晶硅電池生產流程
2.1單晶硅拉制/多晶硅鑄錠爐
通過晶籽植入,將材料在坩堝中進行溫度控制形成溫度梯度,晶體材料在這個過程中逐漸結晶形成棒狀,通過提升機構逐漸解析。
2.2 多線切割機
單晶硅棒材通過切方后進入多線切割機,該系統通過將噴涂石英砂的鋼絲纏繞在驅動輥上對棒材進行研磨切削,可以實現同時對數百片晶硅片的生產,其要求非常高的切割質量,包括厚度、翹曲度、TTV值的指標。
2.3清洗制絨
在切割單元表面會由于切削而產生表面的材料顆粒和不規則的表面,通過清洗使得表面光滑,再進入制絨單元對晶硅表面進行四面體的形成-通過制絨可以提高晶硅的表面積從而吸收更多的太陽光。
2.4擴散-通過擴散工藝在晶硅表面生成PN結
2.5刻蝕祛磷硅玻璃
由于在擴散中使得表面形成了整體的PN結,需要對這個邊緣進行刻蝕處理,以便使得PN結不能互連,同時在前道生成的磷硅玻璃也需要被化學方法祛除。
2.6 PECVD
通過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,通過等離子氣相沉積技術,可以在晶硅表面沉積一層氮化硅膜來實現這一需求。
2.7絲網印刷
由于晶硅表面形成了可以導電的PN結,需要對其進行電源的印制,為了節省成本,必須以最小的原材料消耗進行此項印刷,形成正極和負極。
2.8燒結爐
對絲網印刷的電極進行燒結處理,使得其固化在晶硅表面并滲透。
2.9分檢測試
通過電極的電流輸入檢測整個電池板的電極通斷狀態,確保可用性和參數滿足技術指標
2.10后道處理設備
包括層壓機、覆設、裝盒、打碼標記等。
3、晶硅電池生產過程中對于控制的需求
在整個生產的各個工藝段,對于控制系統的工藝和控制系統的性能、功能等的需求是變化的。
4、貝加萊為太陽能行業提供的解決方案
作為基礎硬件與軟件平臺提供商,貝加萊為太陽能晶硅電池領域提供具有自主研發和滿足行業需求的軟硬件平臺,確保程序的安全與平臺獨立性,提供軟件功能塊以便系統快速的組件,而遠程診斷與維護則提供了系統故障快速定位與系統最低的當機時間。
下面我們僅介紹一些常用的技術,用以解決在太陽能晶硅電池設備中的實際問題。
4.1ACOPOSmulti節能與斷電停車
ACOPOSmulti是一個基于共直流母線技術(Common DC-Bus)設計的驅動系統,具有非常高的功率密度,并且通過再生線圈實現能量的再生,將系統中處于制動狀態的電機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動狀態的伺服軸,從而實現能量的再利用,并且,ACOPOSmulti驅動中的逆變單元可驅動2個伺服電機,這樣整體降低了系統的成本,具有極高的性價比。
4.1.1節能設計
共直流母線的ACOPOSmulti使得系統中的總體能量得到優化,在一個運動系統中,通常電機有兩種運行狀態,一種是電動機,另一種是發電機狀態,尤其是在多軸系統中,通常會有一些軸處于電動而另一些處于制動,而通過直流母線的共享機制,那些發電狀態的能量同樣可以回饋到直流母線單元,從而使得整個系統內部的能量得到優化,使得整個運動系統的吸入電流得到有效降低,能夠最大限度的發揮節能作用。
4.1.2.斷電同步停車技術
對于ACOPOSmulti伺服驅動器而言,斷電停車功能是其基于直流母線技術(Common DC-Bus Technology)而產生的先天性技術優勢,我們都知道,對于電機而言它有兩個主要的運行狀態,在第一象限磁場空間里,電機作為電動機在運行,當電機處于制動狀態時,則磁場空間產生反向工作,其在這個時候可以理解為運行在發電機狀態,產生交流電流-對于ACOPOSmulti驅動器而言,其逆變單元不僅可以產生正向的AC-DC-AC轉換,也可以逆向運行為AC-DC轉換,由一個蓄能二極管將能量瞬間積累并通過逆變器的IGBT整流電路轉化為DC電壓,這個DC電壓回饋到DC-Bus上,再流到其它軸DC-AC轉換又可以供給其它需要同步停車的伺服軸,同時也能保障24VDC的供電-因為輔助電源也同時運行在這個DC-Bus上。
