1.擴散爐作用
擴散爐主要用于對晶硅表面行程PN結,由于太陽能電池的基本原理在于行程PN結,處于激發(fā)狀態(tài)的光子的能量將使得PN結中的電子產生空穴的移動,這樣即形成了電流,因此,擴散是晶硅太陽能電池片中的關鍵一環(huán),其生產過程的化學反應過程由以下的反應構成:
擴散爐提供此反應的設備,提供反應所需的溫度、壓力條件及物料裝載與卸載的傳動機構。
2.擴散爐機柜構成
擴散爐由裝載系統(tǒng)、擴散爐體、起源柜、電源柜與控制系統(tǒng)構成。
2.1裝載系統(tǒng)
由槳、槳托、傳動系統(tǒng)、手動上料臺、提升裝置、晶硅片儲存盒、真空吸筆裝置、冷卻箱、過濾箱構成,槳由升降電機和聯(lián)動裝置構成進行提升,可采用皮帶傳動方式。
2.2起源柜
由酸排、熱排系統(tǒng)構成,對于其中的廢酸進行排放,并且也對熱量進行排放以便確保門打開后的吸收,這個單元也包括了冷卻水系統(tǒng)、尾氣瓶排放區(qū)、氣體控制區(qū)(氮氣、氧氣和CDA)、Bubbler放置區(qū)。
2.3電氣控制系統(tǒng)
由IPC、分布式I/O、熱電偶、可控硅加熱器等構成,提供對整個生產過程的實時工藝參數(shù)控制及監(jiān)控過程確保生產質量與安全。
2.4電源柜
則是提供加熱可控硅所需的開關電源等。
3.擴散爐功能要求
3.1配方管理器
這個單元是對整個配方的管理,創(chuàng)建和更改配方
提供系統(tǒng)擴散工藝的不同晶硅的工藝配方,包括以下參數(shù)
3.1.1工藝時間
3.1.2溫度由級聯(lián)溫度控制單元進行控制
爐體內部超溫報警熱電偶、工藝溫度檢測熱電偶
爐體外層由多個可控硅加熱單元構成,對爐內進行加熱,確保爐溫。
冷卻系統(tǒng)的進出水溫度檢測。
3.1.3壓力
3.1.4氣流
3.1.5裝載機的控制與通信
3.2狀態(tài)實時監(jiān)控
監(jiān)視啟動、停止、工藝參數(shù)(溫度、壓力、氣流)等狀態(tài)
3.3爐門控制系統(tǒng)
由于通往爐內的氣體為有毒有害氣體,必須確保氣體,這包括對爐門控制的步進電機驅動,以及酸排、排風、吸氣等執(zhí)行動作。
4. 控制系統(tǒng)構成
貝加萊為某知名擴散爐制造商提供了完整的控制系統(tǒng),其系統(tǒng)結構和配置圖如下:
4.1分布式控制系統(tǒng)
系統(tǒng)由多個PLC構成,分別控制多個不同的爐體內的溫度、氣流、壓力等,并且有單獨的門控制系統(tǒng)。
4.2安全系統(tǒng)
由于擴散生產存在對人體有害的氣體,對于爐門的控制采用了安全系統(tǒng),當發(fā)現(xiàn)有氣體泄露時安全系統(tǒng)確保系統(tǒng)不會對操作人員產生傷害。
4.3爐門的傳動控制
由IP67等級的分布式I/O構成,可以任意安裝來控制爐門的開關,并且也可以用于控制槳托的提升,IP67的步進控制非常靈活。
4.4集中的數(shù)據(jù)顯示
由一個Panel PC構成,安裝Windows XP的系統(tǒng)可以實現(xiàn)系統(tǒng)配方的良好管理,通過Ethernet POWERLINK與多CPU進行通信。
5. 系統(tǒng)特點
貝加萊控制系統(tǒng)具有復雜算法設計能力,特別適合于多段溫區(qū)的溫度控制場合,包括流量、壓力控制,Automation Studio提供良好的軟件功能塊:
● 趨勢圖顯示組件,可以快速的組態(tài)系統(tǒng),實現(xiàn)溫度、壓力的變化趨勢;
● 狀態(tài)監(jiān)控,可以組態(tài)整個擴散爐流程,對其中各個控制點和監(jiān)測點進行可視化的顯示;
● 安全系統(tǒng)集成達到SIL 3等級,滿足IEC61508標準設計;