摘要:本文以常熟華融太陽能新型材料有限公司為例,介紹了宇電AI儀表在太陽能石英坩堝中的應(yīng)用。從用表情況、工藝流程、生產(chǎn)原理、應(yīng)用情況等方面進(jìn)行詳細(xì)的描述,通過實際應(yīng)用證明宇電產(chǎn)品在此行業(yè)的成功應(yīng)用。
關(guān)鍵詞:AI儀表、石英坩堝、太陽能
一、引言
常熟華融太陽能新型材料有限公司(SPM)是一家新興的致力于研發(fā)、生產(chǎn)、銷售太陽能光伏產(chǎn)品---太陽能石英坩堝的高科技企業(yè)。該公司在生產(chǎn)中,采用了廈門宇電自動化科技有限公司的二次儀表和無紙記錄儀進(jìn)行電流監(jiān)測、液位采集、壓力采集、溫度控制以及過程組態(tài)、數(shù)據(jù)記錄等操作,貫穿于石英坩堝熔制、烘干、酸洗、涂鋇整個生產(chǎn)流程,提高了石英坩堝生產(chǎn)的自動化水平,由于儀表的高精度、高穩(wěn)定性能,在生產(chǎn)過程中確保了石英坩堝的品質(zhì),而且有效地降低了客戶能源消耗。
二、項目介紹
(一)用表型號:
(二)項目詳述:
石英坩堝可在1450°以下使用,分透明和不透明兩種。早期的坩堝是全透明的,這種全透明的機構(gòu)容易引起不均勻的熱傳輸、增加晶棒生長的難度,所以這種坩堝幾乎遭到淘汰;現(xiàn)代的坩堝通常是使用電弧法生產(chǎn)的半透明石英坩堝,存在有內(nèi)外兩層結(jié)構(gòu),外層是高氣泡密度的區(qū)域,稱為氣泡復(fù)合層,內(nèi)層是一層3-5mm的透明層,稱為氣泡空泛層。石英坩堝具有高純度、耐溫性強、尺寸大精度高、保溫性好、節(jié)約能源、質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)點,世界半導(dǎo)體工業(yè)發(fā)達(dá)國家已用此坩堝取代了小的透明石英坩堝,是拉制大直徑單晶硅,發(fā)展大規(guī)模集成電路*的基礎(chǔ)材料。
1、工藝流程:
圖1 石英坩堝生產(chǎn)工藝圖
如圖1所示:項目生產(chǎn)產(chǎn)品為石英圓坩堝,主要工藝步驟為模具加料、坩堝熔制爐熔制、成品出爐、尺寸檢驗、酸洗、水洗、超聲清洗、涂鋇、包裝入庫。具體介紹如下:
①加料:在石墨模具中加入所需重量石英砂,將模具導(dǎo)入熔制爐內(nèi);
?、谌壑齐A段:先抽真空,然后通過3根石墨電極起電弧,熔制階段溫度約1700攝氏度。抽真空帶出部分石英砂粉塵,需收集處理。
?、鄢善烦鰻t:經(jīng)過30~40分鐘的熔制階段后,將電弧關(guān)閉,模具退出熔制爐;
?、艹叽鐧z驗:使用卡鉗及卡尺檢驗尺寸大小,合格產(chǎn)品進(jìn)入下一步工序;
?、輫娚埃河脟姌寣⑹⑸皣娫谯釄灞砻?,用來去除表面的附著物,噴出的砂由除塵器收集后重復(fù)使用,人工操作,設(shè)置專門噴房;
?、耷懈睿痕釄迦壑仆戤吅?,模具帶著坩堝退出熔制爐,由工人用錘子輕輕敲打模具外表面,使坩堝脫離模具,石墨模具重復(fù)使用。一般使用壽命為十幾爐。當(dāng)石墨模具出現(xiàn)嚴(yán)重裂縫或變形時作報廢處理;
?、邫z驗:人工檢驗坩堝尺寸等規(guī)格;
?、嗲逑矗合人嵯矗瑢③釄鍥]入(6~8%)HF酸洗槽內(nèi)洗,然后取出沒入清水中水洗,然后進(jìn)行高壓清洗及超聲波清洗,去除表面殘余離子;
?、嵬夸^:將氫氧化鋇粉末溶于水,坩堝放入涂鋇機內(nèi),氫氧化鋇均勻噴涂于坩堝內(nèi)表面。氫氧化鋇極易與空氣中的CO2反應(yīng)生BaCO3, 坩堝表面的涂層即為BaCO3。 Ba(OH)2、BaCO3均很穩(wěn)定,涂鋇過程中無Ba離子產(chǎn)生,但Ba(OH)2溶液,BaCO3i沉淀都是對人體有危害的劇毒物質(zhì),操作過程需作好防護(hù)。
?、獍b入庫:使用紙箱包裝,叉車將坩堝送入倉庫。
2、生產(chǎn)原理:
圖2 石英坩堝生產(chǎn)原理圖
①毛坯的生產(chǎn):將高純石英粉裝入可任意傾動角度的旋轉(zhuǎn)成型模內(nèi)(在金屬水冷套內(nèi)插入石墨模具),利用離心力作用和成型棒手工成型,將已成坩堝形的旋轉(zhuǎn)裝置回轉(zhuǎn)到電極棒處,然后將電極起弧并插入已成型的粉料腔內(nèi),使用其快速熔化成坩堝形狀的熔融石英,經(jīng)冷卻后取出,即完成一個石英坩堝的毛坯生產(chǎn)。
?、谥破烦尚停弘姌O起弧插入已成型的石英粉料腔內(nèi),可以手動或自動升降電極,以保證坩堝上下部的均勻熔化和電極燒蝕后的補償,從而制造出穩(wěn)定形狀的制品,如圖二所示。
旋轉(zhuǎn)成型和回轉(zhuǎn)機構(gòu)是將兩個金屬水冷套(內(nèi)放石墨模)安放在一個大的回轉(zhuǎn)盤上,已達(dá)到一個處在熔化過程中,另一個進(jìn)行成型操作,從而可提高生產(chǎn)效率一倍。
如果采用多孔石墨,并施以真空,則可以生產(chǎn)出內(nèi)層透明外層不透明的通用規(guī)格的高質(zhì)量坩堝。
3、我司產(chǎn)品在石英坩堝項目中的應(yīng)用情況
三、結(jié)束語
此次的石英坩堝項目是太能產(chǎn)業(yè)集群的一次嘗試,石英坩堝作為拉制單晶硅的載體,在整個太陽能產(chǎn)業(yè)鏈中的作用是不容忽視的。宇電的二次儀表在實踐中為石英坩堝的生產(chǎn)提供了強有力的保障,儀表具有很強的抗干擾性,穩(wěn)定性達(dá)到生產(chǎn)需求,在常熟華融太陽能新型材料有限公司的生產(chǎn)過程中,操作簡便,現(xiàn)場運行良好,大大提高了石英坩堝生產(chǎn)效率,使其工業(yè)自動化水平又躍上一個新的臺階。并且由于儀表在溫度、壓力、液位、電流等的控制,提升了客戶產(chǎn)品的品質(zhì),在一定程度上幫助了客戶塑造良好的品牌形象。