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貝加萊工業(yè)自動化(中國)有限公司

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貝加萊新聞
機器智能與創(chuàng)新-貝加萊光伏切片技術(shù)
發(fā)布時間:2021-06-02        瀏覽次數(shù):3966        返回列表

10年前相比,采用砂漿的切片技術(shù)在單根晶棒上可以實現(xiàn)1000片的,今天,采用金剛線的切片技術(shù)可以使得這個數(shù)字發(fā)展到高達3500片,這意味著,僅在這個環(huán)節(jié),單晶硅晶片的成本就達到了大幅度的下降,然而,這意味著更高的控制需求。

 

1-多線切割基本原理圖

通過放卷張力控制、經(jīng)過多個輥(雙或三主輥)的排線、棒料的進給、收卷,并且通過金剛線的往復實現(xiàn)切割,以提高金剛線的利用率。整個金剛線切片系統(tǒng)要達到非常高精度、穩(wěn)定的張力控制,機器才能確保切割的穩(wěn)定,高效,達到高品質(zhì)的生產(chǎn),并較之以往的漿料切片更高的產(chǎn)出。

為了降低成本,大尺寸、薄片是未來的發(fā)展方向,對于金剛線的切割而言,更細的金剛線才能切出更多的片,并降低表面粗糙度,進而更好的成片質(zhì)量,而對于線速度而言,則意味著更大產(chǎn)能帶來的成本下降,但這都對控制系統(tǒng)包括恒張力控制、高精度排線、高精度進給等提出了更高的要求。

 

2-貝加萊光伏切片系統(tǒng)解決方案硬件架構(gòu)

2是貝加萊為多線切割系統(tǒng)提供的解決方案,ACOPOSmulti提供了共直流母線驅(qū)動技術(shù),通過POWERlink實時以太網(wǎng)提供百微秒級的高精度同步。

切片系統(tǒng)的功能性設(shè)計

在晶棒拉制后,經(jīng)過切方,進入多線切割,這是至關(guān)重要的一環(huán),每個晶棒都價值不菲,如果不能高品質(zhì)的生產(chǎn)出產(chǎn)品,那就會成為“成本”的構(gòu)成,隨著金剛線變得更細,這也使得對于切片的過程控制更為“精細”的要求,切片過程必須能夠控制非常精準,且同步精度高,才能確保晶片裁切過程的高品質(zhì),整體的方差最小。

 

3-多線切割系統(tǒng)的功能需求

張力控制技術(shù)

卷徑與張力是貝加萊控制系統(tǒng)的基本工藝控制模塊,借助于在印刷、塑料、包裝眾多領(lǐng)域數(shù)十年的積累,對于各種張力場景的張力控制貝加萊均可應對自如,自動排線、平臺控制、掉電停車功能是多線切割行業(yè)所特殊的需求,貝加萊為此專門進行了大量的測試驗證,成熟的技術(shù)確保了拿來即用。

 

4-基本的張力控制模型

 

5-貝加萊張力控制的特點

對于貝加萊的張力控制來說,可以實現(xiàn)扭矩前饋,這確保了在加減速階段也可以實現(xiàn)穩(wěn)定的張力控制,不僅對于光伏金剛線,對于其它材料的張力控制同樣如此,因為,這可以大幅降低開機浪費,通常在生產(chǎn)中被認為是必然的。另外張力的自適應、多組張力的解耦等,都是貝加萊張力控制領(lǐng)先的技術(shù)特性。

自動排線

由于金剛線經(jīng)過主和從輥必須要排線,而輥子是加工輥、主/從輥的排列使得在整個排線過程中,特別是在加減速過程和排線換向過程中,其張力處于一種變化的狀態(tài),因此,需要高精度電子凸輪曲線輪廓,高階曲線來實現(xiàn)更高的精度控制,這對于機器來說,只有如此,才能確保排線精度高,切片的單片均方差最小。

主輥控制

切割室主輥,在繞線和切割過程時,可以在線實現(xiàn)電流環(huán)和位置環(huán)模式切換,電流同步可以保證兩個主輥出力同步,有效的保證切割區(qū)內(nèi)的金剛線張力穩(wěn)定,同時也能很好的保證切割線弓最小,切割力最大,以獲得更高的切片質(zhì)量。

