유리 생산 시 사용되는 원료는 대개 천연원료가 사용된다. 이러한 천연원료에는 다가원소 불순물이 존재한다. 이러한 다가 원소 불순물은 유리 내에서 색을 나타내며, 그에 따라 광 흡수대를 나타낸다. 태양전지용 기판유리로서 사용되는 소다석회 유리에서 가장 문제가 되는 다가원소는 Fe2O3이다. Glass batch에 Fe2O3가 존재하는 경우 고온에서 Fe2+ 그리고 Fe3+인 이온의 형태로 존재한다. 그 중 Fe2+의 경우 1050nm 부근인 근 적외선 영역에서 아주 넓은 광 흡수대를 나타내어 태양전지로 전달되는 ...
유리 생산 시 사용되는 원료는 대개 천연원료가 사용된다. 이러한 천연원료에는 다가원소 불순물이 존재한다. 이러한 다가 원소 불순물은 유리 내에서 색을 나타내며, 그에 따라 광 흡수대를 나타낸다. 태양전지용 기판유리로서 사용되는 소다석회 유리에서 가장 문제가 되는 다가원소는 Fe2O3이다. Glass batch에 Fe2O3가 존재하는 경우 고온에서 Fe2+ 그리고 Fe3+인 이온의 형태로 존재한다. 그 중 Fe2+의 경우 1050nm 부근인 근 적외선 영역에서 아주 넓은 광 흡수대를 나타내어 태양전지로 전달되는 빛 에너지의 양을 현저히 감소시킨다. 그렇기 때문에 유리 내에 일정한 양의 Fe2O3가 존재하는 경우 Fe2+보다 Fe3+의 양이 더욱 많아야 태양전지 기판 유리로서 사용하기에 적합하다. 본 연구에서는 소다석회유리 및 용융체를 대상으로 여러 가지 다가원소, 산화제, MgO의 농도 변화, 수분이 Fe-ion의 redox 상태에 미치는 영향을 고온에서 SWV(Square wave voltammetry), 상온의 유리 시편에 spectroscopy법을 사용하여 조사하였다. SWV 실험의 적용 온도범위는 1100 ~ 1500°C 이며, 측정 주파수 범위는 10 ~ 1000 Hz를 적용하여 수행하였다. 그리고 Spectroscopy의 시편 두께는 4mm로 하였으며, 측정 파장 범위는 UV-Vis-NIR 범위인 295 ~ 2500 nm 이며, 측정 파장 간격은 5 nm를 적용하여 수행하였다. Fe2O3와 동시에 첨가되는 제 2의 다가원소(S, Sn, Ce, Sb)에 의한 Fe-redox 상태의 변화는 SWV와 spectroscopy에 뚜렷하게 나타났다. 하지만 Fe+S의 경우 Fe3+/Fe2+ peak와 S4+/S0 peak가 서로 중첩되어 고온에서 SWV방법을 통해 Fe-redox 상태 변화를 관찰하지 못했다. 산화제인 NaNO3 함량에 따른 SWV의 Fe3+/Fe2+ 환원 반응에 기인한 peak potential(EP)값은 산화제의 양이 증가함에 따라 negative direction으로 이동을 하지만 4wt%를 초과하여 5wt%에 도달하면서 다시 positive direction으로 이동을 하였다. 이는 glass batch에 첨가되는 산화제의 적정량이 존재함을 나타내며, 고온에서 수행한 SWV와 상온의 유리 시편을 통해 수행한 spectroscopy의 결과와 유사한 경향을 나타내었다. MgO의 농도 변화에 Fe-redox 상태 변화는 SWV와 spectroscopy에 뚜렷하게 나타났으나 두 실험 방법에 대한 결과는 반대의 결과를 나타내었으며, 이에 대해서 추가적인 연구가 요구된다. 수분이 포함된 wet batch로 만든 용융유리에 의한 Fe-redox 상태의 변화는 SWV에서는 뚜렷하게 나타났으며 spectroscopy에서는 근소하게 나타났으나, 두 실험방법에 대한 결과는 유사한 경향성을 나타내었다.
