Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Role of materials design in maintenance engineering in the context of industry 4.0 idea

Dobrzański L. A.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2019

|

Vol. 96, nr 1

12--49

EN

Purpose: The paper presents the issues of designing the maintenance of materials and products in accordance with the idea of Industry 4.0. The author's views on the need for augmentation of the Industry 4.0 model were also presented, as well as the author's original concept that hybrid activities in predictive maintenance and condition-based maintenance should be preceded by designing material, maintenance & manufacturing 3MD at the stage of the product's material designing and technological designing. The 3MD approach significantly reduces the frequency of assumed actions, procedures and resources necessary to remain the condition of this product for the longest possible time, enabling it to perform the designed working functions. Examples of own advanced research on several selected, newly developed materials, used in very different areas of application, confirmed the validity of the scientific hypothesis and the relationship between the studied phenomena and structural effects and the working functions of products and their maintenance and indicated that material design is one of the most important elements guaranteeing progress production at the stage of Industry 4.0 of the industrial revolution. Design/methodology/approach: The author's considerations are based on an extensive literature study and the results of the author's previous study and empirical work. Each of the examples given required the use of a full set of research methods available to modern material engineering, including HRTEM high-resolution transmission electron microscopy. Findings: The most interesting intellectual achievements contained in the paper include presentations of the author's original concepts regarding the augmentation of the Industry 4.0 model, which has been distributed so far, which not only requires augmentation but is actually only one of the 4 elements of the technology platform of the extended holistic model of current industrial development, concerning cyber-IT production aided system. The author also presents his own concept for designing material, maintenance and manufacturing 3MD already at the stage of material and technological design of the product, eliminating many problems related to product maintenance, even before they are manufactured and put into exploitation. Detailed results of detailed structural researches of several selected avant-garde engineering materials and discussion of structural changes that accompanying their manufacturing and/or processing are also included. Originality/value: The originality of the paper is associated with the novelty of the approach to analysing maintenance problems of materials and products, taking into account the requirements of the contemporary stage of Industry 4.0 development. The value of the paper is mainly associated with the presentation of original issues referred to as findings, including the concept of augmentation of the Industry 4.0 model and the introduction and experimental confirmation of the idea by designing material, maintenance and manufacturing 3MD.

2

Analiza właściwości optycznych krzemu teksturyzowanego

Strzyżewski M., Obstarczyk A., Pastuszek R.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2018

|

Vol. 59, nr 7

17--19

PL

Celem przeprowadzonych badań była analiza właściwości optycznych krzemu teksturyzowanego, ze szczególnym uwzględnieniem zastosowania w fotowoltaice. Analizie poddano morfologię powierzchni teksturyzowanych, wymiary geometryczne występujących chropowatości oraz ich wpływ na zmianę współczynnika odbicia, a także transmisji światła. Badanym materiałem był krzem (Si) poddany procesowi teksturyzacji, niepolerowany, a także polerowany, będący próbką porównawczą. Badania przeprowadzono z wykorzystaniem aparatury takiej jak mikroskop i profilometr optyczny oraz spektrofotometr. Analiza wykazała, że przeprowadzona w odpowiedni sposób chemiczna modyfikacja powierzchni krzemu pozwala na obniżenie współczynnika względnie o 76,5% w stosunku do powierzchni polerowanej.

EN

The purpose of the research was analysis of optical properties of textured silicon, with a particular emphasis on their application in photovoltaics. The analysis was subjected to the morphology of the textured surfaces, geometrical dimensions of the occurring roughness and their influence on the change of reflectance, as well as light transmission. The researched material was silicon (Si) with textured surface, unpolished and polished as a comparative sample. The research was carried out using a microscope and an optical profilometer and also a spectrophotometer. The analysis showed that the chemical modification of the silicon surface carried out in a suitable way allows for a reduction of the coefficient to 76.5% in relation to the polished surface.

