Summary
यह प्रोटोकॉल बताता है कि कन्वेयर बेल्ट फर्नेस में एक अवरक्त कैमरा कैसे स्थापित किया जाए, आईआर कैमरे को कैलिब्रेट करने वाले कारखाने के ग्राहक सुधार का संचालन करें, और ब्याज की वस्तु के स्थानिक सतह तापमान वितरण का मूल्यांकन करें। उदाहरण वस्तुएं औद्योगिक सिलिकॉन सौर कोशिकाएं हैं।
Abstract
कन्वेयर बेल्ट भट्टियों में संसाधित वस्तुओं की सतह के तापमान को मापना प्रक्रिया नियंत्रण और गुणवत्ता आश्वासन में एक महत्वपूर्ण उपकरण है। वर्तमान में, कन्वेयर बेल्ट भट्टियों में संसाधित वस्तुओं की सतह का तापमान आमतौर पर थर्मोकपल के माध्यम से मापा जाता है। हालांकि, अवरक्त (आईआर) थर्मोग्राफी थर्मोकपल माप की तुलना में कई फायदे प्रस्तुत करता है, क्योंकि यह एक संपर्क रहित, वास्तविक समय और स्थानिक रूप से हल की गई विधि है। यहां, एक प्रतिनिधि सबूत-अवधारणा उदाहरण के रूप में, एक इनलाइन थर्मोग्राफी सिस्टम सफलतापूर्वक आईआर लैंप संचालित सौर फायरिंग फर्नेस में स्थापित किया जाता है, जिसका उपयोग औद्योगिक एसआई सौर कोशिकाओं की संपर्क फायरिंग प्रक्रिया के लिए किया जाता है। यह प्रोटोकॉल बताता है कि आईआर कैमरा को कन्वेयर बेल्ट फर्नेस में कैसे स्थापित किया जाए, फैक्ट्री कैलिब्रेटेड आईआर कैमरे के ग्राहक सुधार का संचालन किया जाए, और एक लक्ष्य वस्तु पर स्थानिक सतह तापमान वितरण का मूल्यांकन किया जाए।
Introduction
कन्वेयर बेल्ट भट्टियों में संसाधित वस्तुओं का प्रक्रिया नियंत्रण और गुणवत्ता आश्वासन1 वस्तु के सतह के तापमान को मापकर महत्वपूर्ण और पूरा किया जाता है। वर्तमान में, तापमान आमतौर पर थर्मोकपल 1 द्वारा मापाजाताहै। थर्मोकपल माप के लिए वस्तु के साथ संपर्क की आवश्यकता होती है, थर्मोकपल अनिवार्य रूप से वस्तु को नुकसान पहुंचाते हैं। इसलिए, तापमान मापन के लिए एक बैच के प्रतिनिधि नमूनों का चयन करना आम बात है, जो क्षतिग्रस्त होने के बाद से आगे संसाधित नहीं होते हैं। इन क्षतिग्रस्त वस्तुओं के मापा तापमान तो बैच से शेष नमूनों के लिए सामान्यीकृत कर रहे हैं, जो आगे संसाधित कर रहे हैं । तदनुसार, थर्मोकपल मापन के लिए उत्पादन बाधित किया जाना चाहिए। इसके अलावा, संपर्क स्थानीय है, प्रत्येक माप के बाद पुन: समायोजित करने की आवश्यकता है, और स्थानीय तापमान को प्रभावित करता है।
इन्फ्रारेड (आईआर) थर्मोग्राफी2 में क्लासिक थर्मोकपल माप पर कई फायदे हैं और यह एक संपर्कहीन, इन-सीटू, वास्तविक समय, समय की बचत और स्थानिक रूप से हल किए गए तापमान माप विधि का प्रतिनिधित्व करता है। इस विधि का उपयोग करके, बैच के प्रत्येक नमूने, जिनमें आगे संसाधित किए जाते हैं, उत्पादन में बाधा डाले बिना मापा जा सकता है। इसके अलावा, सतह तापमान वितरण को मापा जा सकता है, जो प्रक्रिया के दौरान तापमान एकरूपता में अंतर्दृष्टि प्रदान करता है। वास्तविक समय सुविधा पर तापमान सेटिंग्स के सुधार की अनुमति देता है मक्खी । अब तक, कन्वेयर बेल्ट भट्टियों में आईआर थर्मोग्राफी का उपयोग नहीं करने के संभावित कारण 1) गर्म वस्तुओं के अज्ञात ऑप्टिकल पैरामीटर (विशेष रूप से गैर धातु3) और 2) भट्ठी में परजीवी पर्यावरण विकिरण (यानी, वस्तु से उत्सर्जित विकिरण के अलावा आईआर कैमरे द्वारा पता लगाया विकिरण परिलक्षित), जो झूठी तापमान उत्पादन 2 की ओरजाताहै ।
