一种单晶硅棒晶向检测装置[实用新型专利]

(12)实用新型专利

(10)授权公告号(10)授权公告号 CN 203824893 U(45)授权公告日 2014.09.10

(21)申请号 201420129785.8(22)申请日 2014.03.20

(73)专利权人浙江晶盛机电股份有限公司

地址312300 浙江省绍兴市上虞市经济技术

开发区通江西路218号(72)发明人朱亮 傅林坚 叶欣 石刚

沈文杰 陈明杰 孙明 周建灿杨奎(74)专利代理机构杭州中成专利事务所有限公

司 33212

代理人周世骏(51)Int.Cl.

G01N 21/00(2006.01)

(ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利

权利要求书1页 说明书3页 附图2页权利要求书1页 说明书3页 附图2页

(54)实用新型名称

一种单晶硅棒晶向检测装置(57)摘要

本实用新型涉及晶体生长炉领域，旨在提供一种单晶硅棒晶向检测装置。该单晶硅棒晶向检测装置用于检测装夹在切方工作台上的圆形单晶硅棒的晶向，包括支架、支撑臂、晶向检测传感器支架、气缸、固定护罩、升降护罩、晶向检测传感器。本实用新型能自动检测装夹于工作台上的晶棒的晶向，采用非接触式测量方法，检测精度高、响应快、耗时短、可自动控制；结构简单，陈本低，不需人工参与，适用于单晶硅棒流水线加工车间的全自动控制。

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权 利 要 求 书

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1.一种单晶硅棒晶向检测装置，用于检测装夹在切方工作台上的圆形单晶硅棒的晶向，其特征在于，包括支架、支撑臂、晶向检测传感器支架、气缸、固定护罩、升降护罩、晶向检测传感器；

支撑臂固定在支架上，固定护罩安装在支撑壁上，晶向检测传感器通过晶向检测传感器支架安装在固定护罩上，晶向检测传感器用于通过测量圆形单晶硅棒表面到测量零点的距离，进行圆形单晶硅棒的晶向判断；

固定护罩的中部设有孔，气缸一端安装在支撑臂上，另一端穿过固定护罩中部的孔，并通过气缸的活塞杆与升降护罩相连接，活塞杆带动升降护罩进行上下移动，以完成升降护罩的打开和关闭，升降护罩关闭时，能通过升降护罩的下移将晶向检测传感器罩在升降护罩内，升降护罩打开时，能通过升降护罩的上移使晶向检测传感器从升降护罩内露出。

2.根据权利要求1所述的一种单晶硅棒晶向检测装置，其特征在于，所述气缸为带有导向杆的双作用单活塞杆气缸。

3.根据权利要求1所述的一种单晶硅棒晶向检测装置，其特征在于，所述晶向检测传感器为激光测距传感器。

4.根据权利要求3所述的一种单晶硅棒晶向检测装置，其特征在于，所述单晶硅棒晶向检测装置还设有喷气管和喷气管支撑架，喷气管通过喷气管支撑架固定在气缸上；喷气管连接有气源，气源用于向喷气管内通入压缩空气，喷气管的管壁上开有出气口，出气口对准晶向检测传感器，用于清理晶向检测传感器激光发射口处的污染物。

5.根据权利要求4所述的一种单晶硅棒晶向检测装置，其特征在于，所述喷气管的管壁上开有6个出气口。

6.根据权利要求4所述的一种单晶硅棒晶向检测装置，其特征在于，所述气源采用压力为0.5MPa的压缩空气。

7.根据权利要求1至6任意一项所述的一种单晶硅棒晶向检测装置，其特征在于，所述支撑臂通过螺钉与支架固定。

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说 明 书

一种单晶硅棒晶向检测装置

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技术领域

[0001]

