CN115274916B - 光伏晶硅原硅片隐裂定位裂片系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开光伏晶硅原硅片隐裂定位裂片系统及方法，用于将初始尺寸的原硅片大片切割成小于初始尺寸的原硅片小片，所述原硅片大片是或主要是缺陷片，包括：传输单元、上料单元、大片隐裂缺陷检测单元、原硅片切割单元、小片隐裂缺陷检测单元、小片尺寸检测单元、下料单元。本发明的有益效果在于：所述光伏晶硅原硅片隐裂定位裂片系统减少所述原硅片大片在再生产过程中的材料损耗，同时切割后的所述原硅片小片完全可以用于电池片生产。因此所述光伏晶硅原硅片隐裂定位裂片系统非常具有实用性和必要性，既能废片再利用产生一定的经济效益，又减少重新生产过程中的能耗，体现节能和环保的理念。
Description
技术领域
本发明涉及光伏领域，特别地是，光伏晶硅原硅片隐裂定位裂片系统及方法。
背景技术
随着光伏电池产量的迅猛增长，对原硅片的产量也有着迫切的需求，且原硅片的价格也一直处于上升状态。由于原硅片的加工工艺较为复杂，容易产生缺陷片。所述缺陷片可由分拣机分拣出来。所述缺陷片的形式是隐裂片、硅脱片、缺角片等。目前，所述缺陷片的处置方式唯一，即将其回炉再重新生产。
发明内容
本发明是要解决现有技术中原硅片作为缺陷片需回炉再重新生产的问题，提供一种新型的光伏晶硅原硅片隐裂定位裂片系统及方法。
为了实现这一目的，本发明的技术方案如下：光伏晶硅原硅片隐裂定位裂片系统，用于将初始尺寸的原硅片大片切割成小于初始尺寸的原硅片小片，所述原硅片大片是或主要是缺陷片，包括：传输单元、上料单元、大片隐裂缺陷检测单元、原硅片切割单元、小片隐裂缺陷检测单元、小片尺寸检测单元、下料单元；所述上料单元用于上料待上料的所述原硅片大片；所述大片隐裂缺陷检测单元用于对待检测的所述原硅片大片进行大片隐裂缺陷检测，标记所述大片隐裂缺陷并且根据所述大片隐裂缺陷的位置及大小确定可切割区域；所述原硅片切割单元包括：大片轨迹运动装置、原硅片切割装置，所述大片轨迹运动装置与所述原硅片切割装置配合使用，所述大片轨迹运动装置用于定位待切割的所述原硅片大片，所述原硅片切割装置用于对待切割的所述原硅片大片的所述可切割区域进行原硅片切割；所述小片隐裂缺陷检测单元用于对待检测的所述原硅片小片进行小片隐裂缺陷检测；所述小片尺寸检测单元用于对待检测的所述原硅片小片进行尺寸检测；所述下料单元用于对待分拣的所述原硅片小片进行分拣。
作为光伏晶硅原硅片隐裂定位裂片系统的优选方案，所述上料单元的上料方式选用堆叠上料或花篮上料。
作为光伏晶硅原硅片隐裂定位裂片系统的优选方案，所述大片隐裂缺陷检测单元包括：位于待检测的所述原硅片大片正下方的第一红外光源、位于待检测的所述原硅片大片斜上方的第一红外相机。
作为光伏晶硅原硅片隐裂定位裂片系统的优选方案，所述大片轨迹运动装置包括：吸附平台、中心旋转机构、X方向平移机构、Y方向平移机构，所述吸附平台用于吸附固定待切割的所述原硅片大片，利用所述中心旋转机构、所述X方向平移机构及所述Y方向平移机构，能够对所述吸附平台实现中心旋转、X向平移和/或Y向平移；进一步地，所述中心旋转机构包括：转动电机，所述X方向平移机构包括：第一直线导轨、第一活动滑块，所述第一活动滑块沿着所述第一直线导轨移位，所述Y方向平移机构包括：第二直线导轨、第二活动滑块，所述第二活动滑块沿着所述第二直线导轨移位，其中，所述转动电机固定连接在所述第一活动滑块，所述第一直线导轨固定连接在所述第二活动滑块，所述第一直线导轨垂直于所述第二直线导轨，所述转动电机的电机轴分别垂直于所述第一直线导轨与所述第二直线导轨所在的平面及所述吸附平台所在的平面，所述转动电机的电机轴与所述吸附平台相固定连接。
作为光伏晶硅原硅片隐裂定位裂片系统的优选方案，所述原硅片切割装置包括：固定机架、开槽头、热裂头、喷水嘴，所述开槽头、所述热裂头及所述喷水嘴均固定连接在所述固定机架，其中，所述开槽头斜向布置，所述热裂头竖向布置，所述喷水嘴竖向布置。