3

Silicon solar cells efficiency improvement by the wet chemical texturization in the HF/HNO3/diluent solution

Kulesza G., Panek P., Zięba P.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2013

|

Vol. 58, iss. 1

291-295

EN

The paper presents the results of the texturization process of the multicrystalline silicon wafers carried out in ternary HF/HNO3/diluent solution, where the diluent was either CH3COOH or H2O, at varying HF/HNO3 volume ratio and different time of texturization process. The technique of scanning electron microscopy was used to characterize the morphology of the obtained multicrystalline silicon surfaces, with subsequent surface reflectivity measurements. The appropriate selection of mixture components lead to a significant reduction in the reflectivity of the incident solar radiation in the relatively short time of 60 seconds. The resultant electric parameters were nearly the same as those for the commercial samples but obtained after 3 minutes.

PL

Autorzy zaprezentowali wyniki badań dotyczących procesu teksturyzacji w roztworze HF/HNO3/rozpuszczalnik stosowanego dla płytek krzemu multikrystalicznego, gdzie jako rozpuszczalnik stosowano zamiennie CH3COOH oraz H2O. W badaniach jako zmienne przyjęto objętościowy stosunek HF/HNO3 oraz czas procesu. Morfologia powierzchni uzyskana po chemicznej modyfikacji krzemu została scharakteryzowana przy użyciu skaningowej mikroskopii elektronowej, a następnie zbadano wpływ takiego ukształtowania powierzchni na odbicie promieniowania słonecznego. Autorzy wykazali, że odpowiednie dobranie składu mieszaniny trawiącej pozwala na uzyskanie najniższych wartości odbicia w stosunkowo krótkim czasie 60 sekund. Ponadto parametry elektryczne zmodyfikowanych ogniw słonecznych nie odbiegały od tych uzyskanych komercyjnie w czasie trzykrotnie dłuższym.

4

Zastosowanie związków powierzchniowo-czynnych do teksturyzacji podłoży krzemowych

Zubel I., Granek F., Rola K., Banaszczyk K.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2012

|

Vol. 53, nr 2

9-12

PL

W artykule przeanalizowano teksturowanie podłoży krzemowych Si(100) w roztworach wodorotlenków alkalicznych z dodatkami związków powierzchniowo czynnych. Przedstawiono utrudnienia technologiczne związane ze stosowaniem dodatków alkoholowych i zaproponowano nowy roztwór do teksturyzacji. Powszechnie stosowane w procesie alkohole (izopropanol, tert-butanol) zostały zastąpione diolami (alkoholami dwuwodorotlenowymi). Przedstawiono wyniki teksturowania w roztworze KOH z 1,2-pentanediolem. Dokonano optymalizacji składu roztworu i warunków trawienia. Wykonano pomiary współczynnika odbicia światła dla podłoży steksturowanych i dla podłoży pokrytych dodatkowo warstwą antyrefleksyjną. Współczynnik ten dla optymalnych warunków trawienia (1 M KOH+ 2% 1,2-pentanediolu, 90°C, 20 min) wynosił około 10% i był porównywalny ze współczynnikiem odbicia dla podłoży trawionych w KOH z izopropanolem. Niewątpliwe zalety roztworów z diolami (wyższa temperatura procesu, krótszy czas trawienia, ułatwienia technologiczne) wskazują, że mogą one z powodzeniem zastąpić dotychczas stosowane roztwory.

EN

Texturization of Si(100) surfaces in alkaline solutions with addition of surface active compounds was investigated in this paper. Technological difficulties connected with the application of alcohol additives were presented and the new composition of the etching solution for texturization was proposed. The commonly used alcohols such as isopropanol or tert-butanol were replaced by diols (alcohols containing two hydroxyl groups). The results of texturization in KOH solution with 1,2-pentanediol were shown. Optimization of the solution composition and the etching conditions was carried out. The coefficient of light reflection was measured for the textured surfaces with and without an additional anti-reflection coating. The coefficient obtained in the optimal etching conditions (1 M KOH+ 2% 1,2-pentanediol, 90°C, 20 min) was about 10% and was comparable to the reflection coefficient of the surfaces textured in the KOH+IPA solution. Because of the unquestionable advantages such as higher process temperature, shorter etching time and technological improvements, the etching solutions with diols can successfully replace hiherto used texturing solutions.

