晶硅電池生產(chǎn)流程
2.1單晶硅拉制/多晶硅鑄錠爐
通過(guò)晶籽植入,將材料在坩堝中進(jìn)行溫度控制形成溫度梯度,晶體材料在這個(gè)過(guò)程中逐漸結(jié)晶形成棒狀,通過(guò)提升機(jī)構(gòu)逐漸解析。
2.2 多線切割機(jī)
單晶硅棒材通過(guò)切方后進(jìn)入多線切割機(jī),該系統(tǒng)通過(guò)將噴涂石英砂的鋼絲纏繞在驅(qū)動(dòng)輥上對(duì)棒材進(jìn)行研磨切削,可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)對(duì)數(shù)百片晶硅片的生產(chǎn),其要求非常高的切割質(zhì)量,包括厚度、翹曲度、TTV值的指標(biāo)。
2.3清洗制絨
在切割單元表面會(huì)由于切削而產(chǎn)生表面的材料顆粒和不規(guī)則的表面,通過(guò)清洗使得表面光滑,再進(jìn)入制絨單元對(duì)晶硅表面進(jìn)行四面體的形成-通過(guò)制絨可以提高晶硅的表面積從而吸收更多的太陽(yáng)光。
2.4擴(kuò)散-通過(guò)擴(kuò)散工藝在晶硅表面生成PN結(jié)
2.5刻蝕祛磷硅玻璃
由于在擴(kuò)散中使得表面形成了整體的PN結(jié),需要對(duì)這個(gè)邊緣進(jìn)行刻蝕處理,以便使得PN結(jié)不能互連,同時(shí)在前道生成的磷硅玻璃也需要被化學(xué)方法祛除。
2.6 PECVD
通過(guò)氮化硅滲透方法提供晶硅表面形成減反射膜-這樣可以減少光在晶硅表面的反射,從而提高吸收效率,通過(guò)等離子氣相沉積技術(shù),可以在晶硅表面沉積一層氮化硅膜來(lái)實(shí)現(xiàn)這一需求。
2.7絲網(wǎng)印刷
由于晶硅表面形成了可以導(dǎo)電的PN結(jié),需要對(duì)其進(jìn)行電源的印制,為了節(jié)省成本,必須以最小的原材料消耗進(jìn)行此項(xiàng)印刷,形成正極和負(fù)極。
2.8燒結(jié)爐
對(duì)絲網(wǎng)印刷的電極進(jìn)行燒結(jié)處理,使得其固化在晶硅表面并滲透。
2.9分檢測(cè)試
通過(guò)電極的電流輸入檢測(cè)整個(gè)電池板的電極通斷狀態(tài),確??捎眯院蛥?shù)滿足技術(shù)指標(biāo)
2.10后道處理設(shè)備
包括層壓機(jī)、覆設(shè)、裝盒、打碼標(biāo)記等。
3、晶硅電池生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)于控制的需求
在整個(gè)生產(chǎn)的各個(gè)工藝段,對(duì)于控制系統(tǒng)的工藝和控制系統(tǒng)的性能、功能等的需求是變化的。
4、貝加萊為太陽(yáng)能行業(yè)提供的解決方案
作為基礎(chǔ)硬件與軟件平臺(tái)提供商,貝加萊為太陽(yáng)能晶硅電池領(lǐng)域提供具有自主研發(fā)和滿足行業(yè)需求的軟硬件平臺(tái),確保程序的安全與平臺(tái)獨(dú)立性,提供軟件功能塊以便系統(tǒng)快速的組件,而遠(yuǎn)程診斷與維護(hù)則提供了系統(tǒng)故障快速定位與系統(tǒng)最低的當(dāng)機(jī)時(shí)間。
下面我們僅介紹一些常用的技術(shù),用以解決在太陽(yáng)能晶硅電池設(shè)備中的實(shí)際問(wèn)題。
4.1ACOPOSmulti節(jié)能與斷電停車(chē)
