating 등 여러 가지가 있으며 제작 조건에 따라 그 특성도 다르게 된다. 따라서 본 연구에서는 Pt solution의 열처리에서 온도를 달리하여 그에 따른 특성을 알아보자 하였다. 그 결과 Pt solution 소성온도가 $400^{\circ}C$일 때, 가장 적절한 Pt층이 형성되기 때문에 산화, 환원반응이 활발하게 되어 높은 효율(6.8%)의 DSC 특성을 얻을 수 있었다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2011.07a
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• pp.1507-1508
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• 2011

본 논문에서는 전기장이 염료감응형 태양전지 광전극의 산화반도체($TiO_2$)에 미치는 영향에 대해 설명하고 DSC의 효율과 밀접한 관련이 있는 산화반도체의 결정구조 개선에 초점을 맞추어 효율을 향상시키고자 하였다. DSC의 광전극 제조에서 FTO 기판에 doctor-blade 방법을 통해 $TiO_2$ paste 도포 한 후 소성 직전 전기장을 인가하여 입자의 결정화를 돕는다. 이때 인가 전압과 전압을 인가하는 시간을 변화시키면서 실험하였다. 그 후 $450^{\circ}C$에서 30분 동안 소성하였다. FE-SEM으로 $TiO_2$의 형태를 보고 전기장이 $TiO_2$ 결정화에 미치는 영향을 확인하였고, current-voltage 특성 분석을 통해 에너지 변환 효율과 각 요소들을 비교하였다. UV-vis spectrophotometer, EIS 측정으로 각 DSC의 광 흡수율과 $TiO_2$/염료/전해질 영역에서의 저항을 분석하였다. 그 결과 전기장이 가해진 $TiO_2$의 결정이 더 잘 배열된 것을 확인하였고, 그로인해 에너지 변환 효율이 7.09%에서 8.65%로 증가한 것을 알 수 있었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.05a
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• pp.118.2-118.2
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• 2011

In order to increase the energy conversion efficiency of dye-sensitized solar cells (DSSCs), we employed a counter electrode that was platinum coated using a doctor blade technique on synthesized ZnO nanostructures on fluorinedoped tin oxide (FTO). The ZnO nanostructures possessing high electrochemical activity and large surface area of the counter electrode were grown by a chemical bath deposition (CBD) method at various times, 2, 4, and 8 h. The efficiency of DSSC with the Pt-ZnO counter electrode was improved 7.01% (grown for 2 h), 7.63% (grown for 4 h), and 6.13% (grown for 8 h), respectively. Compared with a standard DSSC without ZnO nanostructures, whose efficiency was 6.27%, the energy conversion efficiency increased approximately 22% for the DSSC with the Pt-ZnO (grown for 4 h) electrode. It indicates that the Pt coated on the ZnO nanostructure improves the electrocatalytic activity of the counter electrode.

• The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers C
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• v.54 no.4
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• pp.139-143
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• 2005

For application of carbon nano-tube (CNT) as a counter electrode materials of dye-sensitized solar cell (DSSC), the electrochemical behavior of CNT electrode was studied, employing cyclic-voltammetry (C-V) and impedance spectroscopy. Fabrication of CNT-paste and formation of CNT-counter electrode for characteristic measurement have been carried out using ball-milling and doctor blade process, respectively. Unit cell for measurements was assembled using Pt electrode, CNT electrode, and iodine-embedded electrolyte. Field emission-scanning electron microscopy (FE-SEM) was used for structural investigation of CNT powder and electrode. Sheet resistance of electrode was measured with 4-point probe method. Electrochemical properties of electrode, C-V and impedance spectrum, were studied, employing potentiogalvanostat (EG&G 273A) and lock in amplifier (EG&G 5210). As a results, the sheet resistance of CNT electrode is almost similar to that of F-doped SnO2 (FTO) coated glass substrate as approximately 10 ohm/sq. From C-V and impedance spectroscopy measurements, it was found that CNT electrode has high reaction rate and low interface reaction resistance between CNT surface and electrolyte. These results provides that CNT electrode were superior to that of conventional Pt electrode. Particularly, the reaction rate in the CNT electrode is about thrice high than Pt electrode. Therefore. CNT electrode is to be good candidate material for counter electrode in DSSC.