今天我们介绍深拓温控系统在光伏产业领域中的几个应用场景，探讨深拓温控系统如何解决这些温控难题。

行业痛点一

大面积基底温度均匀性难题

在光伏产业中，随着硅片尺寸不断增大，如 210mm 硅片，其面内温差若大于2℃，会致使薄膜厚度偏差超过5%，这将直接造成电池转换效率损失0.2-0.5 个百分点。

以上现象主要原因在于传统的温控系统难以对大面积基底进行精准且均匀的温度调控。在射频等离子体作用下，硅片边缘与中心区域的电场分布存在差异，导致边缘过热情况严重；同时，石墨舟等承载基底的部件在导热过程中，由于结构等因素影响，会出现中间舟叶受热不足的现象。

针对以上行业痛点，我们进行了如下方案设计：单台设备分为5个炉管，每个炉管分为6个温区，通过串级控制实现对腔体内部的控温。

（一）串级控制原理：

01

主回路（细调回路，控制最终目标）

主设定值：设定的目标温度。

主参数测量值：由主温度传感器测量的实际温度信号。

主偏差计算：计算“主设定值-主测量值”的偏差。

主调节器：根据主偏差进行PID运算，输出副设定值。

02

副回路（粗调回路，抑制快速干扰）

副设定值：由主调节器输出决定，是副回路的“临时目标”。

副参数测量值：由副温度传感器测量的实际中间温度。

副偏差计算：计算“副设定值-副测量值”的偏差。

副调节器：根据副偏差进行PID运算，输出直接控制执行器的信号。

03

执行器与被控对象

执行器：接收副调节器信号，改变操作量。

副对象：直接受执行器和干扰影响的环节。

主对象：副对象的输出会间接影响对象，最终改变主参数。

（二）拓扑结构（5管）：

深拓温控系统（ST-WK01）通过多区 PID 控制技术，对炉体温度控制采用串级控制方式，针对 182mm/210mm 硅片或 1.8m×1.6m 光伏玻璃等大面积基底，将其划分为6 区加热板 。

每个区域配备独立的温度传感器（支持热电偶、铂电阻等多种类型），实时采集温度数据并反馈至温控模块。该模块内置的自适应 PID 算法，能够根据各区域的温度偏差，快速且精准地调整对应区域加热板的加热功率。例如，在检测到硅片边缘温度过高时，自动降低边缘区域加热板功率，而当中间区域温度不足时，适当提升功率 。

配合动态补偿算法，通过对射频等离子体边缘过热区域的温度监测，动态调整边缘加热功率，有效平衡电场分布带来的温度差异。在产线中实际应用后，成功将面内温差控制在＜1.5℃，使得电池转换效率提升了0.3% 。

行业痛点二

工艺切换响应速度与能耗矛盾

传统 PECVD 设备从待机状态升温至沉积温度（如 450℃）往往需要 40 分钟以上，而当工艺切换后回温至目标温度又需 15 分钟左右，这导致设备产能损失约 20%，面临严重的效率瓶颈。并且，传统 PID 控制在升降温过程中存在超调量高的问题，温度波动可达 ±5℃，不仅影响薄膜质量，还造成过渡阶段能耗的大量浪费，这部分能耗占总能耗的30%以上。

深拓温控系统（ST-WK01）的 D-AT（外部干扰自动调谐）算法发挥了关键作用。在工艺切换开始时，该算法能够快速分析当前温度状态以及目标温度需求，结合设备运行过程中的数据情况，动态计算并调整预控制参数。

在升温阶段，通过精准控制加热功率的输出曲线，使设备从升至 450℃仅需 30分钟，工艺切换后回温至目标温度提升至12分钟左右，较传统 PID 控制器提速 30%，整个工艺过程温度波动控制在±1℃，极大地减少了过渡阶段不良薄膜的生成。

行业痛点三

通讯速率延后带来的困扰

PECVD 温控模块需对硅片基底、腔室壁面、气体预热器等多区域进行实时温度调节，尤其是在等离子体激发瞬间，温度可能在毫秒级内出现波动，有时候甚至达到±5℃，需温控系统立即响应调整。且PECVD 工艺要求各温控区域（如 9 温区）的温度偏差＜1℃，否则会导致薄膜应力分布不均，降低电池片转换效率。而目前大多数PECVD设备温控系统采用的还是传统的modbusRTU通讯方式，Modbus RTU 采用主从轮询机制，单个节点的响应周期受节点数量影响显著，因此设备数据采集实时性不足，难以满足多区温控动态响应需求，其技术特性使得仅适用于低精度、弱干扰、小节点的简单场景，而在 PECVD 温控中，其实时性不足、同步精度差、抗干扰弱等劣势会直接影响薄膜质量和设备可靠性。

深拓温控系统（ST-WK01）采用目前主流的EtherCAT通讯方式，EtherCAT 的传输速度是 Modbus RTU 的 1000 倍以上，且效率不受节点数量制约，适合高精度、高动态的控制场景，尤其适用于PECVD 设备的多区温控同步。因其支持标准化的对象字典，可直接集成第三方设备，无需开发专用驱动，显著降低了系统集成成本。

深拓温控系统（ST-WK01）在以上场景中的应用是否对您有启发？如果企业面临温控方面的技术难题，欢迎与我们沟通交流，我们愿意用自动化控制领域三十年的行业经验，和你共同探索行业温控难题，寻找更适合各行业生产现场的高端温控解决方案。