ACOPOSmulti是一個(gè)基于共直流母線技術(shù)(Common DC-Bus)設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),具有非常高的功率密度,并且通過(guò)再生線圈實(shí)現(xiàn)能量的再生,將系統(tǒng)中處于制動(dòng)狀態(tài)的電機(jī)的能量由直流母線反饋到再生單元,并將此能量回饋給其它處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的伺服軸,從而實(shí)現(xiàn)能量的再利用,并且,ACOPOSmulti驅(qū)動(dòng)中的逆變單元可驅(qū)動(dòng)2個(gè)伺服電機(jī),這樣整體降低了系統(tǒng)的成本,具有極高的性?xún)r(jià)比。
4.1.1節(jié)能設(shè)計(jì)
共直流母線的ACOPOSmulti使得系統(tǒng)中的總體能量得到優(yōu)化,在一個(gè)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中,通常電機(jī)有兩種運(yùn)行狀態(tài),一種是電動(dòng)機(jī),另一種是發(fā)電機(jī)狀態(tài),尤其是在多軸系統(tǒng)中,通常會(huì)有一些軸處于電動(dòng)而另一些處于制動(dòng),而通過(guò)直流母線的共享機(jī)制,那些發(fā)電狀態(tài)的能量同樣可以回饋到直流母線單元,從而使得整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)部的能量得到優(yōu)化,使得整個(gè)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的吸入電流得到有效降低,能夠最大限度的發(fā)揮節(jié)能作用。
4.1.2.斷電同步停車(chē)技術(shù)
對(duì)于ACOPOSmulti伺服驅(qū)動(dòng)器而言,斷電停車(chē)功能是其基于直流母線技術(shù)(Common DC-Bus Technology)而產(chǎn)生的先天性技術(shù)優(yōu)勢(shì),我們都知道,對(duì)于電機(jī)而言它有兩個(gè)主要的運(yùn)行狀態(tài),在第一象限磁場(chǎng)空間里,電機(jī)作為電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行,當(dāng)電機(jī)處于制動(dòng)狀態(tài)時(shí),則磁場(chǎng)空間產(chǎn)生反向工作,其在這個(gè)時(shí)候可以理解為運(yùn)行在發(fā)電機(jī)狀態(tài),產(chǎn)生交流電流-對(duì)于ACOPOSmulti驅(qū)動(dòng)器而言,其逆變單元不僅可以產(chǎn)生正向的AC-DC-AC轉(zhuǎn)換,也可以逆向運(yùn)行為AC-DC轉(zhuǎn)換,由一個(gè)蓄能二極管將能量瞬間積累并通過(guò)逆變器的IGBT整流電路轉(zhuǎn)化為DC電壓,這個(gè)DC電壓回饋到DC-Bus上,再流到其它軸DC-AC轉(zhuǎn)換又可以供給其它需要同步停車(chē)的伺服軸,同時(shí)也能保障24VDC的供電-因?yàn)檩o助電源也同時(shí)運(yùn)行在這個(gè)DC-Bus上。
對(duì)于多線切割這樣的系統(tǒng)而言,若出現(xiàn)停車(chē)狀態(tài)將會(huì)使得被切割的棒材產(chǎn)生操作中斷造成巨大的損失-同步停車(chē)可以確保系統(tǒng)的停車(chē)處于穩(wěn)定的可控狀態(tài),而不會(huì)產(chǎn)生紗線斷裂、晶硅片位置輸出、導(dǎo)引輪、放卷收卷軸之間的偏差而造成系統(tǒng)問(wèn)題。
4.2機(jī)器人技術(shù)
4.2.1 GMC下的機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)
對(duì)于不同的機(jī)器人,其齊次方程庫(kù)不同,而B(niǎo)&R的GMC提供了路徑規(guī)劃的不同庫(kù)支持能力,這包括以下機(jī)器人庫(kù):
全關(guān)節(jié)型機(jī)器人
Tripod
