CN103436967B - 一种优化太阳能电池片管式扩散炉气流分布的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种优化太阳能电池片管式扩散炉气流分布的方法，涉及单晶或具有一定结构的均匀多晶材料的扩散工艺技术领域。所述方法通过在扩散炉内增加石英挡板，打乱了原有气流的分布，使工艺气体更加均匀的分布在炉管的各个温区，保证了太阳能电池片良好PN结的形成，使得太阳能电池转换效率更高。通过所述方法改造后的管式扩散炉，改造简单，成本低，不易损耗，使用寿命长。而且，使用所述方法降低了易损耗的工艺气体使用量，从而降低了生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及单晶或具有一定结构的均匀多晶材料的扩散工艺技术领域。
背景技术
多晶硅太阳能电池已经被大规模应用到各个领域，其良好的稳定性和成熟的工艺流程是其大规模应用的基础。如何进一步提高效率，降低成本是国内外本技术领域研究的基本目标。随着工艺技术的发展，电池转化效率得到了提高，但是新技术的应用难免造成生产成本的增加。
扩散工序是太阳能电池生产过程中最重要的工序，PN结在此工序形成，PN结的优劣直接影响电池的转化效率。然而同批次的硅片、相同的生产工艺，最终电池的转化效率却不一样，经过表征测试发现造成电池效率低的主要原因是PN结不均匀，这包括片子内PN结、片子与片子之间相对的PN结。在同一炉管同时扩散的硅片为什么会有差距呢，这主要是由于工艺气体在炉管内分布不均造成的，气体从炉管尾部进入，从炉门口处的尾气管排除，工艺气体进入时浓度较高，在排除出时浓度较低，从而造成炉管内的气体不均匀。
为了保证扩散的均匀性现行的方法有：1、加大单位时间内工艺气体的流量，保证炉管内工艺气体密度足够大。2、增加通入工艺气体的时间，保证所有硅片都达到饱和扩散。但是，这两种方法都有缺点，1、加大工艺气体流量即增加了工艺气体单位时间内的损耗，使得扩散成本增加。2、延长通入工艺气体时间即延长了扩散工艺的时间，降低了单位时间内的产能，增加了扩散工艺的成本。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种优化太阳能电池片管式扩散炉气流分布的方法，所述方法可以起到减缓气流运动，使工艺气体更加均匀的分布在炉管的各个温区，有效保证了同一炉管内所有硅片扩散的均匀性，提高了PN结的均匀性，从而提高了电参数以及电池的转换效率。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种优化太阳能电池片管式扩散炉气流分布的方法，该管式扩散炉内设有进气管、排气管和石英舟，所述石英舟上设有若干个不同的温区，其特征在于：通过在炉门端与石英舟之间设置第二石英挡板，以及在石英舟上的不同位置设置第一石英挡板，减缓气流运动、打乱原有气流的分布，使工艺气体更加均匀地分布在炉管的各个温区，使得太阳能电池片PN形成更加均匀。
优选的，所述第一石英挡板和第二石英挡板的整体为圆形或矩形，厚度在0.5mm-10mm之间，石英挡板的下部设有固定缺口，石英挡板上设有分布不规则或规则的孔洞。
优选的，石英舟分为五个温区，从左到右依次为一温区、二温区、三温区、四温区和五温区，石英舟的左侧为炉门端，石英舟的右侧为气路端，分别在石英舟的二温区、三温度和五温区设有第一石英挡板。
优选的，所述第一石英挡板为圆形，二温区第一石英挡板的直径为20-30cm，三温区第一石英挡板的直径为18-25cm，五温区第一石英挡板的直径为16-20cm。
优选的，所述第二石英挡板距离石英舟的距离为1-10cm。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：所述方法通过在扩散炉内增加石英挡板，打乱了原有气流的分布，使工艺气体更加均匀的分布在炉管的各个温区，保证了太阳能电池片良好PN结的形成，使得太阳能电池转换效率更高，光电转换效率提高0.1%左右。通过所述方法改造后的管式扩散炉，改造简单，成本低，不易损耗，使用寿命长。而且，使用所述方法降低了易损耗的工艺气体使用量，从而降低了生产成本。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明中石英挡板的分布结构示意图；
图2是图1中石英挡板的左视结构示意图；
其中：1、石英舟 2、第一石英挡板 3、炉门端 4、一温区 5、二温区 6、三温区 7、四温区 8、五温区 9、气路端 10、炉管 11、第二石英挡板。
具体实施方式
实施例一，一种优化太阳能电池片管式扩散炉气流分布的方法，包括以下步骤：
