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表 1 太陽能電池基板材料參數
材料 密度ρ(g/m3) 楊氏係數 E(GPa) 蒲松比ν
矽 2,400 145 0.3
錫條 7,400 40 0.28
表 2 LDV 量測太陽能電池基板 S1 試片的面內共振頻率 Frequency (kHz)
Node
Mode 1 Mode 2 Mode 3 Mode 4 Mode 5 Mode 6 Mode 7 A 19.3 22.04 26.04 29.73 38.8 44.69 47.77 B 19.3 22.59 26.24 29.73 38.48 45.1 47.77 C 19.3 22.04 26.03 29.98 38.5 41.125 47.37
表 3 LDV 量測太陽能電池基板 S2 試片的面內共振頻率 Frequency (kHz)
Node
Mode 1 Mode 2 Mode 3 Mode 4 Mode 5 Mode 6 Mode 7 A 19.45 22.6 27.82 29.98 38.8 44.32 47.77 B 19.45 22.6 27.32 29.73 38.48 44.32 47.37 C 19.45 22.6 27.32 29.73 38.9 43.23 47.77
表 4 LDV 量測太陽能電池基板 S1 與 S2 試片面內共振頻率之偏差 Resonant frequency (kHz)
Mode 無缺陷 含缺陷
表 6 完整太陽能電池基板面內共振頻率的計算值與 AF-ESPI 驅動頻率之比較 Frequency in
AF-ESPI
圖 2.1 典型的光斑圖(speckle)
PIEZO AMPLIFIER MODEL EPA-104
'
圖 2.3 電子光斑干涉術面內振動量測架構
(a)
(b)
圖 3.1 5 吋太陽能電池矽基板幾何尺寸(a)上視圖、(b)側視圖 單位：mm
單位：mm X
Z
圖 3.2 完整太陽能電池矽基板有限元素網格
圖 3.3 太陽能電池矽基板的模擬施力
圖 3.4 含裂縫太陽能電池矽基板的有限元素模型
10 20 30 40 50
Frequency (kHz) -160
-120 -80 -40
Ma g n it u d e ( d B)
圖 3.5 完整太陽能電池矽基板的面內位移頻率響應曲線
圖 3.6 太陽能電池矽基板面內共振頻率 20.08kHz 對應之振形
(a) (b)
圖 3.7 太陽能電池矽基板面內共振頻率 20.08kHz 對應之振形 (a)X 方向位移分量、(b)Z 方向位移分量
圖 3.8 太陽能電池矽基板面內共振頻率為 25.2kHz 對應之振形
(a) (b)
圖 3.9 太陽能電池矽基板面內共振頻率為 25.2kHz 對應之振形 (a)X 方向位移分量、(b)Z 方向位移分量
圖 3.10 太陽能電池矽基板面內共振頻率為 27.28kHz 對應之振形
(a) (b)
圖 3.11 太陽能電池矽基板面內共振頻率為 27.28kHz 對應之振形 (a)X 方向位移分量、(b)Z 方向位移分量
圖 3.12 太陽能電池矽基板面內共振頻率為 29.36kHz 對應之振形
(a) (b)
圖 3.13 太陽能電池矽基板面內共振頻率為 29.36kHz 對應之振形 (a)X 方向位移分量、(b)Z 方向位移分量
圖 3.14 太陽能電池矽基板面內共振頻率為 39.76kHz 對應之振形
(a) (b)
圖 3.15 太陽能電池矽基板面內共振頻率為 39.76kHz 對應之振形 (a)X 方向位移分量、(b)Z 方向位移分量
圖 3.16 太陽能電池矽基板面內共振頻率 48.16kHz 對應之振形
(a) (b)
圖 3.17 太陽能電池矽基板面內共振頻率 48.16kHz 對應之振形 (a)X 方向位移分量、(b)Z 方向位移分量
10 20 30 40 50 Frequency (kHz)
-160 -140 -120 -100 -80 -60
Ma g n it u d e ( d B)
圖 3.18 含裂縫之太陽能矽基板的面內位移頻率響應曲線
