CN102538453B - 具有高反射率加热区段的快速热焙烧红外线传送带式热处理炉 - Google Patents

Abstract

高反射率元件IR灯模块和用于太阳能电池加工的烧结多区IR炉的方法，包括通过超高反射率陶瓷材料的平的或配置板的背部支持布置的灯。可选择地，高反射率板可配置为有波纹或槽来分隔加工区中的每个灯与相邻的灯。炉冷却空气被排出和为了能量守恒而上游循环。灯间隔可变化和每个灯的功率独立控制来提供每一加热区的温度分布图的无限控制。高反射率元件可由密度陶瓷纤维板构成，然后覆盖高反射率陶瓷组分，和烤或焙烧以形成最终元件。

Description

具有高反射率加热区段的快速热焙烧红外线传送带式热处理炉

发明人：Peter G. Ragay，La Palma，CA

Richard W. Parks，Lakewood，CA

Luis Alejandro Rey Garcia，Long Beach，CA

说明书

相关申请的交互参考

本申请是于2007年6月25日提交的美国正常申请SN 11/768,067的CIP申请，现在美国专利7,805,064于2010年9月28日公告，题目为具有高强度加热区段的快速热焙烧红外线传送带式热处理炉，其相应地是于2006年6月26日提交的美国临时申请SN 60/805,856的正常申请，题目为具有包括硅基太阳能电池晶片的改进材料的热处理的高强度加热区段的红外线传送带式热处理炉，其公开在比通过引用并入，根据35美国法典119段的规定在比要求其优先权。

技术领域

本发明是针对提高的红外线传送式热处理炉，特别用于丝网印刷的硅太阳能电池晶片的金属化焙烧，其具有导致更高的加工生产能力和合成太阳能电池光电材料元件的效率的焙烧工艺和改良的高峰(spike)区域。该改良系统特征为简化的高峰区域加热室，其利用布置在与反射器间隔的红外线加热灯元件后的高反射效率平板反射器表面。可选择地，该反射器可配置为创建冷却通道，其允许该炉的有用功密度基本上增加从而红外线加热灯在超过时间延长期直到额定功率输出的100％操作而没有过热。在反射器元件的这个可选配置中，由灯产生的红外线被聚焦从而大量IR射线进入工艺区这样增加加热效果和效率。

背景技术

硅基太阳能电池的加工需要一些专门的工艺以特定顺序产生。一般地这些工艺包括单晶硅锭，其在晶体生长炉中生长或在“定向凝固”炉里浇铸成多晶块。这些工艺的结果是称为锭的长“腊肠型”单晶团或多晶块，硅的薄片用“线状锯”被从中横向切割形成粗糙的太阳能晶片。这些晶片，无论是由单晶还是多晶结合在一起形成的，随后被加工以形成在150-330微米的厚度范围内的光滑晶片。由于合适的硅不足，当前趋势是使晶片更薄，典型地180微米厚度。

完成的原始晶片进而被加工成功能的太阳能电池，能够通过光伏效应产生电。晶片加工从各种清洗和蚀刻操作开始，以产生半导体“p-n”面结型二极管的称为扩散的工艺结束。扩散在高温下在有可选的磷源的情况下发生，例如稀释的磷酸喷射液体或由气泡氮、N₂通过液体POCL₃产生的三氯氧磷(POCL₃)蒸汽。这样掺杂的Si形成光伏电池的“发射”层，一旦暴露在阳光(普通光子源)下，该层发射电子。这些电子通过烧结进入电池表面的丝网印刷的金属接触的精细网格收集，更详细的描述如下。

为了加强形成低阻丝网印刷的金属接触到下面硅p-n结发射层的能力，额外量的磷沉积到晶片的前表面。磷通过持续到30分钟的高温扩散工序被送入晶片。额外的“电活性”磷使得低阻接触形成。然而，这种接触的形成以电池效率的损失为代价。电池效率损失起源于通过吸收更高能量但短波长的光子产生在或接近表面的电子-空穴对。这些“蓝光”光子迅速重组和消失，因而消除它们对电池产生的能量的贡献。

在扩散和各种清洗和刻蚀工艺来从晶片的侧面移除不需要半导体结后，晶片被涂敷抗反射涂膜，典型地氮化硅(SiN₃)，一般通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)。在这些工艺的某些之间，晶片为随后的工艺准备而在低温干燥炉里干燥。

SiN₃抗反射涂层(ARC)沉积成大约0.6微米的光的1/4波长的厚度。在ARC应用后，电池表现深蓝表面色。ARC最小化了具有0.6微米左右的波长的入射光子的反射。

ARC SiNx涂层在PECVD工艺中通过在高或低频率微波场下混合不同浓度的硅烷、SIH₄、氨、NH₃和纯氮、N₂、气体形成。氢非常快速地分离和扩散进硅晶片。氢具有修复体积缺陷的偶然效应，特别在多晶材料中。缺陷是在电子-空穴对能够重组因而减少电池效率或能量输出的地方的阱。在随后IR焙烧(见下面)期间，升高的温度(高于400℃)将导致氢扩散出晶片。这样，短的焙烧时间对于阻止这氢从晶片中“气化出”是必要的。最好氢被捕捉和保持在块体材料(特别是多晶材料的情况)中。

太阳能电池的背部覆盖铝粉浆涂层，其通过丝网印刷工艺施加。这个Al涂层首先干燥，然后在IR炉中“焙烧”以使它与掺杂硼的硅形成合金，因而形成“背表面区域”。可选择地，背表面铝粉浆被干燥，然后晶片被突然翻转，以在随后也被干燥的电接触图案上用银粉浆丝网印刷前表面。两个材料，背表面铝和前表面银的接触浆随后在单一焙烧步骤共焙烧(随后的焙烧参见上面)。这个共焙烧节省了一个工艺步骤。

背表面典型的全部覆盖铝基浆，同时前或顶表面丝网印刷有精细网状银基线，其连接到更大的母线导体来“收集”在下层掺杂Si发射层的耗尽区中或接近表面产生的电子。同时，最高可能开口区域未覆盖为了光向电的转化。在这些浆干燥后，它们“共焙烧”。背表面铝合金同时前表面浆在传送炉中高速高温烧结以在太阳能电池的前表面上形成光滑、低欧姆电阻导体。

本发明直接涉及这样的共焙烧合金化/烧结工艺和用于这样的共焙烧或其他工业工艺的IR炉。目前可用于这样的共焙烧、合金化/烧结工艺的IR传送带式炉具有分成多个区域的加热室。每一个区域由各种形式的隔离体与外面环境隔绝，压缩隔离纤维板是最常见的。典型地，第一区域，仅在入口内供有比下2或3个区域更多的红外(IR)灯，从而迅速增加进来的硅晶片的温度到大约425℃-450℃。这个温度被保持为了下一些区域以稳定晶片的温度和保证完全烧掉银粉浆的所有有机成分。目的是最小化接触中的所有碳含量，由于碳被认为增加接触电阻。

