CN114388654B - 一种硅片加热装置及方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种硅片加热装置及方法，属于太阳能电池技术领域。包括：壳体，壳体形成密封腔，密封腔用于放置载体，载体装载有硅片；气流组件，气流组件向密封腔内通入气体，气流组件设置于密封腔的内壁上；加热组件，加热组件在密封腔内释放热量，加热组件与气流组件连接。将载体送入密封腔，降低所述密封腔内的压强，通过加热组件对密封腔加热，并通过气流组件向密封腔内排入气体，提高密封腔内的热量传导。在本申请实施例中，当装载有硅片的载体进入密封腔后，气流组件和加热组件能够同时工作，增强了密封腔内的热传导效率，具有使得对流在载体周围的热量更均匀、加热效率更高的有益效果。

Description

一种硅片加热装置及方法

技术领域

本申请属于太阳能电池技术领域，具体涉及一种硅片加热装置及方法。

背景技术

现阶段光伏行业主流技术路线是PERC技术，该技术路线整个工艺流程涉及多种工艺设备，其中正膜，背膜，ALD背钝化等镀膜设备以及退火设备在工艺过程中都需要进行预热，因此，设备中均设置有加热装置。

现有技术中，加热装置中通常设置有电阻丝，通过电阻丝发热实现对硅片加热。

然而，在真空腔室内，加热丝温变响应慢，加热效率低，真空腔室内热量传导不均匀，影响硅片的加工质量。

发明内容

本申请实施例的目的是提供一种硅片加热装置及方法，能够解决现有技术中硅片加热装置加热效率低，且内部热量传导不均匀的问题。

为了解决上述技术问题，本申请是这样实现的：

第一方面，本申请实施例提供了一种硅片加热装置，包括：壳体，所述壳体用于形成密封腔，所述密封腔用于放置载体，其中，所述载体装载有硅片；气流组件，所述气流组件用于向所述密封腔内通入气体，所述气流组件设置于所述密封腔的内壁上；加热组件，所述加热组件用于在所述密封腔内释放热量，所述加热组件与所述气流组件连接。

第二方面，本申请实施例提供了一种硅片加热方法，所述方法的步骤包括：

将载体送入密封腔，其中，所述载体装载有硅片；降低所述密封腔内的压强；通过加热组件对所述密封腔加热，并通过气流组件向所述密封腔内排入气体，以提高所述密封腔内的热量传导。

在本申请实施例中，硅片加热装置的壳体形成了加热密封腔，用于放置装载有硅片的载体，在密封腔的内壁上设置有气流组件，气流组件的设置用于向密封腔内通入气体，密封腔内还设置有加热组件，加热组件连接于气流组件，加热组件的设置用于向密封腔内的释放热量。当装载有硅片的载体进入密封腔后，气流组件和加热组件能够同时工作，向密封腔内释放热量的同时还向密封腔内通入气体，气流组件向密封腔通入适量气体具有能够加快密封腔内的热量传输，增强密封腔内的热传导效率，使得密封腔内的热量更加均匀，具有使得对流在载体周围的热量更均匀、加热效率更高的有益效果。

附图说明

图1是本申请实施例中硅片加热装置的结构示意图；

图2是本申请实施例中硅片加热装置的剖面结构示意图；

图3是本申请实施例中硅片加热装置中气流组件和加热结构连接示意图；

图4是本申请实施例中硅片加热装置中气流组件的结构示意图；

图5是本申请实施例中硅片加热方法的流程图。

附图标记说明：

10、壳体；11、密封腔；12、载体；13、硅片；20、气流组件；21、气孔；22、气流管；30、加热组件；31、夹持件。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

下面结合附图，通过具体的实施例及其应用场景对本申请实施例提供的硅片加热装置及方法进行详细地说明。

见图1至图2，本申请的实施例提供了一种硅片13加热装置，所述硅片13加热装置包括：

壳体10，所述壳体10用于形成密封腔11，所述密封腔11用于放置载体12，其中，所述载体12装载有硅片13；

气流组件20，所述气流组件20用于向所述密封腔11内通入气体，所述气流组件20设置于所述密封腔11的内壁上；

加热组件30，所述加热组件30用于在所述密封腔11内释放热量，所述加热组件30与所述气流组件20连接。

现阶段光伏行业主流技术路线是PERC技术，该技术路线整个工艺流程涉及多种工艺设备，硅片13加热装置可用于正膜设备、背膜设备、ALD背钝化设备等镀膜设备以及退火设备中，硅片13加热装置用于在工艺过程的不同工艺步骤中对待加工件进行预热。在本申请实施例中，硅片13加热装置的壳体10形成了加热密封腔11，用于放置装载有硅片13的载体12，在密封腔11的内壁上设置有气流组件20，气流组件20的设置用于向密封腔11内通入气体，密封腔11内还设置有加热组件30，加热组件30连接于气流组件20，加热组件30的设置用于向密封腔11内的释放热量。在本申请实施例中，气流组件20和加热组件30能够同时工作，向密封腔11内释放热量的同时还向密封腔11内通入气体，气流组件20向密封腔11通入适量气体具有能够加快密封腔11内的热量传输，增强密封腔11内的热传导效率，使得密封腔11内的热量更加均匀，具有使得对流在载体12周围的热量更均匀、加热效率更高的有益效果。

