广告

你见过太阳能电池内部运作的情况吗?

时间:2017-08-01 作者:Bill Schweber 阅读:
我们经常受限于只能从外部观察关键电子组件的功能,但新技术的进展越来越有助于突破这些限制…
广告

工程师在处理许多电子组件时的两难是:看不到组件在运作时的情形。在大多数的情况下,它们就像是技术的“黑盒子”,我们可以测量许多关键参数——电压、电流、温度等等,然后再发挥聪明才智地猜测实际上发生了什么。

当然,在许多情况下,工程师可以透过拆解的方式分离组件和机械,完成一份“解剖”报告,或是使用一些成像技术(X光、超音波、雷射成像),看看内部“拆解”后的状况是否和所学的理论与概念一致。

然而,进行这一类的分析和实际去观察组件或设备内部在正常运作时的情况还是不一样的。例如,你曾经看过洗碗机的研发设施吗?难道洗碗机上会加装一扇透明的防水门以及坚固耐用的相机,让你观察实际的内部运作情况吗?也太奢侈了!

如果能在电池的充电/放电/蓄电期间看到内部运作状况,将有助于实现更大的进步。例如,我们真的很想看到在这些锂离子电池和电池组中发生什么事,因为它们很可能启动严重的故障模式,甚至随后引发火灾甚至爆炸。针对这个目标已经取得了一些进展,但还需要极其复杂的设置。

太阳能电池也有类似的问题。我们能以相当高的精确度轻松地测量电流、电压、入射光强度、温度等参数,但仍然无法实时观察内部发生的情况。目前有一些技术可以观察到太阳能电池的表面的活动(此处的表面是指顶部的100-200nm),在不久之前这还是无法实现的。

好消息是在太阳能电池方面也有所进展。美国能源部(DoE)劳伦斯伯克利国家实验室(Lawrence Berkeley National Laboratory;LBNL)首席研究人员Edward Barnard日前接受《光子与成像技术》(Photonics & Imaging Technology)期刊访问,在“3D成像暴露电池表面缺陷”(3D Imaging Reveals Sub-surface Battery Flaws)文中解释了他们在“译码”碲化镉(CdTe)太阳能电池方面所取得的进展。(我不明白为什么作者在标题中把这项技术称为‘battery’;我从来没看过‘solar cell’被认为是battery,因为它并没有储存能源的功能。)此外,在LBNL的官网上也有一则描述其他技术细节的新闻发布:“以3D成像太阳能电池的新方法”(A New Way to Image Solar Cells in 3-D)。

透过雷射以及其他复杂的仪器,研究人员就能看到受激发的电子在将光线传回之前保持活跃的时间。他们并以3维(3D)的方式映像载子的寿命,以便更能了解损耗机制以及有关因素。在此当然涉及了更深入的固态物理学。

例如,该研究开始从原子层面解释为什么以氯化镉处理基本碲化镉可以改善性能,这一事实已久经流传,但大家都不甚了解。这显然提高了受激电子以及晶粒本身的寿命。
solar_1501178933
左侧的3D渲染是未经氯化镉处理的碲化镉太阳能电池。右图显示采用氯化镉处理的太阳能电池,可让整个材料更均匀地“发亮”,包括晶粒以及其间的空间。 (来源:Berkeley Lab)

这并不只是在现场实时观察无生命的物体。还有详细的心脏成像、当然还有多普勒(Doppler)超音波测量,以及甚至是实时显示动脉血流与压力。即使是脑部也获得了关注,包括非侵入式以及侵入式传感器。不过,除了由于某种刺激或脑处理造成某些事情发生在特定地方,坦白说,我并不是很清楚这些脑信号究竟说明了什么。

如果能实时观察某些电子组件的内部运作,您认为会是什么?

