Industrial crystalline silicon (c-Si) solar cells with using a screen printing technology share the global market over 90% and they will continue to be the same for at least the next decade. It seems that the $2^{nd}$ generation and the $3^{rd}$ generation technologies have not yet demonstrated competitiveness in terms of performance and cost. In 2014, new world record efficiency 25.6% (Area-$143.7cm^2$, Voc-0.740V, $Jsc-41.8mA/cm^2$, FF-0.827) was announced from Panasonic and its cell structure is Back Contact $HIT^*$ c-Si solar cell. Here, amorphous silicon passivated contacts were newly applied to back contact solar cell. On the other hand, 24.9% $TOPCon^{**}$ cell was announced from Fraunhofer ISE and its key technology is an excellent passivation quality applying tunnel oxide (<2 nm) between metal and silicon or emitter and base. As a result, to realize high efficiency, high functional technologies are quite required to overcome a theoretical limitation of c-Si solar cell efficiency. In this presentation, Si solar cell technology summarized in the International Technology Roadmap for Photovoltaics ($^{***}ITRPV$ 2014) is introduced, and the present status of R&D associated with various c-Si solar cell technologies will be reviewed. In addition, national R&D projects of c-Si solar cells to be performed by Korea University are shown briefly.
Recently, additive manufacturing (AM) technology such as powder bed fusion (PBF) and directed energy deposition (DED) are actively attempted as consumers' needs for parts with complex shapes and expensive materials. In the present work, the effect of processing parameters on the mechanical properties of 316L stainless steel coupons fabricated by PBF and DED AM technology was investigated. Three major mechanical tests, including tension, impact, and fatigue, were performed on coupons extracted from the standard components at angles of 0, 45, 90 degrees for the build layers, and compared with those of investment casting and commercial wrought products. Austenitic 316L stainless steel additively manufactured have been well known to be generally stronger but highly vulnerable to impact and lack in elongation compared to casting and wrought materials. The process-induced pore density has been proved the most critical factor in determining the mechanical properties of AM-built metal parts. Therefore, it was strongly recommended to reduce those lack of fusion defects as much as possible by carefully control the energy density of the laser. For example, under the high energy density conditions, PBF-built parts showed 46% higher tensile strength but more than 75% lower impact strength than the wrought products. However, by optimizing the energy density of the laser of the metal AM system, it has been confirmed that it is possible to manufacture metal parts that can satisfy both strength and ductility, and thus it is expected to be actively applied in the field of electric power section soon.
The directed energy deposition (DED) process of metal 3D printing technologies has been treated as an effective method for welding, repairing, and even 3-dimensional building of machinery parts. In this study, stainless steel 316L (STS316L) and Inconel 625 (IN625) alloy powders are additively manufactured using the DED process, and the microstructure of the fabricated STS316L/IN625 sample is investigated. In particular, there are no secondary phases in the interface between STS316L and the IN625 alloy. The EDS and Vickers hardness results clearly show compositionally and mechanically transient layers a few tens of micrometers in thickness. Interestingly, several cracks are only observed in the STS 316L rather than in the IN625 alloy near the interface. In addition, small-sized voids 200-400 nm in diameter that look like trapped pores are present in both materials. The cracks present near the interface are formed by tensile stress in STS316L caused by the difference in the CTE (coefficient of thermal expansion) between the two materials during the DED process. These results can provide fundamental information for the fabrication of machinery parts that require joining of two materials, such as valves.
Chakrabarty K.;Mangalaraj D.;Kim K. H.;Dhungel S. K.;Park J. H.;Singh S. N.