यहां, एक कन्वेयर बेल्ट फर्नेस में आईआर थर्मोग्राफी के एक प्रतिनिधि प्रमाण-अवधारणा उदाहरण के रूप में, हमने सफलतापूर्वक आईआर लैंप संचालित सौर फायरिंग फर्नेस(चित्रा 1)में एक इनलाइन थर्मोग्राफी सिस्टम स्थापित किया, जिसका उपयोग औद्योगिक एसआई सौर कोशिकाओं(चित्रा 2ए, बी)4, 5,की संपर्क फायरिंग प्रक्रिया के दौरान कियाजाताहै। औद्योगिक सौर सेल उत्पादन6के अंत में गोलीबारी की प्रक्रिया एक महत्वपूर्ण कदम है । इस चरण के दौरान, कोशिका के संपर्क7,,8बनते हैं, और सतह पासिेशन 9 सक्रियहोताहै। उत्तरार्द्ध को सफलतापूर्वक प्राप्त करने के लिए, फायरिंग प्रक्रिया(चित्रा 2सी)के दौरान समय-तापमान प्रोफ़ाइल को सही ढंग से महसूस किया जाना चाहिए। इसलिए, पर्याप्त और कुशल तापमान नियंत्रण की आवश्यकता है। यह प्रोटोकॉल बताता है कि आईआर कैमरा को कन्वेयर बेल्ट फर्नेस में कैसे स्थापित किया जाए, एक कारखाने के कैलिब्रेटेड आईआर कैमरे के ग्राहक सुधार का संचालन करें, और एक लक्ष्य वस्तु के स्थानिक सतह तापमान वितरण का मूल्यांकन करें।
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Protocol
1. एक कन्वेयर बेल्ट भट्ठी में आईआर कैमरा की स्थापना
- तय करें कि भट्ठी के किस हिस्से को आईआर कैमरे से मापा जाना चाहिए।
नोट: यहां, फायरिंग प्रक्रिया के पीक जोन को चुना जाता है (चित्रा 1एके फायरिंग क्षेत्र में नारंगी हाइलाइट किए गए क्षेत्र देखें)। - आईआर कैमरे का पता लगाने के लिए रुचि की तापमान सीमा को परिभाषित करें (उदाहरण के लिए, 700−900 डिग्री सेल्सियस, फायरिंग प्रक्रिया की विशिष्ट पीक तापमान सीमा)।
- ब्याज की तापमान सीमा (एक विशिष्ट कैमरा कोण के तहत) के लिए उच्चतम उत्सर्जन की तरंगदैर्ध्य सीमा (ओं) की पहचान करने के लिए वस्तु (जैसे, सिलिकॉन सौर सेल) के तापमान, स्पेक्ट्रल और कोणीय निर्भर उत्सर्जन (प्रयोगों या साहित्य के माध्यम से) निर्धारित करें, या कम से कम अनुमान लगाएं।
नोट: यहां, उत्सर्जन पिछले साहित्य3 और RadPro10नामक एक सॉफ्टवेयर के आधार पर अनुमानित है, जो ब्याज की सामग्री के लिए स्पेक्ट्रल, कोणीय और तापमान पर निर्भर श्रेष्ठता की गणना करता है। - आईआर कैमरा प्रकार पर निर्णय लेना
नोट: यहां, एक मिडवे अवरक्त (MWIR) इंडियम एंटीमोनाइड (InSb) कैमरा(सामग्री की मेज) काउपयोग किया जाता है ।- एक कैमरा चुनें जो ब्याज की तापमान सीमा का पता लगा सके।
- एक कैमरा जिसका पता लगाने तरंगदैर्ध्य रेंज ब्याज की तापमान सीमा में ब्याज की वस्तु के उच्चतम उत्सर्जन की तरंगदैर्ध्य रेंज से मेल खाता है का चयन करें ।
- कैमरे के क्षेत्र में विकिरण उत्सर्जित या प्रतिबिंबित करने वाली वस्तुओं से बचने के द्वारा जितना संभव हो उतना परजीवी विकिरण का पता लगाने से बचें (उदाहरण के लिए, भट्टी में आईआर लैंप)।
- कैमरे के आवश्यक स्थानिक और लौकिक संकल्प पर निर्णय लें (उदाहरण के लिए, 640 पिक्सल एक्स 512 पीसी और 125 हर्ट्ज [पूर्ण छवि] यहां उपयोग किए गए कैमरे के लिए)।
- ऑब्जेक्ट करने के लिए आईआर कैमरे से पर्याप्त ऑप्टिकल पथ का एहसास करें (चित्रा 1बीदेखें)।
