制备单晶硅片清洗机水温控制方法、系统、设备及介质技术方案

本发明专利技术提供一种制备单晶硅片清洗机水温控制方法、系统、设备及介质，方法包括以下步骤：实时监测单晶硅片表面各点处清洗溶液颗粒和清洗环境参数；构建沿垂直方向的热传输平衡方程；采用加权最小二乘算法构建最优水温和超声波振动频率产生的压强目标计算模型；判断求得的水温是否达到最优水温阈值，且求得的超声波振动频率是否达到最优超声波振动频率产生的压强阈值，进而判断输出水温和超声波振动频率产生的压强控制指令。本发明专利技术采用加权最小二乘算法优化满足构建的热传输平衡方程的最优水温和超声波振动频率产生的压强目标计算模型，充分考虑了清洗溶液颗粒与单晶硅片产生的摩擦对水温控制和压强控制的影响，提高了优化结果的准确性。结果的准确性。结果的准确性。

【技术实现步骤摘要】
制备单晶硅片清洗机水温控制方法、系统、设备及介质


[0001]本专利技术属于单晶硅片清洗方法
，具体涉及一种制备单晶硅片清洗机水温控制方法、系统、设备及介质。

技术介绍

[0002]地球上资源的日趋减少和环境污染问题的日趋严重，使人们越来越重视可持续发展的重要性。随着经济发展对能源的需求和消耗越来越高，由于人类生产活动所依赖的煤炭、石油和天然气等化石燃料大量被开采而面临枯竭，优化能源结构，大力发展新能源已是势在必行。太阳能因其广泛性、丰富性、安全性和清洁性而颇受人们青睐，是“取之不尽，用之不竭”的资源，成为最具发展潜力的可再生能源。太阳能电池发电是太阳能利用的一种重要方式，其能通过光生伏特效应把太阳光转化成电，是世界各国积极发展的一种可再生能源技术。由于太阳能发电具有清洁、安全、便利、高效等优点，太阳能光伏发电受到全球的重视，并成为各国重点发展的新兴产业。
[0003]近年来随着光伏发电行业下游应用市场的不断扩大，硅片市场的需求也在不断提高。而太阳能电池片主要由硅片组成，其中硅片质量的好坏直接影响太阳能电池片的综合性能。在晶硅系列太阳能电池中，单晶硅电池内部晶体结构特征决定了其转换效率明显高于多晶硅电池。
[0004]在单晶硅片的制备过程中，硅表面涂有一层具有良好性能的减反射薄膜，有害的杂质离子进入二氧化硅层，会降低绝缘性能，清洗检验后绝缘性能会更好；在等离子边缘腐蚀中，如果有油污、水气、灰尘和其它杂质存在，会影响器件的质量，清洗检验后质量大大提高，因此，单晶硅片的制备后的清洗过程对太阳能电池的质量至关重要。如中国专利CN202120234052.0或中国专利申请文件CN202210054210.3公开的现有技术通常采用超声波清洗机对单晶硅片进行清洗，但是其并不能良好地控制超声波清洗机发出的超声波频率以及水温进而使单晶硅片受到的温度以及超声波频率产生的压强不均匀或不能够达到最优的清洗状态进而呈片状的单晶硅片清洗不彻底或不均匀，导致太阳能电池的发电功率下降。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对上述缺陷，提供一种制备单晶硅片清洗机水温控制方法、系统、设备及介质。本专利技术提供的制备单晶硅片清洗机水温控制方法将被清洗的单晶硅片视为一个长方形六面体，进而通过实时监测单晶硅片表面各点处的清洗溶液颗粒的参数以及单晶硅片处于的清洗环境的温度和受到的超声波振动产生的压强，进而采用加权最小二乘算法优化满足构建的热传输平衡方程的最优水温和超声波振动频率产生的压强目标计算模型，本专利技术的控制算法得到了最优的水温额超声波振动产生的压强，从水温和超声波产生的压强两方面控制了单晶硅片超声波清洗，并且在采用加权最小二乘算法优化求得最优水温和超声波振动产生的压强过程中，充分考虑了基于三维笛卡尔坐标系下的x轴和y轴组成的横截面积
