[发明专利]一种直拉硅单晶的自动调温方法

说明书

本发明公开的直拉硅单晶的自动调温方法，用于自动调节液面温度，包括以下步骤，设定目标液面温度值Ts，测量实际液面温度值T，以t为固定周期时间计算实际液面温度T与目标液面温度Ts的差值ΔT；判断ΔT是否在给定范围；如果是，则进入温度稳定过程，如果不是，则进行温度调节过程；温度调节过程中，对差值ΔT进行计算，得出功率调节量ΔPower及功率设定值Pr，输出功率设定值Pr，进而调节硅熔体液面温度。本发明取消了SP参与的控制，消除了不稳定因素，提高了系统控制温度的稳定性，提高调温的统一性，提高成品率，降低生产成本。

技术领域

本发明属于单晶生长工艺技术领域，具体涉及一种直拉硅单晶的自动调温方法。

背景技术

随着全球经济的快速发展，人类对能源的需求不断增长，但煤、石油、天然气等化石燃料，正逐渐被耗竭。而作为绿色能源的太阳能正越来越多地被人类所接受和应用，日益受到世界各国的重视并得到大力发展。而硅单晶是制造光伏组件的初始原料。

直拉硅单晶制造过程是将多晶硅料放入石英坩埚中，加热熔化形成液态硅料，然后经过调温、引晶、放肩、转肩、等径、收尾等六个步骤，最终生产出硅单晶棒。在引晶之前需要进行调温，以达到更好的引晶温度，保证引晶质量。目前直拉硅单晶工艺的调温过程主要依靠SP值，依靠操作人员经验，手动调节SP设定值，无判定标准；另外由于热电堆取光孔对中困难，每次的对中位置不一致，导致每炉温度存在差异。

在实际引晶过程中，引晶温度目标值的获取较为困难。目前，一般通过籽晶试验的方法，将籽晶放入硅液中观察籽晶周围的光圈变化，并根据光圈的变化来判断调节温度。该过程需要人工参与，根据以往经验判断，具有不确定性。另外，在调温过程中，炉体内部液体处于高温、高真空环境，采用温度测量装置测量液体表面温度，测温装置与待测表面的距离较远，抗干扰能力差，导致测量精度较低。以上问题使得调温过程存在诸多不确定性，不同人员、不同炉台、不同技术水平等不确定因素导致调温的结果完全不一样，无法实现温度的准确调节，进而导致后期引晶、放肩、转肩、等径等过程温度不稳定，影响成本及产品品质。因此需要一种调温方法，提高温度的稳定性。

发明内容

本发明提供了一种直拉硅单晶的自动调温方法，能够提高控制系统的温度稳定性，提高直拉单晶炉调温过程的自动化程度。

本发明所采用的技术方案是：一种直拉硅单晶的自动调温方法，用于引晶之前自动调节液面温度，包括温度调节过程和温度稳定过程，所述温度调节过程包括以下步骤：

设定功率初始设定值Pi；

设定目标温度值Ts：控制系统自动记录前N次相同工艺条件下的引晶温度，并做平均值处理，作为目标温度值Ts，其中N≥2；

以t为固定周期，测量液体表面实际温度T；

计算实际温度T与目标温度Ts的差值ΔT；

设定ΔT波动的给定范围，判断ΔT是否在给定范围，若ΔT在给定范围内，控制调温过程进入温度稳定过程，若ΔT不在给定范围内，依据ΔT自动调节功率，进而调节液面温度。

进一步地，设定所述温度稳定过程目标持续时间为t1，实际温度稳定过程持续时间为t2，

当t2≥t1时，自动进入引晶阶段；

当t2＜t1时，进行温度调节过程，直到进入引晶阶段。

事例性地，所述t1范围为20-30min。

进一步地，所述差值ΔT的计算公式为：ΔT＝T-Ts，所述差值ΔT的给定范围为±8℃。

进一步地，所述依据ΔT自动调节功率包括依据ΔT计算固定周期t内的功率调节量ΔPower及功率设定值Pr，并输出功率设定值Pr。

更进一步地，所述功率设定值Pr的计算公式为