• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제33권2호
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• pp.629-635
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• 2012

Two novel conjugated copolymers utilizing 4,7-dithien-2-yl-2,1,3-benzothiadiazole (DTBT) coupled with cyano (-CN) substituted vinylene, as the electron deficient moeity, have been synthesized and evaluated in bulk heterojunction solar cell. The electron deficient moeity was coupled with carbazole and fluorene unit by Knoevenagel condition to provide poly(bis-2,7-((Z)-1-cyano-2-(5-(7-(2-thienyl)-2,1,3-benzothiadiazol-4-yl)-2-thienyl)ethenyl)-alt-9-(1-octylnonyl)-9H-carbazol-2-yl-2-butenenitrile) (PCVCNDTBT) and poly(bis-2,7-((Z)-1-cyano-2-(5-(7-(2-thienyl)-2,1,3-benzothiadiazol-4-yl)-2-thienyl)ethenyl)-alt-9,9-dihexyl-9H-fluoren-2-yl) (PFVCNDTBT). The optical band gaps of PCVCNDTBT (1.74 eV) and PFVCNDTBT (1.80 eV) are lower than those of PCDTBT (1.88 eV) and PFVDTBT (2.13 eV), which is advantageous to provide better coverage of the solar spectrum in the longer wavelength region. The high $V_{oc}$ value of the PSC of PCVCNDTBT (~0.91 V) is attributed to its lower HOMO energy level ( 5.6 eV) as compared to PCDTBT ( 5.5 eV). Bulk heterojunction solar cells based on the blends of the polymers with [6,6]phenyl-$C_{61}$-butyric acid methyl ester ($PC_{61}BM$) gave power conversion efficiencies of 0.76% for PCVCNDTBT under AM 1.5, 100 mW/$cm^2$.

• 한국진공학회지
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• 제21권1호
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• pp.62-68
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• 2012

건재 일체형 태양광발전(BIPV) 응용을 위해 광 입사각에 따른 태양전지의 변환 효율은 중요하다. 양자효율은 태양전지의 파장별 전자 수집효율을 말하며, 입사각별 양자효율 측정으로 입사각에 따른 태양전지 출력 변화 요인을 분석할 수 있다. 이러한 입사각별 양자효율은 태양전지 종류에 따라 차이를 보인다. 본 연구에서는 가장 많이 쓰이는 벌크형 단결정 실리콘 태양전지와 박막형 비정질 실리콘 태양전지의 입사각별 양자효율을 비교하였다. 그 결과, 단결정 실리콘 태양전지에서는 광 입사각이 증가함에 따라 전 파장영역에서 양자효율이 감소했다. 반면, 비정질 박막 실리콘 태양전지에서는 단파장 영역에서는 결정질 실리콘과 동일하게 감소하였으나, 그 이후의 흡수 영역에서 약 $40^{\circ}$의 입사각까지 증가 또는 일정한 양자효율을 보이다가 이후에 급격히 감소하는 결과를 얻었다. 이는 비정질 박막 실리콘 태양전지에서 입사각이 증가함에 따라 특정 파장 영역에서 산란과 박막 구조의 영향으로 예상된다. 따라서, 태양전지의 구조 및 광학 구조 최적화 등으로 BIPV 적용에 유리한 구조 태양전지 제작이 가능할 것으로 보인다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제21권1호
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• pp.7-11
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• 2014

