CN111540812A - 一种太阳能电池生产设备配套的硅片自动化上下料系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种太阳能电池生产设备配套的硅片自动化上下料系统，包括主设备，以及对应主设备设置的硅片上料端及下料端；还具有载板定位机构及对应载板定位机构的载板，载板的规格为M×N，其规格为M=5~9，N=10；上料端的硅片传输线为三轨道，每条硅片传输线承载的硅片数量为3×N，最佳规格为N=10；下料端的硅片传输线为三轨道，每条硅片传输线承载的硅片数量为3×N，最佳规格为N=10。该发明通过专门设计的载板和3×10的硅片传输线，对于6×10载板，最快可以26s完成60片硅片上料，UPH达8000片/h以上，可以达到最佳设备占地和产能，可以完全匹配新型高产能链式太阳能电池制造主设备。

Description

一种太阳能电池生产设备配套的硅片自动化上下料系统
技术领域
本发明涉及高效太阳能电池制备技术领域，特别涉及一种太阳能电池生产设备配套的硅片自动化上下料系统。
背景技术
目前，太阳能电池设备的产能局限在UPH≈5000片/h，而新型太阳能设备产能可达到UPH≈6000片/h,因而现有的硅片自动化上下料设备满足不了新型太阳能设备的产能需求，需要新型太阳能设备的硅片载体与自动化上片匹配以到达最佳状态才能满足新型太阳能设备的产能要求。
现有的太阳能设备主要包括主设备、上料端及下料端，上料端及下料端均具有花篮缓存机构及硅片传输线，以及对应硅片传输线的载板定位机构，载板定位机构上设置有用于硅片定位的载板，其最主要的问题在于，在一个链式镀膜设备，由于需要很多工位，包括装载腔、过渡腔、工艺腔、卸载腔、自动化上下料等，每个工位的长度是由载板大小决定，以M×N的载板为例，M是载板运行方向的宽度以代表M排硅片，N是载板垂直于宽度的长度方向以代表N列硅片。其中，M值越大则载板越宽，上面可以放置的硅片越多，但同时导致设备占地长；同样，N值越大则载板越长，上面可以放置的硅片越多，产能越高，但是腔体会变得太宽，很难控制变形，工艺腔等离子源均匀性难控。
目前，市场上用于太阳能电池制造的硅片尺寸有多种规格，如156、158、166、210mm2，而且市场的发展趋势是用更大规格的硅片，如166和210mm2，而传统太阳能电池设备的UPH只能达到5000片/h，产能上无法匹配新型太阳能电池设备的UPH，严重限制了新型太阳能电池设备的产能。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种太阳能电池生产设备配套的硅片自动化上下料系统，包括主设备，以及对应所述主设备设置的硅片上料端及下料端；所述上料端的花篮缓存机构与硅片传输线同向并列设置，所述下料端的花篮缓存机构与硅片传输线同向并列设置；
还具有载板定位机构及对应所述载板定位机构的载板，所述载板的规格为M×N；其中，M为所述载板运动方向的硅片排数，即每排M片硅片，且M＝5～9；N为所述载板垂直于运动方向的硅片列数，即每列N片硅片，且N≥10；
所述上料端的硅片传输线为三轨道，每条所述硅片传输线承载的硅片数量为3×N，且N≥10；所述下料端的硅片传输线为三轨道，每条所述硅片传输线承载的硅片数量为3×N，且N≥10。
通过上述技术方案，本发明具有如下有益效果：本发明太阳能主设备的载板为M×N硅片载体，两道硅片传输线同时上料，一条硅片传输线承载30张硅片，一次上料则30片，一个载板分两次即可完成上料，一次上料流程是10秒左右，正好满足要求；而且，对于一个能满足6×10载板的装卸腔来说，目前一个商业用大型真空泵抽空时间7秒钟，如果考虑抽空、充气再加上载板传进和传出时间，正好20秒钟能完成，所以6×10载板的极限机械产能是7000片/h，正好满足量产要求；所以，从综合成本和产出考虑，6×10载板并配合3×10的硅片传输线最佳，其具有设备占地小、经济效益高的特点，可以达到最佳设备长度和产能，可以完全匹配新型太阳能主设备。
