CN112301419A - 一种多向测温大尺寸单晶硅稳温熔接方法 - Google Patents

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宋瑞强
张文霞
高润飞
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武志军
霍志强
张石晶
景吉祥
钟旭
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Abstract

本发明涉及一种多向测温大尺寸单晶硅稳温熔接方法，单晶炉炉体上设有至少两个测温仪，测温仪均匀排布在单晶炉炉体上；当测量的各个角度热场温度的平均值达到熔接温度后进行熔接；拉制直径为240‑310mm的单晶硅棒，籽晶熔接直径上限值为16‑17mm，直径下限值为13‑14mm，最小直径值为10‑11mm。本发明的有益效果是：采用多角度测温方式测定热场温度，减少了温度假象的现象，获得的实时温度更精确，避免了单侧测温温度变化体现慢的情况，能够快速完成稳温阶段，为后续熔接成晶等阶段做好温度基础；另外通过改变熔接直径上限值下限值和最小值实现大尺寸单晶硅棒制备起始的熔接效率，解决了由于硅棒尺寸变大导致的CCD相机无法精确测量籽晶直径的问题。

Description

一种多向测温大尺寸单晶硅稳温熔接方法
技术领域
本发明属于光伏领域，尤其是涉及一种多向测温大尺寸单晶硅稳温熔接方法。
背景技术
随着光伏平价上网的推进，要求在保证产品品质的前提下，不断降低产品成本，光伏行业正面临着巨大的成本压力，因此现在开发一种大尺寸的单晶是非常具有竞争力的新方向，工序内工时的减少是提产最保障的基础，针对大尺寸单晶制备要在保证品质且降低成本的前提下，还要能增加工时利用率，增加理论产能。目前单晶硅棒在生产中为了控制热场温度的稳定和稳温用时，通常只采用主室一侧单个测温仪，在相对较小的热场下可以满足，但针对大尺寸直径的热场下出现误差率会显著提高，导致测温不准或需要人工校订，导致人工手动功率稳温，无法自动化操作，从而造成工作效率低下的现象；温度不准还会使得稳温温度不稳定，温度反应慢，长时间稳温热场损耗增加，温度的不稳定还会影响成晶率，引晶容易变晶，放肩容易扩断，等径后产生拉速波动的情况。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种多向测温大尺寸单晶硅稳温熔接方法。
本发明采用的技术方案是：一种多向测温大尺寸单晶硅稳温熔接方法，单晶炉炉体上设有至少两个测温仪，测温仪均匀排布在单晶炉炉体上；当测量的各个角度热场温度的平均值达到熔接温度后进行熔接；拉制直径为240-310mm的单晶硅棒，籽晶熔接直径上限值为16-17mm，直径下限值为13-14mm，最小直径值为10-11mm。
优选地，多个测温仪连接有分析系统，分析系统读取多个测温仪数值；
当各个测温仪数值差异幅度不大于最小差异值，计算其平均值为实时热场温度；
当任一个测温仪数值差异幅度大于最小差异值，排除该测温仪数据，计算其他测温仪数值平均值为实时热场温度；
当两个或两个以上测温仪数值差异幅度大于最小差异值，显示测温仪数值异常并警示。
优选地，测温仪为两个，两个测温仪相对设在单晶炉炉体侧壁上，读取两个测温仪数值，当两个测温仪数值差异不大于最小差异值，计算其平均值为实时热场温度；
当两个测温仪数值差异大于最小差异值，显示测温仪数值异常并警示。
优选地，最小差异值为5-10SP。
优选地，引晶增益值为0.085。
优选地，籽晶熔接直径上限值为16.5mm，直径下限值为13mm，最小直径值为10mm。
优选地，熔接温度为1448-1455SP。
本发明具有的优点和积极效果是：采用多角度测温方式测定热场温度，减少了温度假象的现象，获得的实时温度更精确，避免了单侧测温温度变化体现慢的情况，能够快速完成稳温阶段，为后续熔接成晶等阶段做好温度基础；另外通过改变熔接直径上限值下限值和最小值实现大尺寸单晶硅棒制备起始的熔接效率，解决了由于硅棒尺寸变大导致的CCD相机无法精确测量籽晶直径的问题。
附图说明
图1是本发明一个实施例结构示意图。
图中：
1、单晶炉炉体 2、测温仪
具体实施方式
