Summary
Dit protocol beschrijft hoe u een infraroodcamera in een transportbandoven installeert, een klantcorrectie van een in de fabriek gekalibreerde IR-camera uitvoert en de ruimtelijke oppervlaktetemperatuurverdeling van een interessant object evalueert. De voorbeeldobjecten zijn industriële silicium zonnecellen.
Abstract
Het meten van de oppervlaktetemperatuur van objecten die worden verwerkt in transportbanden is een belangrijk hulpmiddel bij procescontrole en kwaliteitsborging. Momenteel wordt de oppervlaktetemperatuur van objecten verwerkt in transportbanden meestal gemeten via thermokoppels. Infrarood (IR) thermografie biedt echter meerdere voordelen in vergelijking met thermokoppelmetingen, omdat het een contactloze, real-time en ruimtelijk opgeloste methode is. Hier, als een representatief proof-of-concept voorbeeld, een inline thermografie systeem is met succes geïnstalleerd in een IR-lamp aangedreven zonne-vuren oven, die wordt gebruikt voor het contact bakken proces van industriële Si zonnecellen. Dit protocol beschrijft hoe u een IR-camera in een transportbandoven installeert, een klantcorrectie van een in de fabriek gekalibreerde IR-camera uitvoert en de evaluatie van de verdeling van de ruimtelijke oppervlaktetemperatuur op een doelobject uitvoert.
Introduction
Procescontrole en kwaliteitsborging van objecten verwerkt in transportbanden1 is belangrijk en bereikt door het meten van de oppervlaktetemperatuur van het object. Momenteel wordt de temperatuur meestal gemeten door een thermokoppel1. Omdat thermokoppelmetingen contact met het object vereisen, beschadigen thermokoppels onvermijdelijk het object. Daarom is het gebruikelijk om representatieve monsters van een partij te kiezen voor temperatuurmetingen, die niet verder worden verwerkt omdat ze beschadigd raken. De gemeten temperaturen van deze beschadigde voorwerpen worden vervolgens gegeneraliseerd tot de resterende monsters van de partij, die verder worden verwerkt. Bijgevolg moet de productie worden onderbroken voor thermocouple metingen. Bovendien is het contact lokaal, moet het na elke meting worden aangepast en beïnvloedt het de lokale temperatuur.
Infrarood (IR) thermografie2 heeft een aantal voordelen ten opzichte van klassieke thermokoppelmetingen en vertegenwoordigt een contactloze, in-situ, real-time, tijdbesparende en ruimtelijk opgeloste temperatuurmeetmethode. Met deze methode kan elk monster van de partij, inclusief de monsters die verder worden verwerkt, worden gemeten zonder de productie te onderbreken. Daarnaast kan de oppervlaktetemperatuurverdeling worden gemeten, wat inzicht geeft in de temperatuurhomogeniteit tijdens het proces. De real-time functie maakt het mogelijk om de temperatuurinstellingen on-the-fly te corrigeren. Tot nu toe zijn de mogelijke redenen voor het niet gebruiken van IR-thermografie in transportbanden 1) onbekende optische parameters van hete objecten (met name voor niet-metalen3) en 2) parasitaire omgevingsstraling in de oven (d.w.z. gereflecteerde straling gedetecteerd door de IR-camera naast de uitgezonden straling van het object), wat leidt tot valse temperatuuroutput2.
Hier, als een representatief proof-of-concept voorbeeld van IR thermografie in een transportband oven, hebben we met succes geïnstalleerd een inline thermografie systeem in een IR-lamp aangedreven zonne-vuren oven (Figuur 1), die wordt gebruikt tijdens het contact bakken proces van industriële Si zonnecellen (Figuur 2A, B)4,5. Het vuurproces is een cruciale stap aan het einde van de industriële zonnecelproductie6. Tijdens deze stap worden de contacten van de celgevormd 7,8en oppervlaktepassivatie wordt geactiveerd9. Om dit laatste succesvol te bereiken, moet het tijdstemperatuurprofiel tijdens het afvuren(figuur 2C)nauwkeurig worden gerealiseerd. Daarom is voldoende en efficiënte temperatuurregeling vereist. Dit protocol beschrijft hoe u een IR-camera in een transportbandoven installeert, een klantcorrectie van een in de fabriek gekalibreerde IR-camera uitvoert en de ruimtelijke oppervlaktetemperatuurverdeling van een doelobject evalueert.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. Installatie van IR-camera in een transportbandoven
- Bepaal welk deel van de oven moet worden gemeten door de IR-camera.
