• Applied Chemistry for Engineering
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• v.26 no.3
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• pp.306-310
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• 2015

In this research, hematite nanoparticles were synthesized by DC thermal plasma process to increase the overall surface area. The effect of binders on hematite electrodes was investigated by changing the type and composition of binders when preparing electrodes. Nitrogen gas was also added to the DC thermal plasma process in order to dope the hematite with N for enhancing photoelectrochemical properties of hematite nanoparticles. The efficiency of water splitting reaction was measured by linear sweep voltammetry (LSV) under solar simulator. In LSV measurements, the onset potential and maximum current density at a fixed voltage were measured. The durability of electrodes was checked by repeating LSV measurements. CMC (carboxymethyl cellulose) binder with 50 : 1 composition exhibits the highest current density of $12mA/cm^2$ and CMC binder with 20 : 1 composition, showing the initial current density of $3mA/cm^2$, endures 20 times of repetitive LSV measurements. Effects of nitrogen doping on hematite nanoparticles were proven to be insignificant.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.24 no.5
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• pp.537-543
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• 2013

In this study, the push-pull structure polymer for organic photo voHaics (OPVs) was synthesized and characterized. The poly{4,8-didodecyloxybenzo[1,2-b;3,4-b]dithiophene-alt-5,6-bis(octyloxy)-4,7-di(thiophen-2-yl)benzo[c][1,2,5]-thiadiazole} (PDBDT-TBTD) was synthesized by Stille coupling reaction using the benzothiadiazole (BTD) derivative as an electron acceptor and benzodithiophene (BDT) derivative as an electron donor. The structure of monomers and polymers was identified by $^1H-NMR$ and GC-MS. The optical, physical and electrochemical properties of the conjugated polymer were identified by GPC, TGA, UV-Vis and cyclic voltammetry. The number average molecular weight ($M_n$) and initial decomposition temperature (5% weight loss temperature, $T_d$) of PDBDT-TBTD were 6200 and $323^{\circ}C$, respectively. The absorption maxima on the film was about 599 nm and the optical band gap was about 1.70 eV. The structure of device was ITO/PEDOT : PSS/PDBDT-TBTD : $PC_{71}BM/BaF_2/Ba/Al$. PDBDT-TBTD and $PC_{71}BM$ were blended with the weight ratio of 1:2 which were then used as an optical active layer. The power conversion efficiency (PCE) of fabricated device was measured by solar simulator and the best PCE was 2.1%.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.05a
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• pp.104.1-104.1
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• 2011

가볍고, 유연성(flexibility)을 갖는 박막(thin film)형 플랙서블 태양전지(flexible solar cell)는 상황에 따른 형태의 변형이 가능하여, 휴대가 간편하고, 기존 혹은 신규 구조물의 지붕(rooftop)등에 설치가 용이하여, 차세대 성장 동력 분야에서 각광받고 있다. 그러나 아직까지 플랙서블 태양전지는 제작시 열에 의한 기판의 변형, 기판 이송시 너울 현상, 대면적 패터닝(patterning) 기술 등 많은 어려움 등으로 웨이퍼나 글라스 기판에 제조된 태양전지 대비 낮은 광전환 효율을 갖는다. 따라서 본 연구에서는 플랙서플 태양전지 성능개선을 위해 3.5세대급 ($450{\times}450cm^2$) 스퍼터(sputter), 금속유기 화학기상장치 (MOCVD), 플라즈마 화학기상장치 (PECVD), 레이저 가공장치 (Laser scriber)를 이용하여 a-Si:H/a-SiGe:H 이중접합(tandem)을 갖는 태양전지를 제작하였고, 광 변환효율 특성을 평가하였다. 전도도(conductivity), 라만(Raman)분광 및 UV/Visible 분광 분석을 통하여 박막의 전기적, 구조적, 광학적 물성을 평가하여 단위박막의 물성을 최적화 했다. 또한 제작된 태양전지는 쏠라 시뮬레이터 (Solar Simulator)를 이용하여 성능 평가를 수행하였고, 상/하부층의 전류 정합 (current matching)을 위해 외부양자효율 (external quantum efficiency) 분석을 수행하였다. 제작된 이중접합 접이식 태양전지로 소면적($0.25cm^2$)에서 8.7%, 대면적($360cm^2$ 이상) 8.0% 이상의 효율을 확보하였으며, 성능 개선을 위해 대면적 패턴 기술 향상 및 공정 기술 개선을 수행 중이다.

