• Journal of the Mineralogical Society of Korea
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• v.27 no.1
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• pp.31-40
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• 2014

In present study, we geochemically investigated the fresh coal ashes and the saline ash pond of an electric power plant in Korea, which burns imported bituminous coals. The goals are to see the chemical changes of the ash pond by reaction with coal ashes and to investigate the relative leachability of elements from the ashes by reaction with saline waters. For this study, one fresh fly ash, one fresh bottom ash, and 7 water samples were collected. All the ash samples and 2 water samples were analyzed for 55 elements. The results indicated that the fly ashes are enriched with chalcophilic elements such as Cu, Zn, Ga, Ge, Se, Cd, Sb, Au, Pb, and B relative to other elements. On the other hand, concentrations of As, Ba, Co, Ga, Li, Mn, Mo, Sb, U, V, W, and Zr are much higher in the ash pond than those dissolved in the seawater. Ag, Bi, Li, Mo, Rb, Sb, Sc, Se, Sn, Sr, and W show high ratios of elemental concentrations in pond water to those in the fly ash. Our results imply that the leaching of trace elements is regulated by geochemical controls such as solubility and adsorption even though the trace elements are relatively enriched on the ash surfaces after the coal combustion due to their volatilities.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.22 no.1
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• pp.1-6
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• 2013

In this paper, to develop linear source for evaporating $600{\times}1,200mm$ size of large area CIGS absorber layer, we simulated linear thermal source and obtained ${\pm}5%$ thickness uniformity with various nozzle sizes and regular nozzle distance. Flux density was confirmed linear source length. Using this linear source, we tested thickness uniformity of Copper, Indium single layer which was obtained Cu ${\pm}5%$ and In ${\pm}5%$ thickness uniformity. And then CIGS absorber layers were evaporated with In-line single-stage co-evaporation. Large area CIGS absorber layers were confirmed composition uniformity of $$Cu{\leq_-}5%$$, $$In{\leq_-}7%$$, $$Ga{\leq_-}4%$$, $$Se{\leq_-}3%$$ with 600 mm width by XRF. Uniform shape of CIGS absorber layers was confirmed by SEM. XRD showed peaks which indicate chalcopyrite structure of CIGS absorber layers. Thus, developed linear source is suitable for evaporating CIGS absorber layer.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2011.05a
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• pp.43.1-43.1
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• 2011

Cu(In,Ga)$Se_2$, $CuInS_2$ 등의 CIS계 화합물 박막 소재를 활용한 태양전지는 높은 광흡수 계수, 상대적으로 높은 변환 효율 및 미래의 잠재적 변환 효율, 화학적 안정성, 도시적인 미관 등의 장점으로 인하여 활발한 연구 및 양산화가 진행 중에 있다. CIGS 박막 태양전지 내에서 광생성된 캐리어들의 재결합 메커니즘을 이해하고 태양에너지의 변환 중 에너지 손실을 더욱 줄이기 위해서는 CIGS 태양전지의 결함 특성에 대한 규명이 중요하며, 이차상의 분리, 셀렌화, Na 확산 등과 같이 CIGS 화합물 박막이 성장하는 동안 일어나는 현상들과 결함발생 사이의 관계에 대한 체계적인 연구가 필수적이다. 특히, CIGS 박막 성장 공정 중 Se flux는 CIGS 막의 성장과 소자의 전기적 파라미터에 영향을 미치므로, Se 조절 및 이에 관련된 결함들을 이해하는 것은 CIGS 박막 태양전지의 전기적 특성을 향상시키는 중요한 열쇠가 된다. 본 연구에서는 3단계 동시증발공정을 이용하여 CIGS 박막 태양전지를 제조 분석하여, 공정 중기판온도 및 Se flux가 CIGS 박막 성장에 미치는 영향을 파악하고자 하였으며, 이를 통한 공정조건 최적화로 CIGS 박막 태양전지의 특성을 향상시키고 고효율을 달성할 수 있음을 확인하였다.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.14 no.11
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• pp.755-763
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• 2004

A stoichiometric mixture of evaporating materials for $CuInse_2$ single crystal thin films was prepared from horizontal electric furnace. To obtain the single crystal thin films, $CuInse_2$ mixed crystal was deposited on thoroughly etched semi-insulating GaAs(100) substrate by the hot wall epitaxy (HWE) system. The source and substrate temperatures were $620^{\circ}C\;and\;410^{\circ}C$, respectively. 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, $E_{g}(T)=1.1851 eV - (8.99{\times}10^{-4} eV/K)T^2/(T+153 K)$. After the aa-grown $CuInse_2$ single crystal thin films was annealed in Cu-, Se-, and In-atmospheres, the origin of point defects of $CuInse_2$ single crystal thin films has been investigated by the photoluminescence(PL) at 10 K. The native defects of $V_{cu},\;V_{Se},\;Cu_{int},\;and\;Se_{int}$ obtained by PL measurements were classified as a donors or accepters type. And we concluded that the heat-treatment in the Cu-atmosphere converted $CuInse_2$ single crystal thin films to an optical n-type. Also, we confirmed that In in $CuInse_2$/GaAs did not form the native defects because In in $CuInse_2$ single crystal thin films existed in the form of stable bonds.

