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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 이희영 김혜경
- 발행연도
- 2015
- 저작권
- 영남대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수2
이 논문의 연구 히스토리 (2)
2015
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본 연구에서는 Zn이 도핑 된 인듐 절약형 소재인 IZTO(indium zinc tin oxide)를 선정하고 특성 분석 및 적용분야에 대하여 연구를 진행하였다. 첫 번째 연구에서는 인듐의 함량을 60, 40 at%로 줄이고 Zn과 Sn이 1:1로 도핑 된 화학양론적 IZTO 박막에 대한 특성 분석을 실시하였다. 공정 압력의 변화에 따른 특성 분석을 통하여 최적의 증착 공정 조건 확립 및 인듐 함량의 감소에 따른 영향에 대하여 특성 분석을 실시하였다. 인듐의 함량을 60at% 과 40at%로 줄인 IZTO20과 IZTO30을 5mTorr에서 증착했을 때 가장 낮은 비저항 값인 6.00 x 10-4 Ω.cm, 1.03 x 10-3 Ω.cm의 값을 각각 얻을 수 있었다.
두 번째 연구에서는 Zn과 Sn의 비율을 각각 5 at% 차이로 변화시킨 비 화학양론적 IZTO박막에 대한 특성 분석을 실시하여 Zn과 Sn이 박막에 미치는 영향에 대하여 조사하였다. 또한 기판 온도를 100~400oC 로 변화시켜 증착된 박막에 대한 구조적, 광학적, 전기적 특성 분석을 실시하여 결정성 증가에 따른 특성변화에 대하여 조사하였다. Zn이 많이 도핑된 Zn-rich IZTO25의 경우 400oC에서 증착 시 8.13 x 10-4 Ω.cm 의 비저항 값을 얻을 수 있었으며 Sn이 많이 도핑된 Sn-rich IZTO25의 경우 4.08 x 10-4 Ω.cm의 낮은 비저항 값을 얻을 수 있었다. 이러한 결과를 통하여 Zn-rich 박막은 억셉터로 도핑 된 많은 양의 Zn에 대한 전하 보상 때문에 Sn-rich 박막보다 더 높은 전기 비저항 값을 가짐을 확인 할 수 있었다.
세 번째 연구에서는 IZTO박막의 태양전지 분야에 대한 적용 가능성을 확인하고자 염료 감응형 태양전지를 제작하였다. 염료 감응형 태양전지의 경우, 고온에서의 열처리 과정이 많이 포함되어 있기 때문에 증착 된 IZTO 박막을 사용하여 다양한 열처리 분위기 및 열처리 온도의 변화에 따른 특성 분석을 실시하였다. Sn-rich IZTO30의 경우, 열처리온도를 증가시킴에 따라 비저항 값은 낮아지는 결과를 보였으며 가장 낮은 비저항 값인 3.45 x 10-4Ω.cm를 얻을 수 있었다. IZTO박막을 전극으로 사용한 염료감응형 태양전지를 제작하여 상용되어 쓰이고 있는 FTO 전극과 효율 비교를 하였다. Sn-rich IZTO30 박막을 전극으로 사용한 DSSC의 경우. 2.97%의 낮은 효율 값을 얻을 수 있었으며 고온에서 불안정한 성질의 문제점을 확인하였다.
네 번째 연구에서 상온 증착을 통하여 IZTO박막에 대한 저온 증착 공정을 확립하고 고온에서의 열처리과정이 포함되지 않는 유기태양전지를 제작하였다.
IZTO25 박막을 전극으로 활용하여 OPV 제작 시, 2.65%의 비교적 높은 에너지 변환 효율을 얻을 수 있었다. 이러한 결과를 바탕으로 ITO(2.77%) 대체 가능성 및 전극으로서의 활용 가능성에 대하여 확인하였다.
두 번째 연구에서는 Zn과 Sn의 비율을 각각 5 at% 차이로 변화시킨 비 화학양론적 IZTO박막에 대한 특성 분석을 실시하여 Zn과 Sn이 박막에 미치는 영향에 대하여 조사하였다. 또한 기판 온도를 100~400oC 로 변화시켜 증착된 박막에 대한 구조적, 광학적, 전기적 특성 분석을 실시하여 결정성 증가에 따른 특성변화에 대하여 조사하였다. Zn이 많이 도핑된 Zn-rich IZTO25의 경우 400oC에서 증착 시 8.13 x 10-4 Ω.cm 의 비저항 값을 얻을 수 있었으며 Sn이 많이 도핑된 Sn-rich IZTO25의 경우 4.08 x 10-4 Ω.cm의 낮은 비저항 값을 얻을 수 있었다. 이러한 결과를 통하여 Zn-rich 박막은 억셉터로 도핑 된 많은 양의 Zn에 대한 전하 보상 때문에 Sn-rich 박막보다 더 높은 전기 비저항 값을 가짐을 확인 할 수 있었다.
