• 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/$cm^2$.

• 한국재료학회지
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• 제20권11호
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• pp.606-610
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• 2010

Films consisting of a silicon quantum dot superlattice were fabricated by alternating deposition of silicon rich silicon nitride and $Si_3N_4$ layers using an rf magnetron co-sputtering system. In order to use the silicon quantum dot super lattice structure for third generation multi junction solar cell applications, it is important to control the dot size. Moreover, silicon quantum dots have to be in a regularly spaced array in the dielectric matrix material for in order to allow for effective carrier transport. In this study, therefore, we fabricated silicon quantum dot superlattice films under various conditions and investigated crystallization behavior of the silicon quantum dot super lattice structure. Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) spectra showed an increased intensity of the $840\;cm^{-1}$ peak with increasing annealing temperature due to the increase in the number of Si-N bonds. A more conspicuous characteristic of this process is the increased intensity of the $1100\;cm^{-1}$ peak. This peak was attributed to annealing induced reordering in the films that led to increased Si-$N_4$ bonding. X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analysis showed that peak position was shifted to higher bonding energy as silicon 2p bonding energy changed. This transition is related to the formation of silicon quantum dots. Transmission electron microscopy (TEM) and electron spin resonance (ESR) analysis also confirmed the formation of silicon quantum dots. This study revealed that post annealing at $1100^{\circ}C$ for at least one hour is necessary to precipitate the silicon quantum dots in the $SiN_x$ matrix.

• Macromolecular Research
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• 제17권12호
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• pp.963-968
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• 2009

Liquid crystal (LC; E7 and/or ML-0249)-embedded, poly(vinylidenefluoride-co-hexafluoropropylene) (PVdF-co-HFP)-based, polymer electrolytes were prepared for use in dye-sensitized solar cells (DSSCs). The electrolytes contained 1-methyl-3-propylimidazolium iodide (PMII), tetrabutylammonium iodide (TBAI), and iodine ($I_2$), which participate in the $I_3^-/I^-$ redox couple. The incorporation of photochemically stable PVdF-co-HFP in the DSSCs created a stable polymer electrolyte that resisted leakage and volatilization. DSSCs, with liquid crystal(LC)-embedded PVdF-co-HFP-based polymer electrolytes between the amphiphilic ruthenium dye N719 absorbed to the nanocrystalline $TiO_2$ photoanode and the Pt counter electrode, were fabricated. These DSSCs displayed enhanced redox couple reduction and reduced charge recombination in comparison to that fabricated from the conventional PVdF-co-HFP-based polymer electrolyte. The behavior of the polymer electrolyte was improved by the addition of optimized amounts of plasticizers, such as ethylene carbonate (EC) and propylene carbonate (PC). The significantly increased short-circuit current density ($J_{sc}$, $14.60\;mA/cm^2$) and open-circuit voltage ($V_{oc}$, 0.68 V) of these DSSCs led to a high power conversion efficiency (PCE) of 6.42% and a fill factor of 0.65 under a standard light intensity of $100\;mW/cm^2$ irradiation of AM 1.5 sunlight. A DSSC fabricated by using E7-embedded PVdF-co-HFP-based polymer electrolyte exhibited a maximum incident photon-to-current conversion efficiency (IPCE) of 50%.

• 한국재료학회지
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• 제23권3호
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• pp.155-160
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• 2013