需要说明的是，壳体10可以是不锈钢材质，壳体10可以形成罐状或桶装结构。壳体10的内部可以设置有温度检测点，通过温度件检测反馈到控制器可实现对每个加热组件30的功率或电流输出控制，从而更好实现密封腔11内温度控制。

还需要说明的是，载体12的材质可以是金属，载体12的厚度范围可以在5-8mm之间。载体12还可以选择合金铝材质，具有密度低、硬度大的特点，在具备优良导热性的同时还具有较高的抗腐蚀性，具有较长的使用寿命。

可选地，在本申请实施例中，多个所述气流组件20以环形分布的方式设置在所述密封腔11的内壁上。

在本申请实施例中，密封腔11内可以设置有多个气流组件20，多个气流组件20以环形分布的方式设置在密封腔11的内壁上，以环形分布的方式设置在密封腔11内部上的多个气流组件20可以从多个方向、多角度的向密封腔11内通入气体。

需要说明的是，气流组件20通入密封腔11内的气体可以是惰性气体，例如，可以是氮气，气体的通入能够加快密封腔11内的热量对流，使热量从密封腔11内温度较高部分向温度较低部分流动，进而加快密封腔11内的热量传输。在本申请实施例中，通入氮气能够加快密封腔11内的热量对流，而多个气流组件20以环形方式分布在密封腔内壁上的设置极大地加快了密封腔11内的热量对流效率，具有提高密封腔11内热量对流效率的有益效果。

还需要说明的是，气流组件20与密封腔11的内壁之间可以采用固定连接的方式连接，例如焊接、铆接或粘接；也可以是采用活动连接的方式连接，例如螺栓连接、滑槽连接等，本实施例对此不作任何限定。

还需要说明的是，气流组件20外接有气体组件，其中，气体组件可以是装有惰性气体的容器，也可以是制备惰性气体的装置，本实施例对此不作任何限定。

可选地，在本申请实施例中，所述气流组件20包括：

气孔21，多个所述气孔21沿所述气流组件20的延伸方向设置在所述气流组件20靠近所述加热组件30的一侧。

参见图3至图4，在本申请实施例中，多个气孔21沿气流组件20的延伸方向设置，多个气孔21的设置能够使氮气在整个气流组件20上沿气孔21位置通入密封腔11内，增强密封腔11内的热量对流，且多个气孔21设置在气流组件20靠近加热组件30的一侧，当气流组件20向密封腔11内通入惰性气体时，从气孔21中通入密封腔11内的惰性气体扫过加热组件30的表面，惰性气体的通入带走了加热组件30表面的热量有利于针对载体12所在的位置增强热量对流，本申请的实施例具有加快密封腔11内的热量对流，提高密封腔11加热效率的有益效果。

需要说明的是，沿气流组件20的轴向延伸的方向设置多个气孔21，惰性气体可以从多个气孔21排入密封腔11内，惰性气体可以通过气孔21的朝向向载体12所在的位置排入。

还需要说明的是，多个气孔21在气流组件20上可以是等间距分布的，也可以是不等间距分布的，还可以是一部分等间距分布，另一部分不等间距分布的，在实际应用中，可以依据需要进行不同的设置，本实施例对此不作任何限定

可选地，在本申请实施例中，所述气流组件20包括：

至少两根气流管22，至少两根所述气流管22并行设置，至少两根所述气流管22相互连接，所述加热组件30的延伸方向与至少两根所述气流管22的延伸方向一致，所述加热组件30设置于至少两根所述气流管22的连接位置。

参见图4，在本申请实施例中，两根并行设置的气流管22相互连接，加热组件30连接于至少两根气流管22的连接位置，加热组件30的延伸方向与至少两根气流管22的延伸方向一致，至少两根气流管22能够同时向密封腔11通入气体，至少两根气流管22在向密封腔11通入气体时，从气孔21中通入密封腔11内的惰性气体扫过加热组件30的表面，从至少两根气流管22中排出的惰性气体分别从加热组件30表面的两侧快速带走了加热组件30表面的热量，并将热量向载体12所在的位置排入，有利于针对载体12所在的位置增强热量对流，本申请的实施例具有加快密封腔11内的热量对流，提高密封腔11加热效率的有益效果。

