專利名稱：一種高溫燒結爐快速控溫裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及燒結爐技術領域，特別涉及一種高溫燒結爐快速控溫裝置，尤其涉及一種應用在晶硅太陽能電池的高溫燒結爐快速控溫裝置。
背景技術：
太陽電池片目前采用只需一次燒結的共燒工藝，同時形成上下電極的歐姆接觸。銀漿、銀鋁漿、鋁漿印刷過的硅片，經過烘干使有機溶劑完全揮發(fā)，膜層收縮成為固狀物緊密粘附在硅片上，可視為金屬電極材料層和硅片接觸在一起。當電極金屬材料和半導體單晶硅加熱達到共晶溫度時，單晶硅原子以一定的比例溶入到熔融的合金電極材料中。單晶硅原子溶入到電極金屬中的整個過程相當快，一般只需幾秒鐘時間。溶入的單晶硅原子數目取決于合金溫度和電極材料的體積，燒結合金溫度越高，電極金屬材料體積越大，則溶入的硅原子數目也越多，這時的狀態(tài)被稱為晶體電極金屬的合金系統(tǒng)。如果此時溫度降低，系 統(tǒng)開始冷卻形成再結晶層，這時原先溶入到電極金屬材料中的硅原子重新以固態(tài)形式結晶出來，也就是在金屬和晶體接觸界面上生長出一層外延層。如果外延層內含有足夠量的與原先晶體材料導電類型相同的雜質成份，這就獲得了用合金法工藝形成歐姆接觸；如果在結晶層內含有足夠量的與原先晶體材料導電類型異型的雜質成份，這就獲得了用合金法工藝形成P. N結。燒結是一個自發(fā)的不可逆過程，系統(tǒng)表面能降低是推動燒結進行的基本動力。因此，針對太陽能電池的生產工藝，有必要對太陽能電池的高溫燒結采用適當的控溫措施，所述控溫措施主要包括升溫和降溫。高溫燒結爐需采用適當的升溫措施使高溫燒結爐內的溫度瞬間上升，滿足太陽能電池的高溫燒結的要求。同時也要采用相應降溫措施以控制太陽能電池在高溫燒結爐出口處的溫度。但是，現有的高溫燒結爐降溫裝置降溫速度慢、降溫效果不理想，冷凝、變形現象嚴重，電力損耗大，爐體潔凈度低，爐體殘留物多且難以清除，進而影響太陽能電池的生產質量；而且，現有的高溫燒結爐升溫裝置升溫速度慢、升溫效果不理想，熱量損失大，從而導致電力損耗大。對于太陽能電池燒結工藝而言，升溫效果不理想容易阻礙導電漿料有機物的吸收，有機物排風的復合嚴重，熱場不均勻，其歐姆接觸不理想，產品效能差。
發(fā)明內容本實用新型實施例所要解決的技術問題在于，提供一種高溫燒結爐快速控溫裝置，其結構簡單，維修方便，控溫效果明顯、升降溫速度快，且可調整控溫范圍、保證熱量分布均勻。為達到上述技術效果，本實用新型實施例提供了一種高溫燒結爐快速控溫裝置，包括高溫燒結爐、冷空氣注入控制器和氣體排風口 ；所述高溫燒結爐內設有用于降溫的石英冷空氣環(huán)管和用于升溫的紅外輻射石英電熱管；[0008]所述石英冷空氣環(huán)管設有用于調整噴氣角度的調整轉向機構。作為上述方案的改進，所述調整轉向機構調整所述石英冷空氣環(huán)管噴氣的角度范圍為±80。。作為上述方案的改進，所述高溫燒結爐內設有至少四個石英冷空氣環(huán)管；所述石英冷空氣環(huán)管呈對稱分布。作為上述方案的改進，所述石英冷空氣環(huán)管的外徑為7 10mm，內徑為r7mm。作為上述方案的改進，所述石英冷空氣環(huán)管設有至少2個散熱通孔；所述散熱通孔為圓孔、方孔、橢圓形孔、菱形孔、錐形孔或多邊形孔。作為上述方案的改進，所述散熱通孔為圓孔； 所述散熱通孔的直徑為I 3mm。作為上述方案的改進，所述散熱通孔等間距分布于所述石英冷空氣環(huán)管之上。作為上述方案的改進，所述紅外輻射石英電熱管為碳纖維遠紅外輻射石英電熱管。