• Current Photovoltaic Research
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• 제1권1호
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• pp.38-43
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• 2013

$Cu(In,Ga)_3Se_5$ is a candidate material for the top cell of $Cu(In,Ga)Se_2$ tandem cells. This phase is often found at the surface of the $Cu(In,Ga)Se_2$ film during $Cu(In,Ga)Se_2$ cell fabrication, and plays a positive role in $Cu(In,Ga)Se_2$ cell performance. However, the exact properties of the $Cu(In,Ga)_3Se_5$ film have not been extensively studied yet. In this work, $Cu(In,Ga)_3Se_5$ films were fabricated on Mo-coated soda-lime glass substrates by a three-stage co-evaporation process. The Cu content in the film was controlled by varying the deposition time of each stage. X-ray diffraction and Raman spectroscopy analyses showed that, even though the stoichiometric Cu/(In+Ga) ratio is 0.25, $Cu(In,Ga)_3Se_5$ is easily formed in a wide range of Cu content as long as the Cu/(In+Ga) ratio is held below 0.5. The optical band gap of $Cu_{0.3}(In_{0.65}Ga_{0.35})_3Se_5$ composition was found to be 1.35eV. As the Cu/(In+Ga) ratio was decreased further below 0.5, the grain size became smaller and the band gap increased. Unlike the $Cu(In,Ga)Se_2$ solar cell, an external supply of Na with $Na_2S$ deposition further increased the cell efficiency of the $Cu(In,Ga)_3Se_5$ solar cell, indicating that more Na is necessary, in addition to the Na supply from the soda lime glass, to suppress deep level defects in the $Cu(In,Ga)_3Se_5$ film. The cell efficiency of $CdS/Cu(In,Ga)_3Se_5$ was improved from 8.8 to 11.2% by incorporating Na with $Na_2S$ deposition on the CIGS film. The fill factor was significantly improved by the Na incorporation, due to a decrease of deep-level defects.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제44권2호
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• pp.136-148
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• 2006

주물공장에서는 주철을 녹여서 다양한 기계부품을 만든다. 다양한 기계부품을 만들기 위해 목형을 주물사에 넣은 후 주입구를 만들어 녹인 주철을 투입한다. 주물공장은 furan 공정을 포함해 많은 공정으로 이루어지며, 이 중 furan 공정은 목형에 주물사를 부어 넣는 공정이다. Furan 공정의 첫 단계는 주물사가 서로 엉겨 붙어 있게 하기 위해 접착성을 가지는 고분자 물질인 furan류를 주물사에 섞게 되고 녹은 주철이 목형으로 들어가는 것이며 고온에 의해 많은 유해 VOC류가 발생하게 된다. 또 공정조업에서 furan용 모래를 목형이 든 주물형틀에 부어 넣게 되고, 이때도 유독가스와 분진이 발생하게 되며 이 분진은 furan 물질을 포함하고 있어 조업자의 건강에 치명적인 요소가 되며, 이로 인해 조업기피현상이 심화되어 인력수급에 문제가 되고 나아가 사업 경영에 큰 걸림돌이 되고 있다. 본 연구는 이러한 조업기피의 원인을 제거하고 쾌적한 조업환경을 제공하기 위해 유해 VOC류와 집진을 동시에 수행할 수 있는 유해 VOC 및 분진 동시제거 시스템을 최적 설계하고 나아가 현장에 적용 설치하였다. 그 결과 설치 후 포름알데히드의 경우 VOC 0 ppm, 분진 $4{\mu}g/m^3$으로 조업환경이 개선되었으며, 조업자들의 조업 기피 요인을 해소하였다. 또한, 우리는 회사의 고용 문제를 해결하고, 작업의 생산성을 향상시킬 수 있었다.

• Elastomers and Composites
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• 제46권1호
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• pp.70-77
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• 2011

