CN108588684A - 一种炉内新增热源的pecvd反应炉及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种炉内新增热源的PECVD反应炉及其控制方法，所述反应炉包括管状的炉体（1）、分别设于炉体两端的端盖（2）和炉门（3）、围绕在炉体外壁上的炉外加热装置、置于炉体腔内的炉内加热装置、以及控制炉外加热装置和炉内加热装置的温控装置；与现有技术相比，本发明在反应炉的内外设有两套热源，使反应炉内升温迅速，缩短了升温等待时间，加快了工艺进程，提高了产能；同时对反应炉中心进行了温度补偿，改善了工艺环境。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池片制造设备，尤其涉及一种在反应炉内增加新热源的PECVD反应炉及其控制方法。
背景技术
太阳能作为人类取之不尽用之不竭的可再生能源，其特有的充分清洁性，绝对安全性，相对的广泛性，在长期的能源战略中具有重要的影响地位。在光伏应用中，源硅片通过特殊设备进行工艺制作后就变成了可将太阳能直接转换成电能的太阳能电池片，其中在硅片表面加镀减反射膜是太阳能电池制造过程中非常重要的一环，PECVD反应炉是镀减反射膜的主要设备，其工作原理是利用等离子增强化学气相沉积法进行减反射膜制作。而设备稳定的温度控制对制作减反射膜的质量及设备产能起到决定性影响。
PECVD设备制作减反射膜的基本流程是：将待反应的硅片及载具（石墨舟）放入反应腔，待环境温度达到设定值，进行减反射膜制作，将制作好减反射膜的硅片及载具送出反应腔，之后再将另一组未反应的硅片及载具放入反应腔进行新一轮的制作。现有PECVD设备是通过炉丝加热方式，将反应腔内的硅片载具（石墨舟）及硅片进行预热达到温度设定值后进行工艺的。在完成一次工艺后，进行新一轮工艺时，由于要打开反应腔（导致热量外溢）及放入新的冷源（待工艺石墨舟及硅片）所以要想让反应腔内温度重新达到设定值，就需要等待较长时间13~15min，整个工艺时间一般都控制在32min以内，因此整个回温时间严重制约设备的生产效率。
为提升PECVD反应炉产能，完成不同工艺的温度要求，业内亟需开发一种能缩短PECVD反应炉工艺周期的新方法。
发明内容
本发明是要解决现有技术加热缓慢，时间长的问题，提出一种PECVD反应炉内新增热源促使设备快速回温的方法。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案是在PECVD反应炉内新增热源，其体现可视为一种炉内新增热源的PECVD反应炉：包括管状的炉体、分别设于炉体两端的端盖和炉门、围绕在炉体外壁上的炉外加热装置、置于炉体腔内的炉内加热装置、以及控制炉外加热装置和炉内加热装置的温控装置。
所述炉内加热装置可以为红外加热管。
所述红外加热管为长条状，由所述端盖处伸入炉体腔内，红外加热管与端盖之间设有密封构件，红外加热管与所述炉体内壁之间设有支撑装置。
所述红外加热管至少有一条、并且与所述炉体的轴线平行，所述红外加热管安装在炉体腔内的底部、顶部、侧部中的一处或多处。
所述炉门处设有检测炉门是否开启的检测装置，该检测装置连接所述温控装置。
所述炉内加热装置也可以为电炉丝，电炉丝缠绕在所述炉体腔内侧壁上。
本发明还提出一种上述PECVD反应炉升温的控制方法，其具有以下步骤：步骤一、对反应炉进行加热，温控装置同时控制炉内加热装置和炉外加热装置一起加热，快速将反应炉内温度稳定到设定温度；步骤二、打开炉门，温控装置控制炉内加热装置停止加热，将装有待工艺硅片的舟体送入反应炉内；步骤三、关闭炉门，温控装置控制炉内加热装置和炉外加热装置一起加热，快速将反应炉内温度升到预定温度；步骤四、实时监控反应炉内温度，控制炉内、外加热装置对装有待工艺硅片的舟体进行热量补偿，使其稳定在设定温度；步骤五、对设备进行抽真空及检漏后，向反应炉内通入各种工艺气体，使用炉内加热装置加热抵消工艺气体引起的降温，保持有待工艺硅片的舟体在恒温状态下进行工艺；步骤六、工艺过程结束，打开炉门，温控装置控制炉内加热装置停止加热，将装有已工艺硅片的舟体移出反应炉，然后将新的装有待工艺硅片的舟体送入反应炉内，然后执行步骤三。