審計追蹤

mappAudit是貝加萊系統(tǒng)中的mapp功能組件,它為系統(tǒng)提供了審計追蹤能力,從生產(chǎn)的可追溯性角度,生產(chǎn)需要了解誰在什么時間做了什么,并對其進行記錄,以不可篡改的形式保存數(shù)據(jù),這樣就確保質(zhì)量、工藝的可追溯性,以為生產(chǎn)工藝人員的質(zhì)量調(diào)整與優(yōu)化帶來數(shù)據(jù)依據(jù)。

 

6-審計追蹤原理

對于光伏晶片制造商而言,審計追蹤是提升其工藝質(zhì)量管控水平的關(guān)鍵,系統(tǒng)具有該項功能,將會使得這一實現(xiàn)變得簡單,來自于在制藥領(lǐng)域的mappAudit功能,貝加萊同樣將其可用于光伏晶片生產(chǎn)的追溯。

 

7-通過mapp模塊組合實現(xiàn)審計追蹤與數(shù)據(jù)應用

在審計追蹤的管理中,機器的各種參數(shù)以mappData模塊進行收集應用,并通過mappUser的用戶管理,以及mappAudit的審計追蹤模塊對其進行記錄,通過mappCom來實現(xiàn)軟件之間的連接。

掉電停車功能

對于光伏切片而言,無論是突發(fā)的急停開關(guān)被按下或者突然的掉電情況下,同步停車都是必要的,否則,對于生產(chǎn)的浪費是巨大的,除了晶棒材料的損失,再恢復機器所需的成本也是高昂的,因此,掉電停車功能對于光伏切片是必選項。

 

8-基于ACOPOSmulti的掉電停車功能

采用ACOPOSmulti共直流母線驅(qū)動技術(shù),當系統(tǒng)主軸在制動時產(chǎn)生的電流通過再生線圈回到直流母線,并經(jīng)過DC/AC轉(zhuǎn)換,提供給其它軸的同步停車。

數(shù)據(jù)驅(qū)動的預測性維護技術(shù)

將硅棒切割成厚薄均勻、切壁光滑的硅片,依賴于多線切割機的穩(wěn)定運行。但在實際的生產(chǎn)中,難免會有設(shè)備出現(xiàn)故障的情況。在切割狀態(tài)下,設(shè)備的突發(fā)故障導致的突然停機,對于昂貴的硅棒會造成不可修復的損傷,導致直接報廢。這樣的突發(fā)停機帶來的材料損失及停機檢修的停產(chǎn)損失等是巨大的。所以,如何能夠在故障發(fā)生之前就進行預警,使得工程師們能夠在工作間隙對設(shè)備進行及時的干預、維修,就成為了避免經(jīng)濟損失、保障生產(chǎn)的關(guān)鍵。

 

9-基于聚類分析的預測性維護

如圖9所示,基于多年積累的行業(yè)專家知識,首先對多臺設(shè)備的數(shù)據(jù)進行恰當?shù)奶卣魈崛?,以提煉出?shù)據(jù)中與設(shè)備健康狀況最相關(guān)的信息。之后,使用人工智能算法對數(shù)據(jù)進行自動聚類,使得特征相似的數(shù)據(jù)聚成一簇,而不相似的數(shù)據(jù)聚類成不同的簇。可以很自然的推斷,在多臺相似類型的設(shè)備中,大部分設(shè)備是健康的,數(shù)據(jù)特征是類似的。所以,聚類結(jié)果中有著大量樣本點的簇可以視為健康簇。而那些游離于健康簇之外的樣本、少量點組成的小簇,則指征著設(shè)備的異常工作狀態(tài)。

 

關(guān)于貝加萊

貝加萊是一家總部位于奧地利并在全球擁有分公司的創(chuàng)新型自動化企業(yè)。20177月,貝加萊成為ABB集團的機械自動化事業(yè)部。作為工業(yè)自動化領(lǐng)域的全球領(lǐng)導者,貝加萊將前沿技術(shù)與領(lǐng)先工程相結(jié)合,為幾乎每個行業(yè)的客戶提供面向機器與工廠自動化、運動控制、HMI和集成安全技術(shù)的完整解決方案。借助于OPC UA、POWERlink、openSAFETY等工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)通信標準,以及強大的Automation Studio軟件開發(fā)平臺,貝加萊不斷重新定義自動化工程的未來。受簡化流程和超出客戶預期的承諾驅(qū)動,貝加萊始終保持創(chuàng)新精神并處于工業(yè)自動化領(lǐng)域的前沿。

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