離子注入跑片方法和離子注入跑片系統與流程
2023-12-06 11:31:21
本發明涉及離子注入跑片方法，特別涉及一種離子注入跑片方法。
背景技術：
矽太陽能電池在被暴露至來自太陽的太陽輻射時產生電能。該輻射與矽原子交互作用並形成電子和空穴，所述電子和空穴遷移到矽本體中的p離子摻雜區和n離子摻雜區，並在摻雜區之間產生電壓差和電流。取決於用途，太陽能電池已經與集中元件集成以提高效率。太陽輻射使用將所述輻射引導至活性光伏材料的一個或更多部分的集中元件來積累和聚焦。儘管有效，但是這些太陽能電池仍有很多限制。
僅僅作為一個實例，太陽能電池依賴諸如矽的起始材料。這種矽通常使用多晶矽(即多晶體的矽)和/或多晶矽材料製成。這些材料通常難以製造。多晶矽電池通常通過製造多晶矽板來形成。儘管這些板可以有效地形成，但是它們不具備高效太陽能電池的最佳性能。單晶矽具有高級太陽能電池的適當性能。然而，這種單晶矽價格昂貴，還難以按照高效且成本有效的方式用於太陽能用途。此外，多晶矽材料和單晶矽材料在傳統製造過程中均遭受稱為「刮線損失"的材料損失，其中，出於鑄件或生長晶錠並將材料單片化成晶片形式的因素，鋸割工藝消除起始材料的多達40％甚至達到60％。這是製備用作太陽能電池的薄多晶矽或單晶矽板的非常低效的方法。
通常，薄膜太陽能電池通過使用較少的矽材料是價格較不昂貴的，但是它們的非晶或多晶結構與由多晶磕襯底製成的更昂貴的體矽相比效率較低。
技術實現要素：
本發明的目的是針對現有技術的上述缺陷，提供一種離子注入方便、快速、成本低、製作的矽片質量好的離子注入跑片方法。
為解決現有技術的上述缺陷，本發明提供的技術方案是：一種離子注入跑片方法，包括以下步驟：
一種離子注入跑片方法，其特徵在於，包括以下步驟：
a)將多個矽片排列成一列或n列放入矽片託盤上，每列矽片的排放方向是矽片託盤的行進方向，每兩個矽片之間具有一定的間隙，每兩個矽片之間的間隙相同，每列矽片之間垂直於矽片託盤行進方向的間隔大於一個矽片的橫向尺寸，在矽片的正上方蓋上一個可以切換位置的隔板，在隔板上間隔設置有兩排或2n排供不同離子通過的通孔，兩排或2n排通孔的位置在矽片行進方向上相互交叉錯開；
b)多個載有矽片的矽片託盤同時由多個輸送帶裝置從進出片腔(或真空過渡腔室)輸送至緩衝區，緩衝區內的矽片託盤從上至下逐個依次輸送至水平輸送裝置上，水平輸送裝置的輸送帶的中部設置離子注入設備，緩衝區內的矽片託盤輸送出的個數達到一定個數時，進出片腔(或真空過渡室)輸送帶裝置再一次性輸送與送出的託盤個數相同的矽片託盤到緩衝區內；離子注入設備將其中一種離子通過隔板的其中一排或n排通孔逐片注入到矽片託盤上的矽片上；
c)矽片託盤上的矽片經過離子注入設備註入其中一種離子後輸送到切換區，所述切換區內由下至上依次設有多個用於疊放已經注入其中一種離子的矽片託盤的託盤支架、及將水平輸送裝置輸送過來的矽片託盤逐個輸送至託盤支架上的垂直皮帶輸送裝置；所述切換區內的矽片託盤存放滿料後，停止水平輸送裝置送料；
d)所述切換區內還設有用於水平推動隔板、使隔板的另一排通孔對準矽片託盤上的矽片正上方的隔板孔切換裝置；當水平輸送裝置反向輸送矽片託盤時，隔板孔切換裝置將矽片託盤上的隔板推向另一側邊，使隔板的另一排通孔對準矽片託盤上的矽片正上方，
