CN108364854B - 光伏扩散或者退火工序中石英舟退舟后装卸硅片的方法 - Google Patents

光伏扩散或者退火工序中石英舟退舟后装卸硅片的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了光伏扩散或者退火工序中石英舟退舟后装卸硅片的方法，所述方法包括：步骤1、装卸机械手从石英舟上分两次抓取处理后的硅片卸在空的花篮组内，花篮组移出装卸区；步骤2、下一组花篮携带未处理的硅片移进装卸区，装卸机械手先从花篮组内分两次抓取未处理的硅片装载在石英舟空出的区域，再从石英舟上分两次抓取处理后的硅片装载在花篮组内；花篮组移出装卸区；步骤3、重复步骤2直到石英舟上所有的处理后的硅片卸完，并且装满未处理的硅片。本发明通过合理的流程设置和时序安排，利用装卸机械手装卸速度快的特点，能够大量减少装卸机械手的等待时间，提高了在退舟后的石英舟上卸下处理后的硅片、装载未处理的硅片的装卸效率。

Description

光伏扩散或者退火工序中石英舟退舟后装卸硅片的方法
技术领域
本发明涉及一种石英舟装卸硅片的方法，具体是涉及光伏扩散或者退火工序中石英舟退舟后装卸硅片的方法，属于太阳能光伏技术领域。
背景技术
在太阳能电池生产工艺中，扩散是指在硅片两面通过化学反应制备PN结的工艺，退火是指对硅片两面进行退火处理。石英舟是扩散或者退火工序中所使用的治具，一般是分成500或者600个储片槽。但是由于对应的花篮由两组50个槽的储片区构成且两个储片区之间有一定的间隔，因此每次只能装卸50片硅片。
在扩散或者退火工序中，石英舟退舟后，石英舟上存在经过扩散或者退火处理后的硅片需要卸下，并且同时需要在卸空后的石英舟上装载未经处理的硅片。
目前，石英舟装卸硅片有两种方式：人工和机器。
(1)采用人工操作，劳动强度大，效率低；
(2)采用机器，行业内目前使用的一种装卸机械手，都是采取伺服电机和吸盘实现装卸硅片。具体的装卸过程是：花篮移进装卸区，花篮的两个储片区，一个空置，另一个装载未处理的硅片；装卸机械手先从石英舟上1-100号储片槽中的奇数号储片槽内抓取处理后的硅片卸在花篮的空置区域，然后停留在花篮上方进行等待；花篮驱动装置驱动花篮的另一个储片区(装载未处理的硅片)移进装卸区，装卸机械手将花篮上未处理的硅片抓取装载在石英舟上1-100号储片槽中的空出的奇数号储片槽内；装卸机械手停留在石英舟上方进行等待，石英舟驱动装置驱动石英舟1-100号储片槽中的偶数号储片槽移进装卸区，装卸机械手从石英舟上1-100号储片槽中的偶数号储片槽内抓取处理后的硅片卸在花篮的另一个储片区，然后进行等待。花篮装满100片处理后的硅片后移出装卸区进行下料，同时另一个装载未处理的硅片的花篮移进装卸区进行装卸。以此类推循环上述装卸过程，直到将石英舟上处理后的硅片全部卸下并装满未处理的硅片。
在上述装卸过程中，装卸机械手每完成50片硅片的装卸需要在花篮和石英舟上方分别等待一次，即完成100片硅片的装卸需要等待四次。由于花篮和石英舟移进装卸区的速度较慢并且在装卸区设有顶升装置需要将花篮和石英舟上的硅片顶升至装卸机械手的抓取位置(顶升过程较慢，防止硅片在顶升过程中损坏；顶升过程加长了装卸机械手的等待时间)，装卸机械手在装卸过程中的等待时间会很长，严重影响到硅片的装卸效率，进而影响到设备的生产产能。
发明内容
本发明的目的是提供一种光伏扩散或者退火工序中石英舟退舟后装卸硅片的方法，解决了装卸机械手在装卸过程中等待时间过长而导致的硅片的装卸效率低、设备的生产产能低的问题。
本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：
本发明提供了一种光伏扩散或者退火工序中石英舟退舟后装卸硅片的方法，其特征在于：所述方法包括：
步骤1、装卸机械手从石英舟上分两次抓取处理后的硅片卸在空的花篮组内，花篮组移出装卸区；
步骤2、下一组花篮携带未处理的硅片移进装卸区，装卸机械手先从花篮组内分两次抓取未处理的硅片装载在石英舟空出的区域，再从石英舟上分两次抓取处理后的硅片装载在花篮组内；花篮组移出装卸区；
