摘要：本文以常熟華融太陽能新型材料有限公司為例,，介紹了宇電AI儀表在太陽能石英坩堝中的應(yīng)用,。從用表情況、工藝流程,、生產(chǎn)原理,、應(yīng)用情況等方面進(jìn)行詳細(xì)的描述，通過實(shí)際應(yīng)用證明宇電產(chǎn)品在此行業(yè)的成功應(yīng)用,。

關(guān)鍵詞：AI儀表,、石英坩堝、太陽能　

一,、引言

常熟華融太陽能新型材料有限公司（SPM）是一家新興的致力于研發(fā),、生產(chǎn)、銷售太陽能光伏產(chǎn)品---太陽能石英坩堝的高科技企業(yè)。該公司在生產(chǎn)中,，采用了廈門宇電自動(dòng)化科技有限公司的二次儀表和無紙記錄儀進(jìn)行電流監(jiān)測(cè),、液位采集、壓力采集,、溫度控制以及過程組態(tài),、數(shù)據(jù)記錄等操作，貫穿于石英坩堝熔制,、烘干,、酸洗、涂鋇整個(gè)生產(chǎn)流程,，提高了石英坩堝生產(chǎn)的自動(dòng)化水平,，由于儀表的高精度、高穩(wěn)定性能,，在生產(chǎn)過程中確保了石英坩堝的品質(zhì),，而且有效地降低了客戶能源消耗。

二,、項(xiàng)目介紹

（一）用表型號(hào)：

（二）項(xiàng)目詳述：

      石英坩堝可在1450°以下使用,，分透明和不透明兩種。早期的坩堝是全透明的,，這種全透明的機(jī)構(gòu)容易引起不均勻的熱傳輸,、增加晶棒生長(zhǎng)的難度，所以這種坩堝幾乎遭到淘汰,；現(xiàn)代的坩堝通常是使用電弧法生產(chǎn)的半透明石英坩堝,，存在有內(nèi)外兩層結(jié)構(gòu)，外層是高氣泡密度的區(qū)域,，稱為氣泡復(fù)合層,，內(nèi)層是一層3-5mm的透明層，稱為氣泡空泛層,。石英坩堝具有高純度,、耐溫性強(qiáng)、尺寸大精度高,、保溫性好,、節(jié)約能源、質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn),，世界半導(dǎo)體工業(yè)發(fā)達(dá)國家已用此坩堝取代了小的透明石英坩堝,，是拉制大直徑單晶硅，發(fā)展大規(guī)模集成電路*的基礎(chǔ)材料,。

1,、工藝流程：

圖1  石英坩堝生產(chǎn)工藝圖

　　如圖1所示：項(xiàng)目生產(chǎn)產(chǎn)品為石英圓坩堝,，主要工藝步驟為模具加料、坩堝熔制爐熔制,、成品出爐,、尺寸檢驗(yàn)、酸洗,、水洗,、超聲清洗、涂鋇,、包裝入庫,。具體介紹如下：

　　①加料：在石墨模具中加入所需重量石英砂,，將模具導(dǎo)入熔制爐內(nèi),；

　　②熔制階段：先抽真空,，然后通過3根石墨電極起電弧,，熔制階段溫度約1700攝氏度。抽真空帶出部分石英砂粉塵,，需收集處理,。

　　③成品出爐：經(jīng)過30~40分鐘的熔制階段后,，將電弧關(guān)閉,，模具退出熔制爐；

　?、艹叽鐧z驗(yàn)：使用卡鉗及卡尺檢驗(yàn)尺寸大小,，合格產(chǎn)品進(jìn)入下一步工序；

　?、輫娚埃河脟姌寣⑹⑸皣娫谯釄灞砻?，用來去除表面的附著物，噴出的砂由除塵器收集后重復(fù)使用,，人工操作,，設(shè)置專門噴房；

　?、耷懈睿痕釄迦壑仆戤吅螅＞邘е釄逋顺鋈壑茽t,，由工人用錘子輕輕敲打模具外表面,，使坩堝脫離模具，石墨模具重復(fù)使用,。一般使用壽命為十幾爐,。當(dāng)石墨模具出現(xiàn)嚴(yán)重裂縫或變形時(shí)作報(bào)廢處理,；