快速焙烧通常产生最有利的结果，因为杂质没有时间扩散进入发射层。高速率焙烧是关键的，由于使杂质扩散进入掺杂硅的发射区的活化能通常低于烧结银颗粒的活化能。为了获得该高焙烧速率，晶片进入高IR强度“高峰”区域，这里晶片的温度快速升到700-950℃区间，然后通过各种方法冷却，直到晶片出炉。晶片在峰值温度不保持。一定程度上，峰值宽度应该最小化，也就是，保持短，同时上升和下降速度坡度应该是陡峭的。

然而，在IR炉技术的现有状态中，这些必要条件没有满足。一定程度上，高强度高峰区域是简单地复制第一区域，其中IR灯沿晶片传输带布置，在带的上方和带的下方及其支撑系统。结果，现有技术受到在不同工艺区域加热晶片的IR灯的高无效使用和在高峰区域中其特征在于宽峰和缓速度坡温度曲线的过度保持之苦。目前可用炉在高峰区域中能够产生从大约80℃到大约100℃/秒的区间的温度上升速度。由于峰值温度必须接近1000℃，目前可用的以恒定传输带传送速率上升的速率需要高峰区域物理上是长的，因为带以恒定速度移动。目前工艺的保持峰也太长。

目前可用炉的浅曲线/宽峰特征工艺限制在顶表面的金属接触上具有有害效果，其明显限制如下的电池效率。前表面银粉浆典型地包含四相：

(1)作为粉末的载体和包含挥发溶剂和非挥发聚合物的媒介相；溶剂在干燥步骤挥发和聚合物在烧尽步骤期间除去；两个步骤都在实际峰区域焙烧步骤之前发生；

(2)在焙烧期间保持浆到基板、溶解金属粉末和提供到基板的粘结的粘合相(有机树脂和玻璃料)；

(3)功能相(形状为小球或薄片状的金属颗粒)；以及

(4)调节剂(例如熔剂)，其为专用到浆力加工的少量的添加剂，但其影响在焙烧中使用的需要的热分布图。

溶剂在干燥机中在焙烧之前完全蒸发。随后树脂必须被完全烧掉以阻止碳妨碍金属接触的电性质量。这在大约425℃到450℃获得。随着温度在焙烧工艺中继续上升，玻璃料开始熔化。工艺的这方面的温度根据玻璃料的成分和它的玻璃化转变温度Tg。氧化铅是玻璃料的重要成分，由于它溶解银颗粒。Tg典型的在550℃-600℃左右，在该温度，玻璃料从固态、无定形结构转换成更流态和可流动的结构。工艺中的温度继续升高到700℃-950℃区间来一起烧结银颗粒，这样形成较低电阻的导体。

由于几个原因快速完成这顺序是重要的。第一，玻璃料玻璃必须不能流动太多，否则丝网印刷接触线会变宽，因而通过阻塞更多来自入射太阳能辐射的电池表面而减小有效收集区域。第二，玻璃料很大程度上不该混合银颗粒由于这会增加接触的串联电阻。最后，所有该材料必须蚀刻穿透SiNx抗反射(ARC)涂层(厚度大约0.15微米或0.6微米的1/4的目标波长来反射最小化)，但不继续传送穿过以前通过磷扩散到p型硅的顶表面上形成的“浅的”、掺杂Si的发射层。发射层通常厚度为0.1到0.5微米，但浅发射层通常在0.1-0.2微米区间。

这样，为了控制蚀刻深度，烧结必须快和彻底地被淬火。淬火，也就是，在蚀刻AR涂层和形成玻璃到硅基底的良好的粘合性后，阻止银颗粒扩散进发射层(形成微晶)之下的硅，必须通过迅速冷却完成。这是关键的。如果银穿入太深而到掺杂Si的发射层，那么结被缩短。结果是电池释放效率，归因于用于产生的电子的短的电路路径。作为电池的低并联电阻特性，这也是已知的。

但相反地，也绝对必要缓慢快速冷却，为了退火玻璃相来增加粘结性。总之，冷却曲线看起来像这样：从峰焙烧温度快速冷却到大约700℃，然后慢速冷却用于退火目的，然后快速冷却来允许晶片在足够低的温度以能够通过机器人设备处理而出炉，机器人设备必须具有涂上橡胶的吸盘来从移动的传输器拿起晶片而不损伤表面。

由于具有尺寸的和IR灯的成本限制，在高峰区域增加灯密度通常是不可行的方案。此外，峰温度在高峰区域仅保持几秒，下降热分布图需要陡峭。增加灯密度将明显适得其反，因为增加的密度容易导致更多的缓坡，由于高峰区域的内表面和产品上的反射。

同样地，增加灯的功率目前也不可行，因为更高的输出将导致灯单元的过热，尤其是外部的石英管。大多数炉是热电偶控制的。既然IR灯并排布置，以1.25英寸量级的间距，每个灯加热相邻的灯。当热电偶检测温度接近900℃时，它们自动地削减给灯的功率。这导致低功率密度，改变IR灯发射的光谱输出(所以较低能量输出)，导致需要降低传输带速度，这样慢化处理。依次，这导致进入其它区域的连锁反应，由于带是连续的和在一个区域慢化将减慢在所有区域带的速度，所以调整必须在所有区域进行来补偿。依次，慢化上游或下游区域影响焙烧区域。灯的过热，例如，由于热电偶延迟或失败，能导致灯变形、下陷和最终失败。这种变形也影响传送到产品的IR输出的一致性。

在炉中气氛控制是重要的。当许多镀金属炉操作在空气气氛中操作时，气氛必须是相对控制的和层状的或最低限度的湍流的，由于进入的空气能引导污染基底表面的颗粒，内部湍流能扰乱产品基底晶片，因为它们很薄、轻和脆，在150-350微米厚度的量级。此外，在高温处，内部湍流能导致灯振动，其导致疲劳衰坏、或不一致或降低的输出。

相应地，在IR炉和IR焙烧工艺技术中有未满足的需求，其为明显提高传统灯的净有效加热速度，以提供高峰区域的热分布图和更好的控制，以允许炉温度和气氛条件的改进控制，以改进淬火和退火分布图，以提高炉区域的热的一致性，和以改进这样的炉的生产量，同时在相同或减少的炉着陆区域上完成这些目的。

发明内容

本发明涉及具有多个热加热区的传送带或间歇式IR炉，包括至少一个高峰区域(spike zone)，其中IR加热元件被超高反射率(在高于大约95％IR反射率的量级)平板型反射器元件支持，区别于通常的块绝缘材料。可选择地，灯元件(elementa)可通过将它们放置在高反射率支持单元中的槽中而侧向隔离。在另一个选择中，空气或惰性气体可沿通道表面被引导来实现灯的冷却。

发明的高反射率支持平板导致有效地加倍加热速率和高级材料的炉加工生产量，高级材料例如硅、硒、锗或镓基太阳能电池晶片。

本发明也包括所有工序控制系统，其导致改进的太阳能电池产量；和作为工序操作的更好的控制的结果而获得提高效率的太阳能电池的焙烧方法，其特征在于，陡的温度上升和下降温度曲线、淬火和退火温度分布图的精确控制和非常陡的峰。本发明的改进控制延伸遍及烧尽、高峰、淬火、中断淬火和退火(回火)区来改进接触构成，降低氢的除气，控制蚀刻深度和提高黏着性，此外改进电池输出的效率。