• Bulletin of the Korean Space Science Society
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• 2003.10a
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• pp.63-63
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• 2003

There are many actuators and sensors used for attitude control system for KOMPSAT such as Reaction Wheel Assembly, Magnetic Torque Assembly, Dual Thruster Module, Solar array Drive, Three Axis Magnetometer, Conical Earth Sensor, Fine Sun Sensor Assembly, Coarse Sun Sensor Assembly, Gyro Reference Assembly and so on. For KOMPSA T satellite it has been considered using the Magnetic Torquer (MTQ) generating the magnetic dipole moment. In general, the magnetic dipole moment for satellite attitude control system is used for dumping out the excessive reaction wheel momentum so that the reaction wheel speed is not saturated. The objective of this study is to analyze the magnetic field characteristics generated by the Magnetic Torquer using the Maxwell 2D Field Simulator software. Currently, the developing model (DM) of the MTQ is being developed and manufactured at a company under the supervision of KARL MTQ is an electromagnet consisting of a ferromagnetic cylindrical core on which an excitation coil is wound. A current is passed through the coil to produce a dipole momentum in the ferromagnetic core. The configuration of the MTQ will be introduced in the presentation. The 2 dimensional model of the MTQ is drawn as axisymmetric models in RZ plane, and each corresponding material is assigned to the each MTQ object, the core, coil, and background. After the boundary conditions, current sources, and solution parameters are set up, the magnetic field intensities, directions, and other values specified by users can be calculated by using the finite element analysis. The theoretical magnetic field quantities obtained by the Maxwell 2D Simulator can be used for the basis of the development of the MTQ.

• Proceedings of the KAIS Fall Conference
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• 2012.05b
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• pp.512-516
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• 2012

Recently the Korean government's green energy growth policy has been taken at the national level due to the sufficient supply of renewable energy. Some specific technique should be taken in consideration for the operation of the grid voltage and power quality management. In this case, there may have some chance of operational problems. Typical problems arise when grid-connected solar power produced by Pacific sunshine. The power flow in the reverse direction can create overvoltage on the distribution line and gives value of malfunction on the system. Line voltage and overvoltage adjustment practice can stop these symptoms occurred. Under these circumstances, this paper presents an interconnection test devices for photovoltaic(PV) systems composed of distribution system simulator, PV system simulator and control and monitoring systems using the LabVIEW S/W, and simulates the customer voltage characteristics considering the 3 parameters on the introduction capacity for PV systems, system configuration and Power factor. This paper also proposes a new calculation algorithm for voltage profile to make comparison between calculation values and test device values. The results show that the simulation results for the normal operation characteristics of PV systems which are very practical and effective.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.68.1-68.1
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• 2010

염료감응형 태양전지에서 가능한 광전자의 이동경로에 대해 살펴보면 빛 에너지를 흡수한 루테늄계 염료는 기저상태에서 여기상태로 전이한 후 광전자의 반도체 전도띠로 전자주입이 이루어진다. 이러한 전자 중 일부는 반도체산화물의 트랩으로의 전이와 트랩에서 염료 기저상태로의 전이가 일어나고 일부 전자는 전해질의 이온종 또는 산화된 염료와 재결합하는 현상이 일어난다. 본 연구에서는 이러한 전자의 재결합을 막고자 p형 반도체인 NiO paste를 제작하여 $TiO_2$ 광전극 층 위에 코팅하였다. 코팅된 NiO 층은 홀수용체로서 염료에 전자를 제공해 주는 역할과 동시에 $TiO_2$ 가전도대로 이동되었던 전자들이 염료의 기저상태의 홀이나 전해질로의 전자 유입이 이루어지는 전자의 재결합을 막는 방벽의 역할을 동시에 하게 된다. 제작된 염료감응형 태양전지 셀의 에너지 변환효율 특성을 알아보기 위하여 1000 W Xe Arc Lamp와 Air Mass 1.5, filter가 장착된 Thermo-Preal (USA) Solar simulator system을 사용하여 개방전압 (Voc), 광전류 (Isc), fill factor (FF), 에너지변환 효율 (${\eta}$)을 조사하였으며 광학현미경을 통해 염료의 흡착 정도를 비교해 보았다. NiO의 코팅 두께나 NiO 나노입자 크기에 따라 염료감응형태양전지에서 에너지변환효율에 미치는 영향을 조사하였다. NiO가 코팅되지 않은 $TiO_2$ 광전극과 비교해 볼 때 NiO 코팅시 Voc와 Isc의 증가로 인해 에너지변환효율이 20% 이상 향상되는 것을 볼 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.412-412
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• 2016

염료감응 태양전지(dye-sensitized solar cells, DSSCs)는 식물의 광합성원리와 매우 유사한 작동원리를 갖고 있는 전지이며, 간단한 구조, 저렴한 제조단가, 친환경성 등의 등의 장점으로 인하여 많은 관심을 모으고 있다. 이러한 염료감응 태양전지는 빛을 받아들인 염료분자가 전자-홀 쌍을 생성하며 전자는 반도체 산화물을 통해 이동되고 전해질의 산화환원 과정을 통해 염료 분자가 다시 환원되는 순환메커니즘을 따르고 있다. 일반적으로 염료감응 태양전지는 밴드 갭 에너지가 큰 반도체 산화물을 포함하는 작업전극, 산화환원 반응을 통해 전자를 염료로 보내는 전해질, 환원 촉매역할을 하는 상대전극으로 구성되어 있다. 특히, 상대전극으로는 우수한 촉매특성과 높은 전도성을 갖는 백금이 가장 많이 이용되고 있지만 가격이 비싸고 요오드에 취약하기 때문에 상용화에 큰 장애물이다. 따라서, 백금을 대체하기 위해 저가의 탄소나 고분자에 대한 연구가 활발히 진행되고 있고, 그 중 탄소나노섬유(carbon nanofiber, CNFs)는 높은 표면적과 뛰어난 화학적 안정성으로 촉매효율을 증대시킬 수 있어 촉매물질로서 관심이 높아지고 있다. 본 연구에서는 상대전극에 탄소나노섬유기반 복합체를 합성하였고, 성공적으로 저가격 및 고성능의 염료감응 태양전지를 제작하였다. 이때, 지지체인 탄소나노섬유는 전기방사법을 통해 합성하였으며, 수열합성법을 이용하여 금속산화물을 담지하였다. 이렇게 제작된 탄소나노섬유-Fe2O3 복합체는 scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, X-ray diffraction, 그리고 X-ray photoelectron spectroscopy 통해 구조적, 화학적 특성을 평가하였으며 전기화학적 특성 및 광전변환 효율을 분석하기 위해 cyclic voltammetry, electrochemical impedance spectroscopy, 그리고 solar simulator를 사용하였다. 본 학회에서 위와 관련된 더 자세한 사항에 대해 논의할 것이다.

• Proceedings of the KAIS Fall Conference
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• 2010.11a
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• pp.488-490
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• 2010

최근 심각한 환경오염 문제와 화석 에너지 고갈로 차세대 청정 에너지 개발에 대한 중요성이 증대되고 있다. 그중에서 태양정지는 공해가 적고, 자원이 무한적이며 반 영구적인 수명을 가지고 있어 미래에너지 문제를 해결할 수 있는 에너지원으로 기대되고 있다. 본 연구에서는 P3HT(regioregular poly(3-hexylthiophene))와 PCBM(fullerene derivative [6,6]-phenyl-C61-butyric acid methyl ester)을 전자 도너와 억셉터 물질을 하나의 브랜드로 광 활성층을 형성하는 BHJ(bulk hetero junction)구조를 갖는 고분자 유기 박막 태양전지를 각각 Toluene, Mono-Chlorobenzene, Dichlorobenzene에 $60^{\circ}C$, 200rpm으로 약 12시간동안 1wt%로 교반(Stirring)한 후에 중량비(1:1 wt%)로 혼합하여 스핀코팅(Spin-coating)으로 제작하였고, 완성된 소자의 광활성층 면적은 0.04cm2이며, $150^{\circ}C$에서 후속 열처리 공정을 통해 특성 향상이 측정 되었다. 태양전지 소자 구조는 Glass / ITO / PEDOT:PSS / P3HT : PCBM / Al이다. 전류-전압, FF(Fill Factor), 변환효율 측정을 위해 solar simulator를 AM1.5 조건(100 mW/cm2)으로 이용하였으며, 소자의 최대 전류밀도는 12mA/$cm^2$, 개방전압은 0.566V이고 F.F(Fill Factor)는 55.2%이고 변환효율은 3.7%이다. 후속 열처리후 더욱 좋은 성능을 갖게 되었고, 최대 효율은 Dichl orobenzene일 때 이다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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• pp.305-305
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• 2013

태양전지는 무기태양전지와 유기태양전지 등이 연구 되고 있는데 [1] 그 중 유기물질의 장점(높은 수율, solution phase processing, 저비용으로 전력 생산)과 무기재료의 장점(높은 전자 이동도, 넓은 흡수 범위, 우수한 환경 및 열 안정성)을 융합함으로써 장기적 구조안정성의 확보와 광전변환의 고 효율화를 동시에 달성하기 위한 유기무기 하이브리드 태양전지가 최근 큰 관심을 끌고 있다[2]. 본 연구에서는 hybrid photovoltaics에 유기물 MDMO-PPV와 전도성 고분자 PEDOT:PSS를 무기물 GaN 위에 spin coating 하여 두께에 다른 효율을 측정하였다. 유기물 MDMO-PPV는 p-형으로 클로로벤젠, 톨루엔과 같은 유기 용매에 잘 녹으며 HOMO 5.33eV, LUMO 2.97eV, energy band gap 2.4eV이며 99.5%의 순도 물질을 사용하였다. 또한 정공 수송층(hole transport layer, HTL)으로 PEDOT:PSS를 사용하였으며, HOMO 5.0eV, LUMO 3.6eV, energy band gap 1.4eV를 가지며 증류수나 에탄올과 같은 수용성 용매에 잘 녹는 특성을 가지고 있다. 무기물은 III-V 족 물질 n-GaN(002)을 사용하였고 valence band energy 1.9eV, conduction band energy 6.3eV, energy band gap 3.4eV, 높은 전자 이동도와 높은 포화 속도, 광전자 소자에 유리한 광 전기적 특성을 가지고 있다. 기판으로는 GaN와 격자 부정합도와 열팽창계수 부정합도가 큰 Sapphire (Al2O3) 이종 기판을 사용하였다. 전극으로 Au를 사용하였으며 E-beam증착하였다. Reflector로서 Al를 thermal evaporator로 증착하였다 [3]. 실험 과정은 두께에 따른 효율을 알아보기 위해 MDMO-PPV를 900~1,500 rpm으로 spin coating 하였고, 열처리에 따른 효율을 알아보기 위해 열처리 온도 조건을 $110{\sim}170^{\circ}C$의 변화를 주었다. FE-SEM으로 표면과 단면을 관찰하였으며 J-V 특성을 알아보기 위해 각 샘플마다 solar simulator를 사용하여 측정하였고 그 결과를 논의하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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• 2016.10a
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• pp.665-667
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• 2016

Due to the depletion of fossil fuels and the environmental problems of recent years it has been increasing every year the interest in renewable energy. Renewable energy is clean and the typical method using solar and wind power and solar power as an energy source reusable. Wind power generation system of which it is a method of using the natural wind, convert the kinetic energy of the wind into electrical energy. Traditionally, implementing a wind power system, wind tunnel tests was to configure an environment similar to a real wind tunnel experiments. However, it costs a lot of money problems hagieneun configure these wind tunnel tests. Therefore, by this paper, in consideration of the fact, the characteristics of the generator in the wind tunnel experiment to experiment with such a wind tunnel test using a bad test by configuring the motor and controls the motor generator to obtain a result similar to the wind tunnel experiment.