本实用新型是关于晶体生长炉领域，特别涉及一种单晶硅棒晶向检测装置。

背景技术

在太阳能电池组件生产过程中，用单晶硅作为太阳能电池组件的原材料因其具有

光电转换效率高的特点而得到越来越多的应用。[0003] 在生产太阳能电池片时，首先要将单晶生长炉生长的单晶硅棒切割成一定长度的短圆棒，然后再把短圆棒经过切方、磨削工序后加工成四角为圆弧的方棒，最后再将方棒切成薄片，这些薄片经过后续处理后就成了太阳能电池片。在单晶硅圆棒加工成方棒的过程中，要求把单晶硅棒四条棱线保留在方棒的四个顶点位置，这样做的目的是为了保证晶棒的晶向满足电池片的工艺要求。[0004] 现有技术中，是将晶棒粘在工作台上，晶向一般靠人眼来判断，然后再切除非晶棒棱线位置的边料，这种靠肉眼判断晶向的检测方法精度低、效率低，对操作人员要求高。今后，晶棒加工将采取流水式作业，晶棒从截断、切方、磨削，包括这些工序之间的物流等过程都是自动化完成的，不需要人工干预。这时，当晶棒装入切方机后，如何才能自动检测出晶棒的晶向从而判断切方位置成为亟待解决的问题。

[0002]

实用新型内容

[0005] 本实用新型的主要目的在于克服现有技术中的不足，提供一种能够自动检测装夹于工作台上的晶棒的晶向的晶向检测装置。为解决上述技术问题，本实用新型的解决方案是：

[0006] 提供一种单晶硅棒晶向检测装置，用于检测装夹在切方工作台上的圆形单晶硅棒的晶向，包括支架、支撑臂、晶向检测传感器支架、气缸、固定护罩、升降护罩、晶向检测传感器；

[0007] 支撑臂固定在支架上，固定护罩安装在支撑壁上，晶向检测传感器通过晶向检测传感器支架安装在固定护罩上，晶向检测传感器用于通过测量圆形单晶硅棒表面到测量零点的距离，进行圆形单晶硅棒的晶向判断；[0008] 固定护罩的中部设有孔，气缸一端安装在支撑臂上，另一端穿过固定护罩中部的孔，并通过气缸的活塞杆与升降护罩相连接，活塞杆带动升降护罩进行上下移动，以完成升降护罩的打开和关闭，升降护罩关闭时，能通过升降护罩的下移将晶向检测传感器罩在升降护罩内，升降护罩打开时，能通过升降护罩的上移使晶向检测传感器从升降护罩内露出。[0009] 作为进一步的改进，所述气缸为带有导向杆的双作用单活塞杆气缸。[0010] 作为进一步的改进，所述晶向检测传感器为激光测距传感器。作为进一步的改进，所述单晶硅棒晶向检测装置还设有喷气管和喷气管支撑架，喷气管通过喷气管支撑架固定在气缸上；喷气管连接有气源，气源用于向喷气管内通入压缩空气，喷气管的管壁上开有出气口，出气口对准晶向检测传感器，用于清理晶向检测传感

[0011]

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说 明 书

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器激光发射口处的污染物。[0012] 作为进一步的改进，所述喷气管的管壁上开有6个出气口。[0013] 作为进一步的改进，所述气源采用压力为0.5MPa的压缩空气。[0014] 作为进一步的改进，所述支撑臂通过螺钉与支架固定。[0015] 与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：[0016] 能自动检测装夹于工作台上的晶棒的晶向，采用非接触式测量方法，检测精度高、响应快、耗时短、可自动控制；结构简单，陈本低，不需人工参与，适用于单晶硅棒流水线加工车间的全自动控制。

附图说明

[0017] 图1为本实用新型的三维轴测图。[0018] 图2为本实用新型的喷气管示意图。[0019] 图3为本实用新型的工作过程示意图。[0020] 图中的附图标记为：1支架；2固定护罩；3支撑臂；4气缸；5升降护罩；6喷气管支撑架；7喷气管；8晶向检测传感器；9晶向检测传感器支架；10圆形单晶硅棒。具体实施方式

