CN112747603A - 一种绕丝结构及热场温控方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种绕丝结构及热场温控方法,包括炉丝，所述炉丝由炉口辅热区炉丝、恒温区炉丝和炉尾辅热区炉丝构成，所述炉口辅热区炉丝、恒温区炉丝以及炉尾辅热区炉丝在轴向分别由若干温区炉丝构成，至少一组温区炉丝在圆周方向由至少两组分区构成，各分区分别与电路连接，电路控制各分区所在区域的温度，本发明对炉丝的炉口辅热区炉丝、恒温区炉丝和炉尾辅热区炉丝的温区进行温度控制，保证了炉丝整体温度的均匀性，大大提高了控温能力，本发明将至少一组温区至少分成两组分区，每一分区设定相应的功率，通过热电偶控制功率，使硅片组处于优化的温度场，从而实现了硅片组温度的均匀控制。

Description

一种绕丝结构及热场温控方法

技术领域

本发明属于光伏领域，涉及一种绕丝结构及热场温控方法。

背景技术

电阻炉是制造太阳能电池片的重要核心设备，硅片在炉内进行各种工艺处理时，要求硅片温度尽量均匀，电阻炉是硅片反应的热量来源，故电阻炉内电炉丝的绕制与布局就显得尤为重要。

电阻炉在制作设计过程中，为了内部热场均匀，现有技术最常用的方法是对炉丝绕制、布局、节距等方面，尽量做到均匀，然而在生产过程中，由于放在炉内的产品布局不对称，产品与炉丝间的距离差异，各地方的负载本身布置不均匀，炉丝加热后，产品不同部位温度会有差异。

在对产品性能的不断追求中，产品不同部位的温度差异对硅片性能的影响日趋展现出来，常规绕丝结构的热场很难处理这样的问题，本发明有效地解决了这种问题。

发明内容

本发明为了克服现有技术的不足，提供一种绕丝结构及热场温控方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种绕丝结构,其特征在于：包括炉丝和控制炉丝的电路，所述炉丝由炉口辅热区炉丝、恒温区炉丝和炉尾辅热区炉丝构成，所述炉口辅热区炉丝、恒温区炉丝以及炉尾辅热区炉丝在轴向分别由多组温区炉丝构成，至少一组温区炉丝在圆周方向由至少两组分区构成。

进一步的；所述炉口辅热区炉丝、恒温区炉丝、炉尾辅热区炉丝的温区炉丝在圆周方向的分区分别设置为四组，包括上端部、右端部、下端部以及左端部，所述上端部、右端部、下端部以及左端部分别由一路电路控制，所述上端部、右端部、下端部以及左端部控制硅片组所在区域的温度。

进一步的；所述上端部位于硅片组上方，所述右端部位于硅片组右方，所述下端部位于硅片组下方，所述左端部位于硅片组左方，上端部控制硅片组上部硅片所在区域的温度，所述下端部控制硅片组下部硅片所在区域的温度，所述右端部以及左端部控制硅片组中部硅片所在区域的温度。

进一步的；所述炉口辅热区炉丝、恒温区炉丝、炉尾辅热区炉丝的温区炉丝在圆周方向的分区分别设置为三组，包括一路、二路以及三路，所述一路、二路以及三路分别由一路电路控制，所述一路、二路以及三路控制硅片组所在区域的温度。

进一步的；所述炉口辅热区炉丝、恒温区炉丝、炉尾辅热区炉丝的温区炉丝在圆周方向的分区设置为两组，包括上一路以及下一路，所述上一路以及下一路分别由一路电路控制，所述上一路以及下一路控制硅片组所在区域的温度。

一种热场温控方法，该方法通过电路控制分别对所述的热炉绕丝结构中炉丝的温区炉丝进行温度控制，控制电阻炉整体的温度，分别对各温区炉丝的各分区进行温度控制，控制区域温度。

进一步的；包括以下步骤：(1)设定热场中硅片组所在区域达到的目标温度；

(2)电路控制采用热电偶主控和跟随控制的方式，将控制各分区的电路一部分作为主路，每路主路由热电偶反馈控制，另一部分作为依据主路做跟随控制的从路；

(3)确认主路所在区域的温度值与从路所在区域的温度值的差值，并根据差值得出各区域中温度的分布规律；

(4)根据差值确认主从路功率与温度变化的关系；

(5)确认主路的电路功率以及从路电路功率的百分比；

(6)通过上述步骤控制一组温区炉丝的温度，依次上述步骤同步控制其他温区炉丝的温度。

进一步的；所述电路控制的方式将上端部、右端部、下端部以及左端部中不大于三组分区的电路作为主路，其余分区的电路依据主路做跟随控制的从路；将一路、二路以及三路三组中不大于两组分区的电路作为主路，其余分区的电路依据主路做跟随控制的从路；将上一路以及下一路中任一分区作为主路，另一路依据主路做跟随控制的从路。

