CN219686176U - 支撑装置及线切割设备 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种支撑装置及线切割设备，其中，支撑装置包括：主支撑组件，用于对待切割件进行支撑；半棒支撑组件，设置于主支撑组件的外围，用于对待切割件被切割后得到的半棒进行支撑；边皮支撑组件，设置于主支撑组件的外围，用于对待切割件被切割后得到的边皮料进行支撑。本申请实施例提供的支撑装置及线切割设备能够满足将方棒切割成横截面积较小的半棒的要求，后续对半棒进行切片直接得到了尺寸较小的小硅片，不再需要对硅片进行激光划片，减少硅片表面的损伤，提高最终加工成的异质结电池的转换效率。

Description

支撑装置及线切割设备

技术领域

本申请涉及线切割技术，尤其涉及一种支撑装置及线切割设备。

背景技术

目前电池市场上对小片硅片的需求逐渐增多。在形成小片硅片的制造过程中，通常先将圆柱形的单晶硅棒切割成方棒，然后将方棒切割成大片硅片，再采用激光技术上对大片硅片进行划片切割形成小片硅片。但激光划片的过程会造成小片硅片的横断面产生损伤和缺陷态，严重影响最终加工成的异质结电池的转换效率。现阶段在设备端还没有匹配的设备进行开方、切半或者中剖一次性完成，生产工序繁琐，效率低。

发明内容

为了解决上述技术缺陷之一，本申请实施例中提供了一种支撑装置及线切割设备。

根据本申请实施例的第一个方面，提供了一种支撑装置，包括：

主支撑组件，用于对待切割件进行支撑；

半棒支撑组件，设置于主支撑组件的外围，用于对待切割件被切割后得到的半棒进行支撑；

边皮支撑组件，设置于主支撑组件的外围，用于对待切割件被切割后得到的边皮料进行支撑。

如上所述的支撑装置，所述半棒支撑组件位于主支撑组件的其中一侧。

如上所述的支撑装置，所述半棒支撑组件的数量为至少两个；

如上所述的支撑装置，各半棒支撑组件与主支撑组件之间的距离相等。

如上所述的支撑装置，所述边皮支撑组件与主支撑组件之间的距离大于半棒支撑组件与主支撑组件之间的距离。

如上所述的支撑装置，所述半棒支撑组件包括：半棒支撑头及半棒驱动件；半棒驱动件用于驱动半棒支撑头朝向待切割件移动或远离待切割件移动。

如上所述的支撑装置，所述半棒驱动件为气动驱动件。

如上所述的支撑装置，所述边皮支撑组件为多个，对称分布于主支撑组件的两侧。

如上所述的支撑装置，所述主支撑组件的顶面中部向下凹陷形成让线槽，所述让线槽从主支撑组件顶面的一端贯通至顶面的另一端。

如上所述的支撑装置，所述主支撑组件包括：支撑浮动头及设置于支撑浮动头下方、用于驱动支撑浮动头转动的转动组件；所述让线槽设置于支撑浮动头的顶面。

如上所述的支撑装置，所述支撑浮动头为圆柱体，所述让线槽经过支撑浮动头的顶面直径。

根据本申请实施例的第二个方面，提供了一种线切割设备，包括：机座、切割装置及如上所述的支撑装置。

如上所述的线切割设备，还包括：顶部支撑装置，设置于所述切割装置上，用于抵顶于待切割件的顶部。

如上所述的线切割设备，所述切割设备包括至少两个切割机头，至少两个切割机头可沿垂向移动以对待切割件进行切割；至少一个切割机头可水平移动，当移动至待切割件的中心位置时可实现对待切割件进行中剖。

本申请实施例提供的技术方案，采用主支撑组件对待切割件进行支撑，且在主支撑组件的外围分别设置半棒支撑组件和边皮支撑组件，能更稳定地对半棒和边皮料进行支撑，先将半棒和边皮料稳定地支撑住，然后等待下料机构分别将半棒和边皮料取走，切割工序顺畅执行，并且采用半棒支撑还能够防止半棒产生崩边。该方案能够满足将方棒切割成横截面积较小的半棒的要求，后续对半棒进行切片直接得到了尺寸较小的小硅片，不再需要对硅片进行激光划片，减少硅片表面的损伤，提高最终加工成的异质结电池的转换效率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请实施例提供的一种切割硅棒的流程图；

图2为本申请实施例提供的另一种切割硅棒的流程图；

图3为本申请实施例提供的线切割设备的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的线切割设备中压紧装置与支撑装置压紧硅棒的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的线切割设备中支撑装置的结构示意图；

