专利名称：硅片承载器的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及研制一种承载方形硅片的容器，如承载太阳能电池多晶及单晶硅片。要求盛装硅片的承载器(俗称清洗花篮)不但能够长期耐受清洗液的温度、清洗液的酸、碱腐蚀，还要有较强的刚性、强度精确的外形尺寸和严格的产品重量，以满足硅片生产线和清洗设备的要求。
背景技术：
以前使用的硅片承载器都是用于半导体硅片及晶片的承载，这些硅片均为圆形。其生产工艺需要用液体和气体对承载器内硅片浸泡洗涤，其中的化学洗液含有强酸、强碱等腐蚀性液体，且需在高温(180℃)下使用。因此硅片清洗时承载此类硅片的承载器一般用四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA)注射而成，但此种原料成本高，熔体粘度较大加工困难，且对设备腐蚀严重，需使用专用设备进行注射，造成产品成品率、生产效率低下，价格昂贵。
本发明涉及的方形硅片，例如太阳能电池硅片，同半导体产业所用圆形单晶硅片相比，首先外形有四个直角，其次太阳能电池硅片大多采用多晶硅，这就造成它比圆形硅片更易破碎。由于圆形硅片没有方向问题，可以在硅片承载器内随意插入、取出，而没有任何障碍；而方形硅片则对承载器的平滑度要求更高，才能满足硅片在进出承载器方向并不完全垂直时，可以自动调整至正确位置，顺利进出，没有阻碍。硅片清洗时，硅片承载器垂直放置，由于圆形硅片有最低点，清洗液能够沿此最低点流出，对承载器无特殊要求；而方形硅片底部平直，易造成清洗液滞留，因此要求承载器底部有导出清洗液的空隙。虽然太阳能电池硅片生产工艺也要求能够长期耐受一定温度下清洗液的酸、碱腐蚀，但其耐腐蚀程度不必达到圆形硅片承载器的要求，因此可以使用性价比更合理、加工更容易的聚偏氟乙烯(PVDF)、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(FEP)、聚丙烯(PP)等材料加工生产，这样可以降低成本，获得更高的生产效率和效益。
目前，太阳能电池的生产和应用是世界上增长最快的产业之一，年增长率近年来已接近30％，目前其年贸易额已达10亿美元以上。太阳能电池大都采用半导体材料制造，其中多晶硅电池约占50％左右，是太阳能电池中成本低、产量增长最快的一个品种。它的生产工艺和材料研究均已成熟，为我们解决日益严峻的能源和环境问题，提供了有效、清洁、安全和可持续发展的新能源的应用途径。据专家预测在未来十年甚至更长时间内它将主导太阳能电池的市场。
我国拥有丰富的太阳能资源。据统计，每年中国陆地接收的太阳辐射总量，相当于24000亿t标煤，全国总面积2/3地区年日照时间都超过2000h，特别是西北一些地区超过3000h。另一方面，随着当前世界光电技术及其应用材料的飞速发展，光电材料成本成倍下降，光电转换率不断提高，这将带来太阳能发电成本的大幅度下降。世界光伏界一般认为，到2010年太阳能光伏电池成本将降低到可以与常规能源竞争的程度。这为中国大力开发太阳能资源提供了可能。
太阳能硅电池的生产工艺中，需要使用硅片承载器，在一定温度下的NaOH溶液、HCl溶液、HF溶液中对硅片进行清洗。该承载器需满足硅片转换的要求，并长期使用不变形，使用时不污染硅片。在集成电路产业(IC)的单晶硅的生产中，用于对硅片进行清洗的承载器是采用可熔融性氟塑料四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA)注射加工成型，而用于要求不太苛刻的环境以及硅片的运输时采用聚丙烯(PP)注射加工成型，如专利CN 1037616A涉及了用于集成电路硅片装载和存储的托架，且其涉及的硅片形状为圆片。而用于太阳能电池的硅片承载器，根据不同用户要求，采用四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA)、聚偏氟乙烯(PVDF)、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(FEP)及聚丙烯(PP)等材料注射加工成型，装载的硅片为方形。