进一步的；所述电路控制采用热电偶单独控制方式，控制每组温区炉丝的各分区电路均作为主路，每路主路均由各自的热电偶反馈控制。

综上所述，本发明的有益之处在于：

1)、本发明对炉丝的炉口辅热区炉丝、恒温区炉丝和炉尾辅热区炉丝的温区进行温度控制，保证了炉内产品温度的均匀性，大大提高了控温能力。

2)、本发明将至少一组温区至少分成两组分区，每一分区设定相应的功率，通过热电偶控制功率，使硅片组处于优化的温度场，从而实现了硅片组温度的均匀控制。

3)、本发明采用热电偶控制炉丝温度，提高了温度控制的精准度。

4)、本发明的功率控制通过热电偶主控和跟随控制方式以及热电偶单独控制方式，控制方式多样，可选择性高。

5)、本发明的每一温区内的含有多个分区，便于安装和控制。

附图说明

图1为本发明的硅片组安装示意图。

图2为本发明实施例一中炉丝的示意图。

图3为本发明实施例一中炉丝与硅片组安装示意图。

图4为本发明实施例二中炉丝的示意图。

图5为本发明实施例三中炉丝的示意图。

图中标识：硅片组100、上部硅片101、中部硅片102、下部硅片103、石英管200、炉丝300、炉口辅热区炉丝301、恒温区炉丝302、炉尾辅热区炉丝303、上端部310、右端部320、下端部330、左端部340、一路350、二路360、三路370、上一路380、下一路390、硬质保温棉400、外壳500。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后、横向、纵向……)仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

实施例一：

如图1-3所示，一种热炉绕丝结构，包括炉丝300和控制炉丝的电路，所述炉丝300由炉口辅热区炉丝301、恒温区炉丝302和炉尾辅热区炉丝303构成，所述炉口辅热区炉丝301、恒温区炉丝302以及炉尾辅热区炉丝303在轴向分别由若干温区炉丝构成，每组温区炉丝相互独立，温区炉丝分别由上端部310、右端部320、下端部330以及左端部340组成，所述上端部310、右端部320、下端部330以及左端部340分别与电路连接，电路控制上端部310、右端部320、下端部330以及左端部340的温度。

所述炉口辅热区炉丝301位于电阻炉炉口的加热区，恒温区炉丝302位于电阻炉炉中的加热区，炉尾辅热区炉丝303位于电阻炉炉尾的加热区，本实施例中，炉口辅热区炉丝301以及炉尾辅热区炉丝303的温区炉丝分别设置一组，恒温区炉丝302的温区设置为三组。

如图1所示，电阻炉由石英管200、硬质保温棉400以及外壳500构成，所述硅片组100由若干水平排列叠放的硅片组成，水平排列叠放的硅片沿z方向(图示坐标)装入电阻炉，硅片组100由上至下分为三个部分，依次为上部硅片101、中部硅片102以及下部硅片103，所述炉丝300的炉口辅热区炉丝301、恒温区炉丝302和炉尾辅热区炉丝303的温区炉丝在圆周方向的分区分别设置为四组，依次为上端部310、右端部320、下端部330以及左端部340，根据图3的视觉角度，所述上端部310位于正上方且位于硅片组100正上方，所述右端部320位于正右方且位于硅片组100正右方，所述下端部330位于正下方且位于硅片组100正下方，所述左端部340位于正左方且位于硅片组100正左方。

所述上端部310、下端部330、右端部320以及左端部340分别由一路电路控制，具体为，上端部310的一路电路控制上部硅片101所在区域温度，所述下端部330的一路电路控制下部硅片103所在区域温度，所述右端部320以及左端部340的电路控制中部硅片102所在区域温度，从而解决硅片组100所在区域温度不均匀的问题。

所述炉丝300的炉口辅热区炉丝301、恒温区炉丝302和炉尾辅热区炉丝303的温区炉丝分别由上端部310、右端部320、下端部330以及左端部340构成，保证了炉丝300整体温度的均匀性，进而大大提高了控温能力。

