一种晶体回熔控制方法和设备、拉晶炉以及计算机存储介质

摘要

本发明公开一种晶体回熔控制方法和设备、拉晶炉以及计算机存储介质，涉及晶棒拉晶技术领域，以可以自动控制晶棒回熔，不仅使得控制晶棒更加准确，提高回熔效率，而且减少人工成本。所述晶体回熔控制方法包括：在晶体断线的情况下，控制坩埚升降装置将坩埚从晶体断线埚位下降至晶体回熔埚位。当坩埚下降至晶体回熔埚位，控制晶体提拉装置调整晶体的位置，使得晶体与熔体液面接触。当晶体与熔体液面接触时，控制加热器对晶体进行回熔操作。根据晶体吸热参数和加热器放热参数确定加热器的放热量大于或等于晶体的回熔吸热量的情况下，确定晶体转化为熔体。

权利要求

1.一种晶体回熔控制方法，其特征在于，应用于拉晶炉中，所述拉晶炉包括坩埚升降装置、晶体提拉装置以及加热器，所述坩埚升降装置用于调整坩埚的埚位，所述坩埚用于盛放熔体；所述晶体回熔控制方法包括：在晶体断线的情况下，控制所述坩埚升降装置将所述坩埚从晶体断线埚位下降至晶体回熔埚位；

当所述坩埚下降至所述晶体回熔埚位，控制所述晶体提拉装置调整晶体的位置，使得所述晶体与熔体液面接触；

当所述晶体与熔体液面接触时，控制所述加热器对所述晶体进行回熔操作；

根据晶体吸热参数和加热器放热参数确定所述加热器的放热量大于或等于所述晶体的回熔吸热量的情况下，确定所述晶体转化为熔体；

在晶体断线的情况下，所述控制所述加热器对所述晶体进行回熔操作前，所述晶体回熔控制方法还包括：控制所述加热器将功率从断线加热功率调整为晶体回熔功率；所述断线加热功率与晶体回熔功率呈线性变化。

2.根据权利要求1所述的晶体回熔控制方法，其特征在于，所述控制所述坩埚升降装置将所述坩埚从晶体断线埚位下降至晶体回熔埚位，包括：控制所述坩埚升降装置将所述坩埚从晶体断线埚位下降至坩埚预热埚位，控制所述加热器对下降至坩埚预热埚位的坩埚进行预热；

控制所述坩埚升降装置将所述坩埚从坩埚预热埚位下降至晶体回熔埚位。

3.根据权利要求2所述的晶体回熔控制方法，其特征在于，所述控制所述坩埚升降装置将所述坩埚从晶体断线埚位下降至坩埚预热埚位，包括：控制所述坩埚升降装置将所述坩埚从晶体断线埚位开始下降；

获取所述坩埚的实际埚位，确定所述坩埚的实际埚位为坩埚预热埚位的情况下，控制所述加热器对所述坩埚进行预热。

4.根据权利要求2所述的晶体回熔控制方法，其特征在于，所述控制所述坩埚升降装置将所述坩埚从坩埚预热埚位下降至晶体回熔埚位，包括：控制所述坩埚升降装置将所述坩埚从坩埚预热埚位开始下降；

获取所述坩埚的实际埚位，确定所述坩埚的实际埚位低于或等于晶体的初始回熔埚位的情况下，确定所述坩埚的实际埚位等于所述坩埚的晶体回熔埚位。

5.根据权利要求4所述的晶体回熔控制方法，其特征在于，所述初始回熔埚位由引晶埚位高度和第一埚位校正参数确定；其中，所述初始回熔埚位＝所述引晶埚位高度－所述第一埚位校正参数；和/或，所述第一埚位校正参数为5mm～40mm。

6.根据权利要求2所述的晶体回熔控制方法，其特征在于，所述坩埚预热埚位由所述晶体断线埚位和第二埚位校正参数确定；其中，所述坩埚预热埚位＝所述晶体断线埚位高度－所述第二埚位校正参数；和/或，所述第二埚位校正参数为20mm～60mm。

7.根据权利要求1所述的晶体回熔控制方法，其特征在于，所述控制所述加热器将功率从断线加热功率调整为晶体回熔功率使用的时间为5s～600s。

8.根据权利要求1所述的晶体回熔控制方法，其特征在于，所述晶体具有靠近所述液面的第一晶段和远离所述液面的第二晶段，所述第二晶段的长度小于所述第一晶段的长度；

其中，

所述加热器在所述第一晶段的晶体回熔功率大于加热器在所述第二晶段的晶体回熔功率。

9.根据权利要求8所述的晶体回熔控制方法，其特征在于，所述加热器在所述第一晶段的晶体回熔功率由引晶功率和第一功率校正参数确定；其中，所述加热器在所述第一晶段的晶体回熔功率＝引晶功率+第一校正功率参数；所述第一校正功率参数为10kw～25kw；和/或，所述加热器在所述第二晶段的晶体回熔功率由引晶功率和第二功率校正参数确定；其中，所述加热器在所述第二晶段的晶体回熔功率＝引晶功率+第二校正功率参数，所述第二校正功率参数为0kw～10kw。

10.根据权利要求1～6任一项所述的晶体回熔控制方法，其特征在于，所述控制所述加热器对所述晶体进行回熔操作，包括：控制所述晶体按照分段回熔参数进行分段回熔操作；

所述根据所述晶体吸热参数和所述加热器放热参数确定所述加热器的放热量大于或等于所述晶体的回熔吸热量的情况下，确定所述晶体转化为熔体，包括：根据所述分段回熔参数确定晶体分段回熔吸热量；

根据所述晶体分段回熔吸热量和所述加热器的放热参数确定晶体分段回熔理论时长；

确定晶体分段回熔时长大于或等于所述晶体分段回熔理论时长的情况下，确定晶体分段回熔完成。

11.根据权利要求10所述的晶体回熔控制方法，其特征在于，所述分段回熔参数为分段回熔长度，所述分段回熔长度为所述晶体每次伸入所述熔体的长度；当晶体具有靠近所述液面的第一晶段和远离所述液面的第二晶段，所述第一晶段的直径大于所述第二晶段的直径；其中，所述第二晶段的分段回熔长度为所述第一晶段的分段回熔长度的1倍～3倍；和/或，所述分段回熔长度为20mm～40mm。

12.根据权利要求1～6任一项所述的晶体回熔控制方法，其特征在于，所述晶体吸热参数包括晶体熔化参数以及晶体结晶潜热参数；其中，所述晶体熔化参数包括晶体的质量、晶体的比热和温度变化量；

所述晶体结晶潜热参数包括晶体的熔化热和晶体的摩尔数；

所述加热器放热参数包括加热器的功率和加热时间。

13.根据权利要求1～6任一项所述的晶体回熔控制方法，其特征在于，在所述回熔操作过程中，所述拉晶炉的晶转为3转/min～7转/min，和/或，所述拉晶炉的埚转为0.5转/min～

4转/min。

14.一种拉晶控制设备，其特征在于，包括：处理器和通信接口，所述通信接口和所述处理器耦合，所述处理器用于运行计算机程序或指令，以实现权利要求1～13任一项所述的晶体回熔控制方法。

15.一种拉晶炉，其特征在于，包括坩埚升降装置、晶体提拉装置、加热器以及权利要求

14所述的拉晶控制设备，所述拉晶控制设备与所述坩埚升降装置、所述晶体提拉装置以及所述加热器通信连接。

16.一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质中存储有指令，当所述指令被运行时，实现权利要求1～13任一项所述的晶体回熔控制方法。

说明书

一种晶体回熔控制方法和设备、拉晶炉以及计算机存储介质

技术领域

[0001] 本发明涉及晶棒拉晶技术领域，尤其涉及一种晶体回熔控制方法和设备、拉晶炉以及计算机存储介质。

背景技术

[0002] 目前，直拉法拉晶是将原料放置在拉晶炉的坩埚内，在拉晶炉内加热熔化原料，再用一根单晶籽晶浸入熔液中，通过准确的温度控制，让熔液沿籽晶生长，通过引晶、放肩、转肩、等径、收尾工艺过程，最终形成用于太阳能光伏所用的晶棒(又称晶体)。然而在晶棒生长过程中，往往会发生晶棒断线(又称断棱)。

[0003] 现有技术中对于断线的处理方式是将发生断线的晶棒分多次伸入坩埚中熔化，直到全部回熔完成。在将晶棒分多次伸入坩埚过程中，需要现场人员根据经验判断位于坩埚中的晶棒是否熔化完成。但是，人员判断可能会由于人员技术、经验不同，使得晶棒伸入坩埚的时机不同，导致晶棒将坩埚捅破或者回熔效率低，而且需要人工随时进行观察，增大劳动强度，增加人工成本。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于提供一种晶体回熔控制方法和设备、拉晶炉以及计算机存储介质，可以自动控制晶棒回熔，不仅使得控制晶棒更加准确，提高回熔效率，而且减少人工成本。

[0005] 第一方面，本发明提供一种晶体回熔控制方法，应用于拉晶炉中。拉晶炉包括坩埚升降装置、晶体提拉装置以及加热器。坩埚升降装置用于调整坩埚的埚位，坩埚用于盛放熔体。

[0006] 上述晶体回熔控制方法包括：在晶体断线的情况下，控制坩埚升降装置将坩埚从晶体断线埚位下降至晶体回熔埚位。当坩埚下降至晶体回熔埚位，控制晶体提拉装置调整晶体的位置，使得晶体与熔体液面接触。当晶体与熔体液面接触时，控制加热器对晶体进行回熔操作。根据晶体吸热参数和加热器放热参数确定加热器的放热量大于或等于晶体的回熔吸热量的情况下，确定晶体转化为熔体。

[0007] 采用上述技术方案的情况下，本发明在控制加热器对晶体进行回熔操作过程中，根据晶体吸热参数和加热器放热参数确定加热器的放热量大于或等于晶体的回熔吸热量的情况下，确定晶体转化为熔体。相比现有技术中，需要现场人员根据经验将判断位于坩埚中的晶体是否熔化完成，本发明可以在减少人工成本的基础上，提高判断位于坩埚中的晶体是否熔化的准确性，不仅避免晶体将坩埚捅破，而且提高回熔效率。

[0008] 并且，回熔前，通过控制坩埚升降装置将坩埚从晶体断线埚位下降至晶体回熔埚位，通过控制晶体提拉装置调整晶体的位置，使得晶体与熔体液面接触，避免晶体在晶体断线埚位直接与熔体液面接触时，晶体与液面黄子健距离较近，晶体伸入液面，熔液会浸入热屏的情况。

[0009] 在一种可能的实现方式中，上述控制坩埚升降装置将坩埚从晶体断线埚位下降至晶体回熔埚位，包括：

[0010] 控制坩埚升降装置将坩埚从晶体断线埚位下降至坩埚预热埚位，控制加热器对下降至坩埚预热埚位的坩埚进行预热。

[0011] 控制坩埚升降装置将坩埚从坩埚预热埚位下降至晶体回熔埚位。

[0012] 采用上述技术方案的情况下，在回熔操作前，先控制坩埚升降装置将坩埚从晶体断线埚位下降至坩埚预热埚位，控制加热器对下降至坩埚预热埚位的坩埚进行充分预热。预热完成后，控制坩埚升降装置将坩埚从坩埚预热埚位下降至晶体回熔埚位，进行回熔。

