선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 공정조건에 따른 IMC층의 두께를 살펴보고 이후 온도에 따라 IMC층의 두께변화를 살펴보고 IMC층 두께변화에 따른 접합강도 및 미세구조를 살펴보았다. Fig.
가설 설정
- Fig. 6의 (a) 그래프와 (b) 그래프를 통하여 시뮬레이션과 실제 IMC층 두께를 비교하였을 때 IMC층의 두께가 서로 큰 차이를 보인다. 이는 Fig.
제안 방법
- (b) 그래프를 통해 공정온도 200°C 셀과 260°C 셀의 가속시험 조건에 따른 IMC층 두께의 차이를 비교했다.
- 따라서 본 연구에서는 공정조건에 따른 IMC층의 두께를 살펴보고 이후 온도에 따라 IMC층의 두께변화를 살펴보고 IMC층 두께변화에 따른 접합강도 및 미세구조를 살펴보았다. Fig. 1과 같이 Cell 하부의 기판온도 및 IR lamp 출력을 조절하여 공정온도를 제어하여 공정을 진행하였다. Ribbon과 Cell 간의 접합 특성을 peel test data를 통해 비교분석 하였다.
- IMC층의 두께와 모듈효율의 영향을 알아보기 위하여 Fig. 5의 (a) 그림과 같이 초기 IMC층이 얇은 공정온도 200°C 조건에서 솔더링한 샘플을 1 cell 모듈로 제작하여 초기 IMC층 두께와 85°C/85% 가속시험 이후 효율변화를 비교해 보았다.
- Ribbon과 Cell 간의 접합 특성을 peel test data를 통해 비교분석 하였다. Ribbon과 Cell간의 IMC층 두께변화를 살펴보기 위해 SEM (scanning electron microscopy)과 EDX (energy dispersive X-ray spectroscopy)분석장비를 이용하여 Ag/SnPb 접합계면에서의 Sn 확산에 의한 IMC층의 성장 동향을 관측하고 이를 이론적인 성장 값을 시뮬레이션 하여 실제 성장 값과 비교분석 하였다.
- Tabbing & stringing 공정 후 초기 접합강도와 등온가속시험 및 상온보관 후 접합강도를 peel test를 통해 비교하여 IMC층 성장에 따른 접합강도 변화를 살펴보았다.
- 가속시험을 하지 않은 셀 모듈의 peel test를 실시하고, 이후 가속시험(85°C/85% 500시간)과 상온보관(25°C 500시간) 시행하여 이후 접합 계면에서의 접합강도의 변화를 살펴보았다.
- 공정 이후 Ag/SnPb 계면 사이의 화학적 변화를 관찰하기 위해 EDX line scan을 실시하였다. Fig.
- 공정온도는 180°C~260°C까지 20°C 간격으로 기판온도는 200°C, 공정시간은 3초로 고정하여 Tabbing & stringing 공정을 실시하였다.
- 공정조건별로 접합강도의 변화가 있는지 살펴보기 위해 공정 이후 초기 접합강도(N)와 가속시험과 대기상태에 500시간 보관 이후 접합강도에 어떠한 변화가 생기는지 알아보았다. 이후 각각의 조건 별로 90º peel test를 진행했다.
- 에폭시(Epoxy)와 경화제(Hardner)를 섞은 뒤에 틀에 넣고 굳히는 Cold Mounting 기법을 이용하여 시편을 제작하였다. 공정조건에 따른 Ag/SnPb 접합 계면의 IMC층을 변화를 살펴보기 위해 EDX를 통해 Multipoint Analysis를 하여 Sn 확산에 따른 IMC층의 두께 변화를 살펴보았다.
- 1과 같이 4개의 IR lamp의 출력 세기를 각각 달리하여 1,4번 IR lamp는 85%의 출력, 2,3번의 IR lamp 출력은 75%로 출력의 세기를 설정하여 Tabbing & stringing 공정에서 온도에 의해 생길 수 있는 결함을 최소화하였다. 또한, IR lamp의 반사 부 안쪽을 원호 형상으로 설계하여 조도 분포가 균일하도록 하였다. 온도제어 방식은 close loop system을 사용하였고, 장비 제어 시스템을 통해 공정온도 및 기판온도 제어 및 예열 등 모든 시스템이 제어가 가능하도록 하였다.