SCARA
伽利略機(jī)器人…
…
GMC所支持的機(jī)器人庫(kù)提供了14種不同的機(jī)器人類(lèi)型庫(kù)的支持能力,基本上能滿足各工業(yè)領(lǐng)域?qū)τ跈C(jī)器人的需要。
4..2.2機(jī)器人慣量前饋控制技術(shù)
4.2.2.1抖動(dòng)問(wèn)題
在機(jī)器人系統(tǒng)中,由于機(jī)器人的各個(gè)關(guān)節(jié)的機(jī)械特性隨著運(yùn)動(dòng)過(guò)程的變化,其慣量產(chǎn)生了變化,例如,當(dāng)機(jī)械臂處于X軸方向伸長(zhǎng)時(shí),則沿著Y軸方向的旋轉(zhuǎn)在0~90度范圍內(nèi)慣量產(chǎn)生了變化,從最大慣量到最小慣量,當(dāng)這個(gè)臂旋轉(zhuǎn)超過(guò)90度~180度范圍的話,則其慣量又開(kāi)始變大,由于這種慣量所產(chǎn)生的變化,會(huì)對(duì)驅(qū)動(dòng)器整個(gè)控制過(guò)程產(chǎn)生調(diào)節(jié)的振動(dòng),這也是目前機(jī)器人控制中普遍存在的問(wèn)題。
4.2.2.2基于建模的慣量前饋算法設(shè)計(jì)
MATLAB/Simulink是目前最為流行的建模工具,由于與Mathworks公司的合作,貝加萊控制系統(tǒng)與MATLAB/Simulink建模建立接口連接,經(jīng)過(guò)MATLAB/Simulink仿真工具建模生成的控制器模型可以通過(guò)代碼自動(dòng)生成技術(shù)產(chǎn)生控制器的C代碼,而這一代碼無(wú)需手工重寫(xiě)即可導(dǎo)入到B&R控制器中,從而實(shí)現(xiàn)在環(huán)測(cè)試。
其結(jié)構(gòu)如下圖:
通過(guò)這種方式,貝加萊很好的解決了機(jī)器人運(yùn)行過(guò)程中的抖動(dòng)問(wèn)題,其效果如下:
2.1單晶硅拉制/多晶硅鑄錠爐
通過(guò)晶籽植入,將材料在坩堝中進(jìn)行溫度控制形成溫度梯度,晶體材料在這個(gè)過(guò)程中逐漸結(jié)晶形成棒狀,通過(guò)提升機(jī)構(gòu)逐漸解析。
2.2 多線切割機(jī)
單晶硅棒材通過(guò)切方后進(jìn)入多線切割機(jī),該系統(tǒng)通過(guò)將噴涂石英砂的鋼絲纏繞在驅(qū)動(dòng)輥上對(duì)棒材進(jìn)行研磨切削,可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)對(duì)數(shù)百片晶硅片的生產(chǎn),其要求非常高的切割質(zhì)量,包括厚度、翹曲度、TTV值的指標(biāo)。
2.3清洗制絨
在切割單元表面會(huì)由于切削而產(chǎn)生表面的材料顆粒和不規(guī)則的表面,通過(guò)清洗使得表面光滑,再進(jìn)入制絨單元對(duì)晶硅表面進(jìn)行四面體的形成-通過(guò)制絨可以提高晶硅的表面積從而吸收更多的太陽(yáng)光。
2.4擴(kuò)散-通過(guò)擴(kuò)散工藝在晶硅表面生成PN結(jié)
2.5刻蝕祛磷硅玻璃
由于在擴(kuò)散中使得表面形成了整體的PN結(jié),需要對(duì)這個(gè)邊緣進(jìn)行刻蝕處理,以便使得PN結(jié)不能互連,同時(shí)在前道生成的磷硅玻璃也需要被化學(xué)方法祛除。
2.6 PECVD
通過(guò)氮化硅滲透方法提供晶硅表面形成減反射膜-這樣可以減少光在晶硅表面的反射,從而提高吸收效率,通過(guò)等離子氣相沉積技術(shù),可以在晶硅表面沉積一層氮化硅膜來(lái)實(shí)現(xiàn)這一需求。
2.7絲網(wǎng)印刷
由于晶硅表面形成了可以導(dǎo)電的PN結(jié),需要對(duì)其進(jìn)行電源的印制,為了節(jié)省成本,必須以最小的原材料消耗進(jìn)行此項(xiàng)印刷,形成正極和負(fù)極。
