CN103499209A - 一种应用于晶硅光伏电池生产的链式烧结炉炉膛结构及方法 - Google Patents

Abstract

一种应用于晶硅光伏电池生产的链式烧结炉炉膛结构及方法，属于机械技术领域。莫来石构成了腔体外部的双层保温层，两层保温层中间预留气流通过空间;上下两层的红外加热灯管横向穿透保温层;金属循环网带位于两层红外加热灯管中间，在腔体内部纵向穿过，通过石英网带支架对其进行支撑;金属网带可同时并排输送两排晶硅电池硅片;仅在外部保温层上打孔，外部常温气流进入管道可通达两层保温层之间;将双层保温层打穿孔，通过该孔，温度传感器深入到腔体内部，直接测量腔内温度;在网带输送的纵向方向上，分段腔体纵向两端的顶部设置排气通道。本发明具备低成本、低能耗、高产能、高性能、占地少、维护少等诸多优势。

Description

一种应用于晶硅光伏电池生产的链式烧结炉炉膛结构及方法

技术领域

本发明涉及一种应用于晶硅光伏电池生产的链式烧结炉炉膛结构及方法，属于机械技术领域。

背景技术

太阳能是人类取之不尽，用之不竭的可再生能源，它不产生任何环境污染，是完全清洁的能源。太阳光辐射能转化电能是近年来发展最快，最具活力的研究之一，人们研制和开发了不同类型的太阳能电池（亦称光伏电池。光伏电池其独特优势，超过风能、水能、地热能、核能等资源，有望成为未来电力供应主要支柱。

光伏电池简单的讲就是低电压高电流的发电器件。现已工业化大规模生产的晶体硅光伏电池，通常采用丝网印刷并烧结银导体作为正面电极。其串联电阻是影响光伏电池填充因子和短路电流，进而影响光电转换效率的重要因素之一。这种情况下，作为太阳电池正面接触部分的金属化，必须满足硅与银电极接触电阻最小。

链式烧结炉就是基于将晶硅电池片的正面电极、背面电极以及背面场一起通过快速烧结，完成其表面电接触的快速烧结工艺而研发的设备。其工艺的基本要求为温度精确控制（控制精度±1℃的快速烧结（温度上升速度＞20℃／ｓ，温度达到高温900℃。而工业化量产又要求研发制造及运行成本低，便于光伏电池大规模生产的烧结设备。

由国内外光伏电池设备制造公司批量生产的常规链式烧结炉，只能满足之前一般性的工艺要求，存在着下述诸多问题：气流均匀性差、调整结构不合理；受保温性能、加温温度上限、升温速率等关键指标的限定，实施高方阻工艺（浅扩散存在困难；红外加热灯管烧毁频繁；炉体内腔结构限制了炉体气氛的流向，而气氛的流向不均匀也会对晶硅硅片翘曲、温区温度漂移产生不利的影响。同时，随着行业技术进步，对设备整体产能、占地、能耗等提出了更高的要求。

综上所述，研发低成本、低能耗、高产能、高性能、占地少、维护少的晶硅光伏电池链式烧结炉设备成为了迫切需要。而作为链式烧结炉设备的核心，其炉膛结构的方案则是重中之重。

发明内容

为了克服现有技术的不足,本发明提供一种应用于晶硅光伏电池生产的链式烧结炉炉膛结构及方法。

为了适应晶硅光伏电池生产对链式烧结设备要求的不断提高，本发明提供了一种应用于晶硅光伏电池生产的链式烧结炉炉膛结构，炉膛保温性好、灯管被动冷却、气流平稳、温度均匀、网带平稳、产能加倍。

一种应用于晶硅光伏电池生产的链式烧结炉炉膛结构，莫来石构成了腔体外部的双层保温层，两层保温层中间预留气流通过空间;上下两层的红外加热灯管横向穿透保温层;金属循环网带位于两层红外加热灯管中间，在腔体内部纵向穿过，通过石英网带支架对其进行支撑;金属网带可同时并排输送两排晶硅电池硅片;仅在外部保温层上打孔，外部常温气流进入管道可通达两层保温层之间;将双层保温层打穿孔，通过该孔，温度传感器深入到腔体内部，直接测量腔内温度;在网带输送的纵向方向上，分段腔体纵向两端的顶部设置排气通道。

为了提高炉膛的保温性能，炉膛采用双层莫来石保温、两层中间通过气体的方案，莫来石和气体都是热的不良导体。通过此方案，莫来石能够尽可能减少热辐射，而中间夹层的气体能够尽可能减少热传导。

外部常温气流通过管道从外部首先进入莫来石夹层，然后向设备横向两侧扩散，从灯管与炉膛内层的安装缝隙中进入内部高温炉膛。通过这一方案，相当于对红外加热灯管两端的非加热区采取了冷却措施，充分延长了灯管的使用寿命，同时达到了气流均匀、平稳进入炉膛内部的要求。

气流进入炉膛内部后，向设备纵向两侧扩散，携带工艺反应生成的其他气体一起通过两端的外部抽风通道排出。通过前述横向以及此处纵向气流控制方案，提高了气氛流向的均匀性，对减少硅片翘曲、降低温区温度漂移均产生有益的影响。

