硅碳棒瑕疵检测系统的自动化智能化的评价系统
本研究完成了硅碳棒表面的硅碳棒瑕疵检测系统,并完成了工程应用测试.但是检测系统对部分硅碳棒瑕疵检测效果尚不能满足实际检测需求,如系统检测出某类硅碳棒瑕疵存在概率为a.s,就需要人工进行进一步干预。因此,针对这一问题还需要对系统进行持续的优化。本研究中对于检测系统的优化主要是在部署方法以及逻辑判断上进行优化,但是对系统的进一步优化不应仅限于此,受限于客观条件限制,诸多设想未能进行验证,故根据所做工作做以下展望:
提取更多方形硅碳棒瑕疵特征。思路包括有持续收集方形硅碳棒瑕疵数据及通过数据增强方法,以扩充数据集,保证硅碳棒瑕疵多样性;选择其它神经网络模型结构进行实验,在满足实时性要求的前提下,可选用两阶段检测算法.如RCNN,以提高检测系统检准率。
设计构建硅碳棒瑕疵检测系统的自动化、智能化的评价系统,做到实际工程应用中的闭环评价,从实际工业化应用角度出发,进一步为硅碳棒瑕疵检测系统优化过程提供依据。
本研究针对方形硅碳棒为例进行实现,对于圆形硅碳棒可采用该方法进行实现,因此对于硅片加工的其它工艺也可以本文为依据进行设计,进一步助推硅片的全自动化生产。
采用直拉法制造单晶硅碳棒的过程中产生的混合粉尘是影响单晶硅质量、设备稳定性和生产安全的核心因素之一。针对传统振打式除尘器面临的清灰不彻底、滤袋易损伤、炉压波动大等难题,首先对振打式除尘器的工作机理进行了分析;然后对滤袋的失效模式及其对直拉工艺的负面影响进行了深度剖析,并针对性地从滤袋材质与结构优化、智能控制策略的升级与应用、氧化工艺的安全强化措施3个方面提出优化方案;最后对振打式除尘器的未来发展趋势进行了展望。研究结果表明:1)滤袋的失效模式主要包括透气量不足型失效、烧毁型失效、漏灰/破损型失效这3种类型。2)采用PTFE纤维的滤袋能显著提升其抗机械疲劳能力与使用寿命。3)基于压差传感器的触发控制功能可实现“按需除尘”,避免了不必要的振打,从而极大延长了滤袋使用寿命,并稳定了除尘器的系统压力。4)建立基于集尘腔温度、氧化时间、氧浓度的多重硬联锁安全氧化流程,是消除硅粉燃爆风险、保障人身与设备安全的根本性技术措施。
当前,直拉(CZ)法是制备太阳能级单晶硅碳棒的主流工艺之一,其通过将高纯多晶硅在石英增竭中熔化,利用籽晶从熔体中提拉出大尺寸、低缺陷的单晶硅碳棒。该工艺是光伏产业链的基础环节,其产品性能直接决定了太阳电池的光电转换效率。因此,保障直拉法的高稳定性,对推动光伏发电技术进步具有至关重要的作用。
然而,采用直拉法制备单晶硅碳棒时,需在1420℃以上的高温环境下进行,此时用于熔化多晶硅的石英增竭(主要成分为Si02)会与多晶硅发生复杂的化学反应,生成大量气态一氧化硅(Si0);这些一氧化硅气体与氢气(用作保护气和载气)一起流经热场的相对低温区(比如:保温层、热屏、炉壁等区域,温度通常低于800 ℃)时,一氧化硅气体会发生歧化反应,生成微米级乃至纳米级的单质硅(Si)和二氧化硅(Si02)混合粉尘。这些混合粉尘的存在使单晶硅碳棒直拉过程面临严峻挑战,主要体现在以下3个方面。
1)晶体污染方面。部分粉尘可能返流或直接沉积在正在生长的硅碳棒表面或固液界面,成为位错、孪晶等缺陷的成核中心,严重时还会导致硅碳棒报废。
2)热场干扰方面。粉尘在热屏、加热器等关键部件上的沉积会改变部件表面的辐射与反射特性,破坏热场的轴向与径向温度梯度,影响晶体的等径生长控制。
3)设备负载方面。大量粉尘会随气流进入排气系统,若未有效去除,将会出现管道堵塞、流阻增加的情况,最终加剧干式真空泵(下文简称为“干泵缩短、能”)的磨损并增大其负载,导致其寿命耗增加,维护成本攀升。http://www.zbqunqiang.cn/
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