Transactions on Electrical and Electronic Materials
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제4권4호
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pp.22-25
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2003
High series resistance due to the presence of glass frit is one of the major problems for screen printed silicon solar cells. Cells having electrical parameters below the prescribed values are usually rejected during solar module fabrication. Therefore, it is highly desirable to improve the electrical parameters of the silicon solar cells and thereby to increase the overall production yield. It was observed that, the performance of low quality mono-crystalline silicon solar cells made by standard screen printing technology could be improved remarkably by novel surface treatment. We have chemically treated the surface using sodium hydroxide (NaOH) and silver nitrate ($AgNO_3$) solutions. NaOH treatment helps to reduce the series resistance by decreasing the presence of excess glass frit on the top silver grid contact. The $AgNO_3$ treatment is used to reduce the series resistance comes from the deposition of silver on the grids by filling the holes present (if any) within the grid pattern.
In this study, the electrochemical properties of CP-Ti (commercially pure titanium) and Ti-64 (Ti-6Al-4V) were evaluated and the effect of hydrofluoric acid on corrosion resistance and electrochemical properties was elucidated. Additive manufactured materials were made by DMT (Directed Metal Tooling) method. Samples were heat-treated for 1 hour at $760^{\circ}C$ and then air cooled. Surface morphologies were studied by optical microscope and SEM. Electrochemical properties were evaluated by anodic polarization method and AC-impedance measurement. The oxide film formed on the surface was analyzed using an XPS. The addition of HF led to an increase in the passive current density and critical current density and decreased the polarization resistance regardless of the alloys employed. Based on the composition of the oxide film, the compositional difference observed by the addition of HF was little, regardless of the nature of alloys. The Warburg impedance obtained by AC-impedance measurement indicates the dissolution of the constituents of CP-Ti and Ti-64 through a porous oxide film.
Ti-alloys have high specific strength and are widely used for the filed of space aeronautics plant. However, it is difficult to process Ti-Alloys due to its high yield strength and it cannot raise the machining speed because it has a possibility of catching fire while processing. In order to reduce the number of processes for the Ti-alloys, the researches related to Additive Manufacturing(AM) have been actively carried out at the moment. As for the initial stage of AM market related to Ti-alloys, it started to use the raw material of powder metal, and it is currently being developed based on welding. In this study, Interpass peening reduced the size of the primary ${\beta}$ grain in the z-axis direction, increased the nucleation site of ${\alpha}-colony$, and decreased the length and width of ${\alpha}$ laths as though interpass rolling. Interpass peening leads to an increase in yield/ultimate tensile strength without decrease elongation, resulting decrease in anisotropy of the material.
Electrochemical mechanical planarization (ECMP) was developed to overcome the shortcomings of conventional chemical mechanical planarization (CMP). Because ECMP technology utilizes electrochemical reactions, it can have a higher efficiency than CMP even under low pressure conditions. Therefore, there is an advantage in that it is possible to reduce dicing and erosions, which are physical defects in semiconductor CMP. This paper summarizes the papers on ECMP published from 2003 to 2021 and analyzes research trends in ECMP technology. First, the material removal mechanisms and the configuration of the ECMP machine are dealt with, and then ECMP research trends are reviewed. For ECMP research trends, electrolyte, processing variables and pads, tribology, modeling, and application studies are investigated. In the past, research on ECMP was focused on basic research for the development of electrolytes, but it has recently developed into research on tribology and process variables and on new processing systems and applications. However, there is still a need to increase the processing efficiency, and to this end, the development of a hybrid ECMP processing method using another energy source is required. In addition, ECMP systems that can respond to the developing metal 3D printing technology must be researched, and ECMP equipment technology using CNC and robot technology must be developed.
Metal-additive manufacturing techniques, such as selective laser sintering (SLS), are increasingly utilized for new biomaterials, such as cobalt-chrome (Co-Cr). In this study, Co-Cr gas-atomized powders are used as charge materials for the SLS process. The aim is to understand the consolidation of Co-Cr alloy powder and characterization of samples sintered using SLS under various conditions. The results clearly suggest that besides the matrix phase, the second phase, which is attributed to pores and oxidation particles, is observed in the sintered specimens. The as-built samples exhibit completely different microstructural features compared with the casting or wrought products reported in the literature. The microstructure reveals melt pools, which represent the characteristics of the scanning direction, in particular, or of the SLS conditions, in general. It also exposes extremely fine grain sizes inside the melt pools, resulting in an enhancement in the hardness of the as-built products. Thus, the hardness values of the samples prepared by SLS under all parameter conditions used in this study are evidently higher than those of the casting products.
