光伏玻璃表面激光织构化技术研究

发布时间：2016-11-18 20:07

  本文关键词：石英玻璃的化学机械磨削加工，由笔耕文化传播整理发布。

《北京工业大学》 2012年

光伏玻璃表面激光织构化技术研究

何超  

【摘要】：太阳能光伏发电技术是当应对能源短缺前普遍认可的最有前景的可再生能源技术，其研究重点是提高光伏电池的光电转换效率。基于一种间接的技术路线，即：减小太阳能光伏玻璃表面反射率，以提高太阳光能利用率，进而提高光伏电池转换效率，设计了三种光伏玻璃织构方案，利用激光诱导背面干法刻蚀工艺，在光伏玻璃表面制备了具有减反功能的表面连续浮雕微光学结构。 光伏玻璃对可见及近红外光具有极高的透射率，因而目前主要采用紫外波段的准分子激光器在其表面直接烧蚀加工，但是其加工速度受到加工系统及激光参数的很大制约。为了提高加工效率，搭建了激光织构光伏玻璃加工系统，应用中心波长为1064nm短脉冲掺镱光纤激光器，借助辅助吸收材料，在光伏玻璃表面诱导刻蚀微结构。不同于其他研究报道，本文应用表面粗糙度小于350nm，厚度为1mm的95氧化铝陶瓷和平均粒径为2.071m氧化铝粉末这两种非金属材料替代金属薄膜作为辅助吸收层，减少了金属镀膜准备及后续腐蚀处理的环节。通过扫描电镜，三维形貌仪，RAMAN光谱仪及EDS能谱分析仪等设备，，对刻蚀的样品进行了表面形貌和成分的测量与分析，并探讨了基于氧化铝陶瓷作为吸收材料的刻蚀机理及激光参数与吸收层对刻蚀结果的影响。 为了设计减反能力更强的光学结构，基于物理光学理论中的菲涅尔反射透射系数公式依据，推导了凸面金字塔和余弦微坑阵列两种织构的反射率计算公式，Matlab数值分析计算表明，与激光刻蚀样品三维形貌最接近的余弦微坑阵列结构具有最低的反射率。同时，应用ZEMAX光学设计软件对微结构进行光线追迹和成像仿真，对比分析了它们的光学性能，并确定了以余弦微坑结构为织构方案。作为对比实验，以优化的激光参数，在光伏玻璃表面制备了点阵式，线条式及点线混合式三种织构路径的光学结构，并对其反射率用紫外-可见光-近红外分光光度计进行测量，结果表明这几种光学结构较未织构化的平板玻璃能在不同程度上减小入射光线的反射率，尤其是在可见至近红外波段，平均反射率能降低4.3%。 通过对微结构的微观形貌进行分析，织构的周期性微结构具有连续浮雕形貌，而对微光学结构的相干光源光学衍射实验，证明了它们是典型的二元微光学结构。为了进一步探讨光线在微光学结构中的传输性能，依据基尔霍夫标量衍射理论进行了分析，衍射光斑能量分布是余弦光栅与微坑结构互相调制的结果。这种二元微光学结构在信息光学和无掩模微加工中具有可预见的应用前景。

【关键词】：
【学位授予单位】：北京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TN249
【目录】：

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1 孙晓峰,王海燕,卢景霄,李维强;大面积多晶硅绒面的制备[J];半导体光电;2004年03期

