本发明涉及
光伏电池生产设备技术领域，尤其涉及一种
氧化铝沉积设备及供气方法。
背景技术：
氧化铝镀膜技术广泛应用于晶硅
太阳能电池、薄膜太阳能电池等新能源领域，现有的氧化铝镀膜技术主要有ald(原子层沉积)法、cvd(化学气相沉积)法和溶胶凝胶等湿化学方法等，其中，cvd法应用广泛，cvd法是指把含有构成薄膜元素的气态反应剂或液态反应剂的蒸气及反应所需其它气体引入反应室，在衬底表面发生化学反应生成薄膜的过程。
在等离子体沉积氧化铝膜的工艺中，需要用氩气携带三甲基铝(tma)进入到反应仓中与n2o进行反应。传统氧化铝沉积设备的气路设计如图1所示，液体三甲基铝通过第一气动阀6进入液体蒸发器控制系统3中，氩气通过第二气动阀7进入液体蒸发器控制系统3中，从而携带三甲基铝进入反应仓5中进行反应，但在实际操作过程中，往往会存在因氩气的纯度不足而发生堵塞液体蒸发器控制系统3的现象，考虑到携带三甲基铝所需的氩气量比较小，因此，目前大多做法是通过降低氩气的流量，来减小液体蒸发器控制系统3的堵塞概率。
但是在反应仓中，氧化铝的生成涉及以下反应方程式：
2al(ch3)3+5ar+20n2o→al2o3+2co2+4co+9h2o+20n2+5ar
由上述反应方程式可以看出，虽然氩气为用于携带三甲基铝的气体，不参与反应，但是，当有氩气的存在时会消耗更多的n2o，从而促进三甲基铝的完全反应。如果单纯依靠降低氩气流量来降低堵塞概率，则在后续氧化铝的反应过程中会因氩气含量不足而无法使三甲基铝充分反应，影响镀膜品质及生产产能。
技术实现要素：
本发明的目的之一在于克服现有技术中所述的缺陷，从而提供一种氧化铝沉积设备，该氧化铝沉积设备不仅可以有效降低的堵塞概率，而且还能提升镀膜片的品质和生产产能，同时提升自动化上下料设备的开机速率。
本发明的基础方案为：
一种氧化铝沉积设备，包括三甲基铝储液仓、氩气源、以及依次连通的液体蒸发器控制系统、混气管和反应仓；
所述三甲基铝储液仓具有送液管，所述送液管与所述液体蒸发器控制系统连通；所述氩气源具有并联设置的第一送气管和第二送气管；所述第一送气管与所述液体蒸发器控制系统连通；所述第二送气管与所述混气管连通，以向所述混气管中补入氩气，形成通入所述反应仓中的工艺气体。
本发明中所说的液体蒸发控制系统是一个可以被应用于大气或者真空工业加工过程中的新型液体输送系统，简称cem。液体蒸发控制系统通常由一个液体流量计、一个载气质量流量控制器以及一个三通混合阀和蒸发器组成。适合处理混料流量在0.25-1200g/h，从而可以产生50mln/min-100ln/min的饱和蒸汽流量。在液体蒸发控制系统中的混合物可以被蒸发或者甚至凝固成固体；溶解于溶剂中的物质也可以成功的被气化。其可以精确的控制气体或者液体混合物(流量)，反应迅速，重复性高，蒸汽流量稳定，气液配比可灵活调节，具有迅速、高效、高重复性以及高效率性能。
本发明的氧化铝沉积设备的工作原理为：先通过送液管将定量的三甲基铝液体通入液体蒸发器控制系统中，三甲基铝液体在液体蒸发器控制系统中气化，然后通过第一送气管向液体蒸发器控制系统中通入少量的氩气，以将气化的三甲基铝携入混气管中，然后再通过第二送气管向混气管中补入大量的氩气进行混合，最终形成用于反应的工艺气体送入反应仓中。
与现有技术相比，本发明的氧化铝沉积设备具有以下有益效果：
本申请首先通过第一送气管向液体蒸发器控制系统中通入少量的氩气，然后通过并联设置的第二送气管向混气管中通入大量的氩气，这样既能够实现对三甲基铝的携带，减少对液体蒸发器控制系统的堵塞，又能保证工艺气体中有足够的氩气可以使三甲基铝充分反应，从而有效降低堵塞概率，降低堵塞导致镀膜片品质异常，并提升maia设备开机率。
作为一种可实施的方式，所述送液管上设有第一气动阀，以控制通入所述液体蒸发器控制系统中三甲基铝液体的流量；所述第一送气管上设有第二气动阀，以控制用以携带气化三甲基铝的氩气的流量；所述第二送气管上设有第三气动阀，以控制所述工艺气体中氩气的流量。第一气动阀、第二气动阀和第三气动阀的设置可以更精确的控制气体或液体的流量，三者可分别与控制柜信号连接，通过控制柜控制他们的启闭。