　　⑦檢驗(yàn)：人工檢驗(yàn)坩堝尺寸等規(guī)格,；

　?、嗲逑矗合人嵯矗瑢③釄鍥]入（6~8%）HF酸洗槽內(nèi)洗,，然后取出沒入清水中水洗,，然后進(jìn)行高壓清洗及超聲波清洗，去除表面殘余離子,；

　?、嵬夸^：將氫氧化鋇粉末溶于水，坩堝放入涂鋇機(jī)內(nèi),，氫氧化鋇均勻噴涂于坩堝內(nèi)表面,。氫氧化鋇極易與空氣中的CO2反應(yīng)生BaCO3， 坩堝表面的涂層即為BaCO3,。 Ba(OH)2,、BaCO3均很穩(wěn)定，涂鋇過程中無Ba離子產(chǎn)生,，但Ba(OH)2溶液,，BaCO3i沉淀都是對(duì)人體有危害的劇毒物質(zhì)，操作過程需作好防護(hù),。

　?、獍b入庫：使用紙箱包裝，叉車將坩堝送入倉庫,。

2,、生產(chǎn)原理：

圖2  石英坩堝生產(chǎn)原理圖

　　①毛坯的生產(chǎn)：將高純石英粉裝入可任意傾動(dòng)角度的旋轉(zhuǎn)成型模內(nèi)（在金屬水冷套內(nèi)插入石墨模具）,，利用離心力作用和成型棒手工成型,，將已成坩堝形的旋轉(zhuǎn)裝置回轉(zhuǎn)到電極棒處，然后將電極起弧并插入已成型的粉料腔內(nèi),，使用其快速熔化成坩堝形狀的熔融石英,，經(jīng)冷卻后取出，即完成一個(gè)石英坩堝的毛坯生產(chǎn),。

　?、谥破烦尚停弘姌O起弧插入已成型的石英粉料腔內(nèi)，可以手動(dòng)或自動(dòng)升降電極,，以保證坩堝上下部的均勻熔化和電極燒蝕后的補(bǔ)償,，從而制造出穩(wěn)定形狀的制品，如圖二所示,。

　　旋轉(zhuǎn)成型和回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)是將兩個(gè)金屬水冷套（內(nèi)放石墨模）安放在一個(gè)大的回轉(zhuǎn)盤上,，已達(dá)到一個(gè)處在熔化過程中,，另一個(gè)進(jìn)行成型操作，從而可提高生產(chǎn)效率一倍,。

　　如果采用多孔石墨,，并施以真空，則可以生產(chǎn)出內(nèi)層透明外層不透明的通用規(guī)格的高質(zhì)量坩堝,。

3,、我司產(chǎn)品在石英坩堝項(xiàng)目中的應(yīng)用情況

三、結(jié)束語

      此次的石英坩堝項(xiàng)目是太能產(chǎn)業(yè)集群的一次嘗試,，石英坩堝作為拉制單晶硅的載體,，在整個(gè)太陽能產(chǎn)業(yè)鏈中的作用是不容忽視的。宇電的二次儀表在實(shí)踐中為石英坩堝的生產(chǎn)提供了強(qiáng)有力的保障,，儀表具有很強(qiáng)的抗干擾性,，穩(wěn)定性達(dá)到生產(chǎn)需求，在常熟華融太陽能新型材料有限公司的生產(chǎn)過程中,，操作簡(jiǎn)便,，現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行良好，大大提高了石英坩堝生產(chǎn)效率,，使其工業(yè)自動(dòng)化水平又躍上一個(gè)新的臺(tái)階,。并且由于儀表在溫度、壓力,、液位,、電流等控制，提升了客戶產(chǎn)品的品質(zhì),，在一定程度上幫助了客戶塑造良好的品牌形象,。