- ऑप्टिकल पथ में परेशान वस्तुओं से बचें (उदाहरण के लिए, आईआर लैंप प्रत्यक्ष या परावर्तित प्रकाश के कारण)।
- यदि संभव हो तो भट्ठी कक्ष के बाहर कैमरे की स्थिति।
नोट: अधिकांश कैमरों में कम ऑपरेटिंग तापमान होता है (उदाहरण के लिए, 50 डिग्री सेल्सियस तक)। पहले से सुनिश्चित करें कि कैमरे की स्थिति को बदला जा सकता है, यदि वांछित हो। - जिस स्थान पर ऑप्टिकल पथ होना चाहिए उस स्थान पर भट्ठी की दीवार और अलगाव को हटा दें और छेद को इन्सुलेट आईआर विंडो से बदलें।
- निम्नलिखित मांगों को पूरा करने वाली विंडो के लिए उपयुक्त सामग्री चुनें: 1) कैमरे की पता लगाने तरंगदैर्ध्य (λ) रेंज के लिए यथासंभव पारदर्शी (उदाहरण के लिए, ~ 0.2 माइक्रोन एंड एलटी के लिए क्वार्ट्ज ग्लास विंडो; λ एंड एलटी; 3 माइक्रोन, ~ 0.4 माइक्रोन एंड एलटी के लिए नीलम विंडो; λ एंड एलटी; 4.2 माइक्रोन) और 2) फर्नेस चैंबर थर्मल को अलग करने में सक्षम हैं।
नोट: खिड़की के परिणामस्वरूप तापमान खिड़की संचरण को प्रभावित कर सकते हैं । - आईआर विंडो के नुकसान से बचें। गर्मी विस्तार के दौरान टूट-फूट से बचने के लिए खिड़की को कस नें।
नोट: खिड़की सामग्री का विस्तार करने के लिए पर्याप्त मात्रा में जगह होनी चाहिए जब गर्म हो ।
- निम्नलिखित मांगों को पूरा करने वाली विंडो के लिए उपयुक्त सामग्री चुनें: 1) कैमरे की पता लगाने तरंगदैर्ध्य (λ) रेंज के लिए यथासंभव पारदर्शी (उदाहरण के लिए, ~ 0.2 माइक्रोन एंड एलटी के लिए क्वार्ट्ज ग्लास विंडो; λ एंड एलटी; 3 माइक्रोन, ~ 0.4 माइक्रोन एंड एलटी के लिए नीलम विंडो; λ एंड एलटी; 4.2 माइक्रोन) और 2) फर्नेस चैंबर थर्मल को अलग करने में सक्षम हैं।
- आईआर कैमरा सॉफ्टवेयर के माध्यम से थर्मोग्राफी छवि की जांच करके आईआर कैमरे के परिणामस्वरूप क्षेत्र (FOV) की जांच करें। थर्मोग्राफी इमेज में लक्षित वस्तु और उसके तापमान की पहचान करें। यदि आवश्यक हो तो एफओवी को समायोजित करें।
2. एक निर्माण अंशांकित आईआर कैमरे के वैश्विक ग्राहक तापमान सुधार
सावधानी: आईआर कैमरे के निर्माण के लिए एक रेडियोमेट्रिक अंशांकन शामिल माना जाता है ।
- स्थानीय ऑप्टिकल कलाकृतियों, जैसे प्रतिबिंब और पृष्ठभूमि विकिरण को स्पॉट करें।
- एक साथ आईआर कैमरे के साथ थर्मोकपल सहित वेफर रिकॉर्डिंग करते हुए वस्तु के क्लासिक थर्मोकपल माप का संचालन करें।
- इस्तेमाल किए गए थर्मोकपल्स की वैधता की जांच करें। प्रसंस्कृत वस्तु के तापमान प्रोफ़ाइल में ज्ञात विशेषता तापमान बिंदुओं की खोज करें जिन्हें स्पष्ट रूप से पता लगाया जा सकता है (उदाहरण के लिए, एक चिकनी रेखा में व्यवधान)। यदि थर्मोकपल इन तापमान बिंदुओं को सही ढंग से मापता है, तो थर्मोकपल को सही ढंग से कैलिब्रेट किया जाता है।
- सिलिकॉन सौर कोशिकाओं का उपयोग कर उदाहरण
- थर्मोकपल को वेफर के पीछे एल्यूमीनियम साइड पर रखें। एक मानक फायरिंग प्रक्रिया11के लिए एक तापमान प्रोफ़ाइल ले लो ।
- थर्मोकपल्स को यह निर्धारित करके मान्य करें कि क्या एक चापलूसी वक्र के रूप में 577 डिग्री सेल्सियस के अल-सी यूटेक्टिक तापमान के आसपास चरण 2.2.2.1 से तापमान प्रोफ़ाइल में व्यवधान है (जैसा कि चित्र 2डीमें मामला है)।
