CN105256375B - 一种提高太阳能电池扩散炉碳化硅桨抗疲劳强度的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提高太阳能电池扩散炉碳化硅桨抗疲劳强度的方法，包括如下步骤：1）采用碳化硅砂纸，将已成型的碳化硅桨表面进行打磨处理，纯水洗净烘干；2）将抛光后的碳化硅桨放入炉膛，温度升至1500℃‑1800℃，充氮气，进行渗氮处理；3）将渗氮后的碳化硅桨经退火,退火温度为900‑1000℃,后缓慢冷却至室温；4）将渗氮后的碳化硅桨放入炉膛，充氨气和硅烷，进行氮化硅镀膜，膜厚为8‑15微米，温度400‑450摄氏度；5）缓慢冷却至室温。本发明可以提高碳化硅桨的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池领域，具体地涉及一种提高太阳能电池扩散炉碳化硅桨抗疲劳强度的方法。
背景技术
太阳能电池的制备工艺为：前清洗—制绒—扩散—等离子刻蚀—后清洗—等离子气相沉积—丝网印刷—烧结—检测。
其中，在扩散过程中，普遍用到一种制备PN结的设备----扩散炉，碳化硅桨是扩散炉的重要部件，关系到扩散制备PN结的成功与否，同时，碳化硅桨的抗疲劳强度也关系到生产线的生产效率和成品率。
扩散工艺如下：
1，将制绒后的晶体硅片插入石英舟中，将石英舟放置于碳化硅桨上，碳化硅桨将载有硅片的石英舟送入750-800℃的石英炉膛中，然后退出碳化硅桨，用时1-3min，关闭炉膛门。炉膛内开始充氮气保护。
2，升温至扩散工艺所需的温度，一般在800-850℃，充氮气和氧气10-15min，然后再充携带三氯氧磷的氮气15-20min，再充氮气退火10-15min，炉膛内温度降至750-800℃。
3，扩散工艺结束，停止充气体，炉膛门打开，碳化硅桨进入炉膛取出载有硅片的石英舟，温度750-800摄氏度，用时1-3min。
4，卸下载有已扩散的硅片的石英舟，装上新的硅片石英舟，用时1-2min，由碳化硅桨再次送入进入高温炉膛。
碳化硅桨由高纯碳化硅陶瓷制成，一般长1.5-2米，扁平状，宽7-15cm。其特点是：优良的抗氧化性、良好的耐腐蚀性，耐高温；缺点是断裂韧性较低，即脆性较大。光伏领域所用的硅片，纯度为99.9999％以上，所有与其在高温下接触的材料均为高纯，尤其在扩散制备PN结环节，不能含有金属杂质。故扩散炉使用的碳化硅为高纯碳化硅，而非复合材料。
由扩散工艺可知，碳化硅桨，最长每隔40min左右，最短2min左右就要进出一次高温炉膛。本来就脆性极高的碳化硅桨，经过长久使用，抗疲劳强度减弱，在操作工上下硅片的生产环节，碳化硅桨断裂的事故经常发生。
本申请就是针对此问题产生。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提高太阳能电池扩散炉碳化硅桨抗疲劳强度的方法，以解决现有技术中存在的上述问题。
本发明提供的技术方案如下：
一种提高太阳能电池扩散炉碳化硅桨抗疲劳强度的方法，包括如下步骤：
1)采用碳化硅砂纸，将已成型的碳化硅桨表面进行打磨处理，纯水洗净烘干；
2)将抛光后的碳化硅桨放入炉膛，温度升至1500℃-1800℃，充氮气，进行渗氮处理；
3)将渗氮后的碳化硅桨经退火,退火温度为900-1000℃,时间为30min-2h后缓慢冷却至室温；
4)将渗氮后的碳化硅桨放入炉膛，充氨气和硅烷，进行氮化硅镀膜，膜厚为8-15微米，温度400-450摄氏度；
5)缓慢冷却至室温。
在本发明的较佳实施例中，步骤2)中，渗氮处理时间为30min-3h。
