Summary
Bu protokol, bir konveyör bant fırınına kızılötesi kamera nın nasıl yerleştirilmeyeceği, fabrikada kalibre edilmiş bir IR kameranın müşteri düzeltmesinin nasıl yürütüldürün ve ilgi çekici bir nesnenin mekansal yüzey sıcaklığı dağılımının nasıl değerlendirilecece açıklanmaktadır. Örnek nesneler endüstriyel silikon güneş pilleri vardır.
Abstract
Konveyör bant fırınlarında işlenen nesnelerin yüzey sıcaklığının ölçülmesi, proses kontrolü ve kalite güvencesinde önemli bir araçtır. Şu anda konveyör bant fırınlarında işlenen nesnelerin yüzey sıcaklığı genellikle termokupllar ile ölçülür. Ancak, kızılötesi (IR) termometre, temassız, gerçek zamanlı ve uzamsal olarak çözümlenmiş bir yöntem olduğu için termokupl ölçümlerine göre birden fazla avantaj sunar. Burada, temsili bir kanıt-of-kavram örnek olarak, bir satırlı termografi sistemi başarıyla endüstriyel Si güneş hücrelerinin temas ateş süreci için kullanılan bir IR lamba sıyrık güneş ateş fırını, yüklenir. Bu protokol, bir konveyör bant fırınına ir kamera nın nasıl yerleştirilmeyeceği, fabrikada kalibre edilmiş bir IR kameranın müşteri düzeltmesinin nasıl yapılacağını ve hedef bir nesne üzerindeki mekansal yüzey sıcaklığı dağılımının değerlendirmesini nasıl gerçekleştireceklerini açıklar.
Introduction
Konveyör bant fırın1'de işlenen nesnelerin proses1 kontrolü ve kalite güvencesi, nesnenin yüzey sıcaklığının ölçülmesi ile önemlidir ve gerçekleştirilir. Şu anda, sıcaklık genellikle bir termokupl1ile ölçülür. Termokupl ölçümleri nesneyle temas gerektirdiğinden, termokupllar kaçınılmaz olarak nesneye zarar verir. Bu nedenle, sıcaklık ölçümleri için bir toplu iş temsili örnekleri seçmek yaygındır, onlar zarar beri daha fazla işlenmez. Bu hasarlı nesnelerin ölçülen sıcaklıkları daha sonra daha fazla işlenir toplu kalan örnekleriçin genelleştirilmiştir. Buna göre termokupl ölçümleri için üretimin kesilmesi gerekmektedir. Ayrıca, temas yerel, her ölçümden sonra düzeltilmesi gerekir ve yerel sıcaklığı etkiler.
Kızılötesi (IR) termografi2 klasik termokupl ölçümlerine göre bir takım avantajlara sahiptir ve temassız, yerinde, gerçek zamanlı, zaman kazandıran ve mekansal olarak çözülmüş sıcaklık ölçüm yöntemini temsil eder. Bu yöntem kullanılarak, daha fazla işlenmiş olanlar da dahil olmak üzere toplu işlemin her örneği üretimi kesintiye uğratmadan ölçülebilir. Buna ek olarak, yüzey sıcaklık dağılımı ölçülebilir, bu da işlem sırasında sıcaklık homojenliğine ışık sağlar. Gerçek zamanlı özellik, sıcaklık ayarlarının anında düzeltilmesine olanak tanır. Şimdiye kadar, konveyör bant fırınlarında IR termografisi kullanılmaması için olası nedenler 1) sıcak nesnelerin bilinmeyen optik parametreleri (özellikle ametaller için3)ve 2) fırında parazitik çevresel radyasyon (yani, nesneden yayılan radyasyona ek olarak IR kamera tarafından tespit yansıyan radyasyon), hangi yanlış sıcaklıkçıkışı2 yol açar .
