案例：高(gao)壓(ya)功(gong)率放大器在(zai)復合材料(liao)線聚焦空(kong)耦超聲傳(chuan)感器應用

　　實驗(yan)名稱：基(ji)于(yu)氣體基(ji)壓電復(fu)合材料(liao)的線聚(ju)焦空耦超(chao)聲傳感器研制與應用

　　研究(jiu)方向：

　　目前，國內外關于(yu)晶硅(gui)太陽能電池缺陷(xian)(xian)檢(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)的(de)(de)方法(fa)主要有：光(guang)致(zhi)(zhi)熒光(guang)法(fa)、電致(zhi)(zhi)發光(guang)法(fa)和(he)(he)超(chao)聲諧振(zhen)技(ji)(ji)術等。采(cai)用光(guang)致(zhi)(zhi)熒光(guang)譜法(fa)，對比光(guang)致(zhi)(zhi)熒光(guang)信號的(de)(de)強度(du)能充分反映出(chu)(chu)晶硅(gui)材(cai)料(liao)表面(mian)缺陷(xian)(xian)的(de)(de)深度(du)。采(cai)用電致(zhi)(zhi)發光(guang)法(fa)辨別出(chu)(chu)了(le)(le)晶硅(gui)的(de)(de)內部(bu)(bu)和(he)(he)外部(bu)(bu)缺陷(xian)(xian)，對裂紋、斷柵進(jin)行了(le)(le)識別和(he)(he)定位。提出(chu)(chu)了(le)(le)使用超(chao)聲諧振(zhen)技(ji)(ji)術對全尺(chi)寸晶硅(gui)片(pian)進(jin)行缺陷(xian)(xian)檢(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)，通過諧振(zhen)頻率(lv)的(de)(de)漂(piao)移量(liang)和(he)(he)帶寬來確定裂紋的(de)(de)尺(chi)寸。雖然利用上述方法(fa)能夠部(bu)(bu)分實現(xian)對晶硅(gui)材(cai)料(liao)不同類型(xing)缺陷(xian)(xian)的(de)(de)檢(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)，但由于(yu)相(xiang)關檢(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)設備價(jia)格昂貴(gui)、檢(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)速度(du)慢、檢(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)精度(du)低等，導(dao)致(zhi)(zhi)這些方法(fa)很少被應(ying)用到(dao)實際(ji)工程檢(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)之中。近年(nian)來，超(chao)聲導(dao)波技(ji)(ji)術逐漸成為了(le)(le)一種(zhong)常用的(de)(de)無損(sun)檢(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)方法(fa)，因(yin)其具有檢(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)范圍大、檢(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)效率(lv)高(gao)等優勢，被廣泛(fan)地應(ying)用到(dao)了(le)(le)晶硅(gui)材(cai)料(liao)的(de)(de)缺陷(xian)(xian)檢(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)中。

　　實驗內容：

　　制作氣體(ti)基(ji)(ji)線聚(ju)(ju)焦壓(ya)電(dian)復(fu)合材料的(de)(de)(de)(de)(de)具體(ti)制備流程(cheng)中的(de)(de)(de)(de)(de)壓(ya)電(dian)復(fu)合材料是將壓(ya)電(dian)陶瓷柱涂覆環氧膠(jiao)后(hou)填入樹脂基(ji)(ji)框架中常溫(wen)固(gu)化所得(de)。采(cai)用(yong)精細(xi)研磨的(de)(de)(de)(de)(de)工(gong)藝去除多(duo)余(yu)的(de)(de)(de)(de)(de)壓(ya)電(dian)柱部分，使其(qi)上下表(biao)面均達到鏡面等(deng)級。采(cai)用(yong)濺射鍍(du)膜的(de)(de)(de)(de)(de)工(gong)藝對上下表(biao)面附著(zhu)金屬(shu)電(dian)極，最后(hou)得(de)到的(de)(de)(de)(de)(de)氣體(ti)基(ji)(ji)線聚(ju)(ju)焦壓(ya)電(dian)復(fu)合材料實(shi)物。對制作出(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)氣體(ti)基(ji)(ji)線聚(ju)(ju)焦壓(ya)電(dian)復(fu)合材料進行清洗、引線，最終裝配(pei)成氣體(ti)基(ji)(ji)線聚(ju)(ju)焦空耦傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器。其(qi)最小諧振(zhen)頻(pin)(pin)率ｆｍ為１５０ｋＨｚ，最大諧振(zhen)頻(pin)(pin)率ｆｎ為１７３ｋＨｚ，與仿真計(ji)算(suan)(suan)結果較(jiao)為接近，且(qie)傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器的(de)(de)(de)(de)(de)中心頻(pin)(pin)率約為１５０ｋＨｚ。由此可計(ji)算(suan)(suan)出(chu)在傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器的(de)(de)(de)(de)(de)中心頻(pin)(pin)率下，聚(ju)(ju)焦聲場的(de)(de)(de)(de)(de)ｄＬ和ｄＦ分別為１．８８ｍｍ和１０．４５ｍｍ，與仿真結果較(jiao)為接近。為了測得(de)氣體(ti)基(ji)(ji)線聚(ju)(ju)焦壓(ya)電(dian)復(fu)合材料的(de)(de)(de)(de)(de)聲阻。