图6为本申请实施例提供的线切割设备中支撑装置转动至另一角度的结构示意图；

图7为本申请实施例提供的线切割设备中支撑浮动头的结构示意图；

图8为本申请实施例提供的线切割设备中半棒支撑头的结构示意图。

附图标记：

1-机座；

2-支撑装置；21-主支撑组件；211-支撑浮动头；2111-基体；2112-支撑件；2113-让线槽；2114-基准平面；2115-支撑块；212-转动组件；22-边皮支撑组件；23-半棒支撑组件；231-半棒支撑壳体；232-半棒支撑压缩弹簧；233-半棒支撑导向件；234-半棒支撑压紧杆；235-半棒支撑压紧块；236-堵块；

3-切割装置；

4-压紧装置；

5-硅棒。

具体实施方式

为了使本申请实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本申请的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本实施例提供一种支撑装置，可用于线切割设备中，从底部对待切割件进行支撑。线切割设备可以为截断机、开方机或其他设备。待切割件可以为单晶硅、多晶硅、磁材、蓝宝石等硬脆材料棒。本实施例以单晶硅棒为例，提供一种对硅棒进行支撑的支撑装置。本领域技术人员也可以将本实施例所提供的方案应用于对其它硬脆材料棒进行切割的支撑装置或线切割设备中。

传统方案中，硅片的生产过程为：先对圆柱形的硅棒进行开方，即：沿着硅棒的长度方向对硅棒进行切割，得到横截面为矩形的方棒，切掉的部分为边皮料。然后对方棒进行切片，得到硅片。最后对硅片进行激光划片，得到尺寸较小的硅片。但激光划片的过程会造成小片硅片的横断面产生损伤和缺陷态，严重影响最终加工成的异质结电池的转换效率。

本申请实施例采用一种不同的切割方式：在上述得到方棒之后，沿着方棒的长度方向再次对方棒进行切割，得到横截面积较小的半棒，然后对半棒进行切片，可直接得到尺寸较小的硅片，不再采用激光划片的方式，可解决上述问题。

如图1所示，一种具体方式为：第一步、采用两条平行的切割线沿着长度方向对圆柱形的硅棒进行切割；第二步、将切割后的硅棒水平转动90°，再次采用两条平行的切割线沿着长度方向对圆柱形的硅棒进行切割，得到横截面为矩形的方棒；第三步、采用一条线锯沿着方棒的长度方向对方棒进行切割，得到两个横截面积较小的半棒；三步切割后得到两个半棒和四个边皮料；第四步、对半棒进行切片，得到横截面积为矩形的小硅片。

如图2所示，另一种具体方式为：第一步、采用两条平行的切割线沿着长度方向对圆柱形的硅棒进行切割；第二步、将切割后的硅棒水平转动90°，采用三条平行的切割线沿着长度方向对硅棒进行切割，得到横截面积为矩形的两个半棒；两步切割后得到两个半棒和四个边皮料；第三步、对对半棒进行切片，得到横截面积为矩形的小硅片。

基于上述两种具体实现方式，本实施例提供一种线切割设备，如图3至图7所示，本实施例所提供的线切割设备包括：机座1、支撑装置2及切割装置3，支撑装置2及切割装置3均设置于机座1上。切割装置3的机头沿垂向进给，切割装置3上设置有切割线。在设备运行过程中，将硅棒5竖向放置于支撑装置2上，控制切割装置3向下移动，通过切割线按照预设的位置对硅棒5进行切割。

如图5所示，本实施例还提供一种支撑装置2，支撑装置2包括：主支撑组件21、边皮支撑组件22和半棒支撑组件23。

其中，硅棒5放置于主支撑组件21上，主支撑组件21位于硅棒5的中部下方，用于对硅棒5进行主要支撑。

边皮支撑组件22设置于主支撑组件21的外围，位于硅棒5被切割后得到的边皮料下方，用于对边皮料进行支撑。

半棒支撑组件23设置于主支撑组件21的外围，位于硅棒5被切割后得到的半棒下方，用于对半棒进行辅助支撑。

主支撑组件21的宽度通常小于硅棒5的直径。在硅棒5未被切割之前，主支撑组件21能够独立地对硅棒5进行支撑。在切割之后，边皮料和半棒相互分离，底部分别通过边皮料支撑组件22和半棒支撑组件23进行稳定支撑，后续等待下料机构将边皮料和半棒取走。