发明的灯隔离系统通过在具有被IR灯阵列后面间隔的平板的高峰区模块中以实例说明执行。典型地，该IR灯以1.5英寸中心被间隔，反射器板在后地被间隔(分别高于或低于灯，沿炉方向的顶和底灯)，在从大约1英寸到4英寸的范围内，优选1英寸-2.5英寸。

在平的反射器板的选择中，所述板可逐渐地侧向波动，在灯的横向中心线之间，波动的肋平行和均匀间隔地布置来助于反射率的集中。在另一选择中，可使用多个高反射率元件，其具有平行的深槽，或在单一高反射率元件中形成的深槽，其中，屏蔽肋布置在相邻对的灯之间。对于多数生产操作，该槽不必用IR透明传输窗覆盖。可选择地，在或接近灯处横跨炉导入的空气可用来冷却灯。在使用槽的情况下，空气可沿槽以层流被导引，和从在灯上的中心开口或从传输带区域的相反侧被排出。

加热模块可单独使用，一个在炉传送带上，可选择地一对被使用，布置成互相面对和间隔分开，一个在炉传送带之上和一个在其之下，以在其中限定生产加工区域，区别于炉中其它区域。

在一个灯由于干涉肋看不到相邻灯的深槽的可选实施例中，这提供了灯的互相之间的IR隔离，其阻止相邻灯互相之间加热。在使用深槽的地方，它们有宽范围的横截面图形，包括正方形、矩形、三角形、半圆形、抛物线形或它们形成部分五边形、六边形、八边形或椭圆形。槽的几何形状被选择以将IR辐射能量朝向产品引导穿过炉传送带，而不通过直接辐射加热相邻灯。

可选择地，槽在它们的相反端开口用于在层流中沿槽指向的冷却气体流的进口或/和排出。冷却气体至少在每一个通道的一端通过歧管被引入，且在另一端或端的中间排出。

高反射率元件的使用，在平板中，在发明的加热模块中的波形或深槽结构允许增加给灯的功率以基本全额定功率。这导致加热速率从大约160℃/秒增加到大约200℃/秒，也就是，有效地加倍传统的100瓦/英寸灯的加热速率而没有导致灯调低、关闭或变形。此外，发明的灯隔离系统允许增加传送带的速度，由此增加产品的生产量和收益。仅以实例说明，但现有可利用的传输炉以大约150英寸/分钟的传输速度操作，发明的加热元件隔离系统允许加倍速率到大约300英寸/分钟，且那增加的速率是在900℃±40℃的区间的高峰区域峰温度处。而一些现有可用的传输炉声称在一直到大约250英寸/分钟可操作，它们不能在高功率密度下操作。

本发明传输炉包括外套或外壳，其形成与传统形式的绝缘体隔热的腔室，绝缘体例如纤维、纤维板或耐火砖。本发明的加热模块布置在外部隔热的外壳中。传送带位于上部和下部加热模块之间，且合适的功率和控制系统集成在炉系统中。在灯平面间的间隔是传送被焙烧的高级材料基板的传送带的通道。这是加工区域；这里描述的值得仿效的加工区域作为高峰区域。

然而，应该理解炉的多个区域、直到所有区域能使用本发明的高反射率灯组件。对于前表面钝化应用，为快速热扩散(磷或硼)和/或快速热氧化，本发明的快速斜坡高峰区可位于炉的入口，当晶片被传输通过炉时，多个区域可用来维持扩散温度或氧化温度。

来自上部的和/或下部的红外灯的辐射能量被优选由机械加工或铸造高级铝、白陶瓷材料形成的高反射率元件导引或聚焦，进入工序加热管道，贯穿全部加工区域(烧尽、高峰和淬火/中断区)以提供非常强烈的加热环境。本发明的高峰区域通常在700℃到1000℃的范围内操作。

灯功率的顶和底可单独或成组地被调整来获得每个区域的精确温度梯度控制。温度控制可使用热电偶基温度调节或电压控制功率调节来实行。优选电压控制功率调节，因为它由于稳定灯功率的维持而提供最快速的加热速率和更一致的加热结果，和一直可重复、可定义和恒定光谱输出。它约定波动灯输出对应于PID控制系统，其典型用来温度维持性能。

在本发明的一个重要方面，本发明的工序包括可操作配置功率、冷却系统(冷却空气流速率、量和流动路径、和热交换参数)和带速度，不仅互相单独地控制区域，而且控制单个灯，来获得纵向地沿贯穿不同区域的材料加工流动路径的热分布图的宽范围以生产具有明显改进的性能和效率的太阳能电池。

本发明的高反射率元件提供了允许商业IR灯在或接近它们的最大允许功率水平的操作的重要特征，没有推动灯的温度超过石英灯封套开始软化、失去刚性、下陷和最终失效的安全操作温度。那特征是：高反射率元件的几何结构，特别是在波动或槽的构造的例子，导致IR灯的输出被导引或/和聚焦成能量的高功率束导，其被引入加工区域用于加工区域中的优良可用的功率密度。此外，在深槽型构造的的情况下，相邻槽间的间隔肋阻止灯加热相邻灯，限制和导引IR辐射朝向加工区域。最后，层冷却气体或空气的使用有助于延长灯的寿命。

在第一实施例中，冷却空气/气体从灯管的一端导引到另一端。在第二个、优选的实施例中，冷却空气从分配歧管通过灯的每一端的入口开口被供向灯的中心以通过位于或在反射器通道的中心的孔排出。典型地，冷却空气从压缩空气源被引入灯端，并且沿灯而不是向焙烧区域中导引，压缩空气源例如具有过滤器和干燥器的压缩系统。

可选择使用的冷气体或空气穿过在位于大约沿区域的加工流动中心线的高反射率元件的背部(顶或底)中的中心排气孔或缝而离开冷却槽。冷却气体，现在是热的，可被收集和排出，或它们可通过歧管或槽循环进入炉的其它区域；例如，举例来说：预热产品进入炉；通过反向循环上游到烧尽区域的能量重获；通过减慢感光和易碎材料的冷却速率的产品的过高峰区域回火；或在其它部分的加工中的基底上简单地移除有机残余物。加热冷却气体的这个循环允许能量的更高效使用。

为了控制蚀刻深度，高峰区域中出现的烧结必须快速和彻底的淬火。淬火，也就是，在蚀刻AR涂层和产生玻璃到硅基底的良好的粘合性后，阻止银颗粒扩散进发射层(形成微晶)之下的硅，必须通过迅速冷却完成。这是关键的。如果银穿入太深到掺杂Si的发射层，那么结被缩短。结果是电池释放效率，归因于产生的电子的短的电路路径。作为电池的低并联电阻特性，这也是知道的。

