一种用于金刚线多晶硅片的自动喷砂装置的制造方法

本发明涉及太阳能电池片技术领域，具体涉及一种用于金刚线多晶硅片的自动喷砂装置。

背景技术：
以下对本发明的相关技术背景进行说明，但这些说明并不一定构成本发明的现有技术。随着我国太阳能产业的快速发展，太阳能电池片的需求量在不断的扩大，如何加工出低成本、高效率的核心原料—硅片成为行业亟待解决的的课题，目前国内太阳能硅片加工方法有以下几种：砂浆线切割单晶硅技术：单晶硅制造成本高、砂浆线切割技术效率低、碎片率高；砂浆线切割多晶硅技术：多晶硅制造成本低、砂浆线切割技术效率低、碎片率高；金刚线切割多晶硅技术：单晶硅制造成本高、金刚线切割技术效率高、碎片率低；黑硅技术：设备成本高、环境污染严重。但是现有的硅片加工技术都存在着成本高、加工效率低、碎片率高、环境污染严重等问题；虽然金刚线切割技术所带来的高效加工率和低碎片率得到了广泛认可，但是低成本的金刚线切割多晶硅片表面过于光滑，并不能用于太阳能电池片的制作，这对金刚线多晶硅技术的应用和推广设置了不可逾越的鸿沟。此外，目前市场上对用于制作太阳能电池片的硅片产能、加工稳定性、加工均匀性等要求高，导致目前市场并没有能够满足要求、并且与高精度喷砂加工中心配套的数控系统。

技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种用于金刚线多晶硅片的自动喷砂装置，能够自动化进行喷砂处理，操作简单，加工精度和加工稳定性高，碎片率低，产能高；采用本发明的自动喷砂装置处理之后的硅片能直接进行太阳能电池片的制作，并且性能得到很大提升，扩大了金刚线多晶硅技术的应用范围。根据本发明的用于金刚线多晶硅片的自动喷砂装置，包括：启动系统、磨液系统、喷枪系统、上料系统、工艺仓和控制器；其中，启动系统接收外部输入的操作指令并发送给控制器；上料系统接收到控制器发送的上料信号后，推送金刚线多晶硅片进出工艺仓的喷射区；金刚线多晶硅片进入喷射区后，控制器依据喷枪的位置坐标和移动速度控制喷枪系统将磨液系统中的磨液喷射到金刚线多晶硅片表面；控制器接收所述操作指令，当所述操作信号为喷砂指令时，控制器依据喷砂指令生成上料信号并发送给上料系统；当所述操作信号为喷砂指令时，控制器还用于依据磨液浓度、喷射压力、磨液流量和喷砂厚度查询预设的映射关系，确定喷枪的位置坐标和移动速度。优选地，喷砂装置的加工深度满足如下关系：式中，H为金刚线多晶硅片的加工深度，单位为：um；N为与SiC砂目数有关的系数，N的取值为0.1-100；ρ为与磨液浓度有关的系数,ρ的取值为1-3.22；α为压力系数，α的取值为0.1-100；P为喷枪压力，单位为：MPa；P0为喷枪最小加工压力，单位为：Mpa；K为靶距变换系数，单位为1/mm，K取0-50；L为靶距，单位为：mm；Vh为深度方向基础加工速率，单位为：um/s；t为加工时间，单位为：s。优选地，控制器进一步用于：接收所述操作指令，当所述操作信号为喷砂指令时，依据喷砂指令生成搅拌信号并发送给磨液系统；磨液系统接收到搅拌信号后搅拌磨液，搅拌结束后向控制器返回搅拌结束信号。优选地，当搅拌时长达到预设的搅拌时间阈值、或者预设检测周期内的平均磨液浓度达到预设的磨液浓度阈值、或者相邻两次检测到的磨液浓度的差值不大于预设的浓度差阈值时，磨液系统停止搅拌。