नोट: यदि व्यवधान 577 डिग्री सेल्सियस के आसपास तापमान पर होता है, तो यह एक संकेत है कि थर्मोकपल द्वारा तापमान माप सटीक है। निम्नलिखित चरणों के लिए केवल मान्य थर्मोकपल का उपयोग करें।
- एक ही वस्तु स्थान (सांख्यिकीय कारणों के लिए कई बार) पर ब्याज की तापमान सीमा में थर्मोकपल माप का संचालन करें, फिर समय-तापमान प्रोफाइल प्राप्त करने के लिए स्थानिक रूप से विभिन्न यादृच्छिक स्थानों (सांख्यिकीय कारणों से) पर।
- वस्तु के ऊपरी हिस्से पर थर्मोकपल रखने के दौरान थर्मोकपल माप से थर्मोकपल माप से थर्मोकपल के नीचे स्थानीय अविरल थर्मोग्राफी ऑब्जेक्ट तापमान निर्धारित करें।
- संपर्क थर्मोकपल (गर्मी अपव्यय और छायांकन के कारण) के आसपास संभावित स्थानीय तापमान ड्रॉप की जांच करें। थर्मोकपल के आसपास के तापमान को सीधे थर्मोकपल के नीचे वस्तु तापमान के रूप में मान लें, यदि स्थानीय तापमान में गिरावट मौजूद नहीं है।
- यदि स्थानीय तापमान में गिरावट मौजूद है तो निम्नलिखित चरणों को करें।
- थर्मोकपल द्वारा कवर नहीं किए गए हिस्से में वर्तमान तापमान ड्रॉप के स्थानिक तापमान ढाल का निर्धारण करें।
नोट: तापमान में गिरावट (रेडियल) के आसपास कई स्थानों पर ढाल निर्धारित करने और एक औसत ढाल निर्धारित करने की सिफारिश की जाती है। - थर्मोकपल द्वारा प्रेरित संभावित ऑप्टिकल कलाकृतियों के योगदान का अनुमान लगाएं (एक मामले के लिए उदाहरण प्रोटोकॉल जिसमें सेल गहराई दिशा के साथ समरूप तापमान ग्रहण किया जाता है, जैसे एसआई सौर कोशिकाओं में)।
- मापा सतह के विपरीत सतह पर थर्मोकपल रखें और इस विन्यास में थर्मोकपल और थर्मोग्राफी माप दोहराएं (जैसा कि चित्र 3एमें दिखाया गया है)। थर्मोकपल सहित ऑब्जेक्ट को चारों ओर घुमाएं ताकि थर्मोकपल कैमरे और ऑब्जेक्ट के बीच ऑप्टिकल पथ में न हो।
नोट: यदि स्थानीय तापमान ड्रॉप का ढाल ऑप्टिकल पथ के अंदर और बाहर होने के लिए समान है (यानी, मापा या विपरीत सतह से जुड़ा हुआ है), तो यह एक संकेत है कि थर्मोकपल सबसे अधिक संभावना ऑप्टिकल कलाकृतियों को प्रेरित नहीं करता है। - थर्मोकपल के नीचे वस्तु के तापमान को प्राप्त करने के लिए थर्मोकपल द्वारा कवर किए गए क्षेत्र में मापा सतह (यानी, ऑप्टिकल पथ के अंदर) से संपर्क करने के मामले में तापमान ड्रॉप के ढाल को एक्सट्रपल करें।
- चरण 2.2.3 से प्रत्येक माप के लिए 2.3.2.2.2 दोहराएं।
- मापा सतह के विपरीत सतह पर थर्मोकपल रखें और इस विन्यास में थर्मोकपल और थर्मोग्राफी माप दोहराएं (जैसा कि चित्र 3एमें दिखाया गया है)। थर्मोकपल सहित ऑब्जेक्ट को चारों ओर घुमाएं ताकि थर्मोकपल कैमरे और ऑब्जेक्ट के बीच ऑप्टिकल पथ में न हो।
- थर्मोकपल द्वारा कवर नहीं किए गए हिस्से में वर्तमान तापमान ड्रॉप के स्थानिक तापमान ढाल का निर्धारण करें।
- 2.3 के लिए वैकल्पिक: वस्तु के निचले हिस्से पर थर्मोकपल माप से थर्मोकपल माप से थर्मोकपल के नीचे स्थानीय अविरल थर्मोडॉपल वस्तु तापमान निर्धारित करें। थर्मोकपल के तहत स्थानीय अनकॉर्मोग्राफी सौर सेल तापमान निर्धारित करने के लिए, थर्मोकपल की स्थिति पर स्थानीय तापमान निकालें।