需要说明的是，至少两根所述气流管22之间可以采用固定连接的方式连接，例如焊接、铆接或粘接；也可以是采用活动连接的方式连接，例如螺栓连接、滑槽连接等，本实施例对此不作任何限定。

可选地，在本申请实施例中，所述加热装置包括：

加热器，所述加热器与所述气流组件20一一对应，多个所述加热器以环形分布的方式设置在所述密封腔11内，所述加热器用于对所述密封腔11加热。

在本申请实施例中，加热器的设置用于在所述密封腔11内释放热量，每一个加热器相应的设置有一个组件，加热器与气流组件20一一对应，用于实现从气流组件20中排出的气体扫过加热器的表面，带走加热器表面的热量，提高加热效率，加快密封腔11内的热量对流。

可选地，在本申请实施例中，所述加热装置还包括：

夹持件31，所述夹持件31用于夹持所述加热器，所述夹持件31的一端与所述气流管22可拆卸的连接，所述夹持件31的另一端与所述加热器可拆卸的连接，所述夹持件31用于连接所述加热管和所述气流管22；

其中，所述加热器是红外短波金属双管加热器。

在本申请实施例中，夹持件31的一端与气流管22以可拆卸式的方式连接，例如螺栓连接、卡槽连接等，夹持件31的另一端以可拆卸式的方式与加热器连接，例如夹持件上可以设置有爪夹，加热器被爪夹夹持，夹持有加热器的夹持件与气流管22连接，以使气流管22与加热器相互连接，或者，夹持件上还可以设置有卡槽，加热器通过卡槽与夹持件连接，以使气流管22与加热器相互连接，在本申请实施例中，夹持件31与加热器之间以可拆卸的方式连接，当加热器出现故障甚至损坏，或需要进行检查或维护时，可拆卸的加热器具有便于拆卸的有益效果。

需要说明的是，气流管22和加热器之间还可以通过其他方式实现相互之间可拆卸式地连接，例如加热器与气流管22上均安装有卡槽，通过连接件分别连接加热器上的卡槽和气流管22上的卡槽，以实现加热器和气流管22之间的连接，本实施例对此不作任何限定。

还需要说明的是，气流管22和加热器之间的可拆卸式连接能够在气流管22或加热器中任意一者出现故障甚至损坏，或需要进行检查或维护时，可拆卸的气流管22和加热器具有便于拆卸的有益效果。

还需要说明的是，加热器在释放同等热量的前提下，直接将热量释放给硅片13，具有能够降低能耗，提高加热效率的有益效果。加热器可以采用红外短波镀金双管加热器，红外短波镀金双管加热器能够穿透金属载体12，直接作用在硅片13上。其中，红外加热具有较高的加热效率、加热速率快、加热均匀、热惯性小、不氧化还具有超长的使用寿命、节能无污染，绝缘防护控制简单，后期维护只需更换灯管，具有较高的经济价值。短波管可纵向安装不会造成高温灯丝下垂，短波加热效率高，热传递快，在真空环境中加热效果突出。并且，红外短波镀金双管加热器成品自带陶瓷绝缘，具有较高的安全防护。

参照图5，本申请的实施例提供了一种硅片13加热方法，所述方法的步骤包括：

步骤110：将载体12送入密封腔11，其中，所述载体12装载有硅片13；

通过上述步骤可以使装载有硅片13的载体12进入密封腔11，为后续加热步骤做准备。

步骤120：对所述密封腔11内抽真空；

在对载体12进行加热前，需要对密封腔11内进行抽真空操作，抽真空操作用于检测密封腔11的密封性是否达到预设要求，并且，对密封腔11抽真空后能够将密封腔11内的空气抽走，进而能够避免后续步骤中空气对工艺过程造成的影响。

步骤130：通过加热组件30对所述密封腔11加热，并通过气流组件20向所述密封腔11内排入气体，以提高所述密封腔11内的热量传导。

通过上述步骤可以使加热组件30对密封腔11释放热量，在加热组件30对密封腔11进行加热时，气流组件20向密封腔11内通入气体，气流组件20和加热组件30能够同时工作，向密封腔11内释放热量的同时还向密封腔11内通入气体，气流组件20向密封腔11通入适量气体具有能够加快密封腔11内的热量传输，增强密封腔11内的热传导效率，使得密封腔11内的热量更加均匀的有益效果。

可选地，在本申请实施例中，所述对所述密封腔抽真空，包括：

步骤121：抽真空时长400-500秒，以使所述密封腔11内的气压小于等于10Pa。

通过上述步骤，在一定时长范围内对密封腔11抽真空，以达到降低密封腔11内压强的目的，通过时长400-500秒的抽真空操作，将密封腔11内的气压调整至小于等于10Pa。

