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

1、當(dāng)今全球面臨嚴(yán)峻的能源形勢(shì)、生態(tài)環(huán)境的惡化等社會(huì)問(wèn)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(guó)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(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。為滿(mǎn)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(lái)滿(mǎn)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(yáng)能光伏發(fā)電具有取之不盡、用之不竭、可以隨地取用、對(duì)環(huán)境無(wú)污染等特點(diǎn)，在未來(lái)的能源消費(fèi)中是不可或缺的主要能源。
　　本論文是針對(duì)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(jì)。在深入分析硅單晶生長(zhǎng)技術(shù)原理的基礎(chǔ)上，對(duì)硅單晶爐所使用的熱場(chǎng)和自動(dòng)收尾控制程序及先關(guān)工藝進(jìn)行研究設(shè)計(jì)。主要內(nèi)容為：
　　1、對(duì)硅單晶生長(zhǎng)爐在長(zhǎng)晶過(guò)程中傳熱方式進(jìn)行掌握。通過(guò)對(duì) 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(zhǎng)系統(tǒng)中熔液流動(dòng)與熱傳導(dǎo)的控制，確定熔液速度場(chǎng)v(x,y,z,t)與溫度場(chǎng)T(x,y,z,t)，對(duì)硅熔體中熔液流動(dòng)以及熱傳導(dǎo)的控制方程進(jìn)行推導(dǎo)。

3、
　　2、對(duì)S-150型硅單晶爐的熱場(chǎng)進(jìn)行分析，建立穩(wěn)態(tài)熱場(chǎng)的數(shù)值模擬，在現(xiàn)有熱場(chǎng)的基礎(chǔ)上使用熱場(chǎng)模擬軟件建立三維模擬圖形，重新設(shè)計(jì)改造24寸熱場(chǎng)。并對(duì)硅單晶爐在長(zhǎng)晶過(guò)程中各部分由于熱損失造成的耗電功率進(jìn)行計(jì)算分析。對(duì)新設(shè)計(jì)的熱場(chǎng)進(jìn)行長(zhǎng)晶試驗(yàn)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)，新設(shè)計(jì)的熱場(chǎng)在生長(zhǎng)8寸硅單晶時(shí)，生長(zhǎng)的速度達(dá)到1.2mm/min以上，節(jié)能30％以上。
　　3、對(duì)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(jì)

4、開(kāi)發(fā)自動(dòng)收尾控制程序。在晶體等徑和收尾過(guò)程中，直徑控制系統(tǒng)存在加熱溫度和提拉速度兩個(gè)輸入量，兩個(gè)輸出量為晶體直徑和生長(zhǎng)速度，輸入輸出之間存在相互藕合關(guān)系。本設(shè)計(jì)采用前饋補(bǔ)償解偶和對(duì)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(wèn)題。
　　4、為解決硅晶體在生長(zhǎng)過(guò)程中硅熔液的余量判斷問(wèn)題，根據(jù)晶體在生長(zhǎng)過(guò)程中單位時(shí)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