本实施例提供的技术方案，采用主支撑组件对待切割件进行支撑，且在主支撑组件的外围分别设置半棒支撑组件和边皮支撑组件，能更稳定地对半棒和边皮料进行支撑，先将半棒和边皮料稳定地支撑住，然后等待下料机构分别将半棒和边皮料取走，切割工序顺畅执行，并且采用半棒支撑还能够防止半棒产生崩边。该方案能够满足将方棒切割成横截面积较小的半棒的要求，后续对半棒进行切片直接得到了尺寸较小的小硅片，不再需要对硅片进行激光划片，减少硅片表面的损伤，提高最终加工成的异质结电池的转换效率。

在上述技术方案的基础上，半棒支撑组件23可以分布在主支撑组件21的两侧，用于对两个半棒进行支撑。

上述边皮支撑组件22与主支撑组件21之间的距离大于半棒支撑组件23与主支撑组件21之间的距离，则体积较小的边皮支撑组件22和主支撑组件21就能够对半棒和边皮进行支撑，只要其位置对应设置在边皮和半棒的下方即可，有利于降低支撑组件的成本。

或者，半棒支撑组件23也可以位于主支撑组件21的其中一侧，只对其中一个半棒进行辅助支撑。该方案中，通过合理设置取下半棒的步骤顺序，使半棒支撑组件23只对其中一个半棒进行辅助支撑，就可以实现两个半棒依次顺利被取走，一方面减少了半棒支撑组件23的数量，降低部件成本；另一方面也简化了安装布局及安装步骤，降低装配难度及成本，后续也降低了维护成本。

半棒支撑组件23的数量可以根据待切割硅棒的直径、主支撑组件21的尺寸进行设定。例如：半棒支撑组件23为至少两个，各半棒支撑组件23与主支撑组件21之间的距离相等，即：各半棒支撑组件23间隔布设，且位于在同一圆上。本实施例中，采用两个半棒支撑组件23，分别位于一组边皮支撑组件22的两侧。

一种实施方式：半棒支撑组件23包括：半棒支撑头及半棒驱动件。其中，半棒驱动件用于驱动半棒支撑头朝向硅棒移动或远离硅棒移动。具体的，如图1所示的切割方法中，在第一步和第二步中，半棒支撑头处于初始位置，即：半棒支撑头的顶部低于主支撑组件21，不对硅棒进行支撑。在第三步开始之前，半棒驱动件驱动半棒支撑头向上移动至与硅棒接触进行支撑。在第三步结束后，需要取走被半棒支撑头支撑的半棒之前，下料机构夹住半棒，然后半棒驱动件驱动半棒支撑头下降，与半棒分离。

如图2所示的切割方法，在第一步中，半棒支撑头处于初始位置，即：半棒支撑头的顶部低于主支撑组件21，不对硅棒进行支撑。在第二步开始之前，半棒驱动件驱动半棒支撑头向上移动至与硅棒接触进行支撑。在第二步结束后，需要取走被半棒支撑头支撑的半棒之前，下料机构夹住半棒，然后半棒驱动件驱动半棒支撑头下降，与半棒分离。

半棒驱动件可以采用电机驱动、液压驱动或气动驱动的方式。本实施例中，半棒驱动件为气动驱动件，通过气动驱动的方式驱动半棒支撑头上下运动。

本实施例还提供一种半棒支撑头的实现方式。如图8所示，半棒支撑头包括：半棒支撑壳体231、半棒支撑压缩弹簧232、半棒支撑导向件233、半棒支撑压紧杆234和半棒支撑压紧块235。其中，半棒支撑壳体231与半棒驱动件相连。半棒支撑壳体231内设有空腔，空腔的一端通过堵块236封堵。半棒支撑导向件233设置于半棒支撑壳体231内且位于半棒支撑壳体231的一端，半棒支撑导向件233设有中心孔。

半棒支撑压紧杆234穿过半棒支撑导向件233的中心孔，插入半棒支撑壳体231内，半棒支撑压缩弹簧232设置于半棒支撑压紧杆234和堵块236之间。半棒支撑压紧杆234的一端露出半棒支撑壳体231并与半棒支撑压紧块235相连。半棒支撑压紧块235用于与硅棒接触。

半棒驱动件驱动半棒支撑头向上移动，至半棒支撑压紧块235对硅棒施加压力，硅棒产生的反作用力促使半棒支撑压紧块235推动半棒支撑压紧杆234向下移动，并压缩半棒支撑压缩弹簧232。半棒支撑压缩弹簧232的反弹力促使半棒支撑压紧块235顶紧硅棒，与硅棒之间保持接触。

