專(zhuān)利名稱(chēng)：用于制作晶硅片pn結(jié)的紅外加熱石英爐結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于太陽(yáng)能電池制造技術(shù)領(lǐng)域，涉及到太陽(yáng)能電池制造工藝中制作晶硅片PN結(jié)步驟，特別是用于制作晶硅片PN結(jié)的紅外加熱石英爐結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，太陽(yáng)能電池片生產(chǎn)技術(shù)不斷進(jìn)步，生產(chǎn)成本不斷降低，光電轉(zhuǎn)化率不斷提高，使光伏發(fā)電的應(yīng)用日益普及并得到迅猛發(fā)展，逐漸成為電力供應(yīng)的重要來(lái)源之一。太陽(yáng)能電池片是一種能量轉(zhuǎn)化的光電元件，它可以在太陽(yáng)光的照射下，把光的能量轉(zhuǎn)化成電能， 從而實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電。電池片的生產(chǎn)工藝比較復(fù)雜，一般要經(jīng)過(guò)硅片的檢測(cè)、表面制絨、擴(kuò)散制結(jié)、去鱗玻璃、等離子刻蝕機(jī)、鍍減反射膜、絲網(wǎng)印刷、快速燒結(jié)和檢測(cè)分裝等主要步驟。尤其是在晶硅電池片PN結(jié)的制作工序中加熱方式和反應(yīng)氣體的進(jìn)氣方式對(duì)電池片光電轉(zhuǎn)化率的一致性影響很大，進(jìn)而影響到整體電池片的轉(zhuǎn)化效率?，F(xiàn)有技術(shù)在影響晶硅片PN結(jié)不均勻的問(wèn)題主要表現(xiàn)在以下三個(gè)方面(1)、制作PN結(jié)的擴(kuò)散爐采用電阻絲加熱結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)需要厚厚的保溫材料固定電阻絲，同時(shí)需要用石英玻璃保護(hù)硅片不受保溫材料的污染。反應(yīng)混合氣體無(wú)法從爐室的中底部進(jìn)入，只能在硅片加熱過(guò)程中反應(yīng)氣體從石英爐的一端進(jìn)入，另一端排出，氣流在兩組晶硅片間距內(nèi)形成氣旋，使得晶硅片中心部位的氣體濃度低，從而得到的PN結(jié)就差些，而晶硅片外圍可以與反應(yīng)氣體充分接觸，得到的PN結(jié)就會(huì)好些，這樣形成一片晶硅片上的PN結(jié)不均勻一致。(2)由于反應(yīng)混合氣體從一端進(jìn)入爐室內(nèi)，距氣體進(jìn)口近的氣流內(nèi)的三氯氧磷濃度高，隨著與晶硅片的反應(yīng)，濃度逐漸降低，導(dǎo)致氣體出口端的晶硅片PN結(jié)質(zhì)量沒(méi)氣體入口端的質(zhì)量好，這樣也會(huì)造成一爐內(nèi)的晶硅片PN結(jié)的不均勻一致。(3)現(xiàn)有技術(shù)中一般都將溫度傳感器設(shè)置在爐壁，由于只能測(cè)到石英爐外壁的溫度，不能真實(shí)的測(cè)出內(nèi)部溫度，使得出現(xiàn)了測(cè)溫不準(zhǔn)確和晶硅片PN結(jié)均勻性差的問(wèn)題。對(duì)于以上三個(gè)問(wèn)題的出現(xiàn)，使得本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)制作晶硅片PN結(jié)的一致性的處理非常棘手，很有必要盡快解決。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是為了使石英爐對(duì)晶硅片加熱后反應(yīng)生成的PN結(jié)具有良好的一致性，從而提高光電轉(zhuǎn)化效率的課題，設(shè)計(jì)了一種新式的紅外加熱石英爐結(jié)構(gòu)，對(duì)加熱裝置、混合氣體進(jìn)、出氣結(jié)構(gòu)都進(jìn)行了改進(jìn)，從而生產(chǎn)出更為均勻的PN結(jié)。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的采用的技術(shù)方案是，用于制作晶硅片PN結(jié)的石英爐結(jié)構(gòu)，包括臥式石英爐體、與晶硅片配套的推舟式輸送機(jī)構(gòu)、在臥式石英爐體中設(shè)置的加熱裝置、溫度傳感器、以及混合氣體入口和排氣口，上述的加熱裝置是設(shè)置在臥式石英爐體內(nèi)腔上部的一組紅外加熱管，紅外加熱管借助臥式石英爐體兩端頭的第一支撐法蘭和第二支撐法蘭定位。將現(xiàn)有技術(shù)中采用電阻絲加熱的方式更換為用紅外加熱管加熱，將紅外加熱管設(shè)置在爐體內(nèi)腔中，可以使一片晶硅片的加熱溫度更為均勻，而且不需要增加很厚的保溫層， 只要通過(guò)兩端的法蘭盤(pán)進(jìn)行定位即可。進(jìn)一步改進(jìn)，混合氣體入口設(shè)置在臥式石英爐體底端的中部，排氣口設(shè)置在爐體上端面，并在混合氣體入口處還設(shè)置有氣體分流器，這樣使立式排列的晶硅片充分接觸混合氣體，而且氣體的流動(dòng)方向都是從下向上，最后排出爐體，不會(huì)在晶硅片表面形成氣旋。 得到一爐內(nèi)的所有晶硅片PN結(jié)的一致性好，最終提高太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)化效率。改進(jìn)溫度傳感器的測(cè)量位置，借助第二支撐法蘭的中心磨砂內(nèi)孔定位在臥式石英爐體的軸線上，可以使溫度測(cè)量的更為準(zhǔn)確。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)石英爐內(nèi)的氣流示意圖。圖2是本實(shí)用新型的石英爐結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本實(shí)用新型石英爐內(nèi)的氣流圖。圖4是氣體分流器的結(jié)構(gòu)實(shí)施例。附圖中，1是臥式石英爐體，2是推舟式輸送機(jī)構(gòu)，3是紅外加熱管，4-1是第一支撐法蘭，4-2是第二支撐法蘭，5是氣體分流器，5-1是進(jìn)氣口，5-2是分氣口，6是排氣口，7是溫度傳感器，8是晶硅片，9是現(xiàn)有技術(shù)中的電阻絲加熱器。
具體實(shí)施方式
參看圖2，用于制作晶硅片PN結(jié)的紅外加熱石英爐結(jié)構(gòu)，包括臥式石英爐體1、與晶硅片配套的推舟式輸送機(jī)構(gòu)2、在臥式石英爐體1中設(shè)置的加熱裝置、溫度傳感器7、以及混合氣體入口和排氣口 6，關(guān)鍵是所述的加熱裝置是設(shè)置在臥式石英爐體1內(nèi)腔上部的一組紅外加熱管3，紅外加熱管3借助臥式石英爐體1兩端頭的第一支撐法蘭4-1和第二支撐法蘭4-2定位。紅外加熱管3為外購(gòu)件，外壁是石英材料制成，兩端用陶瓷密封并引出接線端。每根紅外加熱管3的功率為5KW。共需要7根，總功率為35KW，加熱溫度最高1000°。上述的一組紅外加熱管3設(shè)置在同一圓周的上半周上。將現(xiàn)有技術(shù)中采用電阻絲加熱器9的方式更換為用紅外加熱管3加熱，將紅外加熱管3設(shè)置在爐體內(nèi)腔中，可以使對(duì)晶硅片8的加熱溫度更為均勻，而且不需要增加很厚的保溫層，只要通過(guò)兩端的法蘭盤(pán)進(jìn)行定位即可。參看圖3和圖4，進(jìn)一步改進(jìn)，混合氣體入口設(shè)置在臥式石英爐體1底端的中部，在混合氣體入口處增設(shè)氣體分流器5，氣體分流器5上設(shè)置有一個(gè)進(jìn)氣口 5-1和一排等間隔設(shè)置的分氣口 5-2。這樣使立式排列的晶硅片8充分接觸混合氣體，而且氣體的流動(dòng)方向都是從下向上，最后排出爐體，不會(huì)在晶硅片表面形成氣旋。得到的晶硅片PN結(jié)的一致性好，最終提高太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)化效率。上述的排氣口 6的數(shù)量為2-5個(gè)，均勻設(shè)置在臥式石英爐體1的上端面。上述的第一支撐法蘭4-1為環(huán)形板結(jié)構(gòu)，包括有一組與紅外加熱管3配套的定位安裝孔，推舟式輸送機(jī)構(gòu)2穿通環(huán)形板結(jié)構(gòu)的中心孔。上述的溫度傳感器7借助第二支撐法蘭4-2的中心磨砂內(nèi)孔定位在臥式石英爐體 1的軸線上。上述的紅外加熱管3的數(shù)量是3-9根。本實(shí)施例采用7根。上述的混合氣體包括氮?dú)夂腿妊趿?。本?shí)用新型在具體實(shí)施時(shí)，石英爐為兩端帶有法蘭且開(kāi)口的管式結(jié)構(gòu)。石英管做鏡面處理，為了增強(qiáng)紅外線的反射，使?fàn)t內(nèi)溫度更加均勻一致，也有利于減小熱量的散發(fā)。 石英管兩端法蘭上有上螺栓用的孔。石英爐上部有三個(gè)排氣口 6，做磨砂處理。石英爐下部有分流器固定孔，內(nèi)表面做磨砂處理。氣體分流器5使用石英材料制成，進(jìn)氣口外表面做磨砂處理，與石英管下部?jī)?nèi)表面磨砂口配合。第一石英支撐法蘭4-1為環(huán)形結(jié)構(gòu)，中心內(nèi)孔可以通過(guò)推舟式輸送機(jī)構(gòu)2，而周?chē)钠邆€(gè)小孔是固定紅外加熱管3用，與紅外加熱管3的瓷頭配合。最外圍的四個(gè)孔上螺栓用，與第一支撐法蘭4-1上的四個(gè)孔上在一起。第二支撐法蘭4-2有一中心孔，內(nèi)孔磨砂，與溫度傳感器7配合?，F(xiàn)有技術(shù)中電阻絲加熱器9分為三段加熱，所以一般用三個(gè)溫度傳感器來(lái)測(cè)每段的溫度。而紅外加熱管3是通長(zhǎng)的，用七根組成半圓形加熱結(jié)構(gòu)。不存在軸向的溫度變化，所以只用一個(gè)石英溫度傳感器測(cè)石英管中軸線溫度即可；最外圍的四個(gè)孔上螺栓用，與第二支撐法蘭4-2的四個(gè)孔上在一起。
權(quán)利要求1.用于制作晶硅片PN結(jié)的紅外加熱石英爐結(jié)構(gòu)，包括臥式石英爐體(1)、與晶硅片配套的推舟式輸送機(jī)構(gòu)(2)、在臥式石英爐體⑴中設(shè)置的加熱裝置、溫度傳感器(7)、以及混合氣體入口和排氣口(6)，其特征在于所述的加熱裝置是設(shè)置在臥式石英爐體(1)內(nèi)腔上部的一組紅外加熱管(3)，紅外加熱管C3)借助臥式石英爐體(1)兩端頭的第一支撐法蘭 (4-1)和第二支撐法蘭(4- 定位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于制作晶硅片PN結(jié)的紅外加熱石英爐結(jié)構(gòu)，其特征在于 所述的一組紅外加熱管C3)設(shè)置在同一圓周的上半周上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于制作晶硅片PN結(jié)的紅外加熱石英爐結(jié)構(gòu)，其特征在于 混合氣體入口設(shè)置在臥式石英爐體(1)底端的中部，在混合氣體入口處增設(shè)氣體分流器 (5)，氣體分流器( 上設(shè)置有一個(gè)進(jìn)氣口(5-1)和一排等間隔設(shè)置的分氣口(5-2)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于制作晶硅片PN結(jié)的紅外加熱石英爐結(jié)構(gòu)，其特征在于 所述的排氣口(6)的數(shù)量為2-5個(gè)，均勻設(shè)置在臥式石英爐體(1)的上端面。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于制作晶硅片PN結(jié)的紅外加熱石英爐結(jié)構(gòu)，其特征在于 所述的第一支撐法蘭為環(huán)形板結(jié)構(gòu)，包括有一組與紅外加熱管(3)配套的定位安裝孔，推舟式輸送機(jī)構(gòu)(2)穿通環(huán)形板結(jié)構(gòu)的中心孔。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于制作晶硅片PN結(jié)的紅外加熱石英爐結(jié)構(gòu)，其特征在于 所述的溫度傳感器(7)借助第二支撐法蘭G-2)的中心磨砂內(nèi)孔定位在臥式石英爐體(1) 的軸線上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于制作晶硅片PN結(jié)的紅外加熱石英爐結(jié)構(gòu)，其特征在于 所述的紅外加熱管(3)的數(shù)量是3-9根。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于制作晶硅片PN結(jié)的紅外加熱石英爐結(jié)構(gòu)，其特征在于 所述的混合氣體包括氮?dú)夂腿妊趿住?br> 專(zhuān)利摘要用于制作晶硅片PN結(jié)的紅外加熱石英爐結(jié)構(gòu)，使石英爐對(duì)晶硅片加熱后反應(yīng)生成的PN結(jié)具有良好的一致性，從而提高光電轉(zhuǎn)化效率，采用的方案是，包括臥式石英爐體、與晶硅片配套的推舟式輸送機(jī)構(gòu)、在臥式石英爐體中設(shè)置的加熱裝置、溫度傳感器、以及混合氣體入口和排氣口，關(guān)鍵是所述的加熱裝置是設(shè)置在臥式石英爐體內(nèi)腔上部的一組紅外加熱管，紅外加熱管借助臥式石英爐體兩端頭的第一支撐法蘭和第二支撐法蘭定位。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是測(cè)溫準(zhǔn)確，在一片晶硅片上制作的PN結(jié)均勻，以及在爐體內(nèi)所有的晶硅片的PN結(jié)均勻。
文檔編號(hào)C30B31/16GK201962420SQ20102069166
公開(kāi)日2011年9月7日 申請(qǐng)日期2010年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月30日
發(fā)明者劉秀, 李兆廷, 王勇飛 申請(qǐng)人:成都泰軼斯太陽(yáng)能科技有限公司, 河北東旭投資集團(tuán)有限公司