유리 생산 시 사용되는 원료는 대개 천연원료가 사용된다. 이러한 천연원료에는 다가원소 불순물이 존재한다. 이러한 다가 원소 불순물은 유리 내에서 색을 나타내며, 그에 따라 광 흡수대를 나타낸다. 태양전지용 기판유리로서 사용되는 소다석회 유리에서 가장 문제가 되는 다가원소는 Fe2O3이다. Glass batch에 Fe2O3가 존재하는 경우 고온에서 Fe2+ 그리고 Fe3+인 이온의 형태로 존재한다. 그 중 Fe2+의 경우 1050nm 부근인 근 적외선 영역에서 아주 넓은 광 흡수대를 나타내어 태양전지로 전달되는 빛 에너지의 양을 현저히 감소시킨다. 그렇기 때문에 유리 내에 일정한 양의 Fe2O3가 존재하는 경우 Fe2+보다 Fe3+의 양이 더욱 많아야 태양전지 기판 유리로서 사용하기에 적합하다. 본 연구에서는 소다석회유리 및 용융체를 대상으로 여러 가지 다가원소, 산화제, MgO의 농도 변화, 수분이 Fe-ion의 redox 상태에 미치는 영향을 고온에서 SWV(Square wave voltammetry), 상온의 유리 시편에 spectroscopy법을 사용하여 조사하였다. SWV 실험의 적용 온도범위는 1100 ~ 1500°C 이며, 측정 주파수 범위는 10 ~ 1000 Hz를 적용하여 수행하였다. 그리고 Spectroscopy의 시편 두께는 4mm로 하였으며, 측정 파장 범위는 UV-Vis-NIR 범위인 295 ~ 2500 nm 이며, 측정 파장 간격은 5 nm를 적용하여 수행하였다. Fe2O3와 동시에 첨가되는 제 2의 다가원소(S, Sn, Ce, Sb)에 의한 Fe-redox 상태의 변화는 SWV와 spectroscopy에 뚜렷하게 나타났다. 하지만 Fe+S의 경우 Fe3+/Fe2+ peak와 S4+/S0 peak가 서로 중첩되어 고온에서 SWV방법을 통해 Fe-redox 상태 변화를 관찰하지 못했다. 산화제인 NaNO3 함량에 따른 SWV의 Fe3+/Fe2+ 환원 반응에 기인한 peak potential(EP)값은 산화제의 양이 증가함에 따라 negative direction으로 이동을 하지만 4wt%를 초과하여 5wt%에 도달하면서 다시 positive direction으로 이동을 하였다. 이는 glass batch에 첨가되는 산화제의 적정량이 존재함을 나타내며, 고온에서 수행한 SWV와 상온의 유리 시편을 통해 수행한 spectroscopy의 결과와 유사한 경향을 나타내었다. MgO의 농도 변화에 Fe-redox 상태 변화는 SWV와 spectroscopy에 뚜렷하게 나타났으나 두 실험 방법에 대한 결과는 반대의 결과를 나타내었으며, 이에 대해서 추가적인 연구가 요구된다. 수분이 포함된 wet batch로 만든 용융유리에 의한 Fe-redox 상태의 변화는 SWV에서는 뚜렷하게 나타났으며 spectroscopy에서는 근소하게 나타났으나, 두 실험방법에 대한 결과는 유사한 경향성을 나타내었다.
Generally, raw materials of glass production used natural materials. Most natural raw materials contain of iron oxide as impurity. These impurities of multivalent elements cause color in glass product. As a result, glass products have absorption band by various multivalent ions. Iron oxide is the mo...
