• 한국표면공학회지
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• 제53권1호
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• pp.9-14
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• 2020

CuS (copper sulfide) thin films having the same thickness of 100nm were deposited on the glass substrates using by radio frequency (RF) magnetron sputtering method. RF powers were applied as a process variable for the growth of CuS thin films. The structural and optical properties of CuS thin films deposited under different power conditions (40-100W) were studied. XRD analysis revealed that all CuS thin films had hexagonal crystal structure with the preferential growth of (110) planes. As the sputtering power increased, the relative intensity of the peak with respect to the (110) planes decreased. The peaks of the two bands (264cm^-1 and 474cm^-1) indicated in the Raman spectrum exactly matched the typical spectral values of the covellite (CuS). The size and shape of the grains constituting the surface of the CuS thin films deposited under the power condition ranging from 40W to 80W hardly changed. However, the spacing between crystal grains tended to increase in proportion to the increase in sputtering power. The maximum transmittance of CuS thin films grown at 40W to 80W ranged from 50 % to 51 % based on 580nm wavelength, and showed a relatively small decrease of 48% at 100W. The band gap energy of the CuS thin films decreased from 2.62eV (at 40W) to 2.56eV (at 100W) as the sputtering power increased.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제28권10호
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• pp.665-669
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• 2015

We investigated and compared two methods of in-situ oxidation and chemical etching treatment (CET) to remove the boron rich layer (BRL). The BRL is generally formed during boron doping process. It has to be controlled in order not to degrade carrier lifetime and reduce electrical properties. A boron emitter is formed using $BBr_3$ liquid source at $930^{\circ}C$. After that, in-situ oxidation was followed by injecting oxygen of 1,000 sccm into the furnace during ramp down step and compared with CET using a mixture of acid solution for a short time. Then, we analyzed passivation effect by depositing $Al_2O_3$. The results gave a carrier lifetime of $110.9{\mu}s$, an open-circuit voltage ($V_{oc}$) of 635 mV at in-situ oxidation and a carrier lifetime of $188.5{\mu}s$, an $V_{oc}$ of 650 mV at CET. As a result, CET shows better properties than in-situ oxidation because of removing BRL uniformly.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2010년도 춘계학술대회
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• pp.805-808
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• 2010

본 연구에서는 CdTe 및 $CuInSe_2$ 태양전지의 광투과층으로 사용되는 CdS 박막을 chemical bath deposition으로 제조하고, 반응용액의 온도에 따른 미세구조의 변화를 조사하였다. CdS 박막의 결정구조와 미세구조는 기판의 종류에 큰 변화 없이 $85^{\circ}C$ 까지는 반응용액의 온도가 증가함에 따라 기판에서의 ion-by-ion 성장이 촉진되어 CdS 박막의 성장률이 증가하며, 결정성이 향상되고 continuous하면서 매우 조밀한 미세구조를 가졌다. 그러나 온도가 $55^{\circ}C$ 이하의 경우 CdS 형성에 필요한 Cd2+ 이온의 공급이 느려져 온도에 따라 증착률이 감소하였다. 또한 핵생성 위치 수가 감소하여 입자의 크기가 증가하였고, 박막 내부에는 void가 형성되어 균일하지 못한 미세구조를 나타내었다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제17권12호
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• pp.2914-2920
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• 2013

본 논문은 동시진공증발법으로 제작된 시편을 $500^{\circ}C$에서 열처리한 시편은 기공이 많이 발생되어 결정결함이 발생 되었어 열처리 시 Se분위기하에서 실행을 해야 된다는 것을 알 수가 있었다. 기판온도를 $430^{\circ}C$, $460^{\circ}C$, $480^{\circ}C$, $500^{\circ}C$로 변화주어 제작된 시편을 열처리 한 결과 결정입자 크기가 증가되어 밀도가 향상되었다. 그리고 XRD 분석결과, 열처리 후에 Cu2Se상이 제거되었으며 열처리 전 후의 흡수지수는 큰 변화가 없었다. 이것은 흡수지수는 열처리보다 시편 두께에 의해 결정된다는 것을 알 수가 있었다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2005년도 하계학술대회 논문집 Vol.6
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• pp.379-380
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• 2005

Single phase $CuInS_2$ thin film with a highest diffraction peak (112) at a diffraction angle ($2\Theta$) of $27.7^{\circ}$ was well made by SEL method at annealing temperature of $250^{\circ}C$ and annealing hour of 60 min in vacuum of $10^{-3}$ Torr or in S ambience for an hour. And the peak of diffraction intensity at miller index (112) of $CuInS_2$ thin film annealed in S ambience was shown a little higher about 11 % than in only vacuum. Single phase $CuInS_2$ thin films were appeared from 0.85 to 1.26 of Cu/In composition ratio and sulfur composition ratios of $CuInS_2$ thin films fabricated in S ambience were all over 50 atom%. Also when $CuInS_2$ composition ratio was 1.03, $CuInS_2$ thin film with chalcopyrite structure had the highest XRD peak (112). The largest lattice constant of a and grain size of $CuInS_2$ thin film in S ambience was 5.63 ${\AA}$ and 1.2 ${\mu}m$ respectively. And the films in S ambience were all p-conduction type with resistivities of around $10^{-1}{\Omega}cm$.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제20권7호
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• pp.600-605
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• 2007

Process variables for manufacturing the $CuInSe_2$ thin film were established in order to clarify optimum conditions for growth of the thin film depending upon process conditions (substrate temperature, sputtering pressure, DC/RF Power), and then by changing a number of vapor deposition conditions and Annealing conditions variously, structural and electrical characteristics were measured. Thereby, optimum process variables were derived. For the manufacture of the $CuInSe_2$, Cu, In and Se were vapor-deposited in the named order. Among them, Cu and In were vapor-deposited by using the sputtering method in consideration of their adhesive force to the substrate, and the DC/RF power was controlled so that the composition of Cu and In might be 1 : 1, while the surface temperature having an effect on the quality of the thin film was changed from $100^{\circ}C\;to\;300^{\circ}C$ at intervals of $50^{\circ}C$. The diffract fringe of X-ray, which depended upon the substrate temperature and the Annealing temperature of the manufactured $CuInSe_2$ thin film, was investigated. scanning electron microgaphs of represents a case that a sample manufactured at the substrate temperature of $100^{\circ}C$ was thermally treated at $200{\times}350^{\circ}C$. As a result, at $500^{\circ}C$ of the Annealing temperature, their chemical composition was measured in the proportion of 1 : 1 : 2. It could be known that under this condition, the most excellent thin film was formed, compared with the other conditions.

• Korea-Australia Rheology Journal
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• 제12권1호
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• pp.55-67
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• 2000

In this paper, an experimental study of the rheological behavior of granular flow in a new type of storage silo is presented. The main characteristic of the new design is a hexagonal shape chosen with the objective of minimizing the stresses applied to the stored grains, and to reduce grain damage during the filling and emptying processes. Measurements of stress distribution and flow patterns are shown for a variety of granular materials. Because of the design of the silo, the granular material adopts its natural rest angle at all times eliminating collisional stresses and impacts between grains. A homogeneous, low friction flow is naturally achieved which provides a controlled stress distribution throughout the silo during filling and emptying. Secondary dynamic stresses, which are responsible for wall failure in conventional silos of the vertical type, are completely eliminated. A comparison between the two geometries is presented with data obtained for these silos and a number of granular materials. The discharge pattern inhibits powder formation in the silo and the filling system virtually eliminates unwanted material packing. Finally, notwithstanding the rheological advantages of this new design, the hexagonal cells that constitute the silo have many other advantages, such as the possible use of solar energy to control the humidity inside them. The cell type design allows for versatile storage capabilities and the elevation above the ground provides unlimited transportation facilities during emptying.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.177-177
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• 2010

고효율 비정질 실리콘 박막 태양전지 제작을 위해서는 광파장대에서 optical confinement 능력을 최대화할 수 있는 기술이 필수적이다. 효율적인 photon trapping을 위해서는 back reflector를 사용하거나 전면전극인 투명전도성막의 표면에 요철을 형성하여 포획된 태양광의 내부 반사를 증가시키거나 전면 투명전극에서 반사를 감소시켜 태양광의 travel length를 증가시키는 방법이 일반적이며, 이를 통해 흡수층의 효율을 최대화할 수 있다. 이 중 전면전극으로 사용되는 투명전도성막은 불소가 도핑된 tin-oxide가 주로 사용되었으나, 최근 들어 Al이 도핑된 산화아연막을 이용한 비정질 실리콘 박막 태양전지 개발에 대한 연구도 활발히 진행되고 있다. 투명전극 증착후 표면의 유효면적을 증가시키기 위해 염산 용액을 이용하여 표면 텍스쳐링을 수행한다. 그후 흡수층인 p-i-n 층을 플라즈마 화학기상증착법을 이용하여 형성하는 것이 일반적이다. 이때 표면처리 된 투명전극은 수소플라즈마에 대해 특성이 변하지 않아야 고효율 비정질 실리콘 박막 태양전지 제조에 적용될 수 있다. 본 연구에서는 표면처리 된 AZO 투명전극의 수소플라즈마에 의한 특성 변화에 대해 고찰하였다. 먼저 AZO 투명전극은 스퍼터링 공정을 적용하여 $1\;{\mu}m$두께로 증착하였고, 0.5 wt%의 HCl 용액을 이용하여 습식 식각을 수행하였다. 수소플라즈마 처리 조건은 $H_2$ flow rate 30 sccm, working pressure 20 mtorr, RF power 300 W, Temp $60^{\circ}C$ 이며 3분간 진행하였다. 표면형상은 수소플라즈마 전 후에는 큰 차이를 보이지 않았으며 AZO의 grain size는 각각 220 nm, 210 nm로 관찰되었다. 투명전극의 가장 중요한 특성인 가시광선 영역에서의 투과도는 수소플라즈마 처리전에는 90 % 이상의 투과도를 보였으나, 수소플라즈마 처리 후에는 85 %로 약간 저하된 특성을 보였다. 그러나 이는 박막 태양전지용 전면전극으로 사용하기 위한 투과도인 80 % 이상을 만족하는 결과로, 비정질 박막 실리콘 태양전지 제작에 사용될 수 있다. 또 하나의 중요한 특성인 Haze factor 역시 수소플라즈마 처리 전 후 모두 10 이상의 값을 나타냈다. 하지만 고효율 실리콘 박막 태양전지에 적용하기 위해서는 Haze factor를 증가시키는 공정 개발에 대한 추가 연구가 필요하다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.297.2-297.2
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• 2013

