一种单晶炉自动加料的方法技术

本发明专利技术公开了一种单晶炉自动加料的方法，具体为：（1）加料过程中视觉控制系统监控二次加料装置中料筒下部料块下料情况，具体为：单晶炉视觉控制系统对单晶炉中固液比识别，当固液比达到某一设定值时，单晶炉PLC控制系统启动上轴下降，自动下降二次加料装置；（2）单晶炉PLC控制系统控制二次加料装置至预定位置，启动上轴，分段下降上轴行程，并停留一定时间，二次加料装置内原料加至单晶炉内；（3）视觉控制系统监控发现二次加料装置底碗完全露出，料筒内料块已加完，执行料筒提出工步；（4）反复执行1、2、3步骤，确定已完成炉内预定加料重量，单晶炉PLC控制系统判定加料完成，进入下一步工序；该方法有效提高工作效率，降低人员的工作强度，提升单晶炉自动化程度。提升单晶炉自动化程度。

【技术实现步骤摘要】
一种单晶炉自动加料的方法


[0001]本专利技术涉及一种加料方法，具体涉及一种单晶炉自动加料的方法，属于太阳能电池生产工艺领域。

技术介绍

[0002]单晶炉是一种在惰性气体（氮气、氦气为主）环境中，用石墨加热器将多晶硅等多晶材料熔化，用直拉法生长无错位单晶的设备。
[0003]随着技术的发展，太阳能电池的应用越来越广泛；在太阳能电池原材料单晶硅制备过程中需要采用单晶炉进行制备，单晶炉在加料时会配备单晶炉加料机，但是这种一对一的加料方式，效率较低，成本太高。
[0004]目前专利CN113355738A单晶炉加料方法及单晶炉加料系统，通过控制模块来控制单晶炉加料机及多台单晶炉，智能化程度高，可自动化运行，但是其在单晶品质端及能耗端存在较大缺陷：（1）高氧含量，P型太阳能电池最大转化效率24.5%（目前转化已经做到24.01%）；N型太阳能电池最大转化效率：28.7%（目前转化已经做到25.5%），N型电池将成为未来太阳能电池的主流产品，N型单晶需要有更低氧含量，但专利CN113355738A单晶炉加料方法及单晶炉加料系统，需要在热场部件及进行技改，技改后能耗及N型单晶氧含量，无法达到目前N型单晶需求值，若生产N型，在N型单晶生产上无成本优势，且会造成较大的生产成本压力。（2）高能耗：专利CN113355738A单晶炉加料方法及单晶炉加料系统在行业内应用，其在热场部件的技改，造成单晶炉保温性能变化，在能耗方面较常规上升8
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10kw/h的能耗，虽在效率上有所改善，但是对于单晶生产能耗指标上有较大的影响。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是，针对以上现有技术存在的缺点，提出一种单晶炉自动加料的方法，该方法有效提高工作效率，降低人员的工作强度。
[0006]本专利技术解决以上技术问题的技术方案是：一种单晶炉自动加料的方法，具体包括以下步骤：（1）加料过程中与单晶炉PLC控制系统电连接的视觉控制系统监控二次加料装置中料筒下部料块下料情况，具体为：单晶炉视觉控制系统对单晶炉中的固体硅料和液体硅熔料进行固液比识别，当固液比达到视觉检测设定值时，单晶炉PLC控制系统启动上轴下降，自动下降单晶炉二次加料装置；（2）单晶炉PLC控制系统控制二次加料装置至预定位置，单晶炉PLC控制系统启动上轴，分段下降上轴行程，每步停留1
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2秒，二次加料装置内原料填加至单晶炉内；（3）单晶炉视觉控制系统监控，视觉监控发现二次加料装置底碗完全露出，视觉控制系统识别二次加料装置中料筒内料块已加完，执行下步料筒提出工步；（4）反复执行1、2、3步骤，确定已完成炉内预定加料重量，单晶炉PLC控制系统判定
加料完成，进入下一步工序。
[0007]本专利技术进一步限定的技术方案为：前述单晶炉自动加料的方法中，步骤（2）中单晶炉PLC控制系统控制二次加料装置至预定位置具体为：单晶炉PLC控制系统自动下降二次加料装置控制其至限定位置。
[0008]前述单晶炉自动加料的方法中，步骤（2）中单晶炉PLC控制系统控制二次加料装置至预定位置具体为：单晶炉PLC控制系统监测到二次加料装置重量值发生突变，判定二次加料装置已达到预定加料位置。
[0009]前述单晶炉自动加料的方法中，步骤（2）中分段下降上轴行程，每段下降后也停留1
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2秒。
[0010]前述单晶炉自动加料的方法中，在进行步骤（1）的加料前依次进行人工操作控制单晶炉预热
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副室旋回
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复投，复投后单晶炉视觉系统判定未熔料块的线性尺寸，达到预设固液比，打开插板阀启动加料工序。
[0011]技术效果，先进行人工手动执行预热、副室旋回
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复投
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复投结束工序，人工进行挂料便于后续更好的接入视觉控制系统。
[0012]前述单晶炉自动加料的方法中，单晶炉预热时控制预热时间为30
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50min。
[0013]前述单晶炉自动加料的方法中，步骤（4）加料完成后重复执行步骤1、2、3前先通过单晶炉PLC控制系统进行副室旋回
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复投
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复投结束工序。
[0014]前述单晶炉自动加料的方法中，确定已完成炉内预定加料重量，单晶炉PLC控制系统判定加料完成后手动执行进入籽晶旋回即自动加料工序终止，加料完成。
[0015]本专利技术的有益效果是：采用本专利技术的方法后自动化程度提升，现场操作人员劳动强度降低，现场标准化能力提升，人员重点关注影响生产节拍关键工序，瓶颈工序控制能力得到改善，现场试验数据显示：单晶生产过程预调温工时缩减：30
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50min，单炉生产工时节约：210min以上，单产提升：2kg以上；自动化程度提升：二次加料装置上轴下降时分段下降，减少操作人员加料过程中的不可空因素，单晶生产加料过程中溅硅比例：75%下降至：30%，溅硅比例下降：45%，单晶生产过程中断线比例下降：4.8%，单产提升4kg以上。
[0016]本专利技术采用自动加料引入，人机比优化，按照一个工位30台单晶炉。原：主操+学徒配置采用2+2模式，现只需主操：2名；降低企业用人需求压力，另外人员需求，减少人员需需求可用于人员薪资调整及涨幅，增加企业员工收益。
[0017]自动加料功能实现配和全熔检测预调温度的控制、调温引放视觉检测控制，实现企业由人力密集型向工业2.0职能制造的转型，企业运用管理费用中人力资源费用的控制能力提升，实现企业内部标准化、智能化的升级。
实施方式实施例
[0018]本实施例提供一种单晶炉自动加料的方法，具体包括以下步骤：（1）手动执行单晶炉预热，预热30min；
（2）人员手动执行副室旋回、复投；（3）单晶炉视觉系统判定加料条件合适，启动PLC控制系统，打开插板阀打开，启动料筒下降；（4）加料过程中与单晶炉PLC控制系统电连接的视觉控制系统监控二次加料装置中料筒下部料块下料情况，具体为：单晶炉视觉控制系统对单晶炉中的固体硅料和液体硅熔料进行固液比识别，当固液比达到视觉检测设定值时，该设定值以热屏下口为基准：测量比例：3（固体）：1（液体），视觉系统给定信号至单晶炉PLC控制系统，PLC启动上轴下降，4700行程开始下降，自动下降单晶炉二次加料装置；（5）单晶炉PLC控制系统控制二次加料装置至预定位置或单晶炉PLC控制系统监测仪表重量突变，判定二次加料装置已达到预定加料位置，单晶炉PLC控制系统启动上轴，上轴下降80mm，每下降20mm，停留2S，次数4次，降至位置后停置时间20
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30S，二次加料装置内原料填加至单晶炉内；（6）单晶炉视觉控制系统监控，视觉监控发现二次加料装置底碗完全露出，视觉控制系统识别二次加料装置中料筒内料块已加完，上轴提升100mm后，进入料筒提出工序；（7）加料结束，系统料筒提出开始计时，计时时间：50
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70min。
[0019]（8）副室旋回，坩埚位本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单晶炉自动加料的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：（1）加料过程中与单晶炉PLC控制系统电连接的视觉控制系统监控二次加料装置中料筒下部料块下料情况，具体为：单晶炉视觉控制系统对单晶炉中的固体硅料和液体硅熔料进行固液比识别，当固液比达到视觉检测设定值时，单晶炉PLC控制系统启动上轴下降，自动下降单晶炉二次加料装置；（2）单晶炉PLC控制系统控制二次加料装置至预定位置，单晶炉PLC控制系统启动上轴，分段下降上轴行程，每步停留1
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2秒，二次加料装置内原料填加至单晶炉内；（3）单晶炉视觉控制系统监控，视觉监控发现二次加料装置底碗完全露出，视觉控制系统识别二次加料装置中料筒内料块已加完，执行下步料筒提出工步；（4）反复执行1、2、3步骤，确定已完成炉内预定加料重量，单晶炉PLC控制系统判定加料完成，进入下一步工序。2.根据权利要求1所述的单晶炉自动加料的方法，其特征在于：所述步骤（2）中单晶炉PLC控制系统控制二次加料装置至预定位置具体为：单晶炉PLC控制系统自动下降二次加料装置控制其至限定位置。3.根据权利要求1所述的单晶炉自动加料的方法，其特征在于：所述步骤（2）中单晶炉PLC控制系统控制二次加料装置至预...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏佳俊，王军磊，王艺澄，
申请(专利权)人：云南美科新能源发展有限公司，
类型：发明
国别省市：