Неразрушающий контроль в производстве и испытаниях крениевых фотоэлектрических модулей

• Автор: Юрченко, Алексей Васильевич
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 226 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. ОБЗОР НЕРАЗРУШАЮЩИХ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСНОВНЫХ ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПОЛУПРОВОДНИКОВ
1.1. Методики и датчики для определения величины удельного сопротивления
1.2. Определение времени жизни неосновных носителей заряда
1.3. Структура и электрофизические свойства мультикристаллического кремния
1.4. Автодинные датчики с элементами микромеханики
1.5. Анализ режимов работы автодинных датчиков
1.5.1. Непрерывный режим работы автодина
1.5.2. Автодины с линейной частотной модуляцией
1.5.3. Автодины с синусоидальной частотной модуляцией
1.5.4. Автодины с импульсной модуляцией
Глава 2. ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МОДУЛЕЙ
2.1. Электроперенос в ФЭП
2.2. Вольтамперная характеристика
2.3. Спектральные характеристики
2.4. Коэффициент поглощения
2.5. Коэффициент отражения
2.6. Нахождение тока короткого замыкания
2.6.1. Неосновные носители заряда в п-области
2.6.2. Неосновные носители заряда в р-области
2.7. Эквивалентная схема ФЭП
2.8. Влияние планарной неоднородности ФЭП на его эффективность
2.8.1. Модель планарно неоднородного ФЭП
2.8.2. Подложечная составляющая
2.8.3. Технологическая составляющая
2.9. Электроперенос в локально освещенных ФЭП
2.9.1. Точечный источник засветки в бесконечном р-п переходе
2.9.2. ВАХ при малом уровне сигнала
2.9.3. Фотоэффект в р-п переходе, работающий в режиме насыщения
2.10. Модели, применяемые для оценки вырабатываемой мощности
2.10.1. Модель КПД
2.10.2. Модель поправочных коэффициентов
2.10.3. Физическая модель
2.10.4. Статистическая модель
Глава 3. МЕТОДЫ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ СТРУКТУРНО-НЕОДНОРОДНОГО МАТЕРИАЛА
3.1. Методика неразрушающего СВЧ-контроля
3.2. Установки, используемые при исследованиях неразрушающих методов контроля структурно-неоднородных материалов
3.3. Технические решения по структуре включения образца в
СВЧ-поле датчиков-зондов
3.3.1. Коаксиальные датчики
3.3.2. Автодинные датчики
3.4. Описание настройки автодинных датчиков для измерения
параметров кремния
3.5. Бесконтактное измерение основных параметров мультикремния
3.6. Установка визуализации места дефектов в солнечных элементах