步骤3、重复步骤2直到石英舟上所有的处理后的硅片卸完，并且装满未处理的硅片。
进一步，所述装卸机械手从石英舟上分两次抓取处理后的硅片卸在空的花篮组内，具体包括：
装卸机械手从石英舟上抓取一批处理后的硅片；
装卸机械手移动至花篮组上方，将处理后的硅片装载在花篮组的一个储片区内,同时石英舟向上进给第一设定距离；
装卸机械手移动至石英舟上方，从石英舟上抓取另一批处理后的硅片，同时花篮组另一个储片区移进装卸区；
装卸机械手再次移动至花篮组上方，将处理后的硅片装载在花篮组的另一个储片区内。
进一步，在所述装卸机械手再次移动至花篮组上方，将处理后的硅片装载在花篮组的另一个储片区内之后，装卸机械手位于花篮组上方进行等待，等待下一组花篮携带未处理的硅片移进装卸区。
进一步，所述装卸机械手先从花篮组内分两次抓取未处理的硅片装载在石英舟空出的区域，具体包括：
装卸机械手从花篮组内抓取一批未处理的硅片；
装卸机械手移动至石英舟上方，将未处理的硅片装载在石英舟上，同时花篮组的另一储片区移进装卸区；
装卸机械手移动至花篮组上方，从花篮组内抓取另一批未处理的硅片；同时石英舟向下回退第一设定距离；
装卸机械手再次移动至石英舟上方，将未处理的硅片装载在石英舟上。
进一步，在所述装卸机械手先从花篮组内分两次抓取未处理的硅片装载在石英舟空出的区域之后，装卸机械手位于石英舟上方进行等待，等待石英舟向上进给第二设定距离。
进一步，所述第二设定距离是所述第一设定距离的100倍。
进一步，所述再从石英舟上分两次抓取处理后的硅片装载在花篮组内，具体包括：
装卸机械手从石英舟上抓取一批处理后的硅片；
装卸机械手移动至花篮组上方，将处理后的硅片装载在花篮组的一个储片区内,同时石英舟向上进给第一设定距离；
装卸机械手移动至石英舟上方，从石英舟上抓取另一批处理后的硅片，同时花篮组另一个储片区移进装卸区；
装卸机械手再次移动至花篮组上方，将处理后的硅片装载在花篮组的另一个储片区内。
进一步，在装卸机械手装卸硅片之前，顶升装置向上顶起；在花篮组或者石英舟移动之前，顶升装置下降复位。
进一步，所述第一设定距离为石英舟上相邻两个储片槽之间的距离。
进一步，所述花篮组有两组，分别设置在装卸区的两侧，在花篮驱动装置的驱动下交替运动至装卸区进行装卸硅片。
进一步，所述处理为扩散或者退火。
本发明的光伏扩散或者退火工序中石英舟退舟后装卸硅片的方法的有益效果在于：
本发明所述的光伏扩散或者退火工序中石英舟退舟后装卸硅片的方法，通过合理的流程设置和时序安排，利用装卸机械手装卸速度快的特点，能够大量减少装卸机械手的等待时间，提高了在退舟后的石英舟上卸下处理后的硅片、装载未处理的硅片的装卸效率，进而提高了设备的生产产能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明光伏扩散或者退火工序中石英舟退舟后装卸硅片的方法中所用的装置的结构示意图。
以上附图的附图标记为：10、第一花篮组；20、第二花篮组；30、第一石英舟；40、第二石英舟；50、第一工位；60、第二工位；70、第三工位；80、装卸区。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本文所使用的数字“50片”、“1000片”、“1200片”“4.76mm”、“2.38mm”以及类似的表述只是为了说明的目的而举出的例子，是本发明的可选实施方式，并不表示是唯一的实施方式。
本发明实施例提供了一种光伏扩散或者退火工序中石英舟退舟后装卸硅片的方法，包括以下步骤：
步骤1、装卸机械手从石英舟上分两次抓取处理后的硅片卸在空的花篮组内，花篮组移出装卸区80；
步骤2、下一组花篮携带未处理的硅片移进装卸区80，装卸机械手先从花篮组内分两次抓取未处理的硅片装载在石英舟空出的区域，再从石英舟上分两次抓取处理后的硅片装载在花篮组内；花篮组移出装卸区80；
步骤3、重复步骤2直到石英舟上所有的处理后的硅片卸完，并且装满未处理的硅片。