2 邱建荣;姜雄伟;朱从善;;飞秒激光诱导玻璃功能微结构[J];硅酸盐通报;2005年05期

3 单明广;钟志;郭黎利;;用于无模光刻的连续浮雕谐衍射透镜阵列设计[J];光学精密工程;2010年01期

4 仇中军;周立波;房丰洲;椎名刚志;江田弘;;石英玻璃的化学机械磨削加工[J];光学精密工程;2010年07期

5 姜雄伟,邱建荣,曾惠丹,朱从善;飞秒激光诱导玻璃内析出BaTiO_3晶体[J];光学学报;2002年10期

6 邱明波;黄因慧;刘志东;田宗军;汪炜;;硅片绒面形貌影响光线反射的数值研究[J];光学学报;2008年12期

7 巫殷忠;王清月;贾威;胡明列;柴路;;飞秒激光在光敏玻璃上制作微凹面[J];光子学报;2009年07期

8 戴晔;余昺鲲;邱建荣;;激光在玻璃内诱导功能晶体新进展[J];激光与光电子学进展;2008年06期

9 万轶;熊党生;;激光表面织构化改善摩擦学性能的研究进展[J];摩擦学学报;2006年06期

10 曹慧群;张启龙;汪海燕;樊先平;罗仲宽;;超白玻璃组成、结构及性能的研究[J];中国西部科技;2010年18期

中国博士学位论文全文数据库 前3条

1 颜树华;二元光学器件设计理论及并行制作技术研究[D];国防科学技术大学;2004年

2 苗向阳;太阳能玻璃的加工及应用技术研究[D];中国建筑材料科学研究总院;2009年

3 王卓;光学材料加工亚表面损伤检测及控制关键技术研究[D];国防科学技术大学;2008年

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1 杨海峰;飞秒激光微纳加工技术与应用研究[D];江苏大学;2007年

2 曹茂林;激光加工石英玻璃小孔的研究[D];湖南大学;2007年

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1 韩敏;周震;冯丽爽;于怀勇;董全林;;一种垂直耦合型光探测器的设计方法[J];半导体光电;2010年03期

2 张妹玉;陈朝;;两步腐蚀法制备多晶硅绒面[J];半导体光电;2011年02期

3 潘淼;李艳华;陈朝;;低成本多晶硅片表面织构的研究[J];半导体光电;2011年06期

4 周艺;郭长春;欧衍聪;肖斌;李荡;高振洲;;低温酸刻蚀对多晶硅表面织构化的影响[J];半导体光电;2012年02期

5 俞军;盛嘉伟;;玻璃中金属纳米颗粒的制备方法及研究进展[J];玻璃与搪瓷;2007年01期

6 樊丽梅;文九巴;赵胜利;祝要民;;化学蚀刻单晶硅及其表面形貌研究[J];表面技术;2007年01期

7 郭志球;柳锡运;沈辉;刘正义;;各向同性腐蚀法制备多晶硅绒面[J];材料科学与工程学报;2007年01期

8 刘志东;邱明波;汪炜;田宗军;黄因慧;;太阳能级硅高效放电电解复合切割制绒一体化研究[J];电加工与模具;2009年06期

9 肖荣诗;陈铠;陈涛;;激光制造技术的现状及发展趋势[J];电加工与模具;2009年S1期

10 张成义;;超声光栅测声速实验的量化分析[J];大学物理实验;2006年01期

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1 肖荣诗;;激光加工技术的现状及发展趋势[A];第13届全国特种加工学术会议论文集[C];2009年

2 刘志东;邱明波;汪炜;田宗军;黄因慧;;太阳能级硅高效放电电解复合切割制绒一体化研究[A];第13届全国特种加工学术会议论文集[C];2009年

3 段树桐;李佩悦;;湖北某地石英岩矿制备太阳能玻璃原料的关键技术研究[A];2012中国非金属矿科技与市场交流大会论文集[C];2012年

4 陈平;刘光磊;李云龙;;基于数值模拟方法的表面织构研究进展[A];第十一届全国摩擦学大会论文集[C];2013年

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1 陈龙江;曲面激光直写中若干关键技术研究[D];浙江大学;2010年

2 尹必峰;内燃机关键摩擦副表面微织构润滑与摩擦机理及应用研究[D];江苏大学;2011年

3 沈学会;超声振动辅助铣削加工技术及机理研究[D];山东大学;2011年

4 邱明波;半导体晶体材料放电加工技术研究[D];南京航空航天大学;2010年

5 钱双庆;表面织构电解加工技术的基础研究与应用[D];南京航空航天大学;2011年

6 路家斌;电磁流变协同效应微磨头加工机理研究[D];广东工业大学;2011年

7 陈晓苹;延长玻璃质光学元件工作寿命的表面强化技术研究[D];中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）;2011年

8 纪敬虎;摩擦副表面微凹槽织构相关摩擦学理论及试验研究[D];江苏大学;2012年

9 范玲;调制偏振光在光学精密测量和方位信息传递中的应用研究[D];北京邮电大学;2006年

10 王春灿;大功率光纤激光源中热效应和受激布里渊散射的抑制与半导体激光器线阵的光束整形[D];北京交通大学;2008年

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1 李亚鹏;旋流燃烧器中浓淡气固两相流的数值模拟及实验研究[D];浙江大学;2011年