实施例二：

如图4所示，本实施例与实施例一的区别在于，实施一中，所述炉丝300的炉口辅热区炉丝301、恒温区炉丝302和炉尾辅热区炉丝303的温区炉丝分别由四组分区(上端部310、右端部320、下端部330以及左端部340)构成，而本实施例中，所述炉丝300的炉口辅热区炉丝301、恒温区炉丝302和炉尾辅热区炉丝303的温区炉丝在圆周方向的分区分别由三组(一路350、二路360以及三路370)构成。

实施例三：

如图5所示，本实施例与上述实施例的区别在于，实施一中，所述炉丝300的炉口辅热区炉丝301、恒温区炉丝302和炉尾辅热区炉丝303的温区炉丝分别由四组分区(上端部310、右端部320、下端部330以及左端部340)构成，实施例二中，所述炉丝300的炉口辅热区炉丝301、恒温区炉丝302和炉尾辅热区炉丝303的温区炉丝分别由三组分区(一路350、二路360以及三路370)构成，而本实施例中，所述炉丝300的炉口辅热区炉丝301、恒温区炉丝302和炉尾辅热区炉丝的温区炉丝303分别在圆周方向的分区分别由两组(上一路380以及下一路390)构成。

上述实施例中，炉口辅热区炉丝301、恒温区炉丝302以及炉尾辅热区炉丝303每一区内的各分区炉丝密度相同，每一区内的各分区均等分布。

上述实施例中，炉口辅热区炉丝301、恒温区炉丝302以及炉尾辅热区炉丝303的温区炉丝的各分区炉丝密度相同，每一温区炉丝内的各分区炉丝均等分布。

此外，在其他实施例中，所述炉丝300的炉口辅热区炉丝301、恒温区炉丝302、炉尾辅热区炉丝303中至少一组温区炉丝由至少两组分区构成。

在其他实施例中，硅片也可以以竖直排列叠放、倾斜排列叠放或其他排列方式装入电阻炉。

本发明还提供了一种热场温控方法，该方法通过电路控制分别对上述热炉绕丝结构中炉丝300的炉口辅热区炉丝301、恒温区炉丝302和炉尾辅热区炉丝303的温区炉丝进行温度控制，保证电阻炉整体的温度，同时分别对各温区炉丝的各分区进行温度控制，保证硅片组100在每一分区内达到温度需求。

根据本发明，具体的操作方法如下：

(1)设定热场中硅片组100所在区域达到的目标温度值；

(2)电路控制采用热电偶主控和跟随控制的方式，将控制各分区的电路一部分作为主路，常规情况下，可选但不限于最低温度区域所对应的电路为主路，每路主路由热电偶反馈控制，另一部分作为依据主路做跟随控制的从路；

(3)确认主路所在区域的温度值与从路所在区域的温度值的差值，并根据差值得出各区域中温度的分布规律；

叠加安装的硅片组100因摆放方式不同导致上部硅片101、中部硅片102以及下部硅片103温度有差异，记录好上部硅片101、中部硅片102以及下部硅片103区域的温度为区域温度值。

(4)根据差值确认主从路功率与温度变化的关系；

设定主路功率为基准功率，主路所在区域的温度值与目标温度值的差值为负值时，即主路所在区域的温度值小于目标温度值，为使主路所在区域的温度达到目标温度值，主路功率按比例调高，从路所在区域的温度值与目标温度值的差值为负值时，即从路所在区域的温度值小于目标温度值，为使从路所在区域的温度达到目标温度值，从路功率(至少一组)需大于基准功率，差值为正值时，即从路所在区域的温度值大于目标温度值，为使从路所在区域的温度达到目标温度值，从路功率(至少一组)需小于基准功率，确认主从路功率比例，从而使主从路所在区域的温度值同步达到目标温度值。

(5)根据步骤4，确认主路的电路功率以及从路电路功率的百分比；

根据实施例一中，将上端部310、右端部320、下端部330以及左端部340组成的四分区中一部分分区(不大于三组分区)的电路作为主路，另一部分依据主路做跟随控制的从路，以左端部340作为主路，上端部310、右端部320以及下端部330作为从路为例，左端部340的电路功率设置为P，右端部340的电路功率为100％P，上端部310的电路功率为10％-30％P，下端部330电路功率为20％-70％P，根据实际操作需要，功率的比例可采用其他数值。

