今天我們介紹深拓溫控系統(tǒng)在光伏產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域中的幾個應用場景，探討深拓溫控系統(tǒng)如何解決這些溫控難題。

行業(yè)痛點一

大面積基底溫度均勻性難題

在光伏產(chǎn)業(yè)中，隨著硅片尺寸不斷增大，如 210mm 硅片，其面內(nèi)溫差若大于2℃，會致使薄膜厚度偏差超過5%，這將直接造成電池轉(zhuǎn)換效率損失0.2-0.5 個百分點。

以上現(xiàn)象主要原因在于傳統(tǒng)的溫控系統(tǒng)難以對大面積基底進行精準且均勻的溫度調(diào)控。在射頻等離子體作用下，硅片邊緣與中心區(qū)域的電場分布存在差異，導致邊緣過熱情況嚴重；同時，石墨舟等承載基底的部件在導熱過程中，由于結(jié)構(gòu)等因素影響，會出現(xiàn)中間舟葉受熱不足的現(xiàn)象。

針對以上行業(yè)痛點，我們進行了如下方案設計：單臺設備分為5個爐管，每個爐管分為6個溫區(qū)，通過串級控制實現(xiàn)對腔體內(nèi)部的控溫。

（一）串級控制原理：

01

主回路（細調(diào)回路，控制最終目標）

主設定值：設定的目標溫度。

主參數(shù)測量值：由主溫度傳感器測量的實際溫度信號。

主偏差計算：計算“主設定值-主測量值”的偏差。

主調(diào)節(jié)器：根據(jù)主偏差進行PID運算，輸出副設定值。

02

副回路（粗調(diào)回路，抑制快速干擾）

副設定值：由主調(diào)節(jié)器輸出決定，是副回路的“臨時目標”。

副參數(shù)測量值：由副溫度傳感器測量的實際中間溫度。

副偏差計算：計算“副設定值-副測量值”的偏差。

副調(diào)節(jié)器：根據(jù)副偏差進行PID運算，輸出直接控制執(zhí)行器的信號。

03

執(zhí)行器與被控對象

執(zhí)行器：接收副調(diào)節(jié)器信號，改變操作量。

副對象：直接受執(zhí)行器和干擾影響的環(huán)節(jié)。

主對象：副對象的輸出會間接影響對象，最終改變主參數(shù)。

（二）拓撲結(jié)構(gòu)（5管）：

深拓溫控系統(tǒng)（ST-WK01）通過多區(qū) PID 控制技術(shù)，對爐體溫度控制采用串級控制方式，針對 182mm/210mm 硅片或 1.8m×1.6m 光伏玻璃等大面積基底，將其劃分為6 區(qū)加熱板 。

每個區(qū)域配備獨立的溫度傳感器（支持熱電偶、鉑電阻等多種類型），實時采集溫度數(shù)據(jù)并反饋至溫控模塊。該模塊內(nèi)置的自適應 PID 算法，能夠根據(jù)各區(qū)域的溫度偏差，快速且精準地調(diào)整對應區(qū)域加熱板的加熱功率。例如，在檢測到硅片邊緣溫度過高時，自動降低邊緣區(qū)域加熱板功率，而當中間區(qū)域溫度不足時，適當提升功率 。

配合動態(tài)補償算法，通過對射頻等離子體邊緣過熱區(qū)域的溫度監(jiān)測，動態(tài)調(diào)整邊緣加熱功率，有效平衡電場分布帶來的溫度差異。在產(chǎn)線中實際應用后，成功將面內(nèi)溫差控制在＜1.5℃，使得電池轉(zhuǎn)換效率提升了0.3% 。

行業(yè)痛點二

工藝切換響應速度與能耗矛盾

傳統(tǒng) PECVD 設備從待機狀態(tài)升溫至沉積溫度（如 450℃）往往需要 40 分鐘以上，而當工藝切換后回溫至目標溫度又需 15 分鐘左右，這導致設備產(chǎn)能損失約 20%，面臨嚴重的效率瓶頸。并且，傳統(tǒng) PID 控制在升降溫過程中存在超調(diào)量高的問題，溫度波動可達 ±5℃，不僅影響薄膜質(zhì)量，還造成過渡階段能耗的大量浪費，這部分能耗占總能耗的30%以上。

深拓溫控系統(tǒng)（ST-WK01）的 D-AT（外部干擾自動調(diào)諧）算法發(fā)揮了關(guān)鍵作用。在工藝切換開始時，該算法能夠快速分析當前溫度狀態(tài)以及目標溫度需求，結(jié)合設備運行過程中的數(shù)據(jù)情況，動態(tài)計算并調(diào)整預控制參數(shù)。

在升溫階段，通過精準控制加熱功率的輸出曲線，使設備從升至 450℃僅需 30分鐘，工藝切換后回溫至目標溫度提升至12分鐘左右，較傳統(tǒng) PID 控制器提速 30%，整個工藝過程溫度波動控制在±1℃，極大地減少了過渡階段不良薄膜的生成。

行業(yè)痛點三

通訊速率延后帶來的困擾

PECVD 溫控模塊需對硅片基底、腔室壁面、氣體預熱器等多區(qū)域進行實時溫度調(diào)節(jié)，尤其是在等離子體激發(fā)瞬間，溫度可能在毫秒級內(nèi)出現(xiàn)波動，有時候甚至達到±5℃，需溫控系統(tǒng)立即響應調(diào)整。且PECVD 工藝要求各溫控區(qū)域（如 9 溫區(qū)）的溫度偏差＜1℃，否則會導致薄膜應力分布不均，降低電池片轉(zhuǎn)換效率。而目前大多數(shù)PECVD設備溫控系統(tǒng)采用的還是傳統(tǒng)的modbusRTU通訊方式，Modbus RTU 采用主從輪詢機制，單個節(jié)點的響應周期受節(jié)點數(shù)量影響顯著，因此設備數(shù)據(jù)采集實時性不足，難以滿足多區(qū)溫控動態(tài)響應需求，其技術(shù)特性使得僅適用于低精度、弱干擾、小節(jié)點的簡單場景，而在 PECVD 溫控中，其實時性不足、同步精度差、抗干擾弱等劣勢會直接影響薄膜質(zhì)量和設備可靠性。

深拓溫控系統(tǒng)（ST-WK01）采用目前主流的EtherCAT通訊方式，EtherCAT 的傳輸速度是 Modbus RTU 的 1000 倍以上，且效率不受節(jié)點數(shù)量制約，適合高精度、高動態(tài)的控制場景，尤其適用于PECVD 設備的多區(qū)溫控同步。因其支持標準化的對象字典，可直接集成第三方設備，無需開發(fā)專用驅(qū)動，顯著降低了系統(tǒng)集成成本。

深拓溫控系統(tǒng)（ST-WK01）在以上場景中的應用是否對您有啟發(fā)？如果企業(yè)面臨溫控方面的技術(shù)難題，歡迎與我們溝通交流，我們愿意用自動化控制領(lǐng)域三十年的行業(yè)經(jīng)驗，和你共同探索行業(yè)溫控難題，尋找更適合各行業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場的高端溫控解決方案。