低壓射流輔助激光加工硅材料的試驗研究,目 錄,研究的意義及目標,實驗內容,研究總體思路,研究需要注意的問題,設備示意圖,第一章,第二章,第三章,第四章,第五章,第一章 研究的意義及目的,太陽能電池,硅材料,Text in here,Tile,集成電路板,航空電池板,近幾年光伏產業發展趨勢,最近10 年，整個世界的光伏產業以平均每年30%的速度遞增,中國2004-2009 年的年均增長率達到了100%,2011 年中國光伏產業鏈中，多晶硅企業70 多家，硅片企業60 多家，光伏電池組件企業700 多家。行業年產值超過3000 多億元，進出口總額220 億美元，就業人數達30 萬人,硅材料的加工所需切削力很大，剪切變形很小。傳統機械加工方法對此類材料加工效率很低。激光加工方法是一種很好的加工此類材料的方法。,激光打孔,激光刻槽,激光切割,激光加工硅材料過程中容易出現的問題,裂 紋,重凝層,激光光斑照射范圍內的材料經過熔化、氣化過程,是一種熱去除加工方法，由于加工范圍很小，極易在加工處形成熱應力集中區，在材料周圍產生熱應力梯度。從而導致材料產生裂紋、崩裂問題，同時熔化后的熔渣產生重凝層也是激光加工硅材料的一大缺陷,研究目標,考慮到硅材料加工自有的特點，以及激光加工與化學加工各自的特點，我們所設計的課題提出了低壓態化學腐蝕液輔助激光加工概念。 設計出一套新穎的加工設備以實現在降低硅材料加工成本的同時，提高其加工質量的目的。通過設計出的加工設備來對硅材料進行切槽加工，觀察加工表面的質量，計量其加工效率及加工成本，來驗證該方法的重要價值。,第二章 實驗內容,1、提出低壓態化學腐蝕液輔助激光加工概念,激光加工,化學腐蝕,射流壓力,4、利用正交實驗法，以激光脈沖能量、重復頻率、脈沖寬度和掃描速度等為因素,研究在單激光加工條件下，得到最好實驗效果時激光的各項參數。,3、 試驗不同的腐蝕液(KOH溶液、HCl溶液等)對硅材料蝕除量和表面質量的影響規律，找出加工效率和表面質量最高的腐蝕液,2、設計研制出一個能隨時調節介質噴射壓力和腐蝕液可循環使用的半密封裝置，采用一定的控制裝置確保激光和液體射流束對材料進行同步加工。,實驗內容,5、在激光各項參數已知條件下，以介質流的噴射角度、噴射壓力、溶液濃度等參數來研究復合加工對工件粗糙度、尺寸精度、形狀精度及加工區域邊緣質量的影響。,6、利用掃描電鏡對試樣加工表面進行微觀形貌觀察,并進行成分能譜分析。通過其表面微觀形貌和成分能譜曲線,分析復合加工的加工機理。,第三章 研究總體思路,激光為主要加工工具，對硅材料進行去除加工，對于引入的低壓射流化學溶液，其主要作用是對激光加工中產生的熔凝層進行帶有一定指向性的腐蝕去除 ，同時降低加工處的溫度梯度，減少裂紋,利用正交分析法對激光的能量、脈寬、頻率、加工速度等因素進行優化選擇，以材料去除率為標準并結合表面質量狀況，選擇理想的幾套激光參數方案，同時記錄相關參數的實驗結果,選擇先前優化后的激光參數，引入低壓化學腐蝕液，同樣利用正交實驗法，以溶液的濃度、溫度、介質流的噴射速度等為參考因素，對硅材料進行切槽加工，選擇加工質量合適的實驗結果,兩套實驗結果進行分析，得出相關結論,第四章 研究需要注意的問題,1、介質射流會腐蝕工作臺及精密實驗儀器，所以必須對整個實驗裝置采取一定的安全措施。 解決辦法：利用透光聚酯防腐板材制作腐蝕液的盛裝容器，研制防腐蝕液噴濺裝置，確保加工安全 ，同時能夠保證化學腐蝕液可循環使用,2、射流束對工件進行加工時，腐蝕液與工件發生化學反應，其回流到槽體的溶液濃度可能因此有