[發明專利]一種具有微錐塔石英透鏡陣列的微成型鏡面及加工方法

無效

• 申請號: 201110285798.5
• 申請日: 2011-09-23
• 公開（公告）號: CN102343528A
• 公開（公告）日: 2012-02-08
• 發明（設計）人: 謝晉;謝海璠;李萍
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B24B1/00
• 分類號: B24B1/00;H01L31/0232
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及鏡面磨削成型方法，具體涉及一種具有微錐塔石英透鏡陣列的微成型鏡面及其加工方法；該方法是微細鏡面機械加工方法，屬于光學制造技術領域、微結構薄膜注塑成型模芯制造領域和光伏硅發電技術領域。

背景技術

光伏硅電池是利用直射的太陽能進行發電的，但是，一年中大多時間是沒有太陽光的直射，每天大量散光都不斷地被浪費掉。目前，用于光伏硅發電電池只能接受直射的太陽光照射，很難進行無太陽直射的散光發電。因此，在石英薄基板表面上加工出微錐塔陣列結構，且將其界面加工成光滑鏡面，形成微錐塔透鏡陣列，可以充分吸收周邊的散光并將其折射且透射到底部的光伏硅電池上，實現散光發電。

發明內容

本發明的目的在于在光學石英薄基板上提供一種可以吸收周邊散光的微錐塔石英透鏡陣列，實現光伏硅電池的散光發電；本發明另一目的在于提供上述具有微錐塔石英透鏡陣列的微成型光滑鏡面機械加工方法，也可以用于注塑成型的鋼模芯材料加工成形。

在1~3毫米的石英基板上設有多個微錐塔，從縱橫向依次排列，錐塔角度為35~65度，高度為50~250微米，兩個相鄰微錐塔在橫向或者縱向截面上形成V形槽結構，V形槽在底部通過半徑為5~40微米圓弧連接。

在制作中，采用高速旋轉的青銅金屬基1200-2000目金剛石砂輪V形尖端在石英薄基板上，沿著切削方向作直線往復運動，每次進給深度為1~3微米，進給速度為0.2~0.5米/分，逐層加工出直線型的微V槽陣列，再朝垂直方向加工出同樣的直線V槽陣列，然后，砂輪工具進行零進給磨削，在砂輪磨粒出刃面與工件間的0~5微米空間內，加入含有0.5~2微米的氧化鈰（CeO₂）拋光液，在高速旋轉的砂輪工作面驅動下，對工件表面進行彈性彈射拋光，實現微錐塔陣列界面的光滑鏡面加工。最后，將微錐塔石英透鏡陣列基板放在光伏硅電池上，可吸收周邊散光，且將其折射且透射到下面的光伏硅受光面上，實現光伏硅電池的散光發電。

本發明的目的通過如下技術方案實現：

采用高速旋轉的金屬基金剛石砂輪V形尖端在光學石英基板的水平面上，作垂直交叉的往復直線運動，金剛石砂輪V形尖端的角度為35~65度，每次進給深度控制在1~3微米，利用垂直交叉的直線行走軌跡逐漸將砂輪V形尖端的形狀復制到光學石英基板面上，形成微錐塔陣列空間結構表面，然后進行零磨削，利用砂輪的磨粒出刃面與工件間0~5微米的空間，加入含有0.5~3微米的氧化鈰（CeO₂）拋光液，氧化鈰磨粒在高速旋轉的砂輪工作面的驅動下進行彈性彈射拋光，實現微錐塔結構透鏡界面的光滑鏡面加工。

本發明與現有技術相比，具有如下優點和有益效果：

（1）微錐塔石英透鏡陣列結構表面可以吸收周邊的散光，將其放在光伏硅上，可以實現光伏硅電池的散光發電。

（2）微錐塔石英透鏡陣列結構表面可以被加工在厚度為1~3毫米的工作基板上，使工作系統更加集成。

（3）目前，微細且復雜的結構空間表面尚無有效的拋光辦法。本發明可以將微米級尺度的復雜結構形面加工出光滑鏡面。

附圖說明

圖1為本發明微錐塔透鏡陣列結構表面的微成型加工示意圖。

圖2?微錐塔陣列結構表面的鏡面拋光原理圖。

圖?3利用微錐塔石英透鏡陣列結構表面的散光發電原理圖。

具體實施方式

為更好理解本發明，下面結合附圖和實施例對本發明做進一步地說明，但是本發明要求保護的范圍并不局限于實施例表示的范圍。

傳統的光學石英基板是光滑的，本發明是在石英表面加工出具有微錐塔石英透鏡陣列的微成型鏡面。如圖1、2所示，在石英基板上設有微錐塔石英透鏡陣列，多個微錐塔6從縱、橫向依次成排連接在石英基板，微錐塔6為微小的錐形結構，錐塔角度α為35~65度，高度為50~250微米，兩個相鄰微錐塔在橫向或者縱向截面上形成V形槽結構，V形槽在底部通過半徑為5~40微米圓弧連接。

如圖1所示，在具有微錐塔石英透鏡陣列的微成型鏡面加工時，先采用高速旋轉的青銅金屬基金剛石砂輪1，利用其V形尖端2，先在光學石英薄基板3的水平面上間隔地作直線往復運動4，且每次給定微米級的進給深度a，形成橫向直線V形溝槽5，然后在同一水平面上沿著垂直方向間隔地作直線運動，且每次給定微米級的進給深度a，加工出垂直方向的直線V形溝槽，最終利用兩垂直交叉的直線微V槽組合形成微錐塔6。