CN208762574U - 一种管式pecvd炉tma供气系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种管式PECVD炉TMA供气系统，其包括依次连接的氮气源、送气管路、TMA瓶、送液管路、液体流量计（LFM01）、蒸发器（CEM）、工艺气体输出管路，所述氮气源与蒸发器之间还串接混气管路和第一质量流量计（FMC01），所述送气管路中串接送气阀、送液管路中串接送液阀、混气管路中串接混气阀（PV02），控制器控制送气阀、送液阀和混气阀的启闭，并根据两流量计所测流量控制两流量计的开启度；本实用新型使传统的PECVD设备具备了做氧化铝的工艺，一站式解决ALOX加SiNX的叠层沉积，厚度<12nm时具有极好的钝化效果；操作简单，叠层沉积一步完成，仅需更改相关配方参数；采用了双TMA源瓶为系统供气，使更换空源瓶时也不影响系统供气。

Description

一种管式PECVD炉TMA供气系统

技术领域

本实用新型涉及太阳能电池片生产设备，尤其涉及一种管式PECVD炉TMA供气系统。

背景技术

随着光伏行业发展，行业内主要生产太阳能电池片的设备管式PECVD炉的生产工艺也不断的得到改进和发展。PERC电池生产工艺是目前主要发展方向，PERC钝化发射极和背面电池技术，就是在常规电池基础上在背面做一层氧化铝+氮化硅，然后再激光开模，单晶目前效率可达21%以上。

现有技术的不足和缺陷：1、现有的管式PECVD设备只能对电池片镀氮化硅膜，需配另外的设备（ALD或者板式PECVD）做氧化铝膜。2、现有的PECVD设备生产的电池片光电转换效率在现有技术条件下提升困难。

因此，业内亟需设计一种供气系统，可以在传统PECVD设备的基础上，将TMA（三甲基铝）液体转换成气态，以便满足工艺对TMA源的要求，同时还需解决用TMA源瓶供液，换TMA源瓶时可以不间断供液。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的上述缺陷，本实用新型提出一种可以不间断供液的管式PECVD炉TMA供气系统。

为解决上述技术问题，本实用新型提出的技术方案是设计一种管式PECVD炉TMA供气系统，其包括依次连接的氮气源、送气管路、TMA瓶、送液管路、液体流量计LFM01、蒸发器CEM、工艺气体输出管路，所述氮气源与蒸发器CEM之间还串接混气管路和第一质量流量计FMC01，所述送气管路中串接送气阀、送液管路中串接送液阀、混气管路中串接混气阀PV02，所述液体流量计LFM01和第一质量流量计连接控制器，控制器控制送气阀、送液阀和混气阀的启闭，并根据两流量计所测流量控制液体流量计LFM01和第一质量流量计FMC01的开启度。

所述送气管路包括第一、第二送气管路，所述TMA瓶包括第一、第二TMA瓶，所述送液管路包括第一、第二送液管路；其中第一送气管路、第一TMA瓶和第一送液管路依次串联后连接所述液体流量计LFM01，第一送气管路中串接第一送气阀PV10，第一送液管路中串接第一送液阀PV11；第二送气管路、第二TMA瓶和第二送液管路依次串联后连接所述液体流量计LFM01，第二送气管路中串接第二送气阀PV08，第二送液管路中串接第二送液阀PV09；所述控制器控制所述第一送气阀PV10、第一送液阀PV11、第二送气阀PV08、第二送液阀PV09的启闭。

所述第一TMA瓶具有进气口和出液口、其进气口上设有第十二手动阀MV12、其出液口上设有第十三手动阀MV13，第十二手动阀MV12至第一送气阀PV10之间连接第十八控制阀PV18，第十三手动阀MV13至第一送液阀PV11之间依次连接第十九控制阀PV19、第二十五控制阀PV25，第一送气阀PV10至第十八控制阀PV18之间的管路、和第二十五控制阀PV25至第十九控制阀PV19的管路、这两个管路之间连接第十五控制阀PV15；所述第二TMA瓶具有进气口和出液口、其进气口上设有第十手动阀MV10、其出液口上设有第十一手动阀MV11，第十手动阀MV10至第二送气阀PV08之间连接第十六控制阀PV16，第十一手动阀MV11至第二送液阀PV09之间依次连接第十七控制阀PV17、第二十四控制阀PV24，第二送气阀PV08至第十六控制阀PV16之间的管路、和第二十四控制阀PV24至第十七控制阀PV17的管路、这两个管路之间连接第十四控制阀PV14；所述氮气源连接第二质量流量计FMC02，第二质量流量计FMC02的流出口通过第六控制阀PV06连接第一送液阀PV11至第二十五控制阀PV25之间的管路，第二质量流量计FMC02的流出口通过第二十二控制阀PV22连接第二十五控制阀PV25至第十九控制阀PV19之间的管路；第二质量流量计FMC02的流出口通过第七控制阀PV07连接第二送液阀PV09至第二十四控制阀PV24之间的管路，第二质量流量计FMC02的流出口通过第二十三控制阀PV23连接第二十四控制阀PV24至第十七控制阀PV17的管路；第一送气阀PV10至第十八控制阀PV18之间的管路通过第十三控制阀PV13耦合连接真空发生装置，第二送气阀PV08至第十六控制阀PV16之间的管路通过第十二控制阀PV12耦合连接真空发生装置；所述控制器接收所述第二质量流量计FMC02所测计量，所述控制器控制所述第六至第十九控制阀的启闭、以及控制所述第二十二至第二十五控制阀PV25的启闭。

