[发明专利]一种单晶硅棒晶向检测装置及其晶向检测方法

说明书

技术领域

本发明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及其晶向检测方法。

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。

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。

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。

发明内容

本发明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及其检测方法。为解决上述技术问题，本发明的解决方案是：

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；

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。

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。

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器激光发射口处的污染物。

作为进一步的改进，所述喷气管的管壁上开有6个出气口。

作为进一步的改进，所述气源采用压力为0.5MPa的压缩空气。

作为进一步的改进，所述支撑臂通过螺钉与支架固定。

提供基于所述的一种单晶硅棒晶向检测装置的晶向检测方法，具体包括下述步骤：

（1）将圆形单晶硅棒装入切方工作台，并使圆形单晶硅棒开始匀速旋转，圆形单晶硅棒的中心轴线即为旋转中心；

（2）操作气缸，使气缸的活塞杆伸出，带动升降护罩升起，露出晶向检测传感器；

（3）开启气源，使压缩空气从喷气管的出气口处喷出，吹掉晶向检测传感器激光发射口处的污染物；

（4）启动晶向检测传感器，使晶向检测传感器发射激光照射到圆形单晶硅棒的表面，可测出圆形单晶硅棒的表面到激光发出点的距离F；圆形单晶硅棒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，

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：

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

其中，n₀表示第n₀个测量点，即最小值Fmin对应的测量点；

圆形单晶硅棒表面到激光发出点的距离最小值Fmin，也是圆形单晶硅棒表面距离圆形单晶硅棒中心的最大值，而圆形单晶硅棒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上的位置即为晶棒的晶向；