태양전지 구동 스마트윈도우용 Zn-In-Sn-O 다층 투명 전극 특성 향상에 관한 연구 A Study on the Characteristics Improvement of Zn-In-Sn-O Multilayer Transparent Electrode for Smart Window Drived by Solar Cell원문보기
본 논문은 ITO를 대체하기 위한 재료인 ZITO 단일박막과 ZITO/Ag/ZITO 다층박막을 적용한 스마트윈도우의 가능성을 확인하기 위하여 Ag 금속층의 두께에 따른 구조적, 전기적, 광학적 특성을 분석하여 최적 두께를 확인하였으며, ZITO와 ZITO/Ag/ZITO 다층박막을 적용하여 PDLC 스마트윈도우를 제작하였다. 제작된 PDLC 스마트윈도우의 전기-광학적 특성을 분석하여 최적의 ...
본 논문은 ITO를 대체하기 위한 재료인 ZITO 단일박막과 ZITO/Ag/ZITO 다층박막을 적용한 스마트윈도우의 가능성을 확인하기 위하여 Ag 금속층의 두께에 따른 구조적, 전기적, 광학적 특성을 분석하여 최적 두께를 확인하였으며, ZITO와 ZITO/Ag/ZITO 다층박막을 적용하여 PDLC 스마트윈도우를 제작하였다. 제작된 PDLC 스마트윈도우의 전기-광학적 특성을 분석하여 최적의 경화조건 및 구동전압을 구하였고, 태양광 발전 시스템을 적용하여 스마트윈도우를 제작하여, 다음과 같은 결론을 얻었다. 1. X-선 회절을 이용하여 박막의 XRD로 결정구조를 분석한 결과, 결정 피크가 나타나지 않았으며 원자배열이 불규칙한 비정질금속의 구조를 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 2. 투과전자 현미경을 이용하여 박막의 구조를 확인하였다. 다층구조박막의 ZITO 및 Ag 박막이 3층 구조로 되어 있음을 확인할 수 있었다. 3. 제작된 ZITO, ZITO/Ag/ZITO 다층박막의 평균 면저항은 ZITO 단일박막의 경우 가장 높은 30.00 [Ω/cm2]가 측정되었으며, Ag 금속층이 삽입된 ZITO/Ag/ZITO 다층박막의 면저항은 5.64∼14.38 [Ω/cm2]가 측정되었다. 4. 홀 측정 결과, 단일박막에 비해 Ag의 두께가 6.0, 8.0, 10.0, 12.0 [nm]로 증가할수록 홀 이동도는 24.398~19.030 [cm2/V-s]로 지수함수적으로 감소하였고, 캐리어 농도는 1.338×1021~3.702×1021 [cm-3]로 직선적으로 증가하였고, 비저항은 1.912×10-4~8.859×10-5 [Ω-cm]로 지수함수적으로 감소하였다. 5. 투과도 측정 결과, ZITO 단일박막의 경우 가시광 영역에서 95.0 [%] 이상의 높은 투과도가 측정되었으며, ZITO/Ag/ZITO 다층박막의 경우 Ag 8.0 [nm]일 때 90.0 [%] 이상의 높은 투과도를 나타내었다. 6. PDLC cell의 전기-광학적 특성으로부터 1.5 [mW/cm2]의 UV 세기가 최적 경화 조건으로 판단되었으며, ZITO/Ag/ZITO의 Ag가 8.0 [nm]일 때 가장 높은 투과율인 58.0 [%]가 측정되었다. 7. 태양광 발전 시스템의 AC 전압원을 PDLC 스마트윈도우에 적용하여 빛을 안정적으로 차단 및 투과하는 것을 확인하였다. 이상의 연구 결과는, 디스플레이, 스마트윈도우와 같은 응용 분야에 효과적으로 적용될 수 있을 것으로 사료되며, 향후 높은 투과도와 낮은 구동전압을 요구하는 스마트윈도우 연구와 낮은 면저항과, 높은 광투과율을 갖는 전극층의 연구가 더 필요할 것으로 생각된다.
본 논문은 ITO를 대체하기 위한 재료인 ZITO 단일박막과 ZITO/Ag/ZITO 다층박막을 적용한 스마트윈도우의 가능성을 확인하기 위하여 Ag 금속층의 두께에 따른 구조적, 전기적, 광학적 특성을 분석하여 최적 두께를 확인하였으며, ZITO와 ZITO/Ag/ZITO 다층박막을 적용하여 PDLC 스마트윈도우를 제작하였다. 제작된 PDLC 스마트윈도우의 전기-광학적 특성을 분석하여 최적의 경화조건 및 구동전압을 구하였고, 태양광 발전 시스템을 적용하여 스마트윈도우를 제작하여, 다음과 같은 결론을 얻었다. 1. X-선 회절을 이용하여 박막의 XRD로 결정구조를 분석한 결과, 결정 피크가 나타나지 않았으며 원자배열이 불규칙한 비정질금속의 구조를 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 2. 투과전자 현미경을 이용하여 박막의 구조를 확인하였다. 다층구조박막의 ZITO 및 Ag 박막이 3층 구조로 되어 있음을 확인할 수 있었다. 3. 제작된 ZITO, ZITO/Ag/ZITO 다층박막의 평균 면저항은 ZITO 단일박막의 경우 가장 높은 30.00 [Ω/cm2]가 측정되었으며, Ag 금속층이 삽입된 ZITO/Ag/ZITO 다층박막의 면저항은 5.64∼14.38 [Ω/cm2]가 측정되었다. 4. 홀 측정 결과, 단일박막에 비해 Ag의 두께가 6.0, 8.0, 10.0, 12.0 [nm]로 증가할수록 홀 이동도는 24.398~19.030 [cm2/V-s]로 지수함수적으로 감소하였고, 캐리어 농도는 1.338×1021~3.702×1021 [cm-3]로 직선적으로 증가하였고, 비저항은 1.912×10-4~8.859×10-5 [Ω-cm]로 지수함수적으로 감소하였다. 5. 투과도 측정 결과, ZITO 단일박막의 경우 가시광 영역에서 95.0 [%] 이상의 높은 투과도가 측정되었으며, ZITO/Ag/ZITO 다층박막의 경우 Ag 8.0 [nm]일 때 90.0 [%] 이상의 높은 투과도를 나타내었다. 6. PDLC cell의 전기-광학적 특성으로부터 1.5 [mW/cm2]의 UV 세기가 최적 경화 조건으로 판단되었으며, ZITO/Ag/ZITO의 Ag가 8.0 [nm]일 때 가장 높은 투과율인 58.0 [%]가 측정되었다. 7. 태양광 발전 시스템의 AC 전압원을 PDLC 스마트윈도우에 적용하여 빛을 안정적으로 차단 및 투과하는 것을 확인하였다. 이상의 연구 결과는, 디스플레이, 스마트윈도우와 같은 응용 분야에 효과적으로 적용될 수 있을 것으로 사료되며, 향후 높은 투과도와 낮은 구동전압을 요구하는 스마트윈도우 연구와 낮은 면저항과, 높은 광투과율을 갖는 전극층의 연구가 더 필요할 것으로 생각된다.
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