• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2003년도 하계학술대회 논문집 Vol.4 No.1
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• pp.331-334
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• 2003

Photovoltaics is considered as one of the most promising new energy technology, because its energy source is omni present, pollution-free and inexhaustive. It is agreed that these solar cells must be thin film type because thin film process is cost-efficive in the fact that it uses much less raw materials and can be continuous. The defect chalcopyrite material $CuIn_3Se_5$ has been identified as playing an essential role in efficient photovoltaic action in $CuInSe_2$-based devicesm It has been reported to be of n-type conductivity, forming a p-n junction with its p-type counterpart $CuInSe_2$. Because the most efficient cells consist of the $Cu(In,Ga)Se_2$ quarternary, knowledge of some physical properties of the Ga-containing defect chalcopyrite $Cu(In,Ga)_3Se_5$ may help us better understand the junction phenomena in such devices.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2010년도 제39회 하계학술대회 초록집
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• pp.316-316
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• 2010

Thin films spin-coated from solvent solutions are characterized by solution parameters and spin-coating process. In this study, performance characteristics of polymer solar cells were investigated with changing solution parameters such as solvent and additives. The phase-separation between polymer and fullerene is needed to make the percolation pathway for better transportation of hole and electron in polymer solar cells. For this reason, cooperative effects of solvent mixtures adding additives with distinct solubility have been studied recently. In this study, chlorobezene, 1, 2-dichlorbenzene, and chloroform were used as solvent. 1, 8-diiodoctaned and 1, 8-octanedithiol were used as additives and were added into poly(3-hexylthiophene-2, 5-diyl)/[6, 6]-phenyl C61 butyric acid methyl ester (P3HT/PCBM) blends. Pre-patterned ITO glass was cleaned using ultrasonication in mixed solvent with ethyl alcohol, isopropyl alcohol and acetone. PEDOT:PSS was spin-coated on to the ITO substrate at 3000rpm and was baked at $120^{\circ}C$ for 10min on the hotplate. The prepared solution was spin-coated at 1000rpm and the spin-coated thin film was dried in the Petri dishes. Al electrode was deposited on the thin film by thermal evaporation. The devices were annealed at $120^{\circ}C$ for 30min. By adding 2.5 volume percent of additives into the chlorobenzene from that bulk heterojunction films consisting of P3HT/PCBM, the power efficiency (AM 1.5G conditions) was increased from 2.16% to 2.69% and 3.12% respectively. We have investigated the effect of additives in P3HT/PCBM blends and the film characteristics and the film characteristics including J-V characteristics, absorption, photoluminescence, X-ray diffraction, and atomic force microscopy to mainly depict the morphology control by doping additives.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2010년도 제39회 하계학술대회 초록집
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• pp.29-29
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• 2010