Generally, raw materials of glass production used natural materials. Most natural raw materials contain of iron oxide as impurity. These impurities of multivalent elements cause color in glass product. As a result, glass products have absorption band by various multivalent ions. Iron oxide is the most offending multivalent- element in soda-lime-silicate glass as used for solar glass. Iron oxide exists in glass melts in the form of Fe2+ ion and Fe3+ ion at high temperature. If using glass - containing Iron oxides decreases transmissive light energy to solar cell considerably. Because Fe2+ causes wide absorption band at the near infrared light range which is undesirable for solar glass. Therefore, solar glass appropriates amount of Fe3+ more than Fe2+ glass doped with a certain amount of iron oxide. In the present work, Influence of various multivalent elements, oxidation agent, concentration of MgO, batch moisture on Fe-redox in soda-lime silicate glass and melts was respectively examined by SWV (Square wave voltammetry) at high temperature and spectroscopy at room temperature. SWV was performed under the frequency range of 10 ~ 1000 Hz and in temperature range of 1100 ~ 1500 °C. And spectroscopy was performed under the wavelength range of 295 ~ 2500 nm, width of 5nm wavelength and thickness of 4mm samples. Change of Fe-redox state was clearly recorded by second multivalent elements (S, Sn, Ce, Sb) through SWV and spectroscopy. But in case of Fe+S melts cannot find change of Fe-redox state through Voltammetric method at high temperature. Because Fe3+/Fe2+ peaks are overlapped with peak by S4+/S0. Peak potential(EP) values of Fe3+/Fe2+ by reduction move to negative direction according to increasing concentration of NaNO3. But in case of glass containing 5wt% NaNO3, peak potential(EP) values of Fe3+/Fe2+ by reduction move to positive direction. These results indicate that glass batch have affordable amount of NaNO3. Nitrate effect of Fe-redox shows same tendency both SWV and spectroscopy. Change of Fe-redox state was clearly recorded by concentration of MgO though SWV and spectroscopy. But voltammogram and spectrum indicated opposite result. So in the future, their correlation must be examined again under influence of concentration of MgO on Fe-redox. Change of Fe-redox state was clearly recorded by glass batch containing water through SWV. However, change of Fe-redox state was exiguously indicated by glass batch containing water through spectroscopy. But, two experimental methods showed similar behavior.
Generally, raw materials of glass production used natural materials. Most natural raw materials contain of iron oxide as impurity. These impurities of multivalent elements cause color in glass product. As a result, glass products have absorption band by various multivalent ions. Iron oxide is the most offending multivalent- element in soda-lime-silicate glass as used for solar glass. Iron oxide exists in glass melts in the form of Fe2+ ion and Fe3+ ion at high temperature. If using glass - containing Iron oxides decreases transmissive light energy to solar cell considerably. Because Fe2+ causes wide absorption band at the near infrared light range which is undesirable for solar glass. Therefore, solar glass appropriates amount of Fe3+ more than Fe2+ glass doped with a certain amount of iron oxide. In the present work, Influence of various multivalent elements, oxidation agent, concentration of MgO, batch moisture on Fe-redox in soda-lime silicate glass and melts was respectively examined by SWV (Square wave voltammetry) at high temperature and spectroscopy at room temperature. SWV was performed under the frequency range of 10 ~ 1000 Hz and in temperature range of 1100 ~ 1500 °C. And spectroscopy was performed under the wavelength range of 295 ~ 2500 nm, width of 5nm wavelength and thickness of 4mm samples. Change of Fe-redox state was clearly recorded by second multivalent elements (S, Sn, Ce, Sb) through SWV and spectroscopy. But in case of Fe+S melts cannot find change of Fe-redox state through Voltammetric method at high temperature. Because Fe3+/Fe2+ peaks are overlapped with peak by S4+/S0. Peak potential(EP) values of Fe3+/Fe2+ by reduction move to negative direction according to increasing concentration of NaNO3. But in case of glass containing 5wt% NaNO3, peak potential(EP) values of Fe3+/Fe2+ by reduction move to positive direction. These results indicate that glass batch have affordable amount of NaNO3. Nitrate effect of Fe-redox shows same tendency both SWV and spectroscopy. Change of Fe-redox state was clearly recorded by concentration of MgO though SWV and spectroscopy. But voltammogram and spectrum indicated opposite result. So in the future, their correlation must be examined again under influence of concentration of MgO on Fe-redox. Change of Fe-redox state was clearly recorded by glass batch containing water through SWV. However, change of Fe-redox state was exiguously indicated by glass batch containing water through spectroscopy. But, two experimental methods showed similar behavior.
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