TWI529113B - 用於在其加工過程中傳送太陽能晶圓或太陽電池的裝置 - Google Patents

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Description

用於在其加工過程中傳送太陽能晶圓或太陽電池的裝置
本發明涉及一種用於在太陽能晶圓或太陽電池的加工構造過程中當在拾取和放置位置處將同一個太陽能晶圓或太陽電池保持其方位的同時，在不同位置之間傳送它們的裝置。
太陽電池(solar cells)是根據光伏效應(photovoltaic effect：PV effect)將光能轉化為電能的電子器件。通過將太陽能電池排列在串接一起，PV太陽能版能夠被成形來提供一種能量產生器件。太陽電池已經逐漸地被用作為備份能源供應，以用於不同的消費者產品如移動手機和個人數位助理。
太陽電池的製造包括一系列由太陽能晶圓作為原始輸入材料的處理步驟。通常，拾取和放置自動裝置(robots)被使用以從太陽能晶圓的存儲料盒處傳送太陽能晶圓至指定的傳輸機構，其然後將太陽能晶圓傳送至指定的處理平臺。處理平臺的一個示例是分類平臺，在那裡使用視覺檢查模組可以快速地(on-the-fly)完成2D和3D檢查，以為太陽能晶圓提供各種測量，如晶圓的幾何形狀、晶圓厚度、弓曲和扭曲。根據這些測量，太陽能晶圓被相應地分類和裝配進入各種存儲料盒中。
然而，在太陽能晶圓的構造過程中所採用的傳統的拾取和放置自動裝置通常需要多個移動軸線，以在整個構造處理過程中確保太陽能晶圓的角度方位。接著，除了一個複雜的控制系統來保證拾取和放置自動裝置合適地起作用之外，較大的占地面積同樣也被需要來為多個移動軸線的操作提供充分的空間。而且，由於它們的多個移動軸線的複雜構造，這種拾取和放置自動裝置易於發生機器停車，這不利地降低了產能和效率。另外，這種拾取和放置自動裝置的維護通常需要專業技能，這增加了維護成本。
所以，本發明的目的是尋求解決在太陽能晶圓和太陽電池的 加工過程中所使用的傳統拾取和放置自動裝置的難題。
本發明一方面提供一種用於在其加工過程中傳送太陽能晶圓或電池的裝置，該裝置包含有：i)旋轉馬達；ii)夾具，其用於夾持該太陽能晶圓或電池；以及iii)旋轉臂，其連接在旋轉馬達和夾具之間，該旋轉臂被旋轉馬達在第一旋轉方向上驅動通過一傳送角度，以在不同的位置之間傳送該太陽能晶圓或電池；特別是，該裝置還包含有角度補償設備，其被配置來驅動該夾具在第二旋轉方向上通過與旋轉臂相同的傳送角度，該第二旋轉方向和第一旋轉方向相反，以致於在旋轉臂的旋轉期間太陽能晶圓或電池的角度方位保持不變。
由於提供有被配置來驅動夾具在和旋轉臂轉動的旋轉方向相反的旋轉方向上通過一個傳送角度的角度補償設備，本裝置的實施例不必須依賴於具有多個移動軸線的拾取和放置自動裝置，以確保在太陽能晶圓和太陽電池構造過程中當傳送它們時它們的角度方位得以保持。所以，本裝置的這些實施例會較少地易於發生機器停車，這有益地增強了太陽能晶圓和太陽電池構造過程中的產能和效率。
一些可選特徵描述在從屬申請專利範圍中。
例如，角度補償設備具有的角度補償精度在0.1至1度之間，或者在0.5至1度之間。
而且，該角度補償設備可包含有：i)馬達轉軸，其連接在旋轉馬達上；ii)夾具皮帶輪，其連接在夾具上；iii)環形皮帶，其可旋轉地連接在馬達轉軸和夾具皮帶輪上；具體地，該旋轉臂由旋轉馬達在第一旋轉方向上驅動，以圍繞該馬達轉軸在第二旋轉方向上沿著連續的路徑驅動該環形皮帶，這樣接著在第二旋轉方向上驅動夾具，以在太陽能晶圓或電池被夾具在不同位置之間移動時確保太陽能晶圓或電池的角度方位保持不變。
100‧‧‧傳送裝置
102‧‧‧旋轉馬達
104‧‧‧夾具
106‧‧‧旋轉臂
108‧‧‧馬達轉軸
110‧‧‧夾具皮帶輪
112‧‧‧環形皮帶
200‧‧‧轉子
202‧‧‧夾具轉軸
400‧‧‧空氣噴嘴
401‧‧‧空氣
404‧‧‧向上的力
現在僅僅通過示例的方式，並參考附圖描述本發明較佳實施例，其中。
圖1所示為根據本發明實施例所述的傳送裝置的仰視立體示意圖，其 包含有用於在加工過程中傳送太陽能晶圓或電池的夾具。
圖2所示為帶有沿著圖1所示的A-A’剖面線由此割離的局部的圖1傳送裝置的俯視立體示意圖。
圖3a至圖3e所示為圖1傳送裝置的操作示意圖；以及。
圖4所示為圖1傳送裝置的夾具(gripper)。