平面上清洗溶液颗粒与单晶硅片产生的摩擦对水温控制和压强控制的影响，提高了优化结果的准确性。
[0006]本专利技术提供如下技术方案：制备单晶硅片清洗机水温控制方法，包括以下步骤：S1：实时监测单晶硅片表面各点处清洗溶液颗粒的运动速度和坐标、各点处清洗溶液颗粒的温度，受到单晶硅片清洗机的超声波振动频率时的各点处清洗溶液颗粒受到的压强；S2：构建沿垂直方向的热传输平衡方程；S3：基于所述S2步骤构建的沿垂直方向的热传输平衡方程，采用加权最小二乘算法构建最优水温和超声波振动频率产生的压强目标计算模型；S4：判断基于所述S3步骤求得的水温是否达到最优水温阈值，且求得的超声波振动频率是否达到最优超声波振动频率产生的压强阈值，若达到，则输出水温和超声波振动频率产生的压强控制指令，否则重复步骤S1
‑
S3；所述最优水温阈值为40℃～50℃，所述最优超声波振动频率产生的压强阈值为0.010MPa～0.015MPa。
[0007]进一步地，所述S2步骤中构建的沿垂直方向热传输平衡方程，为构建的沿垂直方向于三维笛卡尔坐标系下的z轴的热传输平衡方程：其中，、和分别为所述S1步骤实时监测得到的单晶硅片表面第i个点处清洗溶液颗粒于三维笛卡尔坐标系下t时刻x轴速度、y轴速度和z轴速度，、和分别为所述S1步骤实时监测得到的单晶硅片表面第i个点处清洗溶液颗粒于三维笛卡尔坐标系下t时刻x轴坐标、y轴坐标和z轴坐标，为单晶硅片表面于三维笛卡尔坐标系下z轴方向的交换热量，为清洗溶液颗粒与单晶硅片表面的摩擦系数；为t时刻的三维笛卡尔坐标系下t时刻x轴和y轴组成的平面的横截面温度，i=1, 2, ..., m；的计算公式如下：的计算公式如下：为单晶硅片于三维笛卡尔坐标系下的z轴高度。
[0008]进一步地，所述单晶硅片表面于三维笛卡尔坐标系下z轴方向的交换热量的计算公式如下：其中，ε为单晶硅片清洗溶液的流体粘度。
[0009]进一步地，所述清洗溶液颗粒与单晶硅片表面的摩擦系数的的计算公式如下：其中，为单晶硅片于三维笛卡尔坐标系下的x轴长度，为单晶硅片于三维笛卡
尔坐标系下的y轴宽度，i为单晶硅片表面第i个点处清洗溶液颗粒，ρ为单晶硅片清洗溶液的流体密度。
[0010]进一步地，所述S3步骤中采用加权最小二乘算法构建的最优水温和超声波振动频率产生的压强目标计算模型如下：率产生的压强目标计算模型如下：s.t.，；其中，为目标函数的梯度向量，为目标函数的Jacobi矩阵，B为目标函数的黑塞矩阵；为t时刻目标函数关于温度的残差向量矩阵，为t时刻目标函数关于压强的残差向量矩阵，是向量矩阵的欧氏范数，向量矩阵的欧氏范数的平方，为t时刻目标函数关于温度的残差向量矩阵的计算权重系数，为t时刻目标函数关于压强的残差向量矩阵的计算权重系数。
[0011]进一步地，所述t时刻目标函数关于温度的残差向量矩阵和所述t时刻目标函数关于压强的残差向量矩阵分别如下：分别如下：其中，其中，为t时刻的目标函数的观测值，为真实值， ，为a时刻有关于温度观测产生的随机误差，为b时刻有关于压强观测产生的随机误差。
[0012]进一步地，所述目标函数的Jacobi矩阵如下：所述目标函数的黑塞矩阵B计算公式如下：
其中，t=1,2,
…
,n。
[0013]本专利技术还提供制备单晶硅片清洗机水温控制系统，所述系统包括参数监测模块、热平衡计算模块、主控制模块；所述参数监测模块，用于实时监测单晶硅片表面各点处清洗溶液颗粒的运动速度、各点处清洗溶液颗粒的温度，受到单晶硅片清洗机的超声波振动频率时的各点处清洗溶液颗粒受到的压强；所述热平衡计算模块，用于构建沿垂直方向的热传输平衡方程，所述主控制模块，用于基于构建的沿垂直方向的热传输平衡方程，采用加权最小二乘算法构建最优水温和超声波振动频率产生的压强目标计算模型；并判断求得的水温是否达到最优水温阈值，且求得的超声波振动频率是否达到最优超声波振动频率产生的压强阈值，进而控制是否输出水温和超声波振动频率产生的压强控制指令。
[0014]本专利技术还提供一种制备单晶硅片清洗机水温控制设备，包括存储器，处理器及存储在存储器上并可在处理器运行的计算机程序，所述处理器执本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.制备单晶硅片清洗机水温控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：实时监测单晶硅片表面各点处清洗溶液颗粒的运动速度和坐标、各点处清洗溶液颗粒的温度，受到单晶硅片清洗机的超声波振动频率时的各点处清洗溶液颗粒受到的压强；S2：构建沿垂直方向的热传输平衡方程；S3：基于所述S2步骤构建的沿垂直方向的热传输平衡方程，采用加权最小二乘算法构建最优水温和超声波振动频率产生的压强目标计算模型；S4：判断基于所述S3步骤求得的水温是否达到最优水温阈值，且求得的超声波振动频率产生的压强是否达到最优超声波振动频率产生的压强阈值，若达到，则输出水温和超声波振动频率产生的压强控制指令，否则重复步骤S1
‑
S3；所述最优水温阈值为40℃～50℃，所述最优超声波振动频率产生的压强阈值为0.010MPa～0.015MPa。2.根据权利要求1所述的制备单晶硅片清洗机水温控制方法，其特征在于，所述S2步骤中构建的沿垂直方向热传输平衡方程，为构建的沿垂直方向于三维笛卡尔坐标系下的z轴的热传输平衡方程：其中，、和分别为所述S1步骤实时监测得到的单晶硅片表面第i个点处清洗溶液颗粒于三维笛卡尔坐标系下t时刻x轴速度、y轴速度和z轴速度，、和分别为所述S1步骤实时监测得到的单晶硅片表面第i个点处清洗溶液颗粒于三维笛卡尔坐标系下t时刻x轴坐标、y轴坐标和z轴坐标，为单晶硅片表面于三维笛卡尔坐标系下z轴方向的交换热量为清洗溶液颗粒与单晶硅片表面的摩擦系数；为t时刻的三维笛卡尔坐标系下t时刻x轴和y轴组成的平面的横截面温度，i=1, 2, ..., m；的计算公式如下：的计算公式如下：为单晶硅片于三维笛卡尔坐标系下的z轴高度。3.根据权利要求2所述的制备单晶硅片清洗机水温控制方法，其特征在于，所述单晶硅片表面于三维笛卡尔坐标系下z轴方向的交换热量的计算公式如下：其中，ε为单晶硅片清洗溶液的流体粘度。4.根据权利要求2或3所述的制备单晶硅片清洗机水温控制方法，其特征在于，所述清洗溶液颗粒与单晶硅片表面的摩擦系数的的计算公式如下：其中，为单晶硅片于三维笛卡尔坐标系下的x轴长度，为单晶硅片于三维笛卡尔坐
标系下的y轴宽度，i为单晶硅片表面第i个点处清洗溶液颗粒，ρ为单晶硅片清洗溶液的流体密度。5.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯震坤，章祥静，
申请(专利权)人：无锡京运通科技有限公司，
类型：发明
国别省市：