多晶铸锭炉炉双电源加热控制

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1、多晶铸锭炉炉双电源加热控制【摘要】简要介绍多晶硅铸锭炉的工作原理，重点介绍多晶硅铸锭炉双电源加热控制方式，以及多晶铸锭炉双电源加热优势。【关键词】多晶硅铸锭炉；保温板；加热器；功率单元;变压器【中图分类号】TF063【文献标识码】A【文章编号】1672—5158(2012)10-0181-01多晶硅铸锭炉是用于生产多晶硅锭的主要设备，该设备用于生产多晶硅锭，是多晶电池光伏产业链的源头设备，目前主要的设备厂家有，美国GT公司、浙江晶盛机电、精工科技、以及京运通等，多晶设备国产化步伐的加快，也加速了行业成本的下降，同时新技术的引进、设备升级改造，

2、双电源等控制方式的推出使得1多晶铸锭炉简介1.1工作原理多晶硅铸锭炉控制原理简述如下：通过工控机设置合理的工艺条件和预设定参数后，将信息送达SNAP智能控制器。把通过SiN涂布处理的增埸里装入多晶硅料，并将其放置在具有作用的DS块上；闭合炉体及各阀门并抽真空。然后通过触发板调整可控硅来控制变压器输出3800A左右的电流加到加热器，并通过SNAP智能控制器，自动温度控制，加热若干小时后使的多晶硅料熔化。当多晶硅料完全熔化后，根据工艺设定要求，缓慢提升隔热笼高度,暴露出DS块,使能量可以藉辐射方式散发至炉体,再通过炉体中的冷却水将热量带走，DS块

3、的温度下降会使硅溶液形成垂直的温度梯度，此温度梯度控制硅由底部开始凝固结晶。当所有硅料凝固结晶后，硅锭再经过热退火，供入惰性气体（氫气），控制冷却方式等步骤消除热应力，以避免铸块出现裂缝及减少差排的发生。冷却到规定温度后，开炉出料。1.2多晶硅铸锭炉的重要构成炉体：多晶硅铸锭炉炉体主要由中空的不锈钢炉体，采用上下炉体两部分构成，冷却水在中空管路中，对于炉体内进行冷却，有些厂家铸锭炉采用底部气冷、或者利用百叶加水冷铜盘的方式增加了底部冷却，利于类单晶的实验项目。热场：多晶硅铸锭炉由变压器、顶侧加热器、隔热笼保温层、ds块等部分构成，一些厂家加热

4、系统，进行优化，顶测加热器分开控制。真空系统：由真空泵组、真空管路、比例阀、闸板阀等构成监测系统：测温热电偶、红外仪、压力计、流量计、泄露检测等氫气：铸锭炉用氫气对于硅锭进行除杂、以及惰性环境的生成。质量流量控制器是有效控制氫气流量的通用器件。2多晶铸锭炉双电源加热2.1多晶铸锭炉电源加热简介多晶铸锭炉加热系统主要由功率单元、可控硅、变压器、石墨加热器、铜电极、以及绝缘垫片构成。普通的铸锭炉采用一套功率单元触发机构，铸锭炉通过设定的工艺控制方式，由PLC发送信号到功率单元，功率单元发送触发电压到可控硅控制器，通过控制可控硅控制器的导通和关断来

5、控制主电源与变压器之间三相电的导通与关断，通过可控硅的三项电源经过变压器的电磁互感线圈后，再利用顶测双三角形加热方式，对顶部和侧部加热器同时进行加热控制。加载到加热器上的三项电分别作用到6个铜电极上，（如图所示）然后电源瞬间加载到与铜电极相连的石墨电极上，利用三角型连接的加热器进行加热，通过绝缘瓦片将加热器与炉体绝缘，完成加热控制。加热器：多晶铸锭炉加热器由顶部加热器和侧部加热器构成，加热器材质为高纯石墨，电阻级别为毫欧级。绝缘机构：铸锭炉加热器和炉体绝缘是通过半圆形的一对瓦片和一对垫片组成，材料通常是高纯度氮化硼，通常绝缘效果在兆欧级以上。

6、2.2双电源控制原理双电源控制方式：双电源系统由两套独立的功率单元控制，能够根据设定要求通过触发板分开控制两条线路的导通与关断，两条线路经过对应的变压器后分别加载到顶部、侧部加热器上如图所示，顶部加热器为①③⑤三个电极控制，侧部加热器为②④⑥三个电极控制，从而实现了顶侧加热器分开的控制系统。2.3双电源控制优势①更加的节能，双电源控制可以有效的减少侧部加热器长晶段加热时间，从而达到减少加热电力的目的，同时减少单位时间内冷却水带走的热量，从而间接地减少了动力制冷设备的负荷。②更好的控制热场，双电源控制可以轻松实现顶侧加热器分开加热，通过调节顶侧

7、系数来达到控制热场的目的。③对于晶体生长有很大改进，双电源控制有利于在铸锭炉内部形成更均匀的垂直梯度，从而更好的控制长晶速率，使得长晶界面更加平缓，从而减少阴影、红区等不利因素。④减轻主线路电流承载负荷，双电源控制可以有效的减少主线路电流叠加，从而减少线路负载量，对于母线、配电室有一定的保护作用。⑤延长内部热场使用寿命，生长段调节顶侧系数后，减少侧部加热器对于相邻保温板的热接触，从而延长内部保温板热场使用寿命。随着光伏产业链的不断调整，以及高效多晶电池的全面推广，淘汰、升级旧设备是必然趋势，多晶铸锭炉双电源控制加热必将成为行业内推广升级的主流

8、，为渐冷的光伏行业注入一支强心剂。