通过在网带底部设置石英网带支架，提高网带运行的平稳性，同时减少刮擦产生的尘埃。

通过在网带上设置双排轨道，两排硅片可同时通过炉膛。这就意味着占地面积、设备制造成本、设备总功率消耗增加不大的情况下，将单台设备产能提高了一倍。

一种应用于晶硅光伏电池生产的链式烧结方法，含有以下步骤；

外部常温气流通过管道从外部首先进入莫来石夹层，然后向设备横向两侧扩散，从灯管与炉膛内层的安装缝隙中进入内部高温炉膛;携带工艺反应生成的其他气体一起通过两端的外部抽风通道排出；对红外加热灯管两端的非加热区采取冷却，延长灯管的使用寿命;

气流进入炉膛内部后，向设备纵向两侧扩散，携带工艺反应生成的其他气体一起通过两端的外部抽风通道排出;在网带底部设置石英网带支架，提高网带运行的平稳性，同时减少刮擦产生的尘埃;在网带上设置双排轨道，两排硅片同时通过炉膛。

本发明的具备低成本、低能耗、高产能、高性能、占地少、维护少等诸多优势，以此方案生产的链式烧结炉势必成为替代现有国产及进口设备的最优选择。

附图说明

当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本发明以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定，如图其中：

图1是本发明炉膛结构的横截面图。

图2是本发明炉膛结构的纵截面图。

图3是应用本发明炉膛结构的链式气氛炉整体设计方案图。

图中各个编号及各个部分材料构成：

炉膛内外层莫来石1；红外加热灯管2；带双排轨道的网带3；常温气流进入管道4；温度传感器5；石英网带支架6；纵向两端的排气通道7。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

具体实施方式

显然，本领域技术人员基于本发明的宗旨所做的许多修改和变化属于本发明的保护范围。

实施例1：如图1、图2、图3所示，

一种应用于晶硅光伏电池生产的链式烧结炉炉膛结构，

炉膛采用双层莫来石结构1，莫来石夹层之间存在气流流通的空间；

灯管2穿过炉膛横截面，炉膛内层与灯管之间留有缝隙，炉膛外层进行密封；

内层外部气流从管道4首先进入莫来石夹层，向炉膛横向两侧扩散，从灯管2与炉膛1内层的安装缝隙中进入炉膛内部，如图1箭头所示；

气流进入炉膛内部后，向炉膛纵向两侧扩散，带动工艺反应发生的废气一起通过两端的外部抽风通道排出，如图2箭头7以及图3排气管道7所示；

温度传感器5穿透炉膛内外两层，直接测量炉膛内部温度；

如图1所示，网带上设置双排轨道3，两排硅片可同时通过炉膛；

如图2所示，在炉膛内部，石英网带支架6安装在炉膛底部莫来石1上；

如图3所示，网带3在网带支架6上穿过整个炉膛，并从设备炉膛外部形成闭环。

如上所述，对本发明的实施例进行了详细地说明，但是只要实质上没有脱离本发明的发明点及效果可以有很多的变形，这对本领域的技术人员来说是显而易见的。因此，这样的变形例也全部包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种应用于晶硅光伏电池生产的链式烧结炉炉膛结构，其特征在于莫来石构成了腔体外部的双层保温层，两层保温层中间预留气流通过空间;上下两层的红外加热灯管横向穿透保温层;金属循环网带位于两层红外加热灯管中间，在腔体内部纵向穿过，通过石英网带支架对其进行支撑;金属网带可同时并排输送两排晶硅电池硅片;仅在外部保温层上打孔，外部常温气流进入管道可通达两层保温层之间;将双层保温层打穿孔，通过该孔，温度传感器深入到腔体内部，直接测量腔内温度;在网带输送的纵向方向上，分段腔体纵向两端的顶部设置排气通道。

2.根据权利要求1所述的一种应用于晶硅光伏电池生产的链式烧结炉炉膛结构，其特征在于炉膛采用双层莫来石结构，莫来石夹层之间存在气流流通的空间；外部气流从管道首先进入莫来石夹层，向设备横向两侧扩散，从灯管在炉膛的安装缝隙中进入炉膛内部；气流进入炉膛内部，向设备纵向两侧扩散，通过两端的外部抽风通道排出；在炉膛内部，石英网带支架安装在炉膛底部莫来石上；网带上设置双排轨道，两排硅片同时通过炉膛；网带在网带支架上穿过整个炉膛，并从设备炉膛外部形成闭环。

3.一种应用于晶硅光伏电池生产的链式烧结方法，其特征在于含有以下步骤；

外部常温气流通过管道从外部首先进入莫来石夹层，然后向设备横向两侧扩散，从灯管与炉膛内层的安装缝隙中进入内部高温炉膛;携带工艺反应生成的其他气体一起通过两端的外部抽风通道排出；对红外加热灯管两端的非加热区采取冷却，延长灯管的使用寿命;

气流进入炉膛内部后，向设备纵向两侧扩散，携带工艺反应生成的其他气体一起通过两端的外部抽风通道排出;在网带底部设置石英网带支架，提高网带运行的平稳性，同时减少刮擦产生的尘埃;在网带上设置双排轨道，两排硅片同时通过炉膛。

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