2.8燒結(jié)爐
對(duì)絲網(wǎng)印刷的電極進(jìn)行燒結(jié)處理,使得其固化在晶硅表面并滲透。
2.9分檢測(cè)試
通過(guò)電極的電流輸入檢測(cè)整個(gè)電池板的電極通斷狀態(tài),確??捎眯院蛥?shù)滿足技術(shù)指標(biāo)
2.10后道處理設(shè)備
包括層壓機(jī)、覆設(shè)、裝盒、打碼標(biāo)記等。
3、晶硅電池生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)于控制的需求
在整個(gè)生產(chǎn)的各個(gè)工藝段,對(duì)于控制系統(tǒng)的工藝和控制系統(tǒng)的性能、功能等的需求是變化的。
4、貝加萊為太陽(yáng)能行業(yè)提供的解決方案
作為基礎(chǔ)硬件與軟件平臺(tái)提供商,貝加萊為太陽(yáng)能晶硅電池領(lǐng)域提供具有自主研發(fā)和滿足行業(yè)需求的軟硬件平臺(tái),確保程序的安全與平臺(tái)獨(dú)立性,提供軟件功能塊以便系統(tǒng)快速的組件,而遠(yuǎn)程診斷與維護(hù)則提供了系統(tǒng)故障快速定位與系統(tǒng)最低的當(dāng)機(jī)時(shí)間。
下面我們僅介紹一些常用的技術(shù),用以解決在太陽(yáng)能晶硅電池設(shè)備中的實(shí)際問(wèn)題。
4.1ACOPOSmulti節(jié)能與斷電停車(chē)
ACOPOSmulti是一個(gè)基于共直流母線技術(shù)(Common DC-Bus)設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),具有非常高的功率密度,并且通過(guò)再生線圈實(shí)現(xiàn)能量的再生,將系統(tǒng)中處于制動(dòng)狀態(tài)的電機(jī)的能量由直流母線反饋到再生單元,并將此能量回饋給其它處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的伺服軸,從而實(shí)現(xiàn)能量的再利用,并且,ACOPOSmulti驅(qū)動(dòng)中的逆變單元可驅(qū)動(dòng)2個(gè)伺服電機(jī),這樣整體降低了系統(tǒng)的成本,具有極高的性?xún)r(jià)比。
4.1.1節(jié)能設(shè)計(jì)
共直流母線的ACOPOSmulti使得系統(tǒng)中的總體能量得到優(yōu)化,在一個(gè)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中,通常電機(jī)有兩種運(yùn)行狀態(tài),一種是電動(dòng)機(jī),另一種是發(fā)電機(jī)狀態(tài),尤其是在多軸系統(tǒng)中,通常會(huì)有一些軸處于電動(dòng)而另一些處于制動(dòng),而通過(guò)直流母線的共享機(jī)制,那些發(fā)電狀態(tài)的能量同樣可以回饋到直流母線單元,從而使得整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)部的能量得到優(yōu)化,使得整個(gè)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的吸入電流得到有效降低,能夠最大限度的發(fā)揮節(jié)能作用。
4.1.2.斷電同步停車(chē)技術(shù)
