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研究生:黃文賢
研究生(外文):W.S.Huang
論文名稱:太陽能車晶片封裝技術之探討與模組效率分析
論文名稱(外文):Investigation on Encapsulation Technique of Solar Cells for Solar Cars
指導教授:林克默林克默引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:南台科技大學
系所名稱:機械工程系
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2006
畢業學年度:94
語文別:中文
論文頁數:48
中文關鍵詞:太陽光電太陽電池真空熱壓封裝內耗電阻
外文關鍵詞:PhotovoltaicsSolar cellsLaminator encapsulationInner resistance
相關次數:
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本文主要探討太陽能車晶片之封裝技術。為了充分利用太空級太陽能晶片的轉換效率,我們選擇與矽基太陽能晶片不同的封裝材料 - DuPont Tefzel。因此,需要重新檢驗封裝製程參數的設定:我們比較封裝材料PC和Tefzel透光率之差異,並以Tefzel 為表面覆蓋材料封裝數個矽基太陽能晶片作為試樣,量測其在高濕熱潮環境下使用效率的變化。實驗結果顯示,相對於PC膜Tefzel在紫外線區擁有較高穿透率,十分適合多接面太陽能晶片的封裝應用。但因收縮係數較高,其封裝製程與使用保養皆不同於以往。我們的初步研究指出:Tefzel/EVA/晶片/EVA/玻璃纖維的封裝結構以155°C-6分鐘的固化溫度時間為最好。而晶片的焊接溫度在300度的最大輸出功率隨著熱循環實驗的次數增加,卻不會有過大的衰竭的現象,由實驗結果可以了解,300C的焊接溫度較適合太空級太陽能晶片的運用。
We present our results about the encapsulation technique of solar cells for solar cars. In order to fully make use of the efficiency of space used solar cells, we chose a special material – Dupont Tefzel. Thus, the encapsulation parameters have to be investigated anew. Therefore we compared the transmittens between PC and Tefzel films. Tefzel was used as surface cover to encapsulate several cells as test samples. Then, we measured their efficiency variation under high temperature and high humidity to study the influences of temperature and humidity on encapsulation. Experiments results showed that in contrast to PC films, Tefzel has higher transmittens in UV area and thus is suitable for encapsulating multi-juntion solar cells. However, its shrink coefficience is also higher than that of PC films so that its manufacture process, usage and maintance are also different from those of PC films. Our primary results showed that the best curing conditions were achieved under 155°C and 6 minutes.
摘要 iii
英文摘要 iv
致謝 v
目錄 vi
表目錄 ix
圖目錄 xi
第一章序論 1
1.1前言 1
1.2目前太空級太陽能晶片封裝問題及解決方向 2
第二章 太陽光電原理與封裝技術 4
2.1 太陽能晶片的工作原理及性能特性 4
2.2太空級太陽能晶片特性簡介 8
2.3 封裝結構與技術 11
2.3.1 封裝材料簡介 12
2.3.2 焊接製程簡介 13
2.3.3 內電阻量測 14
2.3.3.1 檢測電路與分析程式 14
2.3.3.2 人工光源系統 17
2.4非線性方程式之數值分析 21
2.4.1量測電路 23
2.4.2內耗電阻之量測 25
2.5準備工作 26
第三章實驗設備及步驟 28
3.1 實驗儀器 28
3.1.1 真空熱壓機 28
3.1.2 恆溫恆濕機 30
3.1.3 晶片量測平台 31
3.2實驗內容與步驟 32
3.3 熱壓封裝參數分析 33
3.3.1製程壓力分析 33
3.3.2高溫高濕實驗 34
3.3.3熱循環實驗 34
第四章 結果與討論 36
4.1穿透率量測結果比較 36
4.2未經高溫高濕製程穿透率的比較分析 39
4.3 模組模擬分析 39
4.3.1 加入內電阻變化分析 40
4.3.2 改變溫度電壓的變化分析 41
4.3.3 改變光電流的變化分析 41
4.3.4內電阻固定Voc、Isc不同變化對總功率輸出的影響 42
4.3.5內電阻不同Isc和Voc變動對總功率輸出的影響 43
4.3.6 Isc和Voc變動10 % 內電阻與總功率變化的情形 44
第五章 結論與未來工作 45
5.1 結論 45
5.2 未來工作 45
文獻參考 46
作著簡介 48
[1]德國RWE Space Solar Power 公司,太陽能晶片型號GAGET2-ID2/160-8040 資料表格 (2005)。
[2]G. Strobl et al., Advanced GaInP/Ga(In)As/ Ge Triple Junction Space Solar Cells, 19th European Photovoltaic Solar Energy Conference, Paris (2004)。
[3]U. Hartmann, Train the Trainer, The German Solar Energy Society (2004).
[4]LAMINATOR 350S型封裝機使用手冊,NISSHINBO公司,日本 (2004)。
[5]彭富章,太陽能光電板封裝技術及EVA封裝膜衰退變色之研究(上),光訊59期,(1995) 14。
[6]彭富章,太陽能光電板封裝技術及EVA封裝膜衰退變色之研究(下),光訊60期,(1995) 38。
[7]黃雄聖、黃文賢、劉宗志、張俊男、林克默,太陽光電模組檢測與封裝技術之探討,撰寫中 (2005)。
[8]DuPont High Performance Films Inc., Fluoropolymer film specification Bulletin T62-4: Tefzel® (2005)。
[9]郭禮青, 國內太陽光電發展可期,工業材料203期 137-142
[10]莊家琛,太陽能工程-太陽電池篇 (2003)
[11]M. McCormck, S. Jin, H. S. Chen and D. A. Machusak, “New Lead-Free, Sn-Zn-In Solder Alloys”, Journalof Electronic Materials,vol. 23, no.7, pp.687-690, 1994.
[12]Environmental Protection Agency, Comprehensive Review of Lead in the Environment under TSCA, 56FR 22096-98, 1991.
[13]賴玄金,『從IPC Work’99 會議中看無鉛銲錫電子構裝之應用現況與發展趨勢』,工業材料 第158 期,第99 ~ 107頁,1990年二月。
[14]梁元彰,『無鉛銲錫合金概論』,電腦與通訊 第90期,第45 ~ 49頁, 2000 年六月。
[15]J.Glazer,Internation Materials Review,Vol.40(2),pp. 65-93,(1995)。
[16]Section1417, Amendment to the Safe Drinking Water Act, 6-19-1986, American.
[17]張淑如,『鉛對人體的危害』,勞工安全衛生簡訊, 第12 期, 第17至18 頁, 1995 年。
[18]J. Glazer, “Microstructure and Mechanical Properties of Pb-Free Solder Alloys for Low-cost Electronic Assembly:A Review”, Journal of Electronic Materials, vol.23, no. 8, pp693-700, 1994.
[19]S. Jin, “Developing Lead-free Solders:A Challenge and Opportunity”, JOM, pp.13, 1993.
[20]M. McCormack and S. Jin, “New, Lead-Free Solders”, Journal of Electronic Materials, vol.23, no.7, pp.635-640, 1994.
[21]W. J. Plumbridge, Journal of Materials Science, Vol. 31, pp.2501-2514, (1996).
[22]N.-C. Lee, 「1998先進電子封裝技術趨勢研討會」講義,新竹, pp.8/1-8/8,(1998).
[23]林政仁、陳新郁 譯,有限元素分析-理論與應用ANSYS, 高立圖書有限公司。
[24]宋明俊,複金屬燈特性研究,碩士論文,國立中山大學電機工程學系。
[25]黃雄聖,太陽光電模組檢測與封裝技術之探討,碩士論文,南台科技大學機械研究所,2006。
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