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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:黃泓愷
研究生(外文):Hung-Kai Huang
論文名稱:卡匣交換機導入太陽能生產設備之研究
論文名稱(外文):The Application of Cassette Exchanger in Solar Cell Manufacture Processes
指導教授:羅鈞壎魏忠必
指導教授(外文):Jeen-Sheen RowJong-Bi Wei
學位類別:碩士
校院名稱:國立彰化師範大學
系所名稱:電機工程學系
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2014
畢業學年度:102
語文別:中文
論文頁數:72
中文關鍵詞:太陽能電池製程設備矽晶片交換機成效評估
外文關鍵詞:solar cellsprocess equipmentsilicon switcheseffectiveness evaluation
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本論文探討太陽能電池生產的矽晶片製程設備,使用可程式控制器(PLC)與電腦整合製造系統(CIM)的整合資訊,藉由乙太網路架構來做資料傳遞,收集設備動作訊息和資訊。提供使用者排除問題及產能查詢,確保太陽能電池於卡匣轉換時的生產品質,並降低太陽能電池生產過程中所造成的破片率損失。
本論文的程式流程圖,協助讀者了解太陽能電池矽晶片基板載入與載出設備動作流程。探討卡匣交換機應用於太陽能電池產業,以自動化取代傳統人工生產的成效評估,經由生產流片的效益分析數據驗證實際的生產效益。最終結果也證明將卡匣交換機導入太陽能電池生產線,不但可以大幅減少人工取放,進而降低生產造成的破片損失。

This discusses the manufacture equipment and process of the silicon chip for the solar cell industry. Using PLC and CIM PC is the integration of information, with Ethernet architecture to do data transfer, collection equipment movement messages and information. Provide users troubleshoot and capacity check to ensure the quality of solar cell production at the time of conversion cartridge and reduce fragmentation rate of solar cell production losses caused by the process.
In this thesis, a detailed flow chart editor in the program can help readers understand the entire solar cell silicon substrate load and unload equipment movement flow. Cassette exchanger used in the solar cell industry to assess the effectiveness of automation to replace the traditional manual production benefit analysis of data produced by the flow sheet to verify the actual production efficiency. The end result also proved the cassette exchanger to import solar cell production line, not only can significantly reduce manual handling, and thus reduce the fragmentation caused by the loss of low production.
摘 要 i
Abstract ii
謝 誌 iii
目 錄 iv
圖目錄 vi
表目錄 x
第一章 緒論 1
1.1. 研究背景 1
1.2. 研究動機及目的 2
1.3. 研究方法 2
1.4. 論文架構 3
第二章 太陽能電池載具及生產流程介紹 4
2.1. 矽晶片載具介紹 4
2.2. 矽晶片載具使用之生產流程 7
第三章 矽晶片太陽能電池介紹 9
3.1. 太陽能電池發電原理 9
3.2. 太陽能電池種類 10
3.3. 太陽能電池生產流程 14
3.4. 太陽能電池市場供需狀況 18
第四章 研究方法及系統架構與規劃 25
4.1. 硬體設計簡介 25
4.2. 載入與載出的硬體架構 26
4.3. 控制系統架構 32
第五章 系統設計與效益分析 35
5.1. 軟體設計簡介 35
5.2. 人機介面規劃 53
5.3. 生產流片及效益分析 64
5.4. 設備投資報酬率 69
第六章 結論與未來研究方向 70
6.1. 結論 70
6.2. 未來研究方向 70
參考文獻 71


