CN113066904A - 臭氧氧化工艺及臭氧氧化系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种臭氧氧化工艺，预先通过所述传输单元将待处理基板输送至所述预热单元；所述预热单元将所述基板加热至50℃‑100℃，得到预热基板；所述传输单元将所述预热基板运送至所述工艺单元，并通过所述工艺单元对所述预热基板进行氧化处理；所述传输单元的传输速度为5毫米/秒‑40毫米/秒，所述预热基板在所述预热单元内的运输时间为25秒‑100秒，以使所述工艺单元内的所述预热基板的温度低于90℃。预热单元和工艺单元单独工作，从而在预热单元内当基板到达反应的温度后，输送至工艺单元进行氧化反应，反应气体不会存在由于温度过高而分解，有效保障了反应气体的浓度。另外，本发明还公开一种臭氧氧化系统。
Description
技术领域
本发明涉及光伏设备技术领域，尤其涉及一种臭氧氧化工艺及臭氧氧化系统。
背景技术
在高效太阳能电池中，氧化硅层可以作为抗PID(Potential InducedDegradation、电势诱导衰减)的阻挡层，PERC电池(Passivated Emitter and Rear Cell)的钝化层及TOPCon电池的隧穿功能层。
常规的氧化硅薄膜制备方法为高温热氧化,但是高温热氧化过程能耗高，温度通过1000度,且速度较慢，工艺时间长，高温环境对于硅片质量存在不利影响，会导致一些低质量的硅片质量恶化，而且多晶硅的少子寿命也容易在高温下衰减。
另外，公开号为CN109698256A中国专利，公开了一种硅片表面氧化系统和方法，包括臭氧发生器，水槽，循环泵，浓度检测装置，气液混合器和冷却装置，所述臭氧发生器与气液混合器连通，气液混合器分别与水槽和冷却装置连通，硅片设置在水槽中，气液混合器、水槽和冷却装置之间形成臭氧水循环通道，浓度检测装置和循环泵设置在臭氧水循环通道中。该方案中，由于臭氧水中臭氧的含量极低，不能有效的形成高质量的氧化硅薄膜。所以为实现高质量的臭氧氧化效果，需要保证硅片表面高浓度臭氧。
因此，有必要提供一种臭氧氧化工艺及臭氧氧化系统以解决现有技术中存在的上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种臭氧氧化工艺及臭氧氧化系统，有效避免了臭氧分解的问题，提高了生产效率。
为实现上述目的，本发明提供的一种臭氧氧化工艺，包括：
S01：提供预热单元、工艺单元和传输单元，预先通过所述传输单元将待处理基板输送至所述预热单元；
S02：通过所述预热单元将所述基板加热至50℃-100℃，得到预热基板；
S03：通过所述传输单元将所述预热基板运送至所述工艺单元，并通过所述工艺单元对所述预热基板进行氧化处理；
所述步骤S03中，控制所述传输单元的传输速度为5毫米/秒-40毫米/秒，所述预热基板在所述预热单元内的运输时间为25秒-100秒，以使所述工艺单元内的所述预热基板的温度低于90℃。
本发明一种臭氧氧化工艺的有益效果在于：所述预热单元加热所述基板，使所述基板达到氧化反应所需要的温度，得到预热基板，通过所述传输单元将所述预热基板传送至所述工艺单元内，并通过所述工艺单元对所述预热基板进行氧化处理，由于所述预热单元和所述工艺单元分隔开，且所述传输单元的传输速度为5毫米/秒-40毫米/秒，所述预热基板在所述预热单元内的运输时间为25秒-100秒，使所述工艺单元内的预热基板温度低于90℃，所以臭氧不会存在由于温度过高而分解，有效避免了臭氧分解的问题，大大提高了生产效率。
优选地，所述工艺单元包括供气单元；
所述步骤S03中，所述氧化处理包括：所述供气单元提供反应气体并控制所述反应气体的浓度为2％-12％。其有益效果在于：通过供气单元提供并控制所述反应气体的浓度为2％-12％，使所述预热基板的氧化反应效果最佳。
