• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 2010.06a
• /
• pp.81-81
• /
• 2010

유리기판위에 큰 결정입자를 갖는 실리콘 (폴리 실리콘) 박막을 제조하는 것은 가격저가화 및 대면적화 측면 같은 산업화의 높은 잠재성을 가지고 있기 때문에 그동안 많은 관심을 가지고 연구되어 오고 있다. 다양한 방법을 이용하여 다결정 실리콘 박막을 만들기 위해 노력해 오고 있으며, 태양전지에 응용하기 위하여 연속적이면서 10um이상의 큰 입자를 갖는 다결정 실리콘 씨앗층이 필요하며, 고속증착을 위해서는 (100)의 결정성장방향 등 다양한 조건이 제시될 수 있다. 다결정 실리콘 흡수층의 품질은 고품질의 다결정 실리콘 씨앗층에서 얻어질 수 있다. 이러한 다결정 실리콘의 에피막 성장을 위해서는 유리기판의 연화점이 저압 화학기상증착법 및 아크 플라즈마 등과 같은 고온기반의 공정 적용의 어려움이 있기 때문에 제약 사항으로 항상 문제가 제기되고 있다. 이러한 관점에서 볼때 유리기판위에 에피막을 성장시키는 방법으로 많지 않은 방법들이 사용될 수 있는데 전자 공명 화학기상증착법(ECR-CVD), 이온빔 증착법(IBAD), 레이저 결정화법(LC) 및 펄스 자석 스퍼터링법 등이 에피 실리콘 성장을 위해 제안되는 대표적인 방법으로 볼 수 있다. 이중에서 효율적인 관점에서 볼때 IBAD는 산업화측면에서 좀더 많은 이점을 가지고 있으나, 박막을 형성하는 과정에서 큰 에너지 및 이온크기의 빔 사이즈 등으로 인한 표면으로의 damages가 일어날 수 있어 쉽지 않는 방법이 될 수 있다. 여기에서는 이러한 damage를 획기적으로 줄이면서 저온에서 결정화 시킬 수 있는 cold annealing법을 소개하고자 한다. 이온빔에 비해서 전자빔의 에너지와 크기는 그리드 형태의 렌즈를 통해 전체면적에 조사하는 것을 쉽게 제어할 수 있으며 이러한 전자빔의 생성은 금속 필라멘트의 열전자가 아닌 Ar플라즈마에서 전자의 분리를 통해 발생된다. 유리기판위에 흡수층 제조연구를 위해 DC 및 RF 스퍼터링법을 이용한 비정질실리콘의 박막에 대하여 두께별에 따른 밴드갭, 캐리어농도 등의 변화에 대하여 조사한다. 최적의 조건에서 비정질 실리콘을 2um이하로 증착을 한 후, 전자빔 조사를 위해 1.4~3.2keV의 다양한 에너지세기 및 조사시간을 변수로 하여 실험진행을 한 후 단면의 이미지 및 결정화 정도에 대한 관찰을 위해 SEM과 TEM을 이용하고, 라만, XRD를 이용하여 결정화 정도를 조사한다. 또한 Hall효과 측정시스템을 이용하여 캐리어농도, 이동도 등을 각 변수별로 전기적 특성변화에 대하여 분석한다. 또한, 태양전지용 흡수층으로 응용을 위하여 dark전도도 및 photo전도도를 측정하여 광감도에 대한 결과가 포함된다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 2010.06a
• /
• pp.82.1-82.1
• /
• 2010

