태양전지의 Ribbon 두께와 조성에 따른 효율 저하 특성에 관한 연구 :A Study on the Efficiency Degradation Characteristics of Solar Cells according to the Ribbon Thickness and Composition

강민수

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자료유형: 학위논문

저자정보: 강민수 (중앙대학교, 중앙대학교 대학원)

지도교수: 신영의

발행연도: 2014

저작권: 중앙대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

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이 논문의 연구 히스토리 (2)

2014

태양전지의 Ribbon 두께와 조성에 따른 효율 저하 특성에 관한 연구

강민수 기계공 2014.01 학위논문

2013

태양전지 Ribbon 두께에 따른 효율변화에 관한 연구

강민수 , 신영의 , 김도석 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 2013.05 학술대회자료

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본 연구에서는, PV 모듈의 경년에 따른 효율저하 특성을 분석하기 위해 태양광 Ribbon의 조성 및 두께를 달리하여 장기 신뢰성 평가를 수행하였다. 실험 시편으로는 A(SnPb, 0.25mm), B(SnPb, 0.25mm), C(SnAgPb, 0.2mm), D(SnAgPb, 0.25mm)의 네 가지 Type으로 총 60개의 실험 시편을 제작하였으며, 세 가지 온도조건 Condition 1(-40~65℃), Condition 2(-40~85℃), Condition 3(-40~105℃)에서 열충격 시험을 수행하였다. 초기 시편의 평균효율과 표준편차는 A-Type이 15.2%, 0.25, B-Type이 15.2%, 0.46, C-Type이 15.8%, 0.32, D-Type이 15.5%, 0.33이었다. SnAgPb 솔더를 사용한 C, D-Type의 시편의 초기평균효율이 더 높게 측정되었으며, 표준편차 또한 0.32, 0.33으로 Ribbon두께에 상관없이 안정된 모습을 보였다. 열충격 시험 후 각 시편의 Type마다 Condition1 ,2 ,3의 효율감소율은 A-Type (8.4%, 10.9%, 12.1%), B-Type(9.9%, 12.6%, 15.7%) C-Type(13.8%, 15.3%, 17.5%) D-Type(914.7%, 16.4%, 17.1%)으로 SnAgPb 솔더를 이용한 C, D-Type 시편의 효율 감소율이 더 크게 나타났다. I-V 특성곡선분석 및 EL촬영 결과, A, C-Type에서는 직렬저항이 증가, B, D-Type의 시편에서는 시험 Condition에 따라, 직렬저항의 증가, 병렬저항의 감소하는 복합적인 전기적 특성을 확인하였다. 시편의 단면관찰 결과, Cell 내부에 발생한 작은 Crack은 직렬저항을 증가시켰으며, 큰 Crack은 Cell의 절단 및 단선을 시켜 큰 효율저하와 pn층의 손상을 가져와 병렬저항이 감소하며, 자체 성능이 저하되었다. SnAgPb 솔더를 사용한 C, D-Type 시편이 SnPb 솔더를 사용한 A, B- Type 시편보다 Ag paste와의 솔더 접합성이 우수하여 초기평균효율은 높고 편차값이 낮아 안정된 모습을 보였으나, 열충격 시험 후 장기 신뢰성은 떨어지는 것을 확인하였으며, RIbbon 두께가 0.2mm의 A, C-Type의 시편보다 두께 0.25mm의 B, D-Type의 시편이 두께에 따른 열응력 차에 의해 Cell Crack이 더 크게 발생하여 효율감소율이 크게 나타나 장기 신뢰성에 취약한 것을 확인하였다.

In this study, Long-term reliability test was performed to analyze the performance degradation by aging in PV module. That test was performed by varying the composition and thickness of Solar Ribbon. The test sixty of specimens was prepared in four types, A(SnPb, 0.25mm), B(SnPb, 0.25mm), C(SnAgPb, 0.2mm), D(SnAgPb, 0.25mm). The total specimens number of was sixty. Thermal shock test was performed in three temperature conditions, Condition 1(-40~65℃), Condition 2(-40~85℃), Condition 3(-40~105℃). In case of A-Type, The Average efficiency of the specimen and the standard deviation was 15.2%, 0.25. In case of B-Type was 15.2%, 0.46. In case of C-Type was 15.8%, 0.32. In case of D-Type was 15.5%, 0.33. SnAgPb solder was used in case of C and D-Type, The Average efficiency of the specimen was more higher than A and B-Type. in addition, standard deviations, 0.32, 0.33, was stable regardless of ribbon thickness. After thermal shock test, in each type of specimens, in each test condition1, 2, 3, efficiency degradation rate is following; A-Type (8.4%, 10.9%, 12.1%), B-Type(9.9%, 12.6%, 15.7%) C-Type(13.8%, 15.3%, 17.5%) D-Type(914.7%, 16.4%, 17.1%). In case of C and D type specimens, Decrease of the efficiency was higher than A and B type. I-V characteristic curve analysis and EL image results, series resistance of A and C-Type specimens was increased. while, In case of B and D-Type, I-V characteristic curve was degraded according to test conditions. That depends on increasing series resistance and decreasing parallel resistance. Observation of the specimen cross-section, small inner cracks of solar cell lead to increasing of series resistance. Large inner crack of solar cell lead to disconnection and short circuit. They caused a damage of pn layer. In initial specimens, Using SnAgPb solder specimens C and D-Type were more stable and better at wettability with Ag paste than SnPb solder specimens of A and B-Type. even efficiency was better, standard deviation was lower. However, we have confirmed, that the long-term reliability was lower, than SnPb solder specimens of A and B-Type. Further, we have confirmed that the long-term reliability of B and D-Type of specimens, that were used by 0.25mm thickness solar ribbon was lower, than A and C- Type of specimens that were used by 0.2mm thickness solar ribbon.

제 1장 서 론 1
1.1 연구배경 1
1.2 국내·외 산업 및 연구동향 5
1.2.1 국내·외 산업동향 5
1.2.2 국내?외 연구동향 8
1.3 연구목적 10
제 2장 이론적 배경 12
2.1 전기에너지 생성 원리 12
2.1.1 광전효과 12
2.1.2 결정질 실리콘 태양전지 발전 원리 15
2.2 태양전지 분류 16
2.3 결정질 태양전지 제조 공정 17
2.3.1 잉곳 제조 공정 17
2.3.2 웨이퍼 제조 공정 18
2.3.3 Solar Cell 제조 공정 19
2.3.4 태양광 모듈의 제조 공정 20
2.4 태양전지 전기적 특성 21
2.4.1 I-V 특성 곡선 21
2.4.2 태양전지 등가회로 23
2.5 EL(electroluminescence) 측정 26
2.6 이론효율과 변환효율 27
제 3장 실험 방법 및 장비 28
3.1 실험 시편 28
3.2 열충격 시험(Thermal shock test) 30
3.3 시편 분석 31
3.3.1 효율 측정 및 EL 촬영 31
3.3.2 분석 시편 제작 및 단면 관찰 32
제 4장 실험결과 및 고찰 34
4.1 효율의 변화 34
4.1.1 초기 효율 비교 34
4.1.2 열충격 시험 후의 효율 36
4.2 I-V 특성 곡선의 변화 40
4.3 단면 분석 52
4.4 효율저하 특성 분석 63
제 5장 결 론 67
References 69
국문초록 74
Abstract 76

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	저자 메타	소속기관, 소속부서, 직급, 연구분야, 연구키워드, 이용수, 피인용수, 저자 논문활용도

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