3.7. Анализ точности контроля полупроводниковых материалов
автодинным датчиком
3.8. Исследование многослойных эпитаксиальных структур
Глава 4. МЕТОДОЛОГИЧЕКИЕ ОСНОВЫ ПОЛУЧЕНИЯ И ИССЛЕДОВАНИЯ ФЭП
4.1. Технология изготовления ФЭП и ФМ
4.2. МЕТОДИКИ И ОБОРУДОВАНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ КРЕМНИЯ, ФЭП И ФМ
4.3. АППАРАТУРА И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ ПЛАНАРНОЙ НЕОДНОРОДНОСТИ ФЭП
Глава 5. НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ И КОНСТРУКЦИОННЫХ ФАКТОРОВ ФЭП
5.1. Исследование влияния конструктивных факторов на эффективность ФЭП
5.2. Экспериментальное исследование планарной неоднородности
фоточувствительности ФЭП
5.3. Приборы и методы исследований
5.4. Комплекс параметров, влияющих на работу ФМ
Глава 6. АНАЛИЗ НАТУРНЫХ ИСПЫТАНИЙ ФМ И СТАТИСТИЧЕСКОЙ
МОДЕЛИ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ
6.1. Структура мобильной станции мониторинга работы ФМ
6.2. Программа управления мобильной станцией
6.3. Объекты исследования и места проведения испытаний
6.4. Описание базы данных
6.5. Результаты работы мобильной станции
6.6. Определение приходящей солнечной радиации на поверхность ФМ
6.7. Построение эмпирической модели
6.8. Нахождение температуры ФМ
6.9. Расчет мощности ФМ
6.10. Уравнения регрессии
6.11. Методика прогнозирования
7. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
В связи с увеличением потребления электроэнергии, ограниченности запасов обычных источников энергии — угля и нефти — интенсивно развиваются разработки, производство и использование альтернативных источников энергии [1_6]. Среди разнообразия экологически чистых источников энергии преобразование солнечного излучения в электричество представляется наиболее привлекательным и перспективным с точки зрения энергетических технологий будущего [7—11]. Полное количество солнечной энергии, поступающей на поверхность Земли за неделю, превышает энергию всех мировых запасов нефти, газа, угля и урана [12-14]. В РФ наибольший теоретический потенциал, более 200 млрд. т у. т., имеет солнечная энергия [15]. Вместе с тем в энергетической программе России вклад всех возобновляемых источников на 2007 г. составил 1% [11].
Задача удовлетворения потребностей населения, промышленности и сельского хозяйства в электрической энергии, особенно в регионах, удалённых от централизованных энергосетей, а также более глобальные проблемы энергообеспечения России в будущем при условии обеспечения экологической чистоты её территории расширяют использование солнечной энергетики.
Основой развития этой энергетики являются источники, обеспечивающие мощности единичных агрегатов электростанций значением 200—500 кВт при общей мощности до 30 кВт.
Комплексное освоение солнечного источника энергии позволяет решить важные социально-экономические проблемы:
• обеспечения бытовых и производственных потребителей более чем на 70% территории России с населением около 22 млн. человек, в настоящее время не охваченных системой централизованного энергоснабжения;
• повышения надёжности энергообеспечения всех регионов страны за счёт создания дополнительных автономных (резервных) источников;

как малый вес, простота изготовления и настройки на заданные электрические параметры. Основой для создания ГИС СВЧ- и КВЧ-диапазонов служат диоды Ганна, обеспечивающие генерацию и преобразование сигналов, а также разнообразные типы линий передач. Конструктивно ГИС состоят из платы (диэлектрической подложки) и корпусного или бескорпусного ДГ. На плате формируется пассивная часть схемы, включающая отрезки микрополосковых линий передач, резонаторы, трансформаторы, выходные линии передач, фильтр низкой частоты цепи питания и контактные площадки. Плата гибридно-интегральной схемы изготавливается методом тонкоплёночной технологии на поликоровой подложке. Технология изготовления платы включает вакуумное послойное напыление металлов хром - медь - никель или хром - золото с последующей фотолитографией, гравировкой и электрохимическим осаждением золота.
Для настройки на заданные частоту и выходную мощность используют серии шлейфов, расположенных вблизи резонатора и выходной линии передачи, с последующим их подсоединением с помощью токопроводящих перемычек. Операция настройки ГИС трудоёмка, при этом отсутствует возможность возврата к исходному состоянию в случае смены генераторного диода. На рис. 1.5 [49, 53] приведены разработанные конструкции ГИС коротковолновой части сантиметрового и миллиметрового диапазонов длин волн. Корпусной диода Ганна (ДГ) монтируется через отверстие в подложке в микропо-лосковый резонатор на металлическое основание-теплоотвод и располагается в пучности электромагнитной волны. Длина резонатора обычно выбирается с учётом реактивности ДГ, равной половине рабочей длины волны, распространяющейся в микрополосковой линии передачи [59]. Это предотвращает возникновение многочастотного режима генерации или перескоков частоты при изменении температуры окружающей среды и напряжения питания диода. Волновое сопротивление резонансного отрезка микрополосковой линии передачи (МПЛ) выбирается из соотношения = (10ч30)/о, где 7?0 - активное со-