Burada, bir konveyör bant fırınında IR termografisinin temsili bir kanıtı olarak, endüstriyel Si güneş pillerinin temas ateşleme işlemi sırasında kullanılan IR lambası ile çalışan güneş fırınına(Şekil 1)bir sıralı termografi sistemi kurduk (Şekil 2A,B)4,5. Ateşleme süreci endüstriyel güneş piliüretimi6 sonunda önemli bir adımdır. Bu adımda hücrenin kontakları7,8oluşur ve yüzey pasifasyonu9'daaktive edilir. İkincisini başarılı bir şekilde başarmak için, ateşleme işlemi sırasındaki zaman sıcaklığı profilinin(Şekil 2C)doğru bir şekilde gerçekleştirilmesi gerekir. Bu nedenle yeterli ve verimli sıcaklık kontrolü gereklidir. Bu protokol, bir konveyör bant fırınına ir kamera nın nasıl yerleştirilmeyeceği, fabrikada kalibre edilmiş bir IR kameranın müşteri düzeltmesinin nasıl yapılacağını ve hedef nesnenin mekansal yüzey sıcaklık dağılımının nasıl değerlendirilebildiğini açıklar.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. Ir kameranın konveyör bant fırınına montajı
- Fırının hangi bölümünün IR kamera ile ölçüleceğine karar verin.
NOT: Burada, ateşleme işleminin en yüksek bölgesi seçilir (Bkz. Şekil 1A'nınateşleme alanındaki turuncu vurgulu bölge). - IR kamerasının tespit etmesi gereken sıcaklık aralığını tanımlayın (örneğin, 700−900 °C, ateşleme işleminin tipik en yüksek sıcaklık aralığı).
- İlgi sıcaklığı (belirli bir kamera açısı altında) için en yüksek emisyon aralığını belirlemek için (deneyler veya literatür yoluyla), ilgi alanının (örn. silikon güneş pili) sıcaklığını, spektral ve açısal bağımlı emisyonlarını belirleyin veya en azından tahmin edin.
NOT: Burada emisyon, önceki literatür3 ve radpro10adlı bir yazılıma göre tahmin edilmektedir, bu yazılım ilgi çekici malzemeler için spektral, açısal ve ısıya bağlı emissivity hesaplar. - IR kamera türüne karar verme
NOT: Burada bir orta dalga kızılötesi (MWIR) indiyum antimonid (InSb) kamera(Malzeme Tablosu)kullanılır.- İlgi nin sıcaklık aralığını algılayabilen bir kamera seçin.
- Algılama dalga boyu aralığı, ilgi nin sıcaklık aralığındaki ilgi çekici nesnenin en yüksek emisyon dalga boyu aralığıyla eşleşen bir kamera seçin.
- Kamera görüş alanına radyasyon yayan veya yansıtan nesnelerden kaçınarak kamera tarafından mümkün olduğunca çok parazitik radyasyon tespitinden kaçının (örn. fırındaki IR lambaları).
- Kameranın gerekli mekansal ve zamansal çözünürlüğüne karar verin (örn. 640 px x 512 px ve burada kullanılan kamera için 125 Hz [tam görüntü] ).
- IR kameradan nesneye yeterli optik yolu gerçekleştirin (Bkz. Şekil 1B).
- Optik yolda rahatsız edici nesnelerden kaçının (örneğin, doğrudan veya yansıyan ışığa neden olan IR lambaları).
- Mümkünse kamerayı fırın odasının dışına yerleştirin.
NOT: Çoğu kameranın çalışma sıcaklıkları düşüktür (örn. 50 °C'ye kadar). İstenirse kamera konumunun değiştirileebileceğinden önceden emin olun. - Optik yolun olması gereken konumdafırın duvarını ve izolasyonu çıkarın ve deliği yalıtımlı bir IR penceresi ile değiştirin.
- Aşağıdaki talepleri karşılayan pencere için uygun malzemeyi seçin: 1) kameranın algılama dalga boyu (λ) aralığı için mümkün olduğunca saydam (örneğin, ~0,2 μm < λ < 3 μm için kuvars cam pencere, ~0,4 μm < λ < 4,2 μm) ve 2) fırın odasını termal olarak izole edebilir.
