[毕业论文] 太阳能电池的转印集成机理研究 [复制链接]

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毕业论文-太阳能电池的转印集成机理研究，共74页，35045字

中文摘要

近年来，力学和材料学的不断发展使得我们可以通过传统的电子类材料制备

抗拉、压、弯、扭等变形的可延展电子产品，我们称其为柔性电子产品。柔性太

阳能电池则是柔性电子技术的一项具体应用。在当今能源短缺的全球形势下，清

洁的太阳能受到了大家广泛的重视。而柔性太阳能电池则因为使用过程中经得起

反复拉伸，卷曲和折叠等独特优点备受青睐。但是对于能量转换效率最高的单晶

硅材料至今还没有能实现工业化生产的集成技术来生产这样的柔性电池。尽管如

此，基于软印刷的转印技术正在不断的被学者们完善和改进，其可控性和效率都

在不断增强，已逐渐成为最具有产业化潜力的集成技术。

转印技术是通过黏弹性图章将微结构从原基底上拾起(Pick up)然后集成

(Printing)到目标基底上的过程。其中主要的力学原理是界面间的竞争断裂。本文

通过对剥离实验的黏弹性分析，提出了一种基于稳态假设而求得图章和硬质弹性

体间能量释放率的近似方法。我们利用图章的黏弹性性质，通过控制剥离速度或

者剥离力即可以对界面强度进行有效的控制。另一方面，根据JKR①理论，将面接

触分割为各个亚接触可以增强接触界面的黏性。本文通过对JKR模型的修正和剥

离过程中图案微纤维的弹性能分析，定量地给出了界面微图案（Pattern）对界面

能量释放率的影响。除此而外，我们通过高速摄像机对剥离实验进行记录，根据

图章的变形形态和剥离力测定，完善和验证了本文中所建立的相关理论。

关键词：转印；能量释放率；黏弹性；图案；剥离实验

目录

第 1 章

引言 ....1

1.1 柔性电子简介 1

1.2 柔性太阳能电池简介 .5

1.3 转印集成技术 7

1.3.1 转印技术简介 .7

1.3.2 转印中的力学原理 8

1.4 论文的研究内容及其安排 ... 11

1.4.1 论文的主要研究内容 11

1.4.2 论文的章节安排 .. 12

第 2 章 界面强度的计算 ..... 13

2.1 剥离实验 ..... 13

2.2 黏弹性分析 .. 15

2.2.1 能量平衡 . 15

2.2.2 黏弹性梁的控制方程 16

2.2.3 能量释放率的求解 .... 17

2.2.4 算例 .. 19

2.3 光滑界面 G ? v 曲线的实验建立 . 24

2.4 本章小结 ..... 27

第 3 章 图案（ Pattern）对界面强度的影响 28

3.1 影响机制 ..... 28

3.2 图案影响的定量表达 ..... 29

3.2.1 实际接触面积 ..... 29

3.2.2 图案本身变形 ..... 30

3.2.3 非耦合基底变形模型 32

3.2.4 耦合基底变形模型 .... 33

3.2.5 带图案界面的强度表达 .. 33

3.3 图案界面 G ? v 曲线的实验建立 . 34

3.4 本章小结 ..... 37

第 4 章 结论 .. 38

插图索引 .... 40

表格索引 .... 42

参考文献 .... 43

致 谢 ... 47

附录 A 书面翻译 .... 49

附录 B 剥离臂上不同点速度的关系 ... 66

附录 C 三参量固体 90°剥离转角微分方程的简化 .... 67

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