[0013] 在一种可能的实现方式中，上述控制坩埚升降装置将坩埚从晶体断线埚位下降至坩埚预热埚位，包括：

[0014] 控制坩埚升降装置将坩埚从晶体断线埚位开始下降。获取坩埚的实际埚位，确定坩埚的实际埚位为坩埚预热埚位的情况下，控制加热器对坩埚进行预热。

[0015] 在一种可能的实现方式中，上述控制坩埚升降装置将坩埚从坩埚预热埚位下降至晶体回熔埚位，包括：

[0016] 控制坩埚升降装置将坩埚从坩埚预热埚位开始下降。获取坩埚的实际埚位，确定坩埚的实际埚位低于或等于晶体的初始回熔埚位的情况下，确定坩埚的实际埚位等于坩埚的晶体回熔埚位。

[0017] 在一种可能的实现方式中，上述初始回熔埚位由引晶埚位高度和第一埚位校正参数确定。其中，初始回熔埚位＝引晶埚位高度－第一埚位校正参数。

[0018] 采用上述技术方案的情况下，初始回熔埚位由引晶埚位高度和第一埚位校正参数确定。由于晶体的引晶埚位高度已知，再通过设定第一埚位校正参数，可以控制初始回熔埚位。

[0019] 在一种可能的实现方式中，上述第一埚位校正参数为5mm～40mm。

[0020] 在一种可能的实现方式中，上述坩埚预热埚位由晶体断线埚位和第二埚位校正参数确定。其中，坩埚预热埚位＝晶体断线埚位高度－第二埚位校正参数。

[0021] 采用上述技术方案的情况下，采用上述技术方案的情况下，坩埚预热埚位由晶体断线埚位高度和第二埚位校正参数确定。而晶体断线埚位高度已知，再通过设定第二埚位校正参数，可以控制坩埚预热埚位。

[0022] 在一种可能的实现方式中，上述第二埚位校正参数为20mm～60mm。

[0023] 在一种可能的实现方式中，上述在晶体断线的情况下，控制加热器对晶体进行回熔操作前，晶体回熔控制方法还包括：

[0024] 控制加热器将功率从断线加热功率调整为晶体回熔功率。

[0025] 在一种可能的实现方式中，上述断线加热功率与晶体回熔功率呈线性变化。

[0026] 采用上述技术方案的情况下，断线加热功率与晶体回熔功率呈线性变化，使得坩埚内的熔液温度线性增加，避免坩埚内的熔液温度变化过大，影响拉晶质量。

[0027] 在一种可能的实现方式中，上述控制加热器将功率从断线加热功率调整为晶体回熔功率使用的时间为5s～600s。

[0028] 经发明人研究，控制加热器将功率从断线加热功率调整为晶体回熔功率的时间过短，会导致坩埚内的温度产生剧烈变化，影响熔体的质量，影响拉晶质量；控制加热器将功率从断线加热功率调整为晶体回熔功率的时间过长，会影响回熔的功率效率。而控制加热器将功率从断线加热功率调整为晶体回熔功率使用的时间为5s～600s，在保证拉晶质量的情况下，尽可能提高回熔效率。

[0029] 在一种可能的实现方式中，上述晶体具有靠近液面的第一晶段和远离液面的第二晶段，第二晶段的长度小于第一晶段的长度。其中，加热器在第一晶段的晶体回熔功率大于加热器在第二晶段的晶体回熔功率。

[0030] 采用上述技术方案的情况下，晶体具有靠近液面的第一晶段和远离液面的第二晶段。基于此，回熔时，先回熔第一晶段，再回熔第二晶段。由于加热器的回熔功率大于引晶功率，而加热器在第一晶段的晶体回熔功率大于加热器在第二晶段的晶体回熔功率，使得将晶体完全回熔后，加热器的功率更加接近引晶功率，不仅可以减小将加热器的功率调整为引晶功率的时间，提高工作效率，而且避免因加热器的功率变化过大，导致影响拉晶质量。

[0031] 在一种可能的实现方式中，上述加热器在第一晶段的晶体回熔功率由引晶功率和第一功率校正参数确定。其中，加热器在第一晶段的晶体回熔功率＝引晶功率+第一校正功率参数。第一校正功率参数为10kw～25kw。

[0032] 采用上述技术方案的情况下，加热器在第一晶段的晶体回熔功率由引晶功率和第一功率校正参数确定。由于引晶功率已知，通过设定第一功率校正参数，可以控制加热器在第一晶段的晶体回熔功率。而且回熔完成后，还需要重新引晶，因此，通过引晶功率计算加热器在第一晶段的晶体回熔功率，方便后续将加热器的功率调整为引晶功率。

[0033] 经发明人研究发现，晶体回熔功率过大，回熔完成后，加热器的功率不易降至引晶功率，导致工作效率低；而晶体回熔功率过小，回熔时间过长，导致工作效率低。而第一校正功率参数为10kw～25kw，使得加热器在第一晶段的晶体回熔功率适中，从而提高工作效率。

[0034] 在一种可能的实现方式中，上述加热器在第二晶段的晶体回熔功率由引晶功率和第二功率校正参数确定。其中，加热器在第二晶段的晶体回熔功率＝引晶功率+第二校正功率参数，第二校正功率参数为0kw～10kw。

[0035] 采用上述技术方案的情况下，加热器在第二晶段的晶体回熔功率由引晶功率和第二功率校正参数确定。由于引晶功率已知，通过设定第二功率校正参数，可以控制加热器在第二晶段的晶体回熔功率。