건물일체형 태양전지 (BIPV; building integrated photovoltaics)나 야외 태양광 발전 차양 등의 태양광 발전에는 기존의 유리 기판 태양전지보다 가볍고 유연한 flexible 박막 태양전지가 설치하고 운영하는데 적합하다. 이러한 flexible 박막 태양전지는 자동차나 휴대기기의 전원이나 배터리의 충전기기로도 쓰이며 그 수요가 증가 추세에 있다. 특히, flexible Cu(In, Ga)$Se_2$(CIGS) 박막 태양전지는 기존의 flexible 실리콘 박막 태양전지보다 효율이 높아서 앞으로 성장 잠재력이 매우 높다. 세계적으로도 많은 기업이 상용화를 추진하고 있으며, 2007년부터 시장에 진입하고 있다. 그러나 현재의 flexible CIGS 박막 태양전지는 유리 기판 CIGS 박막 태양전지보다 효율이 낮고 패키지를 유리에서 플라스틱으로 대체하기 때문에 수명이 짧다. 또한, 아직도 완전한 양산 체제로 전환이 이루어지지 않았기 때문에 해결해야 할 문제점이 많이 있다. Flexible 기판으로는 스테인리스 스틸이나 폴리머 기판이 사용되는데, 유리 기판에 비해 저가 태양전지를 제조할 수 있을 뿐만 아니라 roll-to-roll 공정을 적용할 수 있어 가격 경쟁력을 확보할 수 있다. 특히, 금속 유연기판을 사용할 경우, 유리 기판에 비해 상대적으로 고온 공정이 가능한 장점이 있다. 그러나, 금속 기판을 사용할 경우 해결해야 할 두 가지 이슈가 있다. 첫째, CIGS 흡수층 형성에 도움을 주는 Na의 공급 문제이다. 유리 기판의 경우 기판에 포함되어 있는 Na이 확산을 통해 공급되지만, 금속 기판의 경우 별도의 Na 공급 방법을 고려해야 한다. 둘째, 불순물 확산 방지막 및 전기 절연층으로 사용되는 유전체 박막의 문제이다. 현재 다양한 금속 산화물 유전체 박막을 사용한 연구가 진행되고 있다. 본 논문에서는 flexible CIGS 박막 태양전지의 기술적 이슈 및 현재 연구 현황을 살펴보고, 스테인리스 스틸 기판을 이용한 CIGS 박막 태양전지에서 유전체 확산 방지막에 따른 특성을 비교하고자 한다. 스테인리스 스틸 기판의 불순물로부터의 확산을 방지하기 위하여 두 종류(intrinsic ZnO와 SiOx)의 유전체 박막을 각각 Na가 도핑된 Mo층과 스테인리스 스틸 기판 사이에 삽입하여 소자를 제작하였다. 확산 방지막이 없는 경우, SiOx층을 사용한 경우, 그리고 intrinsic ZnO 층을 사용한 경우에, 효율은 각각 7.47, 11.64, and 13.95%로 나타났다. 셀의 크기는 $0.47\;cm^2$이고, 반사방지막은 사용하지 않았다.

• 한국재료학회지
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• 제23권5호
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• pp.260-265
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• 2013

Silicon nanoparticle is a promising material for electronic devices, photovoltaics, and biological applications. Here, we synthesize silicon nanoparticles via $CO_2$ laser pyrolysis and study the hydrogen flow effects on the characteristics of silicon nanoparticles using high resolution transmission electron microscopy (HRTEM), X-ray diffraction (XRD), and UV-Vis-NIR spectrophotometry. In $CO_2$ laser pyrolysis, used to synthesize the silicon nanoparticles, the wavelength of the $CO_2$ laser matches the absorption cross section of silane. Silane absorbs the $CO_2$ laser energy at a wavelength of $10.6{\mu}m$. Therefore, the laser excites silane, dissociating it to Si radical. Finally, nucleation and growth of the Si radicals generates various silicon nanoparticle. In addition, researchers can introduce hydrogen gas into silane to control the characteristics of silicon nanoparticles. Changing the hydrogen flow rate affects the nanoparticle size and crystallinity of silicon nanoparticles. Specifically, a high hydrogen flow rate produces small silicon nanoparticles and induces low crystallinity. We attribute these characteristics to the low density of the Si precursor, high hydrogen passivation probability on the surface of the silicon nanoparticles, and low reaction temperature during the synthesis.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.185-185
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• 2011

ZnTe semiconductor is very attractive materials for optoelectronic devices in the visible green spectral region because of it has direct bandgap of 2.26 eV. The prototypes of ZnTe light emitting diodes (LEDs) have been reported [1], showing that their green emission peak closely matches the most sensitive region of the human eye. Another application to photovoltaics proved that ZnTe is useful for the production of high-efficiency multi-junction solar cells [2,3]. By using the pulse laser deposition system, ZnTe thin films were deposited on ZnO thin layer, which is grown on (0001) Al2O3substrates. To produce the plasma plume from an ablated ZnO and ZnTe target, a pulsed (10 Hz) YGA:Nd laser with energy density of 95 mJ/$cm^2$ and wavelength of 266 nm by a nonlinear fourth harmonic generator was used. The laser spot focused on the surface of the ZnO and ZnTe target by using an optical lens was approximately 1 mm2. The base pressure of the chamber was kept at a pressure around $10^{-6}$ Torr by using a turbo molecular pump. The oxygen gas flow was controlled around 3 sccm by using a mass flow controller system. During the ZnTe deposition, the substrate temperature was $400^{\circ}C$ and the ambient gas pressure was $10^{-2}$ Torr. The structural properties of the samples were analyzed by XRD measurement. The optical properties were investigated by using the photoluminescence spectra obtained with a 325 nm wavelength He-Cd laser. The film surface and carrier concentration were analyzed by an atomic force microscope and Hall measurement system.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.231-231
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• 2011

본 연구에서는 co-sputtering 시스템을 이용하여 아나타세 TiO2의 도핑 농도 변화에 따른 다성분계 TiO2-ITO (TITO) 박막의 전기적, 광학적, 구조적 특성 변화 및 급속 열처리(RTA) 공정에 따른 전기적, 광학적 특성 변화를 분석하였다. 실험을 위해 아나타세 TiO2 타겟과 ITO 타겟(10 wt% $SnO_2$ doped $In_2O_3$)이 tilted cathode에 장착되었으며, ITO 타겟의 인가전류를 120 W로 고정한 채 아나타세 TiO2 타겟의 인가전류를 증가시킴으로써 도핑 농도를 변화하였다. 제작된 TITO 투명 전극의 전기적, 광학적, 구조적 특성 평가를 위해 four-point probe measurement, Hall effect measurement, UV/Vis. spectrometry, scanning electron microscopy (SEM) 이용하여 각각의 특성을 분석하였다. 상온에서 제작된 TITO의 경우 최적화된 $TiO_2$ 인가전류 100W에서 460.8 ohm/sq. 의 전기적 특성과 가시광선 영역 400~550 nm에서 85% 이상의 광학적 투과율을 확보할 수 있었다. 뿐만 아니라 상온에서 최적화된 TITO 투명 전극의 급속 열처리 시 600$^{\circ}C$ 급속 열처리 조건에서 매우 낮은 25.94 ohm/sq.면저항, $5.1{\times}10^{-4}$ ohm-cm 비저항과 81% 투과율을 확보할 수 있었다. 아나타세 $TiO_2$가 도핑된 TITO 투명 전극의 급속 열처리 공정에도 불구하고 매우 평탄한 표면을 나타냄을 SEM 이미지를 통하여 확인할 수 있었다. 이러한 TITO 투명 전극의 우수한 전기적, 광학적, 구조적 특성은 indium saving 투명 전극으로써 고가 ITO 박막의 대치가능성을 나타낸다.

• 공업화학
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• 제27권5호
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• pp.467-471
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• 2016

새로운 전자 받개인 6,7-difluoro-2,3-dihexylquinoxaline을 이용하여 유기 태양 전지형 고분자를 개발하였다. Fluorene과 6,7-difluoro-2,3-dihexylquinoxaline으로 Suzuki polymerization방법을 이용하여 낮은 HOMO 에너지를 가지는 PFDTQxF 고분자를 합성하였다. 필름상태의 PFDTQxF은 368과 493 nm에서 두 개의 흡광도를 보였다. PFDTQxF의 HOMO와 LUMO 에너지는 각각 -5.55와 -3.91 eV을 나타내었다. PFDTQxF의 태양전지 소자는 0.47 V의 $V_{OC}$와 $4.48mA/cm^2$의 $J_{SC}$와 0.32의 FF를 가지고 있어 0.78%의 에너지 효율을 나타내었다.

• 한국철도학회논문집
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• 제20권2호
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• pp.182-189
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• 2017

본 논문의 연구 목적은 저탄소 에너지화에 큰 비중을 차지하고 있는 태양광 발전 시스템의 철도분야 적용확대를 위한 설계 단계에서의 태양광 발전량 예측 연구로 실제 운영하고 있는 지평 태양광발전소를 대상으로 태양광 발전량 상용 예측 프로그램인 PVsyst를 활용하여 프로그램 기본 제공 NASA와 Meteonorm의 해외 기상정보를 이용한 연간 태양광 발전량 예측값과 기상청(KMA) 기상정보를 이용한 발전량 예측값을 비교하고, 한국전력거래소(KPX) 실제 발전량과의 비교 분석을 통해 태양광발전소 구축비의 적정성을 확보하여 철도분야의 태양광 발전 시스템 확대적용과 나아가 신기후 체제에 대응한 저탄소 에너지화에 기여하고자 한다.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제35권10호
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• pp.3052-3058
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• 2014

In this article, we have designed and synthesized a novel donor-${\pi}$-acceptor (D-${\pi}$-A) type porphyrin-based sensitizer (denoted UI-5), in which a carboxyl anchoring group and a 9,9-dimethyl fluorene were introduced at the meso-positions of porphyrin ring via phenylethynyl and ethynyl bridging units, respectively. Long alkoxy chains in ortho-positions of the phenyls were supposed to reduce the degree of dye aggregation, which tends to affect electron injection yield in a photovoltaic cell. The cyclic voltammetry was employed to determine the band gap of UI-5 to be 1.41 eV based on the HOMO and LUMO energy levels, which were estimated by the onset oxidation and reduction potentials. The incident monochromatic photon-to-current conversion efficiency of the UI-5 DSSC assembled with double-layer (20 nm-sized $TiO_2$/400 nm-sized $TiO_2$) film electrodes appeared lower upon overall ranges of the excitation wavelengths, but exhibited a higher value over the NIR ranges (${\lambda}$ = 650-700 nm) compared to the common reference sensitizer N719. The UI-5-sensitized cell yielded a relatively poor device performance with an overall conversion efficiency of 0.74% with a short circuit photocurrent density of $3.05mA/cm^2$, an open circuit voltage of 0.54 mV and a fill factor of 0.44 under the standard global air mass (AM 1.5) solar conditions. However, our report about the synthesis and the photovoltaic characteristics of a porphyrin-based sensitizer in a D-${\pi}$-A structure demonstrated a significant complex relationship between the sensitizer structure and the cell performance.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제34권11호
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• pp.3399-3404
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• 2013

A new accepter unit, pyrrolo[3,2-b]pyrrole-2,5-dione, was prepared and utilized for the synthesis of the conjugated polymers containing electron donor-acceptor pair for OPVs. Pyrrolo[3,2-b]pyrrole-2,5-dione unit, regioisomer of the known pyrrolo[3,4-c]pyrrole-1,4-dione, is originated from the structure of stable synthetic pigment. The new conjugated polymers with 1,4-diphenylpyrrolo[3,2-b]pyrrole-2,5-dione, thiophene and carbazole were synthesized using Suzuki polymerization to generate P1 and P2. The solid films of P1 and P2 show absorption bands with maximum peaks at about 377, 554 and 374, 542 nm and the absorption onsets at 670 and 674 nm, corresponding to band gaps of 1.85 and 1.84 eV, respectively. To improve the hole mobility of the polymer with 1,4-bis(4-butylphenyl)-pyrrolo[3,2-b]-pyrrole-2,5-dione unit, which was previously reported by us, the butyl group at the 4-positions of the N-substituted phenyl group was substituted with hydrogen and methyl group. The field-effect hole mobility of P2 is $9.6{\times}10^{-5}cm^2/Vs$. The device with $P2:PC_{71}BM$ (1:2) showed $V_{OC}$ value of 0.84 V, $J_{SC}$ value of 5.10 $mA/cm^2$, and FF of 0.33, giving PCE of 1.42%.