In many applications of functional oxides originally homogeneous materials are exposed to gradients in the chemical potential of oxygen. Prominent examples are solid oxide fuel cells (SOFCs) or oxygen permeation membranes (OPMs). Other thermodynamic potential gradients are gradients of electrical potential, temperature or uni-axial pressure. The applied gradients act as generalized thermodynamic forces and induce directed fluxes of the mobile components. These fluxes may lead to three basic degradation phenomena of the materials, which are kinetic demixing, kinetic decomposition, and morphological instabilities.
Bae, Soohyun;Oh, Wonwook;Kim, Soo Min;Kim, Young Do;Park, Sungeun;Kang, Yoonmook;Lee, Haeseok;Kim, Donghwan
Korean Journal of Materials Research
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v.24
no.6
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pp.326-337
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2014
The use of solar energy generation is steadily increasing, and photovoltaic modules are connected in series to generate higher voltage and power. However, solar panels are exposed to high-voltage stress (up to several hundreds of volts) between grounded module frames and the solar cells. Frequent high-voltage stress causes a power-drop in the modules, and this kind of degradation is called potential induced degradation (PID). Due to PID, a significant loss of power and performance has been reported in recent years. Many groups have suggested how to prevent or reduce PID, and have tried to determine the origin and mechanism of PID. Even so, the mechanism of PID is still unclear. This paper is focused on understanding the PID of crystalline-silicon solar cells and modules. A background for PID, as well as overviews of research on factors accelerating PID, mechanisms involving sodium ions, PID test methods, and possible solutions to the problem of PID, are covered in this paper.
The potential induced degradation (PID) phenomenon of crystalline silicon photovoltaic (PV) modules has been often found in outdoor PV systems until recently since firstly reported in 2010. Many studies have been conducted about the mechanism and the preventive methods, but systematic diagnosis of the PID has not been applied on-site. This paper focuses on analysis of 5 categories and 10 PID diagnosis methods using the monitoring data, light current-voltage, dark current-voltage, infrared and electroluminescence. We expect to contribute to improvement of power generation through PID diagnosis and troubleshooting in PV plants.
In this study, Mitigation of Potential-induced degradation (PID) for PERC solar cells using SiO2 Structure of ARC layer. The conventional PID test was conducted with a cell-level test based on the IEC-62804 test standard, but a copper PID test device was manufactured to increase the PID detection rate. The accelerated aging test was conducted by maintaining 96 hours with a potential difference of 1000 V at a temperature of 60℃. As a result, the PERC solar cell of SiO2-Free ARC structure decreased 22.11% compared to the initial efficiency, and the PERC solar cell of the Upper-SiO2 ARC structure decreased 30.78% of the initial efficiency and the PID reliability was not good. However, the PERC solar cell with the lower-SiO2 ARC structure reduced only 2.44%, effectively mitigating the degradation of PID. Na+ ions in the cover glass generate PID on the surface of the PERC solar cell. In order to prevent PID, the structure of SiNx and SiO2 thin films of the ARC layer is important. SiO2 thin film must be deposited on bottom of ARC layer and the surface of the PERC solar cell N-type emitter to prevent surface recombination and stacking fault defects of the PERC solar cell and mitigated PID degradation.
Degradation of performance and life time of a functional material or device thereof is induced, to a great extent, by mass transfer in the material that is driven by various thermodynamic forces imposed intentionally or accidentally during its operation or service. The forces are any gradient of intensive thermodynamic variables, component chemical potentials, electrical potential, temperature, stresses, and the like. This paper reviews electric-field induced degradation phenomena in ionic solid compounds including insulation resistance degradation, crystal shift, microstructural alterations, compositional unmixing, and compound decomposition. Their inner workings are also discussed qualitatively.
Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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v.26
no.3
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pp.75-80
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2019
Silicon solar cells have been widely used as a most promising renewable energy source due to eco-friendliness and high efficiency. As modules of silicon solar cells are connected in series for a practical electricity generation, a large voltage of 500-1,500 V is applied to the modules inevitably. Potential-induced degradation (PID), a deterioration of the efficiency and maximum power output by the continuously applied high voltage between the module frames and solar cells, has been regarded as the major cause that reduces the lifetime of silicon solar cells. In particular, the migration of the $Na^+$ ions from the front glass into Si through the anti-reflection coating and the accumulation of $Na^+$ ions at stacking faults inside Si have been reported as the reason of PID. In this research, the thickness effect of $SiO_x$ layer that can block the migration of $Na^+$ ions on the reduction of PID is investigated as it is incorporated between anti-reflection coating and p-n junction in p-type PERC solar cells. From the measurement of shunt resistance, efficiency, and maximum power output after the continuous application of 1,000 V for 96 hours, it is revealed that the thickness of $SiO_x$ layer should be larger than 7-8 nm to reduce PID effectively.