Scavenging electricity from wasteful energy resources is currently an important issue and piezoelectric nanogenerators (NGs) based on zinc oxide (ZnO) are promising energy harvesters that can be adapted to various portable, wearable, self-powered electronic devices. Although ZnO has several advantages for NGs, the piezoelectric semiconductor material ZnO generate an intrinsic piezoelectric potential of a few volts as a result of its mechanical deformation. As grown, ZnO is usually n-type, a property that was historically ascribed to native defects. Oxygen vacancies (Vo) that work as donors exist in ZnO thin film and usually screen some parts of the piezoelectric potential. Consequently, the ZnO NGs' piezoelectric power cannot reach to its theoretical value, and thus decreasing the effect from Vo is essential. In the present study, c-axis oriented insulator-like sputtered ZnO thin films were grown in various temperatures to fabricate an optimized nanogenerator (NGs). The purity and crystalinity of ZnO were investigated with photoluminescence (PL). Moreover, by introducing a p-type polymer usually used in organic solar cell, it was discussed how piezoelectric passivation effect works in ZnO thin films having different types of defects. Prepared ZnO thin films have both Zn vacancies (accepter like) and oxygen vacancies (donor like). It generates output voltage 20 time lager than n-type dominant semiconducting ZnO thin film without p-type polymer conjugating. The enhancement is due to the internal accepter like point defects, zinc vacancies (VZn). When the more VZn concentration increases, the more chances to prevent piezoelectric potential screening effects are occurred, consequently, the output voltage is enhanced. Moreover, by passivating remained effective oxygen vacancies by p-type polymers, we demonstrated further power enhancement.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.315.1-315.1
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• 2013

표면 조직화의 목적은 태양전지 표면에서의 입사되는 빛의 반사율을 감소 시키고, 웨이퍼 내에서 빛의 통과 길이를 길게 하며, 흡수되는 빛의 양을 증가시키는 것이다. 본 연구에는 습식, 건식 표면조직화 방법에 따른 표면 형상과 표면 반사도를 분석 하였으며, 셀을 제작하여 전기적 특성과 광학적 특성의 상관관계를 분석하였다. 표면 조직화 공정은 염기성 용액인 KOH를 이용한 식각 방법과 Ag를 이용한 metal-assisted 식각, 산증기를 이용한 식각, 플라즈마를 이용한 반응성 이온식각을 적용하여 제작하였다. 표면 반사율을 400~1000 nm 사이의 파장에서 측정하였으며 KOH를 이용하여 식각한 샘플이 9.11%의 표면 반사율을 가졌으며 KOH를 이용하여 식각한 표면에 추가로 metal-assisted 식각을 한 샘플이 2%로 가장 낮은 표면 반사율을 보였다. 표면 조직화 후 동일 조건으로 셀을 제작 하여 효율 측정 결과 Ag를 이용한 2단계 metal-assisted chemical 식각이 15.83%의 가장 낮은 광변환 효율을 보였으며 RIE를 이용한 2단계 반응성 이온 식각공정이 17.78%로 가장 높은 광변환 효율을 보였다. 이 결과는 반사도 결과와 일치 하지 않았다. 표면 조직화 모양에 따른 셀 효율의 변화는 도핑 프로파일과 표면 재결합 속도의 변화 때문이라 생각되며 더 명확한 분석을 위해 양자 효율을 측정하여 분석을 시도하였다. 측정 결과 단파장 대역에서 낮은 응답특성을 가지는 것을 확인 할 수 있었는데 그 이유는 낮은 반사도를 가지는 표면조직화 공정의 경우 나노사이즈의 구조를 갖기 때문에 균일한 도핑 프로파일을 얻지 못해 전자 정공의 분리가 제대로 이루어지지 못하였고 표면 재결합 속도증가의 원인으로 단락전류와 개방전압이 낮아져 효율이 떨어진 것으로 판단된다. 실험 결과 도핑 프로파일의 균일성은 셀 효율 개선을 위해 낮은 표면 반사율 만큼 중요하다는 점을 알게되었다. 낮은 반사율을 갖는 표면조직화 공정도 중요하지만 표면에 따른 균일한 도핑 프로파일을 갖는 공정을 개발한다면 단파장 응답도가 향상되어 단락전류밀도의 상승효과를 얻을 수 있을 것이라 판단된다.