슬러리와 접하는 환경에서 사용되는 고무 소재의 슬러리 마모 거동을 평가하기 위해 새로운 형태의 슬러리 마모시험기(Slurry Wear Tester; SWT)가 본 연구에서 제안되었다. 슬러리 마모 거동을 평가하기 위한 기본 매트릭스로 천연고무(NR)와 클로로프렌고무(CR)가 선정되었다. SWT 장치의 챔버를 채우기 위한 유체로는 35% HCl 용액과 NaCl 용액이 사용되었다. SWT의 결과는 기존의 고무 마모시험 방법들중의 하나인 건식 상태에서 시험이 진행되는 Akron 마모시험의 결과와 비교를 하였다. Akron 마모 시험의 결과에 따르면 CR이 NR 보다 더 빠른 속도로 마모가 됨을 알 수 있었으며 재료의 히스테레시스 특성이 마모에 영향을 미침을 알 수 있었다. 그러나 SWT 결과에 따르면 CR과 NR의 슬러리 마모거동은 큰 차이가 없었으며 더구나 산의 농도와 HCl 용액과 NaCl 용액에 침지된 시간에 따라서도 슬러리 마모속도에는 큰 영향이 없었다. 이는 슬러리에 포함된 유체가 마모지와 시편 사이의 마찰을 감소시켰기 때문이라고 사료되었다. 또한 Akron 마모 시험의 경우 고무 소재의 히스테레시스가 마모에 영향을 미쳤지만, SWT의 경우 유체는 반복 변형에 의해 발생되는 열을 감소시키고 마모지 표면에 남아있는 마모 찌꺼기들을 제거하였기 때문에 Akron 마모 시험의 결과와는 다른 결과를 나타내었다. 따라서 슬러리에 의한 고무 소재의 마모를 평가하는데 있어서 기존의 방식인 건식방법으로 마모 거동을 평가할 경우 잘못된 결과를 초래할 수 있음을 알 수 있었다.

• 한국태양에너지학회 논문집
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• 제25권4호
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• pp.1-11
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• 2005

The stoichiometric mixture of evaporating materials for the $CuInSe_2$ single crystal thin film was prepared from horizontal furnace. Using extrapolation method of X-ray diffraction patterns for the polycrystal $CuInSe_2$, it was found tetragonal structure whose lattice constant $a_0$ and $c_0$ were $5.783\;{\AA}$ and $11.621\;{\AA}$, respectively. To obtain the $CuInSe_2$ single crystal thin film, $CuInSe_2$ mixed crystal was deposited on throughly etched GaAs(100) by the HWE(Hot Wall Epitaxy) system. The source and substrate temperature were $620^{\circ}C$ and $410^{\circ}C$ respectively. The crystalline structure of $CuInSe_2$ single crystal thin film was investigated by the double crystal X-ray diffraction(DCXD). Hall effect on this sample was measured by the method of Van der Pauw and studied on carrier density and mobility depending on temperature. From Hall data, the mobility was likely to be decreased by impurity scattering in the temperature range 30 K to 100 K and by lattice scattering in the temperature range 100 K to 293 K. The temperature dependence of the energy band gap of the $CuInSe_2$ obtained from the absorption spectra was well described by the Varshni's relation, $E_g(T)=1.1851\;eV-(8.99{\times}10^{-4}\;eV/K)T^2/(T+153\;K)$. The open-circuit voltage, short current density, fill factor, and conversion efficiency of $n-CdS/p-CuGaSe_2$ heterojunction solar cells under $80\;mW/cm^2$ illumination were found to be 0.51V, $29.3\;mA/cm^2$, 0.76 and 14.3 %, respectively.

• 한국태양에너지학회 논문집
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• 제38권1호
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• pp.25-36
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• 2018

The stoichiometric mixture of evaporating materials for the $CaAl_2Se_4$: Co single crystal thin film was prepared from horizontal furnace. Using extrapolation method of X-ray diffraction patterns for the polycrystal $CaAl_2Se_4$, it was found orthorhomic structure whose lattice constant $a_0$, $b_0$ and $c_0$ were 6.4818, $11.1310{\AA}$ and $11.2443{\AA}$, respectively. To obtain the $CaAl_2Se_4$: Co single crystal thin film, $CaAl_2Se_4$: Co mixed crystal was deposited on throughly etched Si (100) by the HWE (Hot Wall Epitaxy) system. The source and substrate temperature were $600^{\circ}C$ and $440^{\circ}C$ respectively. The crystalline structure of $CaAl_2Se_4$: Co single crystal thin film was investigated by the double crystal X-ray diffraction (DCXD). Hall effect on this sample was measured by the method of Van der Pauw and studied on carrier density and mobility depending on temperature. From Hall data, the mobility was likely to be decreased by impurity scattering in the temperature range 30 K to 100 K and by lattice scattering in the temperature range 100 K to 293 K. The temperature dependence of the energy band gap of the $CaAl_2Se_4$: Co obtained from the absorption spectra was well described by the Varshni's relation, $E_g(T)=3.8239eV-(4.9823{\times}10^{-3}eV/K)T_2/(T+559K)$. The open-circuit voltage, short current density, fill factor, and conversion efficiency of $p-Si/p-CaAl_2Se_4$: Co heterojunction solar cells under $80mW/cm^2$ illumination were found to be 0.42 V, $25.3mA/cm^2$, 0.75 and 9.96%, respectively.

