Пристрій для виявлення локальних дефектних областей в p-n переходах пластин сонячних батарей

Реферат: Пристрій для виявлення локальних дефектних областей в p-n переходах пластин сонячних батарей містить нагрівний стіл, пластину сонячної батареї на металевій платформі, закріплену на ній пружними металевими пелюстками контактного пристрою, полімерну плівку з диспергованим в ній холестеричним рідким кристалом, джерело напруги, вимірювальні прилади, притискач. Контактний пристрій, закріплений на платформі і електрично ізольований від неї. UA 76273 U (12) UA 76273 U UA 76273 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель призначена для застосування в методах аналізу і контролю пластин сонячних батарей (СБ), зокрема для виявлення локальних областей, в яких дефекти в p-n переході спричиняють підвищений струм через перехід. Локальні області p-n переходу, які пропускають підвищений струм, є шунтами. Такого роду дефекти знижують ефективність батареї і її ККД. В області шунта завжди створюється локальне джерело тепловиділення. Тому в практиці місце шунта виявляють по місцю з локально підвищеною температурою. Для цього найчастіше використовують термочутливі покриття поверхні пластини СБ, в яких локально нагріті місця поверхні відображаються візуально. В сучасних пристроях для виявлення шунтів в p-n переходах пластин СБ застосовують полімерні плівки з диспергованим в них холестеричним рідким кристалом (ХРК). Такі плівки з різним температурним діапазоном існування холестеричного стану рідкого кристала (РК) виготовляються фірмами і продаються як самостійний товар. Крім зручності використання, ці плівки не забруднюють поверхню об'єкта покриття і допускають практично необмежену багаторазовість застосування. Відомі пристрої [1-4], в яких використовують полімерні плівки з диспергованим в них ХРК для візуального виявлення шунтів в p-n переходах пластин сонячних батарей. Найближчим аналогом до запропонованої корисної моделі є пристрій, наведений в роботі [4]. Відомі пристрої шунтометрів дозволяють вирішити задачу візуального відображення гарячих областей поверхні пластини СБ при штучно створеному тестовому режимі споживання потужності при зворотній напрузі на p-n переході. При цьому не ставиться задача визначення кількісного значення температури в гарячій області. Тому для виявлення гарячих областей можливим є відповідне відрегулювання значення зворотної напруги на p-n переході. Спільні ознаки всіх пристроїв-аналогів визначаються тим, що використовується: 1) вакуумна система; 2) вмонтований нагрівний стіл такої конструкції, що забезпечує можливість його приєднання до вакуумної системи і присисання до нього пластини СБ і полімерної плівки з диспергованим в ній ХРК до пластини; 3) контактний пристрій для забезпечення електричного контакту до струмозбираючих шин пластини СБ через проколи плівки з ХРК чи отвори в ній; 4) притиснення полімерної плівки з ХРК до пластини СБ присисанням тільки через отвори і канавки в столі, які не перекриті пластиною і віддалені від її середини; 5) полімерна плівка з ХРК, розміри якої значно перевищують розміри пластини СБ. Недоліками цих пристроїв є: 1) застосування вмонтованого в конструкцію пристрою нагрівного стола, пристосованого до вакуумного присисання безпосередньо до нього пластини СБ і полімерної плівки з ХРК; 2) необхідність використання вакуумної системи; 3) необхідність використання полімерної плівки з ХРК, розміри якої більші розмірів пластини СБ; 4) нерівномірне притиснення плівки з ХРК до всіх ділянок поверхні пластини; 5) здійснення електричного контакту до струмозбираючих шин СБ через проколи плівки з ХРК чи отвори в ній. Наведені недоліки відомих пристроїв ускладнюють конструкції пристроїв, їх виготовлення і застосування, а також збільшують їх вартість. Задачею запропонованої корисної моделі є створення простого і дешевого пристрою для виявлення локальних дефектних областей в р-n переходах пластин СБ, який може бути виготовлений в лабораторних умовах, який не потребує застосування вмонтованого нагрівного стола і використання вакуумної системи для притиснення до нього пластини СБ і полімерної плівки з ХРК до пластини СБ, в якому забезпечується рівномірно щільне притискання плівки з ХРК до пластини і можливе використання плівки, розміри якої дозволяють тільки частково покрити поверхню пластини СБ, що дозволяє здійснювати точну координатну прив'язку дефекту на поверхні пластини СБ, в якому спрощується і забезпечується надійний електричний контакт до струмозбираючих шин пластини СБ, який дозволяє досягати такий ж є технічний результат, який досягається з допомогою пристрою прототипу. Поставлена задача вирішується тим, що пристрій для виявлення локальних дефектних областей в p-n переходах пластин СБ полягає в тому, що він містить платформу, виготовлену із високотеплопровідного металу, контактний пристрій, закріплений на платформі і електрично ізольований від неї, пластину СБ, встановлену на платформі і закріплену на ній пружними металевими пелюстками контактного пристрою через контакт пелюстків до струмозбираючих шин пластини СБ, полімерну плівку з диспергованим в ній ХРК, яка частково покриває поверхню пластини СБ, притискач - пристрій для притиснення плівки з ХРК до пластини СБ, який містить металеву навантажувальну раму, що з'єднана через теплоізоляційні стійки з прозорою пластиною, що опирається на плівку з ХРК. Для