圖 3.19 含裂縫太陽能電池矽基板面內共振頻率 19.2kHz 對應之振形
(a) (b)
圖 3.20 含裂縫太陽能電池矽基板面內共振頻率 19.2kHz 對應之振形 (a)X 方向位移分量、(b)Z 方向位移分量
圖 3.21 含裂縫太陽能電池矽基板面內共振頻率 20.24kHz 對應之振形
(a) (b)
圖 3.22 含裂縫太陽能電池矽基板面內共振頻率 20.24kHz 對應之振形 (a)X 方向位移分量、(b)Z 方向位移分量
圖 3.23 含裂縫太陽能電池矽基板面內共振頻率 24.48kHz 對應之振形
(a) (b)
圖 3.24 含裂縫太陽能電池矽基板面內共振頻率 24.48kHz 對應之振形 (a)X 方向位移分量、(b)Z 方向位移分量
圖 3.25 含裂縫太陽能電池矽基板面內共振頻率 27.2kHz 對應之振形
(a) (b)
圖 3.26 含裂縫太陽能電池矽基板面內共振頻率 27.2kHz 對應之振形 (a)X 方向位移分量、(b)Z 方向位移分量
圖 3.27 含裂縫太陽能電池矽基板面內共振頻率 29.28kHz 對應之振形
(a) (b)
圖 3.28 含裂縫太陽能電池矽基板面內共振頻率 29.28kHz 對應之振形 (a)X 方向位移分量、(b)Z 方向位移分量
圖 3.29 含裂縫太陽能電池矽基板面內共振頻率 35.68kHz 對應之振形
(a) (b)
圖 3.30 含裂縫太陽能電池矽基板面內共振頻率 35.68kHz 對應之振形 (a)X 方向位移分量、(b)Z 方向位移分量
圖 3.31 含裂縫太陽能電池矽基板面內共振頻率 39.44kHz 對應之振形
(a) (b)
圖 3.32 含裂縫太陽能電池矽基板面內共振頻率 39.44kHz 對應之振形 (a)X 方向位移分量、(b)Z 方向位移分量
圖 3.33 含裂縫太陽能電池矽基板面內共振頻率 47.84kHz 對應之振形
(a) (b)
圖 3.34 含裂縫太陽能電池矽基板面內共振頻率 47.84kHz 對應之振形 (a)X 方向位移分量、(b)Z 方向位移分量
圖 4.1 太陽能電池 XZ 座標平面之定義
圖 4.2 雷射都卜勒振動儀實驗量測之試片治具
X Z
Y
圖 4.3 雷射都卜勒振動儀實驗架構示意圖
圖 4.4 太陽能電池下緣黏貼主動式壓電纖維複材作為激振源 太陽能電池基
頻譜分析儀
雷射都卜勒振動儀 訊號放大器
(a)
(b)
圖 4.5 以 LDV 量測面內共振頻率之太陽能電池及量測點 (a)試片 S1，(b)試片 S2
10 20 30 40 50 60 70 80 Frequency (kHz)
0 2 4 6 8
M agni tu d e( V o lt )
圖 4.6 LDV 量測太陽能電池 S1 試片 A 點之面內振動的頻率響應曲線
圖 4.7 LDV 量測太陽能電池 S1 試片 A 點之面內振動的相位頻率響應曲線
10 20 30 40 50 60 70 80 Frequency (kHz)
0 2 4 6 8
M agni tu d e ( vol t)
圖 4.8 LDV 量測太陽能電池 S1 試片 B 點之面內振動的頻率響應曲線
圖 4.9 LDV 量測太陽能電池 S1 試片 B 點之面內振動的相位頻率響應曲線
10 20 30 40 50 60 70 80 Frequency (kHz)
0 2 4 6 8
M agni tu d e ( vol t)
圖 4.10 LDV 量測太陽能電池 S1 試片 C 點之面內振動的頻率響應曲線
圖 4.11 LDV 量測太陽能電池 S1 試片 C 點之面內振動的相位頻率響應曲線
10 20 30 40 50 60 70 80 Frequency (kHz)
0 4 8 12
M agni tu d e ( v ol t)
圖 4.12 LDV 量測太陽能電池 S2 試片 A 點之面內振動的頻率響應曲線
圖 4.13 LDV 量測太陽能電池 S2 試片 A 點之面內振動的相位頻率響應曲線
10 20 30 40 50 60 70 80 Frequency (kHz)
0 4 8 12
M agni tu d e ( v ol t)