上述边皮支撑组件22的数量为多个，对称分布于主支撑组件21的两侧，分别对两侧的边皮料进行支撑。类似的，边皮支撑组件22具体包括边皮支撑头及边皮驱动件，边皮驱动件为气动驱动件。

如图1和图2所示的切割方法，在第一步开始之前，各边皮驱动件驱动边皮支撑头向上运动至与硅棒待切割形成边皮的区域接触进行支撑。在第一步切割完毕后，通过边皮卸载机构夹紧边皮料，边皮驱动件驱动边皮支撑头下降，边皮卸载机构将切割得到的两块边皮取走，再执行第二步。在第二步开始之前，各边皮驱动件驱动边皮支撑头再次向上运动至与硅棒待切割形成边皮的区域接触进行支撑，后续边皮驱动件的动作过程与第一步相同。

在上述技术方案的基础上，主支撑组件21的顶面中部向下凹陷形成让线槽，让线槽从主支撑组件21的一端贯通至另一端。

上述主支撑组件21中的主要部件为支撑浮动头211，硅棒放置于支撑浮动头211上，支撑浮动头211与硅棒接触并对硅棒进行支撑。进一步的主支撑组件21还包括：转动组件212，设置于支撑浮动头211的下方，与支撑浮动头211相连用于驱动支撑浮动头211转动。支撑浮动头211可以产生水平转动，以满足图1和图2步骤中水平转动90°的需要。支撑浮动头211也可以实现万向转动，以适应端面不平整的硅棒，例如：硅棒的端面与其中心线不垂直，或者端面凹凸不平，支撑浮动头211能产生万向转动，使硅棒的中心线始终保持在竖向，能够满足切割要求。

在图1的第三步和图2的第二步执行过程中，一条切割线将从硅棒的中心销附近进行切割，当向下完成对硅棒切割后，该切割线进入让线槽2113内，避免切割线对支撑浮动头211进行切割致其损坏。后续将半棒从支撑装置取走之后，切割装置带着切割线向上移动回到原始位置。

本实施例所提供的支撑浮动头211包括：基体2111及支撑件2112，支撑件2112设置于基体2111的顶部。支撑件2112的顶面中部向下凹陷形成让线槽2113，让线槽2113从支撑件2112的一端贯通至另一端。

让线槽2113在基体上的位置可根据对硅棒进行切割的位置进行设定，例如：若经过硅棒的中心线进行切割，则让线槽2113可设置在基体2111的中心位置；若不经过硅棒的中心线进行切割，则让线槽2113设置在与切割位置对应的位置即可。

本实施例中，支撑件2112为圆柱体，其顶面为圆形。让线槽2113经过支撑件2112的顶面直径，也即经过支撑件2112的中心线。则当硅棒的中心线与支撑件2113的中心线重合时，切割线经过硅棒的中心线进行切割，将硅棒切割成横截面积相等的两个半棒，切割后切割线进入让线槽2113内。两个半棒的横截面积相等，后续可先后进入切片机进行切割，得到相同规格的小硅片，有利于按照统一的规格进行生产和储存，也能提高生产效率和存储效率，提高存储空间利用率。

如图1和图2所示的切割步骤中，在第一步切割之前，浮动头处于图5所示的角度，用于对硅棒进行切割的两条切割线段与让线槽2113垂直。第一步结束之后，控制浮动头转动90°同时带动硅棒转动90°，转到图6的角度。在第二步中，用于对硅棒进行切割的两条切割线段与让线槽平行，则图1中第三步和图2中第二步中位于中间的切割线段在切割后进入让线槽2113内。

进一步的，支撑件2112的侧壁设有基准平面2114，基准平面2114沿竖向延伸，且与让线槽2113的延伸方向平行，相当于在支撑件2112的边缘切掉一部分。基准平面2114一方面用于在支撑件2112安装的过程中进行定位，通过检测基准平面2114的角度及位置来判断支撑件2112是否安装到位；另一方面对边皮支撑组件22进行让位，避免在水平转动过程中撞到边皮支撑组件22。基准平面2114具体为两个，对称布置在让线槽2113的两侧。

进一步的，在支撑件2112的顶面设置多个支撑块2115，支撑块2115与硅棒接触。具体的，支撑块2115均匀分布在支撑件2112的顶面，以对硅棒进行均匀地支撑，使其受力均匀，降低翻倒的概率。

