測試矽片抗彎強度的裝置的製作方法
2023-10-19 06:32:22 4
專利名稱：測試矽片抗彎強度的裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及光伏行業技術領域，更具體地說，涉及一種測試矽片抗彎強度的
直O
背景技術：
隨著光伏行業的飛速發展，為了追求更低的加工成本，用於製作太陽能電池的矽片的厚度越來越薄，現在生產的矽片其厚度通常低於200 μ m，且有向著更薄方向發展的趨勢。在光伏工藝製作過程中，矽片的厚度越薄，對其機械與物理性能的要求也越高。在製作較薄矽片的過程中，需要確定究竟何種厚度的矽片能夠使得成本足夠低，且保證矽片在後續的生產應用過程中不易破碎。因此，測量不同厚度的矽片在不同受力位置的受力變形狀況，以及測量最大破碎力與變形位移，可以對製作較薄矽片的研究應用起到數據統計分析作用。同時，對隱裂矽片可以承受多大的作用力與變形位移的測量，也有助於較薄矽片的生產及應用。總之，隨著矽片厚度的薄形化發展，矽片的碎片率越來越受到重視，而矽片的抗彎強度(包括最大破碎力與最大變形位移等)是衡量矽片碎片能力的重要參數，因此，迫切需要一種可以測試矽片抗彎強度的裝置。
實用新型內容有鑑於此，本實用新型提供一種測試矽片抗彎強度的裝置，該裝置能準確地測試矽片的最大破碎力及最大變形位移。為實現上述目的，本實用新型提供如下技術方案—種測試矽片抗彎強度的裝置，所述裝置包括控制單元；與控制單元相連的驅動電機；與驅動電機相連的推力計，所述推力計連接測試頭安裝杆；設置在所述測試頭安裝杆上的上壓球頭；位於所述上壓球頭下方的底支撐圓盤；設置在所述底支撐圓盤上用於支撐矽片的下支撐球頭和用於防止矽片傾斜的導向定位柱。優選的，上述測試矽片抗彎強度的裝置還包括位於所述底支撐圓盤周圍用於防止矽片破碎後四處濺射的防護機構。優選的，上述測試矽片抗彎強度的裝置還包括與所述控制單元相連的顯示屏。優選的，上述測試矽片抗彎強度的裝置中，所述顯示屏為觸摸式顯示屏。優選的，上述測試矽片抗彎強度的裝置中，所述推力計為數顯式推力計。優選的，上述測試矽片抗彎強度的裝置中，所述上壓球頭與測試頭安裝杆活動相連。優選的，上述測試矽片抗彎強度的裝置中，所述測試頭安裝杆為可沿其所在水平面360°旋轉的安裝杆。優選的，上述測試矽片抗彎強度的裝置中，所述底支撐圓盤為可沿其所在水平面 360°旋轉的圓盤。優選的，上述測試矽片抗彎強度的裝置中，所述上壓球頭的數量為2，且2個上壓球頭分別位於距所述測試頭安裝杆中心距離相等的位置。優選的，上述測試矽片抗彎強度的裝置中，所述下支撐球頭的數量為2，且2個下支撐球頭的連線與所述2個上壓球頭的連線垂直。從上述技術方案可以看出，本實用新型所提供的測試矽片抗彎強度的裝置，由控制單元控制與其相連的驅動電機工作，所述驅動電機可驅動與其相連的推力計做往復直線運動，推力計向下運動將推動測試頭安裝杆向下運動，進而帶動測試頭安裝杆上的上壓球頭向下運動，所述上壓球頭向下運動的過程中會接觸底支撐圓盤上的矽片，然後繼續向下運動至矽片破碎時停止。所述上壓球頭從接觸矽片至矽片破碎的過程中，所述推力計會測量出其所向下施加的壓力，該壓力即為矽片的最大破碎力。且所述上壓球頭從接觸矽片至矽片破碎的過程中，所述控制單元會根據相應時間及速度測量出矽片的最大變形位移。因此，本實用新型所提供的測試矽片抗彎強度的裝置，能準確地測試出各種不同厚度、不同大小矽片的最大破碎力及最大變形位移，可為製作較薄矽片提供有用數據。
為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本實用新型所提供的一種測試矽片抗彎強度的裝置的結構示意圖。
具體實施方式