本文授权编译自EE Times,版权所有,谢绝转载

EETC wechat barcode


关注最前沿的电子设计资讯,请关注“电子工程专辑微信公众号”。

本文为EET电子工程专辑 原创文章,禁止转载。请尊重知识产权,违者本司保留追究责任的权利。
Bill Schweber
EE Times/EDN/Planet Analog资深技术编辑。Bill Schweber是一名电子工程师,他撰写了三本关于电子通信系统的教科书,以及数百篇技术文章、意见专栏和产品功能介绍。在过去的职业生涯中,他曾担任多个EE Times子网站的网站管理者以及EDN执行编辑和模拟技术编辑。他在ADI公司负责营销传播工作,因此他在技术公关职能的两个方面都很有经验,既能向媒体展示公司产品、故事和信息,也能作为这些信息的接收者。在担任ADI的marcom职位之前,Bill曾是一名备受尊敬的技术期刊副主编,并曾在其产品营销和应用工程团队工作。在担任这些职务之前,他曾在英斯特朗公司(Instron Corp., )实操模拟和电源电路设计以及用于材料测试机器控制的系统集成。他拥有哥伦比亚大学电子工程学士学位和马萨诸塞大学电子工程硕士学位,是注册专业工程师,并持有高级业余无线电执照。他还在计划编写和介绍了各种工程主题的在线课程,包括MOSFET基础知识,ADC选择和驱动LED。
  • 2021年全球半导体行业10大技术趋势 2020年全球新冠疫情的蔓延和中美在半导体领域的冷战升级虽然对全球经济和半导体产业造成了负面影响,但半导体领域的技术进步却没有止步,有些技术甚至加快了市场商用化进程。ASPENCORE全球分析师团队精心挑选出2021年全球半导体行业将出现或凸显的10大技术趋势。对比2020年10大技术趋势,2021年有哪些变化呢?
  • 智连大湾区,TE能提供哪些“智”与“连”的技术及服务? 今年是谋划“十四五”规划的关键之年,同时也正值深圳经济特区成立40周年,中国为应对国际形势的压力和全球疫情带来的影响,“新基建”的概念开始提出及其涉及范围逐步明确。在如此背景下,粤港澳大湾区(以下简称“大湾区”)作为我国开放程度最高、经济活力最强的市场之一,人工智能、大数据中心、5G基建等新项目在大湾区各大城市集群落地、全面开花。数字新基建已成为大湾区建设的新引擎。
  • CMOS传感器在3D视觉、感测和度量中的应用 工厂已进入自动化工作,以提高产能和在产品查验和库存的方方面面节省时间和金钱。要优化这些因素,拥有视觉系统的机器需要更高速和以更佳性能工作。因应这些发展,2D视觉遇上了限制,使得3D视觉被广泛引进,以实施更高精度的质量检验,反向工程或物件量度任务。三角测量技术正在这些应用中获大量使用,鉴于三轴图像要求高分辨率,需要非常高速的的传感器。
  • 超薄压电传感器能解读渐冻症患者表情 MIT开发的传感器能很容易地贴在患者的脸上,测量肌肉的运动,例如一个微笑或是抽搐;藉由这种方法,病患能够以更自然的方式与他人交流,不需要仰赖目前使用的笨重、昂贵且通常非常难操作的的大型设备。
  • 先进电子显微镜成像技术揭露垂直共振腔面射雷射的制程 本次制程分析的主轴为近期商用领域中的大热门,应用在人脸识别系统的垂直共振腔面射雷射。由制程工艺的角度出发,决定垂直共振腔面射雷射的质量有三大方面。
  • 新能源汽车的“三化”为汽车半导体行业带来什么样的机 新能源汽车正在向“三化”(电动化、智能化和网联化)方向发展,汽车半导体在这一快速转型发展过程中扮演着越来越重要的角色。以功率半导体为主的电子元器件在整车中的含量和价值在逐步提升,同时以微处理器和传感器为核心的自动驾驶/ADAS技术也在驱动着汽车半导体的快速增长。
广告
热门推荐
广告
广告
广告
EE直播间
在线研讨会
广告
广告
面包芯语
广告
向右滑动:上一篇 向左滑动:下一篇 我知道了