Mesure de la température de surface in situ dans un four à convoyeur via la thermographie infrarouge inline

Comme il est crucial de mesurer la température des objets traités dans les fours en ligne, nous présentons ici la thermographie en ligne comme une alternative prometteuse aux mesures classiques de température par thermocouples. Les thermocouples endommagent l’objet, mesurent la température localement et nécessitent une interruption de production. Notre caméra de thermographie en ligne mesure toutefois la température de l’objet d’une manière sans contact, en temps réel et résolue spatialement.

Nous utilisons des fours en ligne pour le contact des cellules solaires en silicium. Par conséquent, nous avons installé une caméra de thermographie en ligne dans notre four pour étudier ces avantages. Sélectionnez une caméra avec une plage de longueur d’onde de détection qui correspond à la plage de longueur d’onde de l’émission la plus élevée de l’objet d’intérêt dans la plage de température d’intérêt autant que possible.

Pour installer la caméra à l’extérieur de la chambre du four, retirez le mur du four et l’isolement à l’endroit où le chemin optique doit être situé, en évitant les objets perturbateurs, tels que les lampes infrarouges, dans le chemin optique. Fermez le trou avec une fenêtre qui isole thermiquement la chambre du four tout en étant aussi transparent que possible pour la plage de longueur d’onde de détection de la caméra. Ensuite, placez la caméra au-dessus des fenêtres de sorte que la caméra a un visuel sur la ceinture en mouvement.

Évitez autant de détection de rayonnement parasite par la caméra que possible en évitant les objets à proximité qui émettent ou réfléchissent le rayonnement dans la plage de longueur d’onde de détection de la caméra. Ensuite, examinez l’image de la thermographie via le logiciel de la caméra infrarouge pour vérifier le champ de vision résultant de la caméra. Pour une correction de température client pour les cellules solaires silicon, vérifiez d’abord la cellule solaire pour les artefacts optiques locaux.

Comme la correction de température est basée sur des thermocouples, pour vérifier la validité du thermocouple, monter le thermocouple sur le côté arrière en aluminium de la gaufrette, et mesurer le profil de température du temps pour un processus de cuisson standard. Si le profil de température du temps montre une perturbation sous la forme d’une courbe plus plate à la température eutéctique de silicium d’aluminium de 577 degrés Celsius, le thermocouple est très probablement correctement calibré. Effectuez des mesures thermocouple avec le thermocouple validé monté sur le côté arrière de la cellule solaire, et enregistrez la gaufrette avec la caméra infrarouge.

Effectuer plusieurs mesures thermocouple dans la plage de température d’intérêt au même endroit de l’objet et à des endroits d’objets aléatoires spatialement divers pour obtenir des profils statistiquement significatifs de température du temps. Pour déterminer la température locale non corrigée des cellules solaires sous le thermocouple, extraire la température locale à la position du thermocouple. Enregistrez les températures mesurées par thermocouples par rapport aux températures déterminées par thermographie infrarouge non corrigée, et obtenez un ajustement de courbe comme formule générale uniforme de correction globale pour l’image de thermographie non corrigée.

Utilisez ensuite ces données d’ajustement de courbe pour corriger l’image de thermographie non corrigée dans le monde entier. Pour créer une carte bidimensionnelle de distribution de la température maximale, écrivez un script dans un langage de programmation approprié pour suivre la température de surface de la surface de chaque objet le long de l’ensemble du champ de vision de la caméra pour agir comme un thermocouple virtuel placé à toutes les taches de gaufrettes simultanément. Ensuite, extraire la valeur de température maximale pour chaque endroit, et tracer ces températures dans une carte de distribution 2D correspondante.

Pour effectuer une distribution moyenne de la température dans la direction du débit, faire la moyenne de la distribution de la température 2D dans la dimension perpendiculaire à la direction du débit. Pour effectuer une distribution moyenne de la température perpendiculaire à la direction du débit, faire la moyenne de la distribution de la température 2D dans la dimension dans la direction du débit. Comme démontré dans ce chiffre, la température corrigée de cette cellule solaire de silicium peut être clairement détectée par la caméra infrarouge dans différentes configurations.

Échantillons monoofacially métallisés, bifacially métallisés, et non métallisés d’avantage. Dans ces analyses, la plage de température d’intérêt ressemblait à la plage de température maximale typique du processus de cuisson. Comme on l’observe dans cette image, le thermocouple de contact sur le côté arrière de la cellule solaire provoque une baisse de température autour d’elle- même, probablement en raison de la dissipation de chaleur et de l’ombrage.

Cette dernière baisse est importante pour estimer la température de la cellule pendant le tir sans thermocouples, par rapport à la température mesurée par le thermocouple, comme pour cette cellule placée sur un cadre lorsqu’elle est contactée par un thermocouple. Si elle est placée directement sur la ceinture, la caméra infrarouge permet d’observer la dissipation de chaleur locale des cellules par la bande transporteuse. Cette image montre une distribution représentative de la température de pointe des cellules solaires spatiales bidimensionnelles, et la distribution moyenne déduite dans et perpendiculaire à la direction de transport.

Comme nous utilisons des fours en ligne pour le tir au contact des cellules solaires de silicium, nous avons installé une caméra infrarouge dans notre four pour créer une application de thermographie innovante. L’obtention de distributions de haute température résolues spatialement pendant le processus de cuisson permet d’effectuer l’étude des corrélations de distribution de température avec les paramètres des cellules solaires résolus spatialement qui sont considérablement touchés par la mise à feu.