《光伏晶矽Lamb波非接觸缺陷檢測感測器及成像系統研製》是依託北京工業大學，由何存富擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：光伏晶矽Lamb波非接觸缺陷檢測感測器及成像系統研製
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：何存富
- 依託單位：北京工業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
矽太陽能電池作為綠色、環保的新能源受到全球廣泛關注。然而，晶矽中的各類缺陷（如裂紋等）對電池的光電轉換效率影響頗大。如何非接觸快速有效地線上檢測矽太陽能電池晶矽中的缺陷，進而改進制造工藝，確保產品質量，具有重要的學術意義及套用價值。項目提出一種Lamb波非接觸檢測晶矽缺陷的新方法；研製一套新型的非接觸Lamb波感測器及檢測成像系統，包括：
1、研究Lamb波在晶矽中的傳播特性，考慮晶矽（如單晶矽）的非各向同性對波傳播的影響，重點研究低階非對稱模態的波結構及產生條件；
2、最佳化設計、研製氣體基壓電複合材料線聚焦感測器，研究探頭幾何尺寸與解析度、複合結構形式和材料體積組份與聲阻抗、頻率與衰減以及各參數與壓電特性等關係，重點研究感測器的聲阻抗匹配與製造工藝；
3、研究數據採集、信號處理與成像軟體系統。重點解決數據高速採集、處理、成像等關鍵技術；
4、集成構建檢測成像系統，並驗證太陽能電池晶矽缺陷的檢測。
結題摘要
晶矽是太陽能光伏領域中的重要原材料之一。在單晶矽及單晶矽太陽能電池片的生產和使用過程中，可能會產生各種類型的損傷，這將導致其光電轉換效率的降低，進而影響正常的發電過程。空氣耦合超聲檢測技術因具有非接觸、檢測方便等特點，被廣泛地套用於材料的線上檢測。本項目基於空氣耦合超聲檢測技術，開展了光伏晶矽Lamb波非接觸式缺陷檢測方法研究，並研製了一系列氣體基壓電複合材料空耦感測器及成像檢測系統。 首先，研究了單晶矽中的導波頻散理論和頻散曲線計算方法，揭示了導波在傳播過程中的頻散特性；建立了空氣耦合條件下激勵/接收 Lamb 波的條件，研究了低階模態 Lamb波的入射角與頻率之間的關係，並分析了單晶矽材料的各向異性對 Lamb 波傳播特性的影響；提出了單晶矽片中 Lamb 相速度和群速度的測量方法，分析了 Lamb 波與單晶矽片中不同深度、不同取向裂紋缺陷的相互作用機理，並提出了基於相關函式法的裂紋缺陷檢測技術。其次，基於空氣耦合超聲檢測技術，建立了氣體基 1-3 型壓電複合材料仿真模型，最佳化設計了感測器結構參數；研製了一系列基於氣體基 1-3 型壓電複合材料的空氣耦合超聲感測器，並進行了聲阻抗匹配研究。再次，進行了單晶矽片中裂紋缺陷的成像技術研究及單晶矽太陽能電池片中裂紋缺陷的掃描檢測技術研究；集成了空氣耦合超聲檢測平台，研製了自動化空氣耦合超聲檢測系統。最後，對影響空氣耦合超聲檢測的因素進行了分析。
