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LED蓝宝石长晶普及知识5
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陶瓷隔热屏退火及坩埚退火指导书 1. 指导书的用途 该指导书对在“Apeks-M”设备上对陶瓷隔热屏和坩埚进行退 火工序的内容及种类作出了相关描述。
2. 引文 2.1. 使用易燃液体过程中的劳动保护指导书 由订货企业自行编制。
2.2. 在“Apeks-M”型设备的使用过程中的劳动保护指导书 由订货企业自行编制。
2.3. 2.4. “Apeks-M”型人造蓝宝石长晶设备技术维护指导书。
CKTP1.409.030РП。
“Apeks”单晶生长设备实用软件使用说 明。
2.5. CKTP1.409.030ТО 和 ИЭ。
“Apeks”设备控制系统、技术说 明和操作指导书。
3. 文中所采用的缩略语 ТУ —— 热场; КЗ —— 短路; БК ——大盖; МК ——小盖;
ЛВЖ ——易燃液体。
4. 设备、工装和材料 4.1. 4.2. 4.3. 4.4. 4.5. 4.6. 4.7. 4.8. 4.9. 氦气检漏仪; 坩埚起吊装置,由“Apeks”公司; 坩埚拆卸工具,由“Apeks”公司; 热场,带陶瓷隔热屏; “Apeks-M”型设备所用的筒夹。
坩埚; 盲板,由“Apeks”公司; 工业吸尘器; 坩埚环; 4.10. 坩埚隔热屏; 4.11. 坩埚口隔热屏; 4.12. 设备维护所用的整套工具; 4.13. 冲子; 4.14. 万用表; 4.15. 棉手套; 4.16. 在高纯食用原料基础上精馏而得的乙醇,国标 P51652-200; 4.17. 白色棉质粗平布; 4.18. 砂布,国标 5009-82; 4.19. 蓝宝石绝缘体。
4.20. 优等氩气,国标 10157-79; 4.21. 热电偶/电离真空计“米拉达”BT14CT2; 4.22. 钨片,轧材,尺寸为 75*75*0.03 毫米。
5. 对人员及生产条件的要求 5.1. 安全方面的要求 根据第 2.1~2.5 条要求操作。
5.2. 技能方面的要求 操作员-钳工、单晶生长设备操作工,必须熟悉相关工艺。
5.3. 生产条件方面的要求 — 环境温度:23+-5 度; — 大气压:84.0~106.7kPa(630~800 毫米汞柱) ; — 相对湿度:65+-15%; — 厂房清洁度: P9 ИСО 级; — 厂房等级: Д。
6. 陶瓷隔热屏退火 6.1. 设备的准备 6.1.1. 打开小盖: — 卸下小盖上的蝶形螺丝, 将盖子起吊装置的齿条放下, 将 装置的夹具固定在小盖的中心接管上; — 打开空气阀,使结晶室内的压力与外界大气压等同;
— 转动起吊装置的操纵盘升起小盖; — 将起吊装置移到一旁,给自己腾出足够的空间; 6.1.2. 用肉眼检查热场是否完好。
将钼盒安装在坩埚立柱上, 钼 盒内装有块状氧化钇。
氧化钇用于指示结晶室内的温度。
6.1.3. 将高度为 10~15 毫米的蓝宝石绝缘体安装到导电板上, 数量为 3~4 个。
6.1.4. 将绝缘体安装到坩埚口隔热屏上, 保证经小盖的观察孔可 以最大限度地看到立柱; 6.1.5. 用万用表检查设备主体和导电板之间是否存在短路。
如发 现短路, 应向工艺师汇报并采取相关措施排除之。
可能会 发生短路的部位及其排除办法见“Apeks-M”型人造蓝宝 石长晶设备技术维护指导书。
6.1.6. 使小盖与提拉杆和波纹管分开, 将提拉杆和波纹管放到一 边; 6.1.7. 用粗平布蘸乙醇擦拭小盖的橡胶密封圈; 6.1.8. 安装好小盖; 6.1.9. 确保小盖的凸缘与密封圈严密贴合; 6.1.10. 上紧小盖的夹紧螺栓; 6.1.11. 用万用表检查设备主体与导电板之间是否存在短路; 6.1.12. 小盖上的中心孔用盲板遮起。
也可以让提拉杆与陶瓷隔热屏一起退火,在这种情况下, 提拉杆必须装上筒夹, 转动用于升降提拉杆的操纵盘, 使
提拉杆位于最顶端。
6.2. 检查设备和油扩散泵等腔室的进水情况。
借助安装在设备增压接管上的压力表对水压进行控制, 压力 表读数应位于 0.7~1.5 公斤力/平方厘米范围内。
务必确保所有排水管都有排水。
如提拉杆不参与退火,可关闭提拉杆的进水。
6.3. “Apeks-M”控制系统的准备 6.3.1. 按技术说明第 8.1~8.7 条及《СКТР1.409.024ТО 和 ИЭ》指 导书的相关要求操作; 6.3.2. 根据《СКТР1.409.024ТО 和 ИЭ》指导书第 9.1.1.~9.1.4.条 相关要求启动控制系统; 6.4. 真空设备的准备 6.4.1. 关闭手动真空阀,切断预抽真空主管路和旁通主管路; 6.4.2. 关闭向结晶室充入氩气的手动真空阀; 6.4.3. 确保真空阀已关闭(红色指示灯亮) 。
如其已打开(绿灯 亮) ,必须将其关闭(按下控制按钮“关”; ) 6.4.4. 根据《СКТР1.409.024ТО 和 ИЭ》和《СКТР1.409.024РП》 将在真空中停留的时间设为 24 小时。
6.5. 将油扩散泵腔室内的空气抽出 6.5.1. 按下用于开关真空机组的操作员控制盘上的按钮“自动” (进入手动控制) ; 6.5.2. 按下按钮, 启动预抽真空泵, 同时打开安装在泵之后的真
空管线上的电磁阀; 6.5.3. 当“米拉达特”仪表上显示的真空度达到 3mV,或真空 计上的读数在 5*10-2 毫米汞柱以上时, 慢慢开启油扩散泵 前的手动阀; 6.5.4. 当 “米拉达特” 仪表上显示的油扩散泵抽气达到 4~5mV, 或真空计显示的读数达到 5*10-2 毫米汞柱以上时, 关闭手 动阀; 6.5.5. 按下“启动”按钮,开启油扩散泵; 6.5.6. 慢慢打开旁路上的手动阀, 结晶室抽气, “米拉达特” 根据 仪表读数,使真空度达到 2.5mV 以上,或使真空计读数 达到 6*10-2 毫米汞柱以上。
6.5.7. 关闭旁路上的手动阀; 、 6.5.8. 打开预抽真空管线上的手动阀; 6.5.9. 当“米拉达特”仪表显示的油扩散泵中的真空度达到 3.5mV 以上,或真空计显示的真空度达到 3.5*10-2 毫米汞 柱以上时,打开真空阀(开启真空阀之前,油扩散泵应处 于打开状态 35 分钟以上) 。
打开真空阀后,根据“米拉达 特”仪表,油扩散泵出口处的真空读数应下降至 2mV 以 下, 或真空计读数下降至 10-1 毫米汞柱以下。
油扩散泵出 口处真空度下降的同时,可以看到结晶室内真空度升高 (根据安装在结晶室前面的真空计) ,随后油扩散泵出口 处的真空度也随之升高
全球晶硅光伏电站约有7成使用多晶硅,3成使用单晶硅,且单晶使用主要集中在美国、日本等少数发达国家。国内历经前几年的光伏市场波动和抢装热潮,多晶以其低价和产能优势迅速抢占国内低端市场。从目前新的发展趋势看,未来竞争更加市场化,对电站的发电效率、运营能力要求增加,考虑电站全成本收益,单晶电站的优势将受到市场进一步认可。随着金刚线切割、 PERC技术等引入,单晶领域的不断快速进步,单晶生产成本快速下降并逐步接近多晶,使得单晶方棒成本以更快的速度下降,并且单晶方棒与多晶方锭的成本差距在逐年缩小接近。
随着全球光伏市场的快速发展及我国光伏‘领跑者’计划的实施,对太阳能电池的效率和质量提出了更高的要求。相比多晶的高效率,单晶硅组件逐步在低端市场扩大应用,迎来快速增长。
项目背景
受益单晶市场增长,龙头企业受益确定,在成本和规模上,加强与质量数据管理、生产控制与现场管理,加强对产品质量、生产现场管理,通过全产业链布局和深耕细作形成核心优势。
单晶硅片属于高门槛制造业。单晶相比多晶而言,技术门槛要高很多,工艺沉淀与成本控制是核心。多次拉晶技术、金刚线切割、薄片化等技术应用,持续推进非硅成本下降,同时提升单晶硅片的品质管控,单晶领域通过提升单晶炉自动化、智能化控制水平,减少单晶生长过程中的人为干预和用工数量,从而提高增加单晶单炉产量与成晶率并降低人工成本。通过导入单晶快速生长技术,有望实现单晶生产速率30-40%的提升。
在控制设备选型上符合设备智能化、先进化、高效化、低成本化的发展趋势。这样把握光伏高效化的市场机遇,通过精细化管控、产品品质提升、成本降低,持续打造市场核心竞争力成为光伏行业新时期的新龙头。
系统描述
在单晶硅生产过程中,硅片的直径大小和晶体生长过程的自动化程度,对生产效率和产品质量有很大的影响。硅单晶生长技术的发展要求设备智能化具备稳定性好、质量可靠、操作使用方便等。最大限度免除认为因素对生长过程的干扰,必须提高和优化设备的稳定性、精确性和智能程度。单晶炉控制柜控制整个单晶炉安全正常运转和加热功率的变化,控制真空系统运行。
控制系统的工控机采用研华嵌入式无风扇UNO,维护方便,可靠性高,抗干扰性好,功耗低。研华工业级平板显示器FPM-2120G,触摸功能使操作方便简洁直观,完整的工艺设定界面、多种曲线和数据分析显示直观。UNO+FPM构成工艺实时监控的平台。使计算机可以自动完成几乎所有的工艺过程。从抽真空-检漏-熔料-引晶-放肩-等径-收尾到关机全过程实现全自动化完成。而UNO-3073的良好扩展性可以把光学直径测量仪,以及机械传动部分整合到整个系统。
