光伏单晶硅片冲洗过程中应力分布的研究

作     者：李涛 吕国强 李遇贤 钱益超 张杰 

作者机构：昆明理工大学冶金与能源工程学院 昆明理工大学机电工程学院 

出 版 物：《材料导报》 (Materials Reports)

年 卷 期：2024年

学科分类：080903[工学-微电子学与固体电子学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

基　　金：国家自然科学基金(No.22268027) 

主　　题：光伏单晶硅 矩形板Levy解 单晶硅片冲洗 应力 

摘      要：在光伏单晶硅片冲洗过程中，产生的最大应力可能导致硅片损伤，硅片上应力的分布及硅片上最大应力位置的确定对于降低硅片的损伤有重要意义。本文首先基于矩形板的Levy解模型，计算冲洗过程中不同尺寸硅片上的挠度和应力值；然后，运用ABQUS有限元软件对硅片冲洗过程中产生的应力进行仿真。结果表明，运用矩形板Levy解模型计算时，特定比值下，当硅片的长宽比b/a=2、1、0.5时，最大应力值出现在自由边上（y=b）或固支边上（y=0）。硅片宽度a固定，长度b逐渐增加时，在固支边上长宽比b/a=0.5时应力值最大，在自由边上当长宽比b/a=0.9时应力值最大，当硅片的长宽比b/a=(0.1-1.5)时，硅片的最大应力分布在固支边上，当硅片的长宽比b/a=(1.5－2)时，硅片的最大应力分布在自由边上。通过最大挠度确定最大应力位置，虽然能减少大量计算，但不够全面和准确。运用ABQUS有限元分析得出的结果与矩形板Levy解模型计算得出的应力分布规律一致，但应力值存在一定的误差。把矩形板Levy解模型得出的结果与莫尔理论结合，推导出硅片上冲洗压力与硅片厚度的关系公式。当硅片厚度确定时，能计算出硅片上能承受的最大冲洗压力，反之，当冲洗压力确定时，能得出硅片冲洗时不被破坏的的最小厚度。