CN114871223B - 一种可靠的腔体吹扫方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可靠的腔体吹扫方法，属于太阳能电池技术领域。包括以下步骤：预先设置吹扫启动环境和吹扫结束条件；基于所述吹扫启动环境配置对应的吹扫启动程序；接收吹扫指令，启动吹扫启动程序对待吹扫的腔体进行吹扫；当所述腔体内的压力值达到所述吹扫结束条件后，结束吹扫启动程序。本发明中利用腔体内趋于平衡的压力值体现腔体内特气是否被清除干净，此时腔体内的压力值皆由吹扫气体带来的，故可判定腔体内的特气已被排除干净，本发明中以平衡的压力值作为指标更加简单明了，既保证了腔体吹扫方法的可靠性，降低了残余特气对工作人员的危害，又减少吹扫气体的浪费。
Description
技术领域
本发明属于太阳能电池技术领域，具体涉及一种可靠的腔体吹扫方法。
背景技术
随着太阳能技术的发展，钝化技术在晶硅电池上的应用得到广泛的研究，诸如氧化铝薄层在PERC电池的应用，隧穿氧化层及掺杂非晶硅层在TOPCon电池的应用，非晶硅层在HJT电池的应用，以及掺杂碳化硅、氟化镁的薄膜等等；新型钝化膜的引入，使太阳能电池效率一致处于爬坡状态。
在电池生产过程中参与的生长源，如特气，大多对人体具有危害性，属于危险品，因此需要将真空腔内的特气稀释吹扫掉，现有技术中一般采用惰性气体对腔体进行吹扫，但整个过程中仅仅通过时间参数来触发吹扫结束条件，因此会导致以下问题：1、设定的吹扫时间短，吹扫结束后腔体内还残留特气，如果此时打开真空腔，则残留的特气会对工作人员造成危害；2、设定的吹扫时间长，即使特气已全部被吹扫出腔体，但未达到设定的吹扫时间，此时惰性气体持续输入，进而导致了惰性气体的浪费。
发明内容
发明目的：为了解决上述问题，本发明提供了一种可靠的腔体吹扫方法。
技术方案：预先设置吹扫启动环境和吹扫结束条件；基于所述吹扫启动环境配置对应的吹扫启动程序；接收吹扫指令，启动吹扫启动程序对待吹扫的腔体进行吹扫；当所述腔体内的压力值达到所述吹扫结束条件后，结束吹扫启动程序；
所述吹扫结束条件的设置流程如下：获取当前腔体内压力值得到关于时间点的实时压力值集合，将所述实时压力值集合中的多个元素波动程度与预定压力值区间进行对比，若多个元素波动程度属于所述预定压力值区间内，则开始计时得到稳定的时间段T，若T属于预定时间段内，则结束吹扫启动程序；
其中，所述吹扫结束条件至少包括以下条件：当前腔体内压力值波动程度在预定压力值区间内且稳定的时间段T在预定时间段内。
在进一步的实施例中，所述预定压力值区间设置为压力值波动范围≤5%，预定时间段设置为5s-10s。
在进一步的实施例中，当T小于预定时间段最小值时，当所述实时压力值集合出现多个元素波动不属于预定压力值区间内时，则重计时间T，如此反复，直至T属于预定时间段内。
在进一步的实施例中，所述吹扫启动环境至少包括以下参数：抽空装置工作状态、吹扫气体量、以及吹扫时间。
在进一步的实施例中，所述吹扫启动程序具体包括以下流程：
S1、启动抽空装置，抽空装置处于满运行状态，对所述腔体进行抽气，控制腔体内压力值在0-3000mtorr范围内，预定抽气时间不低于15s后，关闭抽空装置；
S2、将吹扫气体充入腔体内，吹扫气体量设定为不大于MFC量程，吹扫气体用于稀释腔体内的特气以及对腔体回压；
S3、再次启动抽空装置，抽空装置处于满运行状态，对所述腔体进行抽气，并同时持续充入吹扫气体，实现边充气边抽气状态。
在进一步的实施例中，所述S3步骤中，控制腔体内压力值在0-3000mtorr范围内；吹扫气体量设定为不大于MFC量程；持续充入吹扫气体时间设定为在10s-120s范围内。