對(duì)于ACOPOSmulti伺服驅(qū)動(dòng)器而言,斷電停車(chē)功能是其基于直流母線技術(shù)(Common DC-Bus Technology)而產(chǎn)生的先天性技術(shù)優(yōu)勢(shì),我們都知道,對(duì)于電機(jī)而言它有兩個(gè)主要的運(yùn)行狀態(tài),在第一象限磁場(chǎng)空間里,電機(jī)作為電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行,當(dāng)電機(jī)處于制動(dòng)狀態(tài)時(shí),則磁場(chǎng)空間產(chǎn)生反向工作,其在這個(gè)時(shí)候可以理解為運(yùn)行在發(fā)電機(jī)狀態(tài),產(chǎn)生交流電流-對(duì)于ACOPOSmulti驅(qū)動(dòng)器而言,其逆變單元不僅可以產(chǎn)生正向的AC-DC-AC轉(zhuǎn)換,也可以逆向運(yùn)行為AC-DC轉(zhuǎn)換,由一個(gè)蓄能二極管將能量瞬間積累并通過(guò)逆變器的IGBT整流電路轉(zhuǎn)化為DC電壓,這個(gè)DC電壓回饋到DC-Bus上,再流到其它軸DC-AC轉(zhuǎn)換又可以供給其它需要同步停車(chē)的伺服軸,同時(shí)也能保障24VDC的供電-因?yàn)檩o助電源也同時(shí)運(yùn)行在這個(gè)DC-Bus上。
對(duì)于多線切割這樣的系統(tǒng)而言,若出現(xiàn)停車(chē)狀態(tài)將會(huì)使得被切割的棒材產(chǎn)生操作中斷造成巨大的損失-同步停車(chē)可以確保系統(tǒng)的停車(chē)處于穩(wěn)定的可控狀態(tài),而不會(huì)產(chǎn)生紗線斷裂、晶硅片位置輸出、導(dǎo)引輪、放卷收卷軸之間的偏差而造成系統(tǒng)問(wèn)題。
4.2機(jī)器人技術(shù)
4.2.1 GMC下的機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)
對(duì)于不同的機(jī)器人,其齊次方程庫(kù)不同,而B(niǎo)&R的GMC提供了路徑規(guī)劃的不同庫(kù)支持能力,這包括以下機(jī)器人庫(kù):
全關(guān)節(jié)型機(jī)器人
Tripod
SCARA
伽利略機(jī)器人…
…
GMC所支持的機(jī)器人庫(kù)提供了14種不同的機(jī)器人類(lèi)型庫(kù)的支持能力,基本上能滿足各工業(yè)領(lǐng)域?qū)τ跈C(jī)器人的需要。
4..2.2機(jī)器人慣量前饋控制技術(shù)
4.2.2.1抖動(dòng)問(wèn)題
在機(jī)器人系統(tǒng)中,由于機(jī)器人的各個(gè)關(guān)節(jié)的機(jī)械特性隨著運(yùn)動(dòng)過(guò)程的變化,其慣量產(chǎn)生了變化,例如,當(dāng)機(jī)械臂處于X軸方向伸長(zhǎng)時(shí),則沿著Y軸方向的旋轉(zhuǎn)在0~90度范圍內(nèi)慣量產(chǎn)生了變化,從最大慣量到最小慣量,當(dāng)這個(gè)臂旋轉(zhuǎn)超過(guò)90度~180度范圍的話,則其慣量又開(kāi)始變大,由于這種慣量所產(chǎn)生的變化,會(huì)對(duì)驅(qū)動(dòng)器整個(gè)控制過(guò)程產(chǎn)生調(diào)節(jié)的振動(dòng),這也是目前機(jī)器人控制中普遍存在的問(wèn)題。
4.2.2.2基于建模的慣量前饋算法設(shè)計(jì)
MATLAB/Simulink是目前最為流行的建模工具,由于與Mathworks公司的合作,貝加萊控制系統(tǒng)與MATLAB/Simulink建模建立接口連接,經(jīng)過(guò)MATLAB/Simulink仿真工具建模生成的控制器模型可以通過(guò)代碼自動(dòng)生成技術(shù)產(chǎn)生控制器的C代碼,而這一代碼無(wú)需手工重寫(xiě)即可導(dǎo)入到B&R控制器中,從而實(shí)現(xiàn)在環(huán)測(cè)試。
其結(jié)構(gòu)如下圖:
通過(guò)這種方式,貝加萊很好的解決了機(jī)器人運(yùn)行過(guò)程中的抖動(dòng)問(wèn)題,其效果如下: