太阳能硅片电火花线切割制绒技术研究

【摘要】： 能源的紧缺使得太阳能开发利用受到日益广泛的关注,太阳能级硅片的制造工艺是当前国内外研究的热点。硅片电火花线切割制绒技术是基于火花放电的原理对太阳能级硅片进行制绒,制绒性能和材料的导电性及热物性有关。在硅片表面形成的由放电凹坑形成的绒面结构,可以达到光陷阱作用和减反射效果,放电凹坑的深径比越大其陷光作用越明显,深度越小硅片强度越高。通过电参数的控制对硅片绒面质量进行控制。所形成的放电凹坑与材料的各向性能无关,因此该工艺方法将特别适合于多晶硅材料的绒面制造,减少了原来绒面制造过程中所产生的化学污染,开辟一种新型的太阳能电池硅片绒面制造方法,具有十分重大的理论和现实意义。 本论文通过仿真分析和实验验证对硅片的电火花线切割制绒工艺进行详细研究,深入分析了不同电阻率硅碇的放电制绒的可能性。通过改变脉冲电压、脉宽、占空比、工作液、进给速度、走丝速度对制绒效果规律进行研究。 本文的主要工作: 1、提出了一种新的太阳能硅片制绒技术。有限元分析方法建立传热模型并进行传热机理分析。 2、设计一套电火花线切割制绒专用夹具,设计合理的硅片定位、夹紧、进电方式、制绒后硅片的取出方案,为制绒工艺方法的完善奠定了技术基础。 3、验证各种不同电阻率硅碇的放电制绒的可行性,设计了一套脉冲控制发生电路以用于硅锭的放电研究。利用改进的电火花线切割机床对太阳能级硅片制绒规律进行研究,所制得绒面具有良好减反射率效果。 【关键词】：硅片 电火花线切割 制绒 热分析 夹具
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TG484
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 第一章 绪论12-20
• 1.1 晶体硅太阳能电池介绍12-14
• 1.1.1 能源利用的发展趋势12
• 1.1.2 太阳能的优势12-13
• 1.1.3 光伏效应介绍13
• 1.1.4 晶体硅太阳电池的发展概况13-14
• 1.2 太阳能硅片制绒技术介绍14-18
• 1.2.1 单晶硅太阳能电池表面绒面制备技术14-15
• 1.2.2 多晶硅太阳能电池表面绒面制备技术15-18
• 1.3 课题背景意义18-19
• 1.4 课题来源及主要研究内容19-20
• 第二章 太阳能硅片电火花线切割制绒温度场有限元分析20-39
• 2.1 电火花线切割加工的原理20-21
• 2.2 太阳能硅片放电蚀坑的有限元分析21-38
• 2.2.1 电火花线切割有限元分析介绍21
• 2.2.2 硅片放电制绒有限元模型的建立21-25
• 2.2.2.1 极间放电时的能量分配及通道半径的确定22-24
• 2.2.2.2 对流换热系数的确定24
• 2.2.2.3 工件模型的确立24-25
• 2.2.3 硅片放电制绒有限元分析结果25-33
• 2.2.4 电极丝温度场有限元分析33-38
• 2.3 本章小结38-39
• 第三章 硅片电火花线切割制绒夹具设计39-50
• 3.1 硅片制绒夹具设计特点及解决方案39-41
• 3.1.1 硅的性质39
• 3.1.2 硅片放电制绒夹具特性分析39-40
• 3.1.3 夹具设计方案的选定40-41
• 3.2 吸盘结构设计41-46
• 3.2.1 吸盘吸道结构设计41-43
• 3.2.2 吸盘进电方式设计43-44
• 3.2.3 夹具定位夹紧方式的设计44-46
• 3.3 吸盘尺寸设计46-47
• 3.4 真空泵的选取47-48
• 3.5 本章小结48-50
• 第四章 电火花线切割制绒工艺研究50-63
• 4.1 高电阻率多晶硅放电规律研究50-53
• 4.2 硅片电火花线切割制绒方式特点53-54
• 4.2.1 工作液的选取53-54
• 4.2.2 走丝方式的选取54
• 4.3 硅片电火花线切割制绒工艺研究54-60
• 4.4 太阳能硅片电火花线切割制绒效果验证60-62
• 4.5 本章小结62-63
• 第五章 总结和展望63-65
• 5.1 全文总结63-64
• 5.2 研究展望64-65
• 参考文献65-69
• 致谢69-70
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文70-71
• 附录71-75

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