Holdings: Numerische Untersuchungen zur mechanischen Zuverlässigkeit verkapselter Siliziumsolarzellen

Numerische Untersuchungen zur mechanischen Zuverlässigkeit verkapselter Siliziumsolarzellen:

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Main Author:	Dietrich, Sascha 1982- (Author)
Format:	Thesis Book
Language:	German
Published:	Halle (Saale) Fraunhofer-Inst. für Werkstoffmechanik IWM 2014
Series:	Wissenschaftlicher Bericht / Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM 2014,6394
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adam_text	INHALTSVERZEICHNIS INHALTSVERZEICHNIS I 1 EINFUEHRUNG 1 1.1 M OTIVATION......................................................................................................................... 1 1.2 HERSTELLUNG VON SOLARZELLEN UND SOLARMODULEN .......................................................... 2 1.3 LASTEINWIRKUNGEN AUF SOLARMODULE IM E INSATZ............................................................. 5 1.4 STAND DER WISSENSCHAFT UND T E C H N IK ............................................................................. 6 1.5 ZIELE DER ARBEIT UND V O RG E H EN ....................................................................................... 11 1.6 AUFBAU DER A RB EIT............................................................................................................. 12 2 GRUNDLAGEN 15 2.1 KONTINUUMSMECHANISCHE GRUNDLAGEN .......................................................................... 15 2.1.1 EINFUEHRUNG EINIGER G RUNDBEGRIFFE................................................................... 15 2.1.2 E LASTIZITAET............................................................................................................. 16 2.1.3 P LASTIZITAET.................................................................................................................23 2.1.4 K RIE C H E N .................................................................................................................24 2.1.5 LINEARE VISKOELASTIZITAET........................................................................................... 25 2.1.6 GRUNDBEGRIFFE ZUR DYNAMISCH-MECHANISCHEN CHARAKTERISIERUNG ........................ 29 2.2 FESTIGKEITSBEWERTUNG SPROEDER W ERKSTOFFE .......................................................................... 30 2.2.1 KRITERIEN ZUR BEWERTUNG DER MECHANISCHEN FESTIGKEIT ........................................ 30 2.2.2 WEIBULLVERTEILUNGSFUNKTION....................................................................................32 2.2.3 G ROESSENEFFEKT.......................................................................................................... 35 2.2.4 EXPERIMENTELLE BESTIMMUNG DER F E S TIG K E IT ....................................................... 38 2.3 MECHANIK VON VERBUNDKOERPERN.......................................................................................... 39 3 MATERIALIEN 41 3.1 S ILIZ IU M .................................................................................................................................41 3.2 V ERKAPSELUNGSFOLIE............................................................................................................. 41 3.3 MATERIALIEN DER V ERBINDUNGSTECHNIK.................................................................................44 3.3.1 ZELL VERB IN D ER...........................................................................................................44 II INHALTSVERZEICHNIS 3.3.2 L O T ............................................................................................................................45 4 VERSUCHE 47 4.1 BESTIMMUNG DER FESTIGKEIT VON TEILPROZESSIERTEN SOLARW AFEM ........................................ 47 4.2 BIEGEVERSUCHE AN LAM INATPRUEFKOERPERN..............................................................................48 4.2.1 VERSUCHSAUFBAU, PROBENAUFBAU UND VERSUCHSDURCHFUEHRUNG...............................48 4.2.2 VERSUCHSERGEBNISSE ZUM LAMINATAUFBAU UND DER BELASTUNGSGESCHWINDIGKEIT 49 4.3 FESTIGKEIT VON SOLARZELLEN IN LAMINATPRUEFKOERPEM UNTER VARIATION DER LAMINATDICKE 50 5 FINITE-ELEMENTE-MODELLIERUNG 53 5.1 EINFUEHRENDE UE BERLEGUNGEN................................................................................................. 53 5.2 FINITE-ELEMENTE-MODELLIERUNG EINES VEREINFACHTEN SOLARMODULLAMINATS .................... 54 5.2.1 AUFBAU EINES FINITE-ELEMENTE-MODELLS FUER MECHANISCHE LASTEINWIRKUNGEN 54 5.2.2 VALIDIERUNG DES F E -M O D E LLS................................................................................. 62 5.2.3 VERGLEICH VON UNTERSCHIEDLICHEN UNIAXIALEN BELASTUNGEN AUF LAMINATE . . . 62 6 UNTERSUCHUNGEN ZUR MECHANISCHEN BELASTUNG VON SOLARMODULLAMINATEN 67 6.1 BESCHREIBUNG DES SPANNUNGSZUSTANDES DER ZELLE BEI UNIAXIALER B E LA S TU N G .................. 67 6.1.1 PARALLELER L ASTFALL.................................................................................................... 67 6.1.2 SENKRECHTER LASTFALL ..............................................................................................69 6.2 P ARAM ETERSTUDIEN................................................................................................................. 72 6.2.1 T EM PERATUR..............................................................................................................72 6.2.2 BELASTUNGSGESCHWINDIGKEIT.................................................................................... 75 6.2.3 DICKE DES VERKAPSELUNGSMATERIALS........................................................................76 6.2.4 DICKE DER S O LA RZ E LLE ..............................................................................................78 6.3 DISKUSSION.............................................................................................................................. 80 7 UEBERLAGERUNG VON PROZESSBELASTUNGEN UND MECHANISCHER LASTEINWIRKUNG 85 7.1 KONZEPT ZUR UEBERLAGERUNG VON BEANSPRUCHUNGSZUSTAENDEN ...........................................85 7.2 SIMULATION VON PROZESSBELASTUNGEN ............................................................................. 88 7.2.1 L OE TE N .................................................................................................................... 88 7.2.2 L AM IN ATIO N ..............................................................................................................91 7.3 ANALYSE DER SPANNUNGSVERTEILUNG BEI UE BERLAGERUNG ....................................................... 94 7.3.1 PARALLELER B ELASTUNGSFALL........................................................................................94 7.3.2 SENKRECHTER B ELASTUNGSFALL.................................................................................... 95 7.3.3 VERGLEICH VON PARALLELEM UND SENKRECHTEM L A S TFA LL...........................................97 7.4 EINFLUSS DER TOPOLOGIE BEI UEBERLAGERUNG VON THERMOMECHANISCHEN BELASTUNGEN UND B IEGEBELASTUNG..............................................................................................................98 7.5 DISKUSSION..............................................................................................................................99 INHALTSVERZEICHNIS III 8 ANWENDUNG AUF SOLARMODULE 103 8.1 FE-M ODELL............................................................................................................................103 8.2 ANALYSE DES SPANNUNGSZUSTANDES..................................................................................... 104 8.2.1 HALTERUNG EINES SOLARMODULS ENTLANG DER LANGEN S EITE......................................104 8.2.2 HALTERUNG EINES SOLARMODULS ENTLANG DER KURZEN SEITE ................................... 110 8.3 DISKUSSION............................................................................................................................114 9 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 117 LITERATURVERZEICHNIS 123 A ANHANG 131 A.L S K IZ Z E N ...............................................................................................................................131 A.2 MATERIALKENNWERT UND M ODELLIERUNG...............................................................................133 A.3 ANALYSEN ZUR M ECHANIK.....................................................................................................135 A.3.1 PARALLELER B ELASTUNGSFALL.....................................................................................135 A.3.2 SENKRECHTER BELASTUNGSFALL ................................................................................. 137 A.4 ANHANG - STUDIEN AM L A M IN A T........................................................................................ 139 A.4.1 T EM PERATUR........................................................................................................... 139 A.4.2 DICKE DES VERKAPSELUNGSMATERIALS.....................................................................140 A.5 ANHANG - UEBERLAGERUNG VON PROZESS UND MECHANISCHEN B ELASTUNGEN ........................ 141 A.5.1 L OE TE N .....................................................................................................................141 A.5.2 L AM IN ATIO N ........................................................................................................... 143 A.5.3 UE BERLAGERUNG............................................................................ 144 A.6 ANHANG - SOLARM ODUL........................................................................................................ 151
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