수소화된 비정질 실리콘 박막을 이용한 반도체는 현재 태양전지, 트랜지스터, 매트릭스 배열 및 이미지 센서 등의 분야에서 이용되고 있다. 자세히 이야기 하면, 여러 가지의 광전효과 물질에 대한 특성이 있으며, 가시광선영역에 대하여 > $10^5cm^{-1}$이상의 매우 높은 광흡수계수와 낮은 온도를 갖는 증착공정 등이 있다. 박막의 밴드갭은 약 1.6~1.8eV로서 태양전지의 흡수층과 passivation층으로 적절하다. 여러 가지 종류의 태양전지 중 비정질 실리콘 박막/결정질 실리콘 기판의 구조로 이루어진 이종접합 태양전지는 저온에서 공정이 가능한 대표적인 것으로서 HIT(Heterojunction with Intrinsic Thin layer)구조로 산요사에 의해 제안된 것이다. 이것은 결정질 실리콘 기판과 도핑된 비정질 실리콘 박막사이에 얇은 진성층 비정질실리콘 박막을 삽입함으로서, 캐리어 전송을 좋게하여 실리콘 기판 표면의 passivation효과를 증대시키는 결과를 가지고 온다. 실험실 규모에서는 약 20%이상의 효율을 보이고 있으며, 모듈에서는 19.5%의 높은 효율을 보이고 있어 실리콘 기판을 이용한 고효율 태양전지로서 각광을 받고 있다. 이러한 이종접합 태양전지의 대부분은 단결정 실리콘을 사용하고 있는데, 점차적으로 다결정 실리콘 기판으로 추세가 바뀌고 있어, 여기에 맞는 표면 passivation 공정 및 분석이 필요하다. 본 발표에서는 다결정 실리콘 기판위에 진성층 비정질 실리콘 박막을 유도결합 플라즈마 화학기상 증착법(ICP-CVD)을 이용하여 제조하여 passivation 효과를 분석한다. 일반적으로 ICP는 CCP(coupled charged plasma)에 비해 약 100배 이상 높은 플라즈마 밀도를 가지고 있으며, 이온 충돌같은 표면으로 작용하는 것들이 기존 방식에 비해서 작다라는 장점이 있다. 먼저, 유리기판을 사용하여 ICP-CVD 챔버내에 이송 한 후 플라즈마 파워, 온도 및 가스비(SiH4/H2)에 따른 진성층 비정질 실리콘 박막을 증착 한 후, 밴드갭, 전도도 및 결합구조 등에 대한 결과를 분석한 후, 최적의 값을 가지고 250um의 두께를 갖는 다결정 실리콘을 기판위에 증착을 한다. 두께(1~20nm)에 따라 표면의 passivation이 되는 정도를 QSSPCD(Quasi steady state Photoconductive Decay)법에 의하여 소수캐리어의 이동거리, 재결합율 및 수명 등에 대한 측정 및 분석을 통하여 다결정 실리콘 기판의 passivation effect를 확인한다. 제시된 데이터를 바탕으로 향후 다결정 HIT셀 제조를 통해 태양전지 효율에 대한 특성을 비교하고자 한다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 2010.06a
• /
• pp.78.2-78.2
• /
• 2010

Cu(In,Ga)Se2 (CIGS)박막태양전지는 간단한구조와 가격경쟁력 및 고효율화 가능성에 대한 기대감에 의해 많은 연구가 수행되어오고 있다. 특히 높은 흡수계수와 적절한 밴드갭, 큰 결정크기와 같은 물질의 특성들이 장점으로 작용하고 있기 때문이다. 또한 CIGS박막태양전지는 다른 태양전지에 비해 광열화가 적다는 장점도 가지고 있다. CIGS 박막은 CuInSe2내의 In 사이트에 Ga을 도핑함으로서 형성이 되는데 그때의 밴드갭은 약 1.4eV이며 이를 형성하기 위해 많은 방법들이 제안되고 있는데, CIGS박막 형성 시 가장 중요시 여겨야 될 인자는 구성원소로부터 최적화된 조성비를 찾는 것이다. 이러한 관점에서 볼때 evaporation법이나 sputtering법같은 진공방식의 공정법이 비진공방식에 비해 최적의 조성비를 찾는 것이 수월할 것으로 생각된다. selenization을 하기전에, 동시증착이나 다층박막형성을 통해 Cu-In-Se의 조합이 일반적으로 이루어진다. 어떤방법이든 Se의 부가적인 공급이 이루어지는데 시작 전구체의 조합에서 그 해법을 제시하는 것에 대한 논의가 많이 부족한 현실로서, CuInSe2의 단일전구체에 의한 박막형성과 특성평가에 대해 구체적인 논의가 필요하다. 본 실험에서는 Cu-In-Se 전구체를 CuInSe2 단일 타겟에서부터 RF 마그네트론 스퍼터링법을 이용하여 박막증착을 하여 Se의 Rapid Thermal Process(RTA)법을 통해 Se이 순차적으로 공급되었다. 이때 형성되는 박막의 태양전지 흡수층 적용을 위한 광학적, 전기적 및 구조적에 대한 논의된다. Soda lime glass(SLG)와 Corning 1737 유리를 기판으로 하여 아세톤-에탄올을 이용, 초음파세척을 실시하였다. 스퍼터 공정을 하기전에 흡착된 물분자를 제거하기 위하여 약 30분간 $120^{\circ}C$로 열을 가해주었으며, 공정을 위한 총 아르곤 가스의 양은 약 50sccm이며 이때의 공정압력은 20mtorr로 고정하였다. 우선 RF power와 기판온도에 따른 단일전구체 형성을 관찰하기 위하여 각각 30~80W, RT~$400^{\circ}C$로 변화를 주어 박막을 형성한 후 모든 sample에 대하여 $500^{\circ}C$분위기에 effusion cell을 이용하여 Se 분위기에서 결정화를 실시하였다. 샘플의 두께는 Surface profiler로 측정하였고 단면은 전자주사현미경으로 관찰되었다. 동시에 SEM이미지를 통하여 morphology와 grain size 및 EDX를 통하여 조성분석을 하였다. 밴드갭, 투과율 및 흡수계수는 UV-VIS-NIR분광분석법을 통하여 수행되었으며, 전기적 특성분석을 위해 4-point-probe와 Hall effect측정을 수행하였다. 공정변수에 따른 단일타겟으로 얻어 결정화된 CuInSe2박막의 자세한 결과와 논의에 대하여 발표한다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 2010.11a
• /
• pp.54-54
• /
• 2010