ZnO thin films co-doped with Mg and Ga (MxGyZzO, x + y + z = 1, x = 0.05, y = 0.02 and z = 0.93) were prepared on glass substrates by RF magnetron sputtering with different sputtering powers ranging from 100W to 200W at a substrate temperature of $350^{\circ}C$. The effects of the sputtering power on the structural, morphological, electrical, and optical properties of MGZO thin films were investigated. The X-ray diffraction patterns showed that all the MGZO thin films were grown as a hexagonal wurtzite phase with the preferred orientation on the c-axis without secondary phases such as MgO, $Ga_2O_3$, or $ZnGa_2O_4$. The intensity of the diffraction peak from the (0002) plane of the MGZO thin films was enhanced as the sputtering power increased. The (0002) peak positions of the MGZO thin films was shifted toward, a high diffraction angle as the sputtering power increased. Cross-sectional field emission scanning electron microscopy images of the MGZO thin films showed that all of these films had a columnar structure and their thickness increased with an increase in the sputtering power. MGZO thin film deposited at the sputtering power of 200W showed the best electrical characteristics in terms of the carrier concentration ($4.71{\times}10^{20}cm^{-3}$), charge carrier mobility ($10.2cm^2V^{-1}s^{-1}$) and a minimum resistivity ($1.3{\times}10^{-3}{\Omega}cm$). A UV-visible spectroscopy assessment showed that the MGZO thin films had high transmittance of more than 80 % in the visible region and that the absorption edges of MGZO thin films were very sharp and shifted toward the higher wavelength side, from 270 nm to 340 nm, with an increase in the sputtering power. The band-gap energy of MGZO thin films was widened from 3.74 eV to 3.92 eV with the change in the sputtering power.

• Composites Research
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• 제24권6호
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• pp.56-63
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• 2011

본 연구에서는 화석에너지 고갈과 환경문제로 인해 새로운 신재생에너지로 주목 받고 있는 태양전지를 대표적인 경량재료인 복합재료에 적용하기 위해 적절한 태양전지 접착 방법에 대한 연구를 진행하였다. 사용된 태양전지는 후면전극 태양전지로 에너지변환 실험실 효율이 약 24.2%인 태양전지를 사용하였다. 하지만, 실리콘계열 태양전지는 재료의 특성상 깨지기 쉽기 때문에 일반적으로 사용되고 있는 동시경화 접착법 대신 접착제를 이용한 이차 접착법을 사용하였다. 접착재료는 태양전지의 충진재 및 접착제로 사용되고 있는 EVA film 과 프리프레그의 수지인 Resin film, 그리고 탄성 접착제를 이용하여 실험을 진행 하였으며, 태양전지가 접착된 복합재료 시험편에 기계적 하중을 부가하여 접착제 종류별 태양전지의 성능변화를 측정하였다. 또한, 기계적 하중 하에서 실시간으로 태양전지의 성능을 평가할 수 있는 측정장치를 설계하여 접착재료별 파단 시점과 특성을 비교 평가 하였다. 파단면분석을 통해 태양전지 효율 감소원인을 분석하여 고찰하였다. 실험결과 태양전지의 접착방법에 따라서 태양전지의 효율이 크게 영향을 받는다는 것을 파악하였다. 또한, 탄성접착제를 사용한 접착 방법이 가장 높은 태양전지 효율 성능을 보여주고 있음을 확인하였다.

• 환경정책연구
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• 제7권4호
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• pp.1-34
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• 2008

신재생에너지전력의 중심적인 보급정책으로서는 FIT제도와 RPS제도를 들 수 있다. 그런데 2008년 들어 한국 정부는 2012년부터는 기존의 FIT제도로부터 RPS를 중심으로 하는 제도로 이행할 것을 발표했다. 일본의 경험에서 RPS제도는 FIT제도에 비하여 특히 태양광발전 등 설비형 신재생에너지전력의 보급 확대 측면 에서 성과가 떨어지는 제도로 인식되고 있다. RPS제도로의 이행 철회가 불가능하다면 RPS도입 이후 몇 가지 문제점을 안고 있는 일본의 경우를 타산지석으로 삼아서 (1) 도입 의무량을 높게 설정하며, (2) 태양광이나 풍력 등 설비형 신재생에너지전력을 RPS제도로부터 분리하여 별도 지원책을 실시하거나, (3) RPS 할당량을 기술별 규모별로 가능한 한 세분화 및 차별화하는 등으로 동일 신재생에너지 발전기술 내의 경쟁 촉진을 유도하는 제도로 이행하는 방안을 마련해야 할 것이다. 아울러 신재생에너지 발전 지원을 위한 재원으로서 석유기반기금, 그리고 전력산업기반기금 등의 기존 에너지관련기금 재원의 일부로 구성되는 신재생에너지개발보급촉진기금(가칭)의 신설이나 독일처럼 차액 지원분을 전기요금으로 자동 전가하는 방식, 즉 전국민이 골고루 부담하는 방식을 검토해 볼 필요가 있다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권2호
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• pp.36-42
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• 2019