　　測(ce)試系統：

　　采(cai)用(yong)基于空耦(ou)超(chao)聲傳感器(qi)的Lamb波(bo)檢測技(ji)術，對有(you)(you)裂紋缺陷的單晶硅太陽能電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)片進(jin)行非接觸式(shi)檢測。電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)片基本(ben)結構如(ru)圖１１所示，其(qi)(qi)尺寸為(wei)１２５ｍｍ×１２５ｍｍ×２２０μｍ。電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)片上表面覆有(you)(you)一(yi)層減反射膜，減反射膜上表面有(you)(you)負(fu)(fu)電(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)(ji)，其(qi)(qi)中兩條(tiao)較粗的平(ping)行電(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)(ji)為(wei)主(zhu)電(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)(ji)，與其(qi)(qi)垂直的若干平(ping)行電(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)(ji)為(wei)柵(zha)電(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)(ji)，柵(zha)電(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)(ji)均與主(zhu)電(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)(ji)相(xiang)連，形成負(fu)(fu)電(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)(ji)。電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)片內單晶硅的上部(bu)分為(wei)Ｎ型區域，下(xia)部(bu)分為(wei)Ｐ型區域，Ｐ型區域下(xia)方(fang)覆有(you)(you)一(yi)層鋁(lv)膜作為(wei)正電(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)(ji)。

　　選(xuan)擇空氣耦合超聲(sheng)檢(jian)測(ce)系統為實(shi)驗系統，系統中運動平(ping)臺控制傳(chuan)感器(qi)的移動和掃(sao)描，函數發生器(qi)AFG3021B負責產生激勵信號，高壓功率放大器ATA-2021B高壓放大器用于對激勵信號進行放大，DPO4054數字示波器負責激勵信號的顯示以及接收信號的采集，并最終送入計算機中進行數據處理和分析。

　　結論：

　　（１）通過仿真分析與結構建模，采用壓(ya)電柱切割、三維打印、精細研磨、濺射鍍膜等工藝(yi)實現了氣體基線聚焦壓(ya)電復合材料的(de)制(zhi)作(zuo)，最終(zhong)制(zhi)得的(de)傳(chuan)感器具有(you)低聲(sheng)阻抗特性，更適用于空耦檢測環境；

　　（２）利用空(kong)耦(ou)Ｌａｍｂ波檢(jian)(jian)測(ce)(ce)技術，成功將氣體(ti)基(ji)線聚焦空(kong)耦(ou)傳感器(qi)應用于單晶硅太陽能電(dian)池片(pian)裂紋(wen)缺陷的非接觸式檢(jian)(jian)測(ce)(ce)，并實現了(le)對電(dian)池片(pian)中裂紋(wen)缺陷的定位。

　　圖：缺陷檢測(ce)實測(ce)信(xin)號(hao)                                    圖：接(jie)受信(xin)號(hao)與參(can)考信(xin)號(hao)的相(xiang)關(guan)系(xi)數

　　本文實驗(yan)素材由西安安泰(tai)電子整(zheng)理(li)發布，西安安泰電子(zi)是(shi)專業從事功率放大器、高壓放大器、功率信號源、前置微小信號放大器、高精度電壓源、高精度電流源、功率放大器模塊等電子測量儀器研發、生產和銷售的高科技企業。公司致力于功率放大器、計量校準產品等產品為核(he)心的(de)(de)相關(guan)行(xing)業(ye)測(ce)試解決方案的(de)(de)研究，為用(yong)戶提供具有競爭力的(de)(de)測(ce)試方案，Aigtek已經成為在(zai)業(ye)界擁有廣泛產品線，且具有相當規模的(de)(de)儀器設備(bei)供應(ying)商，樣機都(dou)支持免費試用(yong)。如想了解更多實驗方案，請持續關(guan)注安泰電子官(guan)網hkdyw.cn或(huo)撥(bo)打029-88865020。