在进一步的实施例中，所述吹扫启动程序结束后，关闭抽空装置停止抽气，向所述腔体内充入惰性气体，惰性气体对腔体回压。
在进一步的实施例中，吹扫气体充入端与抽空装置抽气端位于所述腔体的两端，两端闭合状态下腔体内部为密闭空间。
在进一步的实施例中，设定吹扫总时间ξ，若超出吹扫总时间ξ，所述腔体内压力值尚未达到吹扫结束条件，则结束吹扫启动程序；ξ满足以下计算公式：
；/>；
其中，t 为达到要求真空度所需时间，V 为真空室容积，S 为真空泵抽气速率，P1为初始真空度，P2为要求真空度。
在进一步的实施例中，所述吹扫气体为氮气或其他惰性气体。
有益效果：利用腔体内趋于平衡的压力值即可观测的指标来体现腔体内特气是否被清除干净，此时腔体内的压力值全部是由吹扫气体带来的，于是可判定此时腔体内的特气已经被排除干净，相对于现有技术中无可观测的指标，本方案中采用平衡的压力值作为指标更加简单明了，既保证了腔体吹扫方法的可靠性，降低了残余特气对工作人员的危害，又减少吹扫气体的浪费。
附图说明
图1是本发明的方法流程图。
图2是实施例与对比例的特气管压对比。
具体实施方式
为了解决现有技术中存在的问题，申请人对现有各种方案进行了深入地分析，具体如下：
在电池生产过程中参与的生长源，如特气，大多对人体具有危害性，属于危险品，因此需要将真空腔内的特气稀释吹扫掉，现有技术中一般采用惰性气体对腔体进行吹扫，但整个过程中仅仅通过时间参数来触发吹扫结束条件，因此会导致以下问题：1、设定的吹扫时间短，吹扫结束后腔体内还残留特气，如果此时打开真空腔，则残留的特气会对工作人员造成危害；2、设定的吹扫时间长，即使特气已全部被吹扫出腔体，但未达到设定的吹扫时间，此时惰性气体持续输入，进而导致了惰性气体的浪费。
为此申请人提出了以下解决方案，如图1至2所示，本实施例提供了一种可靠的腔体吹扫方法，包括以下步骤：
预先设置吹扫启动环境和吹扫结束条件；基于所述吹扫启动环境配置对应的吹扫启动程序；接收吹扫指令，启动吹扫启动程序对待吹扫的腔体进行吹扫。说明如下，电池生长工艺结束后，此时腔体内充满生长时使用的气体，腔体内需要被稀释吹扫掉的气体下文统称之为特气（特气具体是指特种的气体，是一种生产半导体、液晶、太阳能电池等各种电子产品时使用的特殊的高纯度气体），根据实际工艺如待吹扫腔体的容积，腔体内特气的种类，确定吹扫启动环境，吹扫启动环境至少包括以下参数：吹扫气体量，吹扫时间，以及抽空装置工作状态；吹扫气体通过MFC（即质量流量计）通入腔内，吹扫气体量设置不大于MFC量程（即质量流量计量程）的流量，对特气MFC及腔体进行吹扫及充气，真空泵等抽空装置控制抽气工作，通过控制蝶阀开合度来控制腔体压力。
所述吹扫程序具体包括：
S1，对所述腔体进行限时抽气，蝶阀开合度在100%，抽空装置处于满运行状况，控制腔体内压力值在0-3000mtorr范围内，预定抽气时间（根据现场需求如密封性、产能或气体种类等，预定抽气时间设置在15-60s范围内）后，关闭抽空装置，此步骤的目的是：将腔体内大量的特气抽出，抽气时间根据实际需要而制定；但为了保证腔体的安全性的情况下，腔体内会残留特气。
S2，将吹扫气体充入腔体内，吹扫气体量设定为不大于MFC量程，充入吹扫气体，关闭蝶阀，稀释腔体内的特气以及对腔体回压，所述吹扫气体为氮气或其他惰性气体，在本实施例中，此步骤采用小氮气（小N2）充入。
S3，启动抽空装置持续抽气，蝶阀开合度在100%，抽空装置处于满运行状况，并同时充入吹扫气体，此步骤采用小氮气（小N2）充入，实现边充气边抽气状态；在该步骤中，控制腔体内压力值在0-3000mtorr范围内；吹扫气体量设定为不大于MFC量程；持续充入吹扫气体时间设定为在10s-120s范围内，通过吹扫气体来稀释腔体内的特气浓度，吹扫时间越长，被稀释的特气浓度越低。吹扫气体充入端与抽空装置抽气端位于所述腔体的两端，两端闭合状态下腔体内部为密闭空间，即腔体为密闭的，密闭腔体连通的两端会有充气管路与抽气管路，在充气管路和抽气管路闭合状态下腔体内部为密闭空间。