e)矽片託盤反向輸送至離子注入設備的位置時，離子注入設備將另一種離子從隔板的另一排通孔注入矽片託盤上的矽片上；由於隔板上的兩排或n排通孔是在矽片行進方向上相互錯開的，因此，兩種離子均可以注入到矽片上而不會重合；
f)矽片託盤上的矽片注入兩種離子後，輸送回緩衝區，緩衝區的垂直皮帶輸送裝置逐個將水平輸送裝置輸送的矽片託盤輸送至緩衝區內，當緩衝區的上方放入了足夠個數的託盤時，輸送帶裝置將多個託盤同時輸送出至進出片腔(真空過渡腔室)，完成離子注入。
作為本發明離子注入跑片方法的一種改進，步驟c和步驟e所述的離子為n﹢型離子或p﹢型離子，如果步驟c注入的離子是n﹢型離子，則步驟e注入的離子是p﹢型離子，如果步驟c注入的離子是p﹢型離子，則步驟e注入的離子是n﹢型離子。
作為本發明離子注入跑片方法的一種改進，所述矽片託盤輸送入和輸送出進出片腔(或真空過渡腔室)時，所述進出片腔(真空過渡腔室)、緩衝區和所述切換區內均由真空裝置抽真空，所述緩衝區和所述切換區在矽片託盤輸送入和輸送出時的真空度一致。
作為本發明離子注入跑片方法的一種改進，所述輸送帶裝置每次輸入和輸出所述矽片託盤的個數為5個。
作為本發明離子注入跑片方法的一種改進，兩排所述通孔的錯位距離為10μm～50μm。
本發明的優點是：本方法容易實施、步驟簡單，離子注入的條件只需要在矽片託盤進出的真空度一致即可實現；該方法採用離子擴散的方式無法實現；本方法採用離子輸入的方式，控制單種類型的離子逐一注入矽片上，可以通過調節離子注入設備的離子注入量和注入環境，使離子注入的效果更佳，製作成本更低。
本發明的另一目的是提供一種離子注入跑片系統，包括水平進出傳送區、託盤垂直輸送緩衝區、單個託盤水平傳送區和託盤垂直輸送切換儲存區，所述單個託盤水平傳送區的中部設有離子注入工位，所述水平進出傳送區、託盤垂直輸送緩衝區和託盤垂直輸送切換儲存區的底部均設有真空發生裝置，所述水平進出傳送區內從上而下依次間隔設有五條水平皮帶傳送線，五層水平皮帶傳送線同時輸送五個矽片託盤，每層水平皮帶可以實現單獨傳動，五個所述矽片託盤由一帶升降功能的推車同時推到五條所述水平皮帶傳送線上方，將矽片託盤降低,落在水平皮帶傳送線上；所述矽片託盤正向依次經過所述水平進出傳送區、託盤垂直輸送緩衝區、單個託盤水平傳送區和託盤垂直輸送切換儲存區，在所述託盤垂直輸送切換儲存區進行離子注入孔切換動作後反向依次經過單個託盤水平傳送區、託盤垂直輸送緩衝區和所述水平進出傳送區；所述矽片託盤正向經過離子注入工位時注入的離子與所述矽片託盤反向經過離子注入工位時注入的離子不同。
作為本發明離子注入跑片系統的一種改進，所述矽片託盤上設有多條平行設置的滑軌，多條所述滑軌上安裝一隔板，所述隔板可以沿所述滑軌移動，所述隔板上具有兩排離子注入孔，兩排離子注入孔的位置相互交叉錯開，兩排所述離子注入孔的錯位距離為10μm～50μm，所述隔板的寬度小於所述矽片託盤的寬度，所述矽片託盤上平面中部排列設置有若干片矽片，所述隔板的兩排離子注入孔交替擋在所述矽片的正上方。
