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摘要
本文针对光伏电池中多晶硅片的断裂问题,研究了晶粒取向对裂纹扩展的影响规律。通过设计一种对脆性多晶硅片间接拉伸的组合试样,进行裂纹扩展的原位拉伸试验。试验发现裂纹在不同取向晶粒内部扩展方向受晶粒取向的影响,表现为在跨晶界处方向发生偏转。为研究晶粒取向和裂纹扩展偏转的关系,首先,通过拉伸试验获得了不同取向差下裂纹起裂及扩展的细观规律;其次,通过晶体物理学中的光图像法测得了多晶体中各晶粒在观测平面内的取向差;第三,在ABAQUS中建立多晶硅片试样模型,用不同方向弹模的差异表征晶粒的各向异性性质。利用扩展有限元模拟晶粒中的裂纹扩展,发现裂纹模拟结果与试验结果较为一致。研究结果表明,晶界两侧的晶粒取向差与穿过该晶界的裂纹方向的偏转程度存在特定关系,基于此,在多晶硅体的裂纹扩展研究中,可以利用晶粒取向的特征预测其中裂纹的扩展特征。
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单位机械结构强度与振动国家重点实验室
