一种用于硅铸锭炉的固液界面测量装置的制造方法

一种用于硅铸锭炉的固液界面测量装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于硅铸锭技术领域，尤其涉及一种用于硅铸锭炉的用以测试熔融硅深度的装置。
【背景技术】
[0002]我国光伏产业因全球经济衰退、光伏产能过剩、价格下跌、美国“双反”、欧盟“反倾销”等因素而步入寒冬期，光伏下游企业毛利率大幅下降，大部分企业面临严重亏损。另一方面，由于太阳能市场行情供大于求，人们对太阳能组件的功率要求越来越高，更多开始关注太阳能电池的光电转换效率。
[0003]为提高太阳能电池的光电转换效率，光伏业界推出了多种高效多晶铸锭技术，如半融高效技术、全融高效技术等。其中半融高效技术以多晶碎片作为籽晶，铸锭得到的硅锭少子寿命较高且稳定，是目前普遍采用的技术方式。
[0004]定向凝固法铸造晶体硅过程中，坩祸中的硅材料可能存在形式为全部熔融状态、部分恪融部分固态、全部为固态。当娃材料的存在状态是部分恪融部分固态时，在恪融部分和固态部分之间存在固-液界面。在定向凝固法铸造晶体硅工艺中，硅材料由固态加热至熔融状态以及由熔融状态冷凝为固态的过程，是决定晶体均匀程度的重要因素之一，因此固-液界面的监测非常重要。目前，测量固-液界面普遍采用测量人员插拔石英探棒，通过石英探棒与固态多晶硅的碰撞来判断熔融状态硅溶液的深度。即在石英探棒旁边设置一把钢皮尺，由测量人员对石英探棒的位置在钢皮尺上进行读数，通过对所读数值进行分析、计算，从而得出单位时间内石英探棒与铸锭炉内的固态多晶硅接触的位置的变化值。采用这种方法，需要测量人员频繁的到铸锭炉的顶部对石英探棒的位置在钢皮尺上进行读数，并时刻关注石英探棒的动向从而及时读取钢皮尺上的数值，不仅测量人员的劳动强度大，而且测量准确度难以得到保证。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的在于提供一种用于硅铸锭炉的固液界面测量装置，以满足在炉腔的高温及真空环境中，对硅铸锭炉的固液界面进行监控测量。
[0006]为了实现上述实用新型目的，本实用新型公开一种用于硅铸锭炉的固液界面测量装置，包括:一探测体，该探测体用于接触该硅铸锭炉中的固态多晶硅；一驱动装置，该驱动装置用于驱动该探测体直线运动；一探测器，当该探测体与该固态多晶硅接触时，该探测器发出一信号；一处理单元，该处理单元与该驱动装置和该探测器连接，用于接收该信号并控制该驱动装置的运动方向。
[0007]更进一步地，该探测体为一石英探棒，该石英探棒以与水平面垂直的角度进入该硅铸锭炉。
[0008]更进一步地，该驱动装置包括一伺服电机和一滚珠丝杠，该伺服电机驱动该滚珠丝杠，该滚珠丝杠与该探测体连接。
[0009]更进一步地，该滚珠丝杠与该探测体通过一连接装置固定。
[0010]更进一步地，该探测器为一摩擦探测器，用于探测该连接装置与该探测体之间是否存在一摩擦力。
[0011]更进一步地，该处理单元接收到该信号后控制该驱动装置向相反方向运动。
[0012]更进一步地，该固液界面测量装置还包括一底座。
[0013]更进一步地，该底座与该硅铸锭炉连接。
[0014]与现有技术相比，本实用新型的适用于硅铸锭炉的固液界面测量装置有益效果在于:
[0015]第一、本实用新型的适用于硅铸锭炉的固液界面测量装置的其结构合理，实现了在炉腔的高温及真空环境中，对硅铸锭炉的固液界面进行监控测量，保证了对硅铸锭生产工艺的过程控制。