下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。參考圖1，圖1為本實用新型所提供的一種測試矽片抗彎強度的裝置的結構示意圖。所述裝置包括控制單元10 ；與控制單元10相連的驅動電機2 ；與驅動電機2相連的推力計1，所述推力計1連接測試頭安裝杆3 ；設置在所述測試頭安裝杆3上的上壓球頭5 ； 位於所述上壓球頭5下方的底支撐圓盤4 ；設置在所述底支撐圓盤4上用於支撐矽片的下支撐球頭6和用於防止矽片傾斜的導向定位柱7。除此之外，本實用新型所提供的測試矽片抗彎強度的裝置還包括位於所述底支撐圓盤4周圍用於防止矽片破碎後四處濺射的防護機構8 ；與所述控制單元10相連的顯示屏9。[0029]本實施例中所述控制單元10位於控制電器箱內，其作用為對整個測試裝置進行控制，包括控制驅動電機2的工作與否；接收驅動電機2傳輸的時間、速度等數據並計算、 分析；判斷測試裝置的工作過程是否出現異常狀況，對於出現異常狀況的情況下給予報警等提示操作。具體的，所述控制單元10可以為集成電路等元器件。所述驅動電機2在控制單元10的控制下可以工作，其工作時將帶動推力計1沿豎直方向做上下往復直線運動，且所述驅動電機2能夠記錄推力計1做往復運動的時間及速度，並可將相關數據傳輸給控制單元10。所述驅動電機2的位移精度為0. 02mm。所述推力計1的底端通過轉軸連接位於水平直線上的測試頭安裝杆3的中心，且測試頭安裝杆3可沿所述轉軸在其所在的水平面內做360°旋轉運動。所述推力計1連接測試頭安裝杆3的轉軸上設置有作用力測量接口端，通過所述作用力測量接口端可以實現作用力的傳遞與測量工作，所述作用力為施加在待測矽片上的作用力。本實施例中所述推力計1為數顯推力計，即所述推力計1施加在待測矽片上的力可以在所述推力計1上顯示出來，便於人們直接讀出數據的大小，所述數顯推力計的精度為士 10mN。本實施例中所述測試頭安裝杆3上設置有兩個高度相等、豎直向下的上壓球頭5， 所述兩個上壓球頭5分別位於所述測試頭安裝杆3中心的兩側，且距所述測試頭安裝杆3 中心的距離相等。所述兩個上壓球頭5與測試頭安裝杆3活動相連，因此，兩個上壓球頭 5之間的距離可以調節，但在測試過程中應保證兩者相對測試頭安裝杆3的中心成對稱分布。當然，此段中所述兩個上壓球頭5的位置並不限於此，此段所述僅為較優的實施方式。在該裝置的底座上設置有底支撐圓盤4，所述底支撐圓盤4上設置有兩個高度相同的下支撐球頭6和八個高度相同的導向定位柱7，且所述導向定位柱7的高度大於下支撐球頭6的高度。所述兩個下支撐球頭6用於支撐矽片，即在測試時將矽片置於所述兩個下支撐球頭6上，且應保證兩個下支撐球頭6位於矽片的一條對角線上，同時應保證兩個下支撐球頭6相對矽片的中心成對稱分布。具體測試過程中，還應該使得所述兩個下支撐球頭 6的連線與所述兩個上壓球頭5的連線垂直，即當所述兩個上壓球頭5接觸到矽片時，滿足所述兩個上壓球頭5位於矽片的另一條對角線上，且所述兩個上壓球頭5相對矽片的中心成對稱分布。當然，此段所述兩個下支撐球頭6與矽片的位置關係並不限於此，此段所述僅為較優的實施方式。當將待測矽片置於所述兩個下支撐球頭6上後，在對所述矽片施加力的時候可能會使得其受力不均，從而使其發生傾斜現象，甚至導致矽片滑落，因此，本實用新型中通過在所述底支撐圓盤4上設置八個導向定位柱7，用來防止矽片發生傾斜情況。所述八個導向定位柱7兩兩一組共分成四組，每組對應矽片的一個頂角，且每組中兩個導向定位柱7分別位於矽片上對應頂角的兩側。由於所述導向定位柱7的高度大於下支撐球頭6的高度，因此，所述八個導向定位柱7將所述矽片的四個頂角牢牢卡住，從而避免了所述矽片因受力不均而發生傾斜現象，為準確測試矽片的抗彎強度奠定了基礎。本實施例中所述底支撐圓盤4可沿其所在的平面做360°旋轉運動，所述底支撐圓盤4的旋轉運動會帶動其上的下支撐球頭6及矽片運動，從而可以改變上壓球頭5與矽片的接觸位置，實現對矽片上的不同位置進行抗彎強度的測試。同理，通過旋轉測試頭安裝杆3也可以實現對矽片上的不同位置進行測試。除此之外，調節兩個上壓球頭5之間的距離也可以達到上述目的。且這三種方法可以結合使用，因此，本實用新型所提供的裝置可以對矽片上的各個位置進行抗彎強度的測試。