LET OP: Hier wordt gekozen voor de piekzone van het vuurproces (zie de oranje gemarkeerde zone in het vuurgebied van figuur 1A). - Definieer het temperatuurbereik dat de IR-camera moet detecteren (bijvoorbeeld 700−900 °C, het typische piektemperatuurbereik van het vuurproces).
- Bepaal of schat op zijn minst (door middel van experimenten of literatuur), de temperatuur-, spectrale en hoekafhankelijke emissies van het object(en) van belang (bijvoorbeeld siliciumzonnecel) om het golflengtebereik(en) van de hoogste emissie voor het temperatuurbereik (onder een specifieke camerahoek) te identificeren.
OPMERKING: Hier wordt de emissie geschat op basis van eerdere literatuur3 en een software genaamd RadPro10, die de spectrale, hoekige en temperatuurafhankelijke emissiviteit voor materialen van belang berekent. - Beslissen over het TYPE IR-camera
OPMERKING: Hier wordt een midwave infrarood (MWIR) indium antimonide (InSb) camera(Table of Materials)gebruikt.- Kies een camera die het temperatuurbereik van belang kan detecteren.
- Selecteer een camera waarvan het detectiegolflengtebereik overeenkomt met het golflengtebereik van de hoogste emissie van het object dat van belang is voor het temperatuurbereik.
- Vermijd zoveel mogelijk parasitaire stralingsdetectie door de camera door voorwerpen te vermijden die straling uitzenden of reflecteren in het gezichtsveld van de camera (bijvoorbeeld IR-lampen in een oven).
- Bepaal de benodigde ruimtelijke en temporele resolutie van de camera (bijvoorbeeld 640 px x 512 px en 125 Hz [volledig beeld] voor de gebruikte camera hier).
- Realiseer een voldoende optisch pad van de IR-camera naar object (zie figuur 1B).
- Vermijd storende objecten in het optische pad (bijvoorbeeld IR-lampen die direct of gereflecteerd licht veroorzaken).
- Plaats de camera indien mogelijk buiten de ovenkamer.
LET OP: De meeste camera's hebben lage bedrijfstemperaturen (bijvoorbeeld tot 50 °C). Zorg er van tevoren voor dat de camerapositie kan worden gewijzigd, indien gewenst. - Verwijder de ovenwand en isolatie op de plaats waar het optische pad moet zijn en vervang het gat door een isolerend IR-venster.
- Kies het juiste materiaal voor het venster dat voldoet aan de volgende eisen: 1) zo transparant mogelijk voor het detectiegolflengte (λ) bereik van de camera (bijv. kwartsglas venster voor ~0.2 μm < λ < 3 μm, saffiervenster voor ~0.4 μm < λ < 4.2 μm) en 2) bekwaam om de ovenkamer thermisch te isoleren.
OPMERKING: De resulterende temperaturen van het venster kunnen de raamtransmissie beïnvloeden. - Voorkom beschadiging van het IR-venster. Draai het raam niet aan om breuk tijdens de warmte-uitzetting te voorkomen.
LET OP: Het raammateriaal moet voldoende ruimte hebben om uit te breiden wanneer het wordt opgewarmd.
- Kies het juiste materiaal voor het venster dat voldoet aan de volgende eisen: 1) zo transparant mogelijk voor het detectiegolflengte (λ) bereik van de camera (bijv. kwartsglas venster voor ~0.2 μm < λ < 3 μm, saffiervenster voor ~0.4 μm < λ < 4.2 μm) en 2) bekwaam om de ovenkamer thermisch te isoleren.
- Controleer het resulterende gezichtsveld (FOV) van de IR-camera door het thermografiebeeld te onderzoeken via de IR-camerasoftware. Identificeer het doelobject en de temperatuur ervan in de thermografieafbeelding. Pas indien nodig de FOV aan.
2. Wereldwijde correctie van de klanttemperatuur van een fabricage gekalibreerde IR-camera
LET OP: De fabricage van de IR-camera wordt verondersteld een radiometrische kalibratie op te nemen.
- Spot lokale optische artefacten, zoals reflectie en achtergrondstraling.
- Voer klassieke thermocouple metingen van het object uit terwijl u tegelijkertijd de wafer inclusief thermokoppel met de IR-camera registreert.