所述步骤四中实时监测反应炉内温度，计算炉内温度与预定温度的温度差值，根据温度差值的大小相应的控制施加在炉内加热装置上的电压。
与现有技术相比，本发明在反应炉的内外设有两套热源，使反应炉内升温迅速，缩短了升温等待时间，加快了工艺进程，提高了产能；同时能够直接对反应炉中心进行了温度补偿，改善了整个工艺环境热场。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作出详细的说明，其中：
图1为本发明较佳实施例的侧视图；
图2为本发明较佳实施例的俯视图；
图3为本发明较佳实施例的端部视图；
图4为红外加热管视图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明构思是在反应炉内新增加热源，减少反应炉内达到反应温度的等待时间，同时对反应炉中间部位进行热量补偿和精准温控。
本发明揭示了一种炉内新增热源的PECVD反应炉，其包括管状的炉体1、分别设于炉体两端的端盖2和炉门3、围绕在炉体外壁上的炉外加热装置、置于炉体腔内的炉内加热装置、以及控制炉外加热装置和炉内加热装置的温控装置。
结合图1至图3分别示出的PECVD反应炉的侧视图、俯视图、端部视图，端盖2与炉体1是固定连接，炉门3与炉体1是活动连接，待反应的硅片装载在舟体中（图标5所指为舟体），由敞开的炉门处送入炉体腔内，关上炉门炉体腔内形成密闭的腔体，然后对腔体抽真空、灌注工艺气体、将温度升到指定温度然后再进行反应。温控装置对炉内、炉外加热装置实施温度控制。
参看图4示出的较佳实施例，所述炉内加热装置为红外加热管4。所述红外加热管4为长条状，由所述端盖2处伸入炉体腔内，红外加热管与端盖之间设有密封构件（图标6所指）。由于红外加热管较长，故此在红外加热管与所述炉体1内壁之间设有支撑装置（图标7所指）。
参看图3，所述红外加热管4至少有一条、并且与所述炉体1的轴线平行。为避让装载硅片的舟体5，所述红外加热管安装在炉体腔内的底部、顶部、侧部中的一处或多处。
在较佳实施例中，所述炉门3处设有检测炉门是否开启的检测装置，该检测装置将炉门是否开启的信号传输给所述温控装置。当炉门开启时，温控装置控制炉内加热装置停止加热。
在另一实施例中，所述炉内加热装置为电炉丝，电炉丝缠绕在所述炉体腔内侧壁上。
在其它实施例中，所述炉内加热装置为石英管。
本发明还揭示了所述PECVD反应炉的控制方法，参看图1和图2，其具有以下步骤：
步骤一、对反应炉进行加热，温控装置同时控制炉内加热装置和炉外加热装置一起加热，快速将反应炉内温度升到预定温度；此方法比单纯使用炉外加热装置更快的升到预定温度，并且各处温度更均匀。
步骤二、打开炉门的同时温控装置控制炉内加热装置停止加热，将装有待工艺硅片的舟体送入反应炉内；所述炉门3处设有检测炉门是否开启的检测装置，该检测装置将炉门是否开启的信号传输给所述温控装置。当炉门开启时，温控装置控制炉内加热装置停止加热。藉此减少热量外泄。
步骤三、关闭炉门，温控装置控制炉内加热装置和炉外加热装置一起对炉腔内和舟体加热，快速将反应炉内温度升到预定温度；可节约升温时间，缩短设备单个工艺周期，从而提高设备产能。
步骤四、炉内温度升到预定温度后停止炉外加热装置，对反应炉抽真空，实时监测反应炉内温度，控制炉内加热装置对装有待工艺硅片的舟体进行热量补偿。