유럽과 북미에서는 건물 에너지를 효율적으로 관리할 수 있는 가정용 에너지저장시스템(ESS)에 주목하고 있다. ESS는 배터리의 충전 및 방전을 통해 전력량을 저장 및 관리하는 시스템이다. ESS는 주파수 조정용, 신재생에너지 연계용 및 피크 저감을 위한 건물용으로 사용된다. PV 연계형 ESS는 발전 시간대의 부하에 공급하고 남은 PV 발전량을 저장하여 비발전 시간대의 부하에 공급함으로써 신재생 발전출력의 안정화를 기할 수 있다. 국내에서의 ESS 시장은 주파수 조정용, 신재생 발전출력 안정용 및 건물용으로 보급되고 있으나, 가정용 ESS는 시장이 아직까지는 형성되지 않고 있다. 낮은 전기요금, 가정용 누진요금체계 및 ESS의 높은 가격 때문인 것으로 판단된다. 따라서 본 논문에서는 가정용 ESS의 보급방안을 검토하고자, HOMER를 이용하여 가정용 전기요금, 가정용 ESS 가격, PV 모듈 가격을 변수로 국내 공동주택 세대 단위에서 활용할 수 있는 PV연계 가정용 ESS의 경제성을 분석하고자 한다. 분석결과, 현재 가격 조건에서는 PV 연계 ESS를 설치하는 것보다 저렴한 계통전기를 사용하는 것이 경제적이므로 보조금 없이 ESS를 활용하기에는 어렵다. 공동주택용 ESS의 시장은 세대 PV 발전용량이 증가해야 하며, 소용량의 ESS가 개발되어야만, 시장이 열릴 것으로 판단된다.

• 자원리싸이클링
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• 제30권2호
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• pp.39-45
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• 2021

폐 태양광전지 처리과정에서 은은 실리콘 및 알루미늄을 회수 위해 제거 하거나 처리하지않고 버리고있는 현실이다. 경제적 및 환경 보호 측면에 폐 태양광전지부터 은의 회수 중요하다고 판단함. 선행연구에서 1 mol/L 질산, 반응온도 70도, 반응시간 2h로 폐 태양광전지부터 Ag, Al을 침출 하었다. 이 침출액으로부터 은을 회수하기 위해 추출제 LIX63 및 탈거제 암모니아수 이용하였다. 추출 및 탈거 효율에 영향 미치는 조건: 침출액 pH, 금속이온 농도, 추출제의 농도, A/O ratio(수상 및 유기상 부피비율), 탈거제 농도 및 탁거과정에서 A/O ratio등을 변화시켜 조차하였다. McCabe-Thiele plots로부터 Ag(I)의 추출 및 탈거에 대한 이론 단수를 구하였으며, 향류 다단 모의 추출 시험을 통해 Ag(I)의 추출과 탈거에 대한 효율이 각각 >99.99%, 98.9% 이었다. Ag(I)와 Al(III)의 순도는 각각 99.998% 와 99.99%이었으며, 질산 침출액으로부터 Ag(I)및 Al(III)을 회수하기 위한 공정도를 제안하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권10호
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• pp.578-589
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• 2018