- Controleer de geldigheid van de gebruikte thermokoppels. Zoek naar bekende karakteristieke temperatuurpunten in het temperatuurprofiel van het verwerkte object die duidelijk zichtbaar kunnen worden gedetecteerd (bijvoorbeeld verstoring in een vloeiende lijn). Als het thermokoppel deze temperatuurpunten correct meet, wordt het thermokoppel waarschijnlijk correct gekalibreerd.
- Voorbeeld met behulp van silicium zonnecellen
- Plaats het thermokoppel aan de achterste aluminium kant van de wafer. Neem een temperatuurprofiel voor een standaard vuurproces11.
- Valideer de thermokoppels door te bepalen of er een verstoring is in het temperatuurprofiel vanaf stap 2.2.2.1 rond de Eutectische temperatuur van Al-Si van 577 °C in de vorm van een vlakkere curve (zoals het geval is in figuur 2D).
OPMERKING: Als de verstoring optreedt bij de temperatuur rond 577 °C, is dit een teken dat de temperatuurmeting door het thermokoppel nauwkeurig is. Gebruik alleen gevalideerde thermokoppels voor de volgende stappen.
- Voer thermocouple metingen uit in het temperatuurbereik van belang op dezelfde objectspot (meerdere keren om statistische redenen), en vervolgens op ruimtelijk verschillende willekeurige plekken (om statistische redenen) om tijdstemperatuurprofielen te verkrijgen.
- Bepaal de lokale temperatuur van het ongecorrigeerde thermografieobject onder de thermokoppels van de thermokoppelmetingen vanaf stap 2.2.3 terwijl u het thermokoppel aan de bovenzijde van het object plaatst.
- Controleer op een mogelijke lokale temperatuurdaling rond het contactmoterkoppel (als gevolg van warmteafvoer en schaduw). Neem de temperatuur in de buurt van het thermokoppel als de objecttemperatuur direct onder het thermokoppel, als er geen lokale temperatuurdaling aanwezig is.
- Voer de volgende stappen uit als er een lokale temperatuurdaling optreedt.
- Bepaal de ruimtelijke temperatuurgradiënt van de huidige temperatuurdaling in het deel dat niet door het thermokoppel wordt gedekt.
OPMERKING: Het wordt aanbevolen om het verloop op meerdere plekken rond de temperatuurdaling (radiaal) te bepalen en een gemiddeld verloop te bepalen. - Schat de bijdrage van mogelijke optische artefacten veroorzaakt door het thermokoppel (bijvoorbeeld protocol voor een geval waarin homogene temperatuur langs de celdiepterichting wordt aangenomen, zoals in Si zonnecellen).
- Plaats het thermokoppel op het oppervlak tegenover het gemeten oppervlak en herhaal de thermokoppel- en thermografiemeting in deze configuratie (zoals aangegeven in figuur 3A). Draai het object, inclusief het thermokoppel, om zodat het thermokoppel zich niet in het optische pad tussen de camera en het object bevindt.
OPMERKING: Als de gradiënt van de lokale temperatuurdaling hetzelfde is voor het thermokoppel dat zich binnen en buiten het optische pad bevindt (d.w.z. bevestigd aan het gemeten of tegenovergestelde oppervlak), is dit een teken dat het thermokoppel hoogstwaarschijnlijk geen optische artefacten veroorzaakt. - Extrapoleer de gradiënt van de temperatuurdaling in het geval van het thermokoppel dat het gemeten oppervlak (d.w.z. binnen het optische pad) bereikt naar het door het thermokoppel bestreken gebied om de temperatuur van het object onder het thermokoppel te verkrijgen.
- Herhaal 2.3.2.2.2 voor elke meting vanaf stap 2.2.3.
- Plaats het thermokoppel op het oppervlak tegenover het gemeten oppervlak en herhaal de thermokoppel- en thermografiemeting in deze configuratie (zoals aangegeven in figuur 3A). Draai het object, inclusief het thermokoppel, om zodat het thermokoppel zich niet in het optische pad tussen de camera en het object bevindt.
- Bepaal de ruimtelijke temperatuurgradiënt van de huidige temperatuurdaling in het deel dat niet door het thermokoppel wordt gedekt.
- Alternatief voor 2.3: Bepaal de lokale temperatuur van het ongecorrigeerde thermografieobject onder de thermokoppels uit de thermokoppelmetingen vanaf stap 2.2.3 terwijl u het thermokoppel aan de onderzijde van het object plaatst. Om de lokale ongecorrigeerde thermografie zonneceltemperatuur onder het thermokoppel te bepalen, moet u de lokale temperatuur op de positie van het thermokoppel extraheren.
