CN114182354B - 反应室气体增湿装置及扩散设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种反应室气体增湿装置及扩散设备，反应室气体增湿装置包括供水组件与进水组件，供水组件包括储水罐、储气罐、出水管路与出气管路，储水罐内的水能够在施压气体的挤压下从出水管路排出，进水组件包括毛细管路及控制阀，控制阀用于通断毛细管路，以使毛细管路以预设的时间间隔向反应室输入水滴；扩散设备包括反应室气体增湿装置。本发明中，水分在输送过程中始终保持为液态，在通入反应室后，受高温汽化为水蒸气，消除了管道输送的影响，毛细管路可以控制进水速度，通过调节控制阀，可以控制向反应室输送的水量，以使水滴在反应室内充分汽化，保证反应室内水蒸气的均匀度，使气体的沉积以及硅片镀膜更为均匀。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池生产技术领域，尤其涉及一种反应室气体增湿装置及扩散设备。
背景技术
太阳能电池的扩散流程中通常采用湿氧工艺提高硅片氧化膜的均匀性，优化气体的沉积速度，减少反应时间。相关技术中，采用CME系统生成湿氧，通常先将蒸化箱内的水加热至一定温度汽化，在与氧气混合后送入反应室，但汽化后生成的水蒸气需经过一段管路后进入反应室，水蒸气在管路内受温度降低的影响极易变为液态，导致进入反应室内的氧气湿度不稳定，影响扩散工艺中硅片氧化膜的均匀性。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种反应室气体增湿装置，能够提高氧气湿度的稳定性，使气体的沉积以及硅片镀膜更为均匀。
本发明还提出一种具有上述反应室气体增湿装置的扩散设备。
根据本发明的第一方面实施例的反应室气体增湿装置，用于增加反应室内的气体湿度，包括：
供水组件，包括储水罐、储气罐、出水管路与出气管路，所述储水罐用于容纳水，所述储气罐用于容纳施压气体，所述出气管路的两端分别与所述储水罐、所述储气罐连通，所述出水管路的一端与所述储水罐连通，所述储水罐内的水能够在所述施压气体的挤压下从所述出水管路排出；
进水组件，至少设置有一个，包括毛细管路及控制阀，所述毛细管路的一端与所述出水管路连通，所述毛细管路的另一端连通至所述反应室，所述控制阀用于通断所述毛细管路，以使所述毛细管路以预设的时间间隔向所述反应室输入水滴。
根据本发明实施例的反应室气体增湿装置，至少具有如下有益效果：
本发明实施例中提供的反应室气体增湿装置，水分在输送过程中始终保持为液态，在通入反应室后，受高温汽化为水蒸气，水蒸气与反应室进气口处通入的气体混合，增加气体的湿度，消除了管道输送的影响，并且毛细管路可以控制进水速度，通过调节控制阀，可以控制向反应室输送的水量，以使水滴在反应室内充分汽化，保证反应室内水蒸气的均匀度，使气体的沉积以及硅片镀膜更为均匀。
根据本发明的一些实施例，所述进水组件设置有多个，多个所述进水组件内的所述毛细管路的一端均连通至所述出水管路。
根据本发明的一些实施例，所述进水组件还包括连接管路，所述连接管路的两端分别与所述出水管路、所述毛细管路连通，所述控制阀连接于所述连接管路。
根据本发明的一些实施例，所述进水组件还包括充气管路，所述充气管路与所述毛细管路连通，并用于向所述毛细管路充气。
根据本发明的一些实施例，所述供水组件还包括泄压管路与泄压阀，所述泄压管路与所述储气罐连通，所述泄压阀与所述泄压管路连接，并用于通断所述泄压管路。
根据本发明的一些实施例，所述供水组件还包括压力表，所述压力表与所述储水罐连接，并将所检测的所述储水罐内的压力反馈至所述泄压阀。
根据本发明的一些实施例，所述供水组件还包括补水管路与补水阀，所述补水管路与所述储水罐连通，所述补水阀与所述补水管路连接，并用于通断所述补水管路。
根据本发明的一些实施例，所述供水组件还包括液位传感器，所述液位传感器用于将所检测的储水罐内水的液位反馈至所述补水阀。
根据本发明的一些实施例，所述供水组件还包括进气管路与进气阀，所述进气管路与所述储气罐连通，所述进气阀与所述进气管路连接，并用于通断所述进气管路。
根据本发明的第二方面实施例的扩散设备，包括第一方面实施例的反应室气体增湿装置。
根据本发明实施例的扩散设备，至少具有如下有益效果：
本发明实施例中提供的扩散设备，供水组件与进水组件能够有效控制进入反应室内部的进水量，并且水滴能够直接在反应室内汽化为水蒸气，反应室内气体的湿度均匀，加快了扩散工艺的反应时间，并提高了镀膜均匀度。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明，其中：
图1为本发明反应室气体增湿装置一个实施例的示意图；