在可熔融性氟塑料的加工中，PVDF具有较低的熔体粘度(相对于其它氟树脂)，而且熔点与分解温度相差140℃左右，故热稳定性能较好，便于加工。不需要防腐处理的专用设备，可用一般热塑性塑料注射加工方法成型。它的熔点在165～185℃，长期使用温度范围-70℃～150℃，热分解温度在316℃以上，具有较好的耐热性能。它的拉伸强度、压缩强度、刚性、硬度和耐切割性能，在氟塑料中居于首位，是一种具有优良耐磨性、抗蠕变、耐疲劳、高硬度的强韧结构材料。
发明内容
方形硅片承载器，如太阳能电池硅片承载器，需满足以下几点要求。它可以装载的硅片为方形硅片，能够满足硅片转换的要求，并长期使用不变形。它更需要满足硅片清洗的要求，可以使清洗液流经硅片的每一个角落，并不驻留在承载器内，能够长期耐受清洗液较高的温度以及清洗液的酸、碱腐蚀。它还需要有一定的重量，不至于在清洗槽内倾覆和翻转，但也不能太重，不利于人工操作或机器搬运。
根据本发明制造的容器可满足上述要求。这种容器还具有其他独特的优点。首先，根据本发明制造的容器结构设计更加精巧，所用原料少，节约了成本。其次，根据本发明制造的容器结构可以更好的保护所承载的硅片，不会在转换、清洗过程中坠落而使硅片损坏。最后，根据本发明制造的容器的定位系统可与相应的太阳能电池制造设备连接，使定位更加牢固、准确。
因此，本发明的一个目的是提供一种承载容器，它可以承载方形承载物，比如太阳能电池多晶硅片。
本发明的另一个目的是提供一种承载容器，它可以用于清洗如太阳能电池硅片等操作，使清洗液在容器内顺利的流入流出，并在操作中保护容器内的物品在受到冲击、振动、挤压及摩擦等作用时不会划伤或碎裂。
本发明还有一个目的是所提供的容器可以耐受一定温度下酸、碱腐蚀。
本发明还有一个目的是提供一种更可靠的定位方式，如能使太阳能硅片承载器与清洗机器连接时更紧密。
本发明还有一个目的是提供一种可以反复使用、容易清洁的容器。
本发明还有一个目的是要提供这样的容器，当它在太阳能电池自动生产线上使用时仍是有效的。
以上和其它一些目的都是通过一种容器达到的，该容器具有以下几部分结构一个箱形主体，主体顶部和底部有开口，顶部用于硅片的放入和取出；两面相对立的侧壁，侧壁是平直的，没有弯曲，但具有一定的斜度，内部包含多个有固定间距的齿条；一个H形端壁，一个平板端壁。
本发明所述方形硅片承载器，为满足耐腐蚀及具有一定重量以防止在溶液中使用时倾覆和翻转的要求，采用聚偏氟乙烯(PVDF)或四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(FEP)注射加工成型。
通过下面结合附图对优选实施例的说明，可以更好的理解本发明。
图1本发明的用于太阳能电池硅片承载器的立体2本发明的用于太阳能电池硅片承载器的主视3本发明的用于太阳能电池硅片承载器的正面剖面4本发明的用于太阳能电池硅片承载器的右面剖面5本发明的用于太阳能电池硅片承载器的俯视图参照图1-5，说明了本发明太阳能电池硅片承载器，该承载器主体用标号1来表示。如前所述，该承载器是用热塑性塑料整体注塑成型。
方形硅片承载器1包括六大部分开放式顶部11和底部12、两面相互对立的侧壁2、H形端壁3和与其相对立的另一平板端壁4。以下是对实体的各个部分的详述。