作为光伏晶硅原硅片隐裂定位裂片系统的优选方案，所述原硅片切割包括：激光轮廓裂片、激光倒角裂片，所述原硅片切割装置共有两组，其中一组负责所述激光轮廓裂片，而另一组负责所述激光倒角裂片。
作为光伏晶硅原硅片隐裂定位裂片系统的优选方案，所述小片隐裂缺陷检测单元包括：位于待检测的所述原硅片小片正下方的第二红外光源、位于待检测的所述原硅片小片斜上方的第二红外相机。
作为光伏晶硅原硅片隐裂定位裂片系统的优选方案，所述小片尺寸检测单元包括：位于待检测的所述原硅片小片正上方的AOI相机、位于待检测的所述原硅片小片正下方的AOI光源。
本发明还提供光伏晶硅原硅片隐裂定位裂片方法，包括：
步骤S1，提供所述的光伏晶硅原硅片隐裂定位裂片系统；
步骤S2，由所述上料单元上料待上料的所述原硅片大片；
步骤S3，由所述大片隐裂缺陷检测单元对待检测的所述原硅片大片进行大片隐裂缺陷检测，标记所述大片隐裂缺陷并且根据所述大片隐裂缺陷的位置及大小确定可切割区域，所述可切割区域避开所述大片隐裂缺陷；
步骤S4，由所述原硅片切割单元对待切割的所述原硅片大片的所述可切割区域进行原硅片切割：子步骤S41，激光轮廓裂片；子步骤S42，激光倒角裂片；
步骤S5，由所述小片隐裂缺陷检测单元对待检测的所述原硅片小片进行小片隐裂缺陷检测；
步骤S6，由所述小片尺寸检测单元对待检测的所述原硅片小片进行尺寸检测；以及，
步骤S7，由所述下料单元对待分拣的所述原硅片小片进行分拣：根据所述小片隐裂缺陷检测单元及所述小片尺寸检测单元的检测结果，将待分拣的所述原硅片小片分拣到相应的料盒中。
作为光伏晶硅原硅片隐裂定位裂片方法的优选方案，步骤S4中，所述激光轮廓裂片的裂片方式及裂片范围是根据所述可切割区域的范围及所述原硅片小片的尺寸确定，使得所述原硅片小片能够避开由所述大片隐裂缺陷检测单元检测到的所述大片隐裂缺陷；进一步地，所述原硅片小片的尺寸有多种不同大小的规格，可优先切割较大的规格。
与现有技术相比，本发明的有益效果至少在于：所述光伏晶硅原硅片隐裂定位裂片系统可减少所述原硅片大片在再生产过程中的材料损耗，同时切割后的所述原硅片小片完全可以用于电池片生产。因此所述光伏晶硅原硅片隐裂定位裂片系统非常具有实用性和必要性，既能废片再利用产生一定的经济效益，又减少重新生产过程中的能耗，体现节能和环保的理念。
除了上面所描述的本发明解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的有益效果之外，本发明所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的有益效果，将连接附图作出进一步详细的说明。
附图说明
图1为本发明一实施例的结构示意图。
图2为本发明一实施例中大片隐裂缺陷检测单元（小片隐裂缺陷检测单元）的结构示意图。
图3为本发明一实施例中大片轨迹运动装置的结构示意图。
图4为本发明一实施例中原硅片切割装置的结构示意图。
图5为本发明一实施例中原硅片切割装置的沿边裂片的使用示意图。
图6为本发明一实施例中原硅片切割装置的中心裂片的使用示意图。
图7为本发明一实施例中原硅片切割装置的中心旋转裂片的使用示意图。
图8为本发明一实施例中小片尺寸检测单元的结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体的实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
请参见图1，图中示出的是一种光伏晶硅原硅片隐裂定位裂片系统，用于将初始尺寸的原硅片大片切割成小于初始尺寸的原硅片小片。所述原硅片大片是或主要是（已知）缺陷片。所述缺陷片是隐裂片、硅脱片、缺角片等。
所述光伏晶硅原硅片隐裂定位裂片系统包括：传输单元1、上料单元2、大片隐裂缺陷检测单元3、原硅片切割单元4、小片隐裂缺陷检测单元5、小片尺寸检测单元6、下料单元7。
