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연료전지의 수소저장용 마그네슘계 합금의 표면제어에 의한 전기화학적 수소화 거동 연구
김호성,이종호,부성재,Kim, Ho-Sung,Lee, Jong-Ho,Boo, Seong-Jae 한국조명전기설비학회 2006 조명·전기설비학회논문지 Vol.20 No.7
The effects of surface treatment on the hydrogen storage properties of a $Mg_2Ni$ alloy particle were investigated by the microvoltammetric technique, in which a carbon-filament microelectrode was manipulated to make electrical contact with the particle in a KOH aqueous solution. It was found that the hydrogen storage properties of $Mg_2Ni$ at room temperature were improved by the surface treatment with a nickel plating solution. The sodium salts(sodium phosphate and sodium dihydrogen citrate) contained in the nickel plating solution made the alloy form an amorphous-like state, resulting in an improved hydrogen charge/discharge capacity at room temperature as high as about 150[mAh/g] from the original value of 17[mAh/g]. Potential-step experiment was carried out to determine the apparent chemical diffusion coefficient of hydrogen atom($D_{app}$) in the alloy. Since the alloy particle we used here was a dense, conductive sphere, the spherical diffusion model was employed for data analysis. $D_{app}$ was found to vary the order between $10^{-8}{\sim}10^{-9}[cm^2/s]$ over the course of hydrogenation and dehydrogenation process. [ $Mg_2Ni$ ]계 합금 입자의 수소저장 특성에 대한 표면처리 효과가 마이크로 전극 측정법에 의해 검토되었다. 카본-섬유로 된 마이크로 전극을 KOH 수용액 속에서 조정자를 사용하여 수소 단일입자에 접촉시켰다. 상온에서 $Mg_2Ni$ 합금의 수소저장 특성은 니켈 도금용액에 의한 표면 처리에 의해 크게 개선되었다. 니켈 도금용액 속에 있는 함유된 나트륨염(sodium phosphate 및 sodium dihydrogen citrate)이 합금을 아몰퍼스와 같은 형태로 만들었으며, 그 결과 상온에서 수소 흡장/방출 용량이 최초의 17[mAh/g]에서 150[mAh/g]로 향상되었다. 합금 입자 내에서 수소원자의 겉보기 화학적 확산계수를 계산하기 위하여 Potential-step 실험을 실시하였으며 데이터 해석을 위해 구형확산 모델을 적용하였다. 실험결과로서 겉보기 확산계수($D_{app}$)는 수소 흡장 및 방출되는 전 과정에서 $10^{-8}{\sim}10^{-9}[cm^2/s]$ 수준인 것으로 확인되었다.
다결정 실리콘 태양전지 제조를 위한 비정절 실리콘의 알루미늄 유도 결정화 공정 및 결정특성 연구
정혜정,이종호,부성재,Jeong, Hye-Jeong,Lee, Jong-Ho,Boo, Seong-Jae 한국결정성장학회 2010 韓國結晶成長學會誌 Vol.20 No.6
본 연구에서는 다결정 실리콘 태양전지 응용을 위한 다결정 실리콘 씨앗층의 제조와 그의 특성에 관한 연구를 수행하였다. 다결정 실리콘 씨앗층은 glass/Al/$Al_2O_3$/a-Si 구조를 이용하여 aluminum-induced layer exchange(ALILE) 고정으로 제조하였으며, 자연산화막부터 50 nm까지 다양한 크기로 $Al_2O_3$ 막두께를 변화시켜 알루미늄 유도 결정화 공정에서 막의 두께가 결정화 특성 및 결정결함, 결정크기에 미치는 영향에 대하여 조사하였다. 연구결과, ALILE 공정으로 생성된 다결정 실리콘막의 결함은 $Al_2O_3$ 막의 두께가 증가할수록 함께 증가한 반면, 결정화 정도와 결정입자의 크기는 $Al_2O_3$막의 두께가 증가할수록 감소하였다. 본 실험에서는 16 nm 두께 이하의 앓은 $Al_2O_3$ 막의 구조에서 평균 약 $10\;{\mu}m$ 크기의 sub-grain 결정립을 얻었으며, 결정성은 <111> 방향의 우선 배향성 특성을 보였다. Polycrystalline silicon (pc-Si) films are fabricated and characterized for application to pc-Si thin film solar cells as a seed layer. The amorphous silicon films are crystallized by the aluminum-induced layer exchange (ALILE) process with a structure of glass/Al/$Al_2O_3$/a-Si using various thicknesses of $Al_2O_3$ layers. In order to investigate the effects of the oxide layer on the crystallization of the amorphous silicon films, such as the crystalline film detects and the crystal grain size, the $Al_2O_3$ layer thickness arc varied from native oxide to 50 nm. As the results, the defects of the poly crystalline films are increased with the increase of $Al_2O_3$ layer thickness, whereas the grain size and crystallinity are decreased. In this experiments, obtained the average pc-Si sub-grain size was about $10\;{\mu}m$ at relatively thin $Al_2O_3$ layer thickness (${\leq}$ 16 nm). The preferential orientation of pc-Si sub-grain was <111>.
