一种管式PECVD炉TMA供气系统的制作方法

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。

技术实现要素：

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。