• Journal of IKEEE
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• v.27 no.3
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• pp.288-295
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• 2023

In this work, we investigated the role of oxygen annealing on the performance of Metal-Semiconductor-Metal (MSM) UV photodetector (PD) fabricated by radio frequency (RF)-sputtered Ga₂O₃ films on SiC substrates. Oxygen-nnealed Ga₂O₃ films displayed a notable increase in photocurrent and a faster decay time, indicating a decrease in persistent photoconductivity. This improvement is attributed to the reduction of oxygen vacancies and variation of defects by oxygen post-annealing. Our findings provide valuable insights into enhancing PD performance through oxygen annealing.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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• pp.309.2-309.2
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• 2013

Cu(In,Ga)Se2 (CIGS) 박막 태양전지는 일반적으로 Na을 함유하고 있는 소다회유리를 기판으로 사용하여 제작되며, 높은 광전 변환 효율로 인해 많은 연구가 이루어지고 있다. 특히 제조 비용 절감과 양산성 향상을 위해 현재 유연 기판 CIGS 박막 태양전지에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있으며, 폴리이미드 기판에서 20.4%의 최고 효율이 보고되었다. 유연 기판은 유리 기판 대비 무게가 가볍기 때문에 유리 기판 태양전지보다 활용도가 높으며, 우주용으로 사용할 경우 단위 무게 당 발생되는 전력이 높은 장점이 있다. 본 연구에서는 폴리이미드 기판을 이용하여 유연 CIGS 박막 태양전지를 제작하였다. 후면 전극 Mo은 DC sputtering으로 증착하였으며, Mo의 증착 압력에 따라 폴리이미드 기판의 잔류 응력과 전기적 특성을 분석하여 증착 압력을 결정하였다. 광흡수층인 CIGS는 다단계 동시 증발 법으로 증착하였으며, 2nd stage 공정온도는 유리 기판 대비 저온인 $475^{\circ}C$로 공정을 진행하였다. 저온공정인 $475^{\circ}C$ 공정에서는 Ga의 함량이 높아질수록 성능이 감소하였으며, Na 공급을 통해 Voc와 FF가 향상되어 성능이 향상됨을 알 수 있었다. 버퍼층 CdS는 습식 공정인 CBD법으로 증착하였으며, 공정변수인 thiourea의 농도와 CdS 박막의 두께 변화를 통해 폴리이미드 기판 CIGS 박막 태양전지에서 CdS 버퍼층의 최적의 조건을 도출하였다. 최종적으로 제작된 폴리이미드 기판 유연 CIGS 박막 태양전지는 반사 방지막 없이 개방전압 0.511V, 단락전류밀도 32.31mA/cm2, 충실도 64.50%, 변환효율 10.65%를 나타내었다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2009.05a
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• pp.27.1-27.1
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• 2009