侧壁2为一平直壁，没有弯曲，与垂直方向1°的倾角直着向下直到下底部锥形支脚24，侧壁2外表面竖直并列着具有固定宽度的用于在清洗硅片时液体流出的窗格21，每个窗格夹着的部分在侧壁内表面形成了固定硅片位置的齿条22，侧壁2的外表面水平排列了三条用于隔挡方形硅片在甩干操作时不至于脱出的横梁23(在半导体硅片承载器中一般为一条或两条，如专利CN 1037616A)，在下底部锥形支脚24的上侧分别是用于清洗液流出的空隙25和用于固定硅片位置的锥形齿26，在下底部锥形支脚24的下端分布有2个用于方形硅片承载器1与太阳能电池清洗及甩干设备(未示于图中)连接的定位槽27，侧壁2的上端水平伸出了一方便人工拿取方形硅片承载器1的梯形凸面28，一侧壁2的凸面28上表面两端分布两个定位销291，相对的另一侧壁2的凸面28上表面两端分布两个定位孔292，该定位销291和定位孔292是用于两个方形硅片承载器1在相对交换硅片时的定位连接。
H形端壁3与两个相对立的侧壁2相连接，其H形端面31上分别凸起了一根水平定位杆32和两根垂直定位杆33，在垂直定位杆33向上与侧壁2的凸面28相隔一段距离有一用于卡住硅片护条5(未示于图中，保护硅片在清洗和甩干时不被脱出)的方形凹槽34。
与H形端壁3相对立的另一平板端壁4上侧两端同样的位置也分布两个方形凹槽34，与H形端壁3的凹槽共同卡住硅片护条5，平板端壁两侧各设有一个凸出法兰41，以便用提梁6(未示于图中)提取方形硅片承载器1。
本发明除了在结构上设置了更适于承载方形太阳能电池硅片的承载器，还根据这一结构在加工工艺上进行探索。
为保证太阳能电池硅片在清洗时全部浸入腐蚀性清洗液，装载硅片的承载器除了需耐腐蚀还要具有足够的比重，才能使装有硅片的硅片承载器在清洗液中不会倾覆和翻转，合适的原材料包括四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA)、聚偏氟乙烯(PVDF)、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(FEP)等，但考虑到原料价格及产品综合性能，PVDF明显比另外两者更适合本发明的加工。
但是，PVDF是一种收缩率较大的树脂，而且其收缩率在不同模具和工艺条件中的变化范围较大，使得制品在自身的各个方向上尺寸的收缩具有不均匀性，这种收缩不均匀性表现在同种制品不同部位的收缩不均匀；制品壁厚方向的收缩不均匀；树脂流动取向不同造成的收缩不均匀；以及不同模具的制品同种厚度方向的收缩不均匀。影响注射制品收缩的因素从本质上可以归结为三个注射制品的残余应力；制品冷却过程；材料的取向。因此在进行模具设计时，精确确定制品各个方向的收缩率的故然重要，但对于本发明所述的尺寸要求严格的制品，还需要在注射成型中加以工艺调整，注意制品冷却时间的控制，保证制品不产生内缩孔，以保证最终制品的尺寸稳定性。根据本发明的加工方法，PVDF收缩率为2.6～5.2％，优选2.7～4.0％，更优选2.8～3.0％。
注射工艺包括机筒温度、注射压力、模具温度等。采用不同种类、不同厂家、不同牌号的原材料，采用不同设备加工，加工工艺都不相同。下面给出加工工艺的一般范围PVDF注射成型温度范围从170℃～260℃，优选190℃～240℃。
PVDF注射压力范围从30～150MPa，优选40～90MPa。
PVDF模具温度范围从70℃～140℃，优选75℃～90℃。
实施例1以PVDF注射级(阿托公司生产)为原料，收缩率为3％，设计103mm方形硅片承载器模具。采用宁波海天HTF 250X/1注射机，注射温度190℃～220℃，注射压力45～60MPa，模具温度80℃。
实施例2以PVDF注射级(阿托公司生产)为原料，收缩率为3％，设计156mm方形硅片承载器模具。采用宁波海天HTF 250X/1注射机，注射温度200℃～245℃，注射压力35～45MPa，模具温度90℃。