圖目錄

圖 2.1 方型晶片製程傳送盒50片 5
圖 2.2 方型晶片製程傳送盒50片 5
圖 2.3 方型晶片製程傳送盒100片 6
圖 2.4 方型晶片製程傳送盒100片 6
圖 2.5 方型晶片製程傳送盒100片 6
圖 2.6 方型晶片製程專用200片(石英材質) 7
圖 2.7 卡匣單向生產流程 7
圖 2.8 卡匣雙向生產流程 8
圖 2.9 晶舟雙向生產流程 8
圖 3.1 太陽電池構造與發電原理 9
圖 3.2 太陽能電池種類 10
圖 3.3 典型多晶矽太陽電池製造流程 14
圖 3.4 矽晶片基板電極網印圖 17
圖 3.5 矽晶片太陽能市場價格 19
圖 3.6 全球太陽能安裝趨勢 23
圖 3.7 亞太地區太陽能安裝趨勢 23
圖 3.8 2014年全球太陽能市場預估 24
圖 4.1 載入與載出設備上視圖 26
圖 4.2 載入與載出設備側視圖 26
圖 4.3 載入與載出設備流向說明 27
圖 4.4 卡匣輸送機感應馬達 28
圖 4.5 伺服驅動器及伺服馬達 28
圖 4.6 CCD設備硬體架構圖 29
圖 4.7 CCD通訊動作方塊圖 29
圖 4.8 CCD與PLC通訊交握流程圖 29
圖 4.9 CCD判讀正常與異常的Wafer 30
圖 4.10 非接觸式吸盤的工作原理 30
圖 4.11 華景電通科技RFID讀取器及ID TAG 31
圖 4.12 SICK UM18疊片檢出超音波感測器 31
圖 4.13 控制系統架構 32
圖 5.1 疊片式卡匣工作站 36
圖 5.2 移載機構自動運轉流程圖 39
圖 5.3 吹氣機構自動運轉流程圖 42
圖 5.4 矽晶片輸送帶自動運轉流程圖 44
圖 5.5 CCD 自動運轉流程圖 46
圖 5.6 插片機構輸送帶自動運轉流程圖 48
圖 5.7 卡匣頂昇機構自動運轉流程圖 52
圖 5.8 人機首頁畫面 53
圖 5.9 人機主畫面 54
圖 5.10 配方選擇畫面 54
圖 5.11 配方編輯畫面 55
圖 5.12 配方瀏覽畫面 55
圖 5.13 訊號監控畫面 57
圖 5.14 IO輸入訊號畫面 57
圖 5.15 IO輸出訊號畫面 57
圖 5.16 復歸步序監控畫面 58
圖 5.17 自動步序監控畫面 58
圖 5.18 伺服狀態監控畫面 58
圖 5.19 機台清空狀態畫面 59
圖 5.20 產品計數畫面 59
圖 5.21 Tact Time畫面 59
圖 5.22 產品資料上報畫面 60
圖 5.23 暫存區資料上報畫面 60
圖 5.24卡匣狀態資料上報畫面 60
圖 5.25 資料上報產品取放畫面 61
圖 5.26 CIM斷線畫面 61
圖 5.27 異常排出畫面 62
圖 5.28 人機一般異常畫面 62
圖 5.29 人機異常履歷畫面 63
圖 5.30 人機手動操作畫面 63
圖 5.31 生產投片統計分析 67
圖 5.32 投片金額與破片損失 68
圖 5.33 移載機構與機器手臂之比較 68

表目錄
表 3.1 太陽能電池轉換效率發展狀況 19
表 3.2 台灣矽晶太陽能電池廠商概況 20
表 3.3 台灣太陽能電池的主要競爭國家及廠商概況 21
表 3.4 台灣矽晶太陽能電池之全球排名變化(不含海外生產) 22
表 3.5 台灣矽晶太陽能電池之全球排名變化(含海外生產) 22
表 4.1 載入與載出設備I/O 規劃 34
表 5.1 設定條件 64
表 5.2 生產投片統計 65
表 5.3 投片金額與破片損失 66
表 5.4 預估效益分析 67
1.http://solarpv.itri.org.tw/aboutus/sense/principle.asp。
2.謝佳穎,矽晶太陽能電池製程與設備介紹,志聖工業報告簡報。
3.http://pv.energytrend.com.tw/knowledge/20131017-7009.html。
4. http://pv.energytrend.com.tw/price/20131220-7489.html。
5.http://pv.energytrend.com.tw/research/20131216-7428.html。
6.Tory AC Motor Product Catalog, P9190P-3, pp.24, 2013年5月。
7.Mitsubishi, MR-J3- A Servo Amplifier, Instruction Manual, SH (NA) 030038-C (0504) MEE, 2005。
8.詹典育,應用CFDRC模擬設計接觸與非接觸式真空吸盤,國立雲林科技大學機械工程學系碩士學位論文,2007年7月。
9.http://www.brillian.com.tw, RFID Production Auto ID Serial Reader Auto ID 2000 RS232C interface。
10.SICK超音波感測器, UM18-20012 ,2012/03/03。
11.Mitsubishi,High Performance Model QCPU(Q Mode), CPU產品種類總表(QnU), pp.78~79, 2012年11月。
12.伏文采,台灣太陽能光電產業發展策略之研析-以太陽能電池為例,國立中山大學管理學院高階經營碩士學程在職專班碩士學位論文,2009年6月。
13.黃公暉,中國太陽能電廠市場現況與新興亞洲太陽能市場展望,Energy Trend PV forum 2013, 2013/10/04。
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