圖1所示為根據本發明實施例所述的傳送裝置100的仰視立體示意圖，該傳送裝置用於在太陽能晶圓或電池的加工過程中傳送太陽能晶圓或電池。傳送裝置100包含有：i)旋轉馬達102；ii)夾具104，用於固定太陽能晶圓或電池(圖中未示)；以及iii)旋轉臂106，其連接在旋轉馬達102和夾具104之間。更具體地，旋轉馬達102被用於在旋轉順時針和/或逆時針方向上驅動旋轉臂106，以在不同位置之間傳送太陽能晶圓或電池。
另外，傳送裝置100包含有角度補償設備(angle-compensation device)。當旋轉臂106在順時針方向上由旋轉馬達102旋轉通過一個傳送角度(transfer angle)，以將太陽能晶圓或電池從第一位置傳送至第二位置的時候，角度補償設備被操作來在相反的逆時針方向上旋轉夾具通過與旋轉臂106相同的傳送角度，以便於在太陽能晶圓或電池被傳送至第二位置之後夾具104的角度方位保持不變。所以，這同樣也保證了在太陽能晶圓或電池已經被傳送裝置100傳送之後，太陽能晶圓或電池的角度方位能得以保持。
具體地，角度補償設備包含有：i)馬達轉軸108，其和旋轉馬達102相連；ii)夾具皮帶輪(gripper pulley)110，其和夾具104相連；以及iii)環形皮帶(endless belt)112，其以可旋轉的方式連接在馬達轉軸108和夾具皮帶輪110之間。尤其是，馬達轉軸108固定地錨固定位(anchored)於旋轉馬達102上。相對於馬達轉軸108，夾具皮帶輪110可自由地或者以順時針方向或者以逆時針方向旋轉。所以，當旋轉臂106被旋轉馬達102以順時針方向驅動通過傳送角度，以將太陽能晶圓或電池從第一位置傳送至第二位置時，環形皮帶112由旋轉臂106沿著連續路徑圍繞馬達轉軸108在相反的逆時針方向上所驅動。由於夾具皮帶輪110連接至環形皮帶112上，所以環形皮帶112接著在相同的逆時針方向上驅動夾具皮帶輪110通過和 旋轉臂106相同的傳送角度。從而，當太陽能晶圓或電池被夾具104從第一位置傳送至第二位置時，太陽能晶圓或電池的角度方位保持不變。
圖2所示為具有沿著圖1所示的A-A’剖面線由此分離的局部的圖1傳送裝置100的俯視立體示意圖。可以看出，馬達轉軸108被容置在旋轉馬達102中。具體地，馬達轉軸108被固定地定位在旋轉馬達102的中央區域以內。旋轉馬達102還包含有轉子200，其為旋轉馬達102的移動部件，其移動來在順時針或逆時針方向上旋轉該旋轉臂106。值得注意的是，該角度補償設備的馬達轉軸108可以是旋轉馬達102的定子，其為旋轉馬達102的固定部件。
參考圖2所示，同樣也可以看出，夾具皮帶輪110通過夾具轉軸202連接至夾具104上。夾具轉軸202固定地連接至夾具皮帶輪110和夾具104上。所以，當夾具皮帶輪110被環形皮帶112所驅動時，夾具轉軸202和夾具皮帶輪110一起在同一個旋轉方向上旋轉。接著，夾具轉軸202的轉動驅動夾具104在相同的旋轉方向上旋轉。所以，當太陽能晶圓或電池被夾具104從第一位置傳送至第二位置時，太陽能晶圓或電池的角度方位能夠得以保持。
現在結合圖3a至圖3e描述該傳送裝置100的操作。
圖3a表明了當旋轉臂106處於待命位置時的傳送裝置100的平面示意圖。
圖3b表明了當旋轉臂106已經被旋轉馬達102在逆時針方向上驅動通過相對於旋轉臂106的休息位置為45度的傳送角度時，傳送裝置100的平面示意圖。具體地，旋轉臂106逆時針方向上的旋轉相應地驅動環形皮帶112圍繞馬達轉軸108沿著連續路徑在相反的順時針方向上旋轉。接著，這驅動夾具皮帶輪110在相同的順時針方向上通過45度的傳送角度，以當旋轉臂106逆時針旋轉通過傳送角度時保持夾具104的角度方位。由於在加工過程中夾具104被操作來固定太陽能晶圓或電池，所以當太陽能晶圓或電池被夾具104在不同位置之間傳送時，該太陽能晶圓或電池的角度方位被類似地得以保持。
在沒有特別裝配形成有角度補償設備的馬達轉軸108、夾具皮帶輪110和環形皮帶112的情形下，夾具104，其固定在旋轉臂106上，將在和旋轉臂106相同的旋轉方向上轉動，此時後者被驅動旋轉馬達102。 所以，當旋轉臂106移動通過傳送角度時，夾具104的角度方位連續改變。
圖3c表明了當旋轉臂106已經被驅動通過相對於旋轉臂106的待命位置為90度的傳送角度之後，傳送裝置100的另一個平面示意圖，而圖3d和3e表明了當旋轉臂106被驅動通過相對於旋轉臂106的待命位置分別為270度、315度的傳送角度時，傳送裝置100的平面示意圖。
從圖3a至圖3e中的每副圖中可以看出，當夾具104被環形皮帶112所驅動通過各個不同的傳送角度時，夾具104的角度方位得以保持。所以，當太陽能晶圓或電池被夾具104傳送通過各個不同的傳送角度時，太陽能晶圓或電池的角度方位能類似地得以保持。