- 또한, 가속시험 전후 셀의 효율 변화를 측정하기 위해 Tabbing 공정이 끝난 셀을 lamination (온도 140°C, 압력 75-65-55 kpa, 홀딩시간 660초)하여 1 cell 모듈을 만들었다.
- 본 연구는 IR lamp 및 hot plate 온도제어를 통해 솔더링 특성 변화에 관한 실험을 진행하고 공정조건에 따른 초기 IMC층 변화와 가속시험 및 상온보관 이후 IMC층의 두께 변화의 추이를 통해 적정 초기 IMC층 두께 및 접합강도 변화에 영향을 끼치는 IMC층 두께에 대해 분석하였다. Peel test 실험결과 솔더링 공정 직후에는 공정조건에 따른 접합강도가 서로 비슷하였다.
- 또한, IR lamp의 반사 부 안쪽을 원호 형상으로 설계하여 조도 분포가 균일하도록 하였다. 온도제어 방식은 close loop system을 사용하였고, 장비 제어 시스템을 통해 공정온도 및 기판온도 제어 및 예열 등 모든 시스템이 제어가 가능하도록 하였다. 파이로미터가 셀 하부의 온도를 측정하여 실시간으로 온도를 관찰하여 외부조건에 구애받지 않고 설정온도에 대한 재현성을 확보하였다.
- 이후 각각의 조건 별로 90º peel test를 진행했다.
- 온도제어 방식은 close loop system을 사용하였고, 장비 제어 시스템을 통해 공정온도 및 기판온도 제어 및 예열 등 모든 시스템이 제어가 가능하도록 하였다. 파이로미터가 셀 하부의 온도를 측정하여 실시간으로 온도를 관찰하여 외부조건에 구애받지 않고 설정온도에 대한 재현성을 확보하였다. 또한, 가속시험 전후 셀의 효율 변화를 측정하기 위해 Tabbing 공정이 끝난 셀을 lamination (온도 140°C, 압력 75-65-55 kpa, 홀딩시간 660초)하여 1 cell 모듈을 만들었다.
대상 데이터
- 또한, 가속시험 전후 셀의 효율 변화를 측정하기 위해 Tabbing 공정이 끝난 셀을 lamination (온도 140°C, 압력 75-65-55 kpa, 홀딩시간 660초)하여 1 cell 모듈을 만들었다. EVA sheet는 화승인더스트리사 HEV4F 모델 Back sheet는 SCF사 TPE-30모델을 사용하였다.
- 본 실험에서는 6inch 4 bus bar 결정질 실리콘cell을 사용하였고, 60Sn40Pb Ribbon을 사용하였다. 공정온도는 180°C~260°C까지 20°C 간격으로 기판온도는 200°C, 공정시간은 3초로 고정하여 Tabbing & stringing 공정을 실시하였다.
데이터처리
- 이는 접합강도의 영향보다 IMC층의 두께 증가가 모듈효율에 더 직접적인 영향을 주는 것으로 판단된다. Arrhenius 방정식을 이용하여 시뮬레이션 두께 값과 실제 IMC층 두께 측정값을 비교하였다. 실험결과 공정온도 200°C에서 실험한 IMC층의 두께가 시뮬레이션 결과와 유사하였다.
- 1과 같이 Cell 하부의 기판온도 및 IR lamp 출력을 조절하여 공정온도를 제어하여 공정을 진행하였다. Ribbon과 Cell 간의 접합 특성을 peel test data를 통해 비교분석 하였다. Ribbon과 Cell간의 IMC층 두께변화를 살펴보기 위해 SEM (scanning electron microscopy)과 EDX (energy dispersive X-ray spectroscopy)분석장비를 이용하여 Ag/SnPb 접합계면에서의 Sn 확산에 의한 IMC층의 성장 동향을 관측하고 이를 이론적인 성장 값을 시뮬레이션 하여 실제 성장 값과 비교분석 하였다.