所述第十二控制阀PV12和第十三控制阀PV13皆通过第二十控制阀PV20连接真空发生装置。

所述第一质量流量计FMC01的流出口连接所述蒸发器CEM、还通过第一控制阀PV01连接所述工艺气体输出管路。

所述工艺气体输出管路通过第五控制阀PV05连接真空发生装置，所述蒸发器CEM的排气口通过第四控制阀PV04连接真空发生装置。

所述氮气源的输出口串接减压阀PR002和纯化器P01。

所述工艺气体输出管路设有5个气体输出口。

所述第一TMA瓶和第二TMA瓶的底部皆安装有电子秤，电子秤将所称重量值发给所述控制器，控制器根据第一TMA瓶和第二TMA瓶中的TMA液量而控制其中一个TMA瓶供液。

与现有技术相比，本实用新型使传统的PECVD设备具备了做氧化铝的工艺，一站式解决ALOX加SiNX的叠层沉积，厚度<12nm时具有极好的钝化效果；操作简单，叠层沉积一步完成，仅需更改相关配方参数；采用了双TMA源瓶为系统供气，使更换空源瓶时也不影响系统供气。

附图说明

下面结合实施例和附图对本实用新型进行详细说明，其中：

图1是单TMA源瓶供液原理图；

图2是双TMA源瓶供液原理图；

图3是较佳实施例气路原理图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

为解决上述技术问题，本实用新型提出的技术方案是设计一种管式PECVD炉TMA供气系统，参看图1，其包括依次连接的氮气源、送气管路、TMA瓶、送液管路、液体流量计LFM01、蒸发器CEM、工艺气体输出管路，所述氮气源与蒸发器CEM之间还串接混气管路和第一质量流量计FMC01，所述送气管路中串接送气阀、送液管路中串接送液阀、混气管路中串接混气阀PV02，所述液体流量计LFM01和第一质量流量计连接控制器，控制器控制送气阀、送液阀和混气阀的启闭，并根据两流量计所测流量控制液体流量计LFM01和第一质量流量计FMC01的开启度。

其大致的工作过程就是：高纯度的氮气源通过送气管路对源瓶内的TMA施加气压，加压到4bar左右，TMA液体在压力作用下流入送液管路，并通过液体流量计LFM01计算流量，而后在蒸发器CEM内经高温蒸发为气体的同时，与另一路经过混气管路和第一质量流量计FMC01送来的氮气混合，而后通过工艺气体输出管路输送给PECVD反应炉。在控制过程中，控制器控制送气阀、送液阀和混气阀的启闭，根据液体流量计LFM01和第一质量流量计FMC01反馈回来的流量值控制液体流量计LFM01和第一质量流量计FMC01的开启度，藉此控制TMA和氮气的混合比例。控制器可以是PLC程序控制器。

TMA由TMA源瓶提供，当瓶内TMA用尽时就要中断反应，影响生产。故此较佳实施例中设有互为备用的两系统进行供气。参看图2示出的双TMA源瓶供液原理图。所述送气管路包括第一、第二送气管路，所述TMA瓶包括第一、第二TMA瓶，所述送液管路包括第一、第二送液管路；其中第一送气管路、第一TMA瓶和第一送液管路依次串联后连接所述液体流量计LFM01，第一送气管路中串接第一送气阀PV10，第一送液管路中串接第一送液阀PV11；第二送气管路、第二TMA瓶和第二送液管路依次串联后连接所述液体流量计LFM01，第二送气管路中串接第二送气阀PV08，第二送液管路中串接第二送液阀PV09；所述控制器控制所述第一送气阀PV10、第一送液阀PV11、第二送气阀PV08、第二送液阀PV09的启闭。两套供气系统互为备用，当一瓶TMA用尽时，另一瓶可以继续供气，生产不会受到影响。