виявлення локальних дефектних областей в p-n переходах пластин СБ використовують будь-який нагрівний стіл, на який встановлюється запропонований пристрій корисної моделі. Стіл з пристроєм нагрівають так, щоб стаціонарна температура поверхні платформи досягала 1 UA 76273 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 значення, близького до мінімальної температури холестеричного стану ХРК в плівці. Після цього на p-n перехід пластини СБ подається зворотна напруга і через прозору пластину притискача спостерігається плівка. Фіксується напруга, при якій з'являються візуальні відображення локально нагрітих областей пластини в плівці з ХРК. До спільних ознак найближчого аналога і запропонованої корисної моделі є використання: 1) полімерної плівки з диспергованим в ній ХРК; 2) нагрівного стола; 3) зворотної напруги до p-n переходу. Суттєвими ознаками запропонованого пристрою є: 1) металева високотеплопровідна платформа, на якій закріплюється пластина СБ; 2) контактний пристрій, закріплений на платформі і електрично ізольований від неї, з металевими пружними пелюстками-контактами, якими пластина СБ притискується до платформи і через які подається напруга на p-n перехід; 3) відсутність вакуумного присисання пластини СБ до стола і полімерної плівки з ХРК до пластини СБ; 4) притискач полімерної плівки з ХРК до пластини СБ; 5) можливість використання будьякого нагрівного стола, на якому розміщують платформу. На Фіг. 1 показаний варіант здійснення корисної моделі - пристрою для виявлення локальних дефектних областей в p-n переходах пластин сонячних батарей. На Фіг. 1 зображено алюмінієву платформу 1 з закріпленим на ній контактним пристроєм, елементами якого є пружний латунний пелюсток 2 і циліндричну гайку 3, 4 - пластину СБ, 5 полімерну плівка з диспергованим в ній ХРК, 6, 7, 8 - конструктивні елементи, які з'єднані між собою і складають конструкцію притискача полімерної плівки з ХРК до пластини СБ, де 6 прозора скляна пластина, 7 - теплоізоляційні (пінопласт) стійки, 8 - металева навантажувальна рама, 9 - нагрівний стіл. На Фіг. 2 зображено приклад візуального відображення в плівці ХРК локально нагрітих областей на фрагменті пластини СБ, зафіксований при зворотній напрузі 9,5 В, за допомогою запропонованого пристрою. Використана плівка ХРК з температурним діапазоном існування холестеричного стану 39-44 С°. Реальне кольорове відображення на Фіг. 2 показано в чорнобілому контрасті. Послідовність виконання операцій для виявлення дефектних областей в p-n переході пластини СБ при застосуванні наведеного на Фіг. 1 варіанта пристрою наступна: 1) встановити платформу (1) на нагрівний стіл (9); 2) встановити пластину (4) на платформу; 3) виставити на струмозбираючі шини пластини пружні пелюстки (2); 4) притиснути пелюстки до пластини з допомогою циліндричної гайки (3); 5) розмістити на поверхні пластини (4) полімерну плівку (5); 6) накрити плівку прозорою пластиною (6) притискача; 7) підключити пластину (4) через платформу і її контактний пристрій до джерела живлення для подачі зворотної напруги на p-п перехід; 8) включити нагрівання стола до встановлення такої стаціонарної температури, при якій спостерігається рівномірне і стале почервоніння плівки (5); 9) зменшити сталу температуру стола на 1,0-1,5 °C, при якій зникає почервоніння плівки; 10) включити подачу зворотної напруги на p-n перехід пластини (4); 11) поступово збільшувати напругу на p-n переході пластини (4) і спостерігати за поверхнею плівки (5) під прозорою пластиною (6); 12) зафіксувати появу локальних кольорових областей в плівці (5), їх розташування і напругу, при якій вони виникають. Джерела інформації: 1. J. Schmidt, I. Dierking. Localization and imaging of local shunt in solar cells using polymerdispersed liquid crystals. Progress in Photovoltaic: Research and Applications, vol.9, 2001, pp.263271. 2. J. Isenberg and W. Warta. Realistic evaluation of power losses in solar cells by using term graphic methods. Journal Applied Physics, 95, 2004, pp. 5200-5209. 3. S.A. Correiaa, J. Lossena, M. Bahrb. Eliminating shunt from industrial silicon solar cells by spatially resolved analysis. 21-st European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition, 4-8 September 2006, Dresden, Germany. 4. Shuntometer 404 @ 704 Passan, Belval S.A. www. belval.com/parson/. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 60 Пристрій для виявлення локальних дефектних областей в p-n переходах пластин сонячних батарей, який містить нагрівний стіл, пластину сонячної батареї на нагрівному столі, полімерну 2 UA 76273 U 5 плівку з диспергованим в ній холестеричним рідким кристалом на поверхні пластини сонячної батареї, контактний пристрій для подачі напруги до p-n переходу, джерело напруги, вимірювальні прилади, який відрізняється тим, що містить металеву платформу, контактний пристрій, закріплений на платформі і електрично ізольований від неї, пластину сонячної батареї на платформі, закріплену на ній пружними металевими пелюстками контактного пристрою, які виставлені на струмозбираючі шини пластини сонячної батареї, полімерну плівку з диспергованим в ній холестеричним рідким кристалом, яка частково покриває поверхню пластини, притискач, який опирається на плівку прозорою пластиною і притискує її до пластини сонячної батареї. Комп’ютерна верстка М. Ломалова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3