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

1、當今全球面臨嚴峻的能源形勢、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。在有限的資源和嚴格的環(huán)保要求下，能源形式嚴重制約了世界各國經(jīng)濟發(fā)展。為滿足當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前世界經(jīng)濟發(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，在未來的能源消費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)的設備及工藝技術(shù)進行研究設計。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)工藝進行研究設計。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行掌握。通過對 FEMAG-Cz模擬仿真軟件及有限元分析的學習，并分析在硅單晶生長系統(tǒng)中熔液流動與熱傳導的控制，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的控制方程進行推導。

3、
　　2、對S-150型硅單晶爐的熱場進行分析，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行計算分析。對新設計的熱場進行長晶試驗，通過實驗，新設計的熱場在生長8寸硅單晶時，生長的速度達到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和人機界面控制軟件進行分析，設計

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。本設計采用前饋補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