本发明涉及一种多向测温大尺寸单晶硅稳温熔接方法，如图1所示，单晶炉炉体1上设有至少两个测温仪2，优选为2-6个，根据炉体直径大小，拉制单晶直径越大，所需炉体尺寸越大，相应的炉体直径越大所需测温仪数量越多，测温仪2均匀排布在单晶炉炉体1上，镶嵌在侧壁的中保温中，内部能够测量相应位置热场温度。各个测温仪2连接分析系统，分析系统可以为独立的连接有显示器的单片机，仅体现温度信息，或为整个单晶炉操作控制系统中的一个模块，将温度信息显示到单晶炉全部参数信息中；最终显示的热场实时温度为多个测温仪测量所得的平均值，为了避免当某个测温仪出现故障，或由于热场故障导致的数值不准问题，对各个测温仪测量值限定一个最小差异值；测温仪数量不少于三个，当各个测温仪数值差异幅度不大于最小差异值，计算其平均值为实时热场温度；当任一个测温仪数值差异幅度大于最小差异值，这个测温仪可能出现故障情况，或特殊情况导致的单独数据异常，排除该测温仪数据，计算其他测温仪数值平均值为实时热场温度，操作人员可根据实际情况考虑对该测温仪进行检查；当两个或两个以上测温仪数值差异幅度大于最小差异值，显示测温仪数值异常并警示，这就很可能是热场出现问题，或者出现多个测温仪损坏的情况，操作人员就需要立即对测温仪或热场进行排查和解决，避免影响单晶拉制的过程。
针对常规尺寸炉体用于大尺寸单晶硅棒拉制过程中，为了节约成本，增加单晶炉的适应性，需要在现有常规尺寸单晶炉上进行改造，为了适用于大尺寸硅棒拉制对温度的严格要求，在单晶炉的对侧设两个测温仪就能够满足对温度检测的要求；测温仪为两个，两个测温仪相对设在单晶炉炉体侧壁上，读取两个测温仪数值，当两个测温仪数值差异不大于最小差异值，计算其平均值为实时热场温度；当两个测温仪数值差异大于最小差异值，显示测温仪数值异常并警示，同样的，操作人员就应该立即排查是否是测温仪出现故障还是热场出现问题，并对异常情况进行解决。上述最小差异值可以为5-10SP，根据拉晶情况进行设定。
另外为了通过现有常规尺寸单晶炉生产直径为240-310mm的单晶硅棒，需要解决单晶硅棒与现有设备匹配度的问题，所需的导流筒下开口直径由原来的290mm变为340mm，所以对应的要手动调节CCD的焦距使导流筒的开口整体投放在显示屏幕上，此时由于焦距变大，CCD所测得籽晶直径就小于实际值，因此CCD无法精确测量籽晶直径，为了能够高效熔接，改变熔接直径上限值为16-17mm，直径下限值为13-14mm，最小直径值为10-11mm，并将引晶增益值由原来的0.08改为0.085，当测量的各个角度热场温度的平均值达到熔接温度1448-1455SP后进行熔接；即可实现适合大直径(240mm-310mm)的高效熔接，从而提高产能。
下面通过实施例对本发明方案做出进一步说明。
实施例1：
一种多向测温大尺寸单晶硅稳温熔接方法，用于生产直径为240-310mm的单晶硅棒，设定籽晶熔接直径上限值为17mm，直径下限值为13mm，最小直径值为10mm，设定引晶增益值为0.085。单晶炉炉体1上设有四个测温仪2，四个测温仪2呈十字方向均匀排布在单晶炉炉体1上；四个测温仪2连接有单片机，单片机连接有显示器，生产过程中，四个测温仪分别读取热场四个角度的温度值并反馈给单片机，实时热场温度具体计算方式如下：
当各个测温仪数值差异幅度不大于5SP，计算其平均值为实时热场温度反应在显示器上；
当任一个测温仪数值差异幅度大于5SP，排除该测温仪数据，计算其他测温仪数值平均值为实时热场温度；
当两个或两个以上测温仪数值差异幅度大于5SP，显示测温仪数值异常并警示在显示器上，提醒操作人员立即查看。
实施例2：
一种多向测温大尺寸单晶硅稳温熔接方法，用于生产直径为240-310mm的单晶硅棒，设定籽晶熔接直径上限值为1.65mm，直径下限值为13mm，最小直径值为10mm，设定引晶增益值为0.085。改造单晶炉炉体1上设两个测温仪，两个测温仪2对向镶嵌在单晶炉炉体1上；两个测温仪均连接单晶炉操作控制系统，实时热场温度具体计算方式如下：
当两个测温仪数值差异不大于10SP，计算其平均值为实时热场温度；
当两个测温仪数值差异大于10SP，显示测温仪数值异常并警示，提醒操作人员立即查看。
实施例3：
一种多向测温大尺寸单晶硅稳温熔接方法，用于生产直径为240-310mm的单晶硅棒，设定籽晶熔接直径上限值为16.5mm，直径下限值为14mm，最小直径值为11mm，设定引晶增益值为0.085。单晶炉炉体1上设有三个测温仪2，三个测温仪2均匀排布在单晶炉炉体1上；三个测温仪2均连接单晶炉操作控制系统，实时热场温度具体计算方式如下：
当各个测温仪数值差异幅度不大于5SP，计算其平均值为实时热场温度反应在显示器上；
当任一个测温仪数值差异幅度大于5SP，排除该测温仪数据，计算其他测温仪数值平均值为实时热场温度；
当两个或两个以上测温仪数值差异幅度大于5SP，显示测温仪数值异常并警示在显示器上，提醒操作人员立即查看。
以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (7)

1.一种多向测温大尺寸单晶硅稳温熔接方法，其特征在于：单晶炉炉体上设有至少两个测温仪，所述测温仪均匀排布在所述单晶炉炉体上；当测量的各个角度热场温度的平均值达到熔接温度后进行熔接；拉制直径为240-310mm的单晶硅棒，籽晶熔接直径上限值为16-17mm，直径下限值为13-14mm，最小直径值为10-11mm。
2.根据权利要求1所述的多向测温大尺寸单晶硅稳温熔接方法，其特征在于：多个所述测温仪连接有分析系统，所述分析系统读取多个所述测温仪数值；
当各个所述测温仪数值差异幅度不大于最小差异值，计算其平均值为实时热场温度；
当任一个测温仪数值差异幅度大于最小差异值，排除该测温仪数据，计算其他测温仪数值平均值为实时热场温度；
当两个或两个以上测温仪数值差异幅度大于最小差异值，显示测温仪数值异常并警示。
3.根据权利要求1实时的多向测温大尺寸单晶硅稳温熔接方法，其特征在于：所述测温仪为两个，两个所述测温仪相对设在所述单晶炉炉体侧壁上，读取两个测温仪数值，当两个所述测温仪数值差异不大于最小差异值，计算其平均值为实时热场温度；
当两个所述测温仪数值差异大于最小差异值，显示测温仪数值异常并警示。
4.根据权利要求2或3所述的多向测温大尺寸单晶硅稳温熔接方法，其特征在于：所述最小差异值为5-10SP。
5.根据权利要求1-4中任一所述的多向测温大尺寸单晶硅稳温熔接方法，其特征在于：所述引晶增益值为0.085。
6.根据权利要求5所述的多向测温大尺寸单晶硅稳温熔接方法，其特征在于：所述籽晶熔接直径上限值为16.5mm，直径下限值为13mm，最小直径值为10mm。
7.根据权利要求1所述的多向测温大尺寸单晶硅稳温熔接方法，其特征在于：所述熔接温度为1448-1455SP。
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