专利名称：测试硅片抗弯强度的装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及光伏行业技术领域，更具体地说，涉及一种测试硅片抗弯强度的
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背景技术：
随着光伏行业的飞速发展，为了追求更低的加工成本，用于制作太阳能电池的硅片的厚度越来越�。衷谏墓杵浜穸韧ǔ５陀�200 μ m，且有向着更薄方向发展的趋势。在光伏工艺制作过程中，硅片的厚度越�。云浠涤胛锢硇阅艿囊笠苍礁�。在制作较薄硅片的过程中，需要确定究竟何种厚度的硅片能够使得成本足够低，且保证硅片在后续的生产应用过程中不易破碎。因此，测量不同厚度的硅片在不同受力位置的受力变形状况，以及测量最大破碎力与变形位移，可以对制作较薄硅片的研究应用起到数据统计分析作用。同时，对隐裂硅片可以承受多大的作用力与变形位移的测量，也有助于较薄硅片的生产及应用。总之，随着硅片厚度的薄形化发展，硅片的碎片率越来越受到重视，而硅片的抗弯强度(包括最大破碎力与最大变形位移等)是衡量硅片碎片能力的重要参数，因此，迫切需要一种可以测试硅片抗弯强度的装置。
实用新型内容有鉴于此，本实用新型提供一种测试硅片抗弯强度的装置，该装置能准确地测试硅片的最大破碎力及最大变形位移。为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案—种测试硅片抗弯强度的装置，所述装置包括控制单元；与控制单元相连的驱动电机；与驱动电机相连的推力计，所述推力计连接测试头安装杆；设置在所述测试头安装杆上的上压球头；位于所述上压球头下方的底支撑圆盘；设置在所述底支撑圆盘上用于支撑硅片的下支撑球头和用于防止硅片倾斜的导向定位柱。优选的，上述测试硅片抗弯强度的装置还包括位于所述底支撑圆盘周围用于防止硅片破碎后四处溅射的防护机构。优选的，上述测试硅片抗弯强度的装置还包括与所述控制单元相连的显示屏。优选的，上述测试硅片抗弯强度的装置中，所述显示屏为触摸式显示屏。优选的，上述测试硅片抗弯强度的装置中，所述推力计为数显式推力计。优选的，上述测试硅片抗弯强度的装置中，所述上压球头与测试头安装杆活动相连。优选的，上述测试硅片抗弯强度的装置中，所述测试头安装杆为可沿其所在水平面360°旋转的安装杆。优选的，上述测试硅片抗弯强度的装置中，所述底支撑圆盘为可沿其所在水平面 360°旋转的圆盘。优选的，上述测试硅片抗弯强度的装置中，所述上压球头的数量为2，且2个上压球头分别位于距所述测试头安装杆中心距离相等的位置。优选的，上述测试硅片抗弯强度的装置中，所述下支撑球头的数量为2，且2个下支撑球头的连线与所述2个上压球头的连线垂直。从上述技术方案可以看出，本实用新型所提供的测试硅片抗弯强度的装置，由控制单元控制与其相连的驱动电机工作，所述驱动电机可驱动与其相连的推力计做往复直线运动，推力计向下运动将推动测试头安装杆向下运动，进而带动测试头安装杆上的上压球头向下运动，所述上压球头向下运动的过程中会接触底支撑圆盘上的硅片，然后继续向下运动至硅片破碎时停止。所述上压球头从接触硅片至硅片破碎的过程中，所述推力计会测量出其所向下施加的压力，该压力即为硅片的最大破碎力。且所述上压球头从接触硅片至硅片破碎的过程中，所述控制单元会根据相应时间及速度测量出硅片的最大变形位移。因此，本实用新型所提供的测试硅片抗弯强度的装置，能准确地测试出各种不同厚度、不同大小硅片的最大破碎力及最大变形位移，可为制作较薄硅片提供有用数据。
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本实用新型所提供的一种测试硅片抗弯强度的装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。参考图1，图1为本实用新型所提供的一种测试硅片抗弯强度的装置的结构示意图。所述装置包括控制单元10 ；与控制单元10相连的驱动电机2 ；与驱动电机2相连的推力计1，所述推力计1连接测试头安装杆3 ；设置在所述测试头安装杆3上的上压球头5 ； 位于所述上压球头5下方的底支撑圆盘4 ；设置在所述底支撑圆盘4上用于支撑硅片的下支撑球头6和用于防止硅片倾斜的导向定位柱7。除此之外，本实用新型所提供的测试硅片抗弯强度的装置还包括位于所述底支撑圆盘4周围用于防止硅片破碎后四处溅射的防护机构8 ；与所述控制单元10相连的显示屏9。[0029]本实施例中所述控制单元10位于控制电器箱内，其作用为对整个测试装置进行控制，包括控制驱动电机2的工作与否；接收驱动电机2传输的时间、速度等数据并计算、 分析；判断测试装置的工作过程是否出现异常状况，对于出现异常状况的情况下给予报警等提示操作。具体的，所述控制单元10可以为集成电路等元器件。所述驱动电机2在控制单元10的控制下可以工作，其工作时将带动推力计1沿竖直方向做上下往复直线运动，且所述驱动电机2能够记录推力计1做往复运动的时间及速度，并可将相关数据传输给控制单元10。所述驱动电机2的位移精度为0. 02mm。