NOT: Pencerenin ortaya çıkan sıcaklıkları pencere iletimini etkileyebilir. - IR penceresinin zarar görmesini önleyebilirsiniz. Isı genleşmesi sırasında kırılmayı önlemek için pencereyi sıkmayın.
NOT: Pencere malzemesi ısıtıldığında genişletmek için yeterli miktarda alana sahip olmalıdır.
- Aşağıdaki talepleri karşılayan pencere için uygun malzemeyi seçin: 1) kameranın algılama dalga boyu (λ) aralığı için mümkün olduğunca saydam (örneğin, ~0,2 μm < λ < 3 μm için kuvars cam pencere, ~0,4 μm < λ < 4,2 μm) ve 2) fırın odasını termal olarak izole edebilir.
- IR kamera yazılımı aracılığıyla termografi görüntüsünü inceleyerek IR kameranın ortaya çıkan görüş alanını (FOV) kontrol edin. Termografi görüntüsünde hedeflenen nesneyi ve sıcaklığını tanımlayın. Gerekirse FOV'u ayarlayın.
2. Bir üretim kalibre IR kamera küresel müşteri sıcaklığı düzeltme
DİkKAT: IR kameranın imalatında radyometrik kalibrasyon içerdiği varsayılmaktadır.
- Yansıma ve arka plan radyasyonu gibi yerel optik yapıları tespit edin.
- Ir kamera ile termokupl da dahil olmak üzere gofret kaydederken nesnenin klasik termokupl ölçümlerini gerçekleştirin.
- Kullanılan termokuplların geçerliliğini kontrol edin. İşlenmiş nesnenin sıcaklık profilinde açıkça tespit edilebilen bilinen karakteristik sıcaklık noktalarını arayın (örn. düzgün bir çizgide bozulma). Termokupl bu sıcaklık noktalarını doğru şekilde ölçerse, termokupl büyük olasılıkla doğru kalibre edilir.
- Silikon güneş pilleri kullanarak örnek
- Termokupl gofret arka alüminyum tarafında yerleştirin. Standart bir ateşleme işlemi için sıcaklık profili alın11.
- 577 °C'lik Al-Si eutectic sıcaklığının etrafındaki 2.2.2.1 adımdan sıcaklık profilinde bir bozulma olup olmadığını daha düz bir eğri şeklinde belirleyerek termokuplları doğrulayın (Şekil 2D'deolduğu gibi).
NOT: Bozulma 577 °C civarında ki sıcaklıkta meydana gelirse, termokupltarafından sıcaklık ölçümünün doğru olduğunun bir işaretidir. Aşağıdaki adımlar için yalnızca doğrulanmış termokupllar kullanın.
- Zaman-sıcaklık profilleri elde etmek için aynı nesne noktasında (istatistiksel nedenlerle birden çok kez) sıcaklık aralığında termokupl ölçümleri gerçekleştirin, sonra mekansal olarak çeşitli rastgele noktalarda (istatistiksel nedenlerle) gerçekleştirin.
- Termokupl ölçümlerinden termokuplların altındaki yerel düzeltilmemiş termografi nesne sıcaklığını 2.2.3 adımdan belirleyin ve termokuplun nesnenin üst tarafına yerleştirin.
- Temas eden termokuplun etrafında olası bir yerel sıcaklık düşüşü olup olmadığını kontrol edin (ısı dağılımı ve gölgeleme nedeniyle). Yerel bir sıcaklık düşüşü yoksa, termokuplun çevresindeki sıcaklığı doğrudan termokuplun altındaki nesne sıcaklığı olarak kabul edin.
- Yerel bir sıcaklık düşüşü varsa aşağıdaki adımları gerçekleştirin.
- Termokupl tarafından kapsanmayan kısımdaki mevcut sıcaklık düşüşünün mekansal sıcaklık gradyanını belirleyin.
NOT: Sıcaklık düşüşü (radyal) etrafında birden fazla noktada degradebelirlemek ve ortalama bir degrade belirlemek için tavsiye edilir. - Termokupl tarafından indüklenen olası optik eserlerin katkısını tahmin edin (örneğin, si güneş pillerinde olduğu gibi hücre derinliği yönü boyunca homojen sıcaklığın varsayıldığı bir durum için protokol).
- Termokupl'u ölçülen yüzeyin karşısındaki yüzeye yerleştirin ve termopl ve termografi ölçümünü bu konfigürasyonda tekrarlayın (Şekil 3A'dagösterildiği gibi). Termokupl da dahil olmak üzere nesneyi, termokuplun kamera ile nesne arasındaki optik yolda olmaması için döndürün.
NOT: Yerel sıcaklık düşüşünün degradesi, termokuplun optik yolun içinde ve dışında olması yla aynıysa (örneğin, ölçülen veya karşı yüzeye bağlı), termokuplun büyük olasılıkla optik objeleri tetiklemediğinin bir işaretidir. - Termokuplun altındaki nesnenin sıcaklığını elde etmek için ölçülen yüzeye (yani optik yol içinde) temas etmesi durumunda sıcaklık düşüşünün degradesini hesaplayın.
- Adım 2.2.3'ten her ölçüm için 2.3.2.2.2'yi tekrarlayın.
- Termokupl'u ölçülen yüzeyin karşısındaki yüzeye yerleştirin ve termopl ve termografi ölçümünü bu konfigürasyonda tekrarlayın (Şekil 3A'dagösterildiği gibi). Termokupl da dahil olmak üzere nesneyi, termokuplun kamera ile nesne arasındaki optik yolda olmaması için döndürün.
- Termokupl tarafından kapsanmayan kısımdaki mevcut sıcaklık düşüşünün mekansal sıcaklık gradyanını belirleyin.
- 2.3'e Alternatif: Termokupl ölçümlerinden termokuplların altındaki yerel düzeltilmemiş termografi nesne sıcaklığını 2.2.3 adımdan belirleyin ve termokuplu nesnenin alt tarafına yerleştirin. Termokupl altında yerel düzeltilmemiş termografi güneş pili sıcaklığını belirlemek için, termokupl konumunda yerel sıcaklık ayıklayın.
NOT: Termokuplun arka tarafta tutulması, termokuplun kamera tarafından nesnenin görüşünü engellemesini önler. Bu nedenle, bir yandan, sıcaklık düzeltme önemli ölçüde basittir. Öte yandan, termokupllar genellikle ateşleme işlemi sırasında nesnenin alt tarafında konumlandırılmış değildir, bu nedenle operasyonel komplikasyonlara yol açabilir, bu nedenle bu alternatif ekstra dikkatli yapılması gerekir. - Düzeltilmemiş termografi görüntüsünü, 2.3 veya 2.4 adımlarından elde edilen verilerle termokupl ölçülen sıcaklıklara göre düzeltin.
- Ölçülen sıcaklıkları termokupllar aracılığıyla düzeltilmemiş IR termografisi ile belirlenen sıcaklıklara göre çizin. Bir eğri uydurma gerçekleştirin.
- Düzeltilmemiş termografi görüntüsü için elde edilen eğriyi genel bir tekdüze küresel düzeltme formülü olarak uygulayın.
- Özellikle optik parametreler farklı olduğunda, her yeni nesne türü veya yapılandırma için sıcaklık düzeltmesini tekrarlayın.
3. IR termografisi ile mekansal yüzey sıcaklık dağılımının değerlendirilmesi
NOT: Ateşleme koşullarının bu bölüm için aynı olduğu varsayılır.
- İki boyutlu bir pik sıcaklık dağılım haritası oluşturulması (Bkz. Şekil 4A)
- Tüm kamera FOV boyunca her nesne yüzey nokta için yüzey nesne sıcaklığı nı izlemek için uygun bir programlama dili ile bir komut dosyası yazın, yani aynı anda tüm nesne noktalar yerleştirilir bir "sanal termokupl" olarak hareket.
