CN105374902A - 一种真空翻转装置以及翻转方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及到太阳能电池技术领域，公开了一种真空翻转装置及翻转方法，用以提高太阳能电池用硅片的加工效率，避免硅片翻转过程中的污染，提高太阳能电池的生产效率和质量。其中真空翻转装置包括：真空翻转腔室；用于传送硅片的传送臂；用于将传送臂传送的硅片拾取并带动硅片翻转的翻转单元；位于翻转单元下方、用于将传送臂上的硅片升起以便翻转单元拾取硅片的升降单元。上述真空翻转装置，在使用时，传送臂将硅片送入真空翻转腔室；升降单元将传送臂上的硅片升起以便翻转单元拾取硅片；翻转单元拾取硅片并带动硅片翻转。
Description
技术领域
本发明涉及到太阳能电池技术领域，尤其涉及到一种真空翻转装置和翻转方法。
背景技术
现有的等离子增强化学气相沉积工艺的特点是：经过酸碱溶液清洗后的硅片需要平放在衬底上送入真空炉内加工，期间需要将衬底上的硅片翻面后再送入真空炉内加工。一般采用人工将衬底上的硅片翻面，翻面过程中硅片必然会暴露在大气环境中，受大气环境影响会使硅片受到污染，这些污染源主要指颗粒污染、金属杂质污染、有机物沾污、自然氧化层及静电释放等。
且现有技术中将硅片从真空度很高的气相沉积工艺腔内取出翻面后，再送入工艺腔时，需要一个很长的时间才能将气相沉积工艺腔重新达到一定的真空度，这样就会造成等离子增强化学气相沉积工艺的时间较长。
发明内容
本发明提供了一种真空翻转装置及翻转方法，用以提高太阳能电池用硅片的加工的效率，避免硅片翻转过程中的污染，提高太阳能电池的生产效率和质量。
为达到上述目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种真空翻转装置，包括：
真空翻转腔室；
用于传送硅片的传送臂；
用于将所述传送臂传送的硅片拾取并带动所述硅片翻转的翻转单元；
位于所述翻转单元下方、用于将所述传送臂上的硅片升起以便所述翻转单元拾起所述硅片的升降单元。
本发明提供的真空翻转装置，在使用时，传送臂将硅片送入真空翻转腔室；升降单元将传送臂上的硅片升起以便翻转单元拾取硅片；翻转单元拾取硅片并带动硅片翻转。可见，本发明提供的真空翻转装置，可以使得硅片在真空条件下进行自动翻面，避免了人工翻转硅片造成的时间浪费以及由于人工翻转易造成的硅片污染等情况的出现，提高太阳能电池的生产效率和质量。
在一些可选的实施方式中，所述真空翻转腔室与气相沉积工艺腔室连通，所述传送臂位于所述气相沉积工艺腔室和所述真空翻转腔室之间。
在一些可选的实施方式中，所述翻转单元包括：
用于拾取所述硅片的拾取臂；
驱动所述拾取臂绕其轴线转动的第一驱动装置。
在一些可选的实施方式中，上述真空翻转装置还包括：
用于检测所述硅片位置信息的传感器。
在一些可选的实施方式中，上述真空翻转装置还包括：与所述传感器、第一驱动装置以及升降单元信号连接的控制器，用于根据所述硅片的位置信息控制所述第一驱动装置和所述升降单元工作。
在一些可选的实施方式中，上述真空翻转装置还包括：用于驱动所述拾取臂沿其长度方向伸缩的第二驱动装置；
所述控制器与所述第二驱动装置信号连接，用于根据硅片的位置信息控制所述第二驱动装置工作。第二驱动装置的设置便于拾取臂更方便的拾取硅片。
在一些可选的实施方式中，所述第二驱动装置为伸缩缸，所述伸缩缸的活塞杆与所述拾取臂的一端连接。
在一些可选的实施方式中，所述升降单元包括：
位于所述真空翻转腔室内的载台；
位于所述载台上用于支撑所述硅片的多个顶针；
驱动所述载台升降和/或所述多个顶针伸缩的第三驱动装置。通过顶针和/或载台的升降可以实现硅片被升起，顶针可以采用伸缩杆的结构。