所述传输单元1用于串联所述上料单元2、所述大片隐裂缺陷检测单元3、所述原硅片切割单元4、所述小片隐裂缺陷检测单元5、所述小片尺寸检测单元6及所述下料单元7。所述传输单元1可采用流片的运动方式，保证运动速度始终处于恒定状态。
所述上料单元2用于上料待上料的所述原硅片大片。所述上料单元2的上料方式选用堆叠上料或花篮上料。所述堆叠上料即通过吸盘将待上料的所述原硅片大片逐个吸附到所述传输单元1。所述花篮上料即通过机械舌伸至待上料的所述原硅片大片下方，再通过电机转动将待上料的所述原硅片大片移位到所述传输单元1。
请参见图2，所述大片隐裂缺陷检测单元3用于对待检测的所述原硅片大片进行大片隐裂缺陷检测，标记所述大片隐裂缺陷并且根据所述大片隐裂缺陷的位置及大小确定可切割区域。所述可切割区域须避开所述大片隐裂缺陷。所述大片隐裂缺陷包括但不限于隐裂、硅脱、缺角等。所述大片隐裂缺陷检测单元3包括：位于待检测的所述原硅片大片正下方的第一红外光源31、位于待检测的所述原硅片大片斜上方的第一红外相机32。所述第一红外相机32对待检测的所述原硅片大片进行斜向拍摄。相对于传统的垂向拍摄，斜向拍摄得到的图片的缺陷特征更为明显，更易视觉检测。
所述原硅片切割单元4包括：大片轨迹运动装置41、原硅片切割装置42。所述大片轨迹运动装置41与所述原硅片切割装置42配合使用。
请参见图3，所述大片轨迹运动装置41用于定位待切割的所述原硅片大片。所述大片轨迹运动装置41包括：吸附平台411、中心旋转机构412、X方向平移机构413、Y方向平移机构414。所述吸附平台411用于吸附固定待切割的所述原硅片大片。利用所述中心旋转机构412、所述X方向平移机构413及所述Y方向平移机构414，能够对所述吸附平台411实现中心旋转、X向平移和/或Y向平移，即对待切割的所述原硅片大片的中心旋转、X向平移和/或Y向平移，以实现对待切割的所述原硅片大片的位置和/或旋转角度的控制。
本实施例中，所述中心旋转机构412包括：转动电机。所述X方向平移机构413包括：第一直线导轨、第一活动滑块。所述第一活动滑块沿着所述第一直线导轨移位。所述Y方向平移机构414包括：第二直线导轨、第二活动滑块。所述第二活动滑块沿着所述第二直线导轨移位。其中，所述转动电机固定连接在所述第一活动滑块，所述第一直线导轨固定连接在所述第二活动滑块。其中，所述第一直线导轨垂直于所述第二直线导轨。其中，所述转动电机的电机轴分别垂直于所述第一直线导轨与所述第二直线导轨所在的平面及所述吸附平台411所在的平面。其中，所述转动电机的电机轴与所述吸附平台411相固定连接。
请参见图4，所述原硅片切割装置42用于对待切割的所述原硅片大片的所述可切割区域进行原硅片切割。所述原硅片切割装置42包括：固定机架421、开槽头422、热裂头423、喷水嘴424。所述开槽头422、所述热裂头423及所述喷水嘴424均固定连接在所述固定机架421。其中，所述开槽头422斜向布置。其中，所述热裂头423竖向布置。其中，所述喷水嘴424竖向布置。所述原硅片切割包括：激光轮廓裂片、激光倒角裂片。请参见图5至7，所述激光轮廓裂片可选用的裂片方式为沿边裂片、中心裂片或中心旋转裂片。所述激光轮廓裂片的裂片方式及裂片范围是根据所述可切割区域的范围及所述原硅片小片的尺寸确定，使得所述原硅片小片能够避开由所述大片隐裂缺陷检测单元3检测到的所述大片隐裂缺陷。所述原硅片小片的尺寸可有多种不同大小的规格，可优先切割较大的规格。本实施例中，所述原硅片大片的所述初始尺寸：210mm*210mm；所述原硅片小片的尺寸：156mm*156mm，166mm*166mm，182*182mm。
较佳地，所述原硅片切割装置42共有两组，其中一组负责所述激光轮廓裂片，而另一组负责所述激光倒角裂片，以此保证切割精度的同时，也满足切割时间要求。