NOT: Burada, komut dosyası MATLAB yazılmıştır. - Her nesne noktası için maksimum değeri, yani en yüksek sıcaklığı ayıklayın ve bu sıcaklıkları ilgili 2B dağıtım haritasında çizin.
- Tüm kamera FOV boyunca her nesne yüzey nokta için yüzey nesne sıcaklığı nı izlemek için uygun bir programlama dili ile bir komut dosyası yazın, yani aynı anda tüm nesne noktalar yerleştirilir bir "sanal termokupl" olarak hareket.
- Nesne üretim yönüne dik ve ortalama sıcaklık dağılımı (Bkz. Şekil 4B)
- Üretim yönünde: elde etme yönüne ters olan boyuttaki 2B sıcaklık dağılımının ortalaması. Geriye kalan, üretim yönünde ortalama 1D sıcaklık dağılımıdır.
- Üretim yönüne dik: üretim yönünde olan boyuttaki 2B sıcaklık dağılımının ortalaması. Geriye kalan, üretim yönüne dik ortalama 1D sıcaklık dağılımıdır.
NOT: Nesne kenarındaki optik yapılar ortaya çıkan sıcaklık ortalamasını tahrif edebileceğinden, ortalama kenarın son santimetresini (en az) dışarıda bırakmanız önerilir.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Şekil 3B−D'degösterildiği gibi, örnek nesne (burada, silikon bir güneş pili; kesinlikle konuşursak, pasif bir yayımlayıcı ve arka hücre [PERC]12; Şekil 2A,B) farklı konfigürasyonlarda IR kamera tarafından açıkça tespit edilebilir4. Farklı konfigürasyonlar monofacially metallized (Şekil 3B), bifacially metallized13 (Şekil 3C) ve ametalize PERC örnekleri (Şekil 3D). Monofacial ve bifacial konfigürasyon arasındaki fark eski tam alan alüminyum tabakası olmasıdır, ikincisi ise bir H-desen ızgarası vardır (gümüş ön tarafı benzer) arka tarafında. Burada, IR kamera kamera FOV ateşleme sürecinin en yüksek sıcaklığı yakalanan bir şekilde konumlandırılmış. Temaslar aslında bu faz14sırasında oluşur beri pik faz, ateşleme işlemi sırasında en önemli aşamasıdır. Burada, sıcaklık aralığı atış işleminin tipik pik sıcaklık aralığına benziyordu (örn. 700-900 °C1).
İkinci sıcaklık aralığı için, spektral emissivity oldukça yüksek ve homojen kısa, orta, ve uzun dalga boyu kızılötesi spektrum3. Bir çift safir tabaka transmissive pencere olarak kullanılmıştır, kısa ve orta IR dalga boyu spektrumiyi iletim için izin. Fırının IR lambalarından (kısa dalga boyu kızılötesi aralığında pik dalga boyu) Gelen ışığın algılanmasını en aza indirmek için, dedektör malzemesi olarak InSb'li bir IR kamera tipi, 3,7−4,1 m (filtreler dahil) algılama aralığına sahip olarak seçildi. İş lenme yönündeki gofretin yalnızca üçte biri aynı anda tespit edilebilir. Ancak, gofret tamamen görüş alanı geçer beri, bu çalışma için yeterli oldu. Doğal olarak, sıcaklık düzeltilmiş termografi görüntüleri burada gösterilmiştir. Açıkçası, görüntü güneş pilleri ile ilgili olarak sıcaklık düzeltilir.