[0036] 经发明人研究发现，晶体回熔功率过大，回熔完成后，加热器的功率不易降至引晶功率，导致工作效率低；而晶体回熔功率过小，回熔时间过长，导致工作效率低。而第二校正功率参数为0kw～10kw，使得加热器在第二晶段的晶体回熔功率适中，从而提高工作效率。

[0037] 在一种可能的实现方式中，上述控制加热器对晶体进行回熔操作，包括：

[0038] 控制晶体按照分段回熔参数进行分段回熔操作。

[0039] 根据晶体吸热参数和加热器放热参数确定加热器的放热量大于或等于晶体的回熔吸热量的情况下，确定晶体转化为熔体，包括：

[0040] 根据分段回熔参数确定晶体分段回熔吸热量。根据晶体分段回熔吸热量和加热器的放热参数确定晶体分段回熔理论时长，确定晶体分段回熔时长大于或等于晶体分段回熔理论时长的情况下，确定晶体分段回熔完成。

[0041] 采用上述技术方案的情况下，控制晶体按照分段回熔参数进行分段回熔操作，将晶体分段伸入坩埚中回熔。

[0042] 根据分段回熔参数确定晶体分段回熔吸热量。根据晶体分段回熔吸热量和加热器的放热参数确定晶体分段回熔理论时长，确定晶体分段回熔时长大于或等于晶体分段回熔理论时长的情况下，确定晶体分段回熔完成。由此可知，可通过回熔时长确定晶体分段回熔是否完成，可以在减少人工成本的基础上，提高判断位于坩埚中的晶体是否熔化的准确性，不仅避免晶体将坩埚捅破，而且提高回熔效率。

[0043] 在一种可能的实现方式中，上述分段回熔参数为分段回熔长度，分段回熔长度为晶体每次伸入熔体的长度。当晶体具有靠近液面的第一晶段和远离液面的第二晶段，第一晶段的直径大于第二晶段的直径。其中，第二晶段的分段回熔长度为第一晶段的分段回熔长度的1倍～3倍。

[0044] 采用上述技术方案的情况下，由于第一晶段的直径大于第二晶段的直径，相同长度内，第一晶段对应的加热器的放热量大于第二晶段对应的加热器的放热量。基于此，第二晶段的分段回熔长度为第一晶段的分段回熔长度的1倍～3倍，可以在相同时间内熔化更长的第二晶段，从而提高回熔效率。

[0045] 在一种可能的实现方式中，上述分段回熔长度为20mm～40mm。

[0046] 采用上述技术方案的情况下，经发明人研究，分段回熔长度过长，容易出现将坩埚捅破的情况；分段回熔长度过短，多段回熔的次数过多，回熔效率低。而分段回熔长度为20mm～40mm，即保证回熔的安全性，又提高回熔效率。

[0047] 在一种可能的实现方式中，上述晶体吸热参数包括晶体熔化参数以及晶体结晶潜热参数。其中，

[0048] 晶体熔化参数包括晶体的质量、晶体的比热和温度变化量。

[0049] 晶体结晶潜热参数包括晶体的熔化热和晶体的摩尔数。

[0050] 加热器放热参数包括加热器的功率和加热时间。

[0051] 在一种可能的实现方式中，上述在回熔操作过程中，拉晶炉的晶转为3转/min～7转/min。

[0052] 采用上述技术方案的情况下，经发明人研究，在回熔操作过程中，拉晶炉的晶转转速过快，热量损失越大；拉晶炉的晶转转速过慢，晶体受热不均匀。而拉晶炉的晶转为3转/min～7转/min，即可以减少热量损坏，又可以使得晶体受热均匀。

[0053] 在一种可能的实现方式中，上述在回熔操作过程中，拉晶炉的埚转为0.5转/min～4转/min。

[0054] 采用上述技术方案的情况下，经发明人研究，在回熔操作过程中，拉晶炉的埚转转速过快，热量损失越大；拉晶炉的埚转转速过慢，晶体受热不均匀。而拉晶炉的埚转为0.5转/min～4转/min，即可以减少热量损坏，又可以使得晶体受热均匀。

[0055] 第二方面，本发明还公开了一种拉晶控制设备，包括：处理器和通信接口，通信接口和处理器耦合，处理器用于运行计算机程序或指令，以实现上述晶体回熔控制方法。

[0056] 第三方面，本发明还公开了一种拉晶炉，包括坩埚升降装置、晶体提拉装置、加热器以及上述拉晶控制设备。拉晶控制设备与坩埚升降装置、晶体提拉装置以及加热器通信连接。

[0057] 第四方面，本发明还公开了计算机存储介质，计算机存储介质中存储有指令，当所述指令被运行时，实现上述晶体回熔控制方法。

[0058] 本发明中第二方面、第三方面以及第四方面及其各种实现方式的有益效果与第一方面或第一方面任一可能的实现方式的有益效果相同，此处不再赘述。

附图说明

[0059] 此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

[0060] 图1示出了本发明实施例提供的一种晶体回熔控制方法的步骤流程图；

[0061] 图2示出了本发明实施例提供的晶体示意图；

[0062] 图3示出了本发明实施例提供的一种拉晶控制设备的硬件结构示意图。

具体实施方式

[0063] 以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。

[0064] 此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。

[0065] 目前，直拉法拉晶是将原料放置在拉晶炉的坩埚内，在拉晶炉内加热熔化原料，再用一根单晶籽晶浸入熔液中，通过准确的温度控制，让熔液沿籽晶生长，通过引晶、放肩、转肩、等径、收尾工艺过程，最终形成用于太阳能光伏所用的晶棒。然而在晶棒生长过程中，往往会发生晶棒断线(又称断棱)。