作為本發明離子注入跑片系統的一種改進，所述水平進出傳送區的一側設有第一套電磁離合器，所述五臺電磁離合器分別控制五層輸送裝置的運動，可以實現每層單獨運動，五層所述輸送裝置上的矽片託盤全部到位後，五層所述的輸送裝置開始輸送矽片託盤；所述託盤垂直輸送緩衝區的左右兩側均設有第二套電磁離合器，所述託盤垂直輸送緩衝區的腔室左右側壁上分別設有五條矽片託盤緩衝輸送線和兩條異形同步帶垂直輸送裝置，兩條所述異形同步帶垂直輸送裝置上的同步帶上間隔設有多個定位塊，可將緩衝輸送線上的矽片託盤取出，然後進行垂直輸送到腔室底部水平輸送裝置上；所述託盤垂直輸送緩衝區的左右兩側均設有縮回水平傳動裝置，所述異形同步帶垂直輸送裝置在進行垂直輸送時，所述縮回水平傳動裝置控制兩側矽片託盤水平輸送線向外側收回，防止幹擾垂直輸送動作；
作為本發明離子注入跑片系統的一種改進，所述單個託盤水平傳送區內設有兩組水平輸送皮帶，離子注入工位位於兩組所述水平輸送皮帶之間，離子注入工位的正下方設有法拉第杯，用於收集離子。
作為本發明離子注入跑片系統的一種改進，所述託盤垂直輸送切換儲存區的左右側壁上均設有異形同步帶垂直取料裝置，所述託盤垂直輸送切換儲存區的底部設有將異形同步帶垂直取料裝置上的矽片託盤推向單個託盤水平傳送區的第一水平推料氣缸，所述第一水平推料氣缸推動矽片託盤進入單個託盤水平傳送區時，所述矽片託盤上的隔板推向矽片託盤的另一側，隔板上的另一排離子注入孔擋在所述矽片的正上方；
所述矽片託盤正向經過離子注入工位時注入的離子為n﹢型離子或p﹢型離子，所述矽片託盤反向經過離子注入工位時注入的離子n﹢型離子或p﹢型離子。
與現有技術相比，本發明的優點是：本發明離子注入的條件只需要在矽片託盤進出的真空度一致即可實現；該方法採用離子擴散的方式無法實現；本方法採用離子輸入的方式，控制單種類型的離子逐一注入矽片上，可以通過調節離子注入設備的離子注入量和注入環境，使離子注入的效果更佳，製作成本更低。本產品離子注入時，可以採用兩種方式，矽片經過第一種離子注入後，可以反向輸送進行第二種離子注入，並輸送出成品。也可以流水線的方式，在單個託盤水平傳送區的輸出端在設置第二個離子注入工位，進行第二種離子注入，並輸出成品。
附圖說明
下面就根據附圖和具體實施方式對本發明及其有益的技術效果作進一步詳細的描述，其中：
圖1是本發明矽片託盤進入水平進出傳送區結構示意圖。
圖2是本發明矽片託盤進入緩衝區結構示意圖。
圖3是本發明矽片託盤進入單個託盤水平傳送區結構示意圖。
圖4是本發明矽片託盤進入託盤垂直輸送切換儲存區結構示意圖。
圖5是本發明矽片託盤反向進入單個託盤水平傳送區結構示意圖。
圖6是本發明矽片託盤反向進入緩衝區結構示意圖。
圖7是本發明矽片託盤反向進入水平進出傳送區結構示意圖。
圖8是本發明離子注入跑片系統結構示意圖。
圖9是本發明矽片託盤結構示意圖。
圖10是本發明水平進出傳送區結構圖。
圖11是本發明水平進出傳送區內部結構圖。
圖12是本發明託盤垂直輸送緩衝區結構示意圖。
圖13是本發明託盤垂直輸送緩衝區內部結構示意圖。
圖14是本發明單個託盤水平傳送區結構示意圖。
圖15是本發明託盤垂直輸送切換儲存區結構示意圖。
圖16是本發明託盤垂直輸送切換儲存區內部結構示意圖。
附圖標記名稱：
1-水平進出傳送區；
11-水平皮帶傳送線12-矽片託盤13-推車14-第一套電磁離合器121-滑軌122-隔板123-離子注入孔124-矽片；
