Multiscale thermo-mechanical fracture analysis of polycrystalline silicon shells in photovoltaic modules by a combined phasefield – continuum damage approach.

采用相场连续损伤相结合的方法对光伏组件中的多晶硅壳进行多尺度热机械断裂分析。

基本信息

项目摘要

The increasing global energy demand, ecological advantages and the economical benefits are three major points for the application of photovoltaic(PV)-modules. The dominating PV-module technology is based on polycrystalline silicon. Brittle fracture of polycrystalline Siliconwafers (PSWs), making up the PV-module, significantly degrades the electrical efficiency. Design of robust PV-Modules, therefore, inevitably requires a thorough investigation of damage events in PSWs.The objective of the present project is the development of an efficient and accurate model of damage induced by thermal or mechanical loads on the PV-module, both at the local scale of the PSW and the global scale of the PV. For this purpose a combined approach consisting of phasefield models on the local scale and a continuum damage approach on the global scale are persued. Essential aspects of the project are: (i) development of a novel phase-field model for brittle fracture accounting for the anisotropy in PSWs, (ii) developing a computational procedure to investigate the residual stresses in PSWs initiated from the production processes (cofiring, flattening, and soldering), (iii) developing a continuum-shell-element for the anisotropic phase-field model based on the geometrically nonlinear theory, (iv) development of a structural element for a PSW comprising of the PSW and the encapsulant (v) validation of the purely mechanical model by experimental analysis (vi) implementation of the thermo-mechanical coupling in the phasefield and continuum damage models (vii) verification by benchmark problems from the literature.These steps will be conducted within a close collaboration between ISD and IAM based on the expertise and experience of each side for the problem at hand.
全球能源需求,生态优势和经济利益的增加是光伏(PV)模块化的三个主要点。主导的PV模型技术基于多晶硅。构成PV模块的多晶硅晶体瓦利瓦夫(PSWS)的脆性断裂,大大降低了电效率。因此,鲁棒的光伏模型的设计不可避免地需要对PSW中的损伤事件进行彻底研究。本项目的目的是开发PV模块上的热或机械载荷引起的有效,准确的损害模型,既在PV模块上的局部规模又是PSW的局部规模和PV的全球规模。为此,通过了由本地尺度上的相磁模型组成的组合方法,并且在全球范围内采用了连续损害方法。该项目的基本方面是:(i)开发用于脆性断裂的新型相位模型,以考虑PSW中的各向异性,(ii)开发一种计算程序,以调查从生产过程(Cofiring,Flatting和soldering)(III)基于持续图的生产过程(Cofiring,Flattering和soldering)的PSWS中的残留应力,以基于持续的型号,以基于持续的型号,以实现持续型的循环效果,以实现阶段式元素。理论,(iv)开发由PSW组成的PSW的结构元素以及通过实验分析(VI)实施纯机械模型(VI)在阶段场和连续性损伤模型(VII)中的纯机械耦合(VI)验证的纯粹机械模型(VI)将基于文献进行详细介绍的经验,并将其与文献进行详细介绍,这将是在范围内进行的。手头的问题。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Professorin Dr. Laura De Lorenzis其他文献

Professorin Dr. Laura De Lorenzis的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Professorin Dr. Laura De Lorenzis', 18)}}的其他基金

Phase-field computation of brittle fracture: robustness, efficiency, and characterisation of solution non-uniqueness
脆性断裂的相场计算:稳健性、效率和解非唯一性表征
  • 批准号:
    328873018
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Piezoelectric 0-0-3 Composites
压电0-0-3复合材料
  • 批准号:
    389409970
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Beyond isogeometric and stochastic collocation: maximizing efficiency in stochastic non-linear computational solid mechanics
超越等几何和随机搭配:最大化随机非线性计算固体力学的效率
  • 批准号:
    392510585
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Priority Programmes
Isogeometric and stochastic collocation methods for nonlinear probabilistic multiscale problems in solid mechanics
固体力学中非线性概率多尺度问题的等几何和随机配置方法
  • 批准号:
    255747201
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Priority Programmes

相似国自然基金

热解炭机械瓣表面氟化梯度鹅卵石花样的构建及其对血栓形成的影响
  • 批准号:
    32160229
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    36 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
基于分形维数的热端部件变频变幅热-机械耦合加载下疲劳损伤演变机理研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    35 万元
  • 项目类别:
基于储热调温纳米纤维的可穿戴热-机械能量收集器件的构建及其机理研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    24 万元
  • 项目类别:
机械振动对微通道内凝结液膜不稳定性和换热特性的影响机制研究
  • 批准号:
    51906036
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    27.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
基于电化学-热-机械多物理场耦合模型的大型锂离子电池结构多目标优化设计方法研究
  • 批准号:
    21978166
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    65 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

Multiscale Thermo-Hydro-Mechanical Analysis of Thawing/Freezing Cycles in Partially Saturated Soils: Application to Stability of Permafrost Layers and Climate Change
部分饱和土壤解冻/冻结循环的多尺度热水力机械分析:在多年冻土层稳定性和气候变化中的应用
  • 批准号:
    RGPIN-2020-06480
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
Collaborative Research: A Multiscale Thermo-Hygro-Mechanical Investigation of Fibrous Porous Materials
合作研究:纤维多孔材料的多尺度热湿机械研究
  • 批准号:
    2033977
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Collaborative Research: A Multiscale Thermo-Hygro-Mechanical Investigation of Fibrous Porous Materials
合作研究:纤维多孔材料的多尺度热湿机械研究
  • 批准号:
    2033979
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Multiscale Thermo-Hydro-Mechanical Analysis of Thawing/Freezing Cycles in Partially Saturated Soils: Application to Stability of Permafrost Layers and Climate Change
部分饱和土壤解冻/冻结循环的多尺度热水力机械分析:在多年冻土层稳定性和气候变化中的应用
  • 批准号:
    RGPIN-2020-06480
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
Multiscale Thermo-Hydro-Mechanical Analysis of Thawing/Freezing Cycles in Partially Saturated Soils: Application to Stability of Permafrost Layers and Climate Change
部分饱和土壤解冻/冻结循环的多尺度热水力机械分析:在多年冻土层稳定性和气候变化中的应用
  • 批准号:
    RGPIN-2020-06480
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了