[0066] 现有技术中对于断线的处理方式是将发生断线的晶棒分多次伸入坩埚中熔化，直到全部回熔完成。在将晶棒分多次伸入坩埚过程中，需要现场人员根据经验判断位于坩埚中的晶棒是否熔化完成。但是，人员判断可能会由于人员技术、经验不同，使得晶棒伸入坩埚的时机不同。晶棒伸入坩埚的间隔过短，会出现坩埚中的晶棒还未熔化，继续伸入晶棒时，会导致晶棒将坩埚捅破；晶棒伸入坩埚的间隔过长，会导致回熔的工作效率低，而且需要人工随时进行观察，增大劳动强度，增加人工成本。

[0067] 基于此，本发明实施例公开了一种拉晶炉，拉晶炉是一种在惰性气体(氮气、氦气为主)环境中，将多晶硅等多晶材料熔化，用直拉法生长无错位单晶硅棒的设备。本发明实施例中，拉晶炉包括坩埚升降装置、晶体提拉装置以及加热器。坩埚升降装置用于调整坩埚的埚位。坩埚用于盛放熔体。晶体提拉装置用于提拉晶体以及调整晶体的位置。加热器用于对坩埚中的熔体进行加热。

[0068] 进一步的，上述拉晶炉还包括晶体位置检测装置，晶体直径检测装置，晶体长度检测装置以及坩埚位置检测装置。晶体位置检测装置用于检测晶体在拉晶炉内的位置。晶体长度检测装置用于检测晶体长度。晶体直径检测装置用于检测晶体各处的直径。坩埚位置检测装置用于检测坩埚在拉晶炉内的位置。

[0069] 进一步的，上述拉晶炉还包括晶体升降异常检测模块、坩埚升降异常检测模块以及回熔完后晶体位置异常检测模块。晶体升降异常检测模块用于检测晶体升降异常。坩埚升降异常检测模块用于检测坩埚升降异常。回熔完后晶体位置异常检测模块用于检测回熔完后晶体位置异常。

[0070] 上述晶体升降异常检测模块通过设置晶体升降速度，计算相应时间内晶体位置变化，与对应的晶体编码器位置变化量进行比较，判断晶体编码器位置的可靠性，排除编码器及联轴器外部故障，防止外部硬件异常，导致回熔功能出现异常。

[0071] 上述坩埚升降异常检测模块通过设置坩埚升降速度，计算相应时间内坩埚位置变化，与对应的坩埚编码器位置变化量进行比较，判断坩埚编码器位置的可靠性，排除编码器及联轴器外部故障，防止外部硬件异常，导致回熔功能出现异常。

[0072] 上述回熔完后晶体位置异常检测模块，通过获取回熔完后晶体位置与晶体回熔位置的下限进行比较。作为安全判断，回熔晶体位置下限范围为100mm～200mm。

[0073] 本发明实施例还公开了一种晶体回熔控制方法，应用于上述拉晶炉中。参照图1，上述晶体回熔控制方法包括以下步骤：

[0074] S101：在晶体断线的情况下，控制坩埚升降装置将坩埚从晶体断线埚位下降至晶体回熔埚位。

[0075] 在实际应用中，在晶体断线的情况下，获取晶体各处的直径、晶体的长度、坩埚的位置以及晶体的位置。

[0076] 在本发明实施例中，当发现晶体断线的情况或者获取晶体断线的信号时，开始控制坩埚升降装置将坩埚从晶体断线埚位下降至晶体回熔埚位。将坩埚从晶体断线埚位下降至晶体回熔埚位，可以避免晶体在晶体断线埚位直接与熔体液面接触时，晶体与液面黄子健距离较近，晶体伸入液面，熔液会浸入热屏的情况。

[0077] 在一种示例中，控制坩埚升降装置将坩埚从晶体断线埚位下降至晶体回熔埚位，可以包括：

[0078] 控制坩埚升降装置将坩埚从晶体断线埚位下降至坩埚预热埚位，控制加热器对下降至坩埚预热埚位的坩埚进行预热。具体的，控制坩埚升降装置将坩埚从晶体断线埚位开始下降。获取坩埚的实际埚位，确定坩埚的实际埚位为坩埚预热埚位的情况下，控制加热器对坩埚进行预热。在坩埚下降至晶体回熔过程中，先经过坩埚预热埚位，可以更好地预热坩埚中的熔液。

[0079] 预热完成后，控制坩埚升降装置将坩埚从坩埚预热埚位下降至晶体回熔埚位。具体的，控制坩埚升降装置将坩埚从坩埚预热埚位开始下降。获取坩埚的实际埚位，确定坩埚的实际埚位低于或等于晶体的初始回熔埚位的情况下，确定坩埚的实际埚位等于坩埚的晶体回熔埚位。

[0080] 在一种示例中，上述初始回熔埚位可以由引晶埚位高度和第一埚位校正参数确定。初始回熔埚位＝引晶埚位高度－第一埚位校正参数。初始回熔埚位由引晶埚位高度和第一埚位校正参数确定。晶体在回熔前，已经经过引晶阶段，因此晶体的引晶埚位高度已知，再通过设定第一埚位校正参数，可以控制初始回熔埚位。而且引晶埚位是最高的安全位置，通过引晶埚位降低一定的第一埚位校正参数，可以根据不同的热场，将坩埚下降至加热器发热核心区。例如，第一埚位校正参数可以为5mm～40mm。

[0081] 在一种示例中，上述坩埚预热埚位可以由晶体断线埚位和第二埚位校正参数确定。坩埚预热埚位＝晶体断线埚位高度－第二埚位校正参数。坩埚预热埚位由晶体断线埚位高度和第二埚位校正参数确定。晶体断线埚位高度，即发现晶体断线时的埚位高度，也可以理解为准备回熔晶体时的埚位高度。而晶体断线埚位高度已知，再通过设定第二埚位校正参数，可以控制坩埚预热埚位。

