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移动的“小矮人” – 用于太阳能产业的120 Hz红外摄像机

对几乎所有工业制造流程而言,加工温度和产品温度都是十分重要的物理参数。这点在太阳能产业中也不例外。适用于工业领域的红外摄像机因其在红外传感技术领域中取得的新进展和亲民的售价,从而在太阳能产业中获得了更广泛的应用。

在太阳能产业中,太阳能模块的生产与监测尤其离不开大大小小的热加工。因此,通常使用都泰1160紧凑型快速响应红外热像仪来显示和监测这些热加工过程。

 

钎焊加工中的温度监测

在太阳能模块制造过程中,当把晶圆钎焊成串时,需要了解晶圆上的温度分配情况,从而确保实现可靠的装配。测温是在与钎焊点相连的硅表面进行的。这就是用来测定钎焊工艺均质性的方式。

 

在监测钎焊工艺时,遇到的挑战是:需要提供足够的局部分辨率与瞬时分辨率,鉴于钎焊点可以在不到一秒的时间内实现加热。对此,DT红外摄像机进行了具体完善,使其分辨率达到160x120像素,帧速率达到120 Hz,进而成为适用于该工艺的理想装置。

 

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上述两幅插图例举的是太阳能电池生产过程中的感应钎焊工艺。首先,太阳能电池被运送至钎焊区。电池上方是两个金属带(在左图中以白色箭头表示),它们将与电池共同接受钎焊加工。随后,感应加热元件下降到铜线位置,并将铜线压向太阳能电池。通过产生感应区,铜线开始升温,同时与太阳能电池的金属触头相连。如右图所示,太阳能电池中的热能生成过程清晰可见。此时,需确保硅材料中的温度不得超过固定值,因为晶圆很有可能会因内部摩擦出现碎裂。

 

层压加工中的温度监测

 

热像仪的进一步应用是对单晶圆钎焊成串后的层压加工进行热温监测。在加热和冷却阶段,基于热温监测的加工过程能够在整个面板区实现一致的温度分配。因此,对太阳能电池进行层压加工的压力将会减小,而层压膜 – 次品率也会明显降低。

“连接”软件截图

太阳能电池的功能控制

 

非接触红外测温热成像是对太阳能电池实现功能控制的必要方式。实现该功能控制的方法之一是采用红外摄像机对太阳能电池进行周期性调整的曝光(带有同步观测) – 照明锁定热成像(Illuminated Lock-In Thermography)。当太阳能电池曝光所产生的电荷发生分离时,会在故障零件上出现泄漏。而这又进一步造成电池的局部升温,从而被热像仪探测到,并将其作为热点。下图系统地显示了过程设置内容。

 

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另一种检查方法是黑暗锁定热成像(Dark Lock-In Thermography)。在该方法中,太阳能电池将会与电源装置相连,

进而呈现热辐射反应。随后,热成像摄像机可通过测定表面温度来找到产品质量较低的区域。

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红外热像仪的优势

 

上述应用充分表明了非接触热温监测的优点,即:

    在不影响物体或过程的情况下进行测温

    在过程进行中对运动物体、难触及物体或极热物体进行测温

    温度为实时测得,而对温度的纠正则可在过程进行中实现

    通过热成像与图像来记录过程,以作为质量审核的部分资料

现代热像仪通常具有极其紧凑的构造和120 Hz的图像帧率。因此,我们能够地把当前设定的审核方式运用到持续进行的过程中(带有并行测试次数)。

 

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