圖 4.14 LDV 量測太陽能電池 S2 試片 B 點之面內振動的頻率響應曲線
圖 4.15 LDV 量測太陽能電池 S2 試片 B 點之面內振動的相位頻率響應曲線
10 20 30 40 50 60 70 80 Frequency (kHz)
0 4 8 12
M agni tu d e ( v ol t)
圖 4.16 LDV 量測太陽能電池 S2 試片 C 點之面內振動的頻率響應曲線
圖 4.17 LDV 量測太陽能電池 S2 試片 C 點之面內振動的相位頻率響應曲線
(a)
(b)
圖 4.18 含裂縫太陽能電池基板照片 (a)試片整體照片、(b)缺陷放大照片
10 20 30 40 50 60 70 80 Frequency (kHz)
0 0.4 0.8 1.2
Ma g n it u d e ( v o lt )
圖 4.19 LDV 量測含裂縫太陽能電池基板面內振動的頻率響應曲線
圖 4.20 LDV 量測含裂縫太陽能基板電池面內振動的相位頻率響應曲線
圖 4.21 電子光斑干涉術量測面內振動的光路架設照片 Laser
Beam-splitter Mirror
Spatial filter CCD Camera
(a)
(b)
圖 4.22 LabVIEW 圖控程式介面 (a)實驗參數面板、(b)影像擷取面板
LabVIEW
Image Process
By Matlab Output Images AF-ESPI Image
Acquired by CCD
Exciting in-plane Vibration of PV
Cell Substrate Function
Generator Power Amplifier Input Driving
Frequency and Voltage
圖 4.23 自動化電子光斑面內振動實驗流程圖
(a)
(b)
圖 4.24 完整太陽能電池基板於 19.8kHz 驅動頻率下之 X 方向位移分量 (a)AF-ESPI 量測之面內振形光斑條紋、(b)數值模擬位移等高線
(a)
(b)
圖 4.25 完整太陽能電池基板於 19.8kHz 驅動頻率下之 Z 方向位移分量 (a)AF-ESPI 量測之面內振形光斑條紋、(b)數值模擬位移等高線
(a)
(b)
圖 4.26 完整太陽能電池基板於 29.85kHz 驅動頻率下之 X 方向位移分量 (a)AF-ESPI 量測之面內振形光斑條紋、(b)數值模擬位移等高線
(a)
(b)
圖 4.27 完整太陽能電池基板於 29.85kHz 驅動頻率下之 Z 方向位移分量 (a)AF-ESPI 量測之面內振形光斑條紋、(b)數值模擬位移等高線
(a)
(b)
圖 4.28 完整太陽能電池基板於 38.65kHz 驅動頻率下之 X 方向位移分量 (a)AF-ESPI 量測之面內振形光斑條紋、(b)數值模擬位移等高線
(a)
(b)
圖 4.29 完整太陽能電池基板於 38.65kHz 驅動頻率下之 Z 方向位移分量 (a)AF-ESPI 量測之面內振形光斑條紋、(b)數值模擬位移等高線
(a)
(b)
圖 4.30 完整太陽能電池基板於 48.25kHz 驅動頻率下之 X 方向位移分量 (a)AF-ESPI 量測之面內振形光斑條紋、(b)數值模擬位移等高線
(a)
(b)
圖 4.31 完整太陽能電池基板於 48.25kHz 驅動頻率下之 Z 方向位移分量 (a)AF-ESPI 量測之面內振形光斑條紋、(b)數值模擬位移等高線
(a)
(b)
圖 4.32 含裂縫太陽能電池基板於 19.06kHz 驅動頻率下之 X 方向位移分量 (a)AF-ESPI 量測之面內振形光斑條紋、(b)數值模擬之位移等高線
(a)
(b)
圖 4.33 含裂縫太陽能電池基板於 19.06kHz 驅動頻率下之 Z 方向位移分量 (a)AF-ESPI 量測之面內振形光斑條紋、(b)數值模擬之位移等高線
(a)
(b)
圖 4.34 AF-ESPI 量測(a)完整、(b)含裂縫
之太陽能電池基板面內共振模態之 X 方向振形光斑條紋
(a)
(b)
圖 4.35 AF-ESPI 量測(a)完整、(b)含裂縫
之太陽能電池基板面內共振模態之 Z 方向振形光斑條紋