정혜정(Jeong, Hyejeong),오광환(Oh, Kwang H.),이종호(Lee, Jong Ho),부성재(Boo, Seongjae) 한국신재생에너지학회 2010 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2010 No.06
We studied the fabrication of polycrystalline silicon (pc-Si) films as seed layers for application of pc-Si thin film solar cells, in which amorphous silicon (a-Si) films in a structure of glass/Al/Al₂O₃/a-Si are crystallized by the aluminum-induced layer exchange (ALILE) process. The properties of pc-Si films formed by the ALILE process are strongly determined by the oxide layer as well as the various process parameters like annealing temperature, time, etc. In this study, the effects of the oxide film thickness on the crystallization of a-Si in the ALILE process, where the thickness of Al₂O₃ layer was varied from 4 to 50 nm. For preparation of the experimental film structure, aluminum (~300 nm thickness) and a-Si (~300 nm thickness) layers were deposited using DC sputtering and PECVD method, respectively, and Al₂O₃ layer with the various thicknesses by RF sputtering. The crystallization of a-Si was then carried out by the thermal annealing process using a furnace with the in-situ microscope. The characteristics of the produced pc-Si films were analyzed by optical microscope (OM), scanning electron microscope (SEM), Raman spectrometer, and X-ray diffractometer (XRD). As results, the crystallinity was exponentially decayed with the increase of Al₂O₃ thickness and the grain size showed the similar tendency. The maximum pc-Si grain size fabricated by ALILE process was about 45{mu}m at the Al₂O₃ layer thickness of 4 nm. The preferential crystal orientation was <111> and more dominant with the thinner Al₂O₃ layer. In summary, we obtained a pc-Si film not only with {sim}45{mu}m grain size but also with the crystallinity of about 75% at 4 nm Al₂O₃ layer thickness by ALILE process with the structure of a glass/Al/Al₂O₃/a-Si.
정혜정(Jeong, Hye-Jeong),송호근(Song, Ho-Geun),부성재(Boo, Seong-Jae) 한국신재생에너지학회 2009 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2009 No.06
본 연구에서는 연료전지에의 응용을 위한 저가격의 무산소, 상온동작 가능한 센서구조를 설계, 제작하고 특성을 평가하였다. 연료전지의 수소 농도를 측정하기 위해서는 50ppm에서 5% 이상까지 넓은 범위를 감지할 수 있는 수소센서의 성능이 매우 중요하다. 이러한 특성과 상용화를 위해 가격 경쟁력을 갖는 수소센서로서, 수소흡착에 따른 Pd의 저항변화 특성을 이용한 센서 구조에 대하여 연구하였다. 높은 저항치를 갖는 Pd 후막 구조설계를 통하여 저항 감소형의 센서를 제작하여 특성평가를 하였다. 저가형으로 설계 제작된 Pd 수소센서는 50~20000ppm 범위에서 감지특성을 나타내었으며, 약 40sec의 응답속도를 보였다.