Defect Free and Robust Microstructuring Using Femtosecond Axicon-lens-focused Beam (FAB) with Application Focus in Thin Film Solar Cell Manufacturing

使用飞秒轴锥透镜聚焦光束 (FAB) 实现无缺陷且稳健的微结构,重点应用于薄膜太阳能电池制造

基本信息

  • 批准号:
    1131627
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 27.64万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2011
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2011-09-01 至 2015-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The objective of this research project is to study the physical interactions between a femtosecond near-nondiffracting laser beam and advanced materials such as solar thin films and reveal the ablation mechanisms in microstructuring of such materials. Research approaches will include both experimental investigation and numerical modeling. A comprehensive experimental study will be conducted to assess the effects of laser beam shaping and operating parameters on process robustness, efficiency and cut quality. A laser ablation model will be developed to elucidate the basic ablation mechanisms and to optimize process conditions. The successful completion of this work will generate new fundamental knowledge in the area of femtosecond laser interaction with advanced materials. The new knowledge will serve as the scientific foundation based on which new femtosecond laser micromachining processes can be developed. The proposed microstructuring process has applications in numerous areas including scribing of solar cells, micromachining of microelectromechanical systems and light-emitting diodes, microdrilling in automotive and aerospace industry, surface texturing for tribological components, etc. In the solar industry, for example, a significant increase in conversion efficiency for thin film solar panels will be achieved using the proposed scribing process. Together with the potential of significantly reducing cost through roll-to-roll mass production this project will contribute to the nation?s clean energy future free of air pollution, hazardous waste, and global warming. Besides impacts on manufacturing industry, fascinating education materials and activities will be developed to train a diverse group of undergraduate and graduate students and to educate K-12 students and the general public.
该研究项目的目标是研究飞秒近无衍射激光束与太阳能薄膜等先进材料之间的物理相互作用,并揭示此类材料微结构化的烧蚀机制。研究方法将包括实验研究和数值模拟。将进行一项全面的实验研究,以评估激光束成形和操作参数对工艺鲁棒性、效率和切割质量的影响。一个激光烧蚀模型将被开发,以阐明基本的烧蚀机制,并优化工艺条件。这项工作的成功完成将在飞秒激光与先进材料相互作用领域产生新的基础知识。新的知识将作为科学基础,在此基础上可以开发新的飞秒激光微加工工艺。所提出的微结构化过程中有许多领域的应用,包括划线的太阳能电池,微机电系统和发光二极管,微钻孔在汽车和航空航天工业,表面纹理的摩擦组件等,在太阳能行业,例如,一个显着增加薄膜太阳能电池板的转换效率将实现使用所提出的划线过程。再加上通过卷对卷大规模生产显着降低成本的潜力,该项目将有助于国家?没有空气污染、危险废物和全球变暖的清洁能源未来。除了对制造业的影响外,还将开发引人入胜的教育材料和活动,以培训多样化的本科生和研究生群体,并教育K-12学生和公众。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Shuting Lei其他文献

3D numerical investigation of thermally assisted high efficiency ductile machining of nanocrystalline hydroxyapatite
  • DOI:
    10.1016/j.jmapro.2013.06.007
  • 发表时间:
    2013-10-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
  • 作者:
    Jianfeng Ma;Nathan Pelate;Shuting Lei
  • 通讯作者:
    Shuting Lei
A two-step strategy for production of spherical non-aggregated multi-component particles by suspension-fed spray flame
通过悬浮喷射火焰生产球形非聚集多组分颗粒的两步策略
  • DOI:
    10.1016/j.proci.2024.105350
  • 发表时间:
    2024
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Shuting Lei;Yiyang Zhang;Zhu Fang;Tianyi Wu;Xing Jin;Shuiqing Li
  • 通讯作者:
    Shuiqing Li
Direct observation and quantification of nanosecond laser induced amorphization inside silicon
硅内部纳秒激光诱导非晶化的直接观察和定量
  • DOI:
    10.2351/7.0001305
  • 发表时间:
    2024
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.1
  • 作者:
    Xinya Wang;Lanh Trinh;Xiaoming Yu;Matthew J. Berg;Sajed Hosseini;Brice Lacroix;Pingping Chen;Ruqi Chen;Bai Cui;Shuting Lei
  • 通讯作者:
    Shuting Lei
Spray flame synthesis of the NASICON-structure Nasub3/subZrsub2/subSisub2/subPOsub12/sub solid electrolyte nanoparticles for solid-state Nasup+/sup batteries
喷雾火焰合成NASICON结构NASUB3/subzrsub2/subsisub2/subposub12/subposub12/sub solid电解质纳米颗粒,用于固态NASUP+/SUP电池
  • DOI:
    10.1016/j.proci.2024.105347
  • 发表时间:
    2024-01-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    5.200
  • 作者:
    Tianyi Wu;Yiyang Zhang;Zhu Fang;Shuting Lei;Xing Jin;Shuiqing Li
  • 通讯作者:
    Shuiqing Li
Experimental Investigation and Mechanism Analysis of Tungsten Disulfide Soft Coated Micro-Nano Textured Self-Lubricating Dry Cutting Tools
二硫化钨软涂层微纳织构自润滑干切削刀具实验研究及机理分析

Shuting Lei的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Shuting Lei', 18)}}的其他基金