Chalcopyrite구조의CIS 화합물은 직접천이형 반도체로서 높은 광흡수 계수 ($1\times10^5\;cm^{-1}$)와 밴드갭 조절의 용이성 및 열적 안정성 등으로 인해 고효율 박막 태양전지용 광흡수층 재료로 많은 관심을 끌고 있다. CIS 계 물질에 속하는 $Cu(InGa)Se_2$ (CIGS) 태양전지의 경우 박막 태양전지 중 세계 최고 효율인 20%를 달성한 바 있으며, 이는 기존 다결정 웨이퍼형 실리콘 태양전지의 효율에 근접하는 수치이다. 그러나 이러한 우수한 효율에도 불구하고 박막 증착시 동시증발장치 혹은 스퍼터링장치와 같은 고가 진공장비를 사용하게 되면 공정단가가 높을 뿐만 아니라 사용되는 재료의 20-50%의 손실을 감수해야만 한다. 또한 대면적 Cell제작에 어려움이 있기 때문에 기술개발 이후의 상용화 단계를 고려할 때 광흡수층 박막 제조 공정단가를 획기적으로 낮출 수 있고 대면적화가 용이한 신 공정 개발이 필수적이다. 이러한 관점에서 비진공 코팅방법에 의한 CIS 광흡수층 제조 기술은 CIS 태양전지의 저가화 및 대면적화를 가능케 하는 차세대 기술로 인식되고 있고 최근 급속한 발전을 이루고 있는 미세 입자 합성, 제어 및 응용 기술에 부합하여 많은 세계 연구기관 및 기업체에서 활발히 연구를 진행하고 있다. 비진공 방식에 의한 CIS 광흡수층 제조 기술은 전구체 물질의 형태에 따라 크게 입자형 전구체를 사용하는 방법과 용액 전구체를 사용하는 방법으로 나눌 수 있다. 본 연구에서는 용액 전구체를 paste 공정으로 실험하였다. 이는 용액전구체 물질 제조가 입자형 전구체 제조에 비해 매우 간단하고, 전구체 물질 내 구성원소의 원자비를 쉽게 조절할 수 있다는 장점 및 사용효율이 높아 소량의 source로도 박막 제작이 가능해 공정 단가 절감에 큰 효과가 기대되기 때문이다. 실험에 사용 된 용액전구체는 $Cu(NO_3)$ 및 $InCl_3$, $Ga(NO_3)$를 Cu, In, Ga 출발 물질로 선정하여 이를 메탄올에 완전히 용해시켜 binder인 셀룰로오즈와 메탄올을 섞은 용액과 혼합하여 전구체 슬러리를 형성하였다. 이 슬러리를 paste공정으로 precursor막을 입히고 저온 건조 후 Se 분위기에서 열처리하여 CIGS박막을 얻을 수 있었다. 박막의 특성을 XRD, SEM, AES, TGA등으로 분석하였다.

• Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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• v.26 no.7
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• pp.503-509
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• 2013

In this study, $Cu(In_{1-x},Ga_x)Se_2$ (CIGS) thin films were prepared on the Mo coated soda-lime glass by the DC magnetron sputtering and a subsequent selenization process. For the selenization process, selenization rapid thermal process(RTP) with cracker cell, which was helpful to smaller an atomic of Se, was adopted. To make CIGS layer, they were then annealed with the cracked Se. Based on this selenization method, we made several CIGS thin film and investigated the effects of In deposition time, and selenization time. Through x-ray diffraction (XRD), scanning electron microscope (SEM), energy dispersive spectroscopy (EDS), and atomic force microscopy (AFM), it is found that the Mo/In/CuGa structure and the high sputtering power shows the dominant chalcopyrite structure and have a uniform distribution of the grain size. The CIGS films with the In deposition time of 5 min has the best structure due to the smooth surface. And CIGS films with the selenization time of 50 min show good crystalline growth without any voids.

• Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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• v.26 no.4
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• pp.304-308
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• 2013

For the application to the window layer of $Cu(In,Ga)Se_2$(CIGS) solar cell, zinc oxide(ZnO) thin film was deposited at various temperatures by in-line pulsed DC sputtering. From the structural, optical, and electrical investigation and analysis, it was possible to obtain the lower thickness, the lower resistivity, and the higher transmittance at a higher process temperature. The energy band gap of ZnO was calculated using the transmittance data and was analyzed in terms of the dependency on temperature. From the X-ray diffraction(XRD) results, it was possible to conclude that a dominant peak was found about $34.2{\sim}34.6^{\circ}$(111) and crystallinity was obtained at a temperature above $150^{\circ}C$.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.24 no.3
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• pp.123-128
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• 2014

To realize high-performance thin film solar cells, we prepared CIGS by the co-evaporation technique on both sodalime and Corning glass substrates. The structural and efficient properties were investigated by varying the thickness of the Mo:Na layer, where the total thickness of the back contact was fixed at 1${\mu}m$. As a result, when the Mo:Na thickness was 300 nm on soda-lime glass, the measured Na content was 0.28 %, the surface morphology was a plate-like compact structure, and the crystallinity by XRD showed a strong peak of (112) preferential orientation together with relatively intense (220) and (204) peaks as the secondary phases influenced crystal formation. In addition, the substrates on soda-lime glass effected the lowest surface roughness of 2.76 nm and the highest carrier density and short circuit current. Through the optimization of the Mo:Na layer, a solar conversion efficiency of 11.34% was achieved. When using the Corning glass, a rather low conversion efficiency of 9.59% was obtained. To determine the effects of the concentration of sodium and in order to develop a highefficiency solar cells, a very small amount of sodium was added to the soda lime glass substrate.