In this study, the correlation between temperature and the gel-content of the module were analyzed through experiments. Amorphous thin-film solar cell used in this experiment has a visible light transmission performance of 10%. In addition, ethylene vinyl acetate(EVA) film and the clear glass have been used for the modulation. The most important process is to laminate the module in the manufacturing process of BIPV(Building integrated photovoltaic) module. Setting parameters of laminator in the lamination process are temperature, pressure and time. Setting conditions significantly affect the durability, watertightness and airtightness of module. The most important factor in the setting parameters is temperature to satisfy the gel-contents. The bottom and top surface temperature of module are measured according to setting temperature of laminator. The results showed $145^{\circ}C$ of max temperature of the bottom surface and $128^{\circ}C$ of max temperature of top surface on the module at the temperature condition of $160^{\circ}C$. And at the another temperature condition of laminator with $150^{\circ}C$, the max temperature do bottom and top are $117^{\circ}C$ and $134^{\circ}C$ respectively. The temperature difference between bottom and top of the module occurred, that is because heat has been blocked by the clear glass and the bottom of the cells absorb the heat from the laminator. In this particular, the temperature difference between setting temperature of the laminator and the surface temperature of the module showed $15^{\circ}C$, because the heat of laminator plate is transferred to the surface of the module and heat is lost at this time. As a results, gel-content showed 94.8%, 88.7% and 81.7% respectively according to the setting temperature $155^{\circ}C$, $150^{\circ}C$ and $145^{\circ}C$ of the laminator. In conclusion, the surface temperature of module increases, the gel-contents is relatively increased. But if the laminator plate temperature is too high, the gel-content shows rather decline in performance. Furthermore, the temperature difference between setting temperature and the surface temperature of the module is affected by laminating machine itself and the temperature of module should be considered when setting the laminator.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
• /
• v.24 no.4
• /
• pp.446-452
• /
• 2003

Some new nanohybrid materials have been synthesized by intercalating the oxotitanium(IV) meso-tetrakis(4- sulfonatophenyl) porphyrin$(O=Ti^{(IV)} TSPP)$ into the Zn/Al layered double hydroxides (LDHs), and their structures and photophysical properties have been investigated by various laser spectroscopic techniques. According to the XRD pattern of the synthesized nanohybrid materials, the macrocycle plane of $O=Ti^{(IV)}$ TSPP are grafted perpendicular to the LDH layers. The $O=Ti^{(IV)}$ TSPP-intercalated LDH exhibits band broadening of the absorption spectrum and a blue shift of Q-band as compared to that observed in solution. Resonance Raman spectral measurements demonstrate that the positively charged LDHs give rise to a slight decrease of the electronic density of the porphyrin ring accompanying a small change of the electronic distribution of the $O=Ti^{(IV)}$ TSPP. Consequently the LDH environment affects the energies of the two highest occupied molecular orbitals (HOMOs) of the $O=Ti^{(IV)}$) TSPP, $a_{1u}$ and $a_{2u}$, producing a mixed orbital character. Being consistent with these electronic structural changes of $O=Ti^{(IV)}$ TSPP in LDH, both the fluorescence spectral change and the fsdiffuse reflectance transient measurements imply that the photoexcitation of the $O=Ti^{(IV)}$ TSPP intercalated into LDH undergoes fast relaxation to the O=Ti(IV) $TSPP^+-LDH^- $charge transfer (CT) state within a few picoseconds, followed by a photoinduced electron transfer between the O=Ti(IV) TSPP and LDHs with a rate constant greater than %1×10^{10}S^{-1}$. No evidence is found for back electron transfer. In conclusion, the $O=Ti^{(IV)}$ TSPP intercalated LDH seems to be a possible candidate for an artificial reaction center for an efficient solar energy conversion system.