实施例3以PFA注射级(大金公司生产)为原料，收缩率为3％，设计156mm方形硅片承载器模具。采用宁波海天HTF 250X/1注射机，注射温度320℃～365℃，注射压力10～65MPa，模具温度80℃。
实施例4
以FEP注射级(3F公司生产)为原料，收缩率为2.4％，设计125mm方形硅片承载器模具。采用宁波海天HTF 250X/1注射机，注射温度320℃～350℃，注射压力55～90MPa，模具温度65℃。
实施例5以PP注射级(阿托公司生产)为原料，收缩率为2％，设计103mm方形硅片承载器模具。采用宁波海天HTF 250X/1注射机，注射温度210℃～240℃，注射压力30～65MPa，模具通冷却水。
本发明在不脱离其主旨的情况下可按其它形式实施，因此，图示实施例为本发明的说明而不是限制，涉及表明本发明范围的是所附的权利要求书而不是上述的说明。
权利要求
1.一个方形硅片承载器，其特征在于一个箱形主体，主体顶部和底部有开口，顶部用于硅片的放入和取出；两面相对立的侧壁，侧壁是平直的，没有弯曲，但具有一定的斜度，内部包含多个有固定间距的齿条；一个H形端壁，一个平板端壁。
2.根据权利要求1所述的硅片承载器，其特征在于选用四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA)、聚偏氟乙烯(PVDF)、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(FEP)、聚丙烯(PP)之一注射成型。
3.根据权利要求1所述的硅片承载器，其特征在于优选聚偏氟乙烯树脂(PVDF)注射成型。
4.根据权利要求1和2所述的硅片承载器，其特征在于该硅片承载器侧壁的外表面应具有三条水平横梁。
5.根据权利要求1和2所述的硅片承载器，其特征在于该硅片承载器侧壁的下底部锥形支脚上侧包含一系列水平排列的空隙和多个相对立的锥形齿。
6.根据权利要求1和2所述的硅片承载器，其特征在于该硅片承载器侧壁的下底部锥形支脚下端中心应分布有2个定位槽。
7.根据权利要求1和2所述的硅片承载器，其特征在于该硅片承载器的侧壁上还应有一用于卡住硅片护条的方形凹槽。
8.根据权利要求3所述的硅片承载器，其特征在于该硅片承载器所采用的PVDF收缩率为2.6～5.2％。
9.根据权利要求3所述的硅片承载器，其特征在于该硅片承载器采用的PVDF注射成型温度范围从170℃～260℃。
10.根据权利要求3所述的硅片承载器，其特征在于该硅片承载器所采用的PVDF注射压力范围从30～150MPa。
11.根据权利要求3所述的硅片承载器，其特征在于该硅片承载器所采用的PVDF模具温度范围从70℃～140℃。
全文摘要
本发明涉及研制一种承载方形硅片的容器，如承载太阳能电池硅片。该硅片承载器能够长期耐受一定温度下酸、碱清洗液，还要有较强的刚性、精确的外形尺寸和严格的产品重量，以满足硅片生产线和清洗设备的要求。其结构为一个箱形主体，主体顶部和底部有开口；两面相对立的侧壁，侧壁是平直的没有弯曲但具有一定的斜度，内部包含多个有固定间距的齿条；一个H形端壁和平板端壁。该硅片承载器侧壁的外表面具有三条水平横梁，侧壁的下底部锥形支脚上侧包含一系列水平排列的空隙和多个相对立的锥形齿，其下端中心分布有2个定位槽，侧壁上还有一用于卡住硅片护条的方形凹槽。该容器采用聚偏氟乙烯(PVDF)注射加工成型。
文档编号H01L21/67GK1622308SQ20041010121
公开日2005年6月1日 申请日期2004年12月17日 优先权日2004年12月17日
发明者孙卫东, 黄萍, 王 华, 朱道峰 申请人:北京市塑料研究所