• 한국결정성장학회지
• /
• 제23권2호
• /
• pp.108-113
• /
• 2013

$CuInSe_2$(CIS) chalcopyrite 물질은 고효율 박막 태양전지를 위한 광흡수층의 물질로 매우 잘 알려져 있다. 최근 태양광 산업의 흐름은 안정적인 재료 개발과 가격 경쟁력 있는 태양전지를 위한 효율적인 제조 공정을 일치시키는 것이다. 저가의 CIS 광흡수층 위해 다양한 방법으로 제조를 시도하였고, 본 논문에서는 CIS 광흡수층을 저가형으로 제조를 위해 상용화되는 6 mm pieces를 사용하여 high frequency ball milling과 cryogenic milling을 이용해 CIS 나노입자를 얻었다. 그리고, CIS 광흡수층은 불활성 분위기의 glove box 안에서 milling된 나노입자를 사용하여 paste coating법으로 제조하였다. Chalcopyrite CIS 박막은 기판온도 550도에서 30분간 셀렌화 한 후 성공적으로 제조되었으며, Al/ZnO/CdS/CIS/Mo 구조의 CIS 태양전지는 evaporation, sputtering 및 chemical bath deposition(CBD) 등 다양한 증착 방법으로 각각 제조하였다. 결론적으로, 나노입자를 이용한 CIS 태양전지 전기적 변환효율은 1.74 %를 얻었으며, 개방전압(Voc)는 29 mV, 합선전류밀도(Jsc)는 35 $mA/cm^2$, 그리고 충진율(FF)은 17.2 %였다. 나노입자 CIS 광흡수층은 energy dispersive spectroscopy(EDS), x-ray diffraction(XRD) 그리고 high-resolution scanning electron microscopy(HRSEM) 등으로 특성 분석을 하였다.

• 전기화학회지
• /
• 제13권2호
• /
• pp.89-95
• /
• 2010

Cu(In, Ga)$Se_2$ (CIGS) 박막은 다원화합물이기 때문에 제조공정이 매우 까다롭다. 진공장치를 사용하는 제조 방법으로 동시증착법, 스퍼터링법 +셀렌화가 있고, 비진공 제조 방법으로 전기화학적인 전착법이 있다. 각 방법에 있어서도 출발 물질의 종류에 따라 다양한 제조 방법이 동원 될 수 있다. 진공증착에 의한 방법은 고품질의 박막을 얻는데 사용 되고 있으나 고가의 진공장비가 사용되므로 대면적화에 따른 제조비용 측면에서 문제가 있다. 이에 비하여, 전착법은 간단하면서도 저가로 대면적화를 이룰 수 있다는 장점 때문에, 많은 관심이 기울여지고 있다. 본 연구에서는 Mo/Glass전극위에 Ga/(In + Ga) = 0.3의 성분비를 만족시키는 CIGS 박막을 전기화학적으로 제조하기 위하여, $Cu^{2+}$, $In^{3+}$, $Ga^{3+}$, $Se^{4+}$ 4성분을 모두 포함하는 전해질 수용액 내에서, 4성분의 이온들이 동시에 환원되는 전위를 조절하여 CIGS 박막을 전착 하였다. SEM을 이용하여 얻어진 CIGS 박막의 전착된 시료의 표면을 관찰하였고, EDS로 그 조성을 분석하였다. 또한, XRD를 이용하여 전착시료의 열처리 전후의 결정성변화를 조사하였다.

• 폴리머
• /
• 제37권6호
• /
• pp.694-701
• /
• 2013

프탈이미드 유도체와 티오펜 단량체들을 이용하여 새로운 고분자인 poly((5,5-(2-butyl-5,6-bisdecyloxy-4,7-dithiophen-2-yl-isoindole-1,3-dione))-alt-(2,5-thiophene))(T-TI24T)를 Stille법을 이용하여 합성하였다. T-TI24T의 수평균 분자량은 86500 g/mol로 매우 높으며 클로로포름, 1,2-디클로로벤젠, 톨루엔과 같은 용매에 매우 잘 용해된다. 또한 $380^{\circ}C$까지 매우 우수한 열적 안정성을 갖고 있다. T-TI24T는 꽤 낮은 호모에너지 준위(-5.33 eV)를 갖고 있다. 서로 다른 T-TI24T와 (6)-1-(3-(methoxycarbonyl)-{5}-1-phenyl[5,6]-fullerene(PCBM)의 무게비를 갖는 블렌드를 광활성층으로 하는 태양전지를 제작하여 특성을 살펴본 결과 고분자와 PCBM의 비율이 1:3일 때 가장 최적화된 결과를 보였으며, 이 때 광전변환 효율과 개방전압은 각각 0.199%와 0.99였다. T-TI24T 기반 태양전지들은 비록 매우 작은 광전변환 효율을 갖지만 잘 알려진 P3HT:PC61BM으로 구성된 태양전지와 비교해 큰 매우 큰 개방전압을 갖는다(약 0.5 V).

