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硅太阳能电池因具有光电转换效率高、绿色环保等优势而备受关注，其采用的单晶硅是光伏领域中的重要原材料之一。单晶硅材料在生产和使用过程中，可能产生各种类型的损伤，如果不能及时发现，会导致其光电转换效率降低而影响正常发电过程，甚至造成巨大的经济损失。为了减少缺陷对单晶硅性能的不利影响，需要通过适当的手段对单晶硅进行质量检测。空气耦合超声检测技术因具有非接触、检测方便等特点，被广泛的应用于材料的在线检测。本文基于空气耦合超声传感器，对单晶硅片中Lamb波的传播特性进行研究，并将Lamb波技术应用于缺陷的检测。主要内容包括: (1)理论分析Lamb波在单晶硅片中的传播特性。推导各向异性材料的Lamb波频散方程，提取特定频率下不同方向的速度分布曲线，分析沿单晶硅片圆周360°范围的周期性分布规律。 (2)基于气体基1-3型压电复合材料的空气耦合传感器研制。建立有限元仿真模型，采用空心玻璃微珠和环氧树脂混合物作为聚合物相以降低晶片的声阻抗，分析压电相体积分数、宽高比、匹配层和背衬层对传感器的影响。经实验测试，研究压电相体积分数与传感器激励和接收性能的关系。 (3)基于空气耦合超声检测系统对单晶硅片中Lamb波的激励和传播特性进行研究。分析Lamb波入射角与信号幅值的关系，采用相位谱分析方法计算A0模态相速度，实验结果与理论值吻合良好。对比波包幅值法和相关函数法计算的群速度，结果说明采用相关函数法获得的群速度更准确。 (4)采用Lamb波对单晶片中裂纹缺陷进行检测。通过仿真和实验分析裂纹深度对Lamb波透射和反射特性的影响，研究裂纹方向与Lamb波传播路径的关系。最后，通过多角度线性扫描方式对单晶硅片中的裂纹缺陷进行检测，并利用滤波反投影(Filtered Back Projection，FBP)算法实现缺陷的成像，确定裂纹的位置和尺寸。