作为一种可实施的方式，所述第一送气管的流量小于所述第二送气管的流量。这样可以降低液体蒸发器控制系统中氩气量，有效降低液体蒸发器控制系统堵塞概率，通过第二送气管输入大量的氩气又能保证工艺气体中有足够的氩气可以使三甲基铝充分反应。
本发明的另一目的还在于提供一种氧化铝沉积设备的供气方法，包括以下步骤：
s1、向液体蒸发器控制系统中通入三甲基铝液体和氩气，其中，氩气的通入量以能将气化的三甲基铝携入混气管即可；
s2、向混气管中补入氩气，形成反应气体，所述反应气体中的氩气足以使三甲基铝在反应仓中完全反应。
本方法的优点在于：
通过分阶段通入氩气有效降低cem堵塞概率，同时保证三甲基铝在反应仓中的充分反应。第一阶段将少量的氩气通入液体蒸发器控制系统中，其通入量以能将气化的三甲基铝携入混气管中为标准即可，第二阶段将大量的氩气通入设置在液体蒸发器控制系统出口的混气管中，该阶段主要用于向混合气体中补入氩气，以使三甲基铝能够在反应仓中完全反应，沉积氧化铝薄膜。这样将氩气分流，不仅可以降低液体蒸发器控制系统中氩气量，有效降低蒸发器控制系统的堵塞概率，提升设备的开机率，而且还能保证后续三甲基铝的充分反应。
作为一种可实施的方式，s1中所述三甲基铝液体的流量为300±100mg/min，所述液体蒸发器控制系统的温度为90±10℃，在该流量和温度下可以将三甲基铝液体充分快速气化。
作为一种可实施的方式，s1中通入所述液体蒸发器控制系统中氩气的流量为100±50sccm，s2中补入所述混气管中氩气的流量为800±200sccm。s1中100±50sccm的氩气流量可以降低液体蒸发器控制系统的堵塞概率，同时也足以将三甲基铝携入混气管中，s2中800±200sccm的氩气流量可以使tma充分反应。
附图说明
图1为现有技术所提供的供气系统的结构示意图；
图2为本发明一个实施例所提供的供气系统的结构示意图。
附图标记说明：
1、三甲基铝储液仓；11、送液管；2、氩气源；21、第一送气管；22、第二送气管；3、液体蒸发器控制系统；4、混气管；5、反应仓；6、第一气动阀；7、第二气动阀；8、第三气动阀。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明：
请参阅图2，本发明提供了一种氧化铝沉积设备，包括三甲基铝储液仓1、氩气源2、以及依次连通的液体蒸发器控制系统3、混气管4和反应仓5；三甲基铝储液仓1具有送液管11，送液管11与液体蒸发器控制系统3连通，以向液体蒸发器控制系统3中通入三甲基铝液体并气化；氩气源2具有并联设置的第一送气管21和第二送气管22；第一送气管21与液体蒸发器控制系统3连通，以将气化的三甲基铝携入混气管4中；第二送气管22与混气管4连通，以向混气管4中补入氩气，形成通入反应仓5中的工艺气体。
本发明提供的供气系统用于氧化铝沉积设备中，其工作原理为：先通过送液管11将定量的三甲基铝液体通入液体蒸发器控制系统3中，三甲基铝液体在液体蒸发器控制系统3中气化，然后通过第一送气管21向液体蒸发器控制系统3中通入少量的氩气，以将气化的三甲基铝携入混气管4中，然后再通过第二送气管22向混气管4中补入大量的氩气进行混合，最终形成用于反应的工艺气体送入反应仓中。本申请首先通过第一送气管21向液体蒸发器控制系统3中通入少量的氩气，然后通过并联设置的第二送气管22向混气管中通入大量的氩气，这样既能够实现对三甲基铝的携带，减少对液体蒸发器控制系统3的堵塞，又能保证工艺气体中有足够的氩气可以使三甲基铝充分反应，从而有效降低液体蒸发器控制系统3堵塞概率，降低液体蒸发器控制系统3堵塞导致镀膜片品质异常，并提升设备的开机率。
具体地，在本实施例中，送液管11上设有用以控制通入液体蒸发器控制系统3中三甲基铝液体流量的第一气动阀6，第一送气管21上设有第二气动阀7，以控制用以携带气化三甲基铝的氩气的流量；第二送气管22上设有用于控制工艺气体中氩气流量的第三气动阀8，在实际生产过程中，可以按以下步骤操作：
a)检查反应仓5的压力和温度，当满足工艺设定要求后，进入下一步；
b)打开第一气动阀6，通入一定流量的三甲基铝液体进入液体蒸发器控制系统3中进行气化；
c)打开第二气动阀7通入少量的氩气进入液体蒸发器控制系统3中，能够将气化的三甲基铝携入混气管4中即可；