基于上述具有M×10载板的太阳能电池生产设备配套的硅片自动化上下料系统，其中一种实施方式为：所述上料端与下料端并列设置在所述主设备的同一端；所述上料端的硅片传输线与对应用于上料的载板垂直设置；所述下料端的硅片传输线与对应用于下料的载板垂直设置；所述主设备的两端分别设置有独立升降台及对应所述独立升降台的载板定位机构。
该种上料端与下料端设置在主设备同一端的布局方式，由于其具有相互匹配的M×10载板及两条3×10的硅片传输线，同样能够实现高产能，但由于其没有进行模块整合，为了使硅片载板进行回流而分别在主设备两端分别配有两台独立升降台，导致整体设备占地面积较大，设备搬运进场都有不便；且由于上料端与下料端集成在一起，对于一些单独模块(如独立升降台出现故障)无法进行直接操作，操作人员分别位于上料端及下料端，载板定位机构如果有问题，必须进行停机从独立升降台进入载板定位机构处理故障，停机时间较长，人员操作性便捷性不够，影响整体设备运行效率，因此该种布局方式适用于单独的工艺。
基于上述具有M×10载板的太阳能电池生产设备配套的硅片自动化上下料系统，另一种更佳的实施方式为：所述上料端与下料端分别设置在所述主设备的两端；所述上料端的硅片传输线与用于上料的载板并排平行设置；所述下料端的硅片传输线与用于下料的载板并排平行设置；所述上料端的载板升降机构设置于对应载板定位机构的下方，上料过程硅片依次经过所述上料端的载板升降机构、载板定位机构及硅片传输线并进入主设备；所述下料端的载板升降机构设置于对应载板定位机构的下方，下料过程硅片从所述主设备出来后依次经过所述下料端的硅片传输线、载板定位机构及载板升降机构并下料。
该种上料端与下料端分别设置在主设备两端的布局方式，由于取消了独立升降台并将载板升降机构放置于载板定位机构的下方，减少了两台独立升降台的占地面积，大大节省设备占地空间，有利用车间布局。
针对上述两种布局方式的太阳能电池生产设备配套的硅片自动化上下料系统，所述上料端及下料端均为敞开式结构。由于本发明的上料端及下料端均设计为全敞开式设计，可以对任何模块进行故障处理，人员操作性大幅度提高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本发明实施例1的硅片自动化上下料系统结构示意图；
图2为本发明实施例2的硅片自动化上下料系统结构示意图；
图3为本发明实施例2的载板升降机构结构示意图；
图4为本发明实施例1和2的载板结构示意图；
图5为本发明实施例5的硅片自动化上下料系统结构示意图。
图中数字表示：10.上料端；11.花篮缓存机构；12.硅片传输线；20.下料端；21.花篮缓存机构；22.硅片传输线；30.独立升降台；31.载板定位机构；40.主设备；100.上料端；110.花篮缓存机构；120.硅片传输线；200.下料端；210.花篮缓存机构；220.硅片传输线；300.载板升降机构；310.载板定位机构；400.主设备；1000.硅片。
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。
实施例1：
参加图1及4，本发明提供的太阳能电池生产设备配套的硅片自动化上下料系统，包括主设备40，以及并列设置在主设备40的同一端的用于硅片上下料的上料端10及下料端20，且上料端10与下料端20均为敞开式结构以便于对任何模块进行故障处理而大幅度提高人员操作性；上料端10的花篮缓存机构11与硅片传输线12同向并列设置，下料端20的花篮缓存机构21与硅片传输线22同向并列设置；上料端10的硅片传输线12与对应用于上料的载板垂直设置；下料端20的硅片传输线22与对应用于下料的载板垂直设置；主设备40的两端分别设置有独立升降台30及对应独立升降台30的载板定位机构31；对应载板定位机构31的载板规格为6×10(如图4所示，载板上硅片1000的数量为6×10)；上料端10的硅片传输线12为三轨道，每条硅片传输线12承载的硅片1000数量为3×10；下料端20的硅片传输线22为三轨道，每条硅片传输线22承载的硅片1000数量为3×10。