根据实施例二中，将一路350、二路360以及三路370组成的三分区中一部分分区(不大于两组分区)的电路作为主路，另一部分依据主路做跟随控制的从路，以一路350作为主路，二路360以及三路370作为从路为例，一路350的电路功率设置为P，二路360的电路功率为10％P，三路370的电路功率为50％P，根据实际操作需要，功率的比例可采用其他数值。

根据实施例三中，将上一路380以及下一路390中任一分区的电路作为主路，另一个依据主路做跟随控制的从路，以上一路380作为主路，下一路390作为从路为例，上一路380的电路功率设置为P，下一路390的电路功率为50％P，根据实际操作需要，功率的比例可采用其他数值。

(6)通过步骤1-5一组温区炉丝的温度，依次上述步骤同步控制其他温区炉丝的温度。

步骤2的电路控制采用热电偶主控和跟随控制的方式，优选的也可采用热电偶单独控制方式，即控制每组温区炉丝的各分区电路均作为主路，每路主路均由各自的热电偶反馈控制。

显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

Claims (9)

1.一种绕丝结构,其特征在于：包括炉丝和控制炉丝的电路，所述炉丝由炉口辅热区炉丝、恒温区炉丝和炉尾辅热区炉丝构成，所述炉口辅热区炉丝、恒温区炉丝以及炉尾辅热区炉丝在轴向分别由多组温区炉丝构成，至少一组温区炉丝在圆周方向由至少两组分区构成。

2.根据权利要求1所述的一种绕丝结构，其特征在于：所述炉口辅热区炉丝、恒温区炉丝、炉尾辅热区炉丝的温区炉丝在圆周方向的分区分别设置为四组，包括上端部、右端部、下端部以及左端部，所述上端部、右端部、下端部以及左端部分别由一路电路控制，所述上端部、右端部、下端部以及左端部控制硅片组所在区域的温度。

3.根据权利要求2所述的一种绕丝结构，其特征在于：所述上端部位于硅片组上方，所述右端部位于硅片组右方，所述下端部位于硅片组下方，所述左端部位于硅片组左方，上端部控制硅片组上部硅片所在区域的温度，所述下端部控制硅片组下部硅片所在区域的温度，所述右端部以及左端部控制硅片组中部硅片所在区域的温度。

4.根据权利要求1所述的一种绕丝结构，其特征在于：所述炉口辅热区炉丝、恒温区炉丝、炉尾辅热区炉丝的温区炉丝在圆周方向的分区分别设置为三组，包括一路、二路以及三路，所述一路、二路以及三路分别由一路电路控制，所述一路、二路以及三路控制硅片组所在区域的温度。

5.根据权利要求1所述的一种绕丝结构，其特征在于：所述炉口辅热区炉丝、恒温区炉丝、炉尾辅热区炉丝的温区炉丝在圆周方向的分区设置为两组，包括上一路以及下一路，所述上一路以及下一路分别由一路电路控制，所述上一路以及下一路控制硅片组所在区域的温度。

6.一种热场温控方法，其特征在于：该方法通过电路控制分别对权利要求1至5中任一项所述的绕丝结构中炉丝的温区炉丝进行温度控制，控制电阻炉整体的温度，分别对各温区炉丝的各分区进行温度控制，控制区域温度。

7.根据权利要求6所述的一种热场温控方法，包括以下步骤：

(1)设定热场中硅片组所在区域达到的目标温度；

(2)电路控制采用热电偶主控和跟随控制的方式，将控制各分区的电路一部分作为主路，每路主路由热电偶反馈控制，另一部分作为依据主路做跟随控制的从路；

(3)确认主路所在区域的温度值与从路所在区域的温度值的差值，根据差值得出各区域中温度的分布规律；

(4)根据差值确认主从路功率与温度变化的关系；

(5)确认主路的电路功率以及从路电路功率的百分比；

(6)通过上述步骤控制一组温区炉丝的温度，依次上述步骤同步控制其他温区炉丝的温度。

8.根据权利要求6所述的一种热场温控方法，其特征在于：所述电路控制的方式将上端部、右端部、下端部以及左端部中不大于三组分区的电路作为主路，其余分区的电路依据主路做跟随控制的从路；将一路、二路以及三路三组中不大于两组分区的电路作为主路，其余分区的电路依据主路做跟随控制的从路；将上一路以及下一路中任一分区的电路作为主路，另一路依据主路做跟随控制的从路。

9.根据权利要求6所述的一种热场温控方法，其特征在于：所述电路控制采用热电偶单独控制方式，控制每组温区炉丝的各分区电路均作为主路，每路主路均由各自的热电偶反馈控制。

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