CN103510159B - 太阳能电池用硅片扩散炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种能够降低生产成本的太阳能电池用硅片扩散炉。该太阳能电池用硅片扩散炉，包括设置有炉门的炉体，炉体内设有石英舟，硅片放置于石英舟上，炉体上设有进气管和排放管，所述排放管上连接有抽风机，所述炉体上设置有开关装置，所述开关装置包括底座，所述底座上设置有可移动式支架和第一驱动装置，还包括旋转杆、推拉杆以及用于推动推拉杆移动的第二驱动装置。由于该结构利用了省力杠杆的结构，因此，在使炉门旋转时，所需的力较小，第二驱动装置承受的负荷较小，因而，不容易损坏第二驱动装置，能不需要频繁更换，减少了购买第二驱动装置所需的费用，可以大大降低生产成本。适合在太阳能电池硅片加工设备领域推广应用。

Description

太阳能电池用硅片扩散炉

技术领域

本发明涉及太阳能电池硅片加工设备领域，尤其是一种太阳能电池用硅片扩散炉。

背景技术

太阳能电池原理主要是以半导体材料硅为基体，利用扩散工艺在硅晶体中掺入杂质：当掺入硼、磷等杂质时，硅晶体中就会存在着一个空穴，形成n型半导体；同样，掺入磷原子以后，硅晶体中就会有一个电子，形成p型半导体，p型半导体与n型半导体结合在一起形成pn结，当太阳光照射硅晶体后，pn结中n型半导体的空穴往p型区移动，而p型区中的电子往n型区移动，从而形成从n型区到p型区的电流，在pn结中形成电势差，这就形成了太阳能电池。

太阳能电池需要一个大面积的PN结以实现光能到电能的转换，而扩散炉即为制造太阳能电池PN结的专用设备。扩散炉一般包括设置有炉门的炉体，炉体内设有石英舟，硅片放置于石英舟上，炉体上设有用于扩散气体进入炉体内的进气管和扩散处理后排放尾气的排放管，所述排放管上连接有抽风机，扩散一般用三氯氧磷液态源作为扩散源，把P型硅片放在扩散炉的石英舟内，在850-900摄氏度高温下使用氮气将三氯氧磷带入石英舟，通过三氯氧磷和硅片进行反应，得到磷原子，经过一定时间，磷原子从四周进入硅片的表面层，并且通过硅原子之间的空隙向硅片内部渗透扩散，形成了N型半导体和P型半导体的交界面，也就是PN结。这种方法制出的PN结均匀性好,方块电阻的不均匀性小于百分之十，少子寿命可大于10μs，制造PN结是太阳电池生产最基本也是最关键的工序。因为正是PN结的形成，才使电子和空穴在流动后不再回到原处，这样就形成了电流，用导线将电流引出，就是直流电。

由于扩散炉的炉门通常较重，人工打开或关闭较为困难，为了将方便将硅片放入炉体内和从炉体内取出，通常在炉门上都设置有用于打开或关闭炉门的开关装置，现有的开关装置包括一个前进电机和一个旋转电机，前进电机用于将炉门与炉体接触与分离，旋转电机用于将炉门旋转到炉口的侧面，让出了进出炉体的空间，前进电机通过一根推拉杆与炉门相连，旋转电机通过一根旋转杆与炉门相连，这种开关装置在使用过程中，存在以下问题：这种结构的开关装置，旋转电机与炉门分别位于旋转杆的两端，这就使得旋转电机需要提供很大的旋转力矩才能使炉门转动，旋转电机承受的旋转力矩较大，电机的负荷较大，很容易将旋转电机烧坏，旋转电机的使用寿命较短，需要频繁的更换电机，不但影响生产的正常进行，同时也大大增加了生产成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够降低生产成本的太阳能电池用硅片扩散炉。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该太阳能电池用硅片扩散炉，包括设置有炉门的炉体，炉体内设有石英舟，硅片放置于石英舟上，炉体上设有用于扩散气体进入炉体内的进气管和扩散处理后排放尾气的排放管，所述排放管上连接有抽风机，所述炉体上设置有用于打开或关闭炉门的开关装置，所述开关装置包括底座，所述底座上设置有可移动式支架以及用于驱动可移动式支架沿炉体轴向方向移动的第一驱动装置，还包括旋转杆、推拉杆以及用于推动推拉杆移动的第二驱动装置，所述底座、可移动式支架、第一驱动装置、旋转杆、推拉杆以及第二驱动装置均位于炉体的轴向中心线下方，所述第二驱动装置通过转轴固定在可移动式支架上，所述旋转杆的前端固定在炉门上，末端通过转轴固定在可移动式支架上，推拉杆的前端通过转轴固定在旋转杆上，末端与第二驱动装置相连，当第二驱动装置推动推拉杆移动时，推拉杆推动旋转杆绕旋转杆末端的转轴旋转从而带动炉门旋转。

