一种硅片烘干炉及烘干方法与流程

本发明涉及硅片制造设备，特别是涉及一种硅片烘干炉及烘干方法。

背景技术：

1、烘干炉是一种用于烘干硅片、太阳能电池片等材料的设备，该设备能够在极短的时间内将材料中的水分蒸发掉，从而实现快速干燥的效果，在太阳能硅片的制造过程中，烘干工序是至关重要的一环，尤其是在丝网印刷浆液后的烘干环节。该环节对温度控制的精度和稳定性要求极高，因为温度的波动会直接影响浆液的固化效果，进而影响太阳能电池的效率和稳定性。然而，烘干过程面临着诸多挑战，如温度变化滞后、扰动影响大、热惯性强等。这些因素导致传统的温度控制方法难以达到精确控制的要求，进而影响产品质量和能耗效率。

2、现有的烘干炉烘干效率不高，而且传送链上经常会有金属颗粒附着，需要定期停机清理，对于有机废气处理的效率也比较低，另外现有的温度控制方法主要包括p id控制、模糊控制、自适应控制等。其中，p id控制由于其简单易实现，广泛应用于工业控制中。但pid控制在面对复杂系统时，难以满足快速响应和高精度控制的需求。而模糊控制和自适应控制虽然在一定程度上提高了控制性能，但其实现复杂度高，调试困难，且对系统参数依赖性强。

技术实现思路

1、根据上述需要解决的技术问题，提供一种硅片烘干炉及烘干方法。

2、为实现上述目的，本发明在一较佳实施方式中配置为，包括机架，所述机架的端部设置有驱动机构，通过驱动机构驱动网链经过机架内部的烘干箱，并且循环移动，位于机架的底部设置有网链除尘机构，网链循环移动至底部穿过网链除尘机构进行除尘，所述机架顶部设置有排废结构和燃烧塔，通过排废结构进行热气排出，通过燃烧塔排出烘干箱内的有机废气。

3、本发明在一较佳实施方式中可进一步配置为，所述网链除尘机构包括磁力轴，所述磁力轴设置有至少2组并且设置于上壳体的内腔中，位于磁力轴的轴体上套接有硅胶顶圈，下壳体内腔中设置有尼龙滚刷，上壳体和下壳体之间设置有供网链通过的腔体。

4、本发明在一较佳实施方式中可进一步配置为，上壳体和下壳体之间供网链通过的腔体进出口均设置有毛刷，通过毛刷将网链上的粉尘刷下来，且下壳体的底部设置有可抽拉的收集盘，通过收集盘收集掉落的粉尘。

5、本发明在一较佳实施方式中可进一步配置为，所述排废机构包括排气管，所述排气管设置于机架的顶部，一端与机架内部的空腔连通。

6、本发明在一较佳实施方式中可进一步配置为，所述排气管的内壁上设置有螺旋管体，所述螺旋管体的一端与压缩空气机出口连接，另一端则与机架内部的空腔连通，其目的在于利用排废管道里面的热空气将螺旋管道内的冷空气进行加热，热的压缩空气进入炉腔后将炉腔内的空气扰动，以达到炉内温度均匀的目的，螺旋管道是借用炉体排除废气的温度加热冷的压缩空气，节省能源。

7、本发明在一较佳实施方式中可进一步配置为，所述燃烧塔包括燃烧盒和冷凝盒，所述燃烧盒的一端通过管道与烘干箱连通，另一端与冷凝盒连通，所述燃烧盒内设置有两组燃烧室，且燃烧室边壁均设置有交错嵌合的隔热棉，所述冷凝盒内设置有两组冷凝室，冷凝室的出口与排出管连接，位于燃烧盒的底部设置有可抽拉的收集盒，通过收集盒收集有机气体燃烧后产生的粉尘。

8、本发明在一较佳实施方式中可进一步配置为，所述机架出口的网链支撑条下方设置有负压扇，且负压扇的底部罩有收集斗，所述收集斗的下方连接有管体。

9、本发明在一较佳实施方式中可进一步配置为，所述网链的表面设置有两组顶针，通过顶针支撑硅片悬空，所述顶针的材质为陶瓷管。

10、另外还提供了一种硅片烘干炉的烘干方法，包括以下步骤：步骤一：将硅片置于网链顶针上，使得硅片悬空，网链通过驱动进行循环移动；步骤二：烘干箱对经过的硅片加温烘干；步骤三：通过烘干箱内的多个温度传感器，实时采集各个传感器的温度数据，利用卡尔曼滤波算法对采集到的温度进行估值，再通过p id控制调整加热元件的输出功率，最后根据实际温度控制效果，动态调整卡尔曼滤波参数和p id控制参数；步骤四：将烘干箱内产生的有机废气抽出，并通过燃烧塔的燃烧、冷却后排放；步骤五：对循环至机架底部的网链进行清洁，将粘附在网链上的金属颗粒以磁吸的方式吸取下来。

11、本发明在一较佳实施方式中可进一步配置为，步骤三种中，卡尔曼滤波算法对采集到的温度进行估值包括：设定系统的状态方程，描述炉内温度随时间变化的动态过程；

12、测量方程，设定测量方程，将传感器采集的温度数据与系统状态关联起来；

13、预测，根据状态方程，预测下一个时刻的温度；

14、更新，利用测量方程和实时数据，更新预测结果，得到最优温度估计值；

15、卡尔曼滤波的数学表达式为：

16、

17、其中：是时刻k-1对时刻k的状态预测，a是状态转移矩阵，描述系统状态的变化，b是控制矩阵，描述控制输入对系统的影响，uk-1是控制输入，pk|k-1是状态预测误差协方差矩阵，q是过程噪声协方差矩阵，kk是卡尔曼增益，zk是测量值，h是测量矩阵，描述测量值与状态之间的关系，r是测量噪声协方差矩阵；

18、pid控制表达式为：

19、

20、其中：u(t)是控制输出，kp是温度设定值与估计值之间的误差，kp、ki和kd分别为比例、积分和微分系数，pid控制算法通过调节kp、ki和kd三个参数，达到最佳控制效果。

21、有益效果，本发明的一种硅片烘干炉及烘干方法，燃烧塔可以将有机废气燃烧更加充分，外排气体热交换冷却效率更高；网链也更加耐磨损；对于堆积在网链上的金属粉尘也可以有效的清除，而且无需停机清理；通过卡尔曼滤波算法，解决了传统温度控制方法在复杂系统中难以达到高精度控制的难题。通过精确的温度估计和控制，提升了烘干过程的温度控制精度，减少了温度波动，降低了能耗，具有重要的实际应用价值。

技术特征：

1.一种硅片烘干炉，其特征在于，包括机架(1)，所述机架(1)的端部设置有驱动机构，通过驱动机构驱动网链经过机架(1)内部的烘干箱，并且循环移动，位于机架(1)的底部设置有网链除尘机构，网链循环移动至底部穿过网链除尘机构进行除尘，所述机架(1)顶部设置有排废结构(2)和燃烧塔(3)，通过排废结构(2)进行热气排出，通过燃烧塔(3)排出烘干箱内的有机废气。

2.根据权利要求1所述的一种硅片烘干炉及烘干方法，其特征在于，所述网链除尘机构包括磁力轴(16)，所述磁力轴(16)设置有至少2组并且设置于上壳体(14)的内腔中，位于磁力轴(16)的轴体上套接有硅胶顶圈，下壳体(15)内腔中设置有尼龙滚刷(17)，上壳体(14)和下壳体(15)之间设置有供网链通过的腔体。

3.根据权利要求2所述的一种硅片烘干炉，其特征在于，上壳体(14)和下壳体(15)之间供网链通过的腔体进出口均设置有毛刷，且下壳体(15)的底部设置有可抽拉的收集盘。

4.根据权利要求1所述的一种硅片烘干炉，其特征在于，所述排废结构(2)包括排气管，所述排气管设置于机架(1)的顶部，一端与机架(1)内部的空腔连通。

5.根据权利要求4所述的一种硅片烘干炉，其特征在于，所述排气管的内壁上设置有螺旋管体，所述螺旋管体的一端与压缩空气机出口连接，另一端则与机架(1)内部的空腔连通。

6.根据权利要求1所述的一种硅片烘干炉，其特征在于，所述燃烧塔(3)包括燃烧盒(7)和冷凝盒(8)，所述燃烧盒(7)的一端通过管道与烘干箱连通，另一端与冷凝盒(8)连通，所述燃烧盒(7)内设置有两组燃烧室(10)，且燃烧室边壁均设置有交错嵌合的隔热棉，所述冷凝盒(8)内设置有两组冷凝室(11)，冷凝室(1)的出口与排出管连接，位于燃烧盒(7)的底部设置有可抽拉的收集盒(9)。

7.根据权利要求1所述的一种硅片烘干炉，其特征在于，所述机架(1)出口的网链支撑条(5)下方设置有负压扇(12)，且负压扇(12)的底部罩有收集斗(13)，所述收集斗(13)的下方连接有管体。

8.根据权利要求1所述的一种硅片烘干炉，其特征在于，所述网链的表面设置有两组顶针，通过顶针支撑硅片悬空，所述顶针的材质为陶瓷管。

9.使用权利要求1-8任一项所述硅片烘干炉的烘干方法，其特征在于，包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的一种烘干炉的烘干方法，其特征在于，步骤三种中，卡尔曼滤波算法对采集到的温度进行估值包括：设定系统的状态方程，描述炉内温度随时间变化的动态过程；

技术总结本发明公开了一种硅片烘干炉及烘干方法，机架，所述机架的端部设置有驱动机构，通过驱动机构驱动网链经过机架内部的烘干箱，并且循环移动，位于机架的底部设置有网链除尘机构，网链循环移动至底部穿过网链除尘机构进行除尘，所述机架顶部设置有排废结构和燃烧塔，通过排废结构进行热气排出，通过燃烧塔排出烘干箱内的有机废气。本发明中的燃烧塔可以将有机废气燃烧更加充分，外排气体热交换冷却效率更高；网链也更加耐磨损；对于堆积在网链上的金属粉尘也可以有效的清除，而且无需停机清理。技术研发人员：苏金财,陈春芙受保护的技术使用者：常州科隆威智能技术有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/18