Şekil 3A'dada görüleceği gibi, optik yolun karşı tarafındaki temastermipl, büyük olasılıkla ısı dağılımı ve gölgeleme nedeniyle kendi etrafında bir sıcaklık düşüşüne (10 K sıcaklık düşüşü ile) neden oldu. İkinci damla termokupl tarafından ölçülen sıcaklık ile karşılaştırıldığında, termokupl olmadan ateş sırasında hücre sıcaklığıtahmin etmek önemlidir. Burada, hücre bir termokupl(Şekil 3E)ile temas ettiğinde bir çerçeve üzerine yerleştirilmiştir. Çerçeve tarafından ısı dağılımı yaklaşık 10 K. Termokupl tarafından ek ısı düşüşü ile birlikte bir sıcaklık düşüşüne neden oldu, ikincisi standart işleme sırasında görüntülenen hücrelerin ne daha 20 K daha düşük sıcaklık ölçüldü (termokupl ekipman olmadan). Görüldüğü gibi termografi yardımıyla yapılan kullanılan termokupl sistemi için ikinci ofset tahmin etmek önemlidir. IR kamera doğrudan bant üzerine yerleştirilirse konveyör bant tarafından hücrelerin yerel ısı dağılımı gözlem sağlar(Şekil 3F). Bu nedenle hücreler genellikle kemer ve kemer arasındaki teması en aza indirmek için kemer yükseklikleri yerleştirilir.
Şekil 4 yüzey sıcaklığı dağılımını gösterir. Silikon güneş pilleri genellikle yaklaşık 160 μm kalınlığında ve 30 s için fırında işlenmiş olduğundan, hücre derinliği boyunca sıcaklık dağılımı homojen olması muhtemeldir. Bu nedenle, sonuçlar büyük olasılıkla bir sıcaklık dağılımı yerine sadece bir yüzey sıcaklık dağılımı öneririz. Üretim yönünün tam tersi, ortalama 1 K/cm sıcaklık degradesi elde edildi. Elde etme yönünde, gelen gofret çeyreği sondaki gofret dinlenmesinden önemli ölçüde daha soğuktu. Soğuk gelen kısım 7 K/cm degrade, sıcak takip kısmı ise 0,5 K/cm degrade ye sahiptir.
Her iki yönde de hücre kenarları (kalan 2 cm) degradelerin belirlenmesi için göz ardı edildi, çünkü hücrelerin soğuk dış sınırı ile karışık kenarlarında algılanan sıcaklık yanlış sıcaklıklara neden oldu. Şekil 4C, ön tarafta metallize edilmeyen monofasiyal bir güneş pilinin temsili 2D sıcaklık dağılımını göstermektedir. Yukarıda bahsedilen aynı ve zıt ulaşım yönlerinde de gözlenmiştir. Sonuç olarak, bu sonuçlar bu çalışmadaki güneş hücrelerinin belli bir derecede uzamsal sıcaklık teshisi yaşadığını ortaya koymaktadır.
Şekil 1: Protokolde kullanılan en önemli ekipman. (A) Konveyör bant fırınının yanal şeması. Bu şekil paneli Ourinson ve ark.4'tendeğiştirilmiştir. (B) Termografi sisteminin kurulumunun görselleştirilmesi, son ateşleme bölgesini yakınlaştırarak. 1) Fırın duvar ve izolasyon, 2) IR kamera, 3) IR lambalar, 4) yalıtım penceresi, 5) nesne taşıma yönü, 6) kamera FOV, 7) taşıma kemeri, 8) nesne ve 9) termografi yazılımı. Bu şekil paneli Ourinson ve ark.4'tendeğiştirilmiştir. (C) Bu protokol sırasında kullanılan ateşleme fırını. (D) Kullanılan IR kamerayı ve ateşleme fırınına yerleştirilmiş transmissive IR penceresini gösteren görüntü. Sayılar A ve B panellerinden gelen sayılara karşılık gelir.