• Applied Chemistry for Engineering
• /
• v.26 no.4
• /
• pp.400-405
• /
• 2015

Traditional anti-reflective (AR) coating films prepared using tetraethylorthosilicate (TEOS) as a precursor absorbs water easily in addition to having a weak abrasion resistance. To improve the transmittance, hydrophobicity and abrasion resistance of AR coating film, various AR coating films were prepared using methyltrimethoxysilane (MTMS) as a precursor in addition to introducing a fluoroalkylsilane, acid catalyst, base catalyst and acid-base two step catalyst. The prepared AR coating films were then characterized by UV-Vis spectroscopy, contact angle analyzer, atomic force microscope (AFM), pencil scratch hardness test and cross-cut test. As a result, the transmittance of bare glass was 90.5%, while that of AR coating glass increased to 94.8% at curing temperature of $300^{\circ}C$. When the fluoroalkylsilane was added, the water contact angle of AR coating film increased from $96.3^{\circ}$ to $108^{\circ}$, indicating that the hydrophobicity of the film was greatly improved. The abrasion resistance of AR coating film was also improved by the acid catalyst, whereas the transmittance increased by the base catalyst. In the case of AR coating film prepared using an acid-base two step catalyzed reaction, both the transmittance and abrasion resistance of the film was synergistically enhanced as compared with those of AR coating films prepared without introduction of a catalyst.

• Economic and Environmental Geology
• /
• v.39 no.3 s.178
• /
• pp.255-268
• /
• 2006

Recent 22-year (1981-2002) meteorological data of 58 Korea Meteorological Adminstration (KMA) station were analyzed to investigate spatial and temporal variation of surface air temperature (SAT) and ground surface temperature (GST) in Korea. Based on the KMA data, multiple linear regression (MLR) models, having two regression variables of latitude and altitude, were presented to predict mean surface air temperature (MSAT) and mean ground surface temperature (MGST). Both models showed a high accuracy of prediction with $R^2$ values of 0.92 and 0.94, respectively. The prediction of MGST is particularly important in the areas of geothermal energy utilization, since it is a critical parameter of input for designing the ground source heat pump system. Thus, due to a good performance of the MGST regression model, it is expected that the model can be a useful tool for preliminary evaluation of MGST in the area of interest with no reliable data. By a simple linear regression, temporal variation of SAT was analyzed to examine long-term increase of SAT due to the global warming and the urbanization effect. All of the KMA stations except one showed an increasing trend of SAT with a range between 0.005 and $0.088^{\circ}C/yr$ and a mean of $0.043^{\circ}C/yr$. In terms of meteorological factors controlling variation of GST, the effects of solar radiation, terrestrial radiation, precipitation, and snow cover were also discussed based on quantitative and qualitative analysis of the meteorological data.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 2005.11a
• /
• pp.561-566
• /
• 2005

Polycrystalline silicon films were deposited using hot wire CVD (HWCVD). The deposition of silicon thin films was approached by the theory of charged clusters (TCC). The TCC states that thin films grow by self-assembly of charged clusters or nanoparticles that have nucleated in the gas phase during the normal thin film process. Negatively charged clusters of a few nanometer in size were captured on a transmission electron microscopy (TEM) grid and observed by TEM. The negatively charged clusters are believed to have been generated by ion-induced nucleation on negative ions, which are produced by negative surface ionization on a tungsten hot wire. The electric current on the substrate carried by the negatively charged clusters during deposition was measured to be approximately $-2{\mu}A/cm^2$. Silicon thin films were deposited at different $SiH_4$ and $H_2$ gas mixtures and filament temperatures. The crystalline volume fraction, grain size and the growth rate of the films were measured by Raman spectroscopy, X-ray diffraction and scanning electron microscopy. The deposit ion behavior of the si1icon thin films was related to properties of the charged clusters, which were in turn controlled by the process conditions. In order to verify the effect of the charged clusters on the growth behavior, three different electric biases of -200 V, 0 V and +25 V were applied to the substrate during the process, The deposition rate at an applied bias of +25 V was greater than that at 0 V and -200 V, which means that the si1icon film deposition was the result of the deposit ion of charged clusters generated in the gas phase. The working pressures had a large effect on the growth rate dependency on the bias appled to the substrate, which indicates that pressure affects the charging ratio of neutral to negatively charged clusters. These results suggest that polycrystalline silicon thin films with high crystalline volume fraction and large grain size can be produced by control1ing the behavior of the charged clusters generated in the gas phase of a normal HWCVD reactor.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 2011.05a
• /
• pp.105.2-105.2
• /
• 2011

