天通公司快速硅單晶生長工藝控制系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn).pdf

1、當(dāng)今全球面臨嚴(yán)峻的能源形勢、生態(tài)環(huán)境的惡化等社會問題。改變現(xiàn)有的能源結(jié)構(gòu)、發(fā)展可持續(xù)的綠色能源已成為世界各國高度關(guān)注的課題。在有限的資源和嚴(yán)格的環(huán)保要求下，能源形式嚴(yán)重制約了世界各國經(jīng)濟(jì)發(fā)展。為滿足當(dāng)今世界能源的需求和環(huán)境要求，必需發(fā)展可持續(xù)綠色清潔能源來滿足當(dāng)前世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展。在眾多綠色清潔能源中，太陽能光伏發(fā)電具有取之不盡、用之不竭、可以隨地取用、對環(huán)境無污染等特點(diǎn)，在未來的能源消費(fèi)中是不可或缺的主要能源。
　　本論文是針對光伏

2、電池所需的硅單晶生產(chǎn)的設(shè)備及工藝技術(shù)進(jìn)行研究設(shè)計。在深入分析硅單晶生長技術(shù)原理的基礎(chǔ)上，對硅單晶爐所使用的熱場和自動收尾控制程序及先關(guān)工藝進(jìn)行研究設(shè)計。主要內(nèi)容為：
　　1、對硅單晶生長爐在長晶過程中傳熱方式進(jìn)行掌握。通過對 FEMAG-Cz模擬仿真軟件及有限元分析的學(xué)習(xí)，并分析在硅單晶生長系統(tǒng)中熔液流動與熱傳導(dǎo)的控制，確定熔液速度場v(x,y,z,t)與溫度場T(x,y,z,t)，對硅熔體中熔液流動以及熱傳導(dǎo)的控制方程進(jìn)行推導(dǎo)。

3、
　　2、對S-150型硅單晶爐的熱場進(jìn)行分析，建立穩(wěn)態(tài)熱場的數(shù)值模擬，在現(xiàn)有熱場的基礎(chǔ)上使用熱場模擬軟件建立三維模擬圖形，重新設(shè)計改造24寸熱場。并對硅單晶爐在長晶過程中各部分由于熱損失造成的耗電功率進(jìn)行計算分析。對新設(shè)計的熱場進(jìn)行長晶試驗(yàn)，通過實(shí)驗(yàn)，新設(shè)計的熱場在生長8寸硅單晶時，生長的速度達(dá)到1.2mm/min以上，節(jié)能30％以上。
　　3、對S-150型硅單晶爐的可編程邏輯控制器PLC和人機(jī)界面控制軟件進(jìn)行分析，設(shè)計

4、開發(fā)自動收尾控制程序。在晶體等徑和收尾過程中，直徑控制系統(tǒng)存在加熱溫度和提拉速度兩個輸入量，兩個輸出量為晶體直徑和生長速度，輸入輸出之間存在相互藕合關(guān)系。本設(shè)計采用前饋補(bǔ)償解偶和對角矩陣解耦的方法，成功地解決了硅單晶收尾控制中出現(xiàn)的雙入、雙出耦合系統(tǒng)的解偶問題。
　　4、為解決硅晶體在生長過程中硅熔液的余量判斷問題，根據(jù)晶體在生長過程中單位時間△t內(nèi)晶體質(zhì)量的增加量與石英坩堝內(nèi)硅熔液減少量之間的關(guān)系，建立質(zhì)量守恒關(guān)系式。根據(jù)該質(zhì)量