2013年11月27日
水分 - 以湿度，水溢出或降雨的形式 - 为手机，发光二极管（LED）显示，电视和太阳能光伏（PV）面板拼写早期消亡。
站在那种滋润的水分和手头的装置之间是一个透明的电影屏障，必须在年复一年的情况下工作完美无瑕，十年后十年。
现在存在一个测试，可以检测无限少量的水分 - 因此可以更大的保证阻隔膜将持续。
由能源部的国家可再生能源实验室(NREL)开发的NREL电钙测试，或称e-Ca，使用独特的设计元素来测量钙对水的腐蚀。
光伏组件的工业耐久性标准要求在湿热条件下进行1000小时的测试。模块制造商希望确保他们使用的任何屏障都能够通过防潮测试，因此他们可以专注于优化模块的其余部分。他们想要确保他们购买的任何东西都通过了严格的质量控制。
E-CA方法比其他商业测试更敏感的100至1,000倍，设计用于检测少量水分。NRER的测试可以检测到减号10到减号，或每平方米每平方米每平方米1000亿克。它的吞吐量比今天市场上最好的商业方法更高了15倍。
NREL的e-Ca方法问世之际，有机发光二极管(OLED)市场正蓄势待发——从2012年的49亿美元到2018年预计的260亿美元。
该方法使用低成本的测试卡与钙金属痕迹，作为湿度探测器。任何通过屏障膜的水蒸气都会与导电的钙发生反应，形成电阻性的氢氧化钙。正是电阻率的变化决定了水蒸气渗透薄膜的速率——水蒸气透射率，简称WVTR。
测试卡是在无潮湿的环境中大批量生产的。当一个屏障准备好测量时，它被密封在金属甜甜圈形状的“间隔”元件的一侧，测试卡被密封在另一侧。整个组件形成了一个小型扩散单元，几乎可以在任何环境下进行测试。该间隔器还可作为一种方便和可重复的方法，用于粘附和控制用于将屏障密封到测试卡的边缘密封流，从而确保屏障是唯一被测试的东西。
然后，该组件连接到定制的nrel组装的测量电子设备，在一个环境室内提供一定的热量和湿度组合。适合测试的良好气候是45摄氏度(°C) - 113华氏度(°F) - 85%的湿度，在糟糕的日子里，这个条件甚至比泰国曼谷还要热和潮湿。在超出任何可能在自然界中发现的条件下进行测试，可以在更短的时间内完成测试。另一个有用的测试环境是85%的湿度和85°C，相当于185°F，这是光伏制造所需的可靠性度量。85°C的测试确保材料能够通过相关的资格测试，4欧洲杯足球竞彩5°C的测试给出了与世界上最恶劣气候相关的渗透值。
发明产生于需要
在这张照片中，一只手拿着一个测试组件，底部是玻璃测试卡，顶部是阻隔膜，中间是金属甜甜圈形状的间隔片。这个组合的大小和形状相当于一副双层卡片。一根电缆连接到测试卡的一边。放大图像
该e-Ca组件由测试卡、间隔片、阻挡膜、将组件密封在一起的边缘密封以及将组件连接到测量电子器件的电缆组成。模块制造商希望确保他们使用的任何屏障都能够通过防潮测试，这样他们就可以专注于模块的其他部分，并且他们希望确保他们购买的任何东西都通过了严格的质量控制。
信贷:丹尼斯·施罗德
五年前，NREL的科学家Arrelaine Dameron和Matthew Reese都在从事需要他们制造或研究障碍的项目。“我们意识到，我们没有方法在我们需要的灵敏度范围内进行测试，”在NREL的化学和材料科学中心工作的Dameron说。欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球
NREL的资深科学家Michael Kempe加入了他们，他是NREL光伏可靠性小组的一员，他们三人开始设计一个用户友好的测试，可以检测微量的水分。
“我们从一种已经在文献中报道过的测试方法开始，但我们发现有很多方法可以让它变得更好，”里斯说，他在nrel总部的国家光伏中心工作。
因此，NREL团队在几个关键方面对该方法进行了改进。他们选择将钙沉积在单独的测试卡上，而不是直接沉积在屏障上。与使用一个大的，无图案的钙方块不同，测试卡包含了一些迷宫一样的钙丝带，允许每个痕迹有更高的初始电阻(使它更容易测量)，并且每个测试卡都有冗余。他们还插入了一个钙“见证”传感器，监测边缘密封的完整性。
该团队测试了大量的材料，以找到一个易于组装和耐用的边缘密封，在高温下欧洲杯足球竞彩可能持续数月。然后，或许最批判性地，它们引入了一个间隔元件，其允许它们改变暴露的屏障与钙传感器区域的比率。在先前的钙测试中，这总是以一对一的比率固定。与其他测试相比，NREL的测试可以通过汇集100至1,000倍至水分饥饿的钙传感器的湿度较多的湿度来放大灵敏度。这尤其重要，因为即使水分扩增100〜1000次，当测试极其良好的屏障时最终感测的钙消耗量也可以像每天原子层的一部分一样小。
