[发明专利]一种LPCVD工艺腔加热系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种LPCVD工艺腔加热系统，具体地讲是涉及一种对薄膜电池用TCO超白浮法平板玻璃加热的LPCVD工艺腔加热系统。

背景技术

随着能源的日益短缺，可再生绿色能源的开发和利用越来越受到人们的关注，尤其是对太阳能的利用，带动了太阳能光伏发电系统，特别是光伏电池和大面积光伏模块器件的开发和应用。其中，薄膜太阳能电池就以其大面积、轻薄透明等特点在民用设施建筑物等的太阳能发电领域拥有广阔的发展前景。

低压化学气相沉积法LPCVD是在低压状态下，利用气态物质通过热分解反应或者化学反应，在基体表面上形成固态薄膜。LPCVD拥有均匀的阶梯覆盖性、很好的组成成份和结构的控制、具有较高的沉积速率和输出量、以及低廉的制程成本，适合大批量生产应用；另外，LPCVD不需要载子气体，大大降低了颗粒污染源，因此其被广泛应用于薄膜电池产业中，对薄膜电池用TCO超白浮法平板玻璃进行薄膜沉积。

在LPCVD中对于TCO超白浮法平板玻璃加热有四种方式：热阻丝加热、射频(RF)感应加热、光能加热和等离子增强加热。其中，射频感应加热方式或者光能加热方式，是借由射频感应或在反应器内装红外线、紫外线加热灯管来引入热源，对TCO玻璃和载具加热，而不会对反应腔的炉壁加热，但是在一些冷壁反应器系统中，还是会发生炉壁被加热的情况，所以必须借助冷却炉壁(通入冷却循环水)的方式来降低或避免在炉壁上反应或沉积薄膜，而且反应炉管的几何形状由反应压力和热源供应方式严格限制，这是影响输出量的一个重要因素，使其在工业应用中有很大的限制；等离子增强加热，由射频感应所产生的灼热放电，把能量转换到反应气体上，它的基板温度低，没有在镀膜时热稳定性的问题，能增进镀膜的速率，提供唯一成份及特性的薄膜，但是生产量、生产力的限制(特别是大尺寸的晶片)以及因松散的粘附性所造成的微尘物污染是最大的问题。

目前，主流的LPCVD加热方式是技术比较成熟的热阻丝加热和红外加热，红外加热因为是通过红外加热设备对周边环境进行加热，即对设备加热的同时也对环境进行加热，针对性不强，而热阻丝加热是一种在反应腔室中可控性较强和性价比较高的加热方式，欧瑞康公司的TC01200设备的工艺腔中就采用了热阻丝加热的方式。在实际应用中，热阻丝加热主要采用三区加热，不能很好的控制加热板的温度，导致加热板的温度均匀性不佳，进而导致TCO玻璃的镀膜不均匀，影响成品质量。因而，如何采用热阻丝加热方式对TCO玻璃进行均匀持续的加热是薄膜电池生产中一个急需解决的核心问题。

发明内容

本发明提供了一种LPCVD工艺腔加热系统，具有加热板温度易控、加热均匀、镀膜均匀、成品率高的特点。

本发明采用如下技术解决方案：一种LPCVD工艺腔加热系统，包括控制系统、加热部件、被加热体三部分；其中，被加热体为加热板；加热部件包括四根加热丝，加热丝嵌入到加热板中；控制系统包括四个温控器和四个固态继电器，四个温控器分别对应四根加热丝，每个温控器与对应的固态继电器通过两根控制线连接，固态继电器的输出端与加热丝连接。

所述加热丝中三个加热丝嵌入在加热板下表面，一个加热丝嵌入在加热板上表面的边缘条Edge Bar。

所述嵌入在加热板下表面的加热丝的位置分布通过在整个腔室中对加热板温度分布有影响的冷却系统、加热板的尺寸、腔室尺寸、喷淋板的尺寸、喷淋板孔分布等要素进行模拟后得出。加热丝对加热板的控温过程中需要对诸多要素进行考虑，不但对硬件加工精度有较高的要求，对最终的控温操作中参数也有着更高的要求。所以在实际操作中，需要在对设备调试过程中进行数据采集，并且对温控表进行整定和参数修正，最终得出符合实际需要的PID参数。

所述嵌入在加热板下表面的三个加热丝为环形内外分布。

所述加热板的上表面与TCO玻璃接触且没有空隙，以保证TCO玻璃的温度一致性；加热板下表面在嵌入加热丝时需要有良好的接触和固定，以减少加热过程中的热量损耗，提高加热效率。加热板需要很高的加工精度。在长期使用中如果因为某些原因导致加热板的温度有剧烈的波动，那么则可能导致加热板变形，进而影响成品质量，所以为了延长加热板的使用周期，在控温方案中对加热板升温，降温等温度变化需要有严格的控制过程。

所述温控器可以选择使用热电偶、铂电阻、模拟量电压输入、模拟量电流输入中一种或几种的多重输入型。

所述温控器的调整功能包括自动整定、自我整定选择等。有进行运行/停止、自动/手动、简易程序的启动/复位功能进行切换等诸多功能。在实际应用中可以很好的控制加热。