CN102163650B - 球形半导体光伏器件生长反应器 - Google Patents

球形半导体光伏器件生长反应器 Download PDF

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Abstract

一种球形半导体光伏器件生长反应器，在腔体的上、下方分别设有基材进口和产品出口，腔体的侧壁设有气体回收口和对流气体入口，两者通过气体回收循环装置连通；腔体的上方则连通设有反应气体输送控制装置，腔体内还设有气体微波电离装置和温控加热装置，构成基材悬浮式生长反应器。本发明利用不活泼的对流气体将球形基材悬浮在腔体中沉积生长，即等效的自由落体无重力状态，设备占用空间大大减少，降低了设备成本，而且使用气体微波电离装置将反应气体电离后掺杂，可以使球形硅电池的PN结的生长温度限制在较低，减少了能耗，并减少缺陷密度和精确控制掺杂分度，使产品的质量提高。

Description

球形半导体光伏器件生长反应器
 技术领域：本发明涉及一种半导体光伏器件的生长装置，特别是球形太阳能电池器件的生长反应器。
背景技术：一般的太阳能硅电池都是片状结构，这样电池板只能利用正面直射的光能，而且这种电池板的刚性大，和建筑物的安装兼容性差。现在也有球形太阳能硅电池，其组装的电池板不仅利用了正面直射光线，还可利用其它面的漫反射光线，综合效率更高。并且这种电池板的韧性较好，可弯曲，在建筑物上更加容易安装。但是生产球形硅电池都需要利用高温熔化硅，并使硅液体通过小口吹成小液滴，然后在足够高度下自由落体凝固，以消除重力对凝固过程的影响。这样的生产方式使需要的生产设备高度大，占用空间很多，设备成本高，能耗也非常大，生产效率不高。如果降低设备的高度，则必须使凝固速率加快，长成的材料可能存在大量的缺陷，这样会导致电池光电转变效率低下。而且，自由落体凝固过程涉及的高温状态容易给球形硅的PN结掺杂生长带来污染，影响产品质量。
发明内容：针对现有技术的不足，本发明提供一种占用空间小，产品质量高的球形半导体光伏器件生长反应器。
本发明包括腔体，在腔体的上、下方分别设有基材进口和产品出口，腔体的侧壁设有气体回收口和对流气体入口，两者通过气体回收循环装置连通；腔体的上方则连通设有反应气体输送控制装置，腔体内还设有气体微波电离装置和温控加热装置，构成基材悬浮式生长反应器。
本发明利用不活泼的对流气体将球形基材悬浮在腔体中沉积生长，即等效的自由落体无重力状态，设备占用空间大大减少，降低了设备成本，而且使用气体微波电离装置将反应气体电离后掺杂，可以使球形硅电池的PN结生长温度限制在较低，减少了能耗，并减少缺陷密度和精确控制掺杂分度，使产品的质量提高。
生长反应器可以采用两个或更多个串联并用的结构，上方的生长反应器的产品出口通过管道连接下方的生长反应器的基材进口，这样球形基材经过各生长反应器后可以生长出PN结，直接成为球形太阳能电池。
下面结合和附图进一步说明本发明。
附图说明：图1是实施例的主结构示意图。
               图2是两个生长反应器并用状态的结构示意图。
实施例：如图1所示，在腔体1的上、下方分别设有基材进口2和产品出口3，腔体1的侧壁设有气体回收口4和对流气体入口5，两者通过气体回收循环装置6连通。腔体1的上方则连通设有反应气体输送控制装置7，腔体1内还设有气体微波电离装置8和温控加热装置9，构成基材悬浮式生长反应器。由于硅电池要生长出PN结，可以如图2所示，生长反应器采用两个串联并用的结构，上方的生长反应器的产品出口3通过管道10连接下方的生长反应器的基材进口2，这样基材可以在上一腔体1中生长P型或N型层，下一腔体1中则生长N型或P型层，生长顺序按设计需要决定，球形太阳能电池生产的效率更高。
基材采用半导体材料，形状可以是球形的，也可以是椭球形等其他旋转体形状。设备工作时，基材从腔体1的基材进口2进入，氮气或惰性气体等不活泼气体从对流气体入口5吹入，将基材稳定悬浮，反应气体则从反应气输送控制装置7中进入腔体1，一般反应气体包含硅基气体和掺杂用的含磷或含硼气体，然后被气体微波电离装置8电离成等离子状态，沉积在基材表面。温控加热装置9则可以将腔体1内的温度控制在合适的生产温度，一般控制在200－800摄氏度。温控加热装置9的加热方式可设计为电阻加热或涡流加热或微波加热，根据实际需要决定加热方式。
在生长过程中，腔体1的各种气体从气体回收口4吸出，经过气体回收循环装置6的处理后循环使用。悬浮在腔体1内的基材会随着表面沉积生长而质量增大，成长到需要尺寸的球形产物因重力大于对流气体的悬浮力，会自动下落并从产品出口3离开该腔体1，进入下一个腔体1或其它工序。

Claims (3)

1.一种球形半导体光伏器件生长反应器，包括腔体，在腔体的上、下方分别设有基材进口和产品出口，其特征为：腔体（1）的侧壁设有气体回收口（4）和对流气体入口（5），两者通过气体回收循环装置（6）连通；腔体（1）的上方则连通设有反应气体输送控制装置（7），腔体（1）内还设有气体微波电离装置（8）和温控加热装置（9），构成基材悬浮式生长反应器。
2.根据权利要求1所述的球形半导体光伏器件生长反应器，其特征为：温控加热装置（9）的加热方式为电阻加热或涡流加热或微波加热。
3.根据权利要求1或2所述的球形半导体光伏器件生长反应器，其特征为：生长反应器采用两个串联并用的结构，上方的生长反应器的产品出口（3）通过管道（10）连接下方的生长反应器的基材进口（2）。
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王兴，胡明，马家志，曾建平.球形半导体技术.《半导体技术》.2003,第28卷(第1期),24－28. *

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