测试灵敏度的关键是四点连接-两根电线发送电流通过钙电阻，另外两根电线测量电压。这种技术消除了引线和触点的影响，因此可以更可靠地测量电阻的微小变化。与外部世界的四线连接是由黄金痕迹制成的，因为它们对水分不敏感。尽管这种卡片使用了少量的贵重金属，并且需要在不潮湿的环境中小心保护，但它们的生产价格非常低，每次测试结束时都可以把它们扔掉。
将所有这些创新结合在一起，使得NREL的测试与beatoday的商业设备相结合，后者在灵敏度和吞吐量上测量WVTR。一个标准的商用系统充其量可以达到WVTR的灵敏度为百万分之50。然而，诸如有机发光二极管(oled)、有机光伏和其他薄膜技术等柔性电子器件的开发人员需要低于百万分之一的灵敏度，以确保投资者的资金将用于持久的产品。
NREL测试达到了这种灵敏度，并适用于各种设备的薄膜屏障-铜铟镓二硒化(CIGS) PV电池;可粘在屋顶上的柔性不锈钢箔;户外led;当然，还有几乎所有的新电视和手机。
同时测试多个样品，并具有更高的灵敏度
这是E-CA测试卡的特写镜头。放大图像
玻璃测试卡的特写镜头用于e-ca组件用于检测通过胶片屏障渗透的水分。在照片中，亮黄线由钙组成;锈色迹线是金触点。
信贷:丹尼斯·施罗德
今天使用的障碍是在大约米宽而潜在数英里的卷上制作的。目标可能是将水分留给每天六千年的曲调。为了防止缺陷，障碍制造商可能希望将电影设计为100倍的水耐水性。
质量控制可以通过在1英里处测试几个样品，在2英里处再测试几个样品，以此类推。制造商可以放心，如果这些样品通过了检查，那么整个批次就不太可能包括任何未能在低于100倍的密封阈值的拉伸片。
肯普说:“这是为了确保这个过程是稳健的。”“当测试完成后，你可以说材料是好的，变化性是如此之大，可能有百万分之一的机会这个屏障会失败。”
如果必须一次测试一个屏障，那么测试将会非常昂贵，需要使用多个测试站来满足需求。以前的技术一周只能测试几个样品。NREL的科学家们设计了一种同时测试128个屏障的方法，显著提高了吞吐量。
对于食物包装所需的水分保护，10至1至5至5幅度的屏障 - 是材料开始提供20年的最小阈值。即使在这个水平，20年后，一个设备几乎累积一层几乎微米厚。如果受保护的电子材料本身厚度大致相同，这可能是灾难性的。欧洲杯足球竞彩十到减号七是1,000倍。“当你设计一些东西时，你希望一切都完美地工作 - 你不希望它只是勉强挤压，”里斯说。“你想给自己一个额外的因素10，然后你可以更自信。”
这是电子机架的照片，带有电脑屏幕和键盘上方，带有128个电缆连接到面板前部的面板上方。放大图像
NREL 128通道E-CA系统的电子产品。监视器和键盘位于各种通道的连接器阵列之上。因为系统有128个通道，它可以一次测试128个样本。今天的水分监测系统通常一次测试一个或两个样品。
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这有助于解释为什么测量是如此复杂。即使有NREL的间隔器提供的放大，在10的负7次方，每天也只能消耗百分之一纳米的钙。肯普说:“总体目标是能够用多个样本在很长一段时间内测量非常低的渗透率，而且要经济。”
市场需要保证电影障碍将持态度
NREL已经准备好将e-Ca技术授权给制造路障的沉积设备制造商，或者可能是大学。2020欧洲杯下注官网里斯说，薄膜屏障测试“是一个非常大的市场的重要组成部分”。“这是一项非常可行的技术。没有衡量障碍的能力，就很难控制障碍，也就很难说你的产品比别人的产品更好。”
oled被誉为电视、电脑显示器和手机等设备显示的未来。与传统led相比，oled产生的光质量更好，而且可以被塑造成任何形状，同时节省了白炽灯90%的能源。美国能源部已向有机发光二极管(oled)投入了4000万美元的研发资金。
NREL的水分渗透试验方法可以保证通过WVTR测试的阻隔薄膜可以计数，以便在年复一年后保持损坏的水月。
“我们已经设计了一种不断监测水存在的无限变化的方法，”Dameron说。“通过集成用户友好的装配过程，我们可以重复地进行，我们可以同时为许多样本进行。这就是我们测试的独特。”
来源:http://www.nrel.gov