料机碎片分析与优化设计研究.doc

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1、学无止境料机碎片分析与优化设计研究摘要：全自动硅片下料机在生产过程中，容易受到刻蚀工艺机台碎片的影响，出现堵片、流片等问题，从而降低良品率。通过分析工艺机台产生的几种碎片形态，提出了加装碎片检测装置和改造下料机翻转结构的解决方案；该方案能及时检测碎片，并通过优化后的结构处理碎片，提高了设备的稳定性。关键词：全自动硅片下料机；碎片分析与处理；结构优化随着光伏行业的快速发展，竞争日趋激烈，降本增效已经成为所有光伏企业必须面对的问题。目前，降低碎片率，减少返工片，提高良品率是降本增效最行之有效的方法。全自动硅片下料机是太阳能电池片刻

2、蚀工序的重要设备之一[1]。多晶硅片由于其本身的物理特性，在经过制绒、清洗、扩散、刻蚀等工序的自动化设备后，不可避免地会产生隐裂片。这些隐裂片在通过刻蚀工艺机台进入下料翻转机构时容易变成碎片，若不及时处理，在传输过程中会造成堵片和流片，影响生产效率，还会导致更多的返工片和不良片的产生。本文分析了全自动硅片下料机正常生产过程中产生碎片的主要原因，并提出了相应的设计方案以及优化解决方法。1下料机结构及碎片原因分析4学海无涯学无止境全自动硅片下料机主要是由碎片检测装置、翻转组件、纵向传输段、横向传输段、缓存组件、装片组件、自动换篮组

3、件等组成[2-3]。其结构示意图如图1所示，其中下料翻转组件的主要作用是将硅片翻转180°，避免硅片刻蚀面接触皮带产生脏污和印迹，提高硅片的转换效率。太阳能电池片在经过多道工序后，会产生部分缺角片。在全自动硅片上料机入口处，操作人员若未及时发现碎片、缺角片将随刻蚀工艺机台直接流入下料机，图2（a）所示是在全自动下料机入口处发现的缺角片。这类缺角片在进入装片组件和缓存组件时，容易堵片，造成二次碎片。隐裂片在经过中间工艺机台的滚轮时，可能会变为碎片，这部分碎片在传输过程中会粘连在一起，如图2（b）所示。这部分碎片也会引起下料传输段

4、的堵片，另外由于传输皮带上残留液体的存在，还会对后续接触皮带的硅片造成大批量的污染，所以提前对带液片进行检测，让工作人员及时处理，会避免很多损失。由于受刻蚀槽内的滚轮水平等因素影响，槽体内有时会发生大量堵片，如图2（c）所示。这种情况如不及时处理会造成大量硅片报废，造成重大损失，这就需要下料机有一定的报警功能。如果上料机投料一段时间后，下料机传感器没有感应到硅片，则需提醒操作人员留意刻蚀槽内是否堵片。除了上述几种常见的工艺机台碎片形式，下料翻转吸盘在取片过程中，受吸盘高度和气压的影响，也会产生碎片。这部分碎片也需要进行相应的处

5、理，以减少堵片的风险。2碎片的优化处理2.1碎片预处理。针对上述几种常见的刻蚀槽碎片，在刻蚀槽滚轮速度一定的情况，通过比较两个传感器感应的时间来判断硅片是否为碎片。在不显著增加成本的情况下，在设备前预装10个传感器，每道配置2个传感器，每个传感器需安装在硅片的边缘，如图3所示。碎片检测主要有两种方法，一种是与正常片通过传感器的时间比较，主要针对大部分缺角片，另一种是同道两个传感器相互比较，主要针对纵向半张硅片的情况。参数设置界面如图4所示，速度检碎设定值是基于正常片通过传感器的时间来设定。速度检碎的检测精度受扫描周期和滚轮速度

6、的影响，本文所论述的PLC扫描周期在5ms左右，若滚轮速度保持在2.5m/min，检碎误差在±2mm。现场可根据实际运行情况，适当的放大实际检测值与设定值之间的差值。界面中会显示硅片通过左右两侧相应传感器的时间，方便操作人员根据硅片的片源大小更改参数。另外，针对纵向半张的硅4学海无涯学无止境片，程序中设置差值检碎设定值。若其中一个传感器感应到硅片，在设定值范围内，另一个传感器还未检测到硅片，则该张硅片设定为碎片。当使用上述两种方法检测出碎片时，该道吸盘不打开，碎片不会翻转到纵向传输段，而是随滚轮运动自行滑落到收料盒，这样不会对

7、传输段造成影响。针对上节提到的刻蚀槽堵片情况，参数设置界面增加连片设定值功能，当硅片通过传感器的时间大于设定值，则该硅片为带液片或刻蚀槽产生大量碎片，翻转机构会自动转向放片位，使得硅片掉落到收片盒，并报警提示相关生产人员，解决刻蚀主机台连片问题。另外，本方案还统计碎片数和连片数，设备人员查看相关数据，可以及时发现主机台异常。2.2翻转机构优化设计。由于收料盒内硅片摩擦因素的影响，加上刻蚀槽传动速度较慢，经常会出现碎片不能顺利滑落的现象。此外，翻转机构回位时可能会碰到正在倾斜滑落的硅片，容易产生更多碎片，堵塞刻蚀槽出口。针对这些

8、情况，对吸盘连接件进行改造。改造后的设计可避免吸盘连接件接触运动中的硅片，能够在不影响正常生产的情况下让硅片自然滑落，也不会造成二次碎片。图5所示为改造前及改造后的翻转机构，改造前无收料盒，遇到碎片时会将翻转结构抬升，让硅片全部滑到前置收料盒。这种结构会造成大量返工片，并且每