在本发明系统和工艺中，该淬火完成在淬火区域，其特征在于，气刀组件的使用，气刀组件仔细地使用控制的压缩空气体积，其具有的水平的空气在晶片的顶和/或底部被导向来迅速将温度从峰值区域的焙烧温度区间从大约800℃到大约1000℃下降到从大约500℃到700℃的区间，典型地在一秒或两秒内下降200℃-400℃。

此外，绝对必要的是，减慢或停止在淬火区域中产生的快速冷却以使玻璃相退火以改进黏着性。这完成在紧跟着淬火区域的可选的、新的中断淬火区域。这个区域包括限制数量的灯，典型地仅在晶片的接触面上方，但也可包括晶片下方的灯。这些灯的使用中断快速冷却、将温度稳定在450℃-700℃的区间，从而慢的、回火冷却能在随后的下游退火区域提供，从大约450℃-700℃降低到炉出口端的大约30℃-100℃的范围的温度。可选地且优选地，冷却空气导入这个中断淬火区域来改进温度分布图的控制。也就是，控制冷却空气和灯从而有小或没有冷却过调量是重要的，其在退火区域被反射式(bounce-back)跟随(曲线通常像数学平方根运算符号，√的形状)。在三个区域(峰值、淬火和中断淬火)中控制灯功率和空气的结果是陡峭上升和下降峰，短停滞和平滑曲线转换到中断淬火区域的退火区域的下游。

维持晶片温度来回火以改进在退火区域中的黏着性，接近出口处晶片进一步冷却到30℃-100℃的量级以允许机器手或其他处理设备或人工从传送带和/或从/到编组台，晶片被移动到其而转移离开带。

总之，冷却曲线可仔细地控制到目标加工的任何选择和配置的温度分布图，其具有在从大约80℃-200℃每秒的加热和冷却曲线。在焙烧和下游区域的合成控制曲线通常看起来像这样：快速加热到陡的、明确界定的、短停滞峰，从大约850℃-950℃的峰值焙烧温度快速冷却到大约400℃-500℃，然后为了退火目的缓慢冷却，以及最后冷却到允许晶片在足够低的温度(30℃-100℃)出炉，该足够低的温度能够使晶片被使用聚合体吸盘来从移动传送器拿起而不损坏表面地自动设备处理。峰值温度的停滞的短暂，也就是，峰分布图的锐度，可被控制和控制冷却的能力成为可能，正如选择性地规划带的速度，至在峰区域的单个灯的功率和下游区域的冷却，尤其是在淬火和中断淬火区域，如上述。本发明的炉系统控制器可为所有区域根据需要配置来提供用于焙烧的特定产品的预选择热分布图。

本发明IR加热区的特征在于具有高反射率的陶瓷/绝缘材料的反射器，其使用任何几何形状，从平到深沟或槽型，来反射或/和聚焦最大可能的IR光，导引它进入加工区来加热被加工的产品。

此外，由于灯设计或材料和浆组分(前面接触浆和背面场浆)的改进在未来成为可用，所以，本发明的高反射率元件模块容易容纳本领域的这种进步来提供改进的工艺和更高效率的电池。

高反射率元件的波纹或槽表面可包含任何几何形状例如：抛物面或更高阶表面：例如，椭圆；半球；三角形；正方形；矩形；或梯形。

附图说明

本发明参考附图详细描述，其中：

图1是四侧标高线图系列，显示出，首先在图1A中，使用至少一个集成烧尽区、淬火区、中断淬火区和退火区的高反射率加热区域的本发明的炉的示例性侧视图；图1B是贯穿烧尽区的垂直截面图；图1C是通过峰值焙烧区、淬火区和中断淬火区又转变到退火区的垂直截面图；和图1D是通过退火区的垂直截面图；

图2是采用本发明的高反射率元件模块、顶和低和示出到烧尽区的循环的典型峰值加热区的示意性等轴视图；

图3是横向于产品流轴线的一系列示意性正视图，示出反射器槽的几何形状，其中图3A示出了带有在每个灯上方的冷却空气排气缝的灯上的平板高反射率元件，图3B示出了在高反射率元件中形成的三角形反射槽几何形状，和图3C示出了在高反射率元件中形成的可选的抛物线几何形状槽，具有在带上和另一个在下面的间隔的模块；

图4是间隔的、成对的高反射率元件的模块的横向示例性等视轴图，该模块具有可选的深槽，在其中示出IR灯，和示出灯中心配件；

图5是一对沿加工路径的轴的示例性侧视图，示出在高反射率加热元件模块中的部件的关系，可选择的侧-到-中心冷却路径，和它们与传送带的关系，其中，图5A示出了侧-到-中心冷却流的第一实施例，和图5B示出了没有使用冷却空气或气体的平板高反射率元件的优选实施例；

图6是示出可选择的IR灯末端中心配件的系列图，其中图6A示出了横向截面图，图6B等角地示出了灯中心配件的第一实施例，和图6C等角地示出了第二、优选中心配件；以及

图7是示出了控制参数和反馈回路的本发明工艺的结构和方法方面的流程图。

具体实施方式

下面详细的描述以实施例的方式阐述了本发明，不是为了限制本发明的保护范围、等同或原则。这个说明书将清楚地使本领域技术人员制造和使用本发明，和描述一些实施例，适应性变化、变形、可选择的和本发明的使用，包括现在被认为执行本发明的最佳方式。

在这点上，本发明在几个图中阐述，和是足够复杂的，很多部件、相互关系、和其中简单的子组合不能完全在单一专利性图中阐述。为了清楚和简洁，一些附图示例性示出，或省略，不必在图中来特定特征描述的部件，公开的本发明的方面或原则。例如，各种电动和气动连接到光、制动器和升降风箱，对本领域技术人员来说是常规的，没有示出。这样在一个附图中可示出一个特征的最佳模式实施例，和另一特征的最佳模式将在另一附图标出。

图1A示意性地示出了传输炉10，其包含传送带13，传送带传输掺杂太阳能电池的晶片12经过加工区11，其连续经过多个炉加工模块或部分，包括：烧尽段14；紧跟的峰焙烧段16；它的下游顺次是淬火段18；中断淬火段20；以及回火或退火段22，后者使用空气和/或水冷却。每一炉段中的各自加工区域部分采用那段的名字；这样，烧尽，峰；淬火，中断淬火和退火“区”指加工体积和那段的炉硬件，传送带横向通过加工体积。

传送带13，示意性地示出，从左向右移动并定义水平中心线(其上是段或区域的上模块和其下是段或区域的下模块)和纵向方向；这样，垂直于带移动定义为侧向或尺寸。由于附图比例，没有产品示出在图1中的加工区域14、16、18、20和22中。入口和可选的出口挡板24a、24b分别布置在炉的入口端和出口端。典型地有上游干燥器，未示出。中间挡板，例如，在区域16和18之间，可提供。

烧尽段包括多个三个或四个加热模块14a-14d，和焙烧段包括一个或多个高峰区域模块16。注意烧尽、峰和中断淬火模块可为本发明的高反射率元件类型的IR灯加热模块，或仅高峰区域模块16可是本发明类型。