d)打开第三气动阀8通入过量的氩气，使其越过液体蒸发器控制系统3直接通入混气管4中与气化的三甲基铝混合形成工艺气体，最终进入反应仓5中进行反应。
其中，送液管11中三甲基铝的流量控制为300±100mg/min，液体蒸发器控制系统3的温度设为90±10℃，第一送气管21的流量设为100±50sccm，可以降低液体蒸发器控制系统3堵塞概率，第二送气管22的流量设为800±200sccm，可以使三甲基铝充分反应。
本申请通过将氩气气路优化成两路，一路通过液体蒸发器控制系统3携带三甲基铝参与反应，另一路在液体蒸发器控制系统3后的混气管4内与三甲基铝混合后进入反应仓5参与反应，沉积氧化铝薄膜。通过降低液体蒸发器控制系统3中氩气量有效降低液体蒸发器控制系统3堵塞概率，降低液体蒸发器控制系统3堵塞导致镀膜片品质异常，同时提升设备的开机率。
采用本发明的氧化铝沉积设备和供气方法以后，设备的使用寿命和生产效益均得到大大提升，具体地：
改造前液体蒸发器控制系统3平均使用寿命6个月，改造后平均寿命12个月；
设定效益＝每次更换耗时*产能*利润*年降低更换次数，则改造后的效益＝10h*3400片/h*5.7瓦/片*1元/瓦*10％*10＝19.38万元。
以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
技术特征：
1.一种氧化铝沉积设备，其特征在于，包括三甲基铝储液仓、氩气源、以及依次连通的液体蒸发器控制系统、混气管和反应仓；
所述三甲基铝储液仓具有送液管，所述送液管与所述液体蒸发器控制系统连通；所述氩气源具有并联设置的第一送气管和第二送气管；所述第一送气管与所述液体蒸发器控制系统连通；所述第二送气管与所述混气管连通，以向所述混气管中补入氩气，形成通入所述反应仓中的工艺气体。
2.根据权利要求1所述的氧化铝沉积设备，其特征在于，所述送液管上设有第一气动阀，以控制通入所述液体蒸发器控制系统中三甲基铝液体的流量；所述第一送气管上设有第二气动阀，以控制用以携带气化三甲基铝的氩气的流量；所述第二送气管上设有第三气动阀，以控制所述工艺气体中氩气的流量。
3.根据权利要求1或2所述的氧化铝沉积设备，其特征在于，所述第一送气管的流量小于所述第二送气管的流量。
4.一种氧化铝沉积设备的供气方法，其特征在于，包括以下步骤：
s1、向液体蒸发器控制系统中通入三甲基铝液体和氩气，其中，氩气的通入量以能将气化的三甲基铝携入混气管即可；
s2、向混气管中补入氩气，形成反应气体，所述反应气体中的氩气足以使三甲基铝在反应仓中完全反应。
5.根据权利要求4所述的供气方法，其特征在于，s1中所述三甲基铝液体的流量为300±100mg/min，所述液体蒸发器控制系统的温度为90±10℃。
6.根据权利要求5所述的供气方法，其特征在于，s1中通入所述液体蒸发器控制系统中氩气的流量为100±50sccm，s2中补入所述混气管中氩气的流量为800±200sccm。
技术总结
本发明公开一种氧化铝沉积设备，包括三甲基铝储液仓、氩气源、以及依次连通的液体蒸发器控制系统、混气管和反应仓；所述三甲基铝储液仓具有送液管，所述送液管与所述液体蒸发器控制系统连通；所述氩气源具有并联设置的第一送气管和第二送气管；所述第一送气管与所述液体蒸发器控制系统连通，所述第二送气管与所述混气管连通，以向所述混气管中补入氩气，形成通入所述反应仓中的工艺气体。本发明还公开了一种供气方法。通过本发明不仅可以有效降低液体蒸发器控制系统的堵塞概率，而且还能提升镀膜片的品质和生产产能，同时提升沉积设备自动化上下料设备的开机速率。
技术研发人员：赵环;白进谦;王朝辉
受保护的技术使用者：晶澳太阳能有限公司
技术研发日：2020.09.14
技术公布日：2020.12.29
声明：
“氧化铝沉积设备及供气方法与流程” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：晶澳太阳能有限公司
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2025年01月03日 ~ 05日 
