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激光技术广泛融合于太阳能电池制造过程中硅材料的处理与制备，主要应用于硅材料的掺杂、烧结、刻槽埋栅、刻边等工艺过程。然而，不同波长激光加工硅的过程中，引入了不同损伤机制，严重影响了太阳能电池光-电转换效率。可见，研究不同波长激光对半导体材料硅的损伤机理和破坏效应，对优化激光加工参数具有非常重要的现实性意义。
本文基于激光波长效应理论，采用1064nm、532nm、355nm三种波长纳秒脉冲激光，开展激光与硅材料相互作用机理研究，探讨激光对硅材料的热致应力损伤现象及其机理;基于PVDF压电传感技术，研究不同波长激光辐照硅材料过程中热冲击破坏形成机理以及冲击波在脆性材料中的传播规律研究。主要研究工作如下:
首先，开展了不同波长激光与多晶硅损伤机理研究。采用1-on-1方式测定了不同波长激光对多晶硅的损伤阈值;探讨了在低激光能量密度水平下多晶硅表面微结构的形成机制。实验结果表明，随着激光波长的减小，多晶硅激光损伤阈值变小，且与波长成线性关系;1064nm、532nm波长激光多晶硅损伤机制为光热模式，355nm处于近损伤阈值时损伤机制为光热-光化学模型;辐照区域产生相互连接的规则且中心凸起六边形微结构的主要原因是由于熔融物的粘性和在表面张力作用下液体横向流动的波动本质造成的，并与多晶硅表面粗糙度有关。
其次，探讨了不同波长激光下多晶硅的热致应力损伤机理。实验结果表明，当激光能量密度为4.2J/cm2时，1064nm、532nm两种波长下多晶硅的主要损伤机制为热-力耦合而引发穿晶解理破坏且前者更易发生，裂纹规则且交角均为90°，这是由于在多晶硅(111)面上服从C2对称;波长355nm由于光子能量较大，该激光能量密度已大大超过其损伤阈值，光热作用机理占据了主导地位而表现为热熔损伤;在高斯激光辐照下，脆性材料最易发生热应力破坏点为激光光斑中心。
最后，基于PVDF压电传感技术，开展了三种波长激光辐照多晶硅过程中冲击波在脆性材料的中的传播规律的研究，探讨了热冲击破坏现象形成机理。实验结果表明，在脉冲激光作用过程中蒸汽压强效应与等离子体压强效应导致了高温高密的熔融物发生飞溅;随着激光波长的减小，激光击穿阈值降低，减弱了冲击波形成;由于激光冲击波压强效应，脆性靶材断裂破坏带在辐照区域边缘;靶材表面张力梯度与表面横波造成了波纹现象，是光学与热力学的相干耦合的结果;激光冲击波在多晶硅中的平均传播速度为8.47×103m/s，并得出了激光冲击波压力峰值在多晶硅中呈指数分布衰减;靶材背面的破坏现象是由于激光冲击压缩破碎波导致，破坏层位置与材料本身的内部结构强度有关。