TMA有一定粘度，与空气或水接触会发生剧烈反应或爆炸，所以在更换气瓶时需要对管路进行清洁。参看图3示出的较佳实施例气路原理图：所述第一TMA瓶具有进气口和出液口、其进气口上设有第十二手动阀MV12、其出液口上设有第十三手动阀MV13，第十二手动阀MV12至第一送气阀PV10之间连接第十八控制阀PV18，第十三手动阀MV13至第一送液阀PV11之间依次连接第十九控制阀PV19、第二十五控制阀PV25，第一送气阀PV10至第十八控制阀PV18之间的管路、和第二十五控制阀PV25至第十九控制阀PV19的管路、这两个管路之间连接第十五控制阀PV15；所述第二TMA瓶具有进气口和出液口、其进气口上设有第十手动阀MV10、其出液口上设有第十一手动阀MV11，第十手动阀MV10至第二送气阀PV08之间连接第十六控制阀PV16，第十一手动阀MV11至第二送液阀PV09之间依次连接第十七控制阀PV17、第二十四控制阀PV24，第二送气阀PV08至第十六控制阀PV16之间的管路、和第二十四控制阀PV24至第十七控制阀PV17的管路、这两个管路之间连接第十四控制阀PV14；所述氮气源连接第二质量流量计FMC02，第二质量流量计FMC02的流出口通过第六控制阀PV06连接第一送液阀PV11至第二十五控制阀PV25之间的管路，第二质量流量计FMC02的流出口通过第二十二控制阀PV22连接第二十五控制阀PV25至第十九控制阀PV19之间的管路；第二质量流量计FMC02的流出口通过第七控制阀PV07连接第二送液阀PV09至第二十四控制阀PV24之间的管路，第二质量流量计FMC02的流出口通过第二十三控制阀PV23连接第二十四控制阀PV24至第十七控制阀PV17的管路；第一送气阀PV10至第十八控制阀PV18之间的管路通过第十三控制阀PV13耦合连接真空发生装置，第二送气阀PV08至第十六控制阀PV16之间的管路通过第十二控制阀PV12耦合连接真空发生装置；所述控制器接收所述第二质量流量计FMC02所测计量，所述控制器控制所述第六至第十九控制阀的启闭、以及控制所述第二十二至第二十五控制阀PV25的启闭。需要指出，在较佳实施例中，控制阀采用气动控制阀。

所述第十二控制阀PV12和第十三控制阀PV13皆通过第二十控制阀PV20连接真空发生装置。

所述第一质量流量计FMC01的流出口连接所述蒸发器CEM、还通过第一控制阀PV01连接所述工艺气体输出管路。在第一次启用供气系统时，可以对工艺气体输出管路吹扫氮气进行清洁。

所述工艺气体输出管路通过第五控制阀PV05连接真空发生装置，所述蒸发器CEM的排气口通过第四控制阀PV04连接真空发生装置。在第一次启用供气系统时，可以对工艺气体输出管路蒸发器CEM用抽真空的方式进行清洁。

所述氮气源的输出口串接减压阀PR002和纯化器P01。减压阀PR002可以减低氮气的压力，将压力稳定下来。纯化器P01可以纯化氮气成分。

所述工艺气体输出管路设有5个气体输出口，可以对接PECVD炉的多个接口。

所述第一TMA瓶和第二TMA瓶的底部皆安装有电子秤，电子秤将所称重量值发给所述控制器，控制器根据第一TMA瓶和第二TMA瓶中的TMA液量而控制其中一个TMA瓶供液。

下面结合图3详述本实用新型较佳实施例的工作原理。

第一TMA瓶供气：氮气经过减压阀PR002减压，再经过纯化器P01纯化氮气成分，PV10开启、PV18开启、MV12和MV13已经手动打开，氮气推动第一TMA瓶中的液体经过PV19、PV25、PV11、在经过液体流量计LFM01 (LFM01可反馈、可控制TMA液体流量)、然后在蒸发器CEM中蒸发成气体；同时另一路氮气依次经PV02、第一质量流量计FMC01(FMC01可反馈、可控制氮气流量)到蒸发器CEM中与TMA气体混合，在通过工艺气体输出管路（1-PV21至5-PV21）输送到PECVD反应炉中进行工艺。

第二TMA瓶供气：氮气经过减压阀PR002减压，再经过纯化器P01纯化氮气成分，PV08开启、PV16开启、MV10和MV11已经手动打开，氮气推动第二TMA瓶中的液体经过PV17、PV24、PV09、在经过液体流量计LFM01 、然后在蒸发器CEM中蒸发成气体；同时另一路氮气依次经PV02、第一质量流量计FMC01到蒸发器CEM中与TMA气体混合，在通过工艺气体输出管路（1-PV21至5-PV21）输送到PECVD反应炉中进行工艺。

TMA瓶底安装有电子秤，电子秤将TMA重量反馈给控制器，当TMA即将用尽时，控制器通过控制阀关闭相应的那套供气管路，启用另一套供气管路，而后在更换空的TMA瓶，藉此实现持续供气，不影响生产。

更换气瓶之前，需要先将送液管路中的TMA液体压回TMA瓶，用氮气吹扫送液管路和送气管路，对送液管路和送气管路抽真空，然后更换TMA瓶， 再用氮气吹扫送液管路和送气管路，再对送液管路和送气管路抽真空，最后用TMA瓶供液。

更换第一TMA瓶：第一步、TMA液体回压。氮气经第二质量流量计FMC02计算流量，再经PV06、PV25、PV19、MV13将送液管路中的TMA液体压回TMA瓶，MV13连接的管子伸入TMA瓶的底部，MV12连接的管子伸在TMA瓶的上部，因TMA液体回流TMA瓶上部的氮气经MV12、PV18、PV13 、PV20排放掉；控制器接收第二质量流量计FMC02发来的流量值，预先设定好流量阈值，所测流量值累计达到流量阈值时TMA液体全部压回TMA瓶，此时停止液体回压。第二步、管道充氮气。操作人员手动关闭第十二手动阀MV12和第十三手动阀MV13，控制器关闭PV25、开启PV15，氮气经第二质量流量计FMC02、PV22、PV19、PV18、PV15向管路中冲入氮气并保压5分钟。第三步、管道抽真空。控制器关闭PV06、PV22、PV25，真空发生装置通过PV20、PV13、PV18、PV15、PV19对管道抽真空。第四步，多次重复第二步的管道充氮气和第三步的管道抽真空。第五步，更换第一TMA瓶。第六步，多次重复第二步的管道充氮气和第三步的管道抽真空。第七步，操作人员手动开启第十二手动阀MV12和第十三手动阀MV13，第一TMA瓶可以重新供液。

更换第二TMA瓶：第一步、TMA液体回压。氮气经第二质量流量计FMC02计算流量，再经PV07、PV24、PV17、MV11将送液管路中的TMA液体压回TMA瓶，MV11连接的管子伸入TMA瓶的底部，MV10连接的管子伸在TMA瓶的上部，因TMA液体回流TMA瓶上部的氮气经MV10、PV16、PV12 、PV20排放掉；控制器接收第二质量流量计FMC02发来的流量值，预先设定好流量阈值，所测流量值累计达到流量阈值时TMA液体全部压回TMA瓶，此时停止液体回压。第二步、管道充氮气。操作人员手动关闭第十手动阀MV10和第十一手动阀MV11，控制器关闭PV24、开启PV14，氮气经第二质量流量计FMC02、PV23、PV17、PV14、PV16向管路中冲入氮气并保压5分钟。第三步、管道抽真空。控制器关闭PV07、PV23、PV24，真空发生装置通过PV20、PV12、PV16、PV14、PV17对管道抽真空。第四步，多次重复第二步的管道充氮气和第三步的管道抽真空。第五步，更换第二TMA瓶。第六步，多次重复第二步的管道充氮气和第三步的管道抽真空。第七步，操作人员手动开启第十手动阀MV10和第十一手动阀MV11，第二TMA瓶可以重新供液。

以上实施例仅为举例说明，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种管式PECVD炉TMA供气系统，其特征在于：包括依次连接的氮气源、送气管路、TMA瓶、送液管路、液体流量计（LFM01）、蒸发器（CEM）、工艺气体输出管路，所述氮气源与蒸发器之间还串接混气管路和第一质量流量计（FMC01），所述送气管路中串接送气阀、送液管路中串接送液阀、混气管路中串接混气阀（PV02），所述液体流量计和第一质量流量计连接控制器，控制器控制送气阀、送液阀和混气阀的启闭，并根据两流量计所测流量控制液体流量计和第一质量流量计的开启度。

2.如权利要求1所述的管式PECVD炉TMA供气系统，其特征在于：所述送气管路包括第一、第二送气管路，所述TMA瓶包括第一、第二TMA瓶，所述送液管路包括第一、第二送液管路；其中

第一送气管路、第一TMA瓶和第一送液管路依次串联后连接所述液体流量计（LFM01），第一送气管路中串接第一送气阀（PV10），第一送液管路中串接第一送液阀（PV11）；

第二送气管路、第二TMA瓶和第二送液管路依次串联后连接所述液体流量计（LFM01），第二送气管路中串接第二送气阀（PV08），第二送液管路中串接第二送液阀（PV09）；

所述控制器控制所述第一送气阀、第一送液阀、第二送气阀、第二送液阀的启闭。

3.如权利要求2所述的管式PECVD炉TMA供气系统，其特征在于：所述第一TMA瓶具有进气口和出液口、其进气口上设有第十二手动阀（MV12）、其出液口上设有第十三手动阀（MV13），第十二手动阀（MV12）至第一送气阀（PV10）之间连接第十八控制阀（PV18），第十三手动阀（MV13）至第一送液阀（PV11）之间依次连接第十九控制阀（PV19）、第二十五控制阀（PV25），第一送气阀（PV10）至第十八控制阀（PV18）之间的管路、和第二十五控制阀（PV25）至第十九控制阀（PV19）的管路、这两个管路之间连接第十五控制阀（PV15）；

所述第二TMA瓶具有进气口和出液口、其进气口上设有第十手动阀（MV10）、其出液口上设有第十一手动阀（MV11），第十手动阀（MV10）至第二送气阀（PV08）之间连接第十六控制阀（PV16），第十一手动阀（MV11）至第二送液阀（PV09）之间依次连接第十七控制阀（PV17）、第二十四控制阀（PV24），第二送气阀（PV08）至第十六控制阀（PV16）之间的管路、和第二十四控制阀（PV24）至第十七控制阀（PV17）的管路、这两个管路之间连接第十四控制阀（PV14）；

所述氮气源连接第二质量流量计（FMC02），第二质量流量计（FMC02）的流出口通过第六控制阀（PV06）连接第一送液阀（PV11）至第二十五控制阀（PV25）之间的管路，第二质量流量计（FMC02）的流出口通过第二十二控制阀（PV22）连接第二十五控制阀（PV25）至第十九控制阀（PV19）之间的管路；第二质量流量计（FMC02）的流出口通过第七控制阀（PV07）连接第二送液阀（PV09）至第二十四控制阀（PV24）之间的管路，第二质量流量计（FMC02）的流出口通过第二十三控制阀（PV23）连接第二十四控制阀（PV24）至第十七控制阀（PV17）的管路；

第一送气阀（PV10）至第十八控制阀（PV18）之间的管路通过第十三控制阀（PV13）耦合连接真空发生装置，第二送气阀（PV08）至第十六控制阀（PV16）之间的管路通过第十二控制阀（PV12）耦合连接真空发生装置；

所述控制器接收所述第二质量流量计（FMC02）所测计量，所述控制器控制所述第六至第十九控制阀的启闭、以及控制所述第二十二至第二十五控制阀（PV25）的启闭。

4.如权利要求3所述的管式PECVD炉TMA供气系统，其特征在于：所述第十二控制阀（PV12）和第十三控制阀（PV13）皆通过第二十控制阀（PV20）连接真空发生装置。

5.如权利要求4所述的管式PECVD炉TMA供气系统，其特征在于：所述第一质量流量计（FMC01）的流出口连接所述蒸发器（CEM）、还通过第一控制阀（PV01）连接所述工艺气体输出管路。

6.如权利要求5所述的管式PECVD炉TMA供气系统，其特征在于：所述工艺气体输出管路通过第五控制阀（PV05）连接真空发生装置，所述蒸发器（CEM）的排气口通过第四控制阀（PV04）连接真空发生装置。

7.如权利要求6所述的管式PECVD炉TMA供气系统，其特征在于：所述氮气源的输出口串接减压阀（PR002）和纯化器（P01）。

8.如权利要求7所述的管式PECVD炉TMA供气系统，其特征在于：所述工艺气体输出管路设有5个气体输出口。

9.如权利要求2至8任一项所述的管式PECVD炉TMA供气系统，其特征在于：所述第一TMA瓶和第二TMA瓶的底部皆安装有电子秤，电子秤将所称重量值发给所述控制器，控制器根据第一TMA瓶和第二TMA瓶中的TMA液量而控制其中一个TMA瓶供液。