步骤五、对反应炉内通入各种工艺气体，使用炉内加热装置加热抵消工艺气体引起的降温，对装有待工艺硅片的舟体进行恒温控制；所述恒温控制是当炉内温度低于预定温度时启动炉内加热装置，当炉内温度高于预定温度时停止炉内加热装置。
步骤六、工艺过程结束，打开炉门，温控装置控制炉内加热装置停止加热，将装有已工艺硅片的舟体移出反应炉，然后将装有待工艺硅片的舟体送入反应炉内，然后执行步骤三。
所述步骤四中实时监测反应炉内温度，计算炉内温度与预定温度的温度差值，根据温度差值的大小相应的控制施加在炉内加热装置上的电压；温度差值大的时候炉内加热装置上的电压相应大些，温度差值小的时候炉内加热装置上的电压相应小些，当温度差值为负数时（即炉内温度超过预定温度），炉内加热装置上的电压为零、炉内加热装置停止加热。藉此实现对炉内温度进行精准的恒温控制。
以上实施例仅为举例说明，非起限制作用。任何未脱离本申请精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于本申请的权利要求范围之中。
Claims (9)
1.一种炉内新增热源的PECVD反应炉，其特征在于：包括管状的炉体（1）、分别设于炉体两端的端盖（2）和炉门（3）、围绕在炉体外壁上的炉外加热装置、置于炉体腔内的炉内加热装置、以及控制炉外加热装置和炉内加热装置的温控装置。
2.如权利要求1所述的炉内新增热源的PECVD反应炉，其特征在于：所述炉内加热装置为红外加热管（4）。
3.如权利要求2所述的炉内新增热源的PECVD反应炉，其特征在于：所述红外加热管（4）为长条状，由所述端盖（2）处伸入炉体腔内，红外加热管与端盖之间设有密封构件，红外加热管与所述炉体（1）内壁之间设有支撑装置。
4.如权利要求3所述的炉内新增热源的PECVD反应炉，其特征在于：所述红外加热管（4）至少有一条、并且与所述炉体（1）的轴线平行，所述红外加热管安装在炉体腔内的底部、顶部、侧部中的一处或多处。
5.如权利要求4所述的炉内新增热源的PECVD反应炉，其特征在于：所述炉门（3）处设有检测炉门是否开启的检测装置，该检测装置连接所述温控装置。
6.如权利要求1所述的炉内新增热源的PECVD反应炉，其特征在于：所述炉内加热装置为电炉丝，电炉丝缠绕在所述炉体腔内侧壁上。
7.如权利要求1所述的炉内新增热源的PECVD反应炉，其特征在于：所述炉内加热装置为石英管。
8.一种如权利要求1至7任一项所述的炉内新增热源的PECVD反应炉的控制方法，其特征在于具有以下步骤：
步骤一、对常温的反应炉进行加热，温控装置控制炉内加热装置和炉外加热装置一起加热，快速将反应炉内温度升到预定温度；
步骤二、打开炉门，温控装置控制炉内加热装置停止加热，将装有待工艺硅片的舟体送入反应炉内；
步骤三、关闭炉门，温控装置控制炉内加热装置和炉外加热装置一起加热，快速将反应炉内温度升到预定温度；
步骤四、炉内温度升到预定温度后停止炉外加热装置，对反应炉抽真空，实时监测反应炉内温度，控制炉内加热装置对装有待工艺硅片的舟体进行热量补偿；
步骤五、对反应炉内通入各种工艺气体，使用炉内加热装置加热抵消工艺气体引起的降温，对装有待工艺硅片的舟体进行恒温控制；
步骤六、工艺过程结束，打开炉门，温控装置控制炉内加热装置停止加热，将装有已工艺硅片的舟体移出反应炉，然后将装有待工艺硅片的舟体送入反应炉内，然后执行步骤三。
9.如权利要求8所述的炉内新增热源的PECVD反应炉的控制方法，其特征在于：所述步骤四中实时监测反应炉内温度，计算炉内温度与预定温度的温度差值，根据温度差值的大小相应的控制施加在炉内加热装置上的电压。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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