최근 유기태양전지의 효율향상을 위하여 고분자의 PEDOT:PSS 양극(Anode) 버퍼층이 널리 사용되고 있다. 그러나 고효율 태양전지의 개발과 더불어 새로이 적용되고 있는 역구조 유기 태양전지에는 이 같은 친수성의 PEDOT:PSS 고분자가 소수성의 양극이나 광활성층 상에 균일하게 코팅되는 것이 문제점으로 지적되고 있다. 이러한 문제점을 극복하기 위해서 양극 버퍼층으로 $V_2O_5$와 같은 p-type 금속산화물을 사용한 연구가 많이 보고되고 있다. 본 연구에서는 저항을 낮추고 홀 이동도를 향상 시키기 위해 Ag를 삽입층으로 한 $V_2O_5$/Ag/ITO 구조의 다층 박막을 제작하고 Ag두께에 따른 전기적, 광학적, 구조적 특성의 변화에 대하여 살펴보았다. 가시광 영역에서는 Ag 두께가 증가함에 따라 광 투과율이 감소하는 반면 전기적 특성은 향상되는 것을 볼 수 있었다. 광소자의 투명전극산화물로 적합한 구조인지 평가하기 위해 Figure Of Merit(FOM)의 값을 측정하였고, 그 결과 Ag의 두께가 4 nm에서 가장 좋은 특성을 나타냈다. $V_2O_5$/Ag/ITO 구조의 다층 박막은 가시광 영역에서 Ag의 두께가 4 nm일 때 88%의 광 투과율을 나타내었고 저항 값은 $4{\times}10^{-4}{\Omega}cm$로써 광소자로 적합한 구조임을 확인하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2010년도 제39회 하계학술대회 초록집
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• pp.297-297
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• 2010

Precise control of the position and density of doping elements at the nanoscale is becoming a central issue for realizing state-of-the-art silicon-based optoelectronic devices. As dimensions are scaled down to take benefits from the quantum confinement effect, however, the presence of interfaces and the nature of materials adjacent to silicon turn out to be important and govern the physical properties. Utilization of visible light is a promising method to overcome the efficiency limit of the crystalline Si solar cells. Si quantum dots (QDs) have been proposed as an emission source of visible light, which is based on the quantum confinement effect. Light emission in the visible wavelength has been reported by controlling the size and density of Si QDs embedded within various types of insulating matrix. For the realization of all-Si QD solar cells with homojunctions, it is prerequisite not only to optimize the impurity doping for both p- and n-type Si QDs, but also to construct p-n homojunctions between them. In this study, XPS and SIMS were used for the development of p-type and n-type Si quantum dot solar cells. The stoichiometry of SiOx layers were controlled by in-situ XPS analysis and the concentration of B and P by SIMS for the activated doping in Si nano structures. Especially, it has been experimentally evidenced that boron atoms in silicon nanostructures confined in SiO2 matrix can segregate into the Si/$SiO_2$ interfaces and the Si bulk forming a distinct bimodal spatial distribution. By performing quantitative analysis and theoretical modelling, it has been found that boron incorporated into the four-fold Si crystal lattice can have electrical activity. Based on these findings, p-type Si quantum dot solar cell with the energy-conversion efficiency of 10.2% was realized from a [B-doped $SiO_{1.2}$(2 nm)/$SiO_2(2\;nm)]^{25}$ superlattice film with a B doping level of $4.0{\times}10^{20}\;atoms/cm^2$.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2019년도 추계학술대회
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• pp.150-152
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• 2019

본 연구에서는 3차원 수치조파수조기법을 이용하여 연안 구조물로 인한 파동장의 변화가 진동수주 파력발전장치의 유체동역학적 성능에 미치는 영향에 대한 분석을 수행하였다. 진동수주 파력발전장치는 선형 압력강하모델을 도입을 통해 시간에 따른 터빈-진동수주실간의 연성효과를 고려하여 수치적으로 모사하였다. 방파제 모델의 고려유무에 따라 반사특성의 변화로 인해 진동수주실 주변의 유동분포는 서로 다른 것으로 나타났다. 방파제로부터 포획된 파랑에너지는 방파제 전면의 평면상에 공간적으로 분포되었는데, 진동수주실 전면에 집중된 경우에 변환된 공력발전량은 급격히 높아졌다. 정상파 분포의 변화는 입사파장과 방파제의 길이의 관계에 따라 반복적으로 나타났으며, 이로 인한 진동수주실의 에너지변환 성능의 차이를 확인하였다.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제35권3호
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• pp.201-210
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• 2018