2 党娟娟;光学表面亚表层损伤表征技术研究[D];西安工业大学;2011年

3 袁乔;别汉棱镜偏振像差检测与校正的方法研究[D];西安工业大学;2011年

4 孙林锋;单晶硅太阳能电池表面制绒新方法研究[D];浙江大学;2010年

5 牟睿敏;表面仿生结构与薄膜材料工艺力学及力学性能[D];大连理工大学;2011年

6 沙东;Ti6Al4V表面激光织构化及其摩擦学特性研究[D];大连海事大学;2011年

7 齐笳羽;Lorenz和Raman异结构混沌系统的控制、参数识别和同步[D];辽宁师范大学;2011年

8 吴宁;非常偏振光在晶体内表面反射与透射的研究[D];辽宁师范大学;2011年

9 张昊;铒镱掺杂硼铝硅系透明玻璃陶瓷的研究[D];长春理工大学;2011年

10 喻霞;衍射光学元件设计和超晶格中光输运性质研究[D];湖南大学;2009年

【二级参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 孙晓峰,王海燕,卢景霄,李维强;大面积多晶硅绒面的制备[J];半导体光电;2004年03期

2 袁大军,周拥军,蒋中伟,黄文浩,夏安东,褚家如,刘允萍;双光子激光三维微细加工及信息存储技术[J];微纳电子技术;2003年Z1期

3 曹福年,卜俊鹏,吴让元,郑红军,惠峰,白玉珂,刘明焦,何宏家;X射线回摆曲线定量检测SI-GaAs抛光晶片的亚表面损伤层厚度[J];半导体学报;1998年08期

4 徐美君;;太阳能玻璃开发应用与市场[J];玻璃与搪瓷;2006年06期

5 章蓉蓉;;对压延玻璃成份的理论探讨[J];玻璃;1980年02期

6 高名芩,张兆艳,李利,李新菊;浮法玻璃组成对化学稳定性的影响[J];玻璃;1985年04期

7 王德宪,金井顺;影响玻璃性质的几种因素分析[J];玻璃;2004年01期

8 王德宪,刘广财,陈芳,金井顺,聂全来;玻璃化学稳定性的近似估算[J];玻璃;2004年06期

9 董世运,徐滨士,梁秀兵,韩杰才,杜善义;铝合金表面激光熔覆铜合金层中的裂纹及其有限元分析[J];中国表面工程;2001年04期

10 王昆林，藏东红，朱允明;钛合金的激光切割[J];稀有金属材料与工程;1994年01期

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1 胡晓雷;[N];中国建材报;2008年

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1 邓朝晖;纳米结构陶瓷涂层精密磨削机理及仿真预报技术的研究[D];湖南大学;2004年

2 彭小强;确定性磁流变抛光的关键技术研究[D];国防科学技术大学;2004年

3 王海燕;硅基太阳能电池陷光材料及陷光结构的研究[D];郑州大学;2005年

4 霍凤伟;硅片延性域磨削机理研究[D];大连理工大学;2006年

5 张银霞;单晶硅片超精密磨削加工表面层损伤的研究[D];大连理工大学;2006年

6 周旭升;大中型非球面计算机控制研抛工艺方法研究[D];国防科学技术大学;2007年

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1 曹建平;纳米结构WC/12Co涂层材料磨削力研究与建模[D];湖南大学;2004年

2 刘立鹏;飞秒激光双光子三维微细加工和超快检测技术的研究[D];江苏大学;2005年

3 王毅;亚表面缺陷诱导损伤的机理与实验技术研究[D];中国工程物理研究院;2005年

4 李改灵;光学材料磨削加工亚表面损伤测量的理论与实验研究[D];国防科学技术大学;2006年

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1 ;国家基金委信息科学部举行微光学学术交流及发展战略研讨会[J];光电子.激光;1994年05期