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
• /
• pp.276-276
• /
• 2010

Localized surface plasmon resonance (LSPR) has been explored recently as a promising approach to increase energy conversion efficiency in photovoltaic devices, particularly for thin film hydrogenated amorphous silicon (a-Si:H) solar cells. The LSPR is frequently excited via an electromagnetic (EM) radiation in proximate metallic nanostructures and its primary con sequences are selective photon extinction and local EM enhancement which gives rise to improved photogeneration of electron-hole (e-h) pairs, and consequently increases photocurrent. In this work, high-dielectric-constant (k) $ZrO_2$ (refractive index n=2.22, dielectric constant $\varepsilon=4.93$ at the wavelength of 550 nm) is proposed as spacing layer to enhance the LSPR for application to the thin film silicon solar cells. Compared to excitation of the LSPR using $SiO_2$ (n=1.46, $\varepsilon=2.13$ at the wavelength of 546.1 nm) spacing layer with Au nanoparticles of the radius of 45nm, that using $ZrO_2$ dielectric shows the advantages of(i) ~2.5 times greater polarizability, (ii) ~3.5 times larger scattering cross-section and ~1.5 times larger absorption cross-section, (iii) 4.5% higher transmission coefficient of the same thickness and (iv) 7.8% greater transmitted electric filed intensity at the same depth. All those results are calculated by Mie theory and Fresnel equations, and simulated by finite-difference time-domain (FDTD) calculations with proper boundary conditions. Red-shifting of the LSPR wavelength using high-k $ZrO_2$ dielectric is also observed according to location of the peak and this is consistent with the other's report. Finally, our experimental results show that variation of short-circuit current density ($J_{sc}$) of the LSPR enhanced a-Si:H solar cell by using the $ZrO_2$ spacing layer is 45.4% higher than that using the $SiO_2$ spacing layer, supporting our calculation and theory.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제21권12호
• /
• pp.77-86
• /
• 2020

기존의 고정형 EV(electric vehicle) 충전기는 이용률이 증가하게 되면 충전 인프라 설비 부족으로 인해 사용자의 충전 대기시간이 길어지는 불편함이 발생할 수 있고, EV 충전기를 증설하는 경우, 배전선로(지중) 증설비용 및 선로의 전압강하로 인한 전력품질 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 본 논문에서는 상기의 문제점을 해결하고, EV 충전기 부족으로 인한 불편함을 해결할 수 있는 EV용 이동형 전원공급장치(movable power supply device, MPSD)를 제안한다. 제안한 MPSD는 태양광전원부, 에너지저장부, EV용 충전기부, 감시제어부로 구성되고, 사용자의 환경요소에 따라 MPSD를 유연하게 이용할 수 있도록 3가지 운용모드로 나눌 수 있다. 또한, 경제성 평가 모델링을 비용요소와 편익요소로 구분한다. 여기서, MPSD의 비용요소로는 태양광전원부, 에너지저장부, EV 충전기부, 감시제어부의 설비비용과 기존의 EV 충전기 설비비용, 배전선로 증설비용, 기존의 EV 충전기 운용비용등의 편익요소로 구성되며, 이를 바탕으로 현재 가치 환산법을 사용하여 경제성을 평가한 결과, MPSD가 기존의 고정형 EV 충전기보다 유리함을 알 수 있었고, 설치지점의 거리에 따라 편익이 크게 좌우함을 확인하였다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
• /
• 한국전기전자재료학회 2010년도 하계학술대회 논문집
• /
• pp.375-375
• /
• 2010

