[發明專利]一種單晶硅棒晶向檢測裝置及其晶向檢測方法

有效

• 申請號: 201410106247.1
• 申請日: 2014-03-20
• 公開（公告）號: CN103913417A
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發明（設計）人: 朱亮;傅林堅;葉欣;石剛;沈文杰;陳明杰;孫明;周建燦;楊奎
• 申請（專利權）人: 浙江晶盛機電股份有限公司
• 主分類號: G01N21/00
• 分類號: G01N21/00
• 代理公司: 杭州中成專利事務所有限公司 33212
• 代理人: 周世駿

技術領域

本發明是關于晶體生長爐領域，特別涉及一種單晶硅棒晶向檢測裝置及其晶向檢測方法。

背景技術

在太陽能電池組件生產過程中，用單晶硅作為太陽能電池組件的原材料因其具有光電轉換效率高的特點而得到越來越多的應用。

在生產太陽能電池片時，首先要將單晶生長爐生長的單晶硅棒切割成一定長度的短圓棒，然后再把短圓棒經過切方、磨削工序后加工成四角為圓弧的方棒，最后再將方棒切成薄片，這些薄片經過后續處理后就成了太陽能電池片。在單晶硅圓棒加工成方棒的過程中，要求把單晶硅棒四條棱線保留在方棒的四個頂點位置，這樣做的目的是為了保證晶棒的晶向滿足電池片的工藝要求。

現有技術中，是將晶棒粘在工作臺上，晶向一般靠人眼來判斷，然后再切除非晶棒棱線位置的邊料，這種靠肉眼判斷晶向的檢測方法精度低、效率低，對操作人員要求高。今后，晶棒加工將采取流水式作業，晶棒從截斷、切方、磨削，包括這些工序之間的物流等過程都是自動化完成的，不需要人工干預。這時，當晶棒裝入切方機后，如何才能自動檢測出晶棒的晶向從而判斷切方位置成為亟待解決的問題。

發明內容

本發明的主要目的在于克服現有技術中的不足，提供一種能夠自動檢測裝夾于工作臺上的晶棒的晶向的晶向檢測裝置及其檢測方法。為解決上述技術問題，本發明的解決方案是：

提供一種單晶硅棒晶向檢測裝置，用于檢測裝夾在切方工作臺上的圓形單晶硅棒的晶向，包括支架、支撐臂、晶向檢測傳感器支架、氣缸、固定護罩、升降護罩、晶向檢測傳感器；

支撐臂固定在支架上，固定護罩安裝在支撐壁上，晶向檢測傳感器通過晶向檢測傳感器支架安裝在固定護罩上，晶向檢測傳感器用于通過測量圓形單晶硅棒表面到測量零點的距離，進行圓形單晶硅棒的晶向判斷；

固定護罩的中部設有孔，氣缸一端安裝在支撐臂上，另一端穿過固定護罩中部的孔，并通過氣缸的活塞桿與升降護罩相連接，活塞桿帶動升降護罩進行上下移動，以完成升降護罩的打開和關閉，升降護罩關閉時，能通過升降護罩的下移將晶向檢測傳感器罩在升降護罩內，升降護罩打開時，能通過升降護罩的上移使晶向檢測傳感器從升降護罩內露出。

作為進一步的改進，所述氣缸為帶有導向桿的雙作用單活塞桿氣缸。

作為進一步的改進，所述晶向檢測傳感器為激光測距傳感器。

作為進一步的改進，所述單晶硅棒晶向檢測裝置還設有噴氣管和噴氣管支撐架，噴氣管通過噴氣管支撐架固定在氣缸上；噴氣管連接有氣源，氣源用于向噴氣管內通入壓縮空氣，噴氣管的管壁上開有出氣口，出氣口對準晶向檢測傳感器，用于清理晶向檢測傳感器激光發射口處的污染物。

作為進一步的改進，所述噴氣管的管壁上開有6個出氣口。

作為進一步的改進，所述氣源采用壓力為0.5MPa的壓縮空氣。

作為進一步的改進，所述支撐臂通過螺釘與支架固定。

提供基于所述的一種單晶硅棒晶向檢測裝置的晶向檢測方法，具體包括下述步驟：

（1）將圓形單晶硅棒裝入切方工作臺，并使圓形單晶硅棒開始勻速旋轉，圓形單晶硅棒的中心軸線即為旋轉中心；

（2）操作氣缸，使氣缸的活塞桿伸出，帶動升降護罩升起，露出晶向檢測傳感器；

（3）開啟氣源，使壓縮空氣從噴氣管的出氣口處噴出，吹掉晶向檢測傳感器激光發射口處的污染物；

（4）啟動晶向檢測傳感器，使晶向檢測傳感器發射激光照射到圓形單晶硅棒的表面，可測出圓形單晶硅棒的表面到激光發出點的距離F；圓形單晶硅棒繞中心軸線旋轉一周，用時為T，設在T時間里，每隔時間Δt測量一次，則第n個測量值為F（nΔt），其中Δt為測量時間間隔，

對測得的個數據進行高通濾波后，計算最小值Fmin，設Fmin＝F(n₀Δt),則最小值F(n₀Δt)滿足公式：

F(n₀Δt)-F[(n₀-1)Δt]＜0，且F[(n₀+1)Δt]-F(n₀Δt)＞0

其中，n₀表示第n₀個測量點，即最小值Fmin對應的測量點；

圓形單晶硅棒表面到激光發出點的距離最小值Fmin，也是圓形單晶硅棒表面距離圓形單晶硅棒中心的最大值，而圓形單晶硅棒的晶向在宏觀上表現為晶棒表面上突起的四條棱線，因此測得的Fmin所對應圓形單晶硅棒上的位置即為晶棒的晶向；