The characterization of detectors installed in space- and ground-based instruments is important to evaluate the system performance. We report the development of a detector performance test system for astronomical applications using the Andor iKon M CCD camera. The performance test system consists of a light source, monochromator, integrating sphere, and power meters. We adopted the Czerny-Tuner monochromator with three ruled gratings and one mirror, which covers a spectral range of 200-9,000 nm with a spectral resolution of ~1 nm in the visible region. Various detector characteristics, such as the quantum efficiency, sensitivity, and noise, can be measured in wide wavelength ranges from the visible to mid-infrared regions. We evaluated the Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI) detector performance test system by using the performance verification of the Andor iKon-M CCD camera. The test procedure includes measurements of the conversion gain ($2.86e^-/ADU$), full well capacity ($130K\;e^-$), nonlinearity, and pixel defects. We also estimated the read noise, dark current, and quantum efficiency as a function of the temperature. The lowest measured read noise is $12e^-$. The dark current at 223 K was determined to be $7e^-/s/pix$ and its doubling temperature is $5.3^{\circ}C{\pm}0.2^{\circ}C$ at an activation energy of 0.6 eV. The maximum quantum efficiency at 223 K was estimated to be $93%{\pm}2%$. We proved that the quantum efficiency is sensitive to the operating temperature. It varies up to 5 % in the visible region, while the variation increases to 30 % in the near-infrared region. Based on the comparison of our results with the test report by the vendor, we conclude that our performance test results are consistent with those from the vendor considering the test environment. We also confirmed that the KASI detector performance test system is reliable and our measurement method and analysis are accurate.

• 공업화학
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• 제25권6호
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• pp.624-631
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• 2014

본 연구에서는 새로운 종류의 공액 고분자 3-(5-(5,6-bis(octyloxy)-7-(thiophen-2-yl)benzo[c][1,2,5]thiadiazol-4-yl)thiophen-2-yl)-10-(4-(octyloxy)phenyl)-10H-phenothiazine (P1)과 3-(5-(5,6-bis(octyloxy)-7-(thiophen-2-yl)benzo[c][1,2,5]thiadiazol-4-yl)thiophen-2-yl)-10-(4-((2-ethylhexyl)oxy)phenyl)-10H-phenothiazine (P2)를 스즈키 커플링 반응으로 합성하여 유기박막 태양전지로의 특성을 확인하였다. Push-pull 구조 고분자의 전자주개 물질로 phenothiazine 유도체를, 전자받개 물질로 benzothiadiazole 유도체를 사용하였다. 전자를 풍부하게 하고, 용해성을 향상시키기 위하여 phenothiazine의 질소 원자에 알콕시 사슬이 도입된 방향족 고리를 치환하여 2종의 고분자(P1, P2)를 합성하였다. P1, P2의 분자량은 각각 4,911, 5,294이었고, $T_d$는 각각 321.9, $323.7^{\circ}C$로 이로부터 열 안정성이 우수함을 확인하였으며, 최대흡수파장은 549, 566 nm이었다. 소자를 제작하여 유기박막태양전지의 특성을 측정한 결과, P1과 P2의 효율은 각각 0.96, 0.90%이었다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제14권8호
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• pp.845-854
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• 2003

광섬유의 색 분산과 비선형 효과에 의해 왜곡된 채널 신호를 보상하기 위한 방법으로 고비선형 분산 천이 광섬유의 광 위상 공액기를 이용한 경로 평균 강도 근사 MSSI(Mid-Span Spectral Inversion)를 채택한 채널 전송률 40 Gbps의 5-채널 WDM시스템의 시뮬레이션을 통하여 채널 각각의 MSSI 보상 특성을 다양한 광섬유 분산 계수에 따라 분석해 보았다. 채널별 보상 특성의 분석은 1 dB 기준 눈 열림 패널티, 수신단에서의 비트 에러율 특성, $10^{-9}$ BER에서의 채널 간 파워 패널티 등을 이용했다. 시스템 전송 길이, 광섬유의 분산 계수, 광 위상 공액기 펌프 광 파장, 광 위상 공액기에서의 WDM신호 파장에 따른 공액파 변환 효율 등에 관계하여 광 위상 공액기를 중심으로 한 첫 번째 전송 링크에서의 신호 평균 전력과 두 번째 전송 링크에서의 공액파 평균 전력을 동일하게 만드는 펌프 광 전력을 적절히 선택하면 고비선형 분산 천이 광섬유가 MSSI 보상을 통한 광대역 WDM 시스템을 위한 광 위상 공액기에서의 비선형 매질로 매우 적합하다는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국재료학회지
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• 제20권10호
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• pp.501-507
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• 2010