2-託盤垂直輸送緩衝區；
21-第二套電磁離合器22-矽片託盤緩衝輸送線23-異形同步帶垂直輸送裝置24-取料片25-第一水平推料氣缸；
3-單個託盤水平傳送區；
31-水平輸送皮帶32-離子收集腔
4-託盤垂直輸送緩衝區；
41-異形同步帶垂直取料裝置42-第二水平推料氣缸43-第三水平推料氣缸；
5-離子注入工位；
6-真空發生裝置。
具體實施方式
下面就根據附圖和具體實施例對本發明作進一步描述，但本發明的實施方式不局限於此。
實施例一：如圖1～圖7所示，一種離子注入跑片方法，包括以下步驟：
a)將多個矽片排列成一列或n列放入矽片託盤上，每列矽片的排放方向是矽片託盤的行進方向，每兩個矽片之間具有一定的間隙，每兩個矽片之間的間隙相同，每列矽片之間垂直於矽片託盤行進方向的間隔大於一個矽片的橫向尺寸，在矽片的正上方蓋上一個可以切換位置的隔板，在隔板上間隔設置有兩排或2n排供不同離子通過的通孔，兩排或2n排通孔的位置在矽片行進方向上相互交叉錯開；
b)多個載有矽片的矽片託盤同時由多個輸送帶裝置從進出片腔(或真空過渡腔室)輸送至緩衝區，緩衝區內的矽片託盤從上至下逐個依次輸送至水平輸送裝置上，水平輸送裝置的輸送帶的中部設置離子注入設備，緩衝區內的矽片託盤輸送出的個數達到一定個數時，進出片腔(或真空過渡室)輸送帶裝置再一次性輸送與送出的託盤個數相同的矽片託盤到緩衝區內；離子注入設備將其中一種離子通過隔板的其中一排或n排通孔逐片注入到矽片託盤上的矽片上；
c)矽片託盤上的矽片經過離子注入設備註入其中一種離子後輸送到切換區，所述切換區內由下至上依次設有多個用於疊放已經注入其中一種離子的矽片託盤的託盤支架、及將水平輸送裝置輸送過來的矽片託盤逐個輸送至託盤支架上的垂直皮帶輸送裝置；所述切換區內的矽片託盤存放滿料後，停止水平輸送裝置送料；
d)所述切換區內還設有用於水平推動隔板、使隔板的另一排通孔對準矽片託盤上的矽片正上方的隔板孔切換裝置；當水平輸送裝置反向輸送矽片託盤時，隔板孔切換裝置將矽片託盤上的隔板推向另一側邊，使隔板的另一排通孔對準矽片託盤上的矽片正上方，
e)矽片託盤反向輸送至離子注入設備的位置時，離子注入設備將另一種離子從隔板的另一排通孔注入矽片託盤上的矽片上；由於隔板上的兩排或n排通孔是在矽片行進方向上相互錯開的，因此，兩種離子均可以注入到矽片上而不會重合；
f)矽片託盤上的矽片注入兩種離子後，輸送回緩衝區，緩衝區的垂直皮帶輸送裝置逐個將水平輸送裝置輸送的矽片託盤輸送至緩衝區內，當緩衝區的上方放入了足夠個數的託盤時，輸送帶裝置將多個託盤同時輸送出至進出片腔(或真空過渡腔室)，完成離子注入。
優選的，步驟c和步驟e所述的離子為n﹢離子或p﹢離子，如果步驟c注入的離子是n﹢離子，則步驟e注入的離子是p﹢離子，如果步驟c注入的離子是p﹢離子，則步驟e注入的離子是n﹢離子。
優選的，矽片託盤輸送入和輸送出時，所述緩衝區和所述切換區內均由真空裝置抽真空，所述緩衝區和所述切換區在矽片託盤輸送入和輸送出時的真空度一致。
優選的，輸送帶裝置每次輸送入和輸送出所述矽片託盤的個數為5個。
優選的，兩排所述通孔的錯位距離為20μm～30μm。