[0016]第二、本实用新型的适用于硅铸锭炉的固液界面测量装置通过石英探棒插入的深度能自动获得硅铸锭炉内熔融硅的深度，而无需测量人员频繁的手动操作。
[0017]第三、本实用新型的适用于硅铸锭炉的固液界面测量装置配置有人机界面，通过PLC接收来自伺服电机的反馈信号进行计算分析，从而获得熔融硅的深度数值，并将该数值显示在人机界面上，使得操作人员可以直观的看到熔融硅的深度，省去了人工计算分析的步骤，提高了测量的效率和精度。
【附图说明】
[0018]关于本实用新型的优点与精神可以通过以下的实用新型详述及所附图式得到进一步的了解。
[0019]图1是本实用新型所提供的固液界面测量装置的结构示意图；
[0020]图2是本实用新型所提供的固液界面测量装置控制原理框图。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图详细说明本实用新型的一种具体实施例的用于硅铸锭炉的固液界面测量装置。然而，应当将本实用新型理解成并不局限于以下描述的这种实施方式，并且本实用新型的技术理念可以与其他公知技术或功能与那些公知技术相同的其他技术组合实施。
[0022]在以下描述中，为了清楚展示本实用新型的结构及工作方式，将借助诸多方向性词语进行描述，但是应当将“前”、“后”、“左”、“右”、“外”、“内”、“向外”、“向内”、“上”、“下”
等词语理解为方便用语，而不应当理解为限定性词语。
[0023]本实用新型的目的在于提供一种适用于硅铸锭炉的固液界面测量装置，以满足在炉腔的高温及真空环境中，对硅铸锭炉的固液界面进行监控测量。
[0024]该固液界面测量装置，包括:探测体，该探测体用于接触该硅铸锭炉中的固态多晶硅；驱动装置，该驱动装置用于驱动该探测体直线运动；探测器，当该探测体与该固态多晶硅接触时，该探测器发出一信号；处理单元，该处理单元与该驱动装置和该探测器连接，用于接收该信号并控制该驱动装置的运动方向。
[0025]如图1所示，本实用新型所提供的固液界面测量装置具体包括石英探棒1、滚珠丝杠2、连接装置(内含摩擦传感器)3、伺服电机4、底座5、PLC6以及炉体7。其中，石英探棒I用于与硅铸锭炉中的固态多晶硅接触。滚珠丝杠2用于将旋转运动转换成直线运动。连接装置3安装于石英探棒I与滚珠丝杠2之间，用于带动石英探棒I上下直线运动。摩擦传感器用于感应所述石英探棒I与所述连接装置3间所产生的摩擦力。伺服电机4驱动所述滚珠丝杠2旋转。PLC6分别与所述驱动装置和所述摩擦传感器连接，用于接收所述摩擦传感器所采集的信号，并根据接收到的信号控制驱动装置驱动所述石英探棒上升或下降。底座5安装在硅铸锭炉炉体7外壳上，借用炉体外壳上原有螺栓孔位，使用加长螺栓将底板固定在炉体外壳上，并且不破坏原有炉体结构。
[0026]石英探棒I下端伸入硅铸锭炉炉体7内部，上端与所述连接装置3固定，且在所述石英探棒I与所述连接装置3间设有摩擦传感器，所述连接装置3设在所述滚珠丝杠2上，并在所述滚珠丝杠2转动的同时沿所述滚珠丝杠2上下移动，从而带动所述石英探棒I上升或下降。当石英探棒I下降并触碰到固体界面后，石英探棒I与连接装置3之间会产生一个反向的摩擦力，摩擦传感器感应到该摩擦力后会发送反馈信号给PLC6，并由PLC6发出反转指令，驱动石英探棒I上升。
[0027]如图2所示，工作时，操作人员在人机界面8上点击“测量”按键，石英探棒I会在滚珠丝杠2的带动下，进入硅铸锭炉内，当石英探棒I触碰到硅锭固体时，石英探棒I与连接装置3之间会产生一个反向的摩擦力，所述摩擦传感器3感应到该摩擦力后会发送反馈信号给所述PLC6，在人机界面8上显示出所测量的硅锭高度。并且，当PLC6接收到伺服电机4的反馈信号后，PLC6会发出新的指令，提升石英探棒I到下降时的起始位置，从而完成一次测量操作。
[0028]与现有技术相比，本实用新型的适用于硅铸锭炉的固液界面测量装置有益效果在于:
[0029]第一、本实用新型的适用于硅铸锭炉的固液界面测量装置的其结构合理，实现了在炉腔的高温及真空环境中，对硅铸锭炉的固液界面进行监控测量，保证了对硅铸锭生产工艺的过程控制。
[0030]第二、本实用新型的适用于硅铸锭炉的固液界面测量装置通过石英探棒插入的深度能自动获得硅铸锭炉内熔融硅的深度，而无需测量人员频繁的手动操作。
[0031]第三、本实用新型的适用于硅铸锭炉的固液界面测量装置配置有人机界面，通过PLC接收来自伺服电机的反馈信号进行计算分析，从而获得熔融硅的深度数值，并将该数值显示在人机界面上，使得操作人员可以直观的看到熔融硅的深度，省去了人工计算分析的步骤，提高了测量的效率和精度。
[0032]本说明书中所述的只是本实用新型的较佳具体实施例，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对本实用新型的限制。凡本领域技术人员依本实用新型的构思通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在本实用新型的范围之内。
【主权项】
1.一种用于硅铸锭炉的固液界面测量装置，其特征在于，包括: 一探测体，所述探测体用于接触所述硅铸锭炉中的固态多晶硅； 一驱动装置，所述驱动装置用于驱动所述探测体直线运动； 一探测器，当所述探测体与所述固态多晶硅接触时，所述探测器发出一信号； 一处理单元，所述处理单元与所述驱动装置和所述探测器连接，用于接收所述信号并控制所述驱动装置的运动方向。
2.如权利要求1所述的用于硅铸锭炉的固液界面测量装置，其特征在于，所述探测体为一石英探棒，所述石英探棒以与水平面垂直的角度进入所述硅铸锭炉。
3.如权利要求1所述的用于硅铸锭炉的固液界面测量装置，其特征在于，所述驱动装置包括一伺服电机和一滚珠丝杠，所述伺服电机驱动所述滚珠丝杠，所述滚珠丝杠与所述探测体连接。
4.如权利要求3所述的用于硅铸锭炉的固液界面测量装置，其特征在于，所述滚珠丝杠与所述探测体通过一连接装置固定。
5.如权利要求4所述的用于硅铸锭炉的固液界面测量装置，其特征在于，所述探测器为一摩擦探测器，用于探测所述连接装置与所述探测体之间是否存在一摩擦力。
6.如权利要求1所述的用于硅铸锭炉的固液界面测量装置，其特征在于，所述处理单元接收到所述信号后控制所述驱动装置向相反方向运动。
7.如权利要求1所述的用于硅铸锭炉的固液界面测量装置，其特征在于，所述固液界面测量装置还包括一底座。
8.如权利要求7所述的用于硅铸锭炉的固液界面测量装置，其特征在于，所述底座与所述硅铸锭炉连接。
【专利摘要】本实用新型公开一种用于硅铸锭炉的固液界面测量装置，包括：一探测体，该探测体用于接触该硅铸锭炉中的固态多晶硅；一驱动装置，该驱动装置用于驱动该探测体直线运动；一探测器，当该探测体与该固态多晶硅接触时，该探测器发出一信号；一处理单元，该处理单元与该驱动装置和该探测器连接，用于接收该信号并控制该驱动装置的运动方向。
【IPC分类】G01F23-04
【公开号】CN204612778
【申请号】CN201520285649
【发明人】詹国彬, 黄建明, 周心怡, 李俊
【申请人】上海东洋炭素有限公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年5月6日