OPMERKING: Als u het thermokoppel aan de achterzijde houdt, wordt voorkomen dat het thermokoppel het zicht op het object door de camera blokkeert. Daarom is de temperatuurcorrectie aan de ene kant aanzienlijk eenvoudiger. Aan de andere kant worden thermokoppels meestal niet aan de onderkant van het object geplaatst tijdens het vuurproces, waardoor dit kan leiden tot operationele complicaties, waardoor dit alternatief extra zorgvuldig moet worden uitgevoerd. - Corrigeer het ongecorrigeerde thermografiebeeld met betrekking tot het thermokoppel gemeten temperaturen met de gegevens die worden gegenereerd uit stap 2.3 of 2.4.
- Zet de gemeten temperaturen via thermokoppels via de vastgestelde temperaturen via ongecorrigeerde IR-thermografie in kaart. Voer een curve fitting uit.
- Pas de verkregen curve fit toe als een algemene uniforme globale correctieformule voor de ongecorrigeerde thermografieafbeelding.
- Herhaal de temperatuurcorrectie voor elk nieuw objecttype of elke configuratie, vooral wanneer de optische parameters verschillen.
3. Evaluatie van de verdeling van de ruimtelijke oppervlaktetemperatuur via IR-thermografie
OPMERKING: De vuuromstandigheden worden verondersteld identiek te zijn voor deze sectie.
- Creatie van een tweedimensionale piektemperatuurverdelingskaart (zie figuur 4A)
- Schrijf een script met een geschikte programmeertaal om de temperatuur van het oppervlakobject voor elke objectoppervlakteplaats langs de gehele camera FOV bij te houden, d.w.z. als een "virtueel thermokoppel" dat tegelijkertijd op alle objectplekken wordt geplaatst.
LET OP: Hier is het script geschreven in MATLAB. - Haal de maximale waarde, d.w.z. de piektemperatuur, voor elke objectspot eruit en plot deze temperaturen in een overeenkomstige 2D-distributiekaart.
- Schrijf een script met een geschikte programmeertaal om de temperatuur van het oppervlakobject voor elke objectoppervlakteplaats langs de gehele camera FOV bij te houden, d.w.z. als een "virtueel thermokoppel" dat tegelijkertijd op alle objectplekken wordt geplaatst.
- Gemiddelde temperatuurverdeling in en loodrecht op de doorvoerrichting van het object (zie figuur 4B)
- In doorvoerrichting: gemiddeld de 2D-temperatuurverdeling in de dimensie die tegenovergesteld is aan de doorvoerrichting. Wat overblijft, is de gemiddelde 1D temperatuurverdeling in doorvoerrichting.
- Loodrecht op de doorvoerrichting: gemiddeld de 2D-temperatuurverdeling in de dimensie die zich in doorvoerrichting bevindt. Wat overblijft, is de gemiddelde 1D-temperatuurverdeling loodrecht op de doorvoerrichting.
OPMERKING: Het wordt aanbevolen om de laatste centimeter (ten minste) van de rand weg te laten voor het gemiddelde, omdat optische artefacten aan de objectrand het resulterende temperatuurgemiddelde kunnen vervalsen.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Zoals blijkt uit figuur 3B−D, het voorbeeldobject (hier, een silicium zonnecel; strikt genomen, een passivated emitter en achtercel [PERC]12; Figuur 2A,B) kan duidelijk worden gedetecteerd door de IR-camera in verschillende configuraties4. De verschillende configuraties zijn monofacially gemetalliseerd (figuur 3B), bifacially gemetalliseerd13 (figuur 3C) en niet-gemalaliseerde PERC monsters (figuur 3D). Het verschil tussen de monofaciale en bifaciale configuratie is dat de eerste heeft een volledige oppervlakte aluminium laag, terwijl de laatste heeft een H-patroon raster (vergelijkbaar met de zilveren voorzijde) aan de achterzijde. Hier werd de IR-camera zo geplaatst dat de camera FOV de piektemperatuur van het afvuurproces vastlegde. De piekfase is de meest cruciale fase tijdens het afvuren, omdat de contacten daadwerkelijk worden gevormd tijdens deze fase14. Hier leek het temperatuurbereik op het typische piektemperatuurbereik van het vuurproces (ca. 700-900 °C1).