图1A和1B也示出了热空气45的循环，为更大地改进能量效率，热空气45从高峰区域高反射率元件模块16返回上游到烧尽区域14中。空气通过强制通风系统27a作为排气28a在炉的上游端排出烟道外。此外，注入到淬火区18的空气通过强制通风系统27b作为排气28b排出。图1B和1C示出了环境空气26，从中断淬火区域20中的底部导引和从退火区域22的底部和/或侧面导引，环境空气26允许在这些区域控制温度分布图。注意在图1C中，在中断淬火区域20的底部引入的冷却空气26通过那个区域和退火区域22间的区域分离壁104e中的传输带间隙排出。可选择的，中断淬火区域20可通过其自己的烟道(未示出)单独排放。在退火区域22中，如图1D中最好所示，热交换系统，例如，水管歧管可用来帮助冷却(除冷却空气26之外)。冷却空气26通过强制通风系统27c作为排气28c离开区域22。

现在转向图1B的详细描述，这以纵向截面示出了烧尽区的左侧(右侧是对称的相同)，具有用于传送带13的在左手区域隔离壁104a的入口，其作为宽、平箭头示例性示出。传送带路径通过传送中心线86示出为它横向区域朝向右。带之上和之下是示例性示出作为部分管和图中轴位置点的灯40的插入的端口88从而使空气流动特征不模糊。上和下热循环歧管54U和54L，其可选择的，具有间隔孔47，用于从下游峰区域将热空气45排出，在图2中最好地示出。此外，压缩空气或惰性气体26可被注入通过线92来帮助温度控制和烧尽挥发物和烟的排出。这热循环空气和控制气体形成通常的层流，通过从右向上左的延伸的大带状物45示出，其中它作为排气28a排出烟道歧管27a和烟道管。

图1C从烧尽区14的右端向下游继续，示出在左端，到退火区22的左端，开始于区域分割壁104e的右侧，在右端示出。如前，传送带的中心线显示为86。离开烧尽区14穿过区分割壁104b中的缝，在加工区11中运载生产的电池晶片12(为了简化未示出)的带13，进入高反射率元件峰区域16，其在图2-6A中详细示出。IR灯，通过峰区域的高反射率元件被背靠支持，这里示出在可选的深槽构造中，将产品晶片温度从典型地在400℃-450℃的范围内的烧尽温度迅速地提高到选择的峰温度，用于熔化印刷在上表面的接触线的银和烧结熔剂和合金化背侧浆。峰温度基于接触和背浆组分的特性被选择。本发明的高反射率元件峰区域模块以在超过80℃/秒到大约200℃/秒的范围的、优选地在超过大约100℃/秒到大约160℃/秒的范围的速率迅速焙烧太阳能电池晶片典型地进入到从大约750℃到大约950℃的范围。那个焙烧速率在两倍于现有炉容量的量级，且允许加热速率一直到最大灯额定功率而没有不适当的灯损坏，当以大于太阳能电池的生产量的2X量级提供有更大的操作效率时。本发明的高反射率元件IR灯模块因此提供阻止氢从基板电池过量消除的高速率的温度增加坡度。在这个区域的灯能在子区域被供能，或单独程序供能从而峰值温度在接近出口区域分割壁104c处达到。

峰值区域在区域分割壁104c结束，且具有产品的带立即进入淬火区域18，其限定在壁104c和壁104d之间。压缩空气或惰性气刀组件90包含侧面间隔的压缩空气管92，其具有在其中的狭缝，其形成和导引空气94的平面到带上的产品上。这以几百摄氏度非常快速地降低温度，阻止蚀刻穿过熔化的银接触进入掺杂的发射层。冷却曲线坡度相同陡峭，从而允许温度曲线峰的宽度控制，即，在接触熔化和烧结形成温度处的停留。总之，在高反射率元件峰区域和快速的、控制的淬火的灯功率的控制，允许这个关键峰停留加工步骤的精确控制。在离开刀之后的冷却空气变热和排出烟道强制通风系统和烟囱27b，作为独立于其它空气流的热空气28b。对于给定的传送带的速度和区域壁104c和104d间的淬火区域的长度，压缩空气温度和体积可控制来提供用于特定工业加工的任何预选量的冷却。在几秒内400℃到600℃的温度下降全部在本发明炉的能力之内。

为了保证无过冷，也称为“过调量”，淬火通过灯40的组合在可选择的中断淬火区域20中停止，且可选择地辅助冷却空气26通过挡板从下面进入。如在其他灯区域，至这些灯的能量能容易控制以提供任何水平的热，从而曲线转变光滑到需要回火和提升好的黏着性的退火温度，其在退火区域22中发生，仅在区域分割104e的下游(在这图的右侧)。注意中断淬火和退火区域的缝是大的，允许空气流动而没有紊流进入下游区域22。

图1D图示了退火区特征，其中电池在预选温度保持一定周期，足够提升粘着性，然后冷却用于区域出口壁104f的卸货的下游。这个区域的温度分布图通过入口空气26的组合可选择性控制，空气26通过底部入口102导入，和/或通过侧壁端口96。空气当它冷却晶片基底时被加热并作为热排出空气28c被排出强制通风系统27c，且这可以通过使用ID风扇100控制和辅助。

用于制备光电电池的金属化炉的两个实例在表1中示出，下面，一个没有干燥器段，实施例1，和一个带有干燥器段，实施例2。

表1金属化焙烧炉结构

	实施例1-无干燥器	实施例2-有干燥器
			工艺炉结构
部件空隙(带-到-上部-窗)	20mm	20mm
			入口挡板，24a	200mm	200mm
加热的长度14，16	2000mm	2000mm
			加热的工艺区域14，16的数量	5-6	5-6
快速冷却淬火/中断区域18/20	250mm	250mm
			冷却空气(22中)	1185mm	1185mm
冷却热交换(22中)	1185mm	1185mm
			峰区域16中的最大操作温度	1000℃	1000℃
干燥器(直列)上游
			入口挡板	---	200mm
加热的长度	---	2800mm
			出口挡板	---	200mm
间隙(干燥器/炉之间)	---	400mm
			干燥区域数量	---	3
最大操作温度	---	500℃
			电/设备
加工排气，文氏管	2	4
			功率(KW)峰-典型	84-35Kw	126-48Kw
清洗干燥空气(CDA)75PSI	614LPM/1300SCFH	800LMP/1700SCHF
			带宽，13	250mm	250mm
传送带的速度，13	650cm/min	650cm/min
			装载/卸载台	600mm/1000mm	600mm/1000mm
总长/宽	6400mm/900mm	9800mm/900mm
			晶片125×125mm650cm/min	3000晶片/小时	3000晶片/小时
晶片156×156mm650cm/min	2420晶片/小时	2420晶片每小时