5

Laser texturing and microtreatment of silicon for photovoltaics

Dobrzański L. A., Drygała A., Musztyfaga M.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2012

|

Vol. 53, nr 6

89-91

PL

W pracy przedstawiono wykorzystanie technik laserowych do teksturowania powierzchni krzemu oraz selektywnego spiekania laserowego elektrod przednich na powierzchni krzemu.

6

Alternative solutions for texturization of silicon solar cells

Drzymała K.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2012

|

Vol. 53, nr 6

85-88

PL

Teksturyzacja ogniw krzemowych jest istotnym czynnikiem zwiększającym ich sprawność w wyniku zmniejszenia strat odbiciowych. Do dzisiaj z powodzeniem w przemyśle fotowoltaicznym wykorzystywane są roztwory teksturyzujące na bazie KOH. Jednakże prowadzi się prace dążące do usprawnienia tego procesu. W pracy zbadano wpływ dodatku alkoholu izopropylowego o różnych stężeniach molowych na morfologię otrzymywanej w procesie trawienia powierzchni.

7

Kształtowanie powierzchni ślizgowej z teksturą poprzez mikroobróbkę laserową

Antoszewski B.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2011

|

R. 87, nr 7

6-8

PL

W opracowaniu przedstawiono wybrane aspekty związane z technologią laserowego kształtowania tekstury powierzchniowej elementów z SiC współpracujących ślizgowo. W części opisowej analizowano cechy wiązki laserowej istotne z punktu widzenia wytwarzania tekstury. W części badawczej przedstawiono wyniki eksperymentów technologicznych i tribologicznych. Rezultatem pracy są wytyczne do technologii teksturowania przy wykorzystaniu lasera Nd:YAG.

EN

The study presented chosen aspects connected with laser technology which forms texture of SiC sliding ring co-operating. In the descriptive part there were analyzed qualities of the laser bundle that are essential from the texture production point of view. The research part of the study showed the outcome technological experiments that were. The end results were guidelines to the texture technology with the use Nd:YAG laser.

8

Analysis of quantum efficiency of thin film solar cell based on formulated additive model

Nalepka K., Nalepka P.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2009

|

Vol. 54, iss. 1

225-232

EN

The aim of the paper is to formulate an additive model enabling more effective optimization of silicon solar cells. According to the model, a flux of carriers flowing through the one dimensional, simple p-n junction is divided into components connected with processes occurring in the cell i.e. generation, front surface recombination, back surface recombination, respectively. Each of the component fluxes is defined by an appropriate quantum efficiency subsequently subjected an analysis. The introduced component quantum efficiencies become new optimization criteria. The separate consideration of the processes makes easier to formulate design criteria for solar cells. The obtained results open the possibility to study solar cells, in which the light trapping methods are applied, e.g. texturization.

PL

Celem pracy jest sformułowanie addytywnego modelu umożliwiającego efektywniejszą optymalizację foto - ogniw krzemowych. Zgodnie z modelem strumień nosników przepływajacy przez jednowymiarowe, proste złącze p-n podzielono na składniki związane z procesami zachodzacymi w foto - ogniwie, czyli odpowiednio z: generacją, rekombinacją na powierzchni przedniej, rekombinacją na powierzchni tylnej. Każdy strumień składowy został zdefiniowany przez odpowiednią kwantową sprawność poddaną następnie analizie. Wprowadzone składowe kwantowe sprawności stają się nowymi kryteriami optymalizacyjnymi, których suma stanowi kwantową sprawność foto – ogniwa. Odrębne rozpatrywanie każdego z procesów w znacznym stopniu upraszcza formułowanie kryteriów projektowych. Otrzymane wyniki otwierają możliwosc studiowania foto - ogniw, w których zastosowano metody pułapkowania swiatła np. teksturyzację.

