光伏硅晶體低反射率表面絨貌及加工工藝研究.pdf

1、太陽能作為人類取之不盡用之不竭的綠色清潔能源，硅作為主要使用的太陽能電池原料，通過降低太陽能硅電池表面的反射率，增加光子在硅片有源層內(nèi)部的光程從而提高光電轉(zhuǎn)化率是國內(nèi)外研究的熱點。傳統(tǒng)的堿腐蝕法作為廣泛使用的單晶硅表面制絨技術(shù)，可在其表面形成金字塔形絨貌，但受到單晶硅各向異性的限制，金字塔頂角為固定的70°，難以進(jìn)一步降低其反射率。近來迅速發(fā)展的MAEE（金屬離子輔助刻蝕法）可在硅表面形成黑硅結(jié)構(gòu)，能夠在全角度以及寬波長范圍內(nèi)對光線進(jìn)行

2、吸收，但是其較高的表面體積比帶來的較高的表面重組效率，從而造成PCE（Power Conversion Efficiency）的降低，PCE與反射率的取舍是個問題。最近，硅作為半導(dǎo)體材料在MEMS（微電子機(jī)械系統(tǒng)），光電設(shè)備應(yīng)用中扮演著重要角色，隨著產(chǎn)品元件日益微細(xì)化，結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，以及更高精確度的要求刺激了微制造以及微細(xì)刀具的研究和發(fā)展。硅晶體的表面機(jī)械制絨正是在這種背景下產(chǎn)生，作為一種清潔的易于回收原料的制絨方法，研究硅低反射率表面機(jī)

3、械制絨具有重要意義。
　　本課題在國家自然科學(xué)基金項目“硬質(zhì)合金刀具微尺度刃口涂層技術(shù)與創(chuàng)成方法研究”（項目批準(zhǔn)號:51475276）的資助下，開展的主要工作如下:
　　通過Matlab編程數(shù)值算法運用Fresnel方程，對光在太陽能硅電池表面由刀具加工形成的圓弧槽，矩形槽，半圓底矩形槽陷光微結(jié)構(gòu)中的傳播進(jìn)行了模擬仿真，對反射率進(jìn)行了計算和分析，另外，經(jīng)過嚴(yán)格的幾何推導(dǎo)，矩形槽微結(jié)構(gòu)的反射規(guī)律公式被推導(dǎo)出，優(yōu)化后結(jié)構(gòu)的分析結(jié)

4、果可以為后續(xù)的機(jī)械制絨提供指導(dǎo)。
　　通過對單晶硅塑性銑削理論的總結(jié)以及相應(yīng)可實現(xiàn)塑性切削公式的推導(dǎo)，對不同晶向單晶硅切削的脆延轉(zhuǎn)變切削厚度及對應(yīng)的進(jìn)給速度做出探討和計算，并建立了單晶硅切削有限元模型，研究了不同刀具懸伸量時的固有頻率以保證后續(xù)實驗的順利進(jìn)行。
　　以單晶硅塑性銑削為理論指導(dǎo)，采用兩種直徑的金剛石涂層硬質(zhì)合金刀具沿不同晶向在單晶硅進(jìn)行矩形槽微結(jié)構(gòu)銑削實驗研究，探討了單晶硅矩形槽微結(jié)構(gòu)制備可行性和步驟，對磨損后