需要說明的是，用於支撐矽片的下支撐球頭6的數量還可以為3個或4個等，對此，本實用新型並無特別限制。本實用新型中所述下支撐球頭6、上壓球頭5和導向定位柱7均為圓柱體形狀，其他實施例中還可以為長方體等形狀，對此，本實用新型並無特別限制。本實施例中所述防護機構8為U形結構，所述防護機構8和控制電器箱一起將底座和底座上的底支撐圓盤4包圍起來，且所述防護機構8的高度高於底支撐圓盤4上的矽片表面。當矽片受上壓球頭5所傳遞的作用力達到一定程度後將發生破碎，此時，所述防護機構8可以防止破碎的矽片四處散落濺開，起到保護人身安全及便於破碎的矽片回收利用的作用。圖1中所示防護機構8為撤離底座一定距離後的結構示意圖。本實施例中與控制單元10相連的顯示屏9為觸摸式顯示屏，人們可以通過觸摸對控制單元10進行操作，進而實現測試矽片抗彎強度的目的。下面詳細描述測試矽片的抗彎強度的過程首先將待測矽片置於底支撐圓盤4上的下支撐球頭6上，且保證矽片的兩個相對的頂角分別位於所述兩個下支撐球頭6上。當然，具體放置矽片時其位置可以不限於此，本實施例中所述僅為較優的實施方式。然後通過觸摸顯示屏9上的「開始」按鈕開始測試，此時，驅動電機2在控制單元 10的控制下開始轉動，驅動電機2的轉動驅動與其相連的推力計1向下運動，進而帶動測試頭安裝杆3和上壓球頭5 —起向下運動。當所述上壓球頭5接觸到待測矽片時，所述推力計1開始通過作用力測量接口端向矽片上所述上壓球頭5與其的接觸點施加力，所施加的作用力可直接顯示在所述推力計 1上；與此同時，所述驅動電機2開始記錄接觸時間及推力計1的速度(或驅動電機2的轉動速度，兩者之間成比例，下面一律以推力計1的速度來描述)，並將所記錄的數據傳輸給控制單元10，所述接觸時間為上壓球頭5從接觸矽片至矽片破碎為止。從上壓球頭5接觸矽片時開始，矽片就在所述上壓球頭5所傳遞的力的作用下開始發生位移變形，當所述位移變形達到一定程度時矽片將發生破碎，矽片破碎後所述控制單元10控制驅動電機2停止轉動，進而使得所述推力計1也停止運動。在上壓球頭5接觸矽片至矽片破碎的過程中，矽片所能承受的最大作用力(也稱最大破碎力)可以直接從推力計1上讀出，矽片的最大變形位移可由控制單元10根據其所接收的相關數據計算得出，同時也可將測試結果輸出給顯示屏9，從顯示屏9上可讀出矽片所能承受的最大變形位移。矽片破碎後，通過觸摸顯示屏9上的「復位」按鈕，可由控制單元10控制驅動電機 2工作，進而由驅動電機2帶動推力計1、測試頭安裝杆3及上壓球頭5 —起向上運動，使其均回到初始位置，至此，所述待測矽片的抗彎強度的測試過程結束。本實用新型所提供的裝置可以測試不同厚度、不同大小(應保證矽片能平穩地置於所述下支撐球頭上，且由所述導向定位柱夾持住)的矽片，同時，對同一個矽片也可以測試其上不同位置處的抗彎強度。由於所述推力計所測量出的最大破碎力的精度可達士 10mN，所述驅動電機的位移精度為0. 02mm(可反應驅動電機的轉速精度)，因此，該裝置測試的結果(包括最大破碎力及最大變形位移)較為準確。且該裝置能夠測試出對於施加在矽片上特定的作用力時所述矽片是否破碎。對於機械強度均勻的矽片，一般常採用上述描述方式進行測試，即通常將矽片上兩個相對的頂角置於所述兩個下支撐球頭6上，且使所述兩個上壓球頭5對應到矽片上另兩個相對的頂角，即給矽片上未受支撐的兩個頂角施加作用力。當矽片本身機械強度不均勻時，例如矽片上局部有隱裂，此時矽片容易在隱裂的位置破裂，因此，通過本實用新型所提供的裝置也能夠準確找出矽片上的隱裂位置，為研究矽片的隱裂情況提供數據支持。需要說明的是，本實用新型所提供的裝置除了可以測試矽片的抗彎強度之外，還可以測試其他的與矽片形狀、機械性能或物理性能類似的片狀材料，本實用新型實施例中重點描述的是對矽片的抗彎強度的測試。由上可知，本實用新型所提供的測試矽片抗彎強度的裝置，可以有效、準確地測試出不同厚度、不同大小的矽片的最大破碎力及最大變形位移，而且可以測試矽片上不同位置處的最大破碎力及最大變形位移。除此之外，該裝置還能測試矽片上的隱裂情況。總之，本實用新型所提供的裝置結構簡單，操作方便，測試過程穩定，測試結果準確，因此，該裝置為製作較薄矽片的研究及應用提供了強有力的支持。需要說明的是，在本文中，術語「包括」、「包含」或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有
