Прочность пластин монокристаллического кремния для солнечных элементов
Шпейзман В.В.1, Николаев В.И.1, Поздняков А.О.1, Бобыль А.В.1, Тимашов Р.Б.1, Аверкин А.И.1
1Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербург, Россия
Email: shpeizm.v@mail.ioffe.ru
Поступила в редакцию: 3 апреля 2019 г.
В окончательной редакции: 9 апреля 2019 г.
Принята к печати: 13 мая 2019 г.
Выставление онлайн: 20 декабря 2019 г.
Рассмотрены способы измерения прочностных характеристик хрупких материалов при осесимметричном изгибе на примере монокристаллического кремния, полученного кристаллизацией из расплава по методу Чохральского, который в виде тонких (80-200 μm) пластин используется в большинстве высокоэффективных солнечных элементов с КПД более 20%. Дан анализ экспериментальных и расчетных методов определения напряжений. Сравнены данные численного расчета напряжений с экспериментальными, полученными рентгеновским методом по измерению межплоскостного расстояния в кристаллической решетке кремния под нагрузкой. Показано, что известные формулы теории упругости для расчета напряжений и прогиба справедливы только при нагрузках, много меньших разрушающей нагрузки. Получены зависимости нагрузка-прогиб под нагружающим кольцом при осесимметричном изгибе тонких кремниевых пластин разного размера при различной геометрии испытаний и определена их прочность в зависимости от вида финишной обработки поверхности, которая существенно меняет прочность. Ключевые слова: монокристаллы кремния, осесимметричный изгиб, расчет напряжений, прочность.
- Fertig F., Kraub K., Rein S. // Energ. Proced. 2017. Vol. 124. P. 338
- Danilewsky A., Wittge J., Kiefl K., Allen D., McNally P., Garagorri J., Elizalde M.R., Baumbach T., Tanner B.K. // J. Appl. Cryst. 2013. Vol. 46. P. 849
- Gabor A.M., Janoch R., Anselmo A., Lincoln J.L., Seigneur H., Honeker Ch. // IEEE J. Photovoltaics. 2016. Vol. 6. N 1. P. 3575
- Rozgonyi G., Youssef K., Kulshreshtha P., Shi M., Good E. // Solid State Phenomena. 2011. Vol. 178--179. P. 79. doi: 10.4028/www.scientific.net/SSP.178-179.79
- Степанов В.А., Песчанская Н.Н., Шпейзман В.В. Прочность и релаксационные явления в твердых телах. Л.: Наука, 1984. 245 с
- Тимошенко С.П., Войновский-Кригер С. Пластины и оболочки. М.: Наука, 1966. 635 с
- Витман Ф.Ф., Уфлянд Я.С., Иоффе Б.С. // Прикладная механика. 1970. Т. 6. N 5. С. 122
- Най Д. Физические свойства кристаллов. М.: ИЛ, 1960. 385 с
- Coletti G., van der Borg N.J.C.M., De Iuliis S., Tool C.J.J., Geerligs L.J. rx06032. 21st European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition, 4--8 September 2006, Dresden, Germany
- ASTM C1499--15. Standard Test Method for Monotonic Equibiaxial Flexural Strength of Advanced Ceramics at Ambient Temperature.
- Gouttebroze S., Lange H.I., Ma X., Glockner R., Emamifard B., Syvertsen M., Vardavoulias M., Ulyashin A. // Phys. Stat. Solid. 2013. A Vol. 210. N 4. P. 777--784
- Жога Л.В., Степанов В.А., Шпейзман В.В. // ФТТ. 1977. Т. 19. Вып. 8. С. 1521
- Васильев Д.М., Титовец Ю.Ф. // Заводская лаборатория. 1977. Т. 43. N 10. С. 1235
- Корнишин М.С., Исанбаева Ф.С. Гибкие пластины и панели. М.: Наука, 1968. 258 с.
Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.
Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.