9

Surface texturing of multicrystalline silicon solar cells

Dobrzański L. A., Drygała A.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2008

|

Vol. 31, nr 1

77-82

EN

Purpose: The aim of the paper is to elaborate a laser method of texturization multicrystalline silicon. The main reason for taking up the research is that most conventional methods used for texturization of monocrystalline silicon are ineffective when applied for texturing multicrystalline silicon. This is related to random distribution of grains of different crystalographic orientations on the surface of multicrystalline silicon. Design/methodology/approach: The topography of laser textured surfaces were investigated using ZEISS SUPRA 25 and PHILIPS XL 30 scanning electron microscopes and LSM 5 Pascal ZEISS confocal laser scanning microscope. The reflectance of produced textures was measured by Perkin-Elmer Lambda spectrophotometer with an integrating sphere. Electrical parameters of manufactured solar cells were characterized by measurements of I-V illuminated characteristics under standard AM 1.5 radiation. Findings: A method of texturing of multicrystalline silicon surface using Nd:YAG laser appeared to be much more independent on grains crystallographic orientation compared to conventional texturing methods. Laser texturing makes it possible to increase absorption of the incident solar radiation. Research limitations/implications: The major inconveniences are surface damage in the heat affected zone and depositing of foreign materials during laser treatment. Applied etching procedure allows for obtaining solar cells of high efficiency larger in relation to cells without texture. Originality/value: This paper demonstrates that laser texturing has been shown to have great potential as far as its implementation into industrial manufacturing process of solar cells is concerned.

10

Laser texturization in technology of multicrystalline silicon solar cells

Dobrzański L. A., Drygała A.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2008

|

Vol. 29, nr 1

7-14

EN

Purpose: This paper presents technology of multicrystalline silicon solar cells with laser texturization step. The texturing of polycrystalline silicon surface using Nd:YAG laser makes it possible to increase absorption of the incident solar radiation. Moreover, the additional technological operation consisting in etching in 20% KOH solution at temperature of 80*C introduced into technology of the photovoltaic cells manufactured from laser textured wafers allows for significant improvement in their electrical performance compared to cells produced from the non-textured wafers after saw damage removal. Design/methodology/approach: The topography of laser textured surfaces were investigated using DSM 940 OPTON scanning electron microscope and LSM 5 Pascal ZEISS confocal laser scanning microscope. The reflectance of produced textures was measured by Perkin-Elmer Lambda spectrophotometer with an integrating sphere. Electrical parameters of manufactured solar cells were characterized by measurements of I-V light characteristics under standard AM 1.5 radiation. Findings: Solar cells manufactured from laser-textured polycrystalline silicon wafers demonstrate worse electrical performance than cells manufactured from the non-textured wafers after saw damage removal as well as wafers textured by etching in alkaline solutions. Etching of textured surface in 20% KOH solution at temperature of 80*C subsequent to laser processing shows to have a greatly increased impact on electrical performance of solar cells. Research limitations/implications: Continued etching to remove laser induced defects cause the texture to flatten out reducing it optical effectiveness. Originality/value: This paper demonstrates, that laser processing is very promising technique for texturing multicrystaline silicon independent on grains crystallographic orientation compared to conventional texturing methods in technology of solar cells.

11

Macroporous texturing of multicrystalline silicon for cells

Lipiński M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2008

|

Vol. 53, iss. 1

185-187

EN

It was shown that palladium deposited by immersion of Si wafers in PdCI, solution can be used as a catalyst for macro-porous formation by chemical etching of silicon. The light reflectance of silicon surface with macro-porous layer was considerably reduced in the whole region of 400-1000 nm. The lowest effective reflectivity of me-Si wafers with a new kind of texturization was equal to 4.2%. Presented method of texturization is very simple and can be used to improve the efficiency of multi-crystalline silicon solar cells.

PL

Zostało pokazane, że pallad osadzany na powierzchni krzemu z roztworu PdCl2 może być użyty w roli katalizatora w procesie wytwarzania krzemu makro-porowatego metodą trawienia chemicznego. Uzyskano znaczne obniżenie odbicia światła od powierzchni krzemu w całym zakresie długości fal 400-1000 nm. Najmniejsza wartość efektywnego współczynnika odbicia z nowym typem tekstury powierzchni wynosiła 4.2%. Przedstawiona metoda teksturyzacji jest bardzo prosta i może być wykorzystana do poprawy sprawności produkowanych fotoogniw z krzemu multi-krystalicznego.