Voor de laatste temperatuur bereik, de spectrale emissiviteit is vrij hoog en homogeen in de korte, midden, en lange golflengte infrarood spectra3. Een dubbele saffier laag werd gebruikt als een transmissive venster, waardoor een goede transmissie in de korte en middelste IR golflengte spectra. Om de detectie van licht van de IR-lampen van de oven te minimaliseren (piekgolflengte in korte golflengte infraroodbereik), werd gekozen voor een IR-cameratype met InSb als detectormateriaal, met een detectiebereik van 3,7−4,1 μm (inclusief filters). Slechts een derde van de wafer in de doorvoerrichting kan tegelijkertijd worden gedetecteerd. Het was echter voldoende voor dit werk, omdat de wafer het bestaande gezichtsveld volledig passeert. Uiteraard worden hier temperatuurgecorrigeerde thermografiebeelden getoond. Strikt genomen wordt het beeld temperatuurgecorrigeerd ten opzichte van de zonnecellen.
Zoals te zien is in figuur 3A,veroorzaakte het contactmoslecht aan de andere kant van het optische pad een temperatuurdaling om zich heen (met een temperatuurdaling van 10 K), waarschijnlijk als gevolg van warmteafvoer en schaduw. Deze laatste druppel is belangrijk om de celtemperatuur te schatten tijdens het afvuren zonder thermokoppels, in vergelijking met de temperatuur gemeten door het thermokoppel. Hier werd de cel op een frame geplaatst toen hij werd gecontacteerd door een thermokoppel(figuur 3E). De warmteafvoer door het frame veroorzaakte een temperatuurdaling van ongeveer 10 K. Samen met de extra warmtedaling door het thermokoppel, de laatste gemeten een 20 K lagere temperatuur dan wat de cellen weergegeven tijdens de standaard verwerking (zonder de thermocouple apparatuur). Het is belangrijk om de laatste offset te schatten voor het gebruikte thermokoppelsysteem, dat wordt uitgevoerd met behulp van thermografie, zoals getoond. De IR-camera maakt het mogelijk om de lokale warmteafvoer van de cellen door de transportband te observeren als deze direct op de band wordt geplaatst(figuur 3F). Dit is de reden waarom cellen meestal worden geplaatst op riem verhogingen om contact tussen hen en de riem te minimaliseren.
Figuur 4 toont de oppervlaktetemperatuurverdeling. Aangezien silicium zonnecellen zijn meestal ongeveer 160 μm dik en verwerkt in de oven voor 30 s, is het waarschijnlijk dat de temperatuur verdeling langs de cel diepte homogeen is. Daarom wijzen de resultaten waarschijnlijk op een temperatuurverdeling in plaats van alleen een oppervlaktetemperatuurverdeling. Tegenover de doorvoerrichting werd een gemiddeld temperatuurgradiënt van 1 K/cm verkregen. In de doorvoerrichting was het inkomende waferkwartier aanzienlijk kouder dan de slepende waferrust. Het koudere inkomende gedeelte ervoer een helling van 7 K/cm, terwijl het hetere slepende deel een gradiënt van 0.5 K/cm ervoer.
In beide richtingen werden de celranden (de resterende 2 cm) genegeerd voor de bepaling van de hellingen, omdat de gedetecteerde temperatuur aan de randen vermengd met de koudere buitengrens van de cellen, wat resulteert in valse temperaturen. Figuur 4C toont een representatieve 2D-temperatuurverdeling van een monofaciale zonnecel, die niet aan de voorzijde is gemetalliseerd. Ook hier werden de bovengenoemde trends in dezelfde en tegenovergestelde vervoersrichtingen waargenomen. Al met al laten deze resultaten zien dat de zonnecellen in dit werk een zekere mate van inhomogeniteit van de ruimtelijke temperatuur ervoeren.
Figuur 1: Belangrijkste apparatuur die in het protocol wordt gebruikt. aA) laterale regeling van de transportbandoven. Dit cijferpaneel is gewijzigd van Ourinson et al.4. (B) Ingezoomd-in laatste vuurzone, visualiseren van de setup van de thermografie systeem. 1) Oven muur en isolatie, 2) IR-camera, 3) IR-lampen, 4) isolerend venster, 5) object transport richting, 6) camera FOV, 7) transportriem, 8) object, en 9) thermografie software. Dit cijferpaneel is gewijzigd van Ourinson et al.4. (C) De vuuroven die tijdens dit protocol wordt gebruikt. (D) Afbeelding ter illustratie van de gebruikte IR-camera en het transmissive IR-venster dat in de vuuroven is geplaatst. De nummers komen overeen met de nummers van de panelen A en B. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.