优选地，所述上料系统包括：支架子系统、定位子系统和传动子系统；其中：定位子系统设置在传动子系统上，包括真空载台、真空源和真空管；真空载台的上端面设置有通孔，真空载台的上端面用于承载金刚线多晶硅片；真空载台通过真空管可拆卸地与真空源连通；传动子系统设置在支架子系统上，用于驱动真空载台进出工艺仓。优选地，传动子系统包括：传动轨道、驱动单元和传动链；其中，传动轨道可拆卸地设置在支架子系统上，用于承载真空载台、并限定真空载台进出工艺仓的轨迹；传动链与驱动单元连接，其行进方向与传动轨道平行，传动链上设置有限位齿；传动链运动过程中限位齿驱动真空载台沿着传动轨道的方向进出工艺仓。优选地，传动轨道上均匀间隔地设置有垂直于所述传动轨道的滚动体；和/或，传动子系统进一步包括：推送单元和传感器；推送单元设置在传动子系统上，用于承载待处理的真空载台；传感器设置在传动子系统的进入端；当传感器检测到限位齿时，推送单元将待处理的真空载台推送到传动链的进入端，利用该限位齿驱动真空载台沿着传动轨道的方向进出工艺仓。优选地，真空载台上端面的通孔的数量为一个、两个或更多个；当真空载台的上端面设置至少两个通孔时，所述至少两个通孔均匀分布；通孔的横截面为由弧线和/或线段组成的封闭图形。优选地，当磨液中杂质浓度高于设定的浓度上限时，报警系统提示操作者更换磨液；当金刚线多晶硅片破裂时，报警系统产生报警信号。本发明还提供以上所述喷砂装置在对于金刚线多晶硅片进行喷砂中的应用。根据本发明的用于金刚线多晶硅片的自动喷砂装置，包括：启动系统、磨液系统、喷枪系统、上料系统、工艺仓和控制器。当外界输入的操作指令为喷砂指令时，控制器自动控制启动系统、磨液系统、喷枪系统、上料系统对金刚线多晶硅片表面进行喷砂处理，操作简单，加工精度和加工稳定性高，碎片率低，产能高；通过对金刚线多晶硅片表面进行喷砂处理，能够改变金刚线多晶硅片的表面微观形貌，经过表面处理后的金刚线多晶硅片能够直接进行电池片的制作。附图说明通过以下参照附图而提供的具体实施方式部分，本发明的特征和优点将变得更加容易理解，在附图中：图1为根据本发明的用于金刚线多晶硅片的自动喷砂装置的结构图；图2为根据本发明的用于金刚线多晶硅片的上料系统的示意图；图3为根据本发明的定位子系统的示意图；图4位根据本发明的传动系统的示意图。附图标记说明：10控制器、20启动系统、30磨液系统、40上料系统、1支架子系统、2定位子系统、21真空载台、22通孔、23硅片限位部件限位块、24固定横条、3传动子系统、31传动轨道、32驱动单元、33传动链、34限位齿、35推送单元、36传感器、50喷枪系统、501喷枪、60工艺仓。具体实施方式下面参照附图对本发明的示例性实施方式进行详细描述。对示例性实施方式的描述仅仅是出于示范目的，而绝不是对本发明及其应用或用法的限制。金刚线切割多晶硅片表面过于光滑，为了解决金刚线切割多晶硅片表面过于光滑的问题，本发明对金刚线多晶硅片的表面进行喷砂处理。通过喷砂处理提高金刚线多晶硅片表面的粗糙度，使其能够直接用于制作电池片。