नोट: थर्मोकपल को पीछे की ओर रखना थर्मोकपल को कैमरे द्वारा ऑब्जेक्ट पर दृष्टि को अवरुद्ध करने से रोकता है। इसलिए, एक तरफ, तापमान सुधार काफी सरल है। दूसरी ओर, थर्मोकपल आमतौर पर फायरिंग प्रक्रिया के दौरान वस्तु के निचले हिस्से पर तैनात नहीं होते हैं, इस प्रकार परिचालन जटिलताओं का कारण बन सकता है, यही कारण है कि इस विकल्प को अतिरिक्त सावधानी से किए जाने की आवश्यकता होती है। - थर्मोकपल मापा तापमान के संबंध में गलत थर्मोग्राफी छवि को सही करें चरण 2.3 या 2.4 से उत्पन्न डेटा के साथ।
- गलत आईआर थर्मोग्राफी के माध्यम से निर्धारित तापमान के खिलाफ थर्मोकपल के माध्यम से मापा तापमान प्लॉट। एक वक्र फिटिंग का संचालन करें।
- अविरल थर्मोग्राफी छवि के लिए एक सामान्य समान वैश्विक सुधार सूत्र के रूप में प्राप्त वक्र फिट लागू करें।
- प्रत्येक नए ऑब्जेक्ट प्रकार या विन्यास के लिए तापमान सुधार दोहराएं, खासकर जब ऑप्टिकल पैरामीटर अलग होते हैं।
3. आईआर थर्मोग्राफी के माध्यम से स्थानिक सतह तापमान वितरण का मूल्यांकन
नोट: गोलीबारी की स्थिति इस खंड के लिए समान माना जाता है ।
- एक दो आयामी अधिकतम तापमान वितरण मानचित्र का निर्माण (चित्रा 4एदेखें)
- पूरे कैमरे FOV के साथ प्रत्येक वस्तु सतह स्थान के लिए सतह वस्तु तापमान को ट्रैक करने के लिए एक उपयुक्त प्रोग्रामिंग भाषा के साथ एक स्क्रिप्ट लिखें, यानी सभी ऑब्जेक्ट स्पॉट पर एक साथ रखा गया "वर्चुअल थर्मोकपल" के रूप में कार्य करना।
नोट: यहां, स्क्रिप्ट MATLAB में लिखा है । - प्रत्येक ऑब्जेक्ट स्पॉट के लिए अधिकतम मूल्य, यानी अधिकतम तापमान निकालें और इन तापमानों को इसी 2D वितरण मानचित्र में प्लॉट करें।
- पूरे कैमरे FOV के साथ प्रत्येक वस्तु सतह स्थान के लिए सतह वस्तु तापमान को ट्रैक करने के लिए एक उपयुक्त प्रोग्रामिंग भाषा के साथ एक स्क्रिप्ट लिखें, यानी सभी ऑब्जेक्ट स्पॉट पर एक साथ रखा गया "वर्चुअल थर्मोकपल" के रूप में कार्य करना।
- ऑब्जेक्ट थ्रूपुट दिशा में औसत तापमान वितरण और लंबवत (चित्र 4बीदेखें)
- थ्रूपुट दिशा में: आयाम में औसत 2D तापमान वितरण जो थ्रूपुट दिशा के विपरीत है। क्या रहता है, थ्रूपुट दिशा में औसत 1D तापमान वितरण है।
- थ्रूपुट दिशा के लंबवत: आयाम में औसतन 2डी तापमान वितरण जो थ्रूपुट दिशा में है। क्या रहता है, औसत 1D तापमान वितरण थ्रूपुट दिशा के लंबवत है ।
नोट: ऑब्जेक्ट एज पर ऑप्टिकल कलाकृतियों के परिणामस्वरूप तापमान औसत को हेराफेरी कर सकता है, इसके बाद औसतन के लिए किनारे के अंतिम सेंटीमीटर (कम से कम) को छोड़ने की सिफारिश की जाती है।
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Representative Results
जैसा कि चित्र 3बी−डीमें दिखाया गया है, उदाहरण वस्तु (यहां, एक सिलिकॉन सौर सेल; कड़ाई से बोल रहा हूं, एक निष्क्रिय उत्सर्जक और रियर सेल [PERC]12; चित्रा 2ए , बी) आईआर कैमरे द्वारा विभिन्न विन्यासों में स्पष्ट रूप से पता लगाया जा सकता है4. विभिन्न विन्यास मोनोफैशियल मेटलाइज्ड(चित्रा 3 बी),बिफेशियल मेटलाइज्ड13 (चित्रा 3सी)और गैर-धातुकृत PERCनमूने (चित्रा 3 डी)हैं। मोनोफेशियल और बिफेशियल कॉन्फ़िगरेशन के बीच अंतर यह है कि पूर्व में एक पूर्ण क्षेत्र एल्यूमीनियम परत है, जबकि बाद में पीछे की ओर एच-पैटर्न ग्रिड (चांदी के सामने की ओर के समान) है। यहां आईआर कैमरा इस तरह से तैनात था कि कैमरा एफओवी ने फायरिंग प्रक्रिया के पीक तापमान को कैप्चर किया। गोलीबारी प्रक्रिया के दौरान चोटी का चरण सबसे महत्वपूर्ण चरण है, क्योंकि इस चरण14के दौरान संपर्क वास्तव में बनते हैं। यहां, ब्याज की तापमान सीमा फायरिंग प्रक्रिया (यानी, सीए 700-900 डिग्री सेल्सियस1)की विशिष्ट पीक तापमान सीमा से मिलता-जुलता था।
बाद के तापमान सीमा के लिए, स्पेक्ट्रल एमिसिटिविटी शॉर्ट, मिडिल और लॉन्ग वेवलेंथ इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रा3में काफी ज्यादा और समरूप है । एक डबल नीलम परत एक संक्रामक खिड़की के रूप में इस्तेमाल किया गया था, लघु और मध्य आईआर तरंगदैर्ध्य स्पेक्ट्रा में अच्छे संचरण के लिए अनुमति देता है । भट्ठी के आईआर लैंप (शॉर्ट वेवलेंथ इन्फ्रारेड रेंज में पीक वेवलेंथ) से प्रकाश का पता लगाने को कम करने के लिए, डिटेक्टर सामग्री के रूप में आईएनएसबी के साथ एक आईआर कैमरा प्रकार चुना गया था, जिसमें 3.7−4.1 माइक्रोन (फिल्टर सहित) की डिटेक्शन रेंज थी। थ्रूपुट दिशा में केवल एक तिहाई वेफर का ही एक ही समय में पता लगाया जा सकता है। हालांकि, यह इस काम के लिए पर्याप्त था, क्योंकि वेफर देखने के मौजूदा क्षेत्र पूरी तरह से गुजरता है । स्वाभाविक रूप से, तापमान सही थर्मोग्राफी छवियों यहां दिखाया गया है । कड़ाई से बोल रहा हूं, छवि सौर कोशिकाओं के संबंध में तापमान सही है ।
जैसा कि चित्र 3 एमें देखा जा सकता है, ऑप्टिकल पथ के विपरीत दिशा में संपर्क थर्मोकपल के कारण चारों ओर तापमान में गिरावट आई (10 K के तापमान में गिरावट के साथ), गर्मी अपव्यय और छायांकन के कारण सबसे अधिक संभावना है। थर्मोकपल द्वारा मापा गया तापमान की तुलना में थर्मोकपल के बिना फायरिंग के दौरान सेल तापमान का अनुमान लगाना महत्वपूर्ण है। यहां, सेल एक फ्रेम पर तैनात किया गया था जब एक थर्मोकपल(चित्रा 3E)से संपर्क किया । फ्रेम द्वारा गर्मी अपव्यय के कारण थर्मोकपल द्वारा अतिरिक्त गर्मी की बूंद के साथ लगभग 10 K के तापमान में गिरावट आई, बाद में मानक प्रसंस्करण के दौरान प्रदर्शित कोशिकाओं की तुलना में 20 K कम तापमान मापा गया (थर्मोकपल उपकरण के बिना)। उपयोग किए गए थर्मोकपल सिस्टम के लिए उत्तरार्द्ध ऑफसेट का अनुमान लगाना महत्वपूर्ण है, जो थर्मोग्राफी की मदद से किया जाता है, जैसा कि दिखाया गया है। आईआर कैमरा कन्वेयर बेल्ट द्वारा कोशिकाओं के स्थानीय गर्मी अपव्यय के अवलोकन की अनुमति देता है यदि सीधे बेल्ट(चित्रा 3F)पर रखा जाता है। यही कारण है कि कोशिकाओं को आमतौर पर बेल्ट ऊंचाई पर रखा जाता है ताकि उनके और बेल्ट के बीच संपर्क को कम किया जा सके।