优选地，所述氧化处理还包括，所述供气单元控制所述反应气体的进气压力为0.5巴-5巴，气体输送流量为1标准升/分钟-30标准升/分钟。其有益效果在于：通过将所述反应气体的进气压力设为0.5巴-5巴，气体输送流量设置在1slm-30slm，从而合理均匀的输送反应气体，进一步提高了所述预热基板的氧化反应效果。
优选地，所述氧化处理还包括，所述供气单元还提供载气并控制所述载气的进气压力为1巴-5巴，所述载气输送流量为5标准升/分钟-40标准升/分钟。其有益效果在于：通过设置载气，且载气的进气压力为1巴-5巴，载气的气体输送流量为5标准升/分钟-40标准升/分钟，从而以一定的流速载带反应气体，便于反应气体的输送。
优选地，所述载气为惰性气体，通过所述供气单元将所述载气和所述反应气体混合后输送至所述工艺单元。其有益效果在于：通过采用惰性气体作为载气，避免载气可能发生反应，增加了载带反应气体的可靠性，所述载气载带反应气体后形成混合气体输送至所述工艺单元，保障工艺反应的可靠性。
优选地，所述工艺单元包括真空单元和腔体，所述步骤S03中，将所述预热基板运送至所述腔体内，所述真空单元控制所述腔体内的真空压力为0.2巴-0.8巴。其有益效果在于：所述工艺单元包括真空单元，且所述真空单元控制真空压力0.2巴-0.8巴，便于进一步控制所述预热基板的氧化反应，增加反应效率。
优选地，所述工艺单元还包括温控单元，所述氧化处理还包括，所述温控单元控制所述腔体内的温度低于90℃。其有益效果在于：通过所述温控单元控制所述工艺单元内的温度低于90℃，避免反应气体由于温度过高分解或失效，进一步保障了臭氧氧化工艺的可靠性。
优选地，所述工艺单元还包括温度检测器和控制器，所述氧化处理还包括，所述温度检测器检测所述预热基板的温度并将检测到的温度信息反馈所述控制器；
所述控制器判断所述预热基板的温度大于阈值后，控制所述供气单元停止运行。其有益效果在于：设置温度检测器用于检测所述预热基板的温度，从而实时的了解所述预热基板的温度，当温度检测器检测到所述预热基板的温度大于阈值时，所述控制器控制所述供气单元停止运行，避免温度过高，导致所述供气单元提供的反应气体自然分解，浪费反应气体的同时，影响氧化效率。
优选地，所述工艺单元还包括分气喷淋装置，所述分气喷淋装置与所述供气单元连接，所述氧化处理还包括，通过所述分气喷淋装置释放所述载气和所述反应气体。其有益效果在于：更好的将反应气体释放，将所述预热基板氧化。
一种臭氧氧化系统，实现上述臭氧氧化工艺，用于对基板进行臭氧氧化，所述臭氧氧化系统包括：
传输单元，用于传送所述基板；
预热单元，将所述基板在加热至50℃-100℃，得到预热基板；
工艺单元，所述传输单元将所述预热基板传送至所述工艺单元，所述工艺单元对所述预热基板进行氧化处理。
本发明的有益效果在于：所述预热单元用于将所述基板在所述壳体内加热至50℃-100℃，得到预热基板，当所述基板达到所需要的温度后，通过所述传输单元将所述预热基板输送至所述工艺单元，实现对所述预热基板的氧化处理。避免反应气体由于温度过高而分解，有效避免了反应气体的分解问题，大大提高了生产效率。
附图说明
图1为本发明实施例中的工艺流程图；
图2为本发明实施例中臭氧氧化系统的示意图。
附图标记：
预热单元100；
工艺单元200；
传输单元300、供气单元301、真空单元302。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。除非另外定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本文中使用的“包括”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。
针对现有技术存在的问题，本发明公开的实施例中，参考图1所示的流程图，一种臭氧氧化工艺，包括：