参见图1，根据本发明的用于金刚线多晶硅片的喷砂装置，包括：启动系统20、磨液系统30、喷枪系统50、上料系统40、工艺仓60和控制器10；其中，启动系统20接收外部输入的操作指令并发送给控制器10；上料系统40接收到控制器10发送的上料信号后，推送金刚线多晶硅片进出工艺仓60的喷射区；金刚线多晶硅片进入喷射区后，控制器10依据喷枪的位置坐标和移动速度控制喷枪系统50将磨液系统中的磨液喷射到金刚线多晶硅片表面；控制器10接收启动系统20发送的操作指令，当该操作信号为喷砂指令时，控制器10依据喷砂指令生成上料信号并发送给上料系统40；当该操作信号为喷砂指令时，控制器10还用于依据磨液浓度、喷射压力、磨液流量和喷砂厚度查询预设的映射关系，确定喷枪501的位置坐标和移动速度。本发明中以喷砂时金刚线多晶硅片的中心为坐标原点、金刚线多晶硅片进入工艺仓60的方向为X轴方向，金刚线多晶硅片上垂直于X轴的方向为Y轴方向，喷枪系统50的喷枪与金刚线多晶硅片之间的垂直方向为Z轴方向，喷枪与金刚线多晶硅片之间的垂直距离定义为靶距。靶距越大，喷枪在金刚线多晶硅片表面喷射产生的有效砂斑越小，达到相同加工深度所需的喷砂时间越长。喷枪在金刚线多晶硅片表面喷射产生的有效砂斑越大，达到相同加工深度所需的喷砂时间越长。根据本发明的优选实施例，喷砂装置的加工深度满足如下关系：式中，H为金刚线多晶硅片的加工深度，单位为：um；N为与SiC砂目数有关的系数，N的取值为0.1-100；ρ为与磨液浓度有关的系数,ρ的取值为1-3.22；α为压力系数，α的取值为0.1-100；P为喷枪压力，单位为：MPa；P0为喷枪最小加工压力，单位为：Mpa；K为靶距变换系数，单位为1/mm，K取0-50；L为靶距，单位为：mm；Vh为深度方向基础加工速率，单位为：um/s；t为加工时间，单位为：s。根据本发明的优选实施例，喷砂装置的靶距满足如下关系：式中，S为加工面积，单位为mm2；R为喷枪出液口的半径，单位为mm；μ为靶距变换系数，单位为1/mm，μ的取值为0-50/mm；L为靶距，单位为mm；β为喷枪出液口散射角度，单位为rad；Vs为横向基础加工速率，单位为mm2/s；t为加工时间，单位为s。磨液中的砂浆容易沉淀导致上层磨液的浓度较低，若直接采用该上层磨液进行喷砂，由于磨液浓度改变，在金刚线多晶硅片表面形成的有效砂斑的厚度和面积会发生改变，降低了喷砂效果。若喷砂过程中没有持续搅拌，磨液浓度也会产生波动，影响喷砂效果。为了尽量提高喷砂效果和稳定性，可以在喷砂处理前搅拌磨液，使其浓度均匀。具体地，控制器10进一步用于：接收启动系统20发送操作指令，当该操作信号为喷砂指令时，依据喷砂指令生成搅拌信号并发送给磨液系统30；磨液系统30接收到搅拌信号后搅拌磨液，搅拌结束后向控制器10返回搅拌结束信号。优选地，当搅拌时长达到预设的搅拌时间阈值、或者预设检测周期内的平均磨液浓度达到预设的磨液浓度阈值、或者相邻两次检测到的磨液浓度的差值不大于预设的浓度差阈值时，磨液系统停止搅拌。图2示出了根据本发明一些实施例的上料系统示意图，从图中可知，包括：支架子系统1、定位子系统2和传动子系统3；其中：定位子系统2设置在传动系统3上，用于承载金刚线多晶硅片。用于制作太阳能电池片的金刚线多晶硅片非常薄，脆性强、易碎，因此现有技术的固定方式不适于固定金刚线多晶硅片。本发明实施例中，采用真空载台固定金刚线多晶硅片，具体地，定位子系统2包括真空载台21、真空源(图中未示出)和真空管(图中未示出)。真空载台21的上端面用于承载金刚线多晶硅片。真空载台21通过真空管(图中未示出)可拆卸地与真空源(图中未示出)连通。在对金刚线多晶硅片进行喷砂处理时，真空载台21与真空源连通，真空载台21内呈真空状态；喷砂...