較合適地，角度補償設備具有的角度補償精度位於0.1至1度之間，或者位於0.5至1度之間。
由於提供有被配置來驅動夾具104在和旋轉臂106的旋轉方向相反的旋轉方向上通過一個傳送角度的角度補償設備，太陽能晶圓或電池不必須依賴於具有多個移動軸線的拾取和放置自動裝置，以確保它們在位於二維平面上的不同位置之間已被傳送之後它們相對於該二維平面的角度方位得以保持。而且，具有角度補償設備的傳送裝置會較少地易於發生機器停車，這有益地增強了太陽能晶圓和太陽電池構造過程中的產能和效率。
圖4所示為圖1傳送裝置100的夾具104。具體地，夾具104包含有被操作來自夾具104排出向下引導的空氣401的空氣噴嘴400。在夾具104的拾取操作中，空氣噴嘴400和太陽能晶圓(或太陽電池)空間上分開一段如3mm的細小間隙。尤其是，空氣噴嘴400被如此設置以便於自夾具104排出的向下引導的空氣401沿著夾具104的基座產生迅速的氣流。這樣從而降低了夾具104的基座和太陽能晶圓(或太陽電池)之間的間隙的壓力，以根據伯諾利原理(Bernoulli's principle)在太陽能晶圓(或太陽電池)上朝向夾具104產生向上的力404。所以，在拾取操作過程中，太陽能晶圓(或太陽電池)能使用夾具104在拾取和放置位置之間傳送。
同樣值得欣賞的是，在不離開本發明實質的情形下，本發明的其他實施例也是可能的。例如，傳送裝置100可被配置來或者在穿越單個二維平面的不同的位置之間，或者在二維平面的不同位置之間傳送太陽能晶圓或電池相互隔開一段特定的距離。除了圖4所描述的採用伯諾利感 應夾持的夾具以外的其他夾具結構，能夠和這個角度補償設備一起使用。而且，環形皮帶112可以是安裝在馬達轉軸108和夾具皮帶輪110上的同步皮帶。
100‧‧‧傳送裝置
102‧‧‧旋轉馬達
104‧‧‧夾具
106‧‧‧旋轉臂
108‧‧‧馬達轉軸
110‧‧‧夾具皮帶輪
112‧‧‧環形皮帶

Claims (8)

  1. 一種設置以傳送太陽能晶圓或太陽能電池的裝置，該裝置包含有：旋轉馬達；夾具，其被配置來夾持該太陽能晶圓或電池；以及旋轉臂，具有直接附接至旋轉馬達的第一端以及直接附接至夾具的第二端，該旋轉臂被旋轉馬達在第一旋轉方向上驅動通過一傳送角度，以在不同的位置之間傳送該太陽能晶圓或太陽能電池，且該旋轉臂被配置用來藉由一獨立軸以旋轉該夾具；以及角度補償設備，其被配置來驅動該夾具在第二旋轉方向上旋轉通過與旋轉臂相同的傳送角度，該第二旋轉方向和第一旋轉方向相反，以致於在旋轉臂的旋轉期間太陽能晶圓或太陽能電池的角度方位保持不變，其中，角度補償設備包含有：該旋轉馬達上的馬達轉軸；夾具皮帶輪，其附接至旋轉臂的第二端以及夾具上；環形皮帶，其可旋轉地連接在該馬達轉軸和夾具皮帶輪上，其中環形皮帶相對於受旋轉臂驅動的固定式馬達轉軸為可動的，但為連動於夾具皮帶輪，以使旋轉臂以第一旋轉方向受該旋轉馬達驅動，以圍繞該馬達轉軸在第二旋轉方向上沿著連續的路徑驅動該環形皮帶，藉此在第二旋轉方向上驅動夾具，以在太陽能晶圓或電池被夾具移動及該旋轉臂藉由該獨立軸旋轉時確保太陽能晶圓或電池的角度方位得以保持。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的裝置，其中，角度補償設備具有的角度補償精度在0.1至1度之間.。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的裝置，其中，該馬達轉軸容置在旋轉馬達中。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的裝置，其中，該馬達轉軸定位在旋轉馬達的中央區域內部。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的裝置，其中，該夾具皮帶輪通過夾具轉軸連接至夾具上。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的裝置，其中，該環形皮帶為同步皮帶。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的裝置，其中，該角度補償設備的該馬達轉軸為旋轉馬達的定子。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的裝置，其中該夾具係為一白努力效應夾具。
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