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문제 정의
- 선행 연구를 통하여 플렉서블 태양전지용 금속기판재로 사용되는 상용 SUS와 전주법으로 제조된 Ni계 합금의 열팽창 거동을 측정하였다. 그리고 측정된 열팽창 계수를 적용하여 플렉서블 태양전지 제조를 위한 고온공정에 적합한 재료를 확인하고자하였다. 유한요소해석법을 사용하여 상용 SUS 및 Ni계 합금 기판재의 결과를 비교분석하여, 플렉서블 태양전지의 고온공정에 적합한 재료를 알아보고자 하였다.
- 으로 제조된 Ni계 합금 금속기판재의 조성에 따른 열팽창 거동을 분석하였고, 전산예측 분석법을 적용하여 가상의 Si 박막 태양전지를 설계하여 열공정에 의한 열 변형을 예측하였다. 또한 실제 Ni계 합금 기판 재에 Si 박막층을 증착하여 열팽창 거동의 불일치에 의한 결함을 관찰하고자 하였다.
- 그리고 측정된 열팽창 계수를 적용하여 플렉서블 태양전지 제조를 위한 고온공정에 적합한 재료를 확인하고자하였다. 유한요소해석법을 사용하여 상용 SUS 및 Ni계 합금 기판재의 결과를 비교분석하여, 플렉서블 태양전지의 고온공정에 적합한 재료를 알아보고자 하였다.
- 두께 100 ㎛ 인 SUS foil은 현재 Si 박막 태양 전지 기판재로 적용되고 있다. 이와 같이 Si 박막 태양전지 기판재로 사용될 수 있는 합금 기판의 열팽창 거동을 조사하였다.
- 즉, 본 연구에서는 전주법으로 제조된 Ni계합금 중 Si 박막 태양전지 기판재로 최적인 합금 조성을 확인하기 위한 연구를 수행하고자 하였다.
가설 설정
- 1. Fe-42%Ni 합금의 CTE가 Fe-78%Ni 합금 및 상용 SUS의 CTE보다 낮다.
- 형상의 길이는 200 ㎛ 로 한정하였으며, Si 박막층은 3 ㎛로 하였다. 경계조건은 기판의 한 점을 고정시켰으며, 계면과 계면은 치밀하게 접합되어 있고, 탄성영역 내에서만 변형이 발생하는 것으로 가정하였다. 그리고 Si 증착 온도인 350℃에서 상온으로 cell을 냉각시켰을 때 변화를 해석하였다.
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