Şekil 2: Ölçülen nesneler ve sıcaklıkları. (A) Monofacial PERC güneş pilinin şematik kesiti. (B) Endüstriyel PERC hücresinin ön (sol) ve arka (sağ) yan görünümü. (C) Termokupl ölçülen endüstriyel zaman sıcaklığı profili bir PERC güneş pili ateşleme işlemi sırasında, fazlar ve bölüm içine segmentasyon da dahil olmak üzere, hangi görüş kamera alanı ile kaplıdır. Bu rakam Ourinson ve ark.5'tendeğiştirilmiştir. (D) Termokupl güneş pilinin alüminyum arka tarafına yerleştirildiğinde, termokupl ile ölçülen bir ateşleme profilinde alüminyum ve silikonun eutektik sıcaklığı(TEUT)etrafındaki bozulmanın gösterilmesi. Bu rakam Ourinson ve ark.5'tendeğiştirilmiştir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 3: Perc güneş pillerinin aynı ateşleme koşulları için temsili sıcaklık düzeltilmiş termografi görüntüleri. (A) Arka taraftan bir termokupl teması nedeniyle görünür yerel sıcaklık düşüşü. (B) Görünür konveyör bandına yerleştirilmiş (1) görünür busbarlar (2) dahil olmak üzere, monofacially metallized PERC hücresinin üçte birinin termografi görüntüsü. TAV gofret üzerinde ortalama sıcaklığı gösterir. (C) Bifacially metallized PERC hücresinin termografi görüntüsü. (D) Metallize olmayan PERC gofretinin termografi görüntüsü. (E) Termokupl çerçeveüzerine yerleştirilen ve bir termokupl ile temas eden bir gofrettermografi görüntüsü. TTC termokupl tarafından ölçülen gofret sıcaklığını gösterir. (F) Doğrudan konveyör bandına yerleştirilen bir gofretin termografi görüntüsü. (G) IR kamera tarafından ölçülen sıcaklık aralığının renk haritası. Bu rakam Ourinson ve ark.5'tendeğiştirilmiştir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 4: Aynı ateşleme koşulları için bir PERC güneş pilinin sıcaklık dağılımı. (A) ön taraftan monofacial PERC güneş pili 2B pik sıcaklık dağılımı. (B) Hücre taşıma yönüne (sağ resim) ve dik (sol resim) ortalama pik sıcaklık dağılımı." Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Genellikle, termografi sıcaklığı ölçme ve nesnenin optik parametreleri adapte, transmissive pencere ve yol ve nesnenin çevre sıcaklığı ve transmissive pencere2düzeltilir. Alternatif bir yöntem olarak, termokupl ölçümlerine dayalı bir sıcaklık düzeltme tekniği bu protokolde tanımlanmıştır. İkinci yöntem için, yukarıda belirtilen parametrelerin bilgisi gerekli değildir. Burada gösterilen uygulama için bu yöntem yeterlidir. Ancak, termokupl yönteminin konveyör bant fırınındaki tüm termografi uygulamaları için yeterli olduğu garanti edilemez.
Protokolde, termografi görüntüsünün tek tip küresel sıcaklık düzeltmesi önerilmektedir; ancak, uzamsal olarak çözülmüş sıcaklığı düzeltmek için daha kesindir. Ancak, hareketli nesnelerde tek düze sıcaklık düzeltmesinin daha uygun olduğu bulunmuştur. Ayrıca, çevredeki nesneler (örn. kemer ve duvarlar) yerine nesnenin sıcaklığını düzeltmek amaçlanmıştır.
Adım 2.3.2.2'de belirtildiği gibi, burada verilen örneknesne derinliği boyunca homojen bir sıcaklık dağılımına sahip olduğu varsayılır. Derinlikleri boyunca homojen sıcaklık dağılımı olan nesnelerde, bir yüzeydeki sıcaklık karşı yüzeydeki sıcaklığa benzemez. Bu nedenle, bölüm 2.3.2.2'de açıklanan adımlar bu durumlar için geçerli değildir. Nesne derinliği boyunca homojen sıcaklık dağılımı için bir çözüm daha fazla çalışılmalıdır.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Yazarların açıklayacak bir şeyi yok.