세 번째 연구에서는 IZTO박막의 태양전지 분야에 대한 적용 가능성을 확인하고자 염료 감응형 태양전지를 제작하였다. 염료 감응형 태양전지의 경우, 고온에서의 열처리 과정이 많이 포함되어 있기 때문에 증착 된 IZTO 박막을 사용하여 다양한 열처리 분위기 및 열처리 온도의 변화에 따른 특성 분석을 실시하였다. Sn-rich IZTO30의 경우, 열처리온도를 증가시킴에 따라 비저항 값은 낮아지는 결과를 보였으며 가장 낮은 비저항 값인 3.45 x 10-4Ω.cm를 얻을 수 있었다. IZTO박막을 전극으로 사용한 염료감응형 태양전지를 제작하여 상용되어 쓰이고 있는 FTO 전극과 효율 비교를 하였다. Sn-rich IZTO30 박막을 전극으로 사용한 DSSC의 경우. 2.97%의 낮은 효율 값을 얻을 수 있었으며 고온에서 불안정한 성질의 문제점을 확인하였다.
네 번째 연구에서 상온 증착을 통하여 IZTO박막에 대한 저온 증착 공정을 확립하고 고온에서의 열처리과정이 포함되지 않는 유기태양전지를 제작하였다.
IZTO25 박막을 전극으로 활용하여 OPV 제작 시, 2.65%의 비교적 높은 에너지 변환 효율을 얻을 수 있었다. 이러한 결과를 바탕으로 ITO(2.77%) 대체 가능성 및 전극으로서의 활용 가능성에 대하여 확인하였다.
목차
제 1 장. 서 론 1제 2 장. 이 론 적 배 경2-1. 투명전도성 산화막 (Transparent Conductive Oxide Thin film) 32-2. Indium Tin Oxide (ITO) 투명전도성 산화막 52-3. Indium Zinc Tin Oxide (IZTO) 투명전도성 산화막 82-4. RF 마그네트론 스퍼터링 법 (RF magnetron sputtering) 112-5. 염료 감응형 태양전지 (Dye-sensitized solar cell) 122-6. 유기태양전지 (Organic Photovoltaic cell) 15제 3 장. 화학 양론적 IZTO 박막에 대한 특성 분석3-1. 화학 양론적 IZTO 박막의 제조 공정3-1-1. 타겟 제조 173-1-2. 박막 증착 183-2. 공정 압력 변화에 따른 IZTO 박막의 특성 분석3-2-1. 구조적 특성 193-2-2. 광학적 특성 213-2-3. 전기적 특성 24제 4 장. 비화학 양론적 IZTO 박막에 대한 특성 분석4-1. 비화학 양론적 IZTO 박막의 제조 공정4-1-1. 타겟 제조 264-1-2. 박막 증착 284-2. 기판 온도 변화에 따른 IZTO 박막의 특성 분석4-2-1. 구조적 특성 294-2-2. 광학적 특성 304-2-3. 전기적 특성 34제 5 장. 염료 감응형 태양전지 적용 및 특성 평가5-1. IZTO 박막의 제조 공정 375-2. 염료 감응형 태양전지 제조 공정 385-3. 열처리 온도 및 분위기 변화에 따른 IZTO 박막의 특성 분석5-3-1. 구조적 특성 405-3-2. 광학적 특성 415-3-3. 전기적 특성 455-3-4. Annealing treatment 475-4. 염료 감응형 태양전지 특성 평가 49제 6 장. 유기태양전지 제조 공정 조건 확립6-1. 화학 양론적, 비화학 양론적 IZTO 박막의 제조 공정 516-2. 유기태양전지 제조 공정 536-3. 기판 온도 변화에 따른 IZTO 박막의 특성 분석6-3-1. 구조적 특성 556-3-2. 광학적 특성 576-3-3. 전기적 특성 596-3-4. 일함수 측정 636-4. 유기태양전지 특성 평가 64제 7 장. 결론 및 요약7-1. 화학 양론적 IZTO박막 727-2. 비화학 양론적 IZTO박막 737-3. 염료 감응형 태양전지 747-4. 유기태양전지 76참 고 문 헌 78
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