图2为图1中供水组件一个实施例的结构示意图；
图3为图2中供水组件隐藏箱体后的结构示意图；
图4为图3中供水组件另一方向的结构示意图；
图5为图1中进水组件一个实施例的结构示意图；
图6为本发明扩散设备一个实施例的结构示意图。
附图标记：供水组件100，箱体101，储水罐110，储气罐120，出水管路130，出气管路140，进气管路150，调压阀151，进气阀160，泄压管路170，泄压阀171，压力表180，补水管路190，补水阀191，手动阀门192；进水组件200，毛细管路210，控制阀220，连接管路230，充气管路240；反应室300。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，若干的含义是一个以上，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，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或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
本发明的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
本发明的实施例中提供了一种反应室气体增湿装置，用于增加反应室内的气体湿度，参照图1，反应室气体增湿装置包括供水组件100与进水组件200，供水组件100用于向进水组件200供水，水分通过进水组件200阶段性的通入反应室内，受反应室内高温影响，水分汽化为水蒸气，以此增加反应室内部气体的湿度。
具体的，供水组件100包括储水罐110、储气罐120、出水管路130与出气管路140，储水罐110用于容纳水，储气罐120用于容纳施压气体，出气管路140的两端分别与储水罐110、储气罐120连通，施压气体向储水罐110施压，使储水罐110内的压力保持恒定；出水管路130的一端与储水罐110连通，储水罐110内的水在施压气体的挤压作用下从储水罐110内排出，由于施压气体的压力稳定，因此储水罐110向出水管路130内排入的水量恒定。进水组件200至少设置有一个，不同的进水组件200均可与供水组件100连接，并接受进水组件200的供水，每一进水组件200均可连接一个反应室，因此不同的反应室能够共用进水组件200所提供的水源；进水组件200包括毛细管路210与控制阀220，毛细管路210的一端与出水管路130连通，另一端连通至反应室，控制阀220用于通断毛细管路210，控制阀220打开时，出水管路130内的水分流入毛细管路210内，由于毛细管路210的管径较小，因此控制阀220可以较好的控制进水量，并向反应室内输送水滴，当控制阀220间歇式工作时，可以使毛细管路210以预设的时间间隔向反应室输入水滴，进入反应室的水滴在反应室的高温环境下瞬间汽化为水蒸气，以此增大反应室内的气体湿度，并且由于毛细管路210间隔输送水滴，可避免过多水滴进入反应室后，出现由于汽化不畅导致的水蒸气不均匀的现象，提高反应室内水蒸气的均匀性，有利于优化镀膜的均匀度。
由此，本发明实施例中提供的反应室气体增湿装置，水分在输送过程中始终保持为液态，在通入反应室后，受高温汽化为水蒸气，水蒸气与反应室进气口处通入的气体混合，增加气体的湿度，消除了管道输送的影响，并且毛细管路210可以控制进水速度，通过调节控制阀220，可以控制向反应室输送的水量，以使水滴在反应室内充分汽化，保证反应室内水蒸气的均匀度，使气体的沉积以及硅片镀膜更为均匀。
需要说明的是，毛细管路210的长度、直径可根据反应室内的工作压强、施压气体的工作气压等参数估算，如：
式中：m--通过毛细管路210的质量流量，g/s
ΔP--毛细管路210进出口压差，Mpa
L--毛细管路210长度，m
D--毛细管路210内径，m
毛细管路210的长度可以选择为600-1000mm，由于毛细管路210的管径减小，可以克服由于反应室内的负压环境导致进水过快的问题，保证进水的均匀度。
另外，还可根据反应室内所需的气体湿度，改变控制阀220的工作间隔，使毛细管路210定量向反应室输入水滴，以供水滴汽化为相应量的水蒸气，达到预设的气体湿度值。在一个实施例中，可控制毛细管路210在3-5秒内向反应室滴入一滴水滴，单个水滴的容量约为0.05ml，由于反应室内壁、进气管处温度为300-400℃，水滴滴入反应室的进气口处或者管壁后，直接汽化为水蒸气，水蒸气与进气口处通入的气体混合，增加气体湿度。