作為上述方案的改進，所述高溫燒結爐內設有至少兩個紅外輻射石英電熱管；所述紅外輻射石英電熱管呈對稱分布。作為上述方案的改進，位于所述高溫燒結爐同側的所述紅外輻射石英電熱管在同一水平線上。實施本實用新型具有如下有益效果本實用新型高溫燒結爐快速控溫裝置，控溫效果明顯、升降溫速度快，且可調整控溫范圍、保證熱量分布均勻，可以滿足高溫燒結爐內快速升溫和降溫的技術要求。首先，就快速升溫而言，第一、本實用新型采用紅外輻射石英電熱管，尤其采用碳纖維遠紅外輻射石英電熱管，具有輻射率穩(wěn)定，熱慣性小、熱響應速度快、熱轉換效率高等優(yōu)異的特性，實現了在高溫燒結爐體內快速升溫，升溫速率可達大于10°c/秒。第二，本實用新型紅外輻射石英電熱管以其獨特的排列方式，配合精密計算的幾何排列，實現了在高溫燒結爐體內穩(wěn)定熱場均勻性，其穩(wěn)定均勻性可達〈O. 2% @100(TC。第三，本實用新型在熱傳遞過程中熱量損失小、電熱轉換效率高達95% ;電力損耗小、與現有升溫裝置相比可節(jié)能30%。對于太陽能電池燒結工藝而言，本實用新型提升了導電漿料有機物的吸收，減輕了有機物排風的復合，形成更均勻的熱場，讓其歐姆接觸更好，大大提升產品效能。其次，就快速降溫而言，第一、本實用新型設有的石英冷空氣環(huán)管，實現高速降溫、降溫效果明顯，降溫速度高達100°c /分鐘以上，可快速有效致使高溫燒結爐從850°C的高溫環(huán)境，在8分鐘內迅速降溫至室溫25°C，實現了無冷凝現象、無腔體變形，且提升爐體潔凈度，改善了因降溫緩慢造成的電力損耗以及爐體殘留物對太陽能電池片質量的影響。第二，本實用新型還設有用于調整噴氣角度的調整轉向機構，通過調整所述石英冷空氣環(huán)管±80°的噴氣角度范圍，從而實現全面調整高溫燒結爐的降溫范圍，有效控制太陽能電池在爐子出口處的平均溫度，保證太陽能電池在爐子出口處的平均溫度不超過30°C。最后，本實用新型高溫燒結爐快速控溫裝置，結構簡單，維修方便，可操作性強。投資少，方式簡單，適用于工業(yè)化大規(guī)模的量產。

[0027]圖I為本實用新型一種高溫燒結爐快速控溫裝置的結構示意圖；圖2為圖I所示高溫燒結爐快速控溫裝置的左視圖；圖3為圖2所示高溫燒結爐快速控溫裝置的A-A向剖視圖；圖4為本實用新型高溫燒結爐快速控溫裝置中石英冷空氣環(huán)管的結構示意圖；圖5為圖I所示高溫燒結爐快速控溫裝置的主視圖；圖6為圖5所示高溫燒結爐快速控溫裝置的B-B向剖視圖。
具體實施方式
為使本實用新型的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合附圖對本實用新型作進一步地詳細描述。 結合圖I至圖6、本實用新型實施例公開了一種高溫燒結爐快速控溫裝置，包括高溫燒結爐I、冷空氣注入控制器2和氣體排風口 3 ；所述高溫燒結爐內設有用于降溫的石英冷空氣環(huán)管4和用于升溫的紅外輻射石英電熱管7 ;結合圖I、圖2、圖3及圖4，針對高溫燒結爐的降溫工藝而言，所述石英冷空氣環(huán)管4設有用于調整噴氣角度的調整轉向機構5。所述調整轉向機構5與所述高溫燒結爐I的爐體相連。所述石英冷空氣環(huán)管4為石英高壓冷空氣環(huán)管，其耐壓范圍為50_60Psi ;在石英高壓冷空氣環(huán)管4內流通的冷空氣的溫度范圍為1(T15°C。需要說明的是，所述石英冷空氣環(huán)管4即為圓管，其截面為環(huán)形。冷空氣注入控制器2用于控制進入高溫燒結爐I中冷空氣的流量、流速，以及冷空氣的溫度，從而有利于控制高溫燒結爐的降溫速率。