चित्रा 4 सतह तापमान वितरण से पता चलता है। चूंकि सिलिकॉन सौर कोशिकाएं आमतौर पर लगभग 160 माइक्रोन मोटी होती हैं और 30 एस के लिए भट्टी में संसाधित होती हैं, इसलिए यह संभावना है कि सेल गहराई के साथ तापमान वितरण समरूप है। इसलिए, परिणाम सबसे अधिक संभावना केवल सतह तापमान वितरण के बजाय तापमान वितरण का सुझाव देते हैं। थ्रूपुट दिशा के विपरीत, 1 K/सेमी का औसत तापमान ढाल प्राप्त किया गया था। थ्रूपुट दिशा में, आने वाली वेफर क्वार्टर पीछे के वेफर बाकी की तुलना में काफी ठंडा था। ठंडा आने वाले हिस्से में 7 K/सेमी के ढाल का अनुभव हुआ, जबकि hotter पीछे भाग ०.५ K/सेमी के ढाल का अनुभव किया ।
दोनों दिशाओं में, कोशिका किनारों (शेष 2 सेमी) को ढाल के निर्धारण के लिए नजरअंदाज कर दिया गया था, क्योंकि कोशिकाओं की ठंडी बाहरी सीमा के साथ मिश्रित किनारों पर पता लगाया गया तापमान, जिसके परिणामस्वरूप झूठा तापमान होता है। चित्रा 4C एक मोनोफेशियल सौर सेल का एक प्रतिनिधि 2D तापमान वितरण दिखाता है, जिसे सामने की ओर धातुकृत नहीं किया गया था। एक ही और विपरीत परिवहन दिशाओं में उपर्युक्त प्रवृत्तियों यहां भी मनाया गया । कुल मिलाकर, इन परिणामों से पता चलता है कि इस काम में सौर कोशिकाओं ने कुछ हद तक स्थानिक तापमान की अंत्येयता का अनुभव किया।
चित्रा 1: प्रोटोकॉल में उपयोग किए जाने वाले सबसे महत्वपूर्ण उपकरण। {Aकन्वेयर बेल्ट फर्नेस की लेटलतल स्कीम। इस आंकड़े पैनल को हमारेनसन एट अल4से संशोधित किया गया है । (ख)जूम-इन लास्ट फायरिंग जोन, थर्मोग्राफी सिस्टम के सेटअप की कल्पना करना । 1) फर्नेस वॉल एंड आइसोलेशन, 2) आईआर कैमरा, 3) आईआर लैंप, 4) इन्सुलेट विंडो, 5) ऑब्जेक्ट ट्रांसपोर्ट डायरेक्शन, 6) कैमरा एफओवी, 7) ट्रांसपोर्टेशन बेल्ट, 8) ऑब्जेक्ट, और 9) थर्मोग्राफी सॉफ्टवेयर। इस आंकड़े पैनल को हमारेनसन एट अल4से संशोधित किया गया है । (ग)इस प्रोटोकॉल के दौरान इस्तेमाल की गई फायरिंग फर्नेस । (घ)फायरिंग फर्नेस में तैनात आईआर कैमरा और ट्रांसमिसिव आईआर विंडो को दर्शाती छवि । संख्या पैनलों से संख्या के अनुरूप ए और बी कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।
चित्रा 2: मापा वस्तुओं और उनके तापमान। (A)मोनोफेशियल परसी सोलर सेल का योजनाबद्ध क्रॉस-सेक्शन। (ख)एक औद्योगिक PERC सेल के सामने (बाएं) और रियर (दाएं) पक्ष देखें । (ग)फायरिंग प्रक्रिया के दौरान एक ईआरसी सौर सेल का थर्मोकपल-मापा औद्योगिक समय-तापमान प्रोफाइल, चरणों और खंड में विभाजन सहित, जो कैमरा क्षेत्र के दृश्य द्वारा कवर किया जाता है । इस आंकड़े को हमारेनसन एट अल5से संशोधित किया गया है । (घ)थर्मोकपल द्वारा मापा गया फायरिंग प्रोफाइल में एल्यूमीनियम और सिलिकॉन के यूटेक्टिक तापमान(टीयूट)के आसपास व्यवधान का प्रदर्शन, जब थर्मोकपल को सौर सेल के एल्यूमीनियम रियर साइड पर रखा जाता है । इस आंकड़े को हमारेनसन एट अल5से संशोधित किया गया है । कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।