当所述腔体内的压力值达到所述吹扫结束条件后，结束吹扫启动程序；其中，所述吹扫结束条件至少包括以下条件：当前腔体内压力值波动程度在预定压力值区间内且该状态持续时间在预定时间段内。说明如下：在S3步骤中充气端充入吹扫气体，抽气端抽出吹扫气体和特气的混合气体，此状态持续进行，最终特气被全部稀释抽出腔体，此时腔体内仅充盈吹扫气体，腔体内的压力值全是因吹扫气体来体现的，即充气与抽气在一段时间后，腔体内的压力值在一定范围内趋于稳定，此时将监测到腔体压力值稳定在一个压力值范围内，当腔体压力在一个稳定范围值内稳定波动一定时间后，设定该状态可触发吹扫结束条件，腔体吹扫结束。
所述吹扫结束条件的设置流程如下：获取当前腔体内压力值得到关于时间点的实时压力值集合，将所述实时压力值集合中的元素与预定压力值区间进行对比，若所述元素属于所述预定压力值区间内，则开始计时得到稳定的时间段T，若T属于预定时间段内，则结束吹扫启动程序。当T小于预定时间段最小值时，获取到多个元素不属于预定压力值区间内，则重计时间T，如此反复，直至T属于预定的时间范围内。在本实施例中，所述预定压力值区间设置为压力值波动范围≤5%且预定时间段设置为5s-10s，吹扫结束条件从两个串联的层次出发，先设定腔体内的压力值波动范围≤5%，再设定该波动状态持续时间在5s-10s内，同时满足这两个条件，则触发吹扫结束条件。
举例说明，记录单位时间点（在本实施例中以每秒记录一次腔体内实时压力值）对应的当前压力值，得到实时压力值集合，将实时压力值集合中的多个（3~5个）实时压力值元素波动与预定压力值区间进行对比，如果这些元素的波动范围≤5%，则开始计时，判断该状态（即这些元素的波动范围≤5%）可持续的时间，得到时间段T，若T属于预定时间段在5s-10s，则可判断达到吹扫结束条件，结束吹扫启动程序，元素的波动范围≤5%具体是指下一个压力值与上一个压力值之间的差的绝对值≤上一个压力值的5%。若T不足5s时，获取到多个（在本实施例中，数量大于2个）元素波动不属于预定压力值区间内，则需重新计算时间T，即重新将实时压力值集合中的多个实时压力值元素与预定压力值集合对比，如果这些元素的波动范围≤5%，则开始计时，判断该状态可持续的时间，得到时间段T，也就是说，只有元素的波动范围满足预定压力值区间内才可重计时间段T，如此反复，直至T属于预定的时间范围内。
通过对腔体一端持续充气，另一端持续抽气的方式，监控压力范围值稳定时间（密闭空间内吹扫气体充气与抽空装置抽气动态平衡下产生的一个波动的压力值），作为触发吹扫结束条件，此时腔体内的压力值全部是由吹扫气体带来的，于是可判定此时腔体内的特气已经被排除干净，有效地且更大化的稀释清空腔体内残余特气；在密闭空间内，通过吹扫气体对腔内特气进行稳压稀释，降低特气浓度，再对腔体两端分别同时进行充气与抽气动作，持续至压力值稳定在一个范围值内；本方案利用腔体内趋于平衡的压力值即一个可观测的指标来体现腔体内特气是否被清除干净，相对于现有技术中无可观测的指标，本方案更加简单明了，既保证了该腔体吹扫方法的可靠性，降低了残余特气对工作人员的危害，又减少吹扫气体的浪费，防止出现过度吹扫或过少吹扫的现象。
吹扫启动程序结束后，关闭抽空装置停止抽气，向所述腔体内充入惰性气体对腔体回压，具体为：关闭抽空装置，关闭蝶阀，向腔体内充入惰性气体回压，此步骤中惰性气体为大氮气（大N2）。
在一些实际生产过程中不排除遇到监控压力值的压力计故障或者腔体密封性出现异常等情况，不能达到监控压力值范围≤5%且稳定5s-10s的条件，如果工作人员没有意识到因为设备的原因腔体内的压力值不会达到吹扫结束条件，将会持续边充气边抽气，进而造成了资源的浪费，为了解决此问题，提出了以下技术方案：
设定吹扫总时间ξ，若超出吹扫总时间ξ，所述腔体内压力值未达到吹扫结束条件，则发出警报自动结束吹扫启动程序；其中， ；/>；t 为达到要求真空度所需时间(s)，V 为真空室容积（L），S 为真空泵抽气速率(L/s) ，一般值大气压，P1 为初始真空度(Torr)，P2为要求真空度(Torr)；即吹扫时间超出3t，腔体内的压力值尚未趋于平衡，程序自动触发报警，蝶阀开合度100%，气路关闭。
实施例
电池生长结束后，关闭特气及蝶阀；根据工艺设置吹扫启动环境，按照设置时间段进行抽气，关闭气路，蝶阀开合度在100%；按照设置压时间段使用小N2稀释特气及回压，关闭蝶阀；通入吹扫小N2持续稀释特气，蝶阀开合度在100%持续抽气；充气与抽气达到稳定压力值，监控压力值波动范围≤5%且稳定5s-10s；触发工艺设置吹扫结束指令，按照设置压时间段使用大N2稀释特气及腔内回大气压，关闭蝶阀。
对比例
生长工艺结束，关闭特气及蝶阀；根据工艺设置吹扫启动环境，按照设置时间段进行抽气，关闭气路，蝶阀开合度在100%；按照设置压时间段使用小N2稀释特气及回压，关闭蝶阀；进入工艺设置吹扫结束指令，按照设置压时间段使用大N2稀释特气及腔内回大气压，关闭蝶阀。
从实施例与对比例腔体吹扫的压力监控模拟图看，对比例中无法直观地得知残留特气是否被稀释清除干净，而本方案通过腔体一端持续充气，另一端持续抽气的方式，监控压力范围值稳定时间（密闭空间内吹扫气体充气与抽空装置抽气动态平衡下产生的一个波动的压力值），作为触发吹扫结束条件，更大化地稀释清除腔体内特气，保证了该腔体吹扫方法的可靠性。
Claims (9)
1.一种可靠的腔体吹扫方法，其特征在于，包括以下步骤：
预先设置吹扫启动环境和吹扫结束条件；
基于所述吹扫启动环境配置对应的吹扫启动程序；
接收吹扫指令，启动吹扫启动程序对待吹扫的腔体进行吹扫；
当所述腔体内的压力值达到所述吹扫结束条件后，结束吹扫启动程序；
所述吹扫结束条件的设置流程如下：获取当前腔体内压力值得到关于时间点的实时压力值集合，将所述实时压力值集合中的多个元素波动程度与预定压力值区间进行对比，若多个元素波动程度属于所述预定压力值区间内，则开始计时得到稳定的时间段T，若T属于预定时间段内，则结束吹扫启动程序；
其中，所述吹扫结束条件至少包括以下条件：当前腔体内压力值波动程度在预定压力值区间内且稳定的时间段T在预定时间段内；
所述吹扫启动程序具体包括以下流程：
S1、启动抽空装置，抽空装置处于满运行状态，对所述腔体进行抽气，控制腔体内压力值在0-3000mtorr范围内，预定抽气时间不低于15s后，关闭抽空装置；
S2、将吹扫气体充入腔体内，吹扫气体量设定为不大于MFC量程，吹扫气体用于稀释腔体内的特气以及对腔体回压；
S3、再次启动抽空装置，抽空装置处于满运行状态，对所述腔体进行抽气，并同时持续充入吹扫气体，实现边充气边抽气状态。
2.根据权利要求1所述的一种可靠的腔体吹扫方法，其特征在于，
所述预定压力值区间设置为压力值波动范围≤5％，预定时间段设置为5s-10s。
3.根据权利要求1所述的一种可靠的腔体吹扫方法，其特征在于，
当T小于预定时间段最小值时，当所述实时压力值集合出现多个元素波动不属于预定压力值区间内时，则重计时间T，如此反复，直至T属于预定时间段内。
4.根据权利要求1所述的一种可靠的腔体吹扫方法，其特征在于，
所述吹扫启动环境至少包括以下参数：抽空装置工作状态、吹扫气体量、以及吹扫时间。