（1）所述石英舟1位于管式扩散炉内，石英舟1分为五个温区，从左到右依次为一温区4、二温区5、三温区6、四温区7和五温区8，石英舟1的左侧为炉门端3，石英舟的右侧为气路端9，分别在石英舟1的二温区5、三温度6和五温区8设有第一石英挡板2。二温区5第一石英挡板的直径为20cm，三温区6第一石英挡板的直径为18cm，五温区8第一石英挡板的直径为16cm。
（2）在炉门端3与石英舟1之间增设第二石英挡板11，第二石英挡板距离石英舟的距离为1cm。所述第一石英挡板2和第二石英挡板11上设有分布不规则或规则的孔洞，所述第一石英挡板2和第二石英挡板11的整体为圆形，厚度为0.5mm，下部设有固定缺口21。
实施例二，一种优化太阳能电池片管式扩散炉气流分布的方法，包括以下步骤：
（1）所述石英舟1位于管式扩散炉内，石英舟1分为五个温区，从左到右依次为一温区4、二温区5、三温区6、四温区7和五温区8，石英舟1的左侧为炉门端3，石英舟的右侧为气路端9，分别在石英舟1的一温区4、三温度6和五温区8设有第一石英挡板2。一温区4第一石英挡板的直径为25cm，三温区6第一石英挡板的直径为20cm，五温区8第一石英挡板的直径为18cm。
（2）在炉门端3与石英舟1之间增设第二石英挡板11，第二石英挡板距离石英舟的距离为5cm。所述第一石英挡板2和第二石英挡板11上设有分布不规则或规则的孔洞，所述第一石英挡板2和第二石英挡板11的整体为圆形，厚度为5mm，下部设有固定缺口21。
实施例三，一种优化太阳能电池片管式扩散炉气流分布的方法，包括以下步骤：
（1）所述石英舟1位于管式扩散炉内，石英舟1分为五个温区，从左到右依次为一温区4、二温区5、三温区6、四温区7和五温区8，石英舟1的左侧为炉门端3，石英舟的右侧为气路端9，分别在石英舟1的一温区4和四温度7设有第一石英挡板2。一温区4第一石英挡板的直径为30cm，四温区7第一石英挡板的直径为25cm。
（2）在炉门端3与石英舟1之间增设第二石英挡板11，第二石英挡板距离石英舟的距离为10cm。所述第一石英挡板和第二石英挡板上设有分布不规则或规则的孔洞，所述石英挡板的整体为矩形，厚度为10mm，下部设有固定缺口21。
本方法可以通过多次实验改变石英挡板的位置和大小，并测试电池片的转化效率来找到一个石英挡板放置的最佳位置和大小。本方法可以在Amtech公司生产的扩散炉上使用。本发明中石英挡板的个数、大小以及位置等可以根据实际情况变化，而且石英挡板可以是圆形、矩形或其他形状。所述方法通过在扩散炉内增加石英挡板，打乱了原有气流的分布，使工艺气体更加均匀的分布在炉管的各个温区，保证了太阳能电池片良好PN结的形成，使得太阳能电池转换效率更高，使得光电转换效率提高0.1%。通过所述方法改造后的管式扩散炉，改造简单，成本低，不易损耗，使用寿命长。而且，使用所述方法降低了易损耗的工艺气体使用量，从而降低了生产成本。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及其实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用来帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (2)
1.一种优化太阳能电池片管式扩散炉气流分布的方法，该管式扩散炉内设有进气管、排气管和石英舟（1），所述石英舟（1）上设有若干个不同的温区，其特征在于：通过在炉门端（3）与石英舟（1）之间设置第二石英挡板（11），以及在石英舟（1）上的不同位置设置第一石英挡板（2），减缓气流运动、打乱原有气流的分布，使工艺气体更加均匀地分布在炉管的各个温区，使得太阳能电池片PN形成更加均匀；所述第一石英挡板（2）和第二石英挡板（11）的整体为圆形或矩形，厚度在0.5mm-10mm之间，石英挡板的下部设有固定缺口（21），石英挡板上设有分布不规则的孔洞；石英舟（1）分为五个温区，从左到右依次为一温区（4）、二温区（5）、三温区（6）、四温区（7）和五温区（8），石英舟（1）的左侧为炉门端（3），石英舟的右侧为气路端（9），分别在石英舟（1）的二温区（5）、三温区（6）和五温区（8）设有第一石英挡板（2）；第一石英挡板为圆形，二温区（5）第一石英挡板的直径为20-30cm，三温区（6）第一石英挡板的直径为18-25cm，五温区（8）第一石英挡板的直径为16-20cm。
2.根据权利要求1所述的一种优化太阳能电池片管式扩散炉气流分布的方法，其特征在于所述第二石英挡板（11）距离石英舟（1）的距离为1-10cm。
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