[0021] 下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述：[0022] 如图1所示的一种单晶硅棒晶向检测装置，用于检测装夹在切方工作台上的圆形单晶硅棒10的晶向，包括支架1、支撑臂3、晶向检测传感器支架9、气缸4、固定护罩2、升降护罩5、晶向检测传感器8、喷气管7和喷气管支撑架6。[0023] 支撑臂3通过螺钉固定在支架1上，固定护罩2安装在支撑壁3上，晶向检测传感器8通过晶向检测传感器支架9安装在固定护罩2上。晶向检测传感器8用于通过测量圆形单晶硅棒10表面到测量零点的距离，进行圆形单晶硅棒10的晶向判断，这里晶向检测传感器8采用激光测距传感器。

[0024] 固定护罩2的中部设有孔，气缸4一端安装在支撑臂3上，另一端穿过固定护罩2中部的孔，并通过气缸4的活塞杆与升降护罩5相连接，活塞杆带动升降护罩5进行上下移动，以完成升降护罩5的打开和关闭。升降护罩5关闭时，能通过升降护罩5的下移将晶向检测传感器8罩在升降护罩5内；升降护罩5打开时，能通过升降护罩5的上移使晶向检测传感器8从升降护罩5内露出。这里气缸4采用带有导向杆的双作用单活塞杆气缸。[0025] 喷气管7通过喷气管支撑架6固定在气缸4上，喷气管7连接有气源，气源用于向喷气管7内通入压缩空气，气源采用压力为0.5MPa的压缩空气。如图2所示，喷气管7的管壁上开有6个出气口，出气口对准晶向检测传感器8，用于清理晶向检测传感器8激光发射口处的污染物。

[0026] 基于所述一种单晶硅棒晶向检测装置的晶向检测方法，可参考图3所示，具体包括下述步骤：[0027] （1）将圆形单晶硅棒10装入切方工作台，并使圆形单晶硅棒10开始以一定的角速度旋转，圆形单晶硅棒10的中心轴线即为旋转中心；[0028] （2）操作气缸4，使气缸4的活塞杆伸出，带动升降护罩5升起，露出晶向检测传感

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说 明 书

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器8；

[0029] （3）开启气源，使压缩空气从喷气管7的出气口处喷出，吹掉晶向检测传感器8激

光发射口处的污染物；[0030] （4）启动晶向检测传感器8，使晶向检测传感器8发射激光照射到圆形单晶硅棒10的表面，可测出圆形单晶硅棒10的表面到激光发出点的距离F；圆形单晶硅棒10绕中心轴线旋转一周，用时为T，设在T时间里，每隔时间Δt测量一次，则第n个测量值为F（nΔt），其中Δt为测量时间间隔，

[0031]

对测得的

个数据进行高通滤波后，计算最小值Fmin，设Fmin＝F(n0Δt),则最

小值F(n0Δt)满足公式：

[0032] F(n0Δt)-F[(n0-1)Δt]＜0，且F[(n0+1)Δt]-F(n0Δt)＞0[0033] 其中，n0表示第n0个测量点，即最小值Fmin对应的测量点。[0034] 圆形单晶硅棒10表面到激光发出点的距离最小值Fmin，也是圆形单晶硅棒10表面距离圆形单晶硅棒10中心的最大值，而圆形单晶硅棒10的晶向在宏观上表现为晶棒表面上突起的四条棱线，因此测得的Fmin所对应圆形单晶硅棒10上的位置即为晶棒的晶向；

[0035] （5）操作气缸4，使气缸4的活塞杆收回，带动升降护罩5向下移动，罩住晶向检测传感器8，避免晶向检测传感器8被污染。[0036] 最后，需要注意的是，以上列举的仅是本实用新型的具体实施例。显然，本实用新型不限于以上实施例，还可以有很多变形。本领域的普通技术人员能从本实用新型公开的内容中直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本实用新型的保护范围。

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说 明 书 附 图

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图1

图2

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说 明 书 附 图

图3

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