2 李育林，傅晓理;微光学[J];光学精密工程;1994年01期

3 刘天山;韩佩琦;薛智宏;高新存;;微透镜光学性能研究[J];云南大学学报(自然科学版);2005年S2期

4 严瑛白，郑学哲，金国藩，邬敏贤;微光学技术在惯性约束核聚变（ICF）中的应用[J];仪器仪表学报;1996年S1期

5 万丽丽;徐平;陈祥贤;黄洁锋;王恺;刘加勇;黄海漩;;手机导光板熔合微光学阵列研究[J];光子学报;2008年12期

6 陈敏;于盛林;蒋海慧;罗宁宁;高益庆;;基于平面-浮雕面形调制型光栅分束器的设计[J];光电工程;2008年11期

7 吕赛君;裴旦;白剑;侯西云;杨国光;;基于微光机电系统的微光学自适应微镜的研究[J];光学学报;2007年07期

8 詹珍贤;何建慧;姚海涛;王克逸;;电场作用下的变焦非球面液滴微透镜[J];光学学报;2008年02期

9 詹珍贤;王克逸;丁志中;姚海涛;;液滴透镜在电场中的变形研究[J];光子学报;2009年11期

10 ;其它[J];中国光学与应用光学文摘;1996年03期

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1 马辉;;非线性显微光学成像及其应用[A];第九次全国生物物理大会学术会议论文摘要集[C];2002年

2 刘英同;;微光学的进展[A];新世纪 新机遇 新挑战——知识创新和高新技术产业发展（上册）[C];2001年

3 李育林;;微光学及其在生物医学中的应用[A];第六届全国光生物学学术研讨会论文集[C];2004年

4 徐平;黄海漩;张旭琳;孙一翎;周育成;段守富;韩峰;李孟珏;叶恩;梁钱;;微光学应用研究进展[A];中国光学学会2011年学术大会摘要集[C];2011年

5 刘智怀;龚勇清;李平贵;;微光学元件光刻工艺对焦方法研究[A];第十七届十三省（市）光学学术年会暨“五省一市光学联合年会”论文集[C];2008年

6 袁小聪;牛憨笨;彭翔;;微光学在新一代光镊中的应用[A];全国第十二次光纤通信暨第十三届集成光学学术会议论文集[C];2005年

7 王跃川;冯宗材;赵凌;陈波;杜春蕾;;微光学用超支化聚酯光致抗蚀剂[A];第五届中国辐射固化年会论文集[C];2001年

8 吕赛君;白剑;侯西云;杨国光;;基于MOEMS的微光学自适应微镜的研究[A];中国光学学会2006年学术大会论文摘要集[C];2006年

9 杜春雷;;激光系统中的微纳光学技术[A];全国激光应用技术前沿发展报告会论文集[C];2005年

10 吴衍记;;浅谈微光学惯性仪表的发展[A];惯性技术发展动能发展方向研讨会论文集[C];2004年

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1 宋跃 申风仪 王祥明;[N];中国高新技术产业导报;2002年

2 马云飞;[N];中国计算机报;2003年

3 ;[N];科技日报;2005年

4 记者 孙丽萍;[N];厦门日报;2011年

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1 柯才军;微透镜阵列的设计、制作及与CCD的集成技术[D];华中科技大学;2005年

2 冯宗财;高支化碱溶性聚酯的合成及其微光学光刻胶[D];四川大学;2001年

3 毛慧;谐振式微光学陀螺研究[D];浙江大学;2011年

4 刘晓旻;高精度光杠杆式微加速度计的研究[D];浙江大学;2007年

5 马韬;多层衍射光学元件设计理论及其在混合光学系统中的应用[D];浙江大学;2006年

6 詹珍贤;非球面液滴微透镜及其阵列的制作和应用研究[D];中国科学技术大学;2010年

7 王永红;基于全场并行共焦的检测技术与系统研究[D];合肥工业大学;2004年

8 李岩;飞秒激光微纳加工制备研究[D];吉林大学;2010年

9 赵双双;微光学集成的高精度MOEMS加速度传感器研究[D];浙江大学;2013年

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1 王猛;宽谱衍射微光学结构的设计与制作研究[D];华中科技大学;2011年

2 张巍;微光学自适应系统中基于PZT薄膜的微反射镜单元工艺研究[D];浙江大学;2006年

3 杨俊波;微光学元件在光交换中的应用研究[D];广西大学;2004年

4 周雷;全息平面投影屏像素层制作方法研究[D];苏州大学;2008年

5 吕赛君;基于微光机电系统的微光学自适应微镜的研究[D];浙江大学;2007年

6 刘建莉;分数傅里叶域微光学元件设计方法研究[D];四川大学;2005年

7 阎传文;自适应微镜阵列的研究[D];浙江大学;2008年

8 胡燕芳;非矩形光栅结构中衍射模拟算法研究及应用[D];电子科技大学;2012年

9 林武;有源加密型微光学标签系统的设计与制作[D];南京邮电大学;2012年

10 何超;光伏玻璃表面激光织构化技术研究[D];北京工业大学;2012年

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