上述方案中，让线槽2113将支撑件2112的顶面分隔为两部分，每部分上设有多个支撑块2115，各支撑块2115在该部分上均匀排布。如图5至图7所示，每部分设置三个支撑块2115，两个支撑块2115位于让线槽2113的旁边，另一个位于基准平面2114的附近。

进一步的，本实施例所提供的线切割设备还包括压紧装置4，位于硅棒的顶部，用于与支撑装置配合从两端压紧硅棒，避免硅棒在切割过程中发生移位或翻倒。上述压紧装置4、切割装置3和机座1均可采用本领域已有的方案来实现。

转动组件212可采用本领域的常规方案，例如采用电机、谐波减速器和转动轴等部件组成，可完成硅棒检测、旋转及万向转动的动作需求。

本实施例所提供的支撑装置和线切割设备各自均能够作为独立的产品进行生产和销售。本实施例所提供的线切割设备均具有与支撑装置相同的技术效果。

进一步的，切割装置包括至少两个切割机头，至少两个切割机头可沿垂向移动以对待切割件进行切割；至少一个切割机头可水平移动，当移动至待切割件的中心位置时可实现对待切割件进行中剖。

一种实施方案为：采用两个切割机头，两个切割机头均可沿垂向方向移动，对硅棒进行切割。其中一个切割机头可水平移动调整位置，该切割机头可水平移动至切方的位置，将边皮切掉；也可以水平移动到硅棒中心线上方，对硅棒进行中剖，得到两个横截面积较小的半棒。切割过程参照图1。

另一种实施方式为：采用三个切割机头。三个切割机头均可沿垂向方向移动以对硅棒进行切割，其中两个切割机头可水平移动调整位置。如图2所示，第一步采用其中两个切割机头在切方的位置可将边皮切掉，第二步中两个机头位于切方的位置，另一个机头水平移动到硅棒中心线上方，对硅棒进行中剖，该过程经过两次切割即可得到两个横截面积较小的半棒。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或可以互相通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (14)

1.一种支撑装置，其特征在于，包括：

主支撑组件，用于对待切割件进行支撑；

半棒支撑组件，设置于主支撑组件的外围，用于对待切割件被切割后得到的半棒进行支撑；

边皮支撑组件，设置于主支撑组件的外围，用于对待切割件被切割后得到的边皮料进行支撑。

2.根据权利要求1所述的支撑装置，其特征在于，所述半棒支撑组件位于主支撑组件的其中一侧。

3.根据权利要求2所述的支撑装置，其特征在于，所述半棒支撑组件的数量为至少两个。

4.根据权利要求3所述的支撑装置，其特征在于，各半棒支撑组件与主支撑组件之间的距离相等。

5.根据权利要求1所述的支撑装置，其特征在于，所述边皮支撑组件与主支撑组件之间的距离大于半棒支撑组件与主支撑组件之间的距离。

6.根据权利要求1-5任一项所述的支撑装置，其特征在于，所述半棒支撑组件包括：半棒支撑头及半棒驱动件；半棒驱动件用于驱动半棒支撑头朝向待切割件移动或远离待切割件移动。

7.根据权利要求6所述的支撑装置，其特征在于，所述半棒驱动件为气动驱动件。

8.根据权利要求1所述的支撑装置，其特征在于，所述边皮支撑组件为多个，对称分布于主支撑组件的两侧。

9.根据权利要求1所述的支撑装置，其特征在于，所述主支撑组件的顶面中部向下凹陷形成让线槽，所述让线槽从主支撑组件顶面的一端贯通至顶面的另一端。

10.根据权利要求9所述的支撑装置，其特征在于，所述主支撑组件包括：支撑浮动头及设置于支撑浮动头下方、用于驱动支撑浮动头转动的转动组件；所述让线槽设置于支撑浮动头的顶面。

11.根据权利要求10所述的支撑装置，其特征在于，所述支撑浮动头为圆柱体，所述让线槽经过支撑浮动头的顶面直径。

12.一种线切割设备，其特征在于，包括：机座、切割装置及权利要求1-11任一项所述的支撑装置。

13.根据权利要求12所述的线切割设备，其特征在于，还包括：顶部支撑装置，设置于所述切割装置上，用于抵顶于待切割件的顶部。

14.根据权利要求12所述的线切割设备，其特征在于，所述切割设备包括至少两个切割机头，至少两个切割机头可沿垂向移动以对待切割件进行切割；至少一个切割机头可水平移动，当移动至待切割件的中心位置时可实现对待切割件进行中剖。