在本发明的较佳实施例中，步骤3)中，缓慢冷却至室温的时间为6-10h。
在本发明的较佳实施例中，步骤5)中，缓慢冷却至室温的时间为8-10h。
本发明的优点如下：碳化硅桨疲劳破坏常常从表面开始，疲劳裂纹通常在表面质量差的地方产生，本发明通过增强碳化硅桨的表面进而增强它的抗疲劳强度，进而减少生产事故。现有的碳化硅桨的使用寿命一般为3年，而经过本发明的处理，使用寿命可以提高到5年以上。
具体实施方式
实施例1
1)采用碳化硅砂纸，将已成型的碳化硅桨表面进行打磨处理，纯水洗净烘干；
2)将抛光后的碳化硅桨放入炉膛，温度升至1800℃，充氮气，进行渗氮处理；
3)将渗氮后的碳化硅桨经退火,退火温度为900℃,时间60min，后6h缓慢冷却至室温；
4)将渗氮后的碳化硅桨放入炉膛，充氨气和硅烷，进行氮化硅镀膜，温度450摄氏度，膜厚为15微米；
5)缓慢冷却至室温,10h。
经过本发明的处理，使用寿命可以提高到5年以上。
实施例2
1)采用碳化硅砂纸，将已成型的碳化硅桨表面进行打磨处理，纯水洗净烘干；
2)将抛光后的碳化硅桨放入炉膛，温度升至1600℃，充氮气，进行渗氮处理；
3)将渗氮后的碳化硅桨经退火,退火温度为1000℃,30min，后8h缓慢冷却至室温；
4)将渗氮后的碳化硅桨放入炉膛，充氨气和硅烷，进行氮化硅镀膜，温度420摄氏度.膜厚为10微米；
5)缓慢冷却至室温,8h。
经过本发明的处理，使用寿命可以提高到5年以上。
实施例3
1)采用碳化硅砂纸，将已成型的碳化硅桨表面进行打磨处理，纯水洗净烘干；
2)将抛光后的碳化硅桨放入炉膛，温度升至1800℃，充氮气，进行渗氮处理；
3)将渗氮后的碳化硅桨经退火,退火温度为950℃,30min，后缓慢冷却至室温,8h；
4)将渗氮后的碳化硅桨放入炉膛，充氨气和硅烷，进行氮化硅镀膜，温度400摄氏度，膜厚为8微米；
5)缓慢冷却至室温，8h。
经过本发明的处理，使用寿命可以提高到5年以上。
实施例4
1)采用碳化硅砂纸，将已成型的碳化硅桨表面进行打磨抛光处理，纯水洗净烘干；
2)将抛光后的碳化硅桨放入炉膛，温度升至1700℃，充氮气，进行渗氮处理；
3)将渗氮后的碳化硅桨经退火,退火温度为900℃,90min，后缓慢冷却至室温，10h；
4)将渗氮后的碳化硅桨放入炉膛，充氨气和硅烷，进行氮化硅镀膜，温度400摄氏度，膜厚为12微米；
5)缓慢冷却至室温，10h。
经过本发明的处理，使用寿命可以提高到5年以上。
Claims (4)
1.一种提高太阳能电池扩散炉碳化硅桨抗疲劳强度的方法，包括如下步骤：
1)采用碳化硅砂纸，将已成型的碳化硅桨表面进行打磨处理，纯水洗净烘干；
2)将抛光后的碳化硅桨放入炉膛，温度升至1500℃-1800℃，充氮气，进行渗氮处理；
3)将渗氮后的碳化硅桨经退火,退火温度为900-1000℃,时间为30min-2h,后缓慢冷却至室温；
4)将渗氮后的碳化硅桨放入炉膛，充氨气和硅烷，进行氮化硅镀膜，膜厚为8-15微米，温度400-450摄氏度；
5)缓慢冷却至室温。
2.如权利要求1所述的一种提高太阳能电池扩散炉碳化硅桨抗疲劳强度的方法，其特征在于：
步骤2)中，渗氮处理时间为30min-3h。
3.如权利要求1所述的一种提高太阳能电池扩散炉碳化硅桨抗疲劳强度的方法，其特征在于：步骤3)中，缓慢冷却至室温的时间为6-10h。
4.如权利要求1所述的一种提高太阳能电池扩散炉碳化硅桨抗疲劳强度的方法，其特征在于：步骤5)中，缓慢冷却至室温的时间为8-10h。
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