선택적 레이저 용융 (Selective Laser Melting) 기법은 금속 소재를 다루는 대표적인 3D 프린팅 기법중의 하나이다. SLM 기법으로 제작되는 구조물의 특성을 좌우하는 주요 제작 인자로는 구조물의 적층 제작 방향, 레이저 파워, 레이저 스캔 스피드 및 스캔 간격 등을 고려할 수 있다. 이번 연구에서는 AlSi10Mg 합금을 대상 소재로 하여, 인장 시편의 제작 방향, 레이저 스캔 스피드 및 스캔 간격을 변수로 하여, 인장특성 결과를 비교 분석하였다. 인장특성으로는 항복 응력, 인장강도 및 연신율을 고려하였다. 시험결과로부터, 인장 시편의 제작 방향 기준으로 0도, 45도, 90도 순서로 항복 응력 값이 낮아짐을 확인하였다. 레이저 스캔 스피드 기준으로는 1870mm/min에서 가장 큰 항복 응력값을 보였으며, 스캔 스피드가 낮아질수록 항복 응력 크기도 줄어들었다. 레이저 스캔 간격 기준으로, 그 크기가 증가할수록 항복 응력값은 증가하지만, 다른 시험 기준에 비해 그 변화폭은 가장 적었다. 인장강도 및 연신율은 시험조건에 따른 명확한 경향성을 파악하기 어려웠다.
방사선 치료는 고에너지 X선을 최소 20 Gy에서 80 Gy까지 다양하게 조사되기 때문에 종양이 위치하는 국소부위에 고선량을 투여하며 일부 정상조직의 여러 부작용이 예상 된다. 현재 임상에서는 정상조직의 차폐를 위한 노력으로 대표적인 재료인 납을 사용하고 있지만 납은 인체에 유해한 중금속으로 분류되고 있으며 다량의 피부접촉은 중독을 유발할 수 있다. 따라서 본 연구는 FDM(Fused Deposition Modeling)방식의 3차원 프린터의 재료 Tungsten, Brass, Copper을 이용하여 납의 한계점을 보완 할 수 있는 측정시트를 제작하고 투과성능을 알아보고자 한다. 3D 프린터를 이용해 Tungsten 혼합 필라멘트 투과측정 시트 크기는 70 × 70 mm, 두께는 1, 2, 4 mm로 제작하였으며 제작한 측정시트의 투과성능을 확인하기 위해 선형가속기 (TrueBeam STx, S/N: 1187)에서 발생된 6, 15 MV을 Water Phantom과 Ion chamber (FC-65G), elcetrometer (PTW UNIDOSE)을 사용하여 SSD 100 cm, 물 속 5 cm에서 100 MU를 조사하여 측정하고 투과성능을 평가하였다. 각 소재의 측정시트를 1 mm씩 증가시킨 결과 6 MV에서는 Tungsten 시트의 경우 3.8~3.9 cm일때의 시트는 기존 납의 차폐체 두께 6.5 cm 보다 얇으며, 15 MV에서는 Tungsten 시트의 경우 4.5~4.6 cm일 때 시트는 기존 납의 차폐체 두께 7 cm 보다 얇으며 동등한 성능을 확인할 수 있었다. 본 연구를 통하여 Tungsten 합금 필라멘트을 이용하여 제작한 투과측정 시트는 고에너지 영역에서의 투과 차폐 가능성을 확인하였으며. 대체품으로써의 사용가능성 또한 우수함을 확인하였다, 향후 3D 프린팅 기술로 차폐제 제작을 위한 기초자료로 제공할 수 있을 것으로 사료 된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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