氣體排風口 3有利于冷空氣在高溫燒結爐I內的循環(huán)流動，形成對流，加速降溫。石英高壓冷空氣環(huán)管4憑借其優(yōu)異的吸熱特性，實現快速降溫、降溫效果明顯，降溫速度高達100°c /分鐘以上，可快速有效致使高溫燒結爐從850°C的高溫環(huán)境，在8分鐘內迅速降溫至室溫25°C，實現了無冷凝現象、無腔體變形，且提升爐體潔凈度，改善了因降溫緩慢造成的電力損耗以及爐體殘留物對太陽能電池片質量的影響。所述調整轉向機構5調整所述石英冷空氣環(huán)管4噴氣的角度范圍為±80°。優(yōu)選地，所述調整轉向機構調整5所述石英冷空氣環(huán)管4噴氣的角度范圍為±60°。調整轉向機構5，通過調整所述石英冷空氣環(huán)管4的噴氣角度范圍，實現全面調整高溫燒結爐的降溫范圍，有效控制太陽能電池在爐子出口處的平均溫度，保證太陽能電池在爐子出口處的平均溫度不超過30°C。所述高溫燒結爐I內設有至少四個石英冷空氣環(huán)管4 ；所述石英冷空氣環(huán)管4呈對稱分布。優(yōu)選地，所述高溫燒結爐I內設有四個石英冷空氣環(huán)管4。更佳地，所述高溫燒結爐I的截面為矩形，四個石英冷空氣環(huán)管4分設于所述高溫燒結爐I的四角，所述四角分別為左上角、右上角、左下角、右下角。所述石英冷空氣環(huán)管4的外徑為7 10mm，內徑為4 7mm。[0051]優(yōu)選地，所述石英冷空氣環(huán)管4的外徑為8 9_，內徑為5飛_。更佳地，所述石英冷空氣環(huán)管4的外徑為8mm，內徑為6mm。所述石英冷空氣環(huán)管4設有至少2個散熱通孔6。需要說明的是，當石英冷空氣環(huán)管4的長度為200(T2200mm時，其優(yōu)選設有10個散熱通孔6。所述散熱通孔6為圓孔、方孔、橢圓形孔、菱形孔、錐形孔或多邊形孔。優(yōu)選地，所述散熱通孔6為圓孔。采用圓形的散熱通孔，減少冷空氣在爐體內石英冷空氣環(huán)管之間流通的摩擦力，減少高溫燒結爐的能耗，有利于實現快速降溫。所述散熱通孔6的直徑為3mm。優(yōu)選地,所述散熱通孔6的直徑為2mm。所述散熱通孔6等間距分布于所述石英冷空氣環(huán)管之上。散熱通孔等間距分布，有利于高溫燒結爐的均勻降溫。結合圖I、圖5及圖6，針對高溫燒結爐的升溫工藝而言，所述紅外輻射石英電熱管7為碳纖維遠紅外輻射石英電熱管。所述碳纖維遠紅外福射石英電熱管的功率一般為但不限定于80W/cm,最大的加熱長度一般為但不限定于5000mm，其燈絲溫度一般為但不限定于1200°C，波長一般為但不限定于2um。所述碳纖維遠紅外輻射石英電熱管成本低廉、使用壽命長，使用壽命長達> 3600小時。所述高溫燒結爐I內設有至少兩個紅外輻射石英電熱管7 ;所述紅外輻射石英電熱管7呈對稱分布。優(yōu)選地，所述高溫燒結爐I內設有至少41個紅外輻射石英電熱管7 ；更佳地，所述高溫燒結爐I內設有至少6個紅外輻射石英電熱管7。如圖6所示，所述高溫燒結爐I內設有6個紅外輻射石英電熱管7 ;所述紅外輻射石英電熱管7分布于所述高溫燒結爐的兩側，每一側包括3個紅外輻射石英電熱管7。位于所述高溫燒結爐I同側的所述紅外輻射石英電熱管7在同一水平線上。需要說明的是，紅外輻射石英電熱管7為采用鍍金反射器制備而得的紅外電熱管。