光伏晶硅Lamb波非接触缺陷检测传感器及成像系统研制

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11372016
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    128.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A0812.实验固体力学
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2017-12-31

项目摘要

The silicon solar batteries, as green and environment-friendly energy resources, have already attracted extensive attention from all over the world. However, the various defects(e.g.,the cracks) of the silicon wafer will adversely affect the photoelectric conversion efficiency of the batteries. It means that how to quickly and effectively detect the defects with an in-situ non-contact method and improve manufacturing technologies to guarantee the quality of product is of great academic significance and engineering application value. The project proposes a new non-contact method to detect the defects of the silicon wafer by using Lamb waves, and also develop a novel non-contact Lamb waves transducer and imaging system for testing, including 1) to investigate Lamb waves propagation in the silicon wafer with a consideration of the effect of the silicon wafer's anisotropy, and mainly to research the displacement distribution of asymmetric modes and the conditions on generating the wave modes; 2) to optimally design and develop a gas-based piezoelectric composite line-focus transducer, to characterize the relationship between the physical size and resolution of the transducer, the structural style and acoustic impedance, the volume of components and acoustic impedance,the frequency and damping, other parameters and piezoelectric properties, etc., and mostly to focus on the matching of acoustic impedance and the improvement of manufacturing technologies; 3) to solve the acquiring of experiment data, signal processing and the construction of imaging system. And primarily to deal with high speed data acquisition, processing, imaging technology, etc. 4) to construct an integrated detecting and imaging system, and also to verify the detection of the defects in the silicon solar batteries.
硅太阳能电池作为绿色、环保的新能源受到全球广泛关注。然而,晶硅中的各类缺陷(如裂纹等)对电池的光电转换效率影响颇大。如何非接触快速有效地在线检测硅太阳能电池晶硅中的缺陷,进而改进制造工艺,确保产品质量,具有重要的学术意义及应用价值。项目提出一种Lamb波非接触检测晶硅缺陷的新方法;研制一套新型的非接触Lamb波传感器及检测成像系统,包括:1)研究Lamb波在晶硅中的传播特性,考虑晶硅(如单晶硅)的非各向同性对波传播的影响,重点研究低阶非对称模态的波结构及产生条件;2)优化设计、研制气体基压电复合材料线聚焦传感器,研究探头几何尺寸与分辨率、复合结构形式和材料体积组份与声阻抗、频率与衰减以及各参数与压电特性等关系,重点研究传感器的声阻抗匹配与制造工艺;3)研究数据采集、信号处理与成像软件系统。重点解决数据高速采集、处理、成像等关键技术;4)集成构建检测成像系统,并验证太阳能电池晶硅缺陷的检测。

结项摘要

晶硅是太阳能光伏领域中的重要原材料之一。在单晶硅及单晶硅太阳能电池片的生产和使用过程中,可能会产生各种类型的损伤,这将导致其光电转换效率的降低,进而影响正常的发电过程。空气耦合超声检测技术因具有非接触、检测方便等特点,被广泛地应用于材料的在线检测。本项目基于空气耦合超声检测技术,开展了光伏晶硅Lamb波非接触式缺陷检测方法研究,并研制了一系列气体基压电复合材料空耦传感器及成像检测系统。. 首先,研究了单晶硅中的导波频散理论和频散曲线计算方法,揭示了导波在传播过程中的频散特性;建立了空气耦合条件下激励/接收 Lamb 波的条件,研究了低阶模态 Lamb波的入射角与频率之间的关系,并分析了单晶硅材料的各向异性对 Lamb 波传播特性的影响;提出了单晶硅片中 Lamb 相速度和群速度的测量方法,分析了 Lamb 波与单晶硅片中不同深度、不同取向裂纹缺陷的相互作用机理,并提出了基于相关函数法的裂纹缺陷检测技术。其次,基于空气耦合超声检测技术,建立了气体基 1-3 型压电复合材料仿真模型,优化设计了传感器结构参数;研制了一系列基于气体基 1-3 型压电复合材料的空气耦合超声传感器,并进行了声阻抗匹配研究。再次,进行了单晶硅片中裂纹缺陷的成像技术研究及单晶硅太阳能电池片中裂纹缺陷的扫描检测技术研究;集成了空气耦合超声检测平台,研制了自动化空气耦合超声检测系统。最后,对影响空气耦合超声检测的因素进行了分析。

项目成果

期刊论文数量(16)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(2)
专利数量(8)
黏接结构中超声波的能量反射与透射特性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    北京工业大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    丁俊才;吴斌;何存富;郑明方;张学聪
  • 通讯作者:
    张学聪
不同界面形式的粘接结构中纵波的反射与透射
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    华中科技大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    丁俊才;吴 斌;何存富;周洋帆
  • 通讯作者:
    周洋帆
板状粘接结构中对称和反对称纵波与界面的相互作用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    振动与冲击
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    丁俊才;吴斌;何存富
  • 通讯作者:
    何存富
Design and Fabrication of Air-Based 1-3 Piezoelectric Composite Transducer for Air-Coupled Ultrasonic Applications
用于空气耦合超声波应用的空气基 1-3 压电复合换能器的设计和制造
  • DOI:
    10.1155/2016/4982616
  • 发表时间:
    2016-01-01
  • 期刊:
    JOURNAL OF SENSORS
  • 影响因子:
    1.9
  • 作者:
    He, Cunfu;Wang, Yaoyao;Wu, Bin
  • 通讯作者:
    Wu, Bin
纵波在含有线性粘滞粘接层的粘接结构中的传播
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    复合材料学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    丁俊才;吴斌;何存富
  • 通讯作者:
    何存富

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其他文献

基于勒让德正交多项式法的反射/透射特性研究
  • DOI:
    10.13700/j.bh.1001-5965.2019.0434
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    北京航空航天大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    何存富;任晢文;吕炎;高杰;王硕;宋国荣
  • 通讯作者:
    宋国荣
快速超声C扫描成像中的信号频域分析法及其应用
  • DOI:
    10.11936/bjutxb2019070004
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    北京工业大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    宋国荣;窦致夏;吕炎;马书旺;文硕;张斌鹏;何存富
  • 通讯作者:
    何存富
相位加权的矢量全聚焦超声阵列成像方法研究
  • DOI:
    10.15949/j.cnki.0371-0025.2017.04.014
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    声学学报(中文版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    焦敬品;杨素方;何存富;吴斌
  • 通讯作者:
    吴斌
钢绞线中纵向模态衰减特性的试验研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    建筑结构学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘增华;何存富;张易农;刘溯;吴斌
  • 通讯作者:
    吴斌
机械结构液体层厚度超声谐振的测量方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    振动.测试与诊断
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    焦敬品;张强;何存富;吴斌
  • 通讯作者:
    吴斌

其他文献

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兆瓦级风机主轴轴承接触载荷声弹性监测技术
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    269 万元
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  • 资助金额:
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  • 批准年份:
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    面上项目

相似国自然基金

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相似海外基金

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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