图2示出了本发明的用于电池12的高峰区16焙烧的典型的高反射率元件IR灯加热模块30的简化详细的实例。在加工区11中的传送带13的路径和方向被箭头示出。加工区被限定在各自的上部和下部高反射率加热元件(IR灯)隔离模块34U、34L间，其通过侧壁32a、32b中的槽保持在位，如所示。加热模块包括高反射率平板元件36U、36L(其可选地可包括形成在其中的波纹或通道)，各自布置在上部和下部IR加热灯管40之上或之下。灯40被在各自侧壁32a、32b中的孔44中接受的陶瓷定中心和维持配件42侧向维持。一系列可选排出孔46a-46n，一个用于每一个灯(或通道如果使用)，提供用于这时热冷却空气或气体的排出。在这个实施例中，排出孔或端口46沿加热模块30的纵轴中心定置来允许冷却空气45穿过在间隔纵向挡板53中的孔55侧向排出，并因此经过管道54反回上游，如被箭头顺序所示。管道包括如图1所示的一直导引加热空气45进入烧尽区的间隔孔47。在高峰区灯管中被加热进入烧尽区的空气的这个循环是本发明的基本的热交换和能量节省特征。

对于每个灯的电连接在48示出。在上部和下部高反射率单元件板36U、36L的上面布置耐火绝缘体，典型地，商业上可用的陶瓷纤维板，在本图中未示出。这个模块安装在炉壳50中的合适位置以形成一个加工区域段，或烧尽段14a-14d，或焙烧段16，例如高峰区，或中断淬火区模块20。

图3示出了可选择实施例，认为沿炉的中心线穿过上部高反射率元件IR灯模块或全部模块，也就是，上部和下部的高反射率/灯模块的纵向截面图。在图3A中，外炉金属壳在50示出，耐火绝缘层在52，和模块34U间隔在下面(在壳中)。可选择的冷却气体45排出歧管在54示出，其通过钻透高反射率元件板36的可选择的排出口46与每个灯40相通。灯40以适合高峰区需要的阵列间隔。在图3B中，可选择的槽，通常以横截面三角形示出，提供在高反射率板元件36中。在这个图中，排出口被省略，这示出没有冷却空气流、或层流一侧到其它侧的冷却实施例的例子。在图3C中，形成在高反射率上部和下部板元件36U和36L中的反射槽56通常如抛物线的横截面示出。

高反射率元件36在平或波动实施例中典型地在1/4英寸厚度的量级，但在深糟处，在图3B和3C所示，可在2-3cm厚度量级。高反射率元件是高氧化铝，白陶瓷材料，具有高光滑表面和在大于大约95％的量级、优选97-99％的IR反射率，承受大于2000°F的温度，和是商业可用的。

在重要的替代选择中，高反射率氧化铝陶瓷材料可以被涂布在高温陶瓷绝缘材料上(例如，喷漆，喷雾或粉浆浇铸)，诸如商业上可用的稠密的、刚性的陶瓷纤维板，并焙烧成玻璃质的或接近玻璃质稠密的高反射率涂层。在使用通道的情况下，通道可被铸塑、模塑或例如，通过铣削机械加工成板，并在其后涂布高反射率组合物并焙烧。

图4以等视轴纵向图示出了上部和下部模块34U、34L的抛物线通道实施例，上部和下部模块34U、34L包含具有IR灯的高反射系数元件36U和36L，来形成图3C的加热模块组件30。在这图中，抛物线通道56被肋60间隔开。如所示，抛物线通道56的宽端以肋60结束，其具有直的垂直侧壁。一些安装在通道中的加热灯40被示出，带有全部在适当的位置的灯40a、40b、40c，灯40d拉出来示出它如何安装在和被末端配件42维持。在这个实施例中，可选择的排出口46可是矩形缝，优选横向定向(平行于通道轴线)，而不是如所示的孔。在这个实施例中，灯的长度大于加工区的宽度，故灯延伸穿过末端安装元件42，从而它们可通过连接器48连接到电总线。

纵向、水平中心到中心、灯的间隙可随加工操作需要变化，可选择抛物线、三角形、正方形/矩形冷却槽56的几何形状容易调整来容纳需要的间隙。这样，在宽间隙中，抛物线或三角形可在它的开口宽；在更近的间隔中抛物线和三角形窄，且正方形可成为垂直方向矩形。以示例方式，在宽间隔中的三角形可以是等边的，和在靠近的间隔中，是等腰的。这样，不仅有单个灯的功率控制，而且它们的间隔可变化。总之，它们提供功能来允许温度分布图中通用的和基本上连续的变化，所以本发明高反射率元件加热区模块30容易构造成工业加工的宽范围。

图5以横截面图示出了冷却的几何结构，图5A指向可选择实施例，其中压缩冷孔空气通过入口歧管62在加热灯40的每一端处提供给空气冷却通道58。冷却空气沿灯管40上方的环形空间传送到反射表面64和灯40之间的间隙56中。热空气通过连接到诱导通风喷射器扇或烟道的排出歧管54排出中心线端口46。应该注意到诱导通风的使用，不需要通过歧管62提供空气，因为空气可从焙烧区11中抽出协助冷却灯。示例性掺杂硅的太阳能电池晶片12被示出放在传送带13上，在它的边缘被加工区11中的滑板68支撑。

图5B示出了关于经济型炉的优选实施例，其中平的高反射率板36用在上部灯40U的上面和下部灯40L的下面，没有层流冷却空气沿灯导引。剩余部件，例如侧壁32，是一样的。

图6是示出灯末端配件的细节的系列，配件典型地由堇青石或皂石制成，它用来支撑和维持灯在合适的方向，其中图6A示出了灯40带有灯丝70，通过插入侧壁32中(也见附图2)的孔44中的杯状配件42而相对地中心地置于槽56中，从而有足够的空间用于空气通过排出口46在可选择的冷却通道中从右边的入口歧管62到中心中的中心排出歧管54中流动。图6B示出了末端配件42的第一实施例，其中环形或凸缘72接合钻孔44，和多个径向腹板74，典型的2-4个，中心地终止在轴环76，其中灯管40被安装。图6C示出末端配件42的现有优选实施例，其中凸缘72连接到安装进钻孔44(见图6A)的圆柱形或锥形套管78中和终止在具有通过其安装管40的三角图案82的横向末端件80中。

图7是示出炉区域结构和“焙烧”太阳能电池晶片或其它能够通过如图1所示的本发明的炉系统加工的工业产品的操作过程的流程图。在炉区域结构和操作下的加工、与操作者和其他人联系、网络-执行管理和炉操作和保存在一个或多个数据库中的存档历史，如这里描述的，典型地在软件如计算机可执行指令中实行，其付诸实施，开始、监视和调节炉系统的操作来执行这里图示和描述的焙烧方法。本发明系统的服务器可被如一个或多个计算机执行，配置有服务器软件以使主机成为在Internet上的安全、私人网络或地点，以静态服务，通常信息页，和产生和服务示出选择文档和图形的阵列的动态页，适于促进这里描述的操作和方法。动态页适应个体炉操作者的需要和可匆忙地产生以相应于来自核准的个体需求，授权使用者借助于其可以是网络连接的存取设备(桌面和便携式电脑计算机，网络计算机等)。网络可连接到互联网以能够互联网实行管理和操作。