Collaborative Research: All-Optical Fabrication of Low-Loss, High-Index-Contrast, Silicon-in-Silicon Waveguides
合作研究:低损耗、高折射率对比度、硅中硅波导的全光学制造
  • 批准号:
    2128962
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 27.64万
  • 项目类别:
    Standard Grant
High Performance Laser Scribing of Advanced Thin Film Materials
先进薄膜材料的高性能激光划片
  • 批准号:
    1903740
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 27.64万
  • 项目类别:
    Standard Grant
High Performance Machining of Brittle Materials by Controlled Crack Propagation
通过控制裂纹扩展对脆性材料进行高性能加工
  • 批准号:
    1537846
  • 财政年份:
    2015
  • 资助金额:
    $ 27.64万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: Mathematical Modeling and Experimental Study of Femtosecond Laser Machining of High Aspect Ratio Microstructures
合作研究:飞秒激光加工高深宽比微结构的数学建模和实验研究
  • 批准号:
    0826015
  • 财政年份:
    2008
  • 资助金额:
    $ 27.64万
  • 项目类别:
    Standard Grant
CAREER: Design and Development of Novel Responsive Cutting Tools for Laser-Assisted Machining and Diagnosis of Structural Ceramics: A Research Integrated Education Career Landscape
职业:用于结构陶瓷激光辅助加工和诊断的新型响应切削工具的设计和开发:研究集成教育职业前景
  • 批准号:
    0134579
  • 财政年份:
    2002
  • 资助金额:
    $ 27.64万
  • 项目类别:
    Standard Grant

相似国自然基金

一次扫描多对比度及free-water DTI技术在功能区脑肿瘤中的研究
  • 批准号:
    JCZRLH202500011
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
基于碳纳米管技术和转座子开发一种新型的、 marker-free 的植物转基因技术
  • 批准号:
    Z24C160005
  • 批准年份:
    2024
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
基于Lab-free电化学发光平台的ctDNA甲基化分析研究
  • 批准号:
    22374123
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    50 万元
  • 项目类别:
    面上项目
面向Cell-Free网络的协同虚拟化与动态传输
  • 批准号:
    62371367
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    49 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于制备内源5mc-free基因组的策略鉴定新型DNA修饰并解析其产生机理
  • 批准号:
    32370576
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    50 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于定点突变膜受体Cell-free合成生物色谱新方法的PDGFRβ抑制剂筛选和结合位点分析
  • 批准号:
    82273886
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    52 万元
  • 项目类别:
    面上项目
不同功能基团的电中性Drug-Free纳米颗粒的构建及克服肿瘤耐药的研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
利用CRISPR/Cas RNP介导的DNA-free基因编辑衣藻控制登革热传播媒介伊蚊
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    35 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
番茄基于DNA-free基因编辑技术的2种类病毒抑制和脱毒的机理研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
低损耗snapback-free RC LIGBT机理与新结构研究
  • 批准号:
    62104030
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    20.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似海外基金

Robust Derivative-Free Algorithms for Complex Optimisation Problems
用于复杂优化问题的鲁棒无导数算法
  • 批准号:
    DE240100006
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 27.64万
  • 项目类别:
    Discovery Early Career Researcher Award
Robust and Generalizable AI Models for Label-free Cellular Organelle Identification
用于无标记细胞器识别的稳健且可推广的人工智能模型
  • 批准号:
    2325121
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 27.64万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Robust, Contrast-Free Functional Renal MRI
稳健、无对比的功能性肾脏 MRI
  • 批准号:
    10578551
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 27.64万
  • 项目类别:
Collaborative Research: U.S.-Ireland R&D Partnership: CIF: AF: Small: Enabling Beyond-5G Wireless Access Networks with Robust and Scalable Cell-Free Massive MIMO
合作研究:美国-爱尔兰 R
  • 批准号:
    2322191
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 27.64万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Development of novel methods to enable robust comparison of real-world Progression Free Survival (rwPFS) and Clinical Trial PFS in Multiple Myeloma
开发新方法以对多发性骨髓瘤的真实无进展生存期 (rwPFS) 和临床试验 PFS 进行稳健比较
  • 批准号:
    10797236
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 27.64万
  • 项目类别:
Collaborative Research: U.S.-Ireland R&D Partnership: CIF: AF: Small: Enabling Beyond-5G Wireless Access Networks with Robust and Scalable Cell-Free Massive MIMO
合作研究:美国-爱尔兰 R
  • 批准号:
    2322190
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 27.64万
  • 项目类别:
    Standard Grant
CIF: Small: Robust Signal Recovery and Grant-Free Access for Massive IoT Connectivity
CIF:小型:强大的信号恢复和无授权访问大规模物联网连接
  • 批准号:
    2009001
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 27.64万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Elements: Development of Assumption-Free Parallel Data Curing Service for Robust Machine Learning and Statistical Predictions
要素:开发用于鲁棒机器学习和统计预测的无假设并行数据固化服务
  • 批准号:
    1931380
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 27.64万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Developing a Robust and Universal Single-phase Three-phase DC/AC Converter with Small-size, Ripple-free DC Side and Harmonic-free AC Side
开发具有小尺寸、无纹波直流侧和无谐波交流侧的鲁棒通用单相三相 DC/AC 转换器
  • 批准号:
    538617-2019
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 27.64万
  • 项目类别:
    Idea to Innovation
Design and application of robust and efficient QM/MM free energy simulation methods for biomolecular systems
生物分子系统稳健高效的 QM/MM 自由能模拟方法的设计与应用
  • 批准号:
    9769790
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 27.64万
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了