的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句「包括一個......」限定的要素，並不排除在包
括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本實用新型。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實用新型的精神或範圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本實用新型將不會被限制於本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的範圍。
權利要求1.一種測試矽片抗彎強度的裝置，其特徵在於，包括控制單元；與控制單元相連的驅動電機；與驅動電機相連的推力計，所述推力計連接測試頭安裝杆；設置在所述測試頭安裝杆上的上壓球頭；位於所述上壓球頭下方的底支撐圓盤；設置在所述底支撐圓盤上用於支撐矽片的下支撐球頭和用於防止矽片傾斜的導向定位柱。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，還包括位於所述底支撐圓盤周圍用於防止矽片破碎後四處濺射的防護機構。
3.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，還包括與所述控制單元相連的顯示屏。
4.根據權利要求3所述的裝置，其特徵在於，所述顯示屏為觸摸式顯示屏。
5.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述推力計為數顯式推力計。
6.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述上壓球頭與測試頭安裝杆活動相連。
7.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述測試頭安裝杆為可沿其所在水平面 360°旋轉的安裝杆。
8.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述底支撐圓盤為可沿其所在水平面 360°旋轉的圓盤。
9.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述上壓球頭的數量為2，且2個上壓球頭分別位於距所述測試頭安裝杆中心距離相等的位置。
10.根據權利要求9所述的裝置，其特徵在於，所述下支撐球頭的數量為2，且2個下支撐球頭的連線與所述2個上壓球頭的連線垂直。
專利摘要本實用新型公開了一種測試矽片抗彎強度的裝置，該裝置包括控制單元；與控制單元相連的驅動電機；與驅動電機相連的推力計，所述推力計連接測試頭安裝杆；設置在所述測試頭安裝杆上的上壓球頭；位於所述上壓球頭下方的底支撐圓盤；設置在所述底支撐圓盤上用於支撐矽片的下支撐球頭和用於防止矽片傾斜的導向定位柱。通過本實用新型所提供的裝置，能夠準確地測試出矽片的最大破碎力及最大變形位移，為製作較薄的矽片提供了有力的支持。
文檔編號G01N3/20GK201945522SQ20102069645
公開日2011年8月24日 申請日期2010年12月31日 優先權日2010年12月31日
發明者劉琴, 李娟 , 楚殿軍, 鄭志東, 黃水霞 申請人:浙江昱輝陽光能源有限公司