S01：提供预热单元、工艺单元和传输单元，预先通过所述传输单元将待处理基板输送至所述预热单元；
S02：所述预热单元将所述基板加热至50℃-100℃，得到预热基板；
S03：所述传输单元将所述预热基板运送至所述工艺单元，并通过所述工艺单元对所述预热基板进行氧化处理；
所述步骤S03中，所述传输单元的传输速度为5毫米/秒-40毫米/秒，所述预热基板在所述预热单元内的运输时间为25秒-100秒，以使所述工艺单元内的所述预热基板的温度低于90℃。
需要说明的是，在本发明公开的实施例中，所述反应气体为臭氧。
本发明实施例中，bar为压力的单位，具体含义为巴，slm代表流量的单位，具体单位为标准升/分钟。
参考图2所示臭氧氧化系统的结构示意图，图2所示的臭氧氧化系统包括预热单元100、工艺单元200和传输单元300。
具体的，所述传输单元300，用于传送所述基板。
所述预热单元100，将所述基板加热至50℃-100℃，得到预热基板；
所述传输单元200将所述预热基板传送至所述工艺单元200，所述工艺单元200对所述预热基板进行氧化处理。
所述预热单元100用于将所述基板在所述壳体内加热至50℃-100℃，得到预热基板，当所述基板达到所需要的温度后，通过所述传输单元300将所述预热基板输送至所述工艺单元200，实现对所述预热基板的氧化处理。避免反应气体由于温度过高而分解，有效避免了反应气体的分解问题，大大提高了生产效率。
通过采用所述预热单元100加热所述基板，使所述基板达到氧化反应所需要的温度，从而得到预热基板，然后所述传输单元300将所述预热基板传送至所述工艺单元200内，并通过所述工艺单元200对所述预热基板进行氧化处理，由于所述预热单元100和所述工艺单元200分隔开，且所述传输单元300的传输速度为5毫米/秒-40毫米/秒，所述预热基板在所述工艺单元200内的运输时间为25秒-100秒，使所述工艺单元200内的预热基板温度低于90℃，所以氧化反应气体不会存在由于温度过高而分解，有效避免了反应气体分解的问题，大大提高了生产效率。可以理解的是，在本实施例中，氧化反应气体为臭氧，温度可调节的范围在50℃-100℃，增加了温度的可调性。
优选地，参照图2，所述工艺单元200还包括供气单元301。
所述供气单元301提供并控制所述反应气体的浓度为2％-12％，通过采用所述供气单元301提供并控制所述反应气体的浓度为2％-12％，使所述预热基板的氧化反应效果最佳。在本实施例中，所述反应气体的浓度在2％-12％时，即为高浓度的所述反应气体。
进一步优选地，所述反应气体的进气压力可在0.5巴-5巴之间调节，气体输送流量可在1slm-30slm之间调节，通过将所述反应气体的进气压力设为0.5巴-5巴，气体输送流量设置在1slm-30slm，从而合理均匀的输送反应气体，进一步提高了所述预热基板的氧化反应效果。
优选地，所述供气单元301还提供并控制载气的输送，其中，所述载气的进气压力为1bar-5bar，气体输送流量为5slm-40slm，通过设置载气，且载气的进气压力为1bar-5bar，载气的气体输送流量为5slm-40slm，从而以一定的流速载带反应气体，便于反应气体的输送。
在本发明公开的另一个实施例中，所述供气单元301还包括第一气动阀、第二气动阀、第一流量计、第二流量计、反应气体供给单元和载气供给单元。其中，所述反应气体供给单元、所述第一气动阀和所述第一流量计依次连接形成第一管路用于提供和控制反应气体的输送，所述载气供给单元、所述第二气动阀和所述第二流量计依次连接形成第二管路，用于提供和控制载气的输送，所述第一管路和所述第二管路相互导通连接后输送到所述工艺单元200内。
在本发明公开的另一个实施例中，在上述实施例的基础上，所述供气单元301提供惰性气体作为载气，所述载气和所述反应气体混合后输送至所述工艺单元200。在本实施例中，通过采用惰性气体作为载气，避免了载气可能发生反应，增加了载带反应气体的可靠性，所述载气载带反应气体后形成混合气体输送至所述工艺单元200，保障工艺反应的可靠性，且可调节臭氧和惰性气体的混合比例，进一步提高所述预热基板氧化的可靠性。
优选地，参照图2，所述工艺单元200包括真空单元302和腔体(图中未标示)。
优选的，将所述预热基板运送至所述腔体内，所述真空单元控制所述腔体内的真空压力为0.2巴-0.8巴。需要说明的是，通过采用真空单元302控制反应时的真空压力，便于进一步控制所述预热基板的氧化反应，增加反应效率。
进一步优选地，在本发明公开的另一个实施例中，所述工艺单元200还包括温控单元，所述温控单元控制所述工艺单元200内所述腔体的温度低于90℃，从而避免反应气体由于温度过高分解或失效，进一步保障了臭氧氧化工艺的可靠性。需要说明的是，在本实施例中，由于所述反应气体采用的是臭氧，所以将所述工艺单元200内的温度控制在90℃以下，避免由于温度过高而分解。当采用其他反应气体时，所述工艺单元200内的温度控制在其要分解的温度以下即可。
优选地，所述工艺单元200进一步包括温度检测器和控制器，所述温度检测器用于检测所述预热基板的温度，当所述预热基板的温度大于阈值时，所述控制器控制所述供气单元301停止运行，当所述温度检测器检测的温度小于所述阈值时，所述控制器控制所述供气单元301运行。
设置所述温度检测器用于检测所述预热基板的温度，从而实时的了解所述预热基板的温度，当温度检测器检测到所述预热基板的温度大于阈值时，所述控制器控制所述供气单元301停止运行，避免温度过高，导致所述供气单元301提供的反应气体分解失效，浪费反应气体的同时，影响氧化效率，当所述温度检测器检测的温度小于所述阈值时，所述控制器控制所述供气单元301运行。
可以理解的是，本实施例中的，反应气体是臭氧，所以阈值为90℃。所以阈值的设定根据反应气体分解失效时的温度而定。
优选地，所述工艺单元200还包括分气喷淋装置，所述分气喷淋装置与所述供气单元301连接，用于将混合后的气体释放，将所述预热基板氧化。通过采用分气喷淋装置更好的将反应气体释放，使所述预热基板氧化。
在本发明公开的另一个实施例中，所述预热单元将基板加热至50℃，传输单元以5毫米/秒的速度运输所述基板，所述预热单元的预热腔长度为0.5m，从而运输时间为100秒，直至从所述预热单元传输至所述工艺单元，得到所述预热基板，然后所述工艺单元内的所述供气单元提供并控制所述反应气体的进气压力为0.5bar，所述反应气体的输送流量为1slm，提供并控制所述载气的进气压力为1bar，所述载气的气体输送流量为5slm，使所述反应气体的浓度维持在2％，并且所述真空单元提供的真空环境的压力为0.2bar，得到氧化均匀的基板，且所述基板的氧化层的厚度2.2nm，通过采用该工艺在电池表面用臭氧气体做一层致密的氧化层作为阻挡金属离子迁移的阻挡层，电池提效0.08％，PID96h衰减0.5％。
在本发明公开的另一个实施例中，所述预热单元将基板加热至80℃，传输单元以20毫米/秒的速度运输所述基板，所述预热单元的预热腔长度为0.5m，从而运输时间为25秒，直至从所述预热单元传输至所述工艺单元，得到所述预热基板，然后所述工艺单元内的所述供气单元提供并控制所述反应气体的进气压力为5bar，所述反应气体的输送流量为30slm，提供并控制所述载气的进气压力为3bar，所述载气的气体输送流量为40slm，使所述反应气体的浓度维持在8％，并且所述真空单元提供的真空环境的压力为0.5bar，得到氧化均匀的基板，且所述基板的氧化层的厚度2.8nm，通过采用该工艺在电池表面用臭氧气体做一层致密的氧化层作为阻挡金属离子迁移的阻挡层，电池提效0.1％，PID96h衰减0.4％。
在本发明公开的另一个实施例中，所述预热单元将基板加热至100℃，传输单元以40毫米/秒的速度运输所述基板，所述预热单元的预热腔长度为1m，从而运输时间为25秒，直至从所述预热单元传输至所述工艺单元，得到所述预热基板，且在所述工艺单元内预热基板冷却至90℃以下，接着所述工艺单元内的所述供气单元提供并控制所述反应气体的进气压力为3bar，所述反应气体的输送流量为15slm，提供并控制所述载气的进气压力为5bar，所述载气的气体输送流量为20slm，使所述反应气体的浓度维持在12％，并且所述真空单元提供的真空环境的压力为0.8bar，得到氧化均匀的基板，且所述基板的氧化层的厚度2.8nm，通过采用该工艺在电池表面用臭氧气体做一层致密的氧化层作为阻挡金属离子迁移的阻挡层，电池提效0.1％，PID96h衰减0.4％。
虽然在上文中详细说明了本发明的实施方式，但是对于本领域的技术人员来说显而易见的是，能够对这些实施方式进行各种修改和变化。但是，应理解，这种修改和变化都属于权利要求书中所述的本发明的范围和精神之内。而且，在此说明的本发明可有其它的实施方式，并且可通过多种方式实施或实现。
Claims (10)
1.一种臭氧氧化工艺，其特征在于，包括步骤：
S01：提供预热单元、工艺单元和传输单元，预先通过所述传输单元将待处理基板输送至所述预热单元；
S02：通过所述预热单元将所述基板加热至50℃-100℃，得到预热基板；
S03：通过所述传输单元将所述预热基板运送至所述工艺单元，并通过所述工艺单元对所述预热基板进行氧化处理；
所述步骤S03中，控制所述传输单元的传输速度为5毫米/秒-40毫米/秒，所述预热基板在所述预热单元内的运输时间为25秒-100秒，以使所述工艺单元内的所述预热基板的温度低于90℃。
2.根据权利要求1所述的臭氧氧化工艺，其特征在于：
所述工艺单元包括供气单元；
所述步骤S03中，所述氧化处理包括：所述供气单元提供反应气体并控制所述反应气体的浓度为2％-12％。
3.根据权利要求2所述的臭氧氧化工艺，其特征在于：
所述氧化处理还包括，所述供气单元控制所述反应气体的进气压力为0.5巴-5巴，气体输送流量为1标准升/分钟-30标准升/分钟。
4.根据权利要求3所述的臭氧氧化工艺，其特征在于：
所述氧化处理还包括，所述供气单元还提供载气并控制所述载气的进气压力为1巴-5巴，所述载气输送流量为5标准升/分钟-40标准升/分钟。
5.根据权利要求4所述的臭氧氧化工艺，其特征在于：
所述载气为惰性气体，通过所述供气单元将所述载气和所述反应气体混合后输送至所述工艺单元。
6.根据权利要求5所述的臭氧氧化工艺，其特征在于：
所述工艺单元包括真空单元和腔体，所述步骤S03中，将所述预热基板运送至所述腔体内，所述真空单元控制所述腔体内的真空压力为0.2巴-0.8巴。
7.根据权利要求6所述的臭氧氧化工艺，其特征在于：
所述工艺单元还包括温控单元，所述氧化处理还包括，所述温控单元控制所述腔体内的温度低于90℃。
8.根据权利要求7所述的臭氧氧化工艺，其特征在于：
所述工艺单元还包括温度检测器和控制器，所述氧化处理还包括，所述温度检测器检测所述预热基板的温度并将检测到的温度信息反馈所述控制器；
所述控制器判断所述预热基板的温度大于阈值后，控制所述供气单元停止运行。
9.根据权利要求8所述的臭氧氧化工艺，其特征在于：
所述工艺单元还包括分气喷淋装置，所述分气喷淋装置与所述供气单元连接，所述氧化处理还包括，通过所述分气喷淋装置释放所述载气和所述反应气体。
10.一种臭氧氧化系统，其特征在于，用于实现权利要求1-9中任一项臭氧氧化工艺，所述臭氧氧化系统包括：
传输单元，用于传送所述基板；
预热单元，将所述基板在加热至50℃-100℃，得到预热基板；
工艺单元，所述传输单元将所述预热基板传送至所述工艺单元，所述工艺单元对所述预热基板进行氧化处理。
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