화비정질 실리콘의 빛에 의한 노화현상 (light-induced degradation; LID)은 이미 1977년 보고된 Staebler-Wronski 효과에 의해서 확인된 바 있다. 이는 비정질 실리콘이 빛에 노출될 때, 이미 포함되어 있는 수소원자가 빛 에너지에 의해서 이동하게 되고, 이로 인해서 생성 또는 소멸되는 댕글링 본드 때문에 일어난다. 특히, 일상적인 태양광의 노출 하에서 태양전지의 장시간 성능을 예측하는데 물리적인 이해의 부족 및 기술 환경적인 어려움이 있고, 이러한 요인들은 안정된 태양전지를 개발하는데 장해요인으로 나타난다. 그러므로 비정질 실리콘 태양전지가 장시간 태양광에 노출되어 시간이 지남에 따라서 "성능이 어떻게 변하는지?" 그리고 "이에 대한 원인은 무엇인지?" 등은 여전히 과학적으로 풀어야할 숙제로 남아있다. 본 논문에서는 비정질 실리콘으로 구성된 태양전지가 태양광에 노출될 때 시간이 지남에 따라서 (1) 성능이 어떻게 변하는지, (2) LID의 변화는 언제 안정화되는지, 그리고 (3) 성능변화에 대한 원인은 무엇인지에 대해서 논의한다. 본 논문은 장시간 빛에 노출되는 비정질 실리콘 태양전지의 성능예측에 관해서 연구하였다. 결함밀도의 운동학적 모형을 통해서 태양광 노출에 대한 태양전지 성능변화를 예측하는데 초점을 맞추었고, 이를 위해서 태양전지에 조사되는 태양광 세기, 주변온도, 등이 고려되었다. 특히, 전하운반자의 수명이 결함밀도에 의해서 결정되기 때문에 비정질 실리콘 태양전지의 빛에 대한 노화현상 (LID)이 확장지수함수 (stretched-exponential) 완화법칙을 따르는 결함밀도에 의해서 물리적으로 설명된다. 한편 이와 같은 물리적 계산의 유용성을 확인하기 위해서 동일한 태양전지에 대해서 AMPS-1D 컴퓨터 프로그램을 사용하였고, 이를 통해서 비정질 실리콘 태양전지의 빛에 대한 노화현상을 물리적 및 정량적으로 이해하였다. 본 연구에 적용되는 태양전지는 비정질 실리콘으로 구성된 pin 구조 (glass/$SnO_2$/a-SiC:H:B/a-Si:H/a-Si:H:P/ITO)로서 다음과 같은 특성을 갖는다: 에너지 띠간격~1.72 eV, 두께~400 nm, 내부전위~1.05 V, 초기 fill factor~0.71, 초기 단락전류~16.4 mA/$cm^2$, 초기 개방전압 0.90 V, 초기 변환효율 10.6 %. 우리는 이와 같은 연구를 통해서 과학적으로 비정질 실리콘의 빛에 의한 노화현상을 이해하고, 기술적으로 효율 및 경제성이 높은 태양전지의 개발에 도전한다.

• Korean Journal of Agricultural and Forest Meteorology
• /
• v.9 no.3
• /
• pp.195-202
• /
• 2007

The normalized difference in incident solar energy between a target surface and a level surface (overheating index, OHI) is useful in eliminating estimation error of site-specific maximum temperature in complex terrain. Due to the complexity in its calculation, however, an empirical proxy variable called northern exposure index (NEI) which combines slope and aspect has been used to estimate OHI based on empirical relationships between the two. An experiment with real-world landscape and temperature data was carried out to evaluate performance of the NEI - derived OHI (N-OHI) in reduction of spatial interpolation error for daily maximum temperature compared with that by the original OHI. We collected daily maximum temperature data from 7 sites in a mountainous watershed with a $149 km^2$ area and a 795m elevation range ($651{\sim}1,445m$) in Pyongchang, Kangwon province. Northern exposure index was calculated for the entire 166,050 grid cells constituting the watershed based on a 30-m digital elevation model. Daily OHI was calculated for the same watershed ana regressed to the variation of NEI. The regression equations were used to estimate N-OHI for 15th of each month. Deviations in daily maximum temperature at 7 sites from those measured at the nearby synoptic station were calculated from June 2006 to February 2007 and regressed to the N-OHI. The same procedure was repeated with the original OHI values. The ratio sum of square errors contributable by the N-OHI were 0.46 (winter), 0.24 (fall), and 0.01 (summer), while those by the original OHI were 0.52, 0.37 and 0.15, respectively.