[0082] 上述第二埚位校正参数可以为20mm～60mm。经发明人研究，第二埚位校正参数过大，埚位较低，坩埚的上壁靠近发热器，易造成塌边；第二埚位校正参数过小，埚位靠近换热器，加热熔液易造成喷熔。而第二埚位校正参数为20mm～60mm，使得坩埚与发热器和换热器的距离适中，使得回熔过程更加稳定。

[0083] 在实际应用中，先根据晶体断线埚位高度和第二埚位校正参数计算出坩埚预热埚位，第二埚位校正参数为坩埚第一次需要下降的距离，也可以理解为坩埚从晶体断线埚位下降至坩埚预热埚位的距离。

[0084] 再根据引晶埚位高度和第一埚位校正参数计算出初始回熔埚位。通过初始回熔埚位和坩埚预热埚位计算出坩埚从坩埚预热埚位下降至晶体回熔埚位的距离。

[0085] 当坩埚预热埚位的高度高于初始回熔埚位的高度，坩埚预热埚位的高度与初始回熔埚位的高度之间的差值，即为坩埚从坩埚预热埚位下降至晶体回熔埚位的距离。

[0086] 当坩埚预热埚位的高度低于或等于初始回熔埚位的高度，坩埚预热埚位即为初始回熔埚位，处于坩埚预热埚位的坩埚无需下降。

[0087] 基于此，在回熔操作前，先控制坩埚升降装置将坩埚从晶体断线埚位下降至坩埚预热埚位，控制加热器对下降至坩埚预热埚位的坩埚进行充分预热。预热完成后，控制坩埚升降装置将坩埚从坩埚预热埚位下降至晶体回熔埚位，进行回熔。

[0088] S102，当坩埚下降至晶体回熔埚位，控制晶体提拉装置调整晶体的位置，使得晶体与熔体液面接触。

[0089] 具体的，控制晶体提拉装置带动晶体下降，使得晶体与熔体液面接触。晶体提拉装置带动晶体下降的距离为：晶体断线埚位的高度与晶体回熔埚位的高度之间的差值。

[0090] 当控制加热器对晶体进行回熔操作前，晶体回熔控制方法还包括：控制加热器将功率从断线加热功率调整为晶体回熔功率。

[0091] 在一种示例中，上述断线加热功率与晶体回熔功率可以呈线性变化。

[0092] 断线加热功率与晶体回熔功率呈线性变化，使得坩埚内的熔液温度线性增加，避免坩埚内的熔液温度变化过大，影响拉晶质量。

[0093] 在一种示例中，上述控制加热器将功率从断线加热功率调整为晶体回熔功率使用的时间可以为5s～600s。

[0094] 经发明人研究，控制加热器将功率从断线加热功率调整为晶体回熔功率的时间过短，会导致坩埚内的温度产生剧烈变化，影响熔体的质量，影响拉晶质量；控制加热器将功率从断线加热功率调整为晶体回熔功率的时间过长，会影响回熔的功率效率。而控制加热器将功率从断线加热功率调整为晶体回熔功率使用的时间为5s～600s，在保证拉晶质量的情况下，尽可能提高回熔效率。

[0095] 参照图2，上述晶体具有靠近液面的第一晶段10和远离液面的第二晶段20。第二晶段20的长度小于第一晶段10的长度。其中，加热器在第一晶段10的晶体回熔功率大于加热器在第二晶段20的晶体回熔功率。在本发明实施例中，第一晶段10可以为等径段，第二晶段20可以为放肩段。

[0096] 具体的，参照图2，回熔时，先控制加热器将功率从断线加热功率调整为加热器在第一晶段10的晶体回熔功率。先回熔第一晶段10，当第一晶段10回熔完成后。控制加热器将功率从加热器在第一晶段10的晶体回熔功率调整为加热器在第二晶段20的晶体回熔功率，继续回熔第二晶段20。第二晶段20回熔完成后，控制加热器将功率调整为引晶功率，开始重新引晶。

[0097] 基于此，参照图2，晶体具有靠近液面的第一晶段10和远离液面的第二晶段20。回熔时，先回熔第一晶段10，再回熔第二晶段20。由于回熔时，需要将晶棒回熔成熔体，因此加热器的回熔功率大于引晶功率，而加热器在第一晶段10的晶体回熔功率大于加热器在第二晶段20的晶体回熔功率，使得将晶体完全回熔后，加热器的功率更加接近引晶功率，不仅可以减小将加热器的功率调整为引晶功率的时间，提高工作效率，而且避免因加热器的功率变化过大，导致影响拉晶质量。

[0098] 上述加热器在第一晶段的晶体回熔功率可以由引晶功率和第一功率校正参数确定。其中，加热器在第一晶段的晶体回熔功率＝引晶功率+第一校正功率参数。

[0099] 加热器在第一晶段的晶体回熔功率由引晶功率和第一功率校正参数确定。由于回熔晶体时，已经经过引晶阶段，因此引晶功率已知。通过设定第一功率校正参数，可以控制加热器在第一晶段的晶体回熔功率。而且回熔完成后，还需要重新引晶，因此，通过引晶功率计算加热器在第一晶段的晶体回熔功率，方便后续将加热器的功率调整为引晶功率。

[0100] 在一种示例中，上述第一校正功率参数可以为10kw～25kw。

[0101] 经发明人研究发现，晶体回熔功率过大，回熔完成后，加热器的功率不易降至引晶功率，导致工作效率低；而晶体回熔功率过小，回熔时间过长，导致工作效率低。而第一校正功率参数为10kw～25kw，使得加热器在第一晶段的晶体回熔功率适中，从而提高工作效率。