所述推力计1的底端通过转轴连接位于水平直线上的测试头安装杆3的中心，且测试头安装杆3可沿所述转轴在其所在的水平面内做360°旋转运动。所述推力计1连接测试头安装杆3的转轴上设置有作用力测量接口端，通过所述作用力测量接口端可以实现作用力的传递与测量工作，所述作用力为施加在待测硅片上的作用力。本实施例中所述推力计1为数显推力计，即所述推力计1施加在待测硅片上的力可以在所述推力计1上显示出来，便于人们直接读出数据的大�。鍪酝屏频木任� 10mN。本实施例中所述测试头安装杆3上设置有两个高度相等、竖直向下的上压球头5， 所述两个上压球头5分别位于所述测试头安装杆3中心的两侧，且距所述测试头安装杆3 中心的距离相等。所述两个上压球头5与测试头安装杆3活动相连，因此，两个上压球头 5之间的距离可以调节，但在测试过程中应保证两者相对测试头安装杆3的中心成对称分布。当然，此段中所述两个上压球头5的位置并不限于此，此段所述仅为较优的实施方式。在该装置的底座上设置有底支撑圆盘4，所述底支撑圆盘4上设置有两个高度相同的下支撑球头6和八个高度相同的导向定位柱7，且所述导向定位柱7的高度大于下支撑球头6的高度。所述两个下支撑球头6用于支撑硅片，即在测试时将硅片置于所述两个下支撑球头6上，且应保证两个下支撑球头6位于硅片的一条对角线上，同时应保证两个下支撑球头6相对硅片的中心成对称分布。具体测试过程中，还应该使得所述两个下支撑球头 6的连线与所述两个上压球头5的连线垂直，即当所述两个上压球头5接触到硅片时，满足所述两个上压球头5位于硅片的另一条对角线上，且所述两个上压球头5相对硅片的中心成对称分布。当然，此段所述两个下支撑球头6与硅片的位置关系并不限于此，此段所述仅为较优的实施方式。当将待测硅片置于所述两个下支撑球头6上后，在对所述硅片施加力的时候可能会使得其受力不均，从而使其发生倾斜现象，甚至导致硅片滑落，因此，本实用新型中通过在所述底支撑圆盘4上设置八个导向定位柱7，用来防止硅片发生倾斜情况。所述八个导向定位柱7两两一组共分成四组，每组对应硅片的一个顶角，且每组中两个导向定位柱7分别位于硅片上对应顶角的两侧。由于所述导向定位柱7的高度大于下支撑球头6的高度，因此，所述八个导向定位柱7将所述硅片的四个顶角牢牢卡�。佣苊饬怂龉杵蚴芰Σ痪⑸阈毕窒螅既凡馐怨杵目雇淝慷鹊於嘶 １臼凳├兴龅字С旁才�4可沿其所在的平面做360°旋转运动，所述底支撑圆盘4的旋转运动会带动其上的下支撑球头6及硅片运动，从而可以改变上压球头5与硅片的接触位置，实现对硅片上的不同位置进行抗弯强度的测试。同理，通过旋转测试头安装杆3也可以实现对硅片上的不同位置进行测试。除此之外，调节两个上压球头5之间的距离也可以达到上述目的。且这三种方法可以结合使用，因此，本实用新型所提供的装置可以对硅片上的各个位置进行抗弯强度的测试。需要说明的是，用于支撑硅片的下支撑球头6的数量还可以为3个或4个等，对此，本实用新型并无特别限制。本实用新型中所述下支撑球头6、上压球头5和导向定位柱7均为圆柱体形状，其他实施例中还可以为长方体等形状，对此，本实用新型并无特别限制。本实施例中所述防护机构8为U形结构，所述防护机构8和控制电器箱一起将底座和底座上的底支撑圆盘4包围起来，且所述防护机构8的高度高于底支撑圆盘4上的硅片表面。当硅片受上压球头5所传递的作用力达到一定程度后将发生破碎，此时，所述防护机构8可以防止破碎的硅片四处散落溅开，起到保护人身安全及便于破碎的硅片回收利用的作用。图1中所示防护机构8为撤离底座一定距离后的结构示意图。本实施例中与控制单元10相连的显示屏9为触摸式显示屏，人们可以通过触摸对控制单元10进行操作，进而实现测试硅片抗弯强度的目的。下面详细描述测试硅片的抗弯强度的过程首先将待测硅片置于底支撑圆盘4上的下支撑球头6上，且保证硅片的两个相对的顶角分别位于所述两个下支撑球头6上。当然，具体放置硅片时其位置可以不限于此，本实施例中所述仅为较优的实施方式。然后通过触摸显示屏9上的“开始”按钮开始测试，此时，驱动电机2在控制单元 10的控制下开始转动，驱动电机2的转动驱动与其相连的推力计1向下运动，进而带动测试头安装杆3和上压球头5 —起向下运动。当所述上压球头5接触到待测硅片时，所述推力计1开始通过作用力测量接口端向硅片上所述上压球头5与其的接触点施加力，所施加的作用力可直接显示在所述推力计 1上；与此同时，所述驱动电机2开始记录接触时间及推力计1的速度(或驱动电机2的转动速度，两者之间成比例，下面一律以推力计1的速度来描述)，并将所记录的数据传输给控制单元10，所述接触时间为上压球头5从接触硅片至硅片破碎为止。从上压球头5接触硅片时开始，硅片就在所述上压球头5所传递的力的作用下开始发生位移变形，当所述位移变形达到一定程度时硅片将发生破碎，硅片破碎后所述控制单元10控制驱动电机2停止转动，进而使得所述推力计1也停止运动。在上压球头5接触硅片至硅片破碎的过程中，硅片所能承受的最大作用力(也称最大破碎力)可以直接从推力计1上读出，硅片的最大变形位移可由控制单元10根据其所接收的相关数据计算得出，同时也可将测试结果输出给显示屏9，从显示屏9上可读出硅片所能承受的最大变形位移。硅片破碎后，通过触摸显示屏9上的“复位”按钮，可由控制单元10控制驱动电机 2工作，进而由驱动电机2带动推力计1、测试头安装杆3及上压球头5 —起向上运动，使其均回到初始位置，至此，所述待测硅片的抗弯强度的测试过程结束。本实用新型所提供的装置可以测试不同厚度、不同大小(应保证硅片能平稳地置于所述下支撑球头上，且由所述导向定位柱夹持住)的硅片，同时，对同一个硅片也可以测试其上不同位置处的抗弯强度。由于所述推力计所测量出的最大破碎力的精度可达士 10mN，所述驱动电机的位移精度为0. 02mm(可反应驱动电机的转速精度)，因此，该装置测试的结果(包括最大破碎力及最大变形位移)较为准确。且该装置能够测试出对于施加在硅片上特定的作用力时所述硅片是否破碎。对于机械强度均勻的硅片，一般常采用上述描述方式进行测试，即通常将硅片上两个相对的顶角置于所述两个下支撑球头6上，且使所述两个上压球头5对应到硅片上另两个相对的顶角，即给硅片上未受支撑的两个顶角施加作用力。当硅片本身机械强度不均勻时，例如硅片上局部有隐裂，此时硅片容易在隐裂的位置破裂，因此，通过本实用新型所提供的装置也能够准确找出硅片上的隐裂位置，为研究硅片的隐裂情况提供数据支持。需要说明的是，本实用新型所提供的装置除了可以测试硅片的抗弯强度之外，还可以测试其他的与硅片形状、机械性能或物理性能类似的片状材料，本实用新型实施例中重点描述的是对硅片的抗弯强度的测试。由上可知，本实用新型所提供的测试硅片抗弯强度的装置，可以有效、准确地测试出不同厚度、不同大小的硅片的最大破碎力及最大变形位移，而且可以测试硅片上不同位置处的最大破碎力及最大变形位移。除此之外，该装置还能测试硅片上的隐裂情况。总之，本实用新型所提供的装置结构简单，操作方便，测试过程稳定，测试结果准确，因此，该装置为制作较薄硅片的研究及应用提供了强有力的支持。需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有
的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包
括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
权利要求1.一种测试硅片抗弯强度的装置，其特征在于，包括控制单元；与控制单元相连的驱动电机；与驱动电机相连的推力计，所述推力计连接测试头安装杆；设置在所述测试头安装杆上的上压球头；位于所述上压球头下方的底支撑圆盘；设置在所述底支撑圆盘上用于支撑硅片的下支撑球头和用于防止硅片倾斜的导向定位柱。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括位于所述底支撑圆盘周围用于防止硅片破碎后四处溅射的防护机构。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括与所述控制单元相连的显示屏。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述显示屏为触摸式显示屏。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述推力计为数显式推力计。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述上压球头与测试头安装杆活动相连。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述测试头安装杆为可沿其所在水平面 360°旋转的安装杆。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述底支撑圆盘为可沿其所在水平面 360°旋转的圆盘。
9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述上压球头的数量为2，且2个上压球头分别位于距所述测试头安装杆中心距离相等的位置。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述下支撑球头的数量为2，且2个下支撑球头的连线与所述2个上压球头的连线垂直。
专利摘要本实用新型公开了一种测试硅片抗弯强度的装置，该装置包括控制单元；与控制单元相连的驱动电机；与驱动电机相连的推力计，所述推力计连接测试头安装杆；设置在所述测试头安装杆上的上压球头；位于所述上压球头下方的底支撑圆盘；设置在所述底支撑圆盘上用于支撑硅片的下支撑球头和用于防止硅片倾斜的导向定位柱。通过本实用新型所提供的装置，能够准确地测试出硅片的最大破碎力及最大变形位移，为制作较薄的硅片提供了有力的支持。
文档编号G01N3/20GK201945522SQ20102069645
公开日2011年8月24日 申请日期2010年12月31日 优先权日2010年12月31日
发明者刘琴, 李娟 , 楚殿军, 郑志东, 黄水霞 申请人:浙江昱辉阳光能源有限公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