Acknowledgments
Bu çalışma, "Feuerdrache" (0324205B) projesi kapsamında Almanya Federal Ekonomik İşler Bakanlığı tarafından desteklenmiştir. Yazarlar bu çalışmada emeği geçen iş arkadaşlarına ve proje ortaklarına (InfraTec, Rehm Thermal Systems, Heraeus Noblelight, Trumpf Photonic Components) ortak finansman ve olağanüstü destek sağladıklarından dolayı teşekkür eder.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Datalogger incl. Thermal barrier | Datapaq Ltd. | ||
| IR thermography camera "Image IR 8300" | InfraTec GmbH | ||
| IR thermography software "IRBIS Professional 3.1" | InfraTec GmbH | ||
| Solar cells | Fraunhofer ISE | ||
| Solar firing furnace "RFS 250 Plus" | Rehm Thermal Systems GmbH | ||
| Sheath thermocouples type K | TMH GmbH | ||
| Thermocouple quartzframe | Heraeus Noblelight GmbH |
References
- Xu, J., Zhang, J., Kuang, K. Conveyor Belt Furnace Thermal Processing. , Springer. Heidelberg, Germany. (2018).
- Breitenstein, O., Warta, M. W. Langenkamp Lock-in Thermography: Basics and Use for Evaluating Electronic Devices and Materials. , Springer. Heidelberg, Germany. (2010).
- Ravindra, N. M., Ravindra, K., Mahendra, S., Sopori, B., Fiory, A. T. Modeling and Simulation of Emissivity of Silicon-Related Materials and Structures. Journal of Electronic Materials. 32 (10), 1052-1058 (2003).
- Ourinson, D., et al. In Situ Solar Wafer Temperature Measurement during Firing Process via Inline IR Thermography. Physica Status Solidi (RRL) - Rapid Research Letters. 13 (10), 1900270 (2019).
- Ourinson, D., et al. In-situ wafer temperature measurement during firing process via inline infrared thermography. AIP Conference Proceedings. 2156, 020013 (2019).
- Cooper, I. B., et al. Understanding and Use of IR Belt Furnace for Rapid Thermal Firing of Screen-Printed Contacts to Si Solar Cells. IEEE Electron Device Letters. 31 (5), 461-463 (2010).
- Schubert, G., Huster, F., Fath, P. Physical understanding of printed thick-film front contacts of crystalline Si solar cells-Review of existing models and recent developments. Solar Energy Materials and Solar Cells. 90 (18-19), 3399-3406 (2006).
- Rauer, M., et al. Aluminum Alloying in Local Contact Areas on Dielectrically Passivated Rear Surfaces of Silicon Solar Cells. IEEE Electron Device Letters. 32 (7), 916-918 (2011).
- Pawlik, M., Vilcot, J. -P., Halbwax, M., Gauthier, M., Le Quang, N. Impact of the firing step on Al 2 O 3 passivation on p-type Czochralski Si wafers: Electrical and chemical approaches. Japanese Journal of Applied Physics. 54 (8), 21 (2015).
- Lee, B. J., Zhang, Z. M. RAD-PRO: Effective Software for Modeling Radiative Properties in Rapid Thermal Processing. 2005 13th International Conference on Advanced Thermal Processing of Semiconductors. , Santa Barbara, CA. (2005).
- Temperature Measurements. , Available from: https://meettechniek.info/measuring/temperature.html (2020).
- Blakers, A. W., Wang, A., Milne, A. M., Zhao, J., Green, M. A. 22.8% efficient silicon solar cell. Applied Physics Letters. 55 (13), 1363-1365 (1989).
- Dullweber, T., et al. PERC+: industrial PERC solar cells with rear Al grid enabling bifaciality and reduced Al paste consumption. Progress in Photovoltaics: Research and Applications. 24 (12), 1487-1498 (2016).
- Ourinson, D., Emanuel, G., Lorenz, A., Clement, F., Glunz, S. W. Evaluation of the burnout phase of the contact firing process for industrial PERC. AIP Conference Proceedings. 2147 (1), 040015 (2019).