该实施例1采用上料端10与下料端20设置在主设备40同一端的布局方式，由于其具有相互匹配的6×10载板及两条3×10的硅片传输线，同样能够实现高产能，但由于其没有进行模块整合，为了使载板进行回流而分别在主设备40两端分别配有两台独立升降台30，导致整体设备占地面积较大，设备搬运进场都有不便；且由于上料端10与下料端20集成在一起，对于一些单独模块(如独立升降台30出现故障)无法进行直接操作，操作人员分别位于上料端10及下料端20，载板定位机构31如果有问题，必须进行停机从独立升降台30进入载板定位机构31处理故障，停机时间较长，人员操作性便捷性不够，影响整体设备运行效率，因此该种布局方式适用于单独的工艺。
实施例2：
参考图2-4，本发明提供的太阳能电池生产设备配套的硅片自动化上下料系统，包括主设备400，以及分别设置在主设备400两端的用于硅片上下料的上料端100及下料端200，且上料端100与下料端200均为敞开式结构以便于对任何模块进行故障处理而大幅度提高人员操作性；上料端100的花篮缓存机构110与硅片传输线120同向并列设置，上料端100的硅片传输线120与用于上料的载板并排平行设置；下料端200的花篮缓存机构210与硅片传输线220同向并列设置，下料端200的硅片传输线220与用于下料的载板并排平行设置；且上料端100与下料端200的载板升降机构300均设置于载板定位机构310的下方(如图3所示)，且上料过程硅片依次经过所述上料端的载板升降机构、载板定位机构及硅片传输线并进入主设备，下料过程硅片从所述主设备出来后依次经过所述下料端的硅片传输线、载板定位机构及载板升降机构并下料；对应载板定位机构310的载板规格为6×10(如图4所示，载板上硅片1000的数量为6×10)；上料端100的硅片传输线120为三轨道，每条硅片传输线120承载的硅片1000数量为3×10；下料端200的硅片传输线220为三轨道，每条硅片传输线220承载的硅片1000数量为3×10。
该实施例2通过将上料端100及下料端200分别设置在主设备400的两端并分别将对应端的载板升降机构300放置于载板定位机构310的下方，减少了实施例1中两台独立升降台30的占地面积，大大节省设备占地空间，有利用车间布局，适合多工艺联合链式布局形成整条太阳能电池硅片生产的工艺链。
基于上述实施例1及2，本发明太阳能电池生产设备配套的硅片自动化上下料系统的载板为M×N硅片载体，本发明通过采用6×10的载板(如图4所示)，对于160mm2(156或158或166mm2)左右的太阳能电池硅片，N＝10意味着腔体大宽度是2m左右，而M的大小和在工艺腔的走速决定完成一版硅片所需要的时间，这个时间必须和装卸腔的抽真空充大气时间以及完成在自动化上下料所需要的时间相匹配，两道硅片传输线同时上料，一条硅片传输线承载30张硅片，一个载板分两次即可完成上料，一次上料流程是10秒左右，正好满足要求；而且，对于一个能满足6×10载板的装卸腔来说，目前一个商业用大型真空泵抽空时间7秒钟，如果考虑抽空、充气再加上载板传进和传出时间，正好20秒钟能完成，所以6×10载板的极限机械产能是8000片/h，正好满足量产要求；所以，从综合成本和产出考虑，6×10载板并配合两条3×10的硅片传输线最佳，其具有设备占地小、经济效益高的特点，可以达到最佳设备长度和产能，可以完全匹配新型太阳能主设备。
实施例3：
基于上述实施例1或2，本实施例3针对规格为210mm2的硅片，则M＝5，N＝8，对应产能达5300片/h。
实施例4：
基于实施例2，本实施例4还提供了另一种太阳能电池生产设备配套的硅片自动化上下料系统，其与实施例2的不同之处在于，花篮缓存机构与硅片传输线设置在靠近主设备400的一侧，而载板定位机构310设置在远离主设备400的一侧，其余结构及原理不变。
上述实施例1～4的工作步骤：
1)花篮上料：花篮是分层把硅片叠起来储存、运输的装置，一个花篮可存放50-150片硅片，因此需要预先将硅片上料以实现在花篮中的分层叠片存储与运输；
