多晶矽裝料設備及其控制方法

2023-06-11 21:19:26

多晶矽裝料設備及其控制方法
【專利摘要】本發明公開了一種多晶矽裝料設備及其控制方法，所述多晶矽裝料設備包括石英坩堝，其中，所述石英坩堝設於坩堝平臺上，所述石英坩堝的上方設有懸吊支架，所述懸吊支架通過緩衝機構和固定器相連，所述固定器上設有吸盤，所述懸吊支架和坩堝平臺之間設有升降機構。本發明提供的多晶矽裝料設備及其控制方法，通過吸盤將矽料吸附在固定器上，經升降機構將塊狀矽料無衝擊的穩定放入坩堝內，且不會破環坩堝塗層，大大減小裝料時間，避免人工引入的汙染影響鑄錠質量，從而提高鑄錠產量，且設備結構簡單，易於控制操作。
【專利說明】多晶矽裝料設備及其控制方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種裝料設備及其控制方法，尤其涉及一種多晶矽裝料設備及其控制方法。
【背景技術】
[0002]隨著世界資源匱乏和汙染日益嚴重，太陽能光伏越來越受到各國的重視。目前，太陽能級多晶矽電池在光伏行業佔有主要的市場。在製備太陽能級多晶矽電池矽料過程中，鑄錠是必經環節。鑄錠多晶矽工藝如下:將多晶矽料裝入石英坩堝，然後和石英坩堝一起進入鑄錠爐，最後進行鑄錠。目前多晶矽裝入石英坩堝基本依靠人工:將由平面的矽料放在坩堝四周和底部，然後裝入不規則的大塊矽料，最後小塊、小顆粒或者碎片矽料進行填充大塊矽料之間的縫隙。
[0003]由上可見，現有多晶矽裝料過程存在以下問題:1、多晶矽裝料時間長，效率低。每爐裝矽料420kg需要時間大約2個小時，裝料效率低；2、人工裝料易帶入新的雜質。在裝料過程中，由於人工因素，會導致多層面帶入新的雜質，如人的頭髮、頭皮屑、汗及其外裝等將易帶入新的雜質。3、裝的矽料少。由於矽料形狀不規則，裝料過程中浪費了很多坩堝空間，每爐產量低，單位質量成本高。

【發明內容】

[0004]本發明所要解決的技術問題是提供一種多晶矽裝料設備及其控制方法，能夠大大減小裝料時間，避免人工引入的汙染影響鑄錠質量，從而提高鑄錠產量，且設備結構簡單，易於控制操作。
[0005]本發明為解決上述技術問題而採用的技術方案是提供一種多晶矽裝料設備，包括石英坩堝，其中，所述石英坩堝設於坩堝平臺上，所述石英坩堝的上方設有懸吊支架，所述懸吊支架通過緩衝機構和固定器相連，所述固定器上設有吸盤，所述懸吊支架和坩堝平臺之間設有升降機構。
[0006]上述的多晶矽裝料設備，其中，所述升降機構為液壓升降機構，所述液壓升降機構和懸吊支架相連。
[0007]上述的多晶矽裝料設備，其中，所述升降機構為固定在底座上的平臺升降機構，所述平臺升降機構位於坩堝平臺和底座之間。
[0008]上述的多晶矽裝料設備，其中，所述固定器為旋轉圓盤，所述旋轉圓盤上等間隔設有多個吸盤。
[0009]上述的多晶矽裝料設備，其中，所述緩衝機構為充氣氣囊或彈簧，所述充氣氣囊或彈簧和吸盤上的抽氣裝置相連。
[0010]本發明為解決上述技術問題而採用的技術方案是還提供一種上述多晶矽裝料設備的控制方法，包括如下步驟:a)對吸盤進行抽氣，將待裝入的塊狀多晶矽吸附固定在吸盤上；b)調整帶有塊狀多晶矽的固定器到石英坩堝上方的預設位置，啟動懸吊支架和坩堝平臺之間的升降機構，將塊狀多晶矽裝入石英坩堝內；C)將塊狀多晶矽裝入石英坩堝後，對吸盤進行充氣釋放塊狀多晶矽；d)將升降機構回復原位進行下一次塊狀多晶矽的吸附裝載。
