W artykule przedstawiono opracowaną w Instytucie Systemów Inżynierii Elektrycznej Politechniki Łódzkiej innowacyjną metodę laserowego cięcia ogniw krzemowych według zadanej trajektorii, co umożliwia wytworzenie fotowoltaicznych elementów dekoracyjnych o dowolnych kształtach. Uzyskano zadowalającą jakość krawędzi cięcia i nieznaczny wpływ wiązki laserowej na zmiany struktury warstw aktywnych ogniwa. Badania wyciętych elementów ogniw potwierdziły nieduży wpływ procesu cięcia na wyznaczone charakterystyki i parametry prądowe.
EN
In the paper the innovative method of laser cutting silicon photovoltaic cells by given trajectory developed in the Institute of Electrical Engineering Systems Lodz University of Technology is presented that allows production of photovoltaic decorative elements of any shape. The satisfactory quality of cutting edge and negligible impact of laser beam on the structure changes of active layers of the photovoltaic cells was obtained. The study confirmed the small impact of cutting process on the characteristics and current parameters.
Wykorzystywane w praktyce panele fotowoltaiczne krzemowe łączone są z pojedynczych ogniw w kształcie prostokąta lub kwadratu, co wynika z technologii wytwarzania podstawowych materiałów do ich produkcji - krzemu monokrystalicznego lub polikrystalicznego. Podobne kształty mają także małe ogniwa o powierzchni kilku cm2 stosowane do zasilania kalkulatorów, zabawek, źródeł światła małej mocy. Zrealizowane w różnych krajach udane rozwiązania o walorach estetyczno-dekoracyjnych, w których panele fotowoltaiczne wkomponowane są w nowoczesne rozwiązania architektoniczne, również wykorzystują ogniwa o standardowych kształtach. W Instytucie Systemów Inżynierii Elektrycznej Politechniki Łódzkiej opracowano innowacyjną metodę laserowego cięcia ogniw krzemowych według zadanej trajektorii z wykorzystaniem lasera światłowodowego emitującego ciąg impulsów nanosekundowych. Metoda ta umożliwia wytworzenie fotowoltaicznych elementów dekoracyjnych o dowolnych kształtach do zastosowań artystyczno użytkowych. Badania mikroskopowe wykazały co najmniej zadowalającą jakość krawędzi cięcia i jedynie nieznaczny wpływ wiązki laserowej na zmiany struktury warstw aktywnych ogniwa. Badania wyciętych elementów ogniw potwierdziły nieduży wpływ procesu cięcia na wyznaczone charakterystyki i parametry prądowe, co daje korzystne przesłanki do wykorzystania nowej technologii na szerszą skalę.
EN
Applied in practice, silicon photovoltaic panels are combined from individual cells, built in the shape of a rectangle or square, due to the technology for the production of the basic materials - monocrystalline or polycrystalline silicon. Small cells, with an area of several cm2, applied for power supply of calculators, toys, and low-power light sources, are also similar shapes. Implemented in different countries successful solutions with decorative and esthetic qualities in which the photovoltaic panels are incorporated into modern architecture, also use these cells with standard shapes. An innovative method for laser cutting of silicon cells by using the trajectory fiber laser emitting nanosecond pulse, is developed at the Institute of Electrical Engineering Systems of the Lodz University of Technology. This method allows the production of solar decorative elements of any shapes for artistic and commercial applications. Microscopic examination revealed at least a satisfactory quality of the cutting edge, and only a slight effect of the laser beam on the change the structure of layers of active cells. Tests of the cut parts of cells confirmed a small impact of the designated cutting process on characteristics and parameters of current, which gives favorable conditions for the use of new technology in a wider scale.
Pomiar różnorodnych wielkości fizycznych, określających cechy materiałowe elementów, podlegających obróbce przestrzennej lub modyfikacji w wyniku oddziaływania wiązki laserowej jest trudny ze względu na mikroskopijne wymiary elementów finalnych. W artykule omówiono wybrane zagadnienia dokładności pomiarów w trakcie opracowywania nowej technologii w skali mikrometrowej (pomiary parametrów wiązki laserowej, określania właściwości strukturalnych i mikrotwardości jako wybranej cechy funkcjonalnej).
EN
Majority of material technologies making use of a laser beam are micro-technologies in micrometer- or even nanoscale. Such technological processes, considering that the volume of materials undergoing modification or synthesis as a result of laser treatment is extreme small, are very difficult to control in real time ("on line"). Therefore, proper elaboration of the microtechnology in order to prevent a measurement of large number of parameters during its multiple reproduction is the task of great importance. Direct use of measuring methods for macroscopic material objects is not acceptable. Generally, there are not many sophisticated measuring methods and systems for micro- or nanoscale. Problems of measurement accuracy are discussed in the paper. The authors tried to solve them during their research at different stages of new laser microtechnologies. The presented issues include measurements of selected laser beam parameters, structural evaluation, among other, electron microanalysis and some functional properties of elements produced by laser technology.
Współczesne metody przyrządów mocy (np. tranzystorów IGBT) wymagają dołączenia kilkudziesięciu wyprowadzeń drutowych, zatem istotne znaczenie ma zagadnienie mocy wydzielającej się w połączeniu oraz stan termiczny całego przyrządu. Z tego punktu widzenia najważniejszym parametrem, charakteryzującym właściwości połączenia, jest rezystancja struktura półprzewodnikowa - wyprowadzenie drutowe. W pracy przedstawiono wyniki badań rezystancji połączenia oraz mikroskopowych badań termograficznych połączeń. W stanie niestacjonarnym po włączeniu prądu oraz dla ustalonego stanu przewodzenia określono rozkład temperatury w różnych miejscach połączenia wykonanego w modelowym przyrządzie mocy. W badaniach tych zastosowano kamerę termograficzną z odwzorowaniem w mikroskali oraz program do analizy obrazów termograficznych opracowany w Instytucie Elektroniki PŁ. Wyniki pomiarów uzyskane przez zastosowanie obu metod pomiarowych pozwoliły ocenić właściwości połączenia drutowego
EN
Contemporary modules of power semiconductor devices require connecting many wire leads, so the problem of power emission in the connection and the thermal state of instrument are significant. From that point of view the most important parameter describing in characteristics of the joints is resistance between the structure of semiconductor and the wire lead. In the paper the measurements of the resistance of the connection and thermographic research of the connections, are introduced. The temperature discribution in various parts of the connection made in a test structures in nonstationary state after current switching on and in steady state specified. In the research the microscopic infrared thermography method with the mapping in the microscale and the programme ThermalStudio for thermographic image analysiswere used.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.