CdTe as an absorber material is widely used in thin film solar cells with the heterostructure due to its almost ideal band gap energy of 1.45 eV, high photovoltaic conversion efficiency, low cost and stable performance. The deposition methods and preparation conditions for the fabrication of CdTe are very important for the achievement of high solar cell conversion efficiency. There are some rearranged reports about the deposition methods available for the preparation of CdTe thin films such as close spaced sublimation (CSS), physical vapor deposition (PVD), vacuum evaporation, vapor transport deposition (VTD), closed space vapor transport, electrodeposition, screen printing, spray pyrolysis, metalorganic chemical vapor deposition (MOCVD), and RF sputtering. The RF sputtering method for the preparation of CdTe thin films has important advantages in that the thin films can be prepared at low growth temperatures with large-area deposition suitable for mass-production. The authors reported that the optical and electrical properties of CdTe thin film were closely connected by the thickness-uniformity of the film in the previous study [1], which means that the better optical absorbance and the higher carrier concentration could be obtained in the better condition of thickness-uniformity for CdTe thin film. The thickness-uniformity could be controlled and improved by the some process parameters such as vacuum level and RF power in the sputtering process of CdTe thin films. However, there is a limitation to improve the thickness-uniformity only in the preparation process [1]. So it is necessary to introduce the external or additional method for improving the thickness-uniformity of CdTe thin film because the cell size of thin film solar cell will be enlarged. Therefore, the authors firstly applied the chemical mechanical polishing (CMP) process to improving the thickness-uniformity of CdTe thin films with a G&P POLI-450 CMP polisher [2]. CMP process is the most important process in semiconductor manufacturing processes in order to planarize the surface of the wafer even over 300 mm and to form the copper interconnects with damascene process. Some important CMP characteristics for CdTe were obtained including removal rate (RR), WIWNU%, RMS roughness, and peak-to-valley roughness [2]. With these important results, the CMP process for CdTe thin films was performed to improve the thickness-uniformity of the sputtering-deposited CdTe thin film which had the worst two thickness-uniformities of them. Some optical properties including optical transmittance and absorbance of the CdTe thin films were measured by using a UV-Visible spectrophotometer (Varian Techtron, Cary500scan) in the range of 400 - 800 nm. After CMP process, the thickness-uniformities became better than that of the best condition in the previous sputtering process of CdTe thin films. Consequently, the optical properties were directly affected by the thickness-uniformity of CdTe thin film. The absorbance of CdTe thin films was improved although the thickness of CdTe thin film was not changed.

• 한국기후변화학회지
• /
• 제1권2호
• /
• pp.163-177
• /
• 2010

본 논문은 1,185세대가 거주하고 있는 공동주택을 대상지로 하여 정부지원제도인 '태양광주택보급사업'과 '발전차액지원제도'를 각각 활용하여 PV 시스템 도입을 도입할 경우의 경제성을 비교 분석하였다. 각 시나리오별 분석 결과, 수익으로 전력판매수익 만을 고려한 경우, NPV가 보조금 지원제도는 -560백만원으로 분석되었고, 발전차액지원제도는 -87백만원으로 분석되었다. 전력판매수익과 온실가스 배출권 수익을 함께 고려한 경우에도 NPV가 보조금 지원제도는 -530백만원으로 분석되었고, 발전차액지원제도는 -57백만원으로 분석되어 모두 수익성이 없는 사업으로 나타났다. PV 시스템 도입으로 인해 회피되는 대기오염물질로 인한 사회적 편익을 함께 분석한 결과도 그 편익이 미미하여 여전히 경제성이 없는 것으로 평가된다. 할인율과 초기비용의 변동을 기준으로 민감도 분석을 한 경우, 보조금 지원제도의 경우에는 할인율을 3%까지 낮추고, 초기 설비 투자 비용을 정부 제시기준 단가인 721만원/kW에서 650만원/kW로 낮춘 것에 배출권 수익까지 포함한 경우에도 여전히 사업성이 없는 사업으로 나타났지만, 발전차액 지원 제도의 경우에는 배출권 수익을 포함하지 않고도 할인율 약 7.2%와 초기 설비투자비용 684만원/kW에서 각각 손익분기점이 되면서 수익성이 있는 사업으로 전환되어 발전차액지원제도가 PV 시스템 도입에 훨씬 유리한 것으로 나타났다. 사회적 비용을 고려한 경우에는 보조금제도를 활용한 모든 시나리오는 배출권 수익과 환경편익을 모두 포함하여도 수익성이 없는 사업으로 나타났으나, 발전차액지원제도를 활용한 시나리오의 경우에는 배출권 수입을 제외하고도 할인율 7.2%와 초기비용 686만원/kW가 각각 손익분기점이 되면서 수익성이 있는 사업으로 전환되었다. 본 연구의 결과, 할인율이 7.2% 이하가 되든지 초기 설비투자비용이 정부 제시 기준 단가보다 4.9% 낮아진다면 발전차액지원제도 하에서도 공동주택의 태양광발전시스템이 경제성을 갖는 것으로 분석되었다. 우리나라의 높은 아파트 보급률과 PV 시스템 도입으로 발생하는 긍정적인 사회적 환경적 편익을 고려하면 공동주택의 태양광 시설 설치에 대해 발전차액지원제도를 확대 지원함으로써 화석연료의 사용을 절감하고, 온실가스 배출을 줄여서 에너지자급도 제고와 기후변화에 대한 대응을 통해 녹색성장에 기여할 수 있을 것으로 생각된다.