以重掺杂硼的纳米硅浆料为硼源,采用纳秒激光熔覆工艺,在钝化发射极及背接触(PERC)电池背面形成了重掺杂硼的硅熔覆层。通过建立三维瞬态温度场的有限元仿真模型,并利用单因素仿真实验,得到了激光工艺参数对温度场的影响规律,初步确定了各激光工艺参数的合理范围。利用极差分析获得了激光工艺参数与激光熔覆温度场分布的相互作用规律。将激光熔覆工艺兼容到PERC电池的制备实验中,结果表明:仿真模型与实验结果较为吻合,电池的平均光电转化效率提升了0.27%。

为了满足肠道机器人在肠道中运动和驻留的要求, 设计了一种大变径比的新型扩张机构。该机构通过采用双层叠腿式设计, 增大了与肠道的接触面积, 最大扩张半径达到24.5 mm, 变径比增加到3.27。为了进一步研究该扩张机构的性能, 建立了扩张臂的数学模型, 对扩张臂的力学与运动学特性进行了理论分析。然后通过有限元分析, 对扩张臂运动过程进行了动力学仿真, 研究了不同扩张半径下, 扩张臂的应力分布和变化趋势, 基于有限元分析结果, 对扩张臂进行了优化设计, 优化后的等效应力最大值比优化前减小了12.89%。之后通过ADAMS对扩张臂进行运动学仿真, 以验证其运动学模型的准确性。最后搭建了力学性能实验台, 对其扩张力进行了测试, 以验证其力学模型的准确性。实验结果显示: 实验值与理论值的变化趋势基本一致, 而且实验值小于理论值; 机构扩张初始阶段误差较大, 扩张半径为7.5 mm时, 实验值仅为理论值的14.30%; 之后误差急剧减小并趋于稳定, 扩张半径为10 ~23 mm时, 实验值平均为理论值的73.64%; 扩张臂1、2、3的实际扩张半径分别为24.5、24和23 mm。结果显示本文设计的肠道扩张机构基本满足肠道安全性和大变径比的设计要求, 而且结构优化效果明显。

采用硼掺杂的硅纳米颗粒和有机载体混合配制的硅浆料作为原料，以标准太阳能电池工艺中的预处理硅片作为基片，在硅片背面丝网印刷硅浆料，烘干后形成硅纳米薄膜，经皮秒激光熔覆形成掺杂的硅熔覆层，同时硼元素扩散进入硅基片。采用激光形貌仪、扫描电子显微镜、二次离子质谱等手段分析了熔覆层的组织结构和硼元素的掺杂情况。结果表明，皮秒激光形成的硅熔覆层组织均匀致密，与基体之间结合紧密，无裂纹、孔洞等缺陷。硅熔覆层中的硼掺杂浓度最高达到3×1019 atom/cm3，在硅基体内扩散深度为0.5～1 μm。在中电电气(南京)光伏有限公司太阳能电池生产线上进行了电池制备实验，平均光电转换效率达到20.3%。

为了研究电火花加工过程的机理，基于光子发射计算了阴极、阳极的能量分布。首先得到了放电通道中的正离子及电子的物质波长，发现正离子主要以振动的形式运动在放电通道中向外辐射光子，而电子主要以衍射的形式运动在阳极表面向外辐射光子。通过假设光子以等概率的形式辐射，计算了阴极、阳极表面获得的热流密度、热流量以及平均热流密度的方程，重新解释了小脉宽电流加工的明显极性效应，以及大脉宽条件下的不明显极性效应。最后，阐述了这一原理对电火花微细加工，精加工以及粗加工的影响，说明小脉宽电流应该用正极性加工且可设法压缩放电通道提高精度，大脉宽应该用负极性加工且不必压缩放电通道提高效率及表面质量。

太阳能硅片表面绒面的光陷阱可以使光在其中经历多次反射, 从而尽量减少光的反射损耗。不同光陷阱的形貌决定了光的不同多次反射路径而具有不同的反射效果。为了研究光陷阱形貌及光线入射角对减反射效果的影响, 提出了数值仿真计算的方法跟踪每一条光线的反射过程计算加权出射系数, 从而可以计算分析复杂形貌绒面的减反射效果并给出合理的优化方法, 为制备高性能绒面结构提供理论依据。当光陷阱尺寸小于入射光线波长时, 发生镜反射, 将该尺寸的结构平滑处理。然后从光陷阱的深径比、高度、密度等方面计算分析光在不同入射角的情形下的加权出射系数。提出了理想的绒面光陷阱形貌, 及获得最佳反射效果的入射角度。最后计算碱腐蚀及电火花加工产生的两种典型绒面的加权出射系数, 并利用实验测量值验证了该计算方法。