[0011]上述的多晶矽裝料設備的控制方法，其中，所述步驟a)中的固定器上設有多個吸盤，所述吸盤的直徑尺寸為5~500mm，數量為I~100個，調整多個吸盤的間隔，使得吸附在固定器上的多個塊狀多晶矽之間的間隙距離為I~50mm。
[0012]上述的多晶矽裝料設備的控制方法，其中，所述步驟b)中，當塊狀多晶矽與石英?甘禍底部距離為35~65mm時,調整升降機構下降或上升速度為0.1~5mm/s。
[0013]上述的多晶矽裝料設備的控制方法，其中，所述步驟c)中檢測到緩衝機構承受的作用力小於預設閾值時，才對吸盤進行充氣釋放塊狀多晶矽。
[0014]本發明對比現有技術有如下的有益效果:本發明提供的多晶矽裝料設備及其控制方法，通過吸盤將矽料吸附在固定器上，經升降機構將塊狀矽料無衝擊的穩定放入坩堝內，且不會破環坩堝塗層，大大減小裝料時間，避免人工引入的汙染影響鑄錠質量，從而提高鑄錠產量，且設備結構簡單，易於控制操作。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本發明多晶矽裝料設備結構示意圖。
[0016]圖中:
[0017]I液壓升降機構2緩衝機構3固定器
[0018]4吸盤5塊狀多晶矽6石英坩堝
[0019]7坩堝平臺8平臺升降機構9底座
[0020]10懸吊支架
【具體實施方式】
[0021]下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的描述。
[0022]圖1為本發明多晶矽裝料設備結構示意圖。
[0023]請參見圖1，本發明提供的多晶矽裝料設備，包括石英坩堝6，其中，所述石英坩堝6設於坩堝平臺7上，所述石英坩堝6的上方設有懸吊支架10，所述懸吊支架10通過緩衝機構2和固定器3相連，所述固定器3上設有吸盤4，所述懸吊支架10和坩堝平臺7之間設有升降機構。
[0024]本發明提供的多晶矽裝料設備，其中，所述升降機構為液壓升降機構1，所述液壓升降機構I和懸吊支架10相連；或者所述升降機構為固定在底座9上的平臺升降機構8，所述平臺升降機構8位於坩堝平臺7和底座9之間。由於矽料至少具有上下兩個平面，下平面和石英坩堝6底部接觸，防止矽料突出或者尖出部位對坩堝塗層造成破環；上平面被吸盤4吸附，使吸盤具有一定的吸附力，防止矽料上表面不平漏氣墜入到坩堝內，造成對坩禍的破壞。
[0025]本發明提供的多晶矽裝料設備，其中，所述固定器3優選為旋轉圓盤，所述旋轉圓盤上等間隔設有多個吸盤4，用來根據裝料需要，可一次裝塊狀矽料1-100塊之間的任意數量。根據裝料的矽塊數量和尺寸，確定設備所需要固定器吸盤的數量和尺寸，固定器上吸盤的直徑尺寸5~500mm，數量可為I~100個。為了避免多晶矽塊之間受到高溫而體積膨脹造成對四周坩堝壁擠壓，矽塊之間留有一定縫隙，矽塊與矽塊之間的間隙距離為l_50mm ；放入坩堝內的矽塊之間縫隙可添加碎矽料。
[0026]在多晶矽塊裝料過程中，避免矽塊剛剛接觸坩堝底部時產生衝擊力，裝料新型設備上具有緩衝機構2，緩衝機構2安裝在固定器3上部，或安裝到坩堝升降臺下面。所述緩衝機構2可為充氣氣囊或者彈簧，所述充氣氣囊或者彈簧和吸盤4上的抽氣裝置相連。
[0027]本發明還提供一種上述多晶矽裝料設備的控制方法，包括如下步驟:
[0028]a)對吸盤4進行抽氣，將待裝入的塊狀多晶矽5吸附固定在吸盤4上；所述固定器3上設有多個吸盤4，所述吸盤4的直徑尺寸為5~500mm，數量為I~100個，通過調整多個吸盤4的間隔，使得吸附在固定器上的多個塊狀多晶矽5之間的間隙距離為I~50mm ;