Figuur 2: Gemeten objecten en hun temperaturen. aA) Schematische dwarsdoorsnede van een monofaciale PERC-zonnecel. (B) Vooraan (links) en achter (rechts) zijaanzicht van een industriële PERC-cel. (C) Thermokoppel gemeten industriële tijdtemperatuur profiel van een PERC zonnecel tijdens het afvuren proces, met inbegrip van segmentatie in fasen en sectie, die wordt gedekt door de camera gezichtsveld. Dit cijfer is gewijzigd van Ourinson et al.5. (D) Demonstratie van verstoring rond de eutectische temperatuur(TEUT) van aluminium en silicium in een vuurprofiel gemeten door een thermokoppel, wanneer het thermokoppel op de aluminium achterzijde van de zonnecel wordt geplaatst. Dit cijfer is gewijzigd van Ourinson et al.5. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.
Figuur 3: Representatieve temperatuurgecorrigeerde thermografiebeelden van PERC-zonnecellen voor identieke vuuromstandigheden. (A) Zichtbare lokale temperatuurdaling veroorzaakt door contact van een thermokoppel van de achterzijde. (B) Thermografiebeeld van de bovenste een derde van een monofaciale gemetalliseerde PERC-cel, met inbegrip van (1) zichtbare busbars (2) die op de zichtbare transportband zijn geplaatst. TAV toont de gemiddelde temperatuur op de wafer. (C) Thermografie beeld van een bifacially gemetalliseerde PERC cel. (D) Thermografie beeld van een niet-geïnalliseerde PERC wafer. (E) Thermografie beeld van een wafer geplaatst op een thermocouple frame en gecontacteerd door een thermokoppel. TTC toont de wafertemperatuur gemeten door het thermokoppel. (F) Thermografie beeld van een wafer direct geplaatst op de transportband. (G) Kleurenkaart van het temperatuurbereik gemeten door de IR-camera. Dit cijfer is gewijzigd van Ourinson et al.5. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.
Figuur 4: Temperatuurverdeling van een PERC-zonnecel voor identieke vuuromstandigheden. (A) 2D piektemperatuurverdeling van een monofaciale PERC-zonnecel vanaf de voorzijde. (B) Gemiddelde piektemperatuurverdeling in (rechterbeeld) en loodrecht (linkerfoto) naar de richting van het celtransport." Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Gewoonlijk wordt de thermografietemperatuur gecorrigeerd via het meten en aanpassen van de optische parameters van het object, het overdraagbare venster en het pad en de omgevingstemperatuur van het object en het transmissive venster2. Als alternatieve methode wordt in dit protocol een temperatuurcorrectietechniek op basis van thermokoppelmetingen beschreven. Voor deze laatste methode is kennis van de hierboven genoemde parameters niet vereist. Voor de toepassing die hier wordt getoond, is deze methode voldoende. Er kan echter niet worden gegarandeerd dat de thermokoppelmethode voldoende is voor alle thermografietoepassingen in een transportbandoven.
In het protocol wordt een uniforme globale temperatuurcorrectie van het thermografiebeeld voorgesteld; hoewel, is het nauwkeuriger om de ruimtelijk opgeloste temperatuur te corrigeren. Er is echter vastgesteld dat de uniforme temperatuurcorrectie geschikter is in geval van bewegende objecten. Bovendien is het bedoeld om de temperatuur van het object te corrigeren in plaats van de omringende objecten (bijvoorbeeld de riem en muren).
Zoals vermeld in stap 2.3.2.2, wordt aangenomen dat het hier verstrekte voorbeeld een homogene temperatuurverdeling langs de objectdiepte heeft. In gevallen van voorwerpen met inhomogene temperatuurdistributie langs hun diepten, lijkt de temperatuur op één oppervlakte niet op de temperatuur op het tegenovergestelde oppervlakte. De in punt 2.3.2.2 beschreven stappen zijn dus niet van toepassing op deze gevallen. Een oplossing voor inhomogene temperatuurverdeling langs de objectdiepte moet verder worden bestudeerd.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
De auteurs hebben niets te onthullen.
Acknowledgments
Dit werk wordt ondersteund door het Duitse federale ministerie van Economische Zaken binnen het project "Feuerdrache" (0324205B). De auteurs bedanken de medewerkers die hebben bijgedragen aan dit werk en de projectpartners (InfraTec, Rehm Thermal Systems, Heraeus Noblelight, Trumpf Photonic Components) voor medefinanciering en uitstekende ondersteuning.
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).