• 태양에너지
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• 제11권3호
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• pp.74-83
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• 1991

본 논문은 substrate의 온도를 $200{\pm}1^{\circ}C$ 정도로 유지하며 진공저항 가열 증착법을 이용하여 (p)ZnTe/(n)Si 태양전지와 (n)CdS-(p)ZnTe/(n)Si 복접합 박막을 제작한 후 그 전기적 특성을 조사, 비교하였다. 제작한 (p)ZnTe/(n)Si 태양전지와(n)CdS-(p)ZnTe/(n)Si 복접합 박막에 대하여 $100[mW/cm^2]$의 광조사 하에서 특성을 조사한바 다음과 같은 결과를 얻었다. 단략전류$[mA/cm^2]$ (p)ZnTe/(n)Si:28 (n)CdS-(p)ZnTe/(n)Si:6.5 개방전압[mV] (p)ZnTe/(n)Si:450 (n)CdS-(p)ZnTe/(n)Si:250 충실도, FF (p)ZnTe/(n)Si:0.65 (n)CdS-(p)ZnTe/(n)Si:0.27 변환효율[%] (p)ZnTe/(n)Si:8.19 (n)CdS-(p)ZnTe/(n)Si:2.3 제작된 박막은 열처리에 의해 성능이 향상되지만 (p)ZnTe/(n)Si 태양전지는 약 $470^{\circ}C$ 이상의 온도와 15분 이상의 열처리 시간에서 그리고 (n)CdS-(p)ZnTe/(n)Si 복접합 박막은 약 $580^{\circ}C$ 이상의 온도와 15분 이상의 열처리 시간에서는 박막의 각종 구조결함으로 인한 감소현상을 나타내었다. 열처리 온도의 증가에 따라 박막의 표면저항은 감소하였다.

• 태양에너지
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• 제12권2호
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• pp.62-78
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• 1992

본 논문은 二(이)가열원 진공증착법을 이용하여 실리콘 웨이퍼의 온도를 190[$^{\circ}C$]로 유지한 상태에서 ITO 박막을 증착, 열처리한 후 $ITO_{(n)}/Si_{(p)}$ 태양전지를 제작하였고 그의 전기적 특성을 조사하였다. $In_2O_3$와 $S_nO_2$의 증착비율이 각각 91[mole %] 9[mole %]일 때 최대효율 11[%]의 태양전지를 제작 할 수 있었다. 제작된 전지는 열처리 시간과 온도에 따라 성능이 향상되지만 약 600[$^{\circ}C$] 이상의 온도, 15분 이상의 열처리 시간에서는 오히려 박막의 각종 결함의 증가로 인한 감소현상을 보였다. 제작한 전지의 광 응답 특성을 조사하였는데 열처리온도를 증가시킴에 따라 미소하나마 장파장 영역으로 그 peak값이 이동함을 알 수 있었다. X선 회절현상을 통해 열처리온도에 따른 결정성장이 증대하여 단결정 쪽으로 이동해 감을 확인할 수 있었다. 본 실험에서 제작한 $ITO_{(n)}/Si_{(p)}$ 태양전지에 대하여 특성을 조사한 바 다음과 같은 결과를 얻었다. $100[mW/cm^2]$의 태양광 에너지 조사하에서 단락전류 : ISC=31 $[mW/cm^2]$ 개방전압 : VOC=460[mV] 충실도 : FF=0.71 변환효율 : ${\eta}$=11[%].

• 한국진공학회지
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• 제21권4호
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• pp.219-224
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• 2012

태양광에 노출되어있는 동안 비정질실리콘 태양전지에서 일어나는 장시간 성능변화에 대해서 연구하였다. 그리고 결함밀도의 운동학 모형을 통해서 태양광으로 인한 태양전지 성능변화를 예측하였다. 특히, 전하운반자 수명이 결함밀도에 의해서 크게 영향을 받기 때문에 비정질실리콘 태양전지의 광유도 성능감소(light-induced degradation)가 확장지수함수 완화법칙(stretched-exponential relaxation)을 따르는 결함밀도에 의해서 물리적으로 설명된다. 그리고 확장지수함수 완화법칙과AMPS-1D 컴퓨터 프로그램의 모의실험에 의해서 비정질실리콘 태양전지의 광유도 성능감소를 계산했고, 모의실험의 결과를 옥외에 설치한 태양전지의 측정데이터에 비교하였다. 본 연구는 상온에서 다음과 같은 특성을 갖는 전형적인 비정질실리콘pin 태양전지에 대해서 모의실험을 진행했다: 두께${\approx}$300 nm, 내부전위${\approx}$1.05 V, 초기 결함밀도${\approx}5{\times}10^{15}cm^{-3}$, 초기 단락전류${\approx}15.8mA/cm^2$, 초기 채우기비율${\approx}0.691$, 초기 개방전압${\approx}0.865V$, 초기 변환효율${\approx}9.50%$.