需要说明的是，由于进入反应室内的水滴水量较小，无法采用常规的阀门控制流量，或者即使所选用的阀门能够控制流量，也无法通过数据记录阀门开度，达不到水量的精确控制。本发明的实施例中，供水组件100向进水组件200提供恒压环境，单位时间内进入毛细管路210的水量恒定，通过毛细管路210向反应室输送水滴，毛细管路210的管径较小，便于控制进水速度，并且通过控制阀220的间歇式工作，可以调节进入反应室的水量，供水组件100与进水组件200组合形成精准的水量控制系统，以保证反应室内水蒸气的均匀性。
结合图1与图5，进水组件200还包括连接管路230，连接管路230的两端分别与出水管路130、毛细管路210连通，连接管路230用于将出水管路130中排出的水分输送至毛细管路210，控制阀220连接于连接管路230上，通过切断或者连通连接管路230，停止连接管路230向毛细管路210的水分输送，或者持续向毛细管路210进行水分输送，并且达到间歇式输送水滴的效果。控制阀220可选用PFA(可溶性聚四氟乙烯)气动隔膜阀，工作安全可靠，抗疲劳性及耐化学性好，且便于检修。
常规扩散设备中，每一反应室均单独配置一个CME系统，系统复杂，资源利用率低。本发明的一个实施例中，如图1所示，进水组件200可设置为多个，每一进水组件200内的连接管路230的一端均与出水管路130连通，以使出水管路130内的水分可以通入每一进水组件200中的毛细管路210内，毛细管路210可进一步向反应室内输入水滴，供水组件100中的储水罐110可以作为多个反应室的共同水源，使供水组件100得到有效利用。
进水组件200还包括充气管路240，充气管路240与毛细管路210远离反应室的一端连通，或者充气管路240与连接管路230远离控制阀220的一端连通，充气管路240用于向毛细管路210充气，以在反应室中一个工艺流程完成后，吹出毛细管路210中残留的水分，实现对毛细管路210的清理，便于毛细管路210的再次使用。充气管路240远离毛细管路210的一端可连接气源，气源用于向充气管路240供气，气源可以选用氮气、氦气等惰性气体，充气管路240可设置阀门用于控制充气管路240的通断。
结合图1至图4，供水组件100还包括进气管路150与进气阀160，进气管路150与储气罐120连通，进气阀160与进气管路150连接，并用于通断进气管路150，进气阀160打开时，通过进气管路150可向储气罐120通入施压气体，补充储气罐120通过泄压或者施压所流失的气体，进气阀160关闭时，储气罐120内压力恒定，并持续向储水罐110提供稳定压力。施压气体可选择为氮气、氦气等惰性气体。
需要说明的是，进气管路150上可设置调压阀151，用于调节进气管路150的进气流量，使进气管路150的进气过程更为平稳，另外，初始状态下，通过进气管路150向储气罐120内通入适量的施压气体，使储水罐110具备初始的气压环境，可通过调节调压阀151改变初始气压值；进气管路150上还可设置压力表，压力表可以检测进气管路150内的气体压力，并反馈至调压阀151，当压力过大或者过小时，可调节调压阀151，改变进气管路150内的气体压力。
供水组件100还包括泄压管路170与泄压阀171，泄压管路170与储气罐120连通，储气罐120内的施压气体可经由泄压管路170排出，以降低储气罐120内的压力，泄压阀171与泄压管路170连接，并用于通断泄压管路170，使储气罐120内腔保持压力恒定，或者使储气罐120向外释放气体；通过设置泄压管路170，消除了施压气体气源压力波动的影响，使储气罐120向储水罐110持续施加恒定的挤压力。
供水组件100还包括压力表180，压力表180与储水罐110连接，并用于检测储水罐110内的气压，压力表180所检测的数据可实时反馈至泄压阀171、进气阀160。当储水罐110内压力过高时，泄压阀171打开，释放储气罐120内的气体，以降低储水罐110内的气压；当储水罐110内压力过低时，进气阀160打开，向储气罐120内充入气体，以增大储水罐110内的气压，使储水罐110内的压力恒定，在恒定的气体挤压作用下，使供水组件100能够定量向进水组件200供水，并能够保持供水量的稳定性。
压力表180可选用电子压力表，压力表180可通过电路与泄压阀171、进气阀160电性连接，使压力表180所发出的信号能够快速传递至泄压阀171或进气阀160，阀门反应速度快；泄压阀171、进气阀160可选用气动阀，相较于传动机械式的阀门，泄压阀171与进气阀160的压力调节范围更为灵活，并可实现储气罐120的自动泄压与加压。
供水组件100还包括补水管路190与补水阀191，补水管路190的一端与储水罐110连通，补水管路190用于向储水罐110通水。补水阀191与补水管路190连接，并用于通断补水管路190，补水阀191打开时，补水管路190内的水分流动至储水罐110内，补水阀191关闭时，补水管路190停止向储水罐110补水；通过设置补水管路190，便于实时向储水罐110补水，使储水罐110能够持续向进水组件200供水。