Changes in surface morphology and roughness of dc sputtered ZnO:Al/Ag back reflectors by varying the deposition temperature and their influence on the performance of flexible silicon thin film solar cells were systematically investigated. By increasing the deposition temperature from $25^{\circ}C$ to $500^{\circ}C$, the grain size of Ag thin films increased from 100 nm to 1000 nm and the grain size distribution became irregular, which resulted in an increment of surface roughness from 6.6 nm to 46.6 nm. Even after the 100 nm thick ZnO:Al film deposition, the surface morphology and roughness of the ZnO:Al/Ag double structured back reflectors were the same as those of the Ag layers, meaning that the ZnO:Al films were deposited conformally on the Ag films without unnecessary changes in the surfacefeatures. The diffused reflectance of the back reflectors improved significantly with the increasing grain size and surface roughness of the Ag films, and in particular, an enhanced diffused reflectance in the long wavelength over 800 nm was observed in the Ag back reflectors deposited at $500^{\circ}C$, which had an irregular grain size distribution of 200-1000 nm and large surface roughness. The improved light scattering properties on the rough ZnO:Al/Ag back reflector surfaces led to an increase of light trapping in the solar cells, and this resulted in a noticeable improvement in the $J_{sc}$ values from 9.94 mA/$cm^2$ for the flat Ag back reflector at $25^{\circ}C$ to 13.36 mA/$cm^2$ for the rough one at $500^{\circ}C$. A conversion efficiency of 7.60% ($V_{oc}$ = 0.93, $J_{sc}$ = 13.36 mA/$cm^2$, FF = 61%) was achieved in the flexible silicon thin film solar cells at this moment.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제35권2호
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• pp.505-512
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• 2014

A new donor-accepter-donor-accepter-donor (D-A-D-A-D) type 2,1,3-benzothiadiazole-thiophene-based acceptor unit 2,5-di(4-(5-bromo-4-octylthiophen-2-yl)-2,1,3-benzothiadiazol-7-yl)thiophene ($DTBTTBr_2$) was synthesized. Copolymerized with fluorene and indeno[1,2-b]fluorene electron-rich moieties, two alternating narrow band gap (NBG) copolymers PF-DTBTT and PIF-DTBTT were prepared. And two copolymers exhibit broad and strong absorption in the range of 300-700 nm with optical band gap of about 1.75 eV. The highest occupied molecular orbital (HOMO) energy levels vary between -5.43 and -5.52 eV and the lowest unoccupied molecular orbital (LUMO) energy levels range from -3.64 to -3.77 eV. Potential applications of the copolymers as electron donor material and $PC_{71}BM$ ([6,6]-phenyl-$C_{71}$ butyric acid methyl ester) as electron acceptors were investigated for photovoltaic solar cells (PSCs). Photovoltaic performances based on the blend of PF-DTBTT/$PC_{71}BM$ (w:w; 1:2) and PIF-DTBTT/$PC_{71}BM$ (w:w; 1:2) with devices configuration as ITO/PEDOT: PSS/blend/Ca/Al, show an incident photon-to-current conversion efficiency (IPCE) of 2.34% and 2.56% with the open circuit voltage ($V_{oc}$) of 0.87 V and 0.90 V, short circuit current density ($J_{sc}$) of $6.02mA/cm^2$ and $6.12mA/cm^2$ under an AM1.5 simulator ($100mA/cm^2$). The photocurrent responses exhibit the onset wavelength extending up to 720 nm. These results indicate that the resulted narrow band gap copolymers are viable electron donor materials for polymer solar cells.