對于多線切割這樣的系統而言,若出現停車狀態將會使得被切割的棒材產生操作中斷造成巨大的損失-同步停車可以確保系統的停車處于穩定的可控狀態,而不會產生紗線斷裂、晶硅片位置輸出、導引輪、放卷收卷軸之間的偏差而造成系統問題。
4.2機器人技術
4.2.1 GMC下的機器人系統設計
對于不同的機器人,其齊次方程庫不同,而B&R的GMC提供了路徑規劃的不同庫支持能力,這包括以下機器人庫:
全關節型機器人
Tripod
SCARA
伽利略機器人…
…
GMC所支持的機器人庫提供了14種不同的機器人類型庫的支持能力,基本上能滿足各工業領域對于機器人的需要。
4..2.2機器人慣量前饋控制技術
4.2.2.1抖動問題
在機器人系統中,由于機器人的各個關節的機械特性隨著運動過程的變化,其慣量產生了變化,例如,當機械臂處于X軸方向伸長時,則沿著Y軸方向的旋轉在0~90度范圍內慣量產生了變化,從最大慣量到最小慣量,當這個臂旋轉超過90度~180度范圍的話,則其慣量又開始變大,由于這種慣量所產生的變化,會對驅動器整個控制過程產生調節的振動,這也是目前機器人控制中普遍存在的問題。
4.2.2.2基于建模的慣量前饋算法設計
MATLAB/Simulink是目前最為流行的建模工具,由于與Mathworks公司的合作,貝加萊控制系統與MATLAB/Simulink建模建立接口連接,經過MATLAB/Simulink仿真工具建模生成的控制器模型可以通過代碼自動生成技術產生控制器的C代碼,而這一代碼無需手工重寫即可導入到B&R控制器中,從而實現在環測試。
其結構如下圖:
通過這種方式,貝加萊很好的解決了機器人運行過程中的抖動問題,其效果如下:
2.1單晶硅拉制/多晶硅鑄錠爐
通過晶籽植入,將材料在坩堝中進行溫度控制形成溫度梯度,晶體材料在這個過程中逐漸結晶形成棒狀,通過提升機構逐漸解析。
2.2 多線切割機
單晶硅棒材通過切方后進入多線切割機,該系統通過將噴涂石英砂的鋼絲纏繞在驅動輥上對棒材進行研磨切削,可以實現同時對數百片晶硅片的生產,其要求非常高的切割質量,包括厚度、翹曲度、TTV值的指標。
2.3清洗制絨
在切割單元表面會由于切削而產生表面的材料顆粒和不規則的表面,通過清洗使得表面光滑,再進入制絨單元對晶硅表面進行四面體的形成-通過制絨可以提高晶硅的表面積從而吸收更多的太陽光。
2.4擴散-通過擴散工藝在晶硅表面生成PN結
2.5刻蝕祛磷硅玻璃
由于在擴散中使得表面形成了整體的PN結,需要對這個邊緣進行刻蝕處理,以便使得PN結不能互連,同時在前道生成的磷硅玻璃也需要被化學方法祛除。
2.6 PECVD
通過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,通過等離子氣相沉積技術,可以在晶硅表面沉積一層氮化硅膜來實現這一需求。
2.7絲網印刷
由于晶硅表面形成了可以導電的PN結,需要對其進行電源的印制,為了節省成本,必須以最小的原材料消耗進行此項印刷,形成正極和負極。
2.8燒結爐
對絲網印刷的電極進行燒結處理,使得其固化在晶硅表面并滲透。
2.9分檢測試
通過電極的電流輸入檢測整個電池板的電極通斷狀態,確保可用性和參數滿足技術指標
2.10后道處理設備
包括層壓機、覆設、裝盒、打碼標記等。
3、晶硅電池生產過程中對于控制的需求
在整個生產的各個工藝段,對于控制系統的工藝和控制系統的性能、功能等的需求是變化的。
4、貝加萊為太陽能行業提供的解決方案