供水组件100还包括液位传感器，液位传感器安装于储水罐110上，液位传感器用于检测储水罐110内水的液位，并将检测数据传递至补水阀191。当液位较低时，补水阀191打开，通过补水管路190向储水罐110补水；当液位到达预设高度时，补水阀191关闭，补水管路190停止向储水罐110补水，使储水罐110内的液位保持在一定范围内，便于储气罐120以恒定压力挤压储水罐110内的水分，并使储水罐110持续保持向进水组件200供水的能力。
需要说明的是，液位传感器可以选择为接触式或者非接触式的传感器，液位传感器可设置两个，并分别用于检测储水罐110的最高液位与最低液位，补水阀191同样可选用气动阀，补水阀191通过电路等与液位传感器电性连接，液位传感器的信号发送至电控系统，并通过电控系统发送指令控制补水阀191的开启和关闭，实现对储水罐110内液位的实时监控。
如图2至图4所示，供水组件100还包括箱体101，储水罐110、储气罐120、出气管路140、部分出水管路130、压力表180、部分阀门等设置于箱体101的内部，箱体101用于对上述部件进行固定及保护，使供水组件100的外部保持整洁，便于安装、维护。需要说明的是，进气管路150、补水管路190与出水管路130上可设置手动阀门192，以便于人工干预供水流程，调压阀151以及上述的手动阀门192可以裸露于箱体101外部，便于维护人员进行相应操作。
如图6所示，本发明还提供了一种扩散设备，包括上述的反应室气体增湿装置，还包括反应室300，进水组件200中毛细管路210远离出水管路130的一端与反应室300连通，毛细管路210向反应室300输送水滴。供水组件100与进水组件200能够有效控制进入反应室300内部的进水量，并且水滴能够直接在反应室300内汽化为水蒸气，反应室300内气体的湿度均匀，加快了扩散工艺的反应时间，并提高了镀膜均匀度。
上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
Claims (10)
1.反应室气体增湿装置，其特征在于，用于增加反应室内的气体湿度，包括：
供水组件，包括储水罐、储气罐、出水管路与出气管路，所述储水罐用于容纳水，所述储气罐用于容纳施压气体，所述出气管路的两端分别与所述储水罐、所述储气罐连通，所述出水管路的一端与所述储水罐连通，所述储水罐内的水能够在所述施压气体的挤压下从所述出水管路排出；
进水组件，至少设置有一个，包括毛细管路及控制阀，所述毛细管路的一端与所述出水管路连通，所述毛细管路的另一端连通至所述反应室，所述控制阀用于通断所述毛细管路，以使所述毛细管路以预设的时间间隔向所述反应室输入水滴。
2.根据权利要求1所述的反应室气体增湿装置，其特征在于，所述进水组件设置有多个，多个所述进水组件内的所述毛细管路的一端均连通至所述出水管路。
3.根据权利要求1或2所述的反应室气体增湿装置，其特征在于，所述进水组件还包括连接管路，所述连接管路的两端分别与所述出水管路、所述毛细管路连通，所述控制阀连接于所述连接管路。
4.根据权利要求1或2所述的反应室气体增湿装置，其特征在于，所述进水组件还包括充气管路，所述充气管路与所述毛细管路连通，并用于向所述毛细管路充气。
5.根据权利要求1所述的反应室气体增湿装置，其特征在于，所述供水组件还包括泄压管路与泄压阀，所述泄压管路与所述储气罐连通，所述泄压阀与所述泄压管路连接，并用于通断所述泄压管路。
6.根据权利要求5所述的反应室气体增湿装置，其特征在于，所述供水组件还包括压力表，所述压力表与所述储水罐连接，并将所检测的所述储水罐内的压力反馈至所述泄压阀。
7.根据权利要求1所述的反应室气体增湿装置，其特征在于，所述供水组件还包括补水管路与补水阀，所述补水管路与所述储水罐连通，所述补水阀与所述补水管路连接，并用于通断所述补水管路。
8.根据权利要求7所述的反应室气体增湿装置，其特征在于，所述供水组件还包括液位传感器，所述液位传感器用于将所检测的储水罐内水的液位反馈至所述补水阀。
9.根据权利要求1、5、6中任一项所述的反应室气体增湿装置，其特征在于，所述供水组件还包括进气管路与进气阀，所述进气管路与所述储气罐连通，所述进气阀与所述进气管路连接，并用于通断所述进气管路。
10.扩散设备，其特征在于，包括权利要求1至9中任一项所述的反应室气体增湿装置。
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