可选地，在本申请实施例中，所述通过加热组件30对所述密封腔11加热，包括：

步骤131：所述加热组件30的加热温度保持为200℃，且误差小于等于30℃，持续时长10分钟-20分钟。

在上述步骤中，装载有硅片13的载体12进入密封腔11后，通过加热组件30对密封腔11进行加热，在本申请实施例中，加热温度保持在200℃，且误差小于等于30℃，并且以上述加热温度持续时长10分钟-20分钟。

可选地，在本申请实施例中，所述通过设置在气流组件20上的气孔21向所述密封腔11内排入惰性气体，包括：

步骤132，所述惰性气体的排入速率保持为10升/分钟-50升/分钟。

在上述步骤中，气流组件20开始对密封腔11内排入惰性气体，并且，气流组件20在向密封腔11内通入惰性气体时，通入惰性气体的方向可以是朝着载体12所在位置的方向通入惰性气体。气流组件以10升/分钟-50升/分钟的速率通过气孔21将惰性气体排入密封腔11内，在上述速率下，能够较大的加速密封腔11内的热量传输，增强密封腔11内的热量交换，能够使得载体12周围的热量对流更均匀，加热效率更高。

需要说明的是，在实际应用中，惰性气体的排入可以通过控制外接气体组件来实现持续排入或间断排入，本实施示例不作任何限定，例如，将惰性气体通入一段时长后关闭外接气体组件的阀门，暂停惰性气体排入。

还需要说明的是，气流组件20可以外接气体组件，其中，气体组件可以是装有惰性气体的容器，也可以是制备惰性气体的装置，本实施例对此不作任何限定。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。此外，需要指出的是，本申请实施方式中的方法和装置的范围不限按示出或讨论的顺序来执行功能，还可包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序来执行功能，例如，可以按不同于所描述的次序来执行所描述的方法，并且还可以添加、省去、或组合各种步骤。另外，参照某些示例所描述的特征可在其他示例中被组合。

上面结合附图对本申请的实施例进行了描述，但是本申请并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本申请的启示下，在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本申请的保护之内。

Claims (9)

1.一种硅片加热装置，其特征在于，所述硅片加热装置包括：

壳体，所述壳体用于形成密封腔，所述密封腔用于放置载体，其中，所述载体装载有硅片；

气流组件，所述气流组件用于向所述密封腔内通入气体，所述气流组件设置于所述密封腔的内壁上；

加热组件，所述加热组件用于在所述密封腔内释放热量，所述加热组件与所述气流组件连接；

所述气流组件包括：气孔和至少两根气流管；多个所述气孔沿所述气流组件的延伸方向设置在所述气流组件靠近所述加热组件的一侧，至少两根所述气流管相互连接，所述加热组件设置于至少两根所述气流管的连接位置；所述至少两根气流管能够同时经由所述气孔向所述密封腔内通入气体。

2.根据权利要求1所述的硅片加热装置，其特征在于，多个所述气流组件以环形分布的方式设置在所述密封腔的内壁上。

3.根据权利要求1所述的硅片加热装置，其特征在于，至少两根所述气流管并行设置，所述加热组件的延伸方向与至少两根所述气流管的延伸方向一致。

4.根据权利要求3所述的硅片加热装置，其特征在于，所述加热组件包括：

加热器，所述加热器与所述气流组件一一对应。

5.根据权利要求4所述的硅片加热装置，其特征在于，所述加热装置还包括：

夹持件，所述夹持件用于夹持所述加热器，所述夹持件的一端与所述气流管可拆卸的连接，所述夹持件的另一端与所述加热器可拆卸的连接，所述夹持件用于连接所述加热器和所述气流管；

其中，所述加热器是红外短波镀金双管加热器。

6.一种采用权利要求1至5中的任一项的硅片加热装置的硅片加热方法，其特征在于，所述方法的步骤包括：

将载体送入密封腔，其中，所述载体装载有硅片；

对所述密封腔抽真空；

通过加热组件对所述密封腔加热，并通过气流组件向所述密封腔内排入气体，以提高所述密封腔内的热量传导。

7.根据权利要求6所述的硅片加热方法，其特征在于，所述对所述密封腔抽真空，包括：

抽真空持续时长400秒-500秒，以使所述密封腔内的气压小于等于10Pa。

8.根据权利要求7所述的硅片加热方法，其特征在于，所述通过加热组件对所述密封腔加热，包括：

所述加热组件的加热温度保持为200℃，且误差小于等于30℃，持续时长10分钟-20分钟。

9.根据权利要求8所述的硅片加热方法，其特征在于，所述通过气流组件向所述密封腔内排入气体，包括：

所述气体的排入速率保持为10升/分钟-50升/分钟。