[发明专利]一种晶体硅反应炉真空控制系统及控制方法

说明书

本发明涉及一种晶体硅反应炉真空控制系统及控制方法，系统包括缓冲罐、用于向缓冲罐输送气体的通气机构、用于定量抽取缓冲罐内气体的真空泵、用于检测缓冲罐内的真空值的真空检测部件以及控制器，缓冲罐与通气机构、真空泵、晶体硅反应炉均连通，真空检测部件至少部分设置在缓冲罐内；控制器与通气机构、真空检测部件、真空泵均连接，控制器用于控制真空泵抽取缓冲罐内气体，并用于根据真空检测部件的检测结果控制通气机构向缓冲罐内输送预设流量的气体，使缓冲罐内的真空值达到设定真空值。本发明提供的晶体硅反应炉真空控制系统，可精确调节控制晶体硅反应炉真空度，快速达到指定反应条件所需的真空压力，且确保压力调节的稳定，大大节省成本。

技术领域

本发明属于晶体硅反应炉领域，具体涉及一种晶体硅反应炉真空控制系统及控制方法。

背景技术

随着环境问题及能源问题的日益严峻，人类对于清洁再生能源的关注达到了新的高度。太阳能作为最具潜力的可再生能源之一，太阳能发电池技术日趋成熟，不断发展，高效电池的效率记录不断刷新，各种不同技术路线的高效电池百花齐放。

在N型电池整个工艺流程中，PN结制备的质量是决定电池效率的关键步骤。目前，N型的PN结制备技术即掺杂硼技术主要有四种：管式BBr3扩散，旋涂硼源+扩散，APCVD硼源+扩散，离子注入+退火，其中管式BBr3扩散由于工艺难度低，性价比高，能有效避免金属离子污染，少子寿命高等特点而成为主流的硼掺杂技术，但常压的BBr3扩散炉在工艺生产过程中有很多问题仍需要解决。常压硼扩散预沉积过程中，由于反应产物B2O3的沸点在1600℃以上，扩散过程中始终处于液态，只能以大量氮气稀释分散分布到硅片表面，扩散均匀性难于控制。反应产物B与B2O3对石英器件的腐蚀严重，在恒温区外快速冷却凝固，易造成尾管堵塞，引起常压扩散石英炉门与石英炉管的粘连，维护成本高。

针对常压硼扩的以上问题，人们开始研究低压硼扩散对工艺的优化。为了实现低压，需要对反应炉抽真空，并且为了保证化学气体在反应炉内气流的稳定性，就必须保证腔室真空压力稳定性。当前常规的真空压力控制方法有如下三种：

1)真空区域排气阀ON/OFF方式；

2)蝶阀排气开度PID控制方式；

3)变频隔膜真空泵；

上述第一种方式：简单，但真空压力只能区域控制(在晶体硅反应炉排气口设置阀门，当压力小关闭)，波动很大，不能连续调节真空压力。

上述第二种方式：能连续调节真空压力，但由于蝶阀成本高(单个费用为2-3万)，通常用在超低压控制场合。

上述第三种方式：应用非常广泛，能连续调节真空压力。但同时成本相对较高，变频隔膜真空泵与晶体硅反应炉直接连通，晶体硅反应炉内反应物B₂O₃流至变频隔膜真空泵内，易造成该真空泵损害，维护成本高。

目前没有一种装置既可降低设备成本，又能够保证快速达到指定反应条件所需的真空压力，且确保压力调节的稳定可靠性。

发明内容

本发明的目的是提供一种晶体硅反应炉真空控制系统及控制方法，可降低设备成本，并可保证稳定调节压力。

一种晶体硅反应炉真空控制系统，其包括缓冲罐、用于向所述的缓冲罐输送气体的通气机构、用于定量抽取所述的缓冲罐内气体的真空泵、用于检测所述的缓冲罐内的真空值的真空检测部件以及控制器，所述的缓冲罐与所述的通气机构、真空泵、晶体硅反应炉的尾气出端均连通，所述的真空检测部件至少部分设置在所述的缓冲罐内；

所述的控制器与所述的通气机构、所述的真空检测部件、所述的真空泵均连接，所述的控制器用于控制所述的真空泵抽取所述的缓冲罐内气体，并用于根据所述的真空检测部件的检测结果控制所述的通气机构向所述的缓冲罐内输送预设流量的气体，使所述的缓冲罐内的真空值达到设定真空值。