进一步的是，所述推拉杆的前端通过转轴固定在旋转杆的前端。

进一步的是，还包括压缩弹簧，所述压缩弹簧的前端固定在旋转杆上，末端固定在底座上，并且所述压缩弹簧与推拉杆位于旋转杆的同一侧。

进一步的是，所述压缩弹簧的前端固定在旋转杆的前端。

进一步的是，所述第一驱动装置、第二驱动装置均为气缸。

进一步的是，所述固定旋转杆末端的转轴与固定第二驱动装置的转轴分别设置在炉体轴向中心线的两侧。

本发明的有益效果是：该太阳能电池用硅片扩散炉所使用的开关装置在打开炉门时，首先启动第一驱动装置，使可移动式支架后移，由于炉门通过旋转杆、推拉杆连接在可移动式支架上，因此，可移动式支架移动时会带动炉门移动，从而使炉门与炉体分离，然后启动第二驱动装置，第二驱动装置推动推拉杆移动，由于第二驱动装置通过转轴固定在可移动式支架上且推拉杆的前端通过转轴固定在旋转杆上，因此，推拉杆会推动旋转杆绕旋转杆末端的转轴旋转从而带动炉门旋转，让开进出炉体的空间，方便操作人员将硅片放入炉体内；当需要关闭炉门时，首先启动第二驱动装置，第二驱动装置推动推拉杆移动，由于第二驱动装置通过转轴固定在可移动式支架上且推拉杆的前端通过转轴固定在旋转杆上，因此，推拉杆会推动旋转杆绕旋转杆末端的转轴旋转从而带动炉门旋转使其旋转到与炉门口对应的位置，然后启动第一驱动装置，使可移动式支架前移，由于炉门通过旋转杆、推拉杆连接在可移动式支架上，因此，可移动式支架移动时会带动炉门移动，从而使炉门与炉体接触将炉门口封闭，由于该结构利用了省力杠杆的结构，因此，在使炉门旋转时，所需的力较小，第二驱动装置承受的负荷较小，因而，不容易损坏第二驱动装置，能够延长第二驱动装置的使用寿命，不需要频繁更换，减少了购买第二驱动装置所需的费用，可以大大降低生产成本，同时，不需要频繁更换零部件，也保证了生产的正常进行，同时该开关装置整体都位于炉体的轴向中心线下方，安装拆卸都非常方便，维修时省时又省力。

附图说明

图1是本发明太阳能电池用硅片扩散炉的结构示意图；

图2是本发明太阳能电池用硅片扩散炉的侧视图；

图中标记为：炉门1、炉体2、石英舟3、进气管4、排放管5、抽风机6、底座71、可移动式支架72、第一驱动装置73、旋转杆74、推拉杆75、第二驱动装置76、压缩弹簧77。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明。

如图1、2所示，该太阳能电池用硅片扩散炉，包括设置有炉门1的炉体2，炉体2内设有石英舟3，硅片放置于石英舟3上，炉体2上设有用于扩散气体进入炉体2内的进气管4和扩散处理后排放尾气的排放管5，所述排放管5上连接有抽风机6，所述炉体2上设置有用于打开或关闭炉门1的开关装置，所述开关装置包括底座71，所述底座71上设置有可移动式支架72以及用于驱动可移动式支架72沿炉体2轴向方向移动的第一驱动装置73，还包括旋转杆74、推拉杆75以及用于推动推拉杆75移动的第二驱动装置76，所述底座71、可移动式支架72、第一驱动装置73、旋转杆74、推拉杆75以及第二驱动装置76均位于炉体2的轴向中心线下方，所述第二驱动装置76通过转轴固定在可移动式支架72上，所述旋转杆74的前端固定在炉门1上，末端通过转轴固定在可移动式支架72上，推拉杆75的前端通过转轴固定在旋转杆74上，末端与第二驱动装置76相连，当第二驱动装置76推动推拉杆75移动时，推拉杆75推动旋转杆74绕旋转杆74末端的转轴旋转从而带动炉门1旋转。这种结构的开关装置，在打开炉门1时，首先启动第一驱动装置73，使可移动式支架72后移，由于炉门1通过旋转杆74、推拉杆75连接在可移动式支架72上，因此，可移动式支架72移动时会带动炉门1移动，从而使炉门1与炉体2分离，然后启动第二驱动装置76，第二驱动装置76推动推拉杆75移动，由于第二驱动装置76通过转轴固定在可移动式支架72上且推拉杆75的前端通过转轴固定在旋转杆74上，因此，推拉杆75会推动旋转杆74绕旋转杆74末端的转轴旋转从而带动炉门1旋转，让开进出炉体2的空间，方便操作人员将硅片放入炉体2内；当需要关闭炉门1时，首先启动第二驱动装置76，第二驱动装置76推动推拉杆75移动，由于第二驱动装置76通过转轴固定在可移动式支架72上且推拉杆75的前端通过转轴固定在旋转杆74上，因此，推拉杆75会推动旋转杆74绕旋转杆74末端的转轴旋转从而带动炉门1旋转使其旋转到与炉门口对应的位置，然后启动第一驱动装置73，使可移动式支架72前移，由于炉门1通过旋转杆74、推拉杆75连接在可移动式支架72上，因此，可移动式支架72移动时会带动炉门1移动，从而使炉门1与炉体2接触将炉门1口封闭，由于该结构利用了省力杠杆的结构，因此，在使炉门1旋转时，所需的力较小，第二驱动装置76承受的负荷较小，因而，不容易损坏第二驱动装置76，能够延长第二驱动装置76的使用寿命，不需要频繁更换，减少了购买第二驱动装置76所需的费用，可以大大降低生产成本，同时，不需要频繁更换零部件也保证了生产的正常进行，同时该开关装置整体都位于炉体2的轴向中心线下方，安装拆卸都非常方便，维修时省时又省力。