건물일체형 태양광 발전(BIPV) 시스템은 건축물에 태양광 발전시스템이 통합되어 건축물 기능과 태양광 발전 기능을 동시에 수행하는 대표적인 통합시스템이다. BIPV 시스템은 건축물 외피의 기능을 수행하면서 동시에 태양광 발전기능을 수행할 수 있다는 장점이 있지만, 건축물 설계 프로세스의 개념설계 단계에서부터 태양광 발전기능이 통합되어야 하고, 동시에 전력발전을 극대화할 수 있는 태양광 발전시스템의 설계가 필요하다. 이러한 요구사항에 대한 선행연구로서, 건축설계모델기반 BIPV 설계 프로세스에 관한 연구와 태양광 전력발전 성능 향상을 위한 모델기반 컴퓨터 시뮬레이션 결과들이 발표되었다. 그러나, BIPV 시스템의 요구사항이 명확하게 식별되어 체계적으로 반영되지 못하였고, 또한 시스템의 전력발전설계가 개념설계 단계에서부터 반영될 수 있도록 요구사항에 대한 시스템 아키텍쳐, 구조 및 거동이 정의되지 못하였으며, 그리고 BIPV 시스템의 전력발전 설계를 검증할 수 있는 모델이 제시되지 못하였다. 이러한 문제 들을 해결하기 위하여 본 연구에서는 BIPV 시스템의 요구사항을 체계적으로 모델링 하고 이를 기반으로 체계적인 전력발전 설계 방법을 연구하기 위하여 시스템 모델링 표준 언어인 SysML을 사용하여 전체시스템 관점에서 통합적이고 일관적인 설계 방법을 제시하였다. 구체적으로, 먼저 대상시스템(BIPV)에 대한 관련 표준, 사용자 및 설계자 등을 포함하는 이해당사자 들로부터의 요구사항을 식별하였다. 그리고 나서 domain model을 기반으로 BIPV 시스템 수준의 설계요구사항을 도출하였으며, 시스템 요구사항을 바탕으로 대상시스템의 SysML기반 기능 및 물리 아키텍쳐를 생성하였다. 또한 SysML 구조 모델과 거동 모델에 대한 설계를 구체화 하여 시스템의 구성 요소들 사이의 역할과 관계를 정의하였다. 마지막으로, 시뮬레이션이 가능한 SysML 모델(Parametric diagram)을 통하여 BIPV 시스템의 전력발전 성능을 평가하였다. 본 연구에서의 SysML 시스템 모델에 향후 건축물에 적용해야 하는 조건들을 반영하여 시스템 모델을 보강한다면 BIPV 시스템에서 전력발전을 통합적으로 연구할 수 있는 기회가 될 것이다.

• 생물환경조절학회지
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• 제18권3호
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• pp.177-184
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• 2009

본 연구는 온실 운영에 필요한 전력량을 확보함으로서 온실경영비 절감을 목적으로 우선 태양광발전시스템을 온실의 인접한 건물의 옥상에 설치하여 기상상태에 따른 발전량을 실험적으로 검토하였다. 연구결과를 요약하면 다음과 같다. 실험기간 동안 최고, 평균 및 최저온도는 각각 $0.4{\sim}34.1,\;-6.1{\sim}22.2$ 및 $-14.1{\sim}16.7^{\circ}C$ 정도의 범위에 있었다. 그리고 일사량의 경우, 최대, 평균 및 최저값은 각각 $28.8MJ{\cdot}m^{-2}$, $14.9MJ{\cdot}m^{-2}$ 및 $0.6MJ{\cdot}m^{-2}$ 정도였고, 전력은 일사량에 비례해서 증가하지 않고 약 750W 전후에서 거의 일정한 것을 알 수 있었다. 일일 최대, 평균 및 최소 소비전력량은 각각 약 5.2kWh, 2.5kWh및 0kWh정도였다. 본 실험에 사용된 시스템의 평균 소비전력량을 기준으로 보면, 온풍기의 용량 및 작동시간이 작은 경우는 충분하지만 큰 경우는 부족한 것으로 나타났다. 온풍기의 용량이 큰 경우, 어레이 면적이 현재의 약 3배인 약 $21m^2$ 정도이면 평균 전력량으로 충분할 것으로 판단되었다. 물론 어레이의 온도가 높아지는 한 여름철에는 일사량에 비례해서 발생 전력이 증가하지 않은 것으로 나타났지만, 현재까지 실험결과로 보면, 두 인자간에 상관계수가 0.84 정도로 상관관계가 높은 것으로 나타났다.