[0029]b)調整帶有塊狀多晶矽5的固定器3到石英坩堝6上方的預設位置，啟動懸吊支架10和坩堝平臺7之間的升降機構，將塊狀多晶矽5裝入石英坩堝6內；為了避免下降固定器或升高坩堝平臺過程中，速度過快造成對坩堝底部衝擊力，當塊狀多晶矽5與石英坩堝6底部距離為35~65mm時，比如矽塊距坩堝底部小於50mm時，調整升降機構下降或上升速度為0.1~5mm/s ；
[0030]c)將塊狀多晶矽5裝入石英坩堝6後，對吸盤4進行充氣釋放塊狀多晶矽5 ;為了確保不對石英坩堝6造成損壞，最好是矽塊的重量完全由坩堝底部承受時，才對吸盤卸掉吸附力；本發明檢測到緩衝機構2承受的作用力小於預設閾值時，才對吸盤4進行充氣釋放塊狀多晶娃5 ；
[0031]d)上升固定器或降低坩堝平臺，矽塊脫離裝料設備，將升降機構回復原位進行下一次塊狀多晶矽5的吸附裝載；矽塊裝入坩堝後，根據矽塊與矽塊的間距大小，小顆粒或者碎片矽料進行填充矽塊之間的縫隙。
[0032]實施例1
[0033]選用容量為420kg石英坩堝，外尺寸878*878*420，矽塊尺寸為250*250*400mm，矽塊數量為9，矽塊之間縫隙為15_，將9塊矽料分別經真空抽氣固定在吸盤4上。將坩堝放在坩堝平臺7的設定位置，防止矽料碰到坩堝壁，誤差在3_。清理好坩堝，以防引入新的雜質。旋轉帶有矽料的固定器3，使矽料在坩堝正上方。啟動液壓升降機構I，矽料以8mm/s速度下降到坩堝內，當矽料底部與坩堝底部距離為45mm時，調整速度為0.5mm/s。當矽料與坩堝底部良好接觸，且緩衝機構2對矽無力作用，對吸盤4進行充氣，矽塊脫離吸盤，矽塊無衝擊的穩定放入坩堝內。液壓升降機構I帶動固定器3上升回復原位，然後把固定器3旋轉回原位。最後小顆粒或者碎片矽料進行填充矽塊之間的縫隙。整個過程塗層無破壞，所裝矽料重量為531kg，比傳統裝料方法多26%，所用時間為11分鐘，遠遠小於傳統裝料時間。
[0034]實施例2
[0035] 選用容量為480kg石英坩堝，外尺寸878*878*480，矽塊尺寸為188*188*450mm，矽塊數量為16，矽塊之間縫隙為10mm，將16塊矽料分別固定在吸盤4上。將坩堝放在坩堝平臺7的設定位置，誤差在3mm。旋轉帶有矽料的固定器3，使矽料在坩堝正上方。啟動平臺升降機構，坩堝以lOmm/s速度上升，當矽料底部與坩堝底部距離為42mm時，調整速度為
0.Ws0當矽料與坩堝底部良好接觸，且緩衝機構2對矽無力作用，矽塊脫離吸盤，矽塊無衝擊的穩定放入坩堝內。平臺升降機構8下降回復原位，並把固定器3旋轉回原位。最後小顆粒或者碎片矽料進行填充矽塊之間的縫隙。裝矽料重量為601kg，比傳統裝料方法多27%，所用時間為13分鐘。
[0036]實施例3
[0037]選用容量為700kg石英坩堝，外尺寸1040*1040*480，矽塊尺寸為156*156*450mm，矽塊數量為36，矽塊之間縫隙為5mm，將36塊矽料分別固定在吸盤4上。將坩堝放在坩堝平臺7的設定位置，誤差在1mm。啟動平臺升降機構，坩堝以12mm/s速度上升，當矽料底部與坩堝底部距離為37_時，調整速度為lmm/s。矽塊無衝擊的穩定放入坩堝內。平臺升降機構8下降回復原位，並把固定器3旋轉回原位。最後小顆粒或者碎片矽料進行填充矽塊之間的縫隙。裝矽料重量為921kg，比傳統裝料方法多32%。所用時間為17分鐘。