为了使第二驱动装置76承受的负荷达到最小，所述推拉杆75的前端通过转轴固定在旋转杆74的前端，能够使第二驱动装置76的使用寿命大大延长。

为了进一步减小第二驱动装置76的负荷，还包括压缩弹簧77，所述压缩弹簧77的前端固定在旋转杆74上，末端固定在底座71上，并且所述压缩弹簧77与推拉杆75位于旋转杆74的同一侧，在旋转杆74转动的过程中，压缩弹簧77会额外提供一定的助力。

为了使压缩弹簧77提供的助力最大限度的减小第二驱动装置76的负荷，所述压缩弹簧77的前端固定在旋转杆74的前端，这样同样的助力，由于力臂的增加，所提供的力矩就会变大。

为了使炉门1与炉体2实现软接触，避免炉门1在关闭时与炉体2相撞对炉体2造成损伤，所述第一驱动装置73、第二驱动装置76均为气缸，而且采用气缸可以持续不断的给炉门1提供推力，使炉门1关闭的更密闭。

另外，为了使第二驱动装置76的负荷达到最小，所述固定旋转杆74末端的转轴与固定第二驱动装置76的转轴分别设置在炉体2轴向中心线的两侧，这样设置形成了最省力的杠杆结构，可以进一步减小第二驱动装置76的负荷。

Claims (4)

1.太阳能电池用硅片扩散炉，包括设置有炉门(1)的炉体(2)，炉体(2)内设有石英舟(3)，硅片放置于石英舟(3)上，炉体(2)上设有用于扩散气体进入炉体(2)内的进气管(4)和扩散处理后排放尾气的排放管(5)，所述排放管(5)上连接有抽风机(6)，所述炉体(2)上设置有用于打开或关闭炉门(1)的开关装置，其特征在于：所述开关装置包括底座(71)，所述底座(71)上设置有可移动式支架(72)以及用于驱动可移动式支架(72)沿炉体(2)轴向方向移动的第一驱动装置(73)，还包括旋转杆(74)、推拉杆(75)以及用于推动推拉杆(75)移动的第二驱动装置(76)，所述底座(71)、可移动式支架(72)、第一驱动装置(73)、旋转杆(74)、推拉杆(75)以及第二驱动装置(76)均位于炉体(2)的轴向中心线下方，所述第二驱动装置(76)通过转轴固定在可移动式支架(72)上，所述旋转杆(74)的前端固定在炉门(1)上，末端通过转轴固定在可移动式支架(72)上，推拉杆(75)的前端通过转轴固定在旋转杆(74)上，末端与第二驱动装置(76)相连，当第二驱动装置(76)推动推拉杆(75)移动时，推拉杆(75)推动旋转杆(74)绕旋转杆(74)末端的转轴旋转从而带动炉门(1)旋转，所述推拉杆(75)的前端通过转轴固定在旋转杆(74)的前端，所述固定旋转杆(74)末端的转轴与固定第二驱动装置(76)的转轴分别设置在炉体(2)轴向中心线的两侧。

2.如权利要求1所述的太阳能电池用硅片扩散炉，其特征在于：还包括压缩弹簧(77)，所述压缩弹簧(77)的前端固定在旋转杆(74)上，末端固定在底座(71)上，并且所述压缩弹簧(77)与推拉杆(75)位于旋转杆(74)的同一侧。

3.如权利要求2所述的太阳能电池用硅片扩散炉，其特征在于：所述压缩弹簧(77)的前端固定在旋转杆(74)的前端。

4.如权利要求3所述的太阳能电池用硅片扩散炉，其特征在于：所述第一驱动装置(73)、第二驱动装置(76)均为气缸。