本文關(guān)鍵詞：基于分形幾何的多晶硅陷光結(jié)構(gòu)超聲加工方法研究

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【摘要】：世界的發(fā)展與進步離不開能源的消耗,太陽能的利用在新能源的開發(fā)中有著重要的作用。它具有清潔、可循環(huán),最重要的是它隨處可見,覆蓋范圍大。太陽能發(fā)電的主要形式有兩種:光伏發(fā)電和太陽能熱發(fā)電。其中運用地最廣泛的為光伏發(fā)電。硅是太陽能電池的主要材料。硅片分為單晶硅和多晶硅。在實際生產(chǎn)中,單晶硅因其制備難度大,成本高的原因,應(yīng)用范圍遠小于多晶硅。但是多晶硅有個缺點,它對太陽光的吸收率要低于單晶硅,這是由制絨得到的表面結(jié)構(gòu)所決定的。研究表明,在多晶硅腐蝕中施加超聲駐波場,能夠改善多晶硅絨面的結(jié)構(gòu),原因在于超聲駐波使得腐蝕液中的化學(xué)反應(yīng)粒子移動,使多晶硅腐蝕過程分布得更加均勻,有效得提高了制絨后多晶硅的光能吸收效率。本文的研究重點是用超聲波影響制絨過程中化學(xué)反應(yīng)粒子的移動,研究一種能用于硅表面加工的超聲加工方法,制造一個具有分形特性的陷光微結(jié)構(gòu),提高光線的吸收率,減少光線的反射。為了得到具有分形幾何特征的陷光微結(jié)構(gòu)單元,需要用一個創(chuàng)新的復(fù)合超聲場來控制反應(yīng)粒子運動方案。該復(fù)合聲場的創(chuàng)建研究是本文的核心內(nèi)容。本文設(shè)計了兩個方案進行對比:(1)設(shè)計一種多頻率疊加式的變幅桿,利用ANSYS進行模態(tài)分析,觀察并分析其在特定頻率下的振動情況。(2)參考超聲相控陣的結(jié)構(gòu),使用不同頻率的晶片換能器將超聲能量匯聚,形成一個復(fù)合聲場。利用MATLB進行仿真,以圖形的形式表現(xiàn)出來。對以上兩種方法進行對比,得出最終結(jié)論如下:(1)變幅桿在多頻率下的振動情況復(fù)雜,且在振動過程中應(yīng)力集中,容易產(chǎn)生斷裂。(2)第一階段通過多頻率的晶片換能器復(fù)合疊加的聲場,在MATLAB中的聚焦仿真結(jié)果不太明顯,所以在第二階段改用聚焦效果更明顯的不同頻率的相控陣進行聚焦。(3)第二階段的仿真結(jié)果顯示,通過不同頻率的相控陣進行聚焦,可以得到聲壓較大的三角形聚焦區(qū)域及兩側(cè)聲壓較小的三角形聚焦區(qū)域。這兩種三角形形成的聲場范圍具有兩種頻率的超聲波,所以該區(qū)域為所構(gòu)建的復(fù)合聲場。為后續(xù)該課題的其他研究提供了基礎(chǔ)條件。
【關(guān)鍵詞】：太陽能硅 減反性 分形陷光微結(jié)構(gòu) 多頻超聲
【學(xué)位授予單位】：杭州電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN304.12
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 1. 緒論及背景意義10-21
• 1.1 太陽能利用背景10-12
• 1.2 多晶硅加工方法12-16
• 1.3 硅表面制絨16-19
• 1.3.1 單晶硅制絨16-18
• 1.3.2 多晶硅制絨18-19
• 1.4 超聲駐波作用下的多晶硅片腐蝕實驗研究19-20
• 1.5 本文研究內(nèi)容20-21
• 2. 分形幾何在多晶硅陷光結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用21-24
• 2.1 硅表面陷坑結(jié)構(gòu)研究21-22
• 2.2 基于分形幾何的多晶硅表面結(jié)構(gòu)22-23
• 本章小結(jié)23-24
• 3. 多頻率復(fù)合變幅桿的設(shè)計與有限元分析24-36
• 3.1 變幅桿尺寸設(shè)計24-28
• 3.2 有限元方法的基本原理28-30
• 3.2.1 模態(tài)分析的原理29-30
• 3.2.2 Block Lanczos法30
• 3.3 模態(tài)分析的有限元分析過程30-35
• 3.3.1 有限元分析的前處理30-31
• 3.3.2 模態(tài)分析加載和求解31
• 3.3.3 模態(tài)分析結(jié)果31-33
• 3.3.4 誤差分析33
• 3.3.5 方案改進33-35
• 本章小結(jié)35-36
• 4. 基于MATLAB的復(fù)合聲場仿真36-59
• 4.1 聲波的基本方程36-42
• 4.1.1 描述理想流體的三個基本方程36-40
• 4.1.2 一維聲波方程40-41
• 4.1.3 三維聲波方程41-42
• 4.2 瑞利積分法42-43
• 4.3 瑞利積分法的仿真43-45
• 4.4 超聲相控陣45-48
• 4.4.1 超聲相控陣的延遲法則46-48
• 4.4.2 超聲相控陣的仿真48
• 4.5 復(fù)合聲場的疊加仿真48-53
• 4.6 第一階段仿真結(jié)果分析53-55
• 4.7 第二階段仿真結(jié)果分析55-58
• 本章小結(jié)58-59
• 5. 總結(jié)與展望59-61
• 5.1 總結(jié)59-60
• 5.2 展望60-61
• 致謝61-62
• 參考文獻62-65
• 附錄65

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本文編號：1061687