本實用新型采用紅外輻射石英電熱管，尤其采用鍍金反射器制備的碳纖維遠紅外輻射石英電熱管及配合精密計算的幾何排列，可快速有效地致使高溫燒結爐從25°C的室溫環(huán)境，在120秒內迅速升溫至高溫環(huán)境(1150°C )，升溫速率可達大于10°C /秒；提供穩(wěn)定的熱場均勻性(〈O. 2%il000°C )。由于碳纖維發(fā)熱體是純黑體材料，在電-熱轉換過程，可見光很小，電熱轉換效率高達95%以上，比鎳鉻、鎢鑰等材料作為發(fā)熱體的加熱器，可節(jié)能30% ;在相同功率下，比鎳鉻金屬電熱管輻射溫度高30°C，比鎢鑰絲石英電熱管高15°C。發(fā)出的遠紅外線，被人體、衣物、水等直接吸收性特強，在熱傳遞過程中熱量損失小；對碳水化合物吸收性更強，有良好碳原子諧振效應，改善了因升溫緩慢造成的電力損耗。且其有機物吸收波長、紅外輻射強度較金屬發(fā)熱體的紅外線分別提高30%以上，對于太陽能電池燒結工藝而言，提升了導電漿料有機物的吸收，減輕了有機物排風的復合，形成更均勻的熱場，讓其歐姆接觸更好，大大提升產品效能。以上所揭露的僅為本實用新型的優(yōu)選實施例而已，當然不能以此來限定本實用新型之權利范圍，因此依本實用新型申請專利范圍所作的等同變化，仍屬本實 用新型所涵蓋的范圍。
權利要求1.一種高溫燒結爐快速控溫裝置，其特征在于，包括高溫燒結爐、冷空氣注入控制器和氣體排風口； 所述高溫燒結爐內設有用于降溫的石英冷空氣環(huán)管和用于升溫的紅外輻射石英電熱管； 所述石英冷空氣環(huán)管設有用于調整噴氣角度的調整轉向機構。
2.如權利要求I所述的高溫燒結爐快速控溫裝置，其特征在于，所述調整轉向機構調整所述石英冷空氣環(huán)管噴氣的角度范圍為±80°。
3.如權利要求2所述的高溫燒結爐快速控溫裝置，其特征在于，所述高溫燒結爐內設有至少四個石英冷空氣環(huán)管； 所述石英冷空氣環(huán)管呈對稱分布。
4.如權利要求3所述的高溫燒結爐快速控溫裝置，其特征在于，所述石英冷空氣環(huán)管的外徑為7 IOmm,內徑為4 7mm。
5.如權利要求4所述的高溫燒結爐快速控溫裝置，其特征在于，所述石英冷空氣環(huán)管設有至少2個散熱通孔； 所述散熱通孔為圓孔、方孔、橢圓形孔、菱形孔、錐形孔或多邊形孔。
6.如權利要求5所述的高溫燒結爐快速控溫裝置，其特征在于，所述散熱通孔為圓孔； 所述散熱通孔的直徑為廣3_。
7.如權利要求6所述的高溫燒結爐快速控溫裝置，其特征在于，所述散熱通孔等間距分布于所述石英冷空氣環(huán)管之上。
8.如權利要求I所述的高溫燒結爐快速控溫裝置，其特征在于，所述紅外輻射石英電熱管為碳纖維遠紅外輻射石英電熱管。
9.如權利要求8所述的高溫燒結爐快速控溫裝置，其特征在于，所述高溫燒結爐內設有至少兩個紅外輻射石英電熱管； 所述紅外福射石英電熱管呈對稱分布。
10.如權利要求9所述的高溫燒結爐快速控溫裝置，其特征在于，位于所述高溫燒結爐同側的所述紅外輻射石英電熱管在同一水平線上。
專利摘要本實用新型公開了一種高溫燒結爐快速控溫裝置，包括高溫燒結爐、冷空氣注入控制器和氣體排風口；所述高溫燒結爐內設有用于降溫的石英冷空氣環(huán)管和用于升溫的紅外輻射石英電熱管；所述石英冷空氣環(huán)管設有用于調整噴氣角度的調整轉向機構。采用本實用新型，其結構簡單，維修方便，控溫效果明顯、升降溫速度快，且可調整控溫范圍、保證熱量分布均勻。
文檔編號F27B5/16GK202470728SQ20112055368
公開日2012年10月3日 申請日期2011年12月27日 優(yōu)先權日2011年12月27日
發(fā)明者康凱, 班群, 秦崇德, 陳剛 申請人:廣東愛康太陽能科技有限公司