作為基礎硬件與軟件平臺提供商,貝加萊為太陽能晶硅電池領域提供具有自主研發和滿足行業需求的軟硬件平臺,確保程序的安全與平臺獨立性,提供軟件功能塊以便系統快速的組件,而遠程診斷與維護則提供了系統故障快速定位與系統最低的當機時間。
下面我們僅介紹一些常用的技術,用以解決在太陽能晶硅電池設備中的實際問題。
4.1ACOPOSmulti節能與斷電停車
ACOPOSmulti是一個基于共直流母線技術(Common DC-Bus)設計的驅動系統,具有非常高的功率密度,并且通過再生線圈實現能量的再生,將系統中處于制動狀態的電機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動狀態的伺服軸,從而實現能量的再利用,并且,ACOPOSmulti驅動中的逆變單元可驅動2個伺服電機,這樣整體降低了系統的成本,具有極高的性價比。
4.1.1節能設計
共直流母線的ACOPOSmulti使得系統中的總體能量得到優化,在一個運動系統中,通常電機有兩種運行狀態,一種是電動機,另一種是發電機狀態,尤其是在多軸系統中,通常會有一些軸處于電動而另一些處于制動,而通過直流母線的共享機制,那些發電狀態的能量同樣可以回饋到直流母線單元,從而使得整個系統內部的能量得到優化,使得整個運動系統的吸入電流得到有效降低,能夠最大限度的發揮節能作用。
4.1.2.斷電同步停車技術
對于ACOPOSmulti伺服驅動器而言,斷電停車功能是其基于直流母線技術(Common DC-Bus Technology)而產生的先天性技術優勢,我們都知道,對于電機而言它有兩個主要的運行狀態,在第一象限磁場空間里,電機作為電動機在運行,當電機處于制動狀態時,則磁場空間產生反向工作,其在這個時候可以理解為運行在發電機狀態,產生交流電流-對于ACOPOSmulti驅動器而言,其逆變單元不僅可以產生正向的AC-DC-AC轉換,也可以逆向運行為AC-DC轉換,由一個蓄能二極管將能量瞬間積累并通過逆變器的IGBT整流電路轉化為DC電壓,這個DC電壓回饋到DC-Bus上,再流到其它軸DC-AC轉換又可以供給其它需要同步停車的伺服軸,同時也能保障24VDC的供電-因為輔助電源也同時運行在這個DC-Bus上。
對于多線切割這樣的系統而言,若出現停車狀態將會使得被切割的棒材產生操作中斷造成巨大的損失-同步停車可以確保系統的停車處于穩定的可控狀態,而不會產生紗線斷裂、晶硅片位置輸出、導引輪、放卷收卷軸之間的偏差而造成系統問題。
4.2機器人技術
4.2.1 GMC下的機器人系統設計
對于不同的機器人,其齊次方程庫不同,而B&R的GMC提供了路徑規劃的不同庫支持能力,這包括以下機器人庫:
全關節型機器人
Tripod
SCARA
伽利略機器人…
…
GMC所支持的機器人庫提供了14種不同的機器人類型庫的支持能力,基本上能滿足各工業領域對于機器人的需要。
4..2.2機器人慣量前饋控制技術
4.2.2.1抖動問題
在機器人系統中,由于機器人的各個關節的機械特性隨著運動過程的變化,其慣量產生了變化,例如,當機械臂處于X軸方向伸長時,則沿著Y軸方向的旋轉在0~90度范圍內慣量產生了變化,從最大慣量到最小慣量,當這個臂旋轉超過90度~180度范圍的話,則其慣量又開始變大,由于這種慣量所產生的變化,會對驅動器整個控制過程產生調節的振動,這也是目前機器人控制中普遍存在的問題。
4.2.2.2基于建模的慣量前饋算法設計
MATLAB/Simulink是目前最為流行的建模工具,由于與Mathworks公司的合作,貝加萊控制系統與MATLAB/Simulink建模建立接口連接,經過MATLAB/Simulink仿真工具建模生成的控制器模型可以通過代碼自動生成技術產生控制器的C代碼,而這一代碼無需手工重寫即可導入到B&R控制器中,從而實現在環測試。
其結構如下圖:
通過這種方式,貝加萊很好的解決了機器人運行過程中的抖動問題,其效果如下: