本文關(guān)鍵詞：薄膜太陽能電池柔性不銹鋼襯底的電化學(xué)機(jī)械拋光研究　出處：《浙江師范大學(xué)》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：薄膜太陽能電池作為新一代太陽能電池在國際上已經(jīng)得到大規(guī)模生產(chǎn)并且發(fā)展趨勢強(qiáng)勁和前景深遠(yuǎn)。相對(duì)傳統(tǒng)太陽能電池具有質(zhì)量輕、可彎曲和制造成本低廉的優(yōu)勢,能應(yīng)用在光伏建筑一體化(Building Integrated Photovoltaics, BIPVs)、大規(guī)模發(fā)電站、空間站等場合中,意義重大。其柔性襯底以不銹鋼薄片為最佳選擇,而現(xiàn)有的柔性不銹鋼襯底薄膜太陽能電池由于不銹鋼表面粗糙度較高和Fe、Cr元素的影響導(dǎo)致其在光電轉(zhuǎn)化效率上要比納米級(jí)別粗糙度的玻璃襯底低,因此本文旨在對(duì)不銹鋼表面進(jìn)行拋光使其表面粗糙度達(dá)到10 nm左右水平以減少上述缺陷對(duì)不銹鋼襯底太陽能電池性能的影響。針對(duì)上述研究目的：研究了一種電化學(xué)機(jī)械復(fù)合拋光薄膜太陽能電池柔性不銹鋼襯底工藝方法,該方法旨在能夠克服單一電化學(xué)加工鈍化導(dǎo)致的加工不續(xù)穩(wěn)定性和表面光亮效果不是很明顯問題,同時(shí)實(shí)現(xiàn)高效拋光�；诖�,論文主要研究內(nèi)容和工作如下：(1)復(fù)合拋光機(jī)理分析與材料去除模型的建立對(duì)電化學(xué)機(jī)械復(fù)合拋光的機(jī)理進(jìn)行了理論分析：從單一電化學(xué)加工和機(jī)械研拋的材料去除機(jī)理(法拉第、泊松方程和單個(gè)磨粒作用)出發(fā),確定了復(fù)合加工的主要影響因素并建立材料去除模型。(2)實(shí)驗(yàn)裝置建立,復(fù)合陰極設(shè)計(jì)和制造搭建的實(shí)驗(yàn)裝置主要組件包括電化學(xué)電源、電解液循環(huán)單元、導(dǎo)電絕緣結(jié)構(gòu)、工裝結(jié)構(gòu)、數(shù)控本體和控制單元：此外,根據(jù)不銹鋼襯底特點(diǎn)設(shè)計(jì)制造了一種復(fù)合陰極工具,其材料為黃銅,精密磨具彈性連接均勻嵌入陰極,直接與機(jī)床主軸連接,運(yùn)動(dòng)規(guī)律由數(shù)控單元控制。(3)關(guān)鍵工藝參數(shù)分析與加工實(shí)驗(yàn)通過理論分析、文獻(xiàn)經(jīng)驗(yàn)值并結(jié)合ECM (Electrochemical Machining)和機(jī)械研拋(Mechanical Polishing. MP)正交實(shí)驗(yàn)分析的工藝參數(shù)規(guī)律確定復(fù)合拋光工藝參數(shù)取值范圍為：電源電壓(5V-9V)、初始加工間隙為3mm、拋光時(shí)間(5 min～10min)、磨具正壓力(2.7KPa～13.5KPa)、主軸轉(zhuǎn)速(800 rpm～2000 rpm)和進(jìn)給速度(20mm/min～100 mm/min)。(4)Ra和MRR的回歸模型建立及拋光結(jié)果分析二次正交旋轉(zhuǎn)組合實(shí)驗(yàn)方法設(shè)計(jì)安排復(fù)合拋光實(shí)驗(yàn)表,對(duì)加工后表面進(jìn)行一系列檢測包括表面粗糙度和形貌(leica光學(xué)顯微鏡,德國),光反射率(UV visible-NIR spectrophotometer,可見光分光光度計(jì),美國),表層物相(x-ray diffractometer, Philips PW 3040/60 XRD,荷蘭)；對(duì)實(shí)驗(yàn)指標(biāo)Ra與MRR的進(jìn)行擬合得到回歸模型(擬合優(yōu)度均達(dá)到97%),結(jié)合回歸模型通過MATLAB可視化分析工藝參數(shù)的主效應(yīng)和交互作用。結(jié)果顯示：在1700 rpm轉(zhuǎn)速、8V電壓、0.2mmz向進(jìn)給(此時(shí)正壓力P=5.4 KPa)、80mm/min進(jìn)給速度的工藝條件下,柔性不銹鋼襯底表面粗糙度Ra從124nm降低至13 nm(測量面積127.32×95.45 μm2),鏡面效果顯著提高；光反射率從56.8%提高到62.4%,表層主要物相位為Fe、Cr、Fe2O3和Cr2O3；材料去除率MRR為0.026 g/min。因此,本文所提電化學(xué)機(jī)械復(fù)合拋光方式能夠?qū)崿F(xiàn)柔性不銹鋼表面10 nm的粗糙度水平。
【學(xué)位授予單位】：浙江師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM914.42

【參考文獻(xiàn)】

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1 白振偉;閻秋生;徐西鵬;;集群磁流變效應(yīng)平面拋光力特性試驗(yàn)研究[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2015年15期

2 李敏;袁巨龍;吳U，

本文編號(hào)：1322875