Kim, Han-Byeol;Jeong, Tae-Hui;Gang, Gi-Hwan;Jang, Hyo-Sik
Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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2013.08a
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pp.312.1-312.1
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2013
PID (Potential Induced Degradation)는 높은 시스템 전압을 갖는 PV모듈에서 발생하는 현상으로 PV모듈의 출력을 급격하게 감소시키는 현상을 말한다. PV시스템의 높은 전압은 태양전지와 PV모듈의 프레임 사이에 전위차를 발생시키고 이로 인하여 누설전류가 흐르게 된다. 누설전류는 태양전지 표면에 전하를 축적 시켜 발전 효율을 감소시키게 된다. 이러한 누설전류는 온도와 습도가 높을수록 많이 발생하는 것으로 알려져 있다. 본 논문에서는 PV모듈을 구성하는 재료가 PID에 의한 출력변화에 어떠한 영향을 주는지에 관한 연구를 수행하였다. PID가 쉽게 발생하는 태양전지를 이용하여 일반적으로 PV모듈을 제작 할 때 사용되는 전 후면 재료를 이용하여 각각의 출력변화에 대한 연구를 수행하였다. PV모듈의 전 후면 재료를 각각 다르게 하여 이에 따른 PID 발생 정도를 출력 변화로 확인하였으며 PID의 원인이 되는 누설전류에 어떠한 변화를 주는지 분석하였다. PV모듈의 후면 재료는 PV모듈 내부로의 수분 침투와 관련하여 PID 발생에 영향을 주고 전면재료인 저철분 강화유리는 PV모듈 내부에 전하를 공급하여 누설전류가 발생하게 하는 역할을 하는 것으로 판단된다.
The present study was carried out in order to assess the protective effects of calycosin-7-O-$\beta$-D-glucopyranoside, isolated from Astragali radix (AR), on hyaluronidase (HAase) and the recombinant human interleukin-$1\beta$ (IL-$1\beta$)-induced matrix degradation in human articular cartilage and chondrocytes. We isolated the active component from the n-butanol soluble fraction of AR (ARBu) as the HAase inhibitor and structurally identified as calycosin-7-O-$\beta$-D-glucopyranoside by LC-MS, IR, ${1}^H$ NMR, and ${13}^C$ NMR analyses. The $IC_{50}$ of this component on HAase was found to be 3.7 mg/ml by in vitro agarose plate assay. The protective effect of ARBu on the matrix gene expression of immortalized chondrocyte cell line C28/I2 treated with HAase was investigated using a reverse transcription polymerase chain reaction (RT-PCR), and its effect on HAase and IL-$1\beta$-induced matrix degradation in human articular cartilage was determined by a staining method and calculating the amount of degraded glycosaminoglycan (GAG) from the cultured media. Pretreatment with calycosin-7-O-$\beta$-D-glucopyranoside effectively protected human chondrocytes and articular cartilage from matrix degradation. Therefore, calycosin-7-O-$\beta$-D-glucopyranoside from AR appears to be a potential natural ant-inflammatory or antii-osteoarthritis agent and can be effectively used to protect from proteoglycan (PG) degradation.
Objectives This study intended to evaluate antioxidative, anti-inflammatory effects of Jibaekjihwang-tang on monosodium iodoacetate (MIA)-induced osteoarthritic rat model and investigate the potential mechanism. Methods Jibaekjihwang-tang (100 or 200 mg/kg body weight) was orally administered once daily for 2 weeks days from day 7 after intra-articular MIA injection. And blood analysis, the histologic examinations were performed. Moreover, protein expressions related to anti-oxidant and cartilage degradation and anti-inflammatory cytokines were measured by western blot analysis in cartilaginous tissue. Results Jibaekjihwang-tang reduced serum inflammatory cytokines such as tumor necosis factors-α and interleukin-6. Furthermore, the increase of anti-oxidant enzymes reversed the oxidative stress caused by MIA. Meanwhile, Jibaekjihwang-tang suppressed MIA-induced inflammation and cartilage degradation in cartilaginous tissue. Conclusions Jibaekjihwang-tang alleviated MIA-induced inflammation. Jibaekjihwang-tang was associated with a protective effect on cartilage and by reducing inflammation and cartilage degradation. These findings provide new approaches for understanding osteoarthritis therapy.
Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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v.27
no.4
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pp.55-60
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2020
The PERC photovoltaic (PV) modules installed in PV power plant are still reports potential-induced degradation (PID) degradation due to high voltage potential differences. This is because Na+ ions in the cover glass of PV modules go through the encapsulant (EVA) and transferred to the surface of solar cells. As positive charges are accumulated at the ARC (SiOx/SiNx) interface where many defects are distributed, shunt-resistance (Rsh) is reduced. As a result, the leakage current is increased, and decrease in solar cell's power output. In this study, to prevent of this phenomenon, a Moth-eye nanostructure was deposited on the rear surface of an optical film using Nano-Imprint Lithography method, and a solar mini-module was constructed by inserting it between the cover glass and the EVA. To analyze the PID phenomenon, a cell-level PID acceleration test based on IEC 62804-1 standard was conducted. Also analyzed power output (Pmax), efficiency, and shunt resistance through Light I-V and Dark I-V. As a result, conventional solar cells were decreased by 6.3% from the initial efficiency of 19.76%, but the improved solar cells with the Moth-eye nanostructured optical film only decreased 0.6%, thereby preventing the PID phenomenon. As of Moth-eye nanostructured optical film, the transmittance was improved by 4%, and the solar module output was improved by 2.5%.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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