再请参见图2，所述小片隐裂缺陷检测单元5用于对待检测的所述原硅片小片进行小片隐裂缺陷检测。所述小片隐裂缺陷包括但不限于隐裂、硅脱、缺角等。所述小片隐裂缺陷检测单元5包括：位于待检测的所述原硅片小片正下方的第二红外光源51、位于待检测的所述原硅片小片斜上方的第二红外相机52。所述第二红外相机52对待检测的所述原硅片小片进行斜向拍摄。相对于传统的垂向拍摄，斜向拍摄得到的图片的缺陷特征更为明显，更易视觉检测。
请参见图8，所述小片尺寸检测单元6用于对待检测的所述原硅片小片进行尺寸检测。所述小片尺寸检测单元6可采用AOI技术。所述小片尺寸检测单元6包括：位于待检测的所述原硅片小片正上方的AOI相机61、位于待检测的所述原硅片小片正下方的AOI光源62。所述尺寸包括但不限于：切割后的边长、倒角长、对角线长、邻边垂直度等。
所述下料单元7用于对待分拣的所述原硅片小片进行分拣。根据所述小片隐裂缺陷检测单元5及所述小片尺寸检测单元6的检测结果，将待分拣的所述原硅片小片分拣到相应的料盒中。所述料盒分为：不同尺寸规格的良片料盒及不良片料盒。
所述光伏晶硅原硅片隐裂定位裂片方法，包括：
步骤S1，提供所述光伏晶硅原硅片隐裂定位裂片系统。
步骤S2，由所述上料单元2上料待上料的所述原硅片大片。
步骤S3，由所述大片隐裂缺陷检测单元3对待检测的所述原硅片大片进行大片隐裂缺陷检测，标记所述大片隐裂缺陷并且根据所述大片隐裂缺陷的位置及大小确定可切割区域。所述可切割区域避开所述大片隐裂缺陷。
步骤S4，由所述原硅片切割单元4对待切割的所述原硅片大片的所述可切割区域进行原硅片切割：子步骤S41，激光轮廓裂片；子步骤S42，激光倒角裂片。所述激光轮廓裂片所选择的裂片方式可选用沿边裂片、中心裂片或中心旋转裂片。所述激光轮廓裂片的裂片方式及裂片范围是根据所述可切割区域的范围及所述原硅片小片的尺寸确定，使得所述原硅片小片能够避开由所述大片隐裂缺陷检测单元3检测到的所述大片隐裂缺陷。所述原硅片小片的尺寸可有多种不同大小的规格，优先切割较大的规格。
步骤S5，由所述小片隐裂缺陷检测单元5对待检测的所述原硅片小片进行小片隐裂缺陷检测。
步骤S6，由所述小片尺寸检测单元6对待检测的所述原硅片小片进行尺寸检测。
步骤S7，由所述下料单元7对待分拣的所述原硅片小片进行分拣：根据所述小片隐裂缺陷检测单元5及所述小片尺寸检测单元6的检测结果，将待分拣的所述原硅片小片分拣到相应的料盒中。比如，若所述原硅片小片的检测结果为存在所述小片隐裂缺陷和/或所述原硅片小片的尺寸不达标，则将其分拣到所述不良片料盒。
所述光伏晶硅原硅片隐裂定位裂片系统可减少所述原硅片大片在再生产过程中的材料损耗，同时切割后的所述原硅片小片完全可以用于电池片生产。因此所述光伏晶硅原硅片隐裂定位裂片系统非常具有实用性和必要性，既能废片再利用产生一定的经济效益，又减少了重新生产过程中的能耗，体现了节能和环保的理念。
以上仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但且不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的后提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.光伏晶硅原硅片隐裂定位裂片系统，用于将初始尺寸的原硅片大片切割成小于初始尺寸的原硅片小片，所述原硅片大片是缺陷片，其特征在于，包括：传输单元、上料单元、大片隐裂缺陷检测单元、原硅片切割单元、小片隐裂缺陷检测单元、小片尺寸检测单元、下料单元；所述上料单元用于上料待上料的所述原硅片大片；所述大片隐裂缺陷检测单元用于对待检测的所述原硅片大片进行大片隐裂缺陷检测，标记所述大片隐裂缺陷并且根据所述大片隐裂缺陷的位置及大小确定可切割区域，所述可切割区域避开所述大片隐裂缺陷；所述原硅片切割单元包括：大片轨迹运动装置、原硅片切割装置，所述大片轨迹运动装置与所述原硅片切割装置配合使用，所述大片轨迹运动装置用于定位待切割的所述原硅片大片，所述原硅片切割装置用于对待切割的所述原硅片大片的所述可切割区域进行原硅片切割；所述小片隐裂缺陷检测单元用于对待检测的所述原硅片小片进行小片隐裂缺陷检测；所述小片尺寸检测单元用于对待检测的所述原硅片小片进行尺寸检测；所述下料单元用于对待分拣的所述原硅片小片进行分拣。