이론/모형
- 시편의 단면을 보기 위해 시편을 Tabbing 공정 직후 클립(Clips)을 사용하여 세로로 고정했다. 에폭시(Epoxy)와 경화제(Hardner)를 섞은 뒤에 틀에 넣고 굳히는 Cold Mounting 기법을 이용하여 시편을 제작하였다. 공정조건에 따른 Ag/SnPb 접합 계면의 IMC층을 변화를 살펴보기 위해 EDX를 통해 Multipoint Analysis를 하여 Sn 확산에 따른 IMC층의 두께 변화를 살펴보았다.
성능/효과
- Fig. 2(a) 그래프를 통해 알 수 있듯이 공정 직후 공정조건별 접합강도는 거의 비슷한 것으로 나타났다. 이는 각각 다른 공정조건에 의해 생성된 초기 IMC층의 영향이 가속시험 전 단계에서는 거의 없는 것으로 판단된다.
- (c) 그래프를 살펴보면 상온 보관 및 85°C/85% 가속시험 이후 접합강도의 차이에서는 공정온도가 높은 260°C 조건에서 접합강도가 약해지는 것을 확인하였다.
- 200°C에서 공정한 셀보다 260°C에서 공정한 셀이 초기 IMC층의 두께가 더 두꺼웠고 상온보관 및 85°C/85% 가속시험 이후 초기 IMC층 두께에 비례하게 두께가 증가하는 것을 볼 수 있었다.
- Cell의 양 끝 단까지 온도가 균일하게 퍼질 수 있도록 Fig. 1과 같이 4개의 IR lamp의 출력 세기를 각각 달리하여 1,4번 IR lamp는 85%의 출력, 2,3번의 IR lamp 출력은 75%로 출력의 세기를 설정하여 Tabbing & stringing 공정에서 온도에 의해 생길 수 있는 결함을 최소화하였다.
- Fig.2의 결과를 통해 접합강도 측면에서 실험결과에 대해 살펴보면 공정온도 200°C의 셀의 경우 IMC층의 두께는 증가하였지만 IMC층의 두께가 3 ㎛를 넘지 않아 접합강도의 영향이 거의 없는 것으로 나타났다.
- 결국, 공정온도 260°C에서 상온보관 및 85°C/85% 가속시험 이후 IMC층의 두께가 초기 IMC층의 두께와 비례하게 성장하면서 접합강도가 낮아지는 IMC층 두께의 임계조건에 도달한 것으로 판단된다. IMC층 두께에 따른 효율의 영향을 살펴보면 공정 직후와 85°C/85% 가속시험 이후 접합강도의 차이가 없던 공정온도 200°C 조건에서도 85°C/85% 가속시험 이후 IMC층 두께 증가하면서 모듈효율이 하락하였다. 이는 접합강도의 영향보다 IMC층의 두께 증가가 모듈효율에 더 직접적인 영향을 주는 것으로 판단된다.
- 상온보관 및 85°C/85% 가속시험 이후에는 두 조건 모두 IMC층이 성장하였고 초기 IMC층의 두께와 비례하게 IMC층이 성장하였다. 결국, 공정온도 260°C에서 상온보관 및 85°C/85% 가속시험 이후 IMC층의 두께가 초기 IMC층의 두께와 비례하게 성장하면서 접합강도가 낮아지는 IMC층 두께의 임계조건에 도달한 것으로 판단된다. IMC층 두께에 따른 효율의 영향을 살펴보면 공정 직후와 85°C/85% 가속시험 이후 접합강도의 차이가 없던 공정온도 200°C 조건에서도 85°C/85% 가속시험 이후 IMC층 두께 증가하면서 모듈효율이 하락하였다.
- 그 결과 260°C에서 공정한 셀이 200°C에서 공정한 셀보다 가속시험에 따른 IMC층 두께차이가 더 큰 것을 알 수 있다.
- 그 결과 공정 직후의 효율보다 85°C/85% 가속시험 이후 효율이 소폭 하락하였다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.