光伏晶體硅表面陷光結(jié)構(gòu)及銑削成型研究.pdf

1、太陽能是一種清潔、可持續(xù)利用能源，充分利用太陽能是解決能源危機(jī)、保證現(xiàn)代工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的有效途徑。太陽能光伏發(fā)電是將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的重要技術(shù)手段，但光電轉(zhuǎn)換效率低是制約太陽能光伏發(fā)電的技術(shù)瓶頸。光伏晶體硅太陽能電池利用晶體硅片表面陷光結(jié)構(gòu)的絨貌使光多次反射，從而減少光的反射損耗，提高光能的利用率。因此，晶體硅表面絨貌對光電轉(zhuǎn)換極其重要。本文以正向金字塔結(jié)構(gòu)作為光伏晶體硅表面的陷光結(jié)構(gòu)，考慮結(jié)構(gòu)成型加工工藝影響，計(jì)算確定了優(yōu)化后的陷光結(jié)

2、構(gòu)參數(shù)。在晶體硅機(jī)械加工材料去除機(jī)理分析的基礎(chǔ)上，對金字塔結(jié)構(gòu)的機(jī)械加工成型進(jìn)行了模擬分析，并進(jìn)行了金字塔結(jié)構(gòu)微銑削加工成型實(shí)驗(yàn)研究，研究工作對太陽能光伏晶體硅表面陷光結(jié)構(gòu)機(jī)械加工成型技術(shù)的發(fā)展具有重要意義。本文的主要工作如下:
　　(1)提出了基于射線追蹤法的光伏晶體硅表面光線加權(quán)反射率計(jì)算方法，計(jì)算分析了光伏晶體硅表面金字塔陷光結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)參數(shù)對陷光效果的影響規(guī)律，得到了較優(yōu)的金字塔陷光結(jié)構(gòu)參數(shù)和入射光線角度。通過計(jì)算堿腐蝕法制

3、得的典型金字塔絨面的加權(quán)反射率，對計(jì)算方法進(jìn)行了驗(yàn)證;針對金字塔陷光結(jié)構(gòu)，利用數(shù)值計(jì)算的方法跟蹤每一條光線的反射行程，計(jì)算了整束光線的加權(quán)反射率;以金字塔底角、塔尖圓角半徑、結(jié)構(gòu)高度等作為主要結(jié)構(gòu)參數(shù)，分析了金字塔陷光結(jié)構(gòu)參數(shù)對加權(quán)反射率和陷光效果的影響規(guī)律，提出了較優(yōu)的金字塔陷光結(jié)構(gòu)參數(shù)和最佳入射光線角度。陷光結(jié)構(gòu)的高度對反射率的影響很小，陷光效果隨金字塔底角的增大而提高，隨塔尖圓角的增大而降低，其中塔尖圓角對陷光效果的影響較大，金字

4、塔陷光結(jié)構(gòu)對垂直入射的光線擁有最好的陷光效果。
　　(2)建立了光伏晶體硅表面陷光結(jié)構(gòu)微銑削加工的有限元模型，對微銑削加工過程進(jìn)行了二維和三維仿真分析，研究了工藝參數(shù)對切削力和材料去除模式的影響。二維銑削加工仿真結(jié)果表明，單晶硅材料的脆塑轉(zhuǎn)變厚度為120nm左右，進(jìn)給速度的增大會導(dǎo)致切削力明顯增大，主軸轉(zhuǎn)速和銑削深度對切削力的影口向較小。三維銑削加工仿真結(jié)果表明，在特定的工藝參數(shù)下，可以實(shí)現(xiàn)單晶硅的塑性去除模式。
　　(3)