为了实现上述方法，如图1所示，本发明采用花篮上下料机构实现第一花篮组10和第二花篮组20交替移进装卸区80来完成未处理的硅片的供料和处理后的硅片的回收。花篮上下料机构包括三个工位，由上到下(参照图1)依次为第一工位50、第二工位60和第三工位70，装卸区80的左侧位于第二工位60；第一花篮组10设置在第一花篮组驱动装置的移动端，第一花篮组驱动装置能够驱动第一花篮组10在第一工位50和装卸区80之间移动；第二花篮组20设置在第二花篮组驱动装置的移动端，第二花篮组驱动装置能够驱动第二花篮组20在第三工位70和装卸区80之间移动。由此，可以实现第一花篮组10和第二花篮组20交替移进装卸区80。可选的，第一花篮组驱动装置和第二花篮组驱动装置结构相同，均包括伺服电机和丝杆。
第一花篮组10和第二花篮组20均包括并排设置的两个花篮，两个花篮中装载的硅片一正一反放置。每个花篮包括两个储片区，每个储片区可以放置50片硅片，每个花篮可以放置100片硅片。
本发明实施例中的装卸机械手，在装料过程中能够同时将花篮组的两个花篮内的50片硅片同时抓取，然后相互交错对插在一起形成背靠背的硅片组合，最后将50个硅片组合装载在石英舟上，即石英舟上每个储片槽内有两片硅片，故每个石英舟可以处理1000片或者1200片硅片；在卸料过程中能够将石英舟上的50个硅片组合抓取，然后相互分离开形成相互独立的硅片，最后分别卸在花篮组的两个花篮内。装卸机械手包括吸盘和伺服电机，吸盘能够吸住硅片，伺服电机能够驱动两组硅片进行分离和组合。为了方便描述，在本文中对于背靠背的硅片组合也简称为硅片。
在花篮上下料机构的一侧设置石英舟进给机构，石英舟进给机构包括第一石英舟30和第二石英舟40，第一石英舟30设置在第一石英舟驱动装置的驱动端，第一石英舟驱动装置能够驱动第一石英舟30上下运动(参照图1)；第二石英舟40设置在第二石英舟驱动装置的驱动端，第二石英舟驱动装置能够驱动第二石英舟40上下运动。第一石英舟驱动装置和第二石英舟驱动装置交替将第一石英舟30和第二石英舟40移进装卸区80，卸下经过作业炉处理后的硅片，并装满花篮上下料机构提供的未处理的硅片。可选的，第一石英舟驱动装置和第二石英舟驱动装置结构相同，均包括伺服电机和丝杆。
上述第一石英舟30和第二石英舟40上具有500或者600个储片槽，为了提高硅片处理的产能，一般将石英舟上的储片槽全部装满未处理的硅片后再进行石英舟进舟，在作业炉中对硅片进行处理。
在本发明的实施例中，上述处理为扩散或者退火，作业炉为扩散炉或者退火炉。
当石英舟从作业炉内退舟(出舟)后，此时需要将石英舟上的处理后的硅片卸下并且装满未处理的硅片。
首先，定义石英舟(第一石英舟30和第二石英舟40)从下到上(参照图1)运动为进给运动，从上到下运动为回退运动；定义石英舟(第一石英舟30和第二石英舟40)从上到下(参照图1)的储片槽编号依次为1-500号或者600号；定义花篮组(第一花篮组10和第二花篮组20)从上到下(参照图1)的两个储片区分别为第一储片区和第二储片区。
下面以对退舟后的第一石英舟30上卸下处理后的硅片并装载未处理的硅片为例，具体说明本发明的装卸过程。
卸料过程(从第一石英舟30上卸下处理后的硅片)：
首先，第一花篮组10位于第二工位60，第一花篮组10上的两个储片区是空的，其中第二储片区位于装卸区80；装卸机械手从第一石英舟30上1-100号储片槽中的奇数号储片槽内(花篮中相邻的两个硅片放置槽之间的距离为4.76mm，也就是说花篮中相邻的两个硅片之间的距离为4.76mm；而第一石英舟30上相邻的两个储片槽之间的距离为2.38mm，第一石英舟30上相邻的两个奇数号储片槽之间的距离为4.76mm，也就是说第一石英舟30上相邻的两个奇数号储片槽内的硅片之间的距离为4.76mm)抓取50片处理后的硅片(在装卸机械手抓取前，第二顶升装置向上顶起第一石英舟30上1-100号储片槽中的奇数号储片槽内的硅片，使得硅片位于装卸机械手的抓取位置)。
接着，装卸机械手携带50片处理后的硅片移动至装卸区80的左侧，位于第一花篮组10的第二储片区上方，将处理后的硅片装载在第二储片区内(在装卸机械手装载前，第一顶升装置向上顶起，以承接硅片)；与此同时，第二顶升装置下降复位，第一石英舟驱动装置驱动第一石英舟30向上进给2.38mm，使得第一石英舟30上1-100号储片槽中的偶数号储片槽位于装卸区80，第二顶升装置向上顶起第一石英舟30上1-100号储片槽中的偶数号储片槽内的硅片，使得硅片位于装卸机械手的抓取位置。
然后，装卸机械手移动至装卸区80的右侧，位于第一石英舟30上方，从第一石英舟30上1-100号储片槽中的偶数号储片槽内抓取50片处理后的硅片；与此同时，第一顶升装置下降复位，第一花篮组驱动装置驱动第一花篮组10的第一储片区移进装卸区80，第一顶升装置向上顶起。
最后，装卸机械手携带50片处理后的硅片移动至装卸区80的左侧，位于第一花篮组10的第一储片区上方，将处理后的硅片装载在第一储片区内，装载完毕后(第一花篮组10的两个储片区装满处理后的硅片)，装卸机械手在第一花篮组10的上方进行等待，等待第二花篮组20携带未处理的硅片移动至其下方。第一花篮组10移出第二工位60，移动至第一工位50，人工或设备对第一花篮组10进行上下料作业，将处理后的硅片卸下，并且装载未处理的硅片；与此同时，第二花篮组20携带未处理的硅片从第三工位70向第二工位60移动，第二花篮组20的第一储片区移进装卸区80。
由上述过程可知，将第一石英舟30上的1-100号储片槽内的处理后的硅片分两次装载在第一花篮组10上时，装卸机械手只等待一次。
装料过程(向第一石英舟30上装载未处理的硅片)：
首先，第一顶升装置向上顶起第二花篮组20的第一储片区内的50片未处理的硅片，使得硅片位于装卸机械手的抓取位置；装卸机械手从第二花篮组20的第一储片区内抓取50片未处理的硅片。
接着，装卸机械手携带50片未处理的硅片移动至第一石英舟30上方，将未处理的硅片装载在第一石英舟30上1-100号储片槽中的偶数号储片槽内；与此同时，第一顶升装置下降复位，第二花篮组驱动装置驱动第二花篮组20的第二储片区移进装卸区80，第一顶升装置向上顶起第二花篮组20的第二储片区内的50片未处理的硅片，使得硅片位于装卸机械手的抓取位置。
然后，装卸机械手移动至装卸区80的左侧，位于第二花篮组20的第二储片区上方，从第二储片区内抓取50片未处理的硅片；与此同时，第二顶升装置下降复位，第一石英舟驱动装置驱动第一石英舟30向下回退2.38mm使得第一石英舟30上1-100号储片槽中的奇数号储片槽位于装卸区80，第二顶升装置向上顶起。
最后，装卸机械手携带50片未处理的硅片移动至第一石英舟30的上方，将未处理的硅片装载在第一石英舟30上1-100号储片槽中的奇数号储片槽内，装载完毕后(向第一石英舟30上1-100号储片槽内装满未处理的硅片)，装卸机械手在第一石英舟30上方进行等待，等待第一石英舟30向上进给238mm(即为101-200号储片槽与1-100号储片槽的距离为2.38mm×100)，使得第一石英舟30上101-200号储片槽中的奇数号储片槽位于装卸区80。
由上述过程可知，将第二花篮组20上的未处理的硅片分两次装载在第一石英舟30上时，装卸机械手也只等待一次。
根据前述卸料过程，装卸机械手先从第一石英舟30上101-200号储片槽中的奇数号储片槽内抓取50片处理好的硅片卸在第二花篮组20的第二储片区内；第二花篮组驱动装置驱动第二花篮组20的第一储片区移至装卸区，装卸机械手再从第一石英舟30上101-200号储片槽中的偶数号储片槽内抓取50片处理好的硅片卸在第二花篮组20的第一储片区，将第二花篮组20的两个储片区内装满处理后的硅片。以此类推，重复上述的卸料过程和装料过程，直到第一石英舟30上所有的处理后的硅片卸完，并且装满未处理的硅片。
在上述装卸过程中(包括卸料过程和装料过程)，每完成一次装卸(即从石英舟上卸下100片处理后的硅片，并且装载100片未处理的硅片)，装卸机械手只需要等待两次，而现有技术中需要等待四次，由于花篮组和石英舟移动至装卸区80的耗时较长(而装卸机械手抓取、搬运、装载硅片的耗时较短，即装卸机械手的装卸速度快)，并且顶升装置将硅片顶升至抓取位置需要时间，使得本发明每完成一次装卸缩减了近一半的等待时间。而每个石英舟具有500或者600个储片槽，一共需要装卸5次或者6次，从而对一个石英舟上进行装卸硅片时，能够节省出大量的时间，有效地提高了设备的产能。
本发明的光伏扩散或者退火工序中石英舟退舟后装卸硅片的方法，通过合理的流程设置和时序安排，利用装卸机械手装卸速度快的特点，能够大量减少装卸机械手的等待时间，提高了在退舟后的石英舟上卸下处理后的硅片、装载未处理的硅片的装卸效率，进而提高了设备的生产产能。
以上结合具体的实施方式对本发明进行了描述，但本领域技术人员应该清楚，这些描述都是示例性的，并不是对本发明保护范围的限制。本领域技术人员可以根据本发明的精神和原理对本发明做出各种变型和修改，这些变型和修改也在本发明的范围内。

Claims (7)

1.一种光伏扩散或者退火工序中石英舟退舟后装卸硅片的方法，其特征在于：所述方法包括：
步骤1、装卸机械手从石英舟上分两次抓取处理后的硅片卸在空的花篮组内，花篮组移出装卸区；
步骤2、下一组花篮携带未处理的硅片移进装卸区，装卸机械手先从花篮组内分两次抓取未处理的硅片装载在石英舟空出的区域，再从石英舟上分两次抓取处理后的硅片装载在花篮组内；花篮组移出装卸区；
步骤3、重复步骤2直到石英舟上所有的处理后的硅片卸完，并且装满未处理的硅片；
所述装卸机械手从石英舟上分两次抓取处理后的硅片卸在空的花篮组内，具体包括：
装卸机械手从石英舟上抓取一批处理后的硅片；
装卸机械手移动至花篮组上方，将处理后的硅片装载在花篮组的一个储片区内,同时石英舟向上进给第一设定距离；
装卸机械手移动至石英舟上方，从石英舟上抓取另一批处理后的硅片，同时花篮组另一个储片区移进装卸区；
装卸机械手再次移动至花篮组上方，将处理后的硅片装载在花篮组的另一个储片区内；
在所述装卸机械手再次移动至花篮组上方，将处理后的硅片装载在花篮组的另一个储片区内之后，装卸机械手位于花篮组上方进行等待，等待下一组花篮携带未处理的硅片移进装卸区；
所述装卸机械手先从花篮组内分两次抓取未处理的硅片装载在石英舟空出的区域，具体包括：
装卸机械手从花篮组内抓取一批未处理的硅片；
装卸机械手移动至石英舟上方，将未处理的硅片装载在石英舟上，同时花篮组的另一储片区移进装卸区；
装卸机械手移动至花篮组上方，从花篮组内抓取另一批未处理的硅片；同时石英舟向下回退第一设定距离；
装卸机械手再次移动至石英舟上方，将未处理的硅片装载在石英舟上；
在所述装卸机械手先从花篮组内分两次抓取未处理的硅片装载在石英舟空出的区域之后，装卸机械手位于石英舟上方进行等待，等待石英舟向上进给第二设定距离。
2.根据权利要求1所述的光伏扩散或者退火工序中石英舟退舟后装卸硅片的方法，其特征在于：所述第二设定距离是所述第一设定距离的100倍。
3.根据权利要求1所述的光伏扩散或者退火工序中石英舟退舟后装卸硅片的方法，其特征在于：所述再从石英舟上分两次抓取处理后的硅片装载在花篮组内，具体包括：
装卸机械手从石英舟上抓取一批处理后的硅片；
装卸机械手移动至花篮组上方，将处理后的硅片装载在花篮组的一个储片区内,同时石英舟向上进给第一设定距离；
装卸机械手移动至石英舟上方，从石英舟上抓取另一批处理后的硅片，同时花篮组另一个储片区移进装卸区；
装卸机械手再次移动至花篮组上方，将处理后的硅片装载在花篮组的另一个储片区内。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的光伏扩散或者退火工序中石英舟退舟后装卸硅片的方法，其特征在于：在装卸机械手装卸硅片之前，顶升装置向上顶起；在花篮组或者石英舟移动之前，顶升装置下降复位。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的光伏扩散或者退火工序中石英舟退舟后装卸硅片的方法，其特征在于：所述第一设定距离为石英舟上相邻两个储片槽之间的距离。
6.根据权利要求1所述的光伏扩散或者退火工序中石英舟退舟后装卸硅片的方法，其特征在于：所述花篮组有两组，分别设置在装卸区的两侧，在花篮驱动装置的驱动下交替运动至装卸区进行装卸硅片。
7.根据权利要求1所述的光伏扩散或者退火工序中石英舟退舟后装卸硅片的方法，其特征在于：所述处理为扩散或者退火。
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