[发明专利]光伏多晶硅铸锭炉的控温装置

说明书

技术领域

本发明属于光伏多晶硅铸锭炉的温度自动化控制技术领域，涉及光伏多晶硅铸锭炉控温热电偶失效时的控温装置。

背景技术

太阳能是各种可再生能源中最重要的基本能源，生物质能、风能、海洋能、水能等都来自太阳能，广义地说，太阳能包含以上各种可再生能源。太阳能作为可再生能源的一种，则是指太阳能的直接转化和利用。通过转换装置把太阳辐射能转换成热能利用的属于太阳能热利用技术，再利用热能进行发电的称为太阳能热发电；通过光电转换装置把太阳辐射能转换成电能利用的属于太阳能光发电技术，光电转换装置通常是利用半导体器件(太阳能电池)的光伏效应原理进行光电转换的，因此又称太阳能光伏技术。

联合国召开了一系列有各国领导人参加的高峰会议，讨论和制定世界太阳能战略规划、国际太阳能公约，设立国际太阳能基金等，推动全球太阳能和可再生能源的开发利用。开发利用太阳能和可再生能源成为国际社会的一大主题和共同行动，成为各国制定可持续发展战略的重要内容。中国政府一直把研究开发太阳能和可再生能源技术列入国家科技攻关计划，大大推动了太阳能和可再生能源技术和产业的发展。太阳能利用技术在研究开发、商业化生产、市场开拓方面都获得了长足发展，成为快速、稳定发展的新兴产业之一。

由于硅材料占太阳能电池成本中的绝大部分，降低硅材料的成本是光伏应用的关键。多晶硅铸锭技术是降低太阳能电池成本的重要途径之一，该技术省去了昂贵的单晶拉制过程，也能用较低纯度的硅作投炉料，材料及电能消耗方面都较省。铸锭工艺主要有定向凝固法和浇铸法两种。定向凝固法是将硅料放在坩埚中加以熔融，然后控制保温罩的提升速度从坩埚底部形成冷源以造成一定的温度梯度，使固液界面从坩埚底部向上移动而形成晶锭。

光伏多晶硅铸锭炉的控温热电偶是核心温度检测部件，由于多晶硅铸锭炉工作温度最高达1550℃，工作周期60个小时左右，对控温热电偶要求苛刻，经常发生控温热电偶失效，导致整炉的多晶硅锭报废的问题。

一种名为“一种多晶硅铸锭炉控温热电偶故障处理方法”，专利号为：200810030830.3的专利公开了一种多晶硅铸锭炉控温热电偶故障处理方法，当控温热电偶出现故障后，将控温热电偶闭环温度控制加热功率转换成开环功率控制加热功率。其实现方法为：当控温热电偶正常运行时，每隔一段时间存储加热器的温度特征数据，当控温热电偶出现故障时，调用上一炉存储的温度特征数据，跟踪其中的加热功率设定值的轨迹，直接控制加热器的加热功率，实现开环控温。该专利没有办法考虑多晶硅铸锭炉每炉运行时间的差异性，两炉的运行时间和运行工艺完全相同很困难，开环温度控制的控温效果也不理想。

光学高温计是现有的光伏多晶硅铸锭炉上的一种标准配置，是一种辅助温度测量传感器，用来测量硅液表面温度，协助判断多晶硅硅料在熔化阶段是否彻底融化。不参与对炉的加热器的功率控制。

发明内容

本发明的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种光伏多晶硅铸锭炉的控温装置，同时采用光学高温计和热电偶进行温度控制。本发明具有操作方便，控温可靠、精度高等特点，极大提高多晶硅铸锭质量。

本发明的装置包括安装在光伏多晶硅铸锭炉上的控温热电偶，其特征在于，还包括光伏多晶硅铸锭炉上的光学高温计、主控制器、模拟量输出模块、功率控制器和交流电源；其中，所述控温热电偶和光学高温计的温度输出端分别与主控制器的输入端相连，主控制器的输出端通过模拟量输出模块与功率控制器的输入端相连，功率控制器的输出端与光伏多晶硅铸锭炉的加热器相连，所述交流电源的输入端也与功率控制器的另一输入端相连。

本发明的特点及有益效果：

本发明同时采用多晶硅铸锭炉的光学高温计和热电偶进行温度控制，当控温热电偶出现故障后，将控温热电偶闭环温度控制转换成光学高温计闭环温度控制。本发明具有操作简单，控温可靠、精度高，极大提高多晶硅铸锭质量。

本发明的光学高温计采用非接触测量温度，测量性能稳定，使用光学高温计在控温时具有不易失效，温度控制精度满足要求、调试、整定方便，提高多晶硅铸锭质量。

附图说明

图1为本发明的光伏多晶硅铸锭炉控温装置结构框图；

图2为本发明的光伏多晶硅铸锭炉控温装置实施例结构示意图。

具体实施方式

本发明提出的光伏多晶硅铸锭炉的控温装置结合附图及实施例详细说明如下：

本发明的光伏多晶硅铸锭炉的控温装置结构如图1所示。