利汇P900系列二次仪表在太阳能石英坩埚中的应用

摘要:本文以常熟华融太阳能新型材料有限公司为例,介绍了利汇P909仪表在太阳能石英坩埚中的应用。从用表情况、工艺流程、生产原理、应用情况等方面进行详细的描述,通过实际应用证明利汇产品在此行业的成功应用。

关键词:P909 温控表、石英坩埚、太阳能 

一、引言

常熟某太阳能新型材料有限公司 是一家新兴的致力于研发、生产、销售太阳能光伏产品---太阳能石英坩埚的高科技企业。该公司在生产中,采用了利汇仪表和调功器、液位采集、压力采集、温度控制以及过程组态、数据记录等操作,贯穿于石英坩埚熔制、烘干、酸洗、涂钡整个生产流程,提高了石英坩埚生产的自动化水平,由于仪表的高精度、高稳定性能,在生产过程中确保了石英坩埚的品质,而且有效地降低了客户能源消耗。

二、项目介绍

(一)用表型号:

图片关键词

(二)项目详述:

      石英坩埚可在1450°以下使用,分透明和不透明两种。早期的坩埚是全透明的,这种全透明的机构容易引起不均匀的热传输、增加晶棒生长的难度,所以这种坩埚几乎遭到淘汰;现代的坩埚通常是使用电弧法生产的半透明石英坩埚,存在有内外两层结构,外层是高气泡密度的区域,称为气泡复合层,内层是一层3-5mm的透明层,称为气泡空泛层。石英坩埚具有高纯度、耐温性强、尺寸大精度高、保温性好、节约能源、质量稳定等优点,世界半导体工业发达国家已用此坩埚取代了小的透明石英坩埚,是拉制大直径单晶硅,发展大规模集成电路必不可少的基础材料。

1、工艺流程:

 


  项目生产产品为石英圆坩埚,主要工艺步骤为模具加料、坩埚熔制炉熔制、成品出炉、尺寸检验、酸洗、水洗、超声清洗、涂钡、包装入库。具体介绍如下:

  ①加料:在石墨模具中加入所需重量石英砂,将模具导入熔制炉内;

  ②熔制阶段:先抽真空,然后通过3根石墨电极起电弧,熔制阶段温度约1700摄氏度。抽真空带出部分石英砂粉尘,需收集处理。

  ③成品出炉:经过30~40分钟的熔制阶段后,将电弧关闭,模具退出熔制炉;

  ④尺寸检验:使用卡钳及卡尺检验尺寸大小,合格产品进入下一步工序;

  ⑤喷砂:用喷枪将石英砂喷在坩埚表面,用来去除表面的附着物,喷出的砂由除尘器收集后重复使用,人工操作,设置专门喷房;

  ⑥切割:坩埚熔制完毕后,模具带着坩埚退出熔制炉,由工人用锤子轻轻敲打模具外表面,使坩埚脱离模具,石墨模具重复使用。一般使用寿命为十几炉。当石墨模具出现严重裂缝或变形时作报废处理;

  ⑦检验:人工检验坩埚尺寸等规格;

  ⑧清洗:先酸洗,将坩埚没入(6~8%)HF酸洗槽内洗,然后取出没入清水中水洗,然后进行高压清洗及超声波清洗,去除表面残余离子;

  ⑨涂钡:将氢氧化钡粉末溶于水,坩埚放入涂钡机内,氢氧化钡均匀喷涂于坩埚内表面。氢氧化钡极易与空气中的CO2反应生BaCO3, 坩埚表面的涂层即为BaCO3。 Ba(OH)2、BaCO3均很稳定,涂钡过程中无Ba离子产生,但Ba(OH)2溶液,BaCO3i沉淀都是对人体有危害的剧毒物质,操作过程需作好防护。

  ⑩包装入库:使用纸箱包装,叉车将坩埚送入仓库。

2、生产原理:

  ①毛坯的生产:将高纯石英粉装入可任意倾动角度的旋转成型模内(在金属水冷套内插入石墨模具),利用离心力作用和成型棒手工成型,将已成坩埚形的旋转装置回转到电极棒处,然后将电极起弧并插入已成型的粉料腔内,使用其快速熔化成坩埚形状的熔融石英,经冷却后取出,即完成一个石英坩埚的毛坯生产。

  ②制品成型:电极起弧插入已成型的石英粉料腔内,可以手动或自动升降电极,以保证坩埚上下部的均匀熔化和电极烧蚀后的补偿,从而制造出稳定形状的制品。

  旋转成型和回转机构是将两个金属水冷套(内放石墨模)安放在一个大的回转盘上,已达到一个处在熔化过程中,另一个进行成型操作,从而可提高生产效率一倍。

  如果采用多孔石墨,并施以真空,则可以生产出内层透明外层不透明的国际通用规格的高质量坩埚。

3、我司产品在石英坩埚项目中的应用情况

三、结束语

      此次的石英坩埚项目是太能产业集群的一次尝试,石英坩埚作为拉制单晶硅的载体,在整个太阳能产业链中的作用是不容忽视的。利汇的二次仪表在实践中为石英坩埚的生产提供了强有力的保障,仪表具有很强的抗干扰性,稳定性达到生产需求,在常熟某太阳能新型材料有限公司的生产过程中,操作简便,现场运行良好,大大提高了石英坩埚生产效率,使其工业自动化水平又跃上一个新的台阶。并且由于仪表在温度、压力、液位、电流等的精准控制,提升了客户产品的品质,在一定程度上帮助了客户塑造良好的品牌形象。


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