[发明专利]一种铸造多晶硅顶侧分开控制的加热控制系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铸造多晶硅顶侧分开控制的加热控制系统及其控制方法。

背景技术

随着经济的发展、社会的进步，人们对能源提出越来越高的要求，寻找新能源成为当前人类面临的迫切课题。现有电力能源的来源主要有火电、水电和核电三种，但这三种能源都不同程度对我们赖以生存的环境造成影响，并存在各种安装隐患。而太阳能是人类取之不尽用之不歇的可再生能源，也是清洁能源，它资源丰富，既可免费使用，又无需运输，为人类创造了一种新的生活形态，使社会及人类进入一个节约能源减少污染的时代。晶硅太阳能光伏发电是目前发展最快，最具活力和开发研究潜力的利用领域，而晶硅电池材料制造工艺中，最主要的方式是以多晶铸锭为主。该方法是将多晶硅料通过在铸锭炉里面高温加热熔化，再通过工艺方法定向长晶最后制成所需要的成品多晶硅锭。

现有铸锭技术普通采用一个可控硅系统和一个配电柜系统控制整个五面加热，现有铸锭技术周期较长，铸锭能耗较高，而且难于达到晶体不同阶段对顶部和侧部功率的不同需求，使晶体熔化界面不平，晶粒生长不能垂直于坩埚底面，影响晶体成型质量。

发明内容

本发明其目的就在于提供一种铸造多晶硅顶侧分开控制的加热控制系统及其控制方法，解决了现有普通铸锭技术采用一个可控硅系统和一个配电柜系统控制整个五面加热，其铸锭技术周期较长，铸锭能耗较高，而且难于达到晶体不同阶段对顶部和侧部功率的不同需求，使晶体熔化界面不平，晶粒生长不能垂直于坩埚底面，影响晶体成型质量的问题。

实现上述目的而采取的技术方案，一种铸造多晶硅顶侧分开控制的加热控制系统，包括人机界面、配电柜，所述人机界面连接工控机，工控机连接控制柜，所述控制柜内设有控制模块，控制模块连接可控硅，所述可控硅一路经顶部信号线连接顶部控制可控硅，可控硅另一路经侧部信号线连接有侧部控制可控硅，所述侧部信号线和顶部信号线均连接至配电柜，配电柜通过两个相并联的变压器连接外部供电器，所述顶部控制可控硅和侧部控制可控硅均包括有三个经水缆电缆连接的加热电极。

一种铸造多晶硅顶侧分开控制的加热控制方法，所述铸锭多晶硅顶侧分开控制的加热控制方法辅材选用G5石英坩埚，装料重量500-600kg送入铸锭炉内，抽真空后运行铸锭工艺，加热5-8小时运行至1500摄氏度后由功率控制模式转换成温度控制模式；熔化阶段隔热笼由零位逐步打开到4-8cm,顶部功率比值由50%逐步增加到80%，坩埚内温度为1380-1450摄氏度，坩埚底部温度900-1200摄氏度，实现晶体定向生长。

有益效果

与现有技术相比本发明具有以下优点。

1.能够缩短多晶硅的熔化时间，减少长晶和退火阶段上下温度梯度，从而达到缩短整体铸锭周期的目的；

2.可以实现铸锭顶侧分开控制，在熔化阶段加大顶部功率分配，相应减少侧部功率分配，最大限度让硅料从上往下熔化，热量从坩埚上部由高到低传递，避免热量散失，从而增加硅料的热吸收能力，提升单位时间硅料熔化速率；

3.可以自由分配顶部和侧部功率大小，可根据晶粒生长方向调整顶部功率比大小，实现晶粒从坩埚底部的垂直生长，降低晶体生长缺陷和位错，提升晶体生长整体质量；

4.能够有效保护籽晶，通过对熔化阶段逐步减少侧部功率的方式，降低坩埚侧壁温度，有效减少中心与四边籽晶的高度差值；

5.可以提升晶锭成品率，籽晶高度可以最大限度降低，减少底部红区对晶锭的影响，从而有效提升晶锭成品率；

6.不影响晶锭侧部红区长度，降低了生产成本。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步详述。

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

本系统包括人机界面1、配电柜10，所述人机界面1连接工控机2，工控机2连接控制柜3，如图1所示，所述控制柜3内设有控制模块4，控制模块4连接可控硅5，所述可控硅5一路经顶部信号线6连接顶部控制可控硅8，可控硅5另一路经侧部信号线7连接有侧部控制可控硅9，所述侧部信号线7和顶部信号线6均连接至配电柜10，配电柜10通过两个相并联的变压器11连接外部供电器12，所述顶部控制可控硅8和侧部控制可控硅9均包括有三个经水缆电缆13连接的加热电极14。

所述工控机2与可控硅5通过网线联网对接，达到可控硅5能够控制各个模块并且各模块之间能够实现单独计算，从而实现各个工艺参数的监控。