चित्र 3: प्रतिनिधि तापमान-समान गोलीबारी की स्थिति के लिए PERC सौर कोशिकाओं की थर्मोग्राफी छवियों को सही । (क)दिखाई देने वाले स्थानीय तापमान में गिरावट पीछे की ओर से थर्मोकपल के संपर्क में होने के कारण । (ख)एक मोनोफेशियल धातुकृत PERC सेल के ऊपरी एक तिहाई की थर्मोग्राफी छवि, जिसमें दृश्य वाहक बेल्ट पर तैनात (1) दृश्यमान बुकबार (2) शामिल हैं । टीएवी वेफर पर औसत तापमान दिखाता है । (ग)बिफेशियल मेटलाइज्ड परसी सेल की थर्मोग्राफी इमेज । (घ)एक गैर-धातुकृत PERC वेफर की थर्मोग्राफी छवि। (ई)थर्मोकपल फ्रेम पर रखे गए वेफर की थर्मोग्राफी इमेज और थर्मोकपल से संपर्क किया जाता है । टीटीसी थर्मोकपल द्वारा मापा वेफर तापमान से पता चलता है । (च)कन्वेयर बेल्ट पर सीधे रखे गए वेफर की थर्मोग्राफी इमेज। (जी)आईआर कैमरे द्वारा मापा तापमान सीमा का रंग नक्शा । इस आंकड़े को हमारेनसन एट अल5से संशोधित किया गया है । कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।
चित्र 4: समान फायरिंग स्थितियों के लिए एक PERC सौर सेल का तापमान वितरण। (ए) सामने की ओर से मोनोफेशियल ईआरसी सौर सेल का 2डी पीक तापमान वितरण। (ख) सेल परिवहन दिशा में (दाएं चित्र) और लंबवत (बाएं चित्र) में औसत पीक तापमान वितरण । कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।
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Discussion
आमतौर पर, थर्मोग्राफी तापमान को मापने और वस्तु, संक्रामक खिड़की और पथ के ऑप्टिकल मापदंडों को अनुकूलित करने, और वस्तु और संक्रामक खिड़की 2 के पर्यावरणीय तापमान के माध्यम से सही कियाजाताहै। एक वैकल्पिक विधि के रूप में, थर्मोकपल माप पर आधारित तापमान सुधार तकनीक इस प्रोटोकॉल में वर्णित है। उत्तरार्द्ध विधि के लिए, ऊपर उल्लिखित मापदंडों के ज्ञान की आवश्यकता नहीं है। यहां दिखाए गए आवेदन के लिए, यह विधि पर्याप्त है। हालांकि, यह गारंटी नहीं दी जा सकती कि थर्मोकपल विधि कन्वेयर बेल्ट फर्नेस में सभी थर्मोग्राफी अनुप्रयोगों के लिए पर्याप्त है।
प्रोटोकॉल में, थर्मोग्राफी छवि का एक समान वैश्विक तापमान सुधार प्रस्तावित है; हालांकि, स्थानिक रूप से हल किए गए तापमान को सही करना अधिक सटीक है। हालांकि, यह पाया गया है कि चलती वस्तुओं के मामलों में समान तापमान सुधार अधिक उपयुक्त है। इसके अलावा, इसका उद्देश्य आसपास की वस्तुओं (जैसे, बेल्ट और दीवारों) के बजाय वस्तु के तापमान को सही करना है।
जैसा कि चरण 2.3.2.2 में उल्लेख किया गया है, यहां प्रदान किए गए उदाहरण को ऑब्जेक्ट गहराई के साथ एक सजातीय तापमान वितरण माना जाता है। उनकी गहराई के साथ असंगत तापमान वितरण वाली वस्तुओं के मामलों में, एक सतह पर तापमान विपरीत सतह पर तापमान के समान नहीं होता है। इस प्रकार, धारा 2.3.2.2 में वर्णित कदम इन मामलों के लिए लागू नहीं होते हैं। ऑब्जेक्ट गहराई के साथ असंगत तापमान वितरण के लिए एक समाधान का आगे अध्ययन किया जाना चाहिए।
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Disclosures
लेखकों के पास खुलासा करने के लिए कुछ नहीं है ।
Acknowledgments
यह काम परियोजना "Feuerdrache" (0324205B) के भीतर आर्थिक मामलों के लिए जर्मन संघीय मंत्रालय द्वारा समर्थित है । लेखक सह-कर्मियों को धन्यवाद देते हैं जिन्होंने इस काम में योगदान दिया और परियोजना भागीदारों (इन्फ्राटेक, रेहम थर्मल सिस्टम्स, हेरियस नोबललाइट, ट्रूफ फोटोनिक घटक) को सह-वित्तपोषण और उत्कृष्ट समर्थन प्रदान करने के लिए धन्यवाद दिया।
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
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