在一些可选的实施方式中，所述升降单元还包括：连接杆，所述第三驱动装置为伸缩缸，所述伸缩缸位于所述真空翻转腔室外，所述连接杆位于所述真空翻转腔室内的一端与载台连接，所述连接杆位于所述真空翻转腔室外的一端与所述伸缩缸的活塞杆连接，且所述连接杆与所述真空翻转腔室动密封连接。
在一些可选的实施方式中，所述升降单元还包括：
套设于所述连接杆的第一波纹管，所述第一波纹管的伸缩方向与所述连接杆的长度方向平行，所述第一波纹管的一端与所述真空翻转腔室密封连接、另一端与所述载台密封连接。第一波纹管的设置可以保证连接杆平稳的移动，且可以隔绝空气，保证真空翻转腔室的真空度。
在一些可选的实施方式中，所述拾取臂上设置有用于吸起硅片的吸取口，所述吸取口与真空泵连通。通过真空泵的开关，控制拾取臂吸取和方向硅片。
在一些可选的实施方式中，所述吸取口为吸盘。
在一些可选的实施方式中，所述拾取臂为中空管状结构，所述吸取口通过拾取臂与所述真空泵连通。
在一些可选的实施方式中，上述真空翻转装置还包括：
用于对所述拾取臂进行支撑的框架，所述框架相对所述真空翻转腔室固定，所述框架上设有对所述拾取臂在所述真空翻转腔室内的位置进行校正的螺栓；
套设于所述拾取臂的第二波纹管，所述第二波纹管的伸缩方向与所述拾取臂的长度方向平行，所述第二波纹管的一端与所述真空翻转腔室外侧密封连接、另一端与所述框架密封连接。通过旋转螺栓，便于对拾取臂的位置进行校正，便于保证硅片在翻转前后翻转后在载台上的投影位置相同。
在一些可选的实施方式中，上述真空翻转装置还包括：设置于真空翻转腔室上的观察窗。观察窗的设置便于操作者观察真空翻转腔室内的情况。
本发明还提供了一种真空翻转装置的翻转方法，包括：
传送臂将硅片送入真空翻转腔室；
升降单元将传送臂上的硅片升起以便翻转单元拾取所述硅片；
所述翻转单元拾取所述硅片并带动所述硅片翻转。
在一些可选的实施方式中，所述翻转单元采用真空方式吸起所述硅片。
在一些可选的实施方式中，上述翻转方法还包括：检测所述硅片位置信息。
在一些可选的实施方式中，上述翻转方法还包括：根据所述硅片的位置信息控制所述翻转单元和所述升降单元工作。
本发明提供的真空翻转装置，可以使得硅片在真空条件下进行自动翻面，可以提高硅片加工的效率，避免硅片加工时的污染，提高硅片的生产效率和质量，且操作较简单和方便，具有较好的使用性能。
附图说明
图1为本发明实施例提供的真空翻转装置的第一种状态结构示意图；
图2为本发明实施例提供的真空翻转装置的第二种状态结构示意图；
图3为本发明实施例提供的真空翻转装置的第三种状态结构示意图；
图4为本发明实施例提供的真空翻转装置的第四种状态结构示意图；
图5为本发明提供的真空翻转装置的翻转方法流程图。
附图标记：
1-真空翻转腔室11-观察窗
2-传送臂3-拾取臂
31-吸取口4-第一驱动装置
5-升降单元51-载台
52-顶针53-第三驱动装置
54-连接杆55-第一波纹管
6-第二驱动装置7-框架
8-螺栓9-第二波纹管
10-硅片101-软管
102-T形支撑架1021-第一子支架
1022-第二子支架
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施例进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
如图1所示，图1为本发明实施例提供的真空翻转装置的第一种状态结构示意图；
本发明提供的真空翻转装置，包括：
真空翻转腔室1；
用于传送硅片10的传送臂2；
用于将传送臂2传送的硅片10拾取并带动硅片10翻转的翻转单元；
位于翻转单元下方、用于将传送臂2上的硅片10升起以便翻转单元拾取硅片10的升降单元5。
本发明提供的真空翻转装置，在使用时，传送臂将硅片送入真空翻转腔室；升降单元将传送臂上的硅片升起以便翻转单元拾取硅片；翻转单元拾取硅片并带动硅片翻转。可见，本发明提供的真空翻转装置，可以使得硅片在真空条件下进行自动翻面，避免了人工翻转硅片造成的时间浪费以及由于人工翻转易造成的硅片污染等情况的出现，提高太阳能电池的生产效率和质量。
真空翻转腔室1在与气相沉积工艺设备配合使用时，真空翻转腔室1与气相沉积工艺腔室连通，传送臂2位于气相沉积工艺腔室和真空翻转腔室1之间。具体的，真空翻转腔室1可以位于气相沉积工艺腔室外与气相沉积工艺腔室连通，也可以位于气相沉积工艺腔室内与气相沉积工艺腔室连通。
如图1所示，上述翻转单元包括：
用于拾取硅片的拾取臂3；
驱动拾取臂3绕其轴线转动的第一驱动装置4。
上述真空翻转装置还包括：用于检测硅片10位置信息的传感器。传感器的具体设置位置不限。
进一步的，为了便于控制硅片翻转，上述真空翻转装置还包括：与传感器、第一驱动装置4以及升降单元5信号连接的控制器，用于根据硅片10的位置信息控制第一驱动装置4和升降单元5工作。
如图2、图3、图1和图4所示，其中：图1为本发明实施例提供的真空翻转装置的第一种状态结构示意图；图2为本发明实施例提供的真空翻转装置的第二种状态结构示意图；图3为本发明实施例提供的真空翻转装置的第三种状态结构示意图；图4为本发明实施例提供的真空翻转装置的第四种状态结构示意图。
本发明提供的真空翻转装置，在使用时，传感器会实时采集硅片10的位置信息，控制器通过采集装置反馈的位置信息控制第一驱动装置4和升降单元5工作，传送臂2将气相沉积工艺腔室内的待翻面的硅片10运输至真空翻转腔室1内(如图2所示)，升降单元5将硅片10升起，以便拾取臂3可以吸取硅片10(如图3所示)，拾取臂3吸取硅片10后，升降单元5下降，第一驱动装置4带动拾取臂3旋转以便硅片10完成翻面(如图1所示旋转90度)，升降单元5再次上升，拾取臂3放开硅片10，硅片10在升降单元5的带动下回到传送臂2上(如图4所示)，传送臂2传送被翻面后的硅片10进入气相沉积工艺腔室内，完成后续的加工工艺。
可见，本发明提供的真空翻转装置，可以使得硅片10在真空条件下进行自动翻面，避免了人工翻转硅片10造成的时间浪费以及由于人工翻转易造成的硅片10破损和污染等情况的出现，提高了硅片10加工后的质量以及太阳能电池的生产效率。
上述传送臂2的材料可以为陶瓷或金属。上述真空翻转腔室1内的真空压力大约为100mtorr左右。
进一步的，上述真空翻转装置还包括：用于驱动拾取臂3沿其长度方向伸缩的第二驱动装置6；
控制器与第二驱动装置6信号连接，用于根据硅片10的位置信息控制第二驱动装置6工作。第二驱动装置6的设置便于拾取臂3更方便的拾取硅片10。上述拾取臂3可以为自身可收缩的结构，如套筒结构，第二驱动装置6为电机；也可以是第二驱动装置6为可伸缩装置，如伸缩缸等，以便实现拾取臂3沿其长度方向伸缩。
可选的，当第二驱动装置6为伸缩缸，伸缩缸的活塞杆与拾取臂3的一端连接。伸缩缸可以为油缸也可以为气缸。
一种具体的实施方式中，上述升降单元5包括：
位于真空翻转腔室1内的载台51；
位于载台51上用于支撑硅片10的多个顶针52；
驱动载台51升降和/或多个顶针52伸缩的第三驱动装置53。通过顶针52和/或载台51的升降可以实现硅片10被升起，顶针52可以采用伸缩杆的结构。上述顶针52的材料可以为陶瓷材料，较佳的实施方式中，顶针52伸长后的长度与载台51升起的高度的和大于等于拾取臂3到真空翻转腔室1的底部(如图示方位时的下部)的距离。
上述升降单元5还包括：连接杆54，第三驱动装置53为伸缩缸，伸缩缸位于真空翻转腔室1外，连接杆54位于真空翻转腔室1内的一端与载台51连接，连接杆54位于真空翻转腔室1外的一端与伸缩缸的活塞杆连接，且连接杆54与真空翻转腔室1动密封连接。
为了提高真空翻转腔室1的真空度，升降单元5还包括：
套设于连接杆54的第一波纹管55，第一波纹管55的伸缩方向与连接杆54的长度方向平行，第一波纹管55的一端与真空翻转腔室1密封连接、另一端与载台51密封连接。第一波纹管55的设置可以保证连接杆54平稳的移动，且可以隔绝空气，保证真空翻转腔室1的真空度。
拾取臂3可以通过多种具体结构将硅片10吸起来，一种可选的实施方式中，拾取臂3上设置有用于吸起硅片10的吸取口31，吸取口31真空泵连通。通过真空泵的开关，控制拾取臂3吸取和方向硅片10。
为了提高吸取口31与硅片的接触面积，上述吸取口31为吸盘。
较佳的实施方式，拾取臂3位中空的管状结构，吸取口31通过拾取臂3与真空泵连通。拾取臂3通过真空软管101与真空泵连通。并且，在真空软管上设置有开关控制阀，从而能够便于控制吸取口31吸取和释放的状态。
当然，拾取臂3也可以为实体结构，吸取口31通过真空软管101与真空泵直接连通。
可选的，第一驱动装置4为旋转气缸，拾取臂3与旋转气缸的连杆同轴固定连接。当然，第一驱动装置4也不限于为旋转气缸，也可以为驱动电机等，这里就不再一一赘述。
一种具体的实施方式中，本发明提供的真空翻转装置还包括：
用于对拾取臂3进行支撑的框架7，框架7相对真空翻转腔室1固定，框架7上设有对拾取臂3在真空翻转腔室内的位置进行校正的螺栓8；
套设于拾取臂3的第二波纹管9，第二波纹管9的伸缩方向与拾取臂3的长度方向平行，第二波纹管9的一端与真空翻转腔室1密封连接、另一端与框架7密封连接。通过旋转螺栓8，便于对拾取臂3的位置进行校正，便于保证硅片10在翻转前和翻转后在载台51上的投影位置相同。框架7与真空翻转腔室1的外侧壁可以通过螺钉连接，为了便于对拾取臂3更好的支撑，上述框架内包括T形支撑架102，T形支撑架102包括：第一子支架1021和第二子支架1022，第一子支架1021的延伸方向与拾取臂3的长度方向垂直，第二子支架1022的延伸方向与拾取臂3的长度方向平行，T形支撑架102为中空管状，拾取臂可以穿过T形支撑架102的第一子支架1021和第二子支架1022伸入真空翻转腔室1，T形支撑架102的第一子支架1021通过螺钉与框架7和真空翻转腔室1连接，第二波纹管9的另一端与第一子支架1021通过螺钉密封固定连接。
为了便于操作者观察真空翻转腔室1内的情况，上述真空翻转装置还包括：设置于真空翻转腔室1上的观察窗11。观察窗11采用透明有机玻璃材料，采用螺钉以及密封圈与真空翻转腔室1密封连接。
上述真空翻转装置，包括：真空翻转腔室1；用于传送硅片10的传送臂2；用于将传送臂2传送的硅片10拾取并带动硅片10翻转的翻转单元；位于翻转单元下方、用于将传送臂2上的硅片10升起以便翻转单元拾取硅片10的升降单元5。基于上述真空翻转装置的优点，本发明还提供了一种真空翻转装置的翻转方法，如图5所示，图5为本发明提供的真空翻转装置的翻转方法流程图，包括：
步骤S501：传送臂将硅片送入真空翻转腔室；
步骤S502：升降单元将传送臂上的硅片升起以便翻转单元拾取硅片；
步骤S503：翻转单元拾取硅片并带动所述硅片翻转。
优选的，翻转单元采用真空方式吸起所述硅片。
进一步的，上述翻转方法还包括：检测硅片位置信息。
更进一步的，上述翻转方法还包括：根据硅片的位置信息控制翻转单元和升降单元工作。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (19)
1.一种真空翻转装置，其特征在于，包括：
真空翻转腔室；
用于传送硅片的传送臂；
用于将所述传送臂传送的硅片拾取并带动所述硅片翻转的翻转单元；
位于所述翻转单元下方、用于将所述传送臂上的硅片升起以便所述翻转单元拾取所述硅片的升降单元。
2.如权利要求1所述的真空翻转装置，其特征在于，所述真空翻转腔室与气相沉积工艺腔室连通，所述传送臂位于所述气相沉积工艺腔室和所述真空翻转腔室之间。
3.如权利要求1所述的真空翻转装置，其特征在于，所述翻转单元包括：
用于拾取所述硅片的拾取臂；
驱动所述拾取臂绕其轴线转动的第一驱动装置。
4.如权利要求3所述的真空翻转装置，其特征在于，还包括：
用于检测所述硅片位置信息的传感器。
5.如权利要求4所述的真空翻转装置，其特征在于，还包括：与所述传感器、第一驱动装置以及升降单元信号连接的控制器，用于根据所述硅片的位置信息控制所述第一驱动装置和所述升降单元工作。
6.如权利要求4所述的真空翻转装置，其特征在于，还包括：用于驱动所述拾取臂沿其长度方向伸缩的第二驱动装置；
所述控制器与所述第二驱动装置信号连接，用于根据硅片的位置信息控制所述第二驱动装置工作。
7.如权利要求6所述的真空翻转装置，其特征在于，所述第二驱动装置为伸缩缸，所述伸缩缸的活塞杆与所述拾取臂的一端连接。
8.如权利要求1所述的真空翻转装置，其特征在于，所述升降单元包括：
位于所述真空翻转腔室内的载台；
位于所述载台上用于支撑所述硅片的多个顶针；
驱动所述载台升降和/或所述多个顶针伸缩的第三驱动装置。
9.如权利要求8所述的真空翻转装置，其特征在于，所述升降单元还包括：连接杆，所述第三驱动装置为伸缩缸，所述伸缩缸位于所述真空翻转腔室外，所述连接杆位于所述真空翻转腔室内的一端与载台连接，所述连接杆位于所述真空翻转腔室外的一端与所述伸缩缸的活塞杆连接，且所述连接杆与所述真空翻转腔室动密封连接。
10.如权利要求9所述的真空翻转装置，其特征在于，所述升降单元还包括：
套设于所述连接杆的第一波纹管，所述第一波纹管的伸缩方向与所述连接杆的长度方向平行，所述第一波纹管的一端与所述真空翻转腔室密封连接、另一端与所述载台密封连接。
11.如权利要求2～10任一项所述的真空翻转装置，其特征在于，所述拾取臂上设置有用于吸起硅片的吸取口，所述吸取口与真空泵连通。
12.如权利要求11所述的真空翻转装置，其特征在于，所述吸取口为吸盘。
13.如权利要求12所述的真空翻转装置，其特征在于，所述拾取臂为中空管状结构，所述吸取口通过拾取臂与所述真空泵连通。
14.如权利要求11所述的真空翻转装置，其特征在于，还包括：
用于对所述拾取臂进行支撑的框架，所述框架相对所述真空翻转腔室固定，所述框架上设有对所述拾取臂在所述真空翻转腔室内的位置进行校正的螺栓；
套设于所述拾取臂的第二波纹管，所述第二波纹管的伸缩方向与所述拾取臂的长度方向平行，所述第二波纹管的一端与所述真空翻转腔室外侧密封连接、另一端与所述框架密封连接。
15.如权利要求1所述的真空翻转装置，其特征在于，还包括：设置于真空翻转腔室上的观察窗。
16.一种真空翻转装置的翻转方法，其特征在于，包括：
传送臂将硅片送入真空翻转腔室；
升降单元将传送臂上的硅片升起以便翻转单元拾取所述硅片；
所述翻转单元拾取所述硅片并带动所述硅片翻转。
17.如权利要求16所述的真空翻转装置的翻转方法，其特征在于，所述翻转单元采用真空方式吸起所述硅片。
18.如权利要求16或17所述的真空翻转装置的翻转方法，其特征在于，还包括：检测所述硅片位置信息。
19.如权利要求18所述的真空翻转装置的翻转方法，其特征在于，还包括：根据所述硅片的位置信息控制所述翻转单元和所述升降单元工作。
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