2.根据权利要求1所述的光伏晶硅原硅片隐裂定位裂片系统，其特征在于，所述上料单元的上料方式选用堆叠上料或花篮上料。
3.根据权利要求1所述的光伏晶硅原硅片隐裂定位裂片系统，其特征在于，所述大片隐裂缺陷检测单元包括：位于待检测的所述原硅片大片正下方的第一红外光源、位于待检测的所述原硅片大片斜上方的第一红外相机。
4.根据权利要求1所述的光伏晶硅原硅片隐裂定位裂片系统，其特征在于，所述大片轨迹运动装置包括：吸附平台、中心旋转机构、X方向平移机构、Y方向平移机构，所述吸附平台用于吸附固定待切割的所述原硅片大片，利用所述中心旋转机构、所述X方向平移机构及所述Y方向平移机构，能够对所述吸附平台实现中心旋转、X向平移和/或Y向平移；所述中心旋转机构包括：转动电机，所述X方向平移机构包括：第一直线导轨、第一活动滑块，所述第一活动滑块沿着所述第一直线导轨移位，所述Y方向平移机构包括：第二直线导轨、第二活动滑块，所述第二活动滑块沿着所述第二直线导轨移位，其中，所述转动电机固定连接在所述第一活动滑块，所述第一直线导轨固定连接在所述第二活动滑块，所述第一直线导轨垂直于所述第二直线导轨，所述转动电机的电机轴分别垂直于所述第一直线导轨与所述第二直线导轨所在的平面及所述吸附平台所在的平面，所述转动电机的电机轴与所述吸附平台相固定连接。
5.根据权利要求1所述的光伏晶硅原硅片隐裂定位裂片系统，其特征在于，所述原硅片切割装置包括：固定机架、开槽头、热裂头、喷水嘴，所述开槽头、所述热裂头及所述喷水嘴均固定连接在所述固定机架，其中，所述开槽头斜向布置，所述热裂头竖向布置，所述喷水嘴竖向布置。
6.根据权利要求5所述的光伏晶硅原硅片隐裂定位裂片系统，其特征在于，所述原硅片切割包括：激光轮廓裂片、激光倒角裂片，所述原硅片切割装置共有两组，其中一组负责所述激光轮廓裂片，而另一组负责所述激光倒角裂片。
7.根据权利要求1所述的光伏晶硅原硅片隐裂定位裂片系统，其特征在于，所述小片隐裂缺陷检测单元包括：位于待检测的所述原硅片小片正下方的第二红外光源、位于待检测的所述原硅片小片斜上方的第二红外相机。
8.根据权利要求1所述的光伏晶硅原硅片隐裂定位裂片系统，其特征在于，所述小片尺寸检测单元包括：位于待检测的所述原硅片小片正上方的AOI相机、位于待检测的所述原硅片小片正下方的AOI光源。
9.光伏晶硅原硅片隐裂定位裂片方法，其特征在于，包括：
步骤S1，提供权利要求1至8中任意一项所述的光伏晶硅原硅片隐裂定位裂片系统；
步骤S2，由所述上料单元上料待上料的所述原硅片大片；
步骤S3，由所述大片隐裂缺陷检测单元对待检测的所述原硅片大片进行大片隐裂缺陷检测，标记所述大片隐裂缺陷并且根据所述大片隐裂缺陷的位置及大小确定可切割区域，所述可切割区域避开所述大片隐裂缺陷；
步骤S4，由所述原硅片切割单元对待切割的所述原硅片大片的所述可切割区域进行原硅片切割：子步骤S41，激光轮廓裂片；子步骤S42，激光倒角裂片；
步骤S5，由所述小片隐裂缺陷检测单元对待检测的所述原硅片小片进行小片隐裂缺陷检测；
步骤S6，由所述小片尺寸检测单元对待检测的所述原硅片小片进行尺寸检测；以及，
步骤S7，由所述下料单元对待分拣的所述原硅片小片进行分拣：根据所述小片隐裂缺陷检测单元及所述小片尺寸检测单元的检测结果，将待分拣的所述原硅片小片分拣到相应的料盒中。
10.根据权利要求9所述的光伏晶硅原硅片隐裂定位裂片方法，其特征在于，步骤S4中，所述激光轮廓裂片的裂片方式及裂片范围是根据所述可切割区域的范围及所述原硅片小片的尺寸确定，使得所述原硅片小片能够避开由所述大片隐裂缺陷检测单元检测到的所述大片隐裂缺陷；所述原硅片小片的尺寸有多种不同大小的规格，优先切割较大的规格。
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