本发明的计算机可配置在系统体系结构，例如，如一个或多个服务器计算机，数据库(例如，有关的、元数据结构和等级)计算机，存储计算机，路由器，界面和外围输入和输出设备，其一起执行系统和网络。在本发明系统使用的计算机典型地包括至少一个处理器和耦合到总线的存储器。总线可以是任意一个或多个合适的总线结构，包括存储器总线或存储器控制器、外围总线和使用任何一种总线结构和协议的处理器或局域总线。存储器典型地包括易失性存储器(例如RAM)和固定和/或可移动非易失性存储器。非易失性存储器可包括，但不限于，ROM，闪存卡，包括RAID阵列驱动器的硬盘驱动器，软性磁盘，迷你驱动器，压缩驱动器，记忆棒，PCMCIA卡，磁带，光驱例如CD-ROM驱动器，WORM驱动器，RW-CDROM驱动器等，DVD驱动器，磁光驱动器等。不同存储类型提供信息和图片的存储，包括计算机可读指令，区结构模板，配置个体的灯或灯组的模板，数据结构，程序模块，操作系统，和计算机使用的其他数据。

网络界面耦合到总线来提供至数据交换网络(LAN、WAN和/或互联网)的界面用来在各种位置计算机、路由器，授权使用者/组织者的计算设备，和用于支持系统的服务/产品提供者和消费者中根据需要进行数据交换。系统还包括至少一个耦合到总线的外围界面来提供与配置的个体的外围设备交流，例如键盘，PDA，便携式电脑、行动电话，键区、接触板，鼠标设备，跟踪球，扫描仪，打印机，扬声器，麦克风，存储介质阅读器，写字板，照相机，调制解调器，网卡，RF，纤维光纤，和IR收发器等。

多种程序模块能存储在存储器中，包括OS、服务器系统程序，HSM系统程序，应用者程序和其他程序模块和数据。在互联网环境下，程序模块可分布在一些耦合到网络的计算机设备中，和根据需要使用。当程序被执行，程序至少部分被加载到计算机存储器中，和包含执行操作、计算、比较(例如，特定容器的空气样本的感应信号值VS阈值)、存档、排序、筛选、分类、印刷、翻译、打印和交流功能和这里描述的加工的指令。

使用者，操作的数据关系(包括操作历史)，操作和相关类型的数据存储在一个或多套数据记录中，其可配置为关联数据库(或元数据类型、分等级的、网络、或其他类型的数据库)，其中数据记录在表格中组织。这样的记录可选择地与另一个按照预定和可选择的关系关联，从而，例如，一个表格中的数据记录与在另一表中的关于消费者的相应记录相互关联，相互关系或个体数据应随时付为表现在屏幕上、打印输出或按照本发明的方法和系统的其他活动。

系统完全可配置，和一套完全的应用程序模板允许个体授权、已验证的使用者单独配置每一个区操作，如参照附图7详细描述的，如同接受和存储数据报告，提供警示等。本领域技术人员将容易地能够使本发明的多区炉操作系统适应到规定产品IR加工炉的特定需要。

如如图7所示，炉操作工艺200的流程图，示例性焙烧操作，例如在表I中示出，开始于配置区202，典型地通过在控制计算机显示器上显示的填补模板，设置带速，其由于带连续通过炉10(图1)因而在所有区是恒定的，然后在所有区14-22配置热分布图，其预选择来特定高级材料以在炉中焙烧。预选择、预设定的分布图跟实际运行分布图(不带产品)通过传输热电偶通过炉来核对以产生和屏幕上分布图曲线显示。

对于区配置204，操作程序步骤依次通过每一个区域，开始于烧尽区206，设定诱导通风排风扇的速度和体积(cfm)、设定高和低过温度警报和灯的高和低温度设定值。峰值焙烧区配置208，可选择设定压缩空气输入来冷却灯(使用处)和灯电压设定值(在区中，单独的或一或多组的灯40)来符合峰区16(见图1)中需要的温度增加曲线。下一步，淬火区配置210，通过设定压缩空气提供给气刀和排出(自然排风或ID扇)。中断淬火区配置212，通过设定灯电压，单独或作为一组，和气流(其可从零到中断淬火期望量的区间)。最后，退火区配置214，通过设定排出诱导通风扇和热交换管水流。可选择地，变化的空气入口(侧和/或低壁)能设定。

一旦配置完成，炉操作方法216在图7的逻辑部分(也应参考图1)示出。在烧尽区14，区内热电偶输出信号代表感知的温度水平。这些是与设定值比较218，如果值在设定参数内，灯功率维持220。然而，如果值没有落入设定参数内，PID型控制器调整灯功率222直到热电偶报告合适值。

在峰值区16，AC电压传感器信号(或，可选择的，热电偶信号)，对于每一个灯或灯组，如实施例所示，与设定参数比较224，如果在选择范围，电压分布图维持226，但如果不是，PID控制器根据需要调整灯的电压228，以把它们带回到分布图内。灯的AC电压控制输出优选热电偶控制。

在淬火区18，温度通过分布图230监视，如果在分布图内，到气刀的空气流维持232，但如果不是，到气刀的排出或压缩空气值被调整234，以将温度带回在预设分布图内。

在中断淬火区20，温度被监视236，如果在分布图内，层流电压和在下游退火区域中的诱导通风扇的设定维持238，但如果不是，灯电压被调整240来带回温度到分布图内。

在退火区22，温度在沿区的一个或多个位置被监视，如果分布图是OK242，排风扇设定是维持244，但如果不是，排风扇的气流被调整246以将温度带回分布图内。典型地，没有灯或其它热源(除了来自淬火和/或中断淬火区的排出气)在这区域提供。

工业应用性

很清楚的，本发明的带有可选择冷却通道的高反射率元件IR灯模块广泛应用于高级基底材料的加工，在装配有这种模块的炉系统将有基本上的加工优势，即，更快的生产能力，因为操作灯的能力在基本上100％额定容量，用于2X或更多的量级加热速率而没有下降灯寿命。此外，回收的热可循环到加工的其他区域，包括干燥和预热段，因而降低工艺能量消耗。

应该理解，在本发明范围内的各种变形能被本领域技术人员在不脱离其精神和不经过过多实验而得到。例如，宽范围的商业上可用的加热元件、IR灯和其他，可被使用。代替形成在反射器块中的通道，加热灯可布置在大直径石英管中且它们间的环形成用于加压空气或其他冷却气体的冷却通道。这些管能以阵列布置在高反射率陶瓷板(用于上部模块)下，其间带有或不带有垂直挡板，以可选择地消除管加热邻近管。高反射率元件代替带有槽开口或其中形成的单片电路，能简化具有形成垂直挡板(基于，用于上部模块的系点)的相似材料的三角形片的坚硬陶瓷纤维绝缘材料的厚片；这些挡板能粘结到带有水玻璃性接合剂的薄板上。这结构然后喷雾高反射率陶瓷组分并被烤或焙烧以形成发明的超高反射率元件。PLC控制器能用来提供加工参数控制的可选菜单，包括但不限于带速、选择基底的功率修正斜坡、峰值温度、高峰区的停留时间、冷却速率、冷却空气流速度、热交换速度等。本发明，在它们组合和子组合方面将允许，因为其通过与现有技术一样宽的附加权利要求的范围定义，且如果需要，考虑到说明书，包括全部范围的目前和其未来的等价物。

部件表：

Claims (20)

1.一种用于具有至少一个加工区的热加工炉的IR灯加热模块，所述加工区包括用于连续地传输要被加工的产品通过所述加工区的传送带，在操作组合中包括：

a)配置在所述加工区中的高反射率氧化铝陶瓷元件，具有配置为平的、波纹或槽表面的至少一面，所述面是朝着传送带的方向定位；

b)管状的IR灯的阵列，间隔自所述高反射率氧化铝陶瓷元件配置的面，其中所述面配置有波纹或通道，所述阵列的每一个所述IR灯的中心线平行于所述波纹或通道的中心线，每一个所述管状的IR灯包括管状封套，管状封套具有平行于所述管状封套的轴线方向定位的灯丝，且所述IR灯和在传送带上传输的产品之间不具有窗，因此所述IR灯与所述加工区之间并未被窗隔离；以及

c)装置，用于维持所述IR灯与所述高反射率氧化铝陶瓷元件的间隔关系以有效地将来自所述IR灯的IR光直接地导引进入所述加工区，以提供不具有窗、非常强烈的加热环境。

2.如权利要求1所述的IR灯加热模块，其中所述高反射率氧化铝陶瓷元件包括通道，通道中的每一个配置有一般选自抛物线、椭圆、半圆、三角、正方形、矩形或梯形的横截面几何形状。

3.如权利要求1所述的IR灯加热模块，其包括在每一个所述通道的每一端的在每一个所述装置中的端口，用作冷却用气体穿过的通路。

4.如权利要求3所述的IR灯加热模块，其包括通过所述高反射率氧化铝陶瓷元件且与所述通道的每一个相通的排出口，所述排出口布置在所述通道的侧端的中间，所述端口适合于将在所述端口处进入的在所述通道的表面和所述IR灯之间的环形中的冷却气体传到所述排出口。

5.如权利要求3所述的IR灯加热模块，其中与每个IR灯关联的一个所述端口是用于冷却气体的入口，和与相同IR灯关联的相对端口是排出口，从而冷却气体在一个口被导入，通过在IR灯和通道表面之间的环中的传送来冷却IR灯，通过相对的端口排出。

6.如权利要求3所述的IR灯加热模块，其包括至少一个排出气体管，用于从所述通道向上游排出到所述热加工炉的第二加工区的热冷却气体的循环。

7.一种具有多个加工区的改进的IR灯加热的加工炉，所述加工区包括用于传输要被连续加工通过所述加工区的产品的传送带和冷却系统，在操作组合中，改进包括：

a)每个加工区包括一高反射率IR灯模块，所述高反射率IR灯模块包括高反射率氧化铝陶瓷元件，所述高反射率氧化铝陶瓷元件具有至少一面配置为平的、波纹或槽表面，所述面是朝着传送带的方向定位；

b)管状的IR灯的阵列，间隔自所述高反射率氧化铝陶瓷元件配置的面，其中所述面配置有波纹或通道，所述阵列的每一个所述IR灯的中心线平行于所述波纹或通道的中心线，且所述IR灯和在传送带上传输的产品之间不具有窗，因此所述IR灯与所述加工区之间并未被窗隔离；以及

c)装置，用于维持所述IR灯与所述高反射率氧化铝陶瓷元件的间隔关系，以有效地将来自所述IR灯的IR光直接地导引进入所述加工区，以提供不具有窗、非常强烈的加热环境。

8.如权利要求7所述的改进的IR灯加热的加工炉，其中所述高反射率IR灯模块提供给高峰焙烧区。

9.如权利要求8所述的改进的IR灯加热的加工炉，其包括排出系统，其将从所述高峰焙烧区的上游回收的加热气体循环到烧尽区和干燥区中的至少一个。

10.如权利要求9所述的改进的IR灯加热的加工炉，其中所述加工炉包括所述高峰焙烧区的下游的回火区。

11.如权利要求10所述的改进的IR灯加热的加工炉，其中所述加工炉包括在所述高峰焙烧区和所述回火区之间的中间的淬火区和中断淬火区中的至少一个，以用于将产品退火。

12.如权利要求11所述的改进的IR灯加热的加工炉，其中所述淬火区和中断淬火区中的至少一个包括至少一个气刀组件，用于在传送带上的产品在离开所述高峰焙烧区时被快速降低温度。

13.如权利要求12所述的改进的IR灯加热的加工炉，其中所述中断淬火区包括至少一个IR灯，以中断为在所述回火区内退火准备的所述产品的冷却。

14.如权利要求13所述的改进的IR灯加热的加工炉，其中所述回火区包括用于控制量的冷却空气的导入的口和热交换组件中的至少一个，以将所述产品的温度带到期望处理的温度。

15.如权利要求7所述的改进的IR灯加热的加工炉，其包括控制器，用于控制所述传送带的移动的速率、给所述高反射率IR灯模块中的每一个所述IR灯的和所述冷却系统的功率，以提供相对无限范围的贯穿所述加工炉的加工区的热加热和冷却曲线。

16.在具有运载产品通过多个加工区的传送带的工业加工炉中加热产品的方法，包括步骤：

a、在至少一个焙烧区中提供阵列排列的多个IR灯；

b、提供高反射率元件，其在所述焙烧区中邻近所述IR灯，并布置成使得所述IR灯在所述高反射率元件和在所述焙烧区中运载产品的所述传送带之间，且所述IR灯和在传送带上传输的产品之间不具有窗，因此所述IR灯与所述加工区之间并未被窗隔离，所述IR灯有效地将IR光从所述IR灯直接地导引到所述加工区中的所述产品上，以提供不具有窗、非常强烈的加热环境；

c、所述高反射率元件配置有选自平的、波纹和槽的面对所述IR灯的表面，所述高反射率元件包括具有至少高于95％的IR反射率的白色的高温度氧化铝陶瓷；

d、控制气流进入所述焙烧区而不扰乱在所述传送带上的产品，所述控制气流流动进入所述焙烧区，在所述产品的加工期间被加热；以及

e、从所述焙烧区排出已被加热的气体并将它循环到所述工业加工炉的第二区。

17.如权利要求16所述的方法，其包括将来自所述焙烧区上游的所述已被加热气体循环到烧尽区和干燥区的至少一个中来提高热交换的热操作的效率的步骤。

18.如权利要求16所述的方法，其包括通过传送所述产品进入并接触被导引到所述产品的至少一个表面上的冷空气喷射流，将在所述焙烧区的仅下游的淬火区中的所述产品快速淬火的步骤。

19.如权利要求18所述的方法，其包括通过提供来自至少一个IR灯的控制水平的热来阻止产品的冷却低于预选的最小值的所述产品的中断淬火的步骤。

20.如权利要求16所述的方法，其中所述方法适合于焙烧太阳能电池晶片，所述方法包括设定控制IR灯功率、所述传送带速度、和所述焙烧区的下游的所述产品的冷却来提供预选择的热加热和冷却分布图以生产具有改进效率的太阳能电池的步骤。