• 센서학회지
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• 제8권3호
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• pp.283-290
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• 1999

본 연구에서는 고효율 단결정 실리콘 태양전지의 제작방법인 PERL방식을 사용하여 비저항이 $0.1{\sim}2{\Omega}{\cdot}cm$을 갖는 (100)면의 p형실리콘 기판으로 $n^+/p/p^+$ 접합의 태양전지를 제작하였다. 이를 위해 웨이퍼의 절단, KOH을 사용한 역피라미드 모양으로의 에칭, 인과붕소의 도핑, 반사방지막과 전극의 증착 및 열처리 등의 공정을 행하였다. 이때 소자표면의 광학적인 특성과 도핑농도가 저항값에 미치는 영향을 조사하고, Silvaco로 $n^+$도핑에 대한 확산 깊이와 도핑농도를 시뮬레이션하여 측정치와 비교하였다. AM(air mass) 1.5 조건하에서 입사되는 빛의 세기가 $100\;mW/cm^2$인 경우의 단락전류는 43 mA, 개방전압은 0.6 V, 그리고 충실도는 0.62였다. 이때 제작된 태양전지의 광전변환효율은 16%였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.153-153
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• 2010

p-i-n 형 비정질 실리콘 박막 태양전지에서 p층은 창물질(window material)로서 전기 전도도가 크고, 빛 흡수가 적어야한다. p층의 두께가 얇으면 p층 전체가 depletion layer가 되고 충분한 diffusion potential을 얻을 수 없어 open-circuit voltage ($V_{oc}$)가 작아진다. 반대로 p층 두께가 두꺼워지면 빛 흡수가 증가하고, 표면 재결합이 문제가 되어 변환효율이 감소한다. 밴드갭이 큰 물질로 창층을 제작하게 되면 보다 짧은 파장의 입사광이 직접 i층을 비추므로 Short-circuit current ($I_{sc}$) 와 fill factor를 증가시킬 수 있다. 하여 본 연구에서는 기존의 창층으로 사용되는 Boron을 doping한 p-type a-Si:H 대신에 $N_2O$를 첨가한 p-type a-$SiO_x$:H의 $N_2O$ flow rate에 따른 밴드갭의 변화에 관한 연구를 수행하였다. p-type a-$SiO_x$:H Layer는 $SiH_4$, $H_2$, $N_2O$, $B_2H_6$ 가스를 혼합하여 증착하게 되는데 $SiH_4$, 가스와 $H_2$ 가스의 혼합비는 1:20, $B_2H_6$ 농도는 0.5%로 고정 하였으며 $N_2O$의 flow rate을 가변하며 증착하였다. $N_2O$의 가변조건은 5에서 50sccm으로 가변하여 증착하며 일반적으로 사용되는 RF-PECVD (13.56MHz)를 이용하였고 증착 온도는 175도, 전극간의 거리는 40mm, 파워와 압력은 30W, 700mTorr로 고정하여 진행하였다. 전기적 특성을 알아보기 위해 eagle 2000 Glass를 사용하였고 구조적 특성은 p-type wafer를 사용하여 각각 대략 200nm의 두께로 증착하였다. 증착 두께는 Ellipsometry를 이용하였으며 전기 전도도는 Agilent사의 4156c를 구조적특성은 FT-IR을 사용하여 측정하였다. Conductivity(${\sigma}_d$)는 $N_2O$가 증가함에 따라 $8.73\;{\times}\;10^{-6}$에서 $5.06\;{\times}\;10^{-7}$으로 감소하였고 optical bandgap ($E_{opt}$)은 1.71eV에서 2.0eV로 증가함을 알 수 있었다. 또한 reflective index(n)의 경우는 4.32에서 3.52로 감소함을 나타내었다. 기존의 p-type a-Si:H에 비해 상당한 $E_{opt}$을 가지므로 빛 흡수에 의한 손실을 줄임으로서 $V_oc$를 향상 시킬 수 있으며 동시에 짧은 파장에서의 입사광이 직접 i층을 비추므로 $I_{sc}$와 FF를 향상 시킬 수 있으리라 예상된다. 다소 낮은 전도도만 개선한다면 고효율의 박막 태양전지를 제작 할 수 있을 것으로 기대된다.