5.根据权利要求1所述的一种可靠的腔体吹扫方法，其特征在于，
所述S3步骤中，控制腔体内压力值在0-3000mtorr范围内；吹扫气体量设定为不大于MFC量程；持续充入吹扫气体时间设定为在10s-120s范围内。
6.根据权利要求1所述的一种可靠的腔体吹扫方法，其特征在于，
所述吹扫启动程序结束后，关闭抽空装置停止抽气，向所述腔体内充入惰性气体，惰性气体对腔体回压。
7.根据权利要求1所述的一种可靠的腔体吹扫方法，其特征在于，
吹扫气体充入端与抽空装置抽气端位于所述腔体的两端，两端闭合状态下腔体内部为密闭空间。
8.根据权利要求1所述的一种可靠的腔体吹扫方法，其特征在于，
设定吹扫总时间ξ，若超出吹扫总时间ξ，所述腔体内压力值尚未达到吹扫结束条件，则结束吹扫启动程序；ξ满足以下计算公式：
ξ＝3t；
其中，t为达到要求真空度所需时间，V为真空室容积，S为真空泵抽气速率，P1为初始真空度，P2为要求真空度。
9.根据权利要求1所述的一种可靠的腔体吹扫方法，其特征在于，
所述吹扫气体为氮气或其他惰性气体。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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Effective date of registration: 20230117 Address after: 518000 Room 103, Building 3, Shekou Lanyuan, Nanshan District, Shenzhen, Guangdong Province Applicant after: Ou Wenkai Address before: 221100 room 1222, office building, No. 11, Zhujiang East Road, Xuzhou high tech Industrial Development Zone, Jiangsu Province Applicant before: Pule new energy technology (Xuzhou) Co.,Ltd. |
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| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20230320 Address after: No. 168, West Side of Kechuang Road, High-tech Industrial Development Zone, Taixing City, Taizhou City, Jiangsu Province, 225400 Applicant after: Pule New Energy Technology (Taixing) Co.,Ltd. Address before: 518000 Room 103, Building 3, Shekou Lanyuan, Nanshan District, Shenzhen, Guangdong Province Applicant before: Ou Wenkai |
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| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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