同时UNO可作为生产控制信息化平台。根据两化融合智能制造生产趋势,加强生产过程控制,实现产品质量数据追溯,满足大规模生产的需要,各工厂车间要实现生产流程进行定制,实现现场管理、质量数据,基于物联网的嵌入式智能设备与人机界面构建成车间、班组的生产管理的平台。
通过研华工业以太网交换机的联网,采集的生产过程的关键数据信息,上传到公司服务器,形成产品质量档案,为产品质量追溯提供完整数据。同时原辅材料的消耗统计、产量统计表、物料平衡表等实时查询获取,有效地保证车间生产与财务核算数据统一。实现生产信息透明化实时在线信息透明化,实时物料平衡信息透明化,领料、完工、回收料、产能信息透明化。
项目实施
控制器UNO-3073G是系统的关键设备,是性能卓越、性价比超高的计算平台类产品。
█ 可靠性
具有全密闭、无风扇、整机无线缆连接.采用板载Intel Celeron 807处理器的嵌入式无风扇工业电脑。超低功耗CPU搭配主散热面竖置设计,具有极佳的散热性,可适应更高温度的工业现场。UNO-3073GL采用双电源、双硬盘相互备份、双显示的冗余设计,使运行更可靠。
█ 通讯能力
UNO-3073GL通讯整合,网络化性能优秀.两个千兆以太网口具有错容能力、负载均衡、链路聚合的网络分组能力。
█ 扩展能力
具有灵活的扩展功能,带3个标准PCI和PCI-E总线扩展槽等特点,可扩展视觉和运动控制功能,为用户提供最优自动化解决方案。
█ 设备状态诊断
工业控制器UNO-3073GL 内置智能BIOS,通过继电器功能或LED显示,可及时诊断系统状态。适用于运动控制、工厂自动化、工厂管理执行系统、过程层控制等各种工业应用。
经济型工业等级平板显示器FPM-2120G 适用于空间有限的工业现场,支持悬臂安装,经济耐用,质量可靠。采用全金属外壳工艺设计和工业级坚固前面板设计并具备OSD功能。 FPM-2000系列的设计更为简洁,对前后框尺寸都进行了缩小处理。带有适配器锁固套件,可锁固I/O连接器设计,以确保电缆正常工作。触屏本身也采用工业等级设计,单点可实现每秒两次以250g的力度点击达3600万次。方便现场物料的监控,物料损失及成品率、损耗率一目了然。
工业以太网交换机设备EKI-2525 具有EKI 系列的标准性能。它提供了12~48VDC 冗余电源输入设计及电源极性反接保护、过载可重设保险管双重安全保护机制。前者可保证当电源连线正、负端被接反时,设备也不会因此损坏,仍会正常工作。后者可保证电源连接恢复正常时,系统免于过载电流的损害并回到正常工作状态。EKI-2525的每个端口都有连接状态传输速度及冲突状态的指示灯。在电源发生故障时,设备将会使用继电器输出,LED 指示灯亮并报警通知管理员。工程师可方便地通过指示灯对硬件进行快速的检查及故障诊断。EKI-2525具备紧凑的IP30 等级的金属外壳,能够保证在恶劣的工业环境下正常工作。
TPC触控平板电脑 在系统整体联网运作时,可实时物料平衡信息透明化,领料、完工、回收料、产能信息透明化;利用透视表可以实时准确的导出机台产量,产品类型加工量,做到过程监督。
TPC-1551T瘦客户端平板电脑采用低功耗嵌入式英特尔 Atom e3827 1.75 GHz双核处理器、以及最高达8G DDR3L内存,具有紧凑、无风扇的特点。TPC-1551T装配了具有IP66防水等级的15寸全平面5线电阻触摸屏,并支持- 20 ~ 60°C宽工作温度,耐久性更强。TPC-1551T可完美兼容全尺寸迷你PCIe卡,满足自动化应用的需求;并可通过与研华iDoor模块相互搭配实现对3G / GPS / GPRS / WiFi通信和电池备份MRAM等功能的丰富扩展。
系统架构图
总结
客户在单晶硅片领域产销规模持续扩张。对于技术的深入理解、前瞻的战略选择、引领成本下降的力度成为典范,扩大在成本、技术与客户方面的优势。
客户通过多次投料、增加单炉投料量、控制拉棒速度来提高月产量以降低拉棒成本,通过导入金刚线以降低切片成本。公司精益化管理的将研华智能设备的应用于生产与信息化。非硅成本未来每年将有10%以上的下降潜力,硅单耗亦有15%以上的下降空间,这将为客户创造更多的盈利弹性。随着新设备的应用,单晶硅产品转换效率不断提高,构筑了客户在成本方面的核心竞争优势。智能设备的应用与物联网技术,将使客户单纯单晶硅片制造企业,向单晶高效产业链平台企业发展。
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