[0102] 上述加热器在第二晶段的晶体回熔功率可以由引晶功率和第二功率校正参数确定。其中，加热器在第二晶段的晶体回熔功率＝引晶功率+第二校正功率参数。

[0103] 加热器在第二晶段的晶体回熔功率由引晶功率和第二功率校正参数确定。引晶功率已知，通过设定第二功率校正参数，可以控制加热器在第二晶段的晶体回熔功率。而且回熔完成后，还需要重新引晶，因此，通过引晶功率计算加热器在第二晶段的晶体回熔功率，方便后续将加热器的功率调整为引晶功率。

[0104] 在一种示例中，上述第二校正功率参数可以为0kw～10kw。

[0105] 经发明人研究发现，晶体回熔功率过大，回熔完成后，加热器的功率不易降至引晶功率，导致工作效率低；而晶体回熔功率过小，回熔时间过长，导致工作效率低。而第二校正功率参数为0kw～10kw，使得加热器在第二晶段的晶体回熔功率适中，从而提高工作效率。

[0106] S103，当晶体与熔体液面接触时，控制加热器对晶体进行回熔操作。

[0107] 晶体提拉装置带动晶体下降，使得晶体伸入熔体内，晶体在熔体内熔融。

[0108] 在回熔操作过程中，拉晶炉的晶转可以为3转/min～7转/min。，经发明人研究，在回熔操作过程中，拉晶炉的晶转转速过快，热量损失越大；拉晶炉的晶转转速过慢，晶体受热不均匀。而拉晶炉的晶转为3转/min～7转/min，即可以减少热量损坏，又可以使得晶体受热均匀。

[0109] 在回熔操作过程中，拉晶炉的埚转可以为0.5转/min～4转/min。经发明人研究，在回熔操作过程中，拉晶炉的埚转转速过快，热量损失越大；拉晶炉的埚转转速过慢，晶体受热不均匀。而拉晶炉的埚转为0.5转/min～4转/min，即可以减少热量损坏，又可以使得晶体受热均匀。

[0110] S104，根据晶体吸热参数和加热器放热参数确定加热器的放热量大于或等于晶体的回熔吸热量的情况下，确定晶体转化为熔体。

[0111] 上述晶体吸热参数包括晶体熔化参数以及晶体结晶潜热参数。晶体吸热参数＝晶体熔化参数+晶体结晶潜热参数。

[0112] 上述晶体熔化参数包括晶体的质量、晶体的比热和温度变化量。晶体熔化参数＝晶体的比热×晶体的质量×温度变化量。计算晶体熔化参数时，晶体的比热已知。通过晶体的长度和晶体的直径可以算出晶体的体积，再通过晶体的密度计算出晶体的质量。温度变化量指熔液液面的温度与晶体熔点的温度之间的差值。在实际应用中，温度变化量已知。由此，可以计算出晶体熔化参数。

[0113] 上述晶体结晶潜热参数包括晶体的熔化热和晶体的摩尔数。晶体结晶潜热参数＝晶体的熔化热×晶体的摩尔数。晶体的熔化热和晶体的摩尔数均已知，由此，可以计算出晶体结晶潜热参数。

[0114] 通过晶体熔化参数和晶体结晶潜热参数可以计算出晶体吸热参数，即晶体的回熔吸热量。

[0115] 上述加热器放热参数，即加热器的放热量。加热器放热参数包括加热器的功率和加热时间。加热器放热参数＝加热器的功率×加热时间。加热器的功率已知，当得到上述晶体的回熔吸热量时，可以计算出晶体回熔理论时长。回熔晶体时，当加热器的加热时间大于或等于晶体回熔理论时长时，可以准确得知晶体转化为熔体。

[0116] 由于具有热量损失，加热器的放热量不能完全转化为晶体的回熔吸热量。在实际应用中，当晶体的回熔吸热量≥k×加热器的放热量时，确定晶体转化为熔体。k≥1，k可以根据实际拉晶炉的工作环境设置，对此不作限定。

[0117] 基于此，本发明在控制加热器对晶体进行回熔操作过程中，根据晶体吸热参数和加热器放热参数确定加热器的放热量大于或等于晶体的回熔吸热量的情况下，确定晶体转化为熔体。相比现有技术中，需要现场人员根据经验将判断位于坩埚中的晶体是否熔化完成，本发明可以在减少人工成本的基础上，提高判断位于坩埚中的晶体是否熔化的准确性，不仅避免晶体将坩埚捅破，而且提高回熔效率。

[0118] 在实际应用中，通常情况下，坩埚的高度小于晶体的长度，坩埚不能一次性容纳整个晶体，需要分段对晶体回熔。因此，控制加热器对晶体进行回熔操作，包括控制晶体按照分段回熔参数进行分段回熔操作。

[0119] 上述分段回熔参数为分段回熔长度，在实际应用中，根据断线时晶体的整体长度，按照预设分段回熔长度，将晶体分为多段。分段回熔长度为晶体每次伸入熔体的长度，即晶体每次回熔的长度。

[0120] 上述分段回熔长度可以为20mm～40mm。经发明人研究，分段回熔长度过长，容易出现将坩埚捅破的情况；分段回熔长度过短，多段回熔的次数过多，回熔效率低。而分段回熔长度为20mm～40mm，即保证回熔的安全性，又提高回熔效率。

[0121] 参照图2，当晶体上述具有靠近液面的第一晶段10和远离液面的第二晶段20，第一晶段10的直径大于第二晶段20的直径。其中，第二晶段20的分段回熔长度为第一晶段10的分段回熔长度的1倍～3倍。在一种示例中，第一晶段10可以为等径段，第二晶段20可以为放肩段。

[0122] 参照图2，由于第一晶段10的直径大于第二晶段20的直径，相同长度内，第一晶段10对应的加热器的放热量大于第二晶段20对应的加热器的放热量。基于此，第二晶段20的分段回熔长度为第一晶段10的分段回熔长度的1倍～3倍，可以在相同时间内熔化更长的第二晶段20，从而提高回熔效率。