2)上料端花篮传输：需要加工的硅片存放在花篮上并输送到对应设备上料端的花篮缓存机构上存放；本发明上料端的花篮缓存机构对应设置有三条输送轨道用于存放并输送花篮，且三条输送轨道分别对应硅片输送线的三条上料轨道；其中，花篮缓存机构的每条输送轨道可以依次存放1～10个花篮；
3)上料端硅片转移及缓存：利用硅片转移机构把上料端输送轨道中花篮上的硅片一片一片转移到上料轨道上；在上料端，硅片转移机构从上料端输送轨道中花篮上的取片速度快于在上料轨道中花篮上的排片速度，多余硅片需要通过位于硅片转移机构与上料轨道之间的硅片缓存机构进行缓存，在一个花篮和另一个花篮交接时，可以利用缓存的硅片继续上料；
4)上料端硅片移载：硅片在上料轨道上排好后通过硅片移载机构转移到载板定位机构上的载板上；
5)载板输送与工艺处理：装载有硅片的载板由上料端输送至主设备进行工艺处理，然后输送至对应下料端；
6)下料端硅片移载：处理后的硅片通过硅片移载机构由载板上转移到下料端的下料轨道上的空花篮内；本发明下料端的花篮缓存机构对应设置有三条下料轨道用于存放花篮，且三条上料轨道分别对应硅片输送线的三条输送轨道；其中，花篮缓存机构的每条输送轨道可以依次存放1～10个花篮；
7)下料端硅片转移及缓存：利用硅片转移机构把下料轨道中花篮上的硅片一片一片转移到下料端输送轨道上；在下料端，硅片转移机构从下料轨道中花篮上的取片速度快于在下料端输送轨道中花篮上的排片速度，多余硅片需要通过位于硅片转移机构与下料端输送轨道之间的硅片缓存机构进行缓存，在一个花篮和另一个花篮交接时，利用缓存的硅片继续上料；
8)下料端花篮传输：通过输送线将下料端花篮缓冲机构上输送轨道中的花篮输送至花篮下料端；
9)花篮下料：将花篮中的硅片下料并进行后道工序或直接包装运输。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对上述实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种太阳能电池生产设备配套的硅片自动化上下料系统，其特征在于，包括主设备，以及对应所述主设备设置的硅片上料端及下料端；所述上料端的花篮缓存机构与硅片传输线同向并列设置，所述下料端的花篮缓存机构与硅片传输线同向并列设置；
还具有载板定位机构及对应所述载板定位机构的载板，所述载板的规格为M×N；其中，M为所述载板运动方向的硅片排数，即每排M片硅片，且M＝5～9；N为所述载板垂直于运动方向的硅片列数，即每列N片硅片，且N≥10；
所述上料端的硅片传输线为三轨道，每条所述硅片传输线承载的硅片数量为3×N，且N≥10；所述下料端的硅片传输线为三轨道，每条所述硅片传输线承载的硅片数量为3×N，且N≥10。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能电池生产设备配套的硅片自动化上下料系统，其特征在于，所述上料端与下料端并列设置在所述主设备的同一端；所述上料端的硅片传输线与对应用于上料的载板垂直设置；所述下料端的硅片传输线与对应用于下料的载板垂直设置。
3.根据权利要求2所述的一种太阳能电池生产设备配套的硅片自动化上下料系统，其特征在于，所述主设备的两端分别设置有独立升降台及对应所述独立升降台的载板定位机构。
4.根据权利要求1所述的一种太阳能电池生产设备配套的硅片自动化上下料系统，其特征在于，所述上料端与下料端分别设置在所述主设备的两端；所述上料端的硅片传输线与用于上料的载板并排平行设置；所述下料端的硅片传输线与用于下料的载板并排平行设置。
5.根据权利要求4所述的一种太阳能电池生产设备配套的硅片自动化上下料系统，其特征在于，所述上料端的载板升降机构设置于对应载板定位机构的下方；所述下料端的载板升降机构设置于对应载板定位机构的下方。
6.根据权利要求1-5任一项所述的一种太阳能电池生产设备配套的硅片自动化上下料系统，其特征在于，所述上料端及下料端均为敞开式结构。
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