[0038]綜上所述，本發明提供的多晶矽裝料設備，通過吸盤4將矽料吸附在固定器3上，經升降機構將塊狀多晶矽5無衝擊的穩定放入石英坩堝6內，且不會破環坩堝塗層，裝料速度快，用時間短，效率高，且整個過程無新汙染。由於多晶矽料是有規則的形狀，大大利用了坩堝的空間，每爐坩堝內多裝大於20%的矽料，降低了鑄錠單位質量成本，對大規模生產有重要意義。
[0039]雖然本發明已以較佳實施例揭示如上，然其並非用以限定本發明，任何本領域技術人員，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的修改和完善，因此本發明的保護範圍當以權利要求書所界 定的為準。
【權利要求】
1.一種多晶矽裝料設備，包括石英坩堝(6)，其特徵在於，所述石英坩堝(6)設於坩堝平臺(7)上，所述石英坩堝(6)的上方設有懸吊支架(10)，所述懸吊支架(10)通過緩衝機構(2)和固定器(3)相連，所述固定器(3)上設有吸盤(4)，所述懸吊支架(10)和坩堝平臺(7)之間設有升降機構。
2.如權利要求1所述的多晶矽裝料設備，其特徵在於，所述升降機構為液壓升降機構(I)，所述液壓升降機構(I)和懸吊支架(10)相連。
3.如權利要求1所述的多晶矽裝料設備，其特徵在於，所述升降機構為固定在底座(9)上的平臺升降機構(8)，所述平臺升降機構(8)位於坩堝平臺(7)和底座(9)之間。
4.如權利要求1所述的多晶矽裝料設備，其特徵在於，所述固定器(3)為旋轉圓盤，所述旋轉圓盤上等間隔設有多個吸盤(4)。
5.如權利要求1所述的多晶矽裝料設備，其特徵在於，所述緩衝機構(2)為充氣氣囊或彈簧，所述充氣氣囊或彈簧和吸盤(4)上的抽氣裝置相連。
6.一種如權利要求1所述的多晶矽裝料設備的控制方法，其特徵在於，包括如下步驟: a)對吸盤(4)進行抽氣，將待裝入的塊狀多晶矽(5)吸附固定在吸盤(4)上； b)調整帶有塊狀多晶 矽(5)的固定器(3)到石英坩堝(6)上方的預設位置，啟動懸吊支架(10)和坩堝平臺(7)之間的升降機構，將塊狀多晶矽(5)裝入石英坩堝(6)內； c)將塊狀多晶矽(5)裝入石英坩堝(6)後，對吸盤(4)進行充氣釋放塊狀多晶矽(5)； d)將升降機構回復原位進行下一次塊狀多晶矽(5)的吸附裝載。
7.如權利要求6所述的多晶矽裝料設備的控制方法，其特徵在於，所述步驟a)中的固定器(3)上設有多個吸盤(4)，所述吸盤(4)的直徑尺寸為5~500mm，數量為I~100個，調整多個吸盤(4)的間隔，使得吸附在固定器上的多個塊狀多晶矽(5)之間的間隙距離為I ~50mmo
8.如權利要求6所述的多晶矽裝料設備的控制方法，其特徵在於，所述步驟b)中，當塊狀多晶矽(5)與石英坩堝(6)底部距離為35~65mm時，調整升降機構下降或上升速度為0.1 ~5mm/s。
9.如權利要求6所述的多晶矽裝料設備的控制方法，其特徵在於，所述步驟c)中檢測到緩衝機構(2)承受的作用力小於預設閾值時，才對吸盤(4)進行充氣釋放塊狀多晶矽(5)。
【文檔編號】C30B29/06GK103966666SQ201410214878
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年5月20日 優先權日:2014年5月20日
【發明者】高文秀, 李帥, 趙百通 申請人:江蘇盎華光伏工程技術研究中心有限公司