[0123] 根据晶体吸热参数和加热器放热参数确定加热器的放热量大于或等于晶体的回熔吸热量的情况下，确定晶体转化为熔体，包括：

[0124] 根据分段回熔参数确定晶体分段回熔吸热量。

[0125] 具体的，根据每段晶体的长度和直径计算出每段晶体的体积，结合晶体的密度，可以计算出每段晶体的质量。根据每段晶体的质量可以计算出每段晶体的晶体分段回熔吸热量。

[0126] 根据晶体分段回熔吸热量和加热器的放热参数确定晶体分段回熔理论时长。

[0127] 具体的，根据加热器功率以及每段晶体对应的晶体分段回熔吸热量，即可计算出每段晶体的对应的晶体分段回熔时长。

[0128] 确定晶体分段回熔时长大于或等于晶体分段回熔理论时长的情况下，确定晶体分段回熔完成。

[0129] 具体的，在回熔每段晶体时，确定每段晶体的加热时长大于或等于每段晶体对应的晶体分段回熔理论时长时，即可快速确定每段晶体回熔完成。

[0130] 基于此，根据分段回熔参数确定晶体分段回熔吸热量。根据晶体分段回熔吸热量和加热器的放热参数确定晶体分段回熔理论时长，确定晶体分段回熔时长大于或等于晶体分段回熔理论时长的情况下，确定晶体分段回熔完成。由此可知，可通过回熔时长确定晶体分段回熔是否完成，可以在减少人工成本的基础上，提高判断位于坩埚中的晶体是否熔化的准确性，不仅避免晶体将坩埚捅破，而且提高回熔效率。

[0131] 参照图3，上述拉晶控制设备执行的动作可以作为计算机指令存储在拉晶控制设备的存储器220中，存储器220中存储的计算机指令由处理器210来执行。

[0132] 拉晶控制设备200包括：处理器210和通信接口230，通信接口230和处理器耦合210，处理器210用于运行计算机程序或指令。拉晶控制设备200可以通过通信接口230与坩埚升降装置、晶体提拉装置以及加热器进行通信。

[0133] 参照图3，上述处理器210可以是一个通用中央处理器(central processing unit，CPU)，微处理器，专用集成电路(application‑specific integrated circuit，ASIC)，或一个或多个用于控制本发明方案程序执行的集成电路。上述通信接口230可以为一个或多个。通信接口230可使用任何收发器一类的装置，用于与其他设备或通信网络通信。

[0134] 参照图3，上述拉晶控制设备200还可以包括通信线路240。通信线路240可包括一通路，在上述组件之间传送信息。

[0135] 可选的，参照图3，拉晶控制设备200还可以包括存储器220。存储器220用于存储执行本发明方案的计算机指令，并由处理器210来控制执行。处理器210用于执行存储器220中存储的计算机指令。

[0136] 如图3示，存储器220可以是只读存储器(read‑only memory，ROM)或可存储静态信息和指令的其他类型的静态存储设备，随机存取存储器(random access memory，RAM)或者可存储信息和指令的其他类型的动态存储设备，也可以是电可擦可编程只读存储器(electrically erasable programmable read‑only memory，EEPROM)、只读光盘(compact disc read‑only memory，CD‑ROM)或其他光盘存储、光碟存储(包括压缩光碟、激光碟、光碟、数字通用光碟、蓝光光碟等)、磁盘存储介质或者其他磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其它介质，但不限于此。存储器220可以是独立存在，通过通信线路240与处理器210相连接。存储器220也可以和处理器210集成在一起。

[0137] 可选的，本发明实施例中的计算机指令也可以称之为应用程序代码，本发明实施例对此不作具体限定。

[0138] 在具体实现中，作为一种实施例，参照图3，处理器210可以包括一个或多个CPU，如图3中的CPU0和CPU1。

[0139] 在具体实现中，作为一种实施例，参照图3，拉晶控制设备200可以包括多个处理器210，如图3中的处理器210和处理器250。这些处理器中的每一个可以是一个单核处理器，也可以是一个多核处理器。

[0140] 本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质。该计算机可读存储介质中存储有指令，当指令被运行时，实现上述实施例中由拉晶控制设备执行的功能。

[0141] 在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。计算机程序产品包括一个或多个计算机程序或指令。在计算机上加载和执行计算机程序或指令时，全部或部分地执行本发明实施例的流程或功能。计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、终端、用户设备或者其它可编程装置。计算机程序或指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，计算机程序或指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线或无线方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是集成一个或多个可用介质的服务器、数据中心等数据存储设备。可用介质可以是磁性介质，例如，软盘、硬盘、磁带；也可以是光介质，例如，数字视频光盘(digital video disc，DVD)；还可以是半导体介质，例如，固态硬盘(solid state drive，SSD)。

[0142] 尽管在此结合各实施例对本发明进行了描述，然而，在实施所要求保护的本发明过程中，本领域技术人员通过查看附图、公开内容、以及所附权利要求书，可理解并实现公开实施例的其他变化。在权利要求中，“包括”(comprising)一词不排除其他组成部分或步骤，“一”或“一个”不排除多个的情况。单个处理器或其他单元可以实现权利要求中列举的若干项功能。相互不同的从属权利要求中记载了某些措施，但这并不表示这些措施不能组合起来产生良好的效果。

[0143] 尽管结合具体特征及其实施例对本发明进行了描述，显而易见的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可对其进行各种修改和组合。相应地，本说明书和附图仅仅是所附权利要求所界定的本发明的示例性说明，且视为已覆盖本发明范围内的任意和所有修改、变化、组合或等同物。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。