We have studied the effects of Ag on the characteristics of $Sn_{60}Pb_{40}Ag_x$ (wt%) solder for photovoltaic ribbon. Ag atoms in the solder formed an alloy phase of $Ag_3Sn$ after reacting with some part of Sn atoms, while they did not react with Pb atoms, but decreased the mean size of Pb solid phase. The enhancement of peel strength between solar cell and ribbon is an important part in the developments of long-lifespan solar module. The peel strength of the solder ribbon of $Sn_{60}Pb_{40}$ (wt%) was $169N/mm^2$, and it was largely enhanced by adding a small amount of Ag atoms. The maximum peel strength was $295N/mm^2$ in the solder ribbon of $Sn_{60}Pb_{40}Ag_2$ (wt%). This result is caused by the high binding energy of 162.9 kJ/mol between Ag atoms in the solder and Ag atoms in Ag sheet.
Usage of heavy metal element (Pb, Hg and Cd etc.) in electronic devices have been restricted due to the environmental banning of the European Union, such as WEEE and RoHS. Therefore, it is needed to develop the Pb-free solder plated ribbon in photovoltaic (PV) module. This study described that degradation characteristics of PV module under damp heat (DH, $85^{\circ}C$ and 85% R.H.) condition test for 1,000 h. Solar cell ribbons were utilized to hot dipping plate with Pb-free solder alloys. Two types of Pb-free solder plated ribbons, Sn-3.0Ag-0.5Cu (SAC305) and Sn-48Bi-2Ag, and an electroless Sn-40Pb solder hot dipping plated ribbon as a reference sample were prepared to evaluate degradation characteristics. To detect the degradation of PV module with the eutectic and Pb-free solder plated ribbons, I-V curve, electro-luminescence (EL) and cross-sectional SEM analysis were carried out. DH test results show that the reason of maximum power (Pm) drop was mainly due to the decrease fill factor (FF). It was attributed to the crack or oxidation of interface between the cell and the ribbon. Among PV modules with the eutectic and Pb-free solder plated ribbon, the PV module with SAC305 ribbon relatively showed higher stability after DH test than the case of PV module with Sn-40Pb and Sn-48Bi-2Ag solder plated ribbons.
본 논문에서는 태양전지의 Ribbon 두께(A-type:0.2mm, B-type:0.25mm)에 따라 3가지 온도조건 ($-40{\sim}65^{\circ}C$, $-40{\sim}85^{\circ}C$, $-40{\sim}105^{\circ}C$)으로 열충격 시험을 수행하였다. 그 결과, A, B type 별 초기 평균효율은 15.2%로 같았다. 하지만, 열충격 시험(600 Cycle) 후 Condition 1에서 A-type 7.5%, B-type 7.7%, Condition 2에서는 8.6%, 13.2%를 나타내었다. Condition 3에서는 각각 11.6%, 19.9%의 감소율을 나타내었다. 열충격 시험 후 A-type보다 Ribbon두께가 두꺼운 B-type의 효율이 크게 감소하였다. 이는 A, B type 모두 이종재료 접합부의 금속간화합물(IMC)층이 형성되어 전기적 저항이 증대된 것으로 판단된다. 또한, B-type의 I-V 특성 곡선 및 EL을 분석한 결과, p-n층이 파괴되고, 병렬저항이 감소하여, 장기적 신뢰성에서 A-type 보다 더 취약한 것으로 나타났다. 향후 태양전지 Ribbon 형상에 따른 장기 신뢰성 특성에 대해 수치해석 및 시뮬레이션 분석이 수반되어야 할 것이다.
We consider a family of ribbon 2-knots with trivial Alexander polynomial. We give nonabelian SL(2, C)-representations from the groups of these knots, and then calculate the twisted Alexander polynomials associated to these representations, which allows us to classify this family of knots.
AFM anodic oxidation has the capability of patterning complex nano-patterns under relatively high speeds and low voltage. We report the fabrication using a atomic force microscopy (AFM) of silicon nano-ribbon and nano-field effect transistors (FETs). The fabricated nano-patterns have great potential characteristics in various fields due to their interesting electronic, optical and other profiles. The results shows that oxide width and the separation between the oxide patterns can be optimally controlled. The subsequently fabricated silicon nano-ribbon and nano-FET working devices were controled by various tip-sample bias-voltages and scan speed of AFM anodic oxidation. The results may be applied for highly integration circuits and sensitive optical sensor applications.
Transactions on Electrical and Electronic Materials
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제15권4호
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pp.217-220
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2014
We studied the plating properties of Sn-Pb solder according to the shape of the Cu wire's cross-section for photovoltaic ribbon. The thickness of the Sn-Pb layer largely decreased to 29% on a curved Cu surface, compared to a flat Cu surface. This phenomenon is caused by the geometrical decrease in the contact angle of the liquid Sn-Pb solder and an increase in the surface energy of the solid/vapor on the curved Cu surface. We suggest a new ribbon's design where the Cu wire's cross-section is a semi-ellipse. These semi-ellipse ribbons can decrease the use of Sn-Pb solder to 64% and increase the photovoltaic efficiency, by reducing the contact area between the ribbon and cell, to 84%. We also see an improvement of reflectivity in the curved surface.
The initial unfolding motion simulation of a sub-munition with drag ribbon for precision guidance and reliable operation has been investigated by analyzing its unsteady aerodynamic load and fluid structure interaction. The effects of change in the ribbon configuration and flow angle are numerically studied using a commercial software "XFLOW" based on Lattice-Boltzmann Method. It is shown that the motion is affect adversely by the separation bubble formed posterior part of the fuselage. The rolling moment for arming of the sub-munition is increased with angle of attack and rotational movement.
In this presentation, We monitored weather data, such as global irradiance, ambient temperature, temperature of PV module, relative humidity and windspeed for 2 years, for determining accelerated test condition. then, we determined the temperature limit of accelerated test through weather data and FEM analysis. Detailed procedures will be summarized in this work. After analysing outdoor stress such as thermal stress, we decided main failure modes and mechanisms of PV module, especially solder joint of ribbon wire. we carried out the measurement of material properties such as thermal expansion coefficient for planning of accelerated test. we designed accelerated test based on FEM analysis results. we carried out thermal cycling test with 1 cell mini module for 3 months. We monitored the change of electrical performance every 1 week such as Voc, Isc, Pmax, etc. and then, we analized the ribbon wire/electrode intefaces. Detailed results will be summarized in this work.
To reduce PV manufacturing costs, the thickness of solar cell is getting thinner. Bow is shown after cooling down the temperature of solder cell. It happens because of different thermal expansion coefficients of different metals. Bowed cell can make micro crack while module processing and it can drop off efficiency of PV module. As thinner solar cell is produced, the thickness of ribbon should be concerned to prevent extra bow. In this paper we investigate the contrast of deflection when we solder different thickness of ribbons on same solar cell. This approach would help to find out the optical thickness of ribbon for particular thickness of solar cell later on.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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