本發明的優點是：本方法容易實施、步驟簡單，離子注入的條件只需要在矽片託盤進出的真空度一致即可實現；該方法採用離子擴散的方式無法實現；本方法採用離子輸入的方式，控制單種類型的離子逐一注入矽片上，可以通過調節離子注入設備的離子注入量和注入環境，使離子注入的效果更佳，製作成本更低。
實施例二：一種離子注入跑片方法，包括以下步驟：
a)將多個矽片排列成一列或n列放入矽片託盤上，每列矽片的排放方向是矽片託盤的行進方向，每兩個矽片之間具有一定的間隙，每兩個矽片之間的間隙相同，每列矽片之間垂直於矽片託盤行進方向的間隔大於一個矽片的橫向尺寸，在矽片的正上方蓋上一個可以切換位置的隔板，在隔板上間隔設置有兩排或2n排供不同離子通過的通孔，兩排或2n排通孔的位置在矽片行進方向上相互交叉錯開；
b)多個載有矽片的矽片託盤同時由多個輸送帶裝置從進出片腔(或真空過渡腔室)輸送至緩衝區，緩衝區內的矽片託盤從上至下逐個依次輸送至水平輸送裝置上，水平輸送裝置的輸送帶的中部設置離子注入設備，緩衝區內的矽片託盤輸送出的個數達到一定個數時，進出片腔(或真空過渡室)輸送帶裝置再一次性輸送與送出的託盤個數相同的矽片託盤到緩衝區內；離子注入設備將其中一種離子通過隔板的其中一排或n排通孔逐片注入到矽片託盤上的矽片上；
c)所述切換區內還設有用於水平推動隔板、使隔板的另一排通孔對準矽片託盤上的矽片正上方的隔板孔切換裝置；經過切換位置後的矽片託盤輸送至第二個水平輸送裝置上，第二水平輸送裝置上設有注入第二種離子的離子注入設備，隔板孔切換裝置將矽片託盤上的隔板推向另一側邊，使隔板的另一排通孔對準矽片託盤上的矽片正上方，
d)矽片託盤反向輸送至離子注入設備的位置時，離子注入設備將另一種離子從隔板的另一排通孔注入矽片託盤上的矽片上；由於隔板上的兩排通孔是相互錯開的，因此，兩種離子均可以注入到矽片上而不會重合；
e)矽片託盤上的矽片注入兩種離子後，從第二水平輸送裝置送出，完成離子注入。
如圖8～圖16所示，一種離子注入跑片系統，包括水平進出傳送區1、託盤垂直輸送緩衝區2、單個託盤水平傳送區3和託盤垂直輸送切換儲存區4，單個託盤水平傳送區3的中部設有離子注入工位5，水平進出傳送區1、託盤垂直輸送緩衝區2和託盤垂直輸送切換儲存區4的底部均設有真空發生裝置6，水平進出傳送區1內從上而下依次間隔設有五條可相互調節間距的水平皮帶傳送線11，五條水平皮帶傳送線11同時輸送五個矽片託盤12，五個矽片託盤12由一帶腳輪的推車13同時推入五條水平皮帶傳送線11上；矽片託盤12正向依次經過水平進出傳送區1、託盤垂直輸送緩衝區2、單個託盤水平傳送區3和託盤垂直輸送切換儲存區4，在託盤垂直輸送切換儲存區4進行離子注入孔切換動作後反向依次經過單個託盤水平傳送區3、託盤垂直輸送緩衝區4和水平進出傳送區5；矽片託盤12正向經過離子注入工位5時注入的離子與矽片託盤12反向經過離子注入工位5時注入的離子不同。
優選的，矽片託盤12上設有多條平行設置的滑軌121，多條滑軌121共同安裝有一隔板122，隔板122可以沿滑軌121移動，隔板122上具有兩排離子注入孔123，兩排離子注入孔123的位置相互交叉錯開，兩排離子注入孔123的錯位距離為20μm～30μm，隔板122的寬度小於矽片託盤12的寬度，矽片託盤12上平面中部排列設置有若干片矽片124，隔板122的兩排離子注入孔123交替擋在矽片的正上方。
優選的，水平進出傳送區1的一側設有第一套電磁離合器14，第一套電磁離合器14控制五條水平皮帶傳送線11調節間距，五條水平皮帶傳送線11上的矽片託盤12全部到位後，五條水平皮帶傳送線11開始輸送矽片託盤12，如果有其中一條水平皮帶傳送線11的矽片託盤12沒有到位，其它四條水平皮帶傳送線11也不能輸送矽片託盤12。
優選的，託盤垂直輸送緩衝區2的前後兩側均設有第二套電磁離合器21，託盤垂直輸送緩衝區2的空腔前後側壁上分別設有五條矽片託盤緩衝輸送線22和兩條異形同步帶垂直輸送裝置23，兩條異形同步帶垂直輸送裝置23上的同步帶上間隔設有多個將矽片託盤緩衝輸送線上的矽片託盤取出送入單個託盤水平傳送區的取料片24；託盤垂直輸送緩衝區2的前後兩側均設有縮回幹擾裝置，異形同步帶垂直輸送裝置23取矽片託盤緩衝輸送線22上的矽片託盤12時，縮回幹擾裝置控制幹擾杆縮回；託盤垂直輸送緩衝區2的底部設有將取料片24上的矽片託盤12推入單個託盤水平傳送區3上的第一水平推料氣缸25。
優選的，單個託盤水平傳送區3內設有兩組水平輸送皮帶31，離子注入工位5位於兩組水平輸送皮帶31之間，離子注入工位5的正下方設有離子收集腔32。
優選的，託盤垂直輸送切換儲存區4的前側壁和內側壁上均設有異形同步帶垂直取料裝置41，託盤垂直輸送切換儲存區4的底部設有將單個託盤水平傳送區3輸送的矽片託盤12水平推入異形同步帶垂直取料裝置41的第二水平推料氣缸42、及將異形同步帶垂直取料裝置41上的矽片託盤12推向單個託盤水平傳送區3的第三水平推料氣缸43，第三水平推料氣缸43推動矽片託盤12進入單個託盤水平傳送區3時，矽片託盤12上的隔板122推向矽片託盤12的另一側，隔板122上的另一排離子注入孔123擋在矽片的正上方。
優選的，矽片託盤12正向經過離子注入工位5時注入的離子為n﹢離子或p﹢離子，矽片託盤12反向經過離子注入工位5時注入的離子為n﹢離子或p﹢離子。如果矽片託盤12正向經過離子注入工位5時注入的離子為n﹢離子，則矽片託盤12反向經過離子注入工位5時注入的離子為p﹢離子。如果矽片託盤12正向經過離子注入工位5時注入的離子為p﹢離子，則矽片託盤12反向經過離子注入工位5時注入的離子為n﹢離子。
本發明的優點是：本發明離子注入的條件只需要在矽片託盤進出的真空度一致即可實現；該方法採用離子擴散的方式無法實現；本方法採用離子輸入的方式，控制單種類型的離子逐一注入矽片上，可以通過調節離子注入設備的離子注入量和注入環境，使離子注入的效果更佳，製作成本更低。本產品離子注入時，可以採用兩種方式，矽片經過第一種離子注入後，可以反向輸送進行第二種離子注入，並輸送出成品。也可以流水線的方式，在單個託盤水平傳送區的輸出端在設置第二個離子注入工位，進行第二種離子注入，並輸出成品。
儘管已經示出和描述了本發明的實施例，對於本領域的普通技術人員而言，可以理解在不脫離本發明的原理和結構的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發明的範圍由所附權利要求及其等同範圍限定。