CN106288772A - 一种用于光伏太阳能电池硅片的烧结炉 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于光伏太阳能电池硅片的烧结炉，包括炉体以及传输网链；炉体包括至少五个独立的烧结单元；每个烧结单元均包括相同的上单元和下单元，上下单元上下对合布置，传输网链位于上下单元间的空间中；每个单元分别包括壳体、保温层、金属密封罩及透气棉层，透气棉层盖合在金属密封罩上，使得金属密封罩和保温层之间形成一气室；每相邻两个烧结单元之间设有一隔热条，将相邻两个烧结单元隔离开。本发明结构简单，把整个风道划分为多个独立区域，每个区域独立控温，能够实现各区域上、下、左、右温度的精确控制；通过透气棉层中的多孔结构，能够使得进入气室中的温度均匀，更加方便工艺温度的调整。
Description
技术领域
本发明属于太阳能电池片的制备设备领域，具体涉及一种硅片烧结炉，尤其涉及一种用于光伏太阳能电池硅片的烧结炉。
背景技术
在当今的晶体硅太阳能电池硅片的生产工艺中，浆料的烘干及烧结主要是靠红外灯管的方式进行升温加热。
现有的烧结炉包括壳体、炉体以及穿设在炉体当中的传输网链，壳体包围在炉体外部，其中，炉体由上炉体和下炉体构成，上炉体和下炉体中均设有红外灯管，现有烧结炉中的上炉体和下炉体中的温差小，无法精确控制炉体上、下、左、右各部分中的独立温度，也就是无法拉开炉体上、下、左、右各部分之间的温差。然而，在加工生产中，硅片的工艺要求非常严格，太阳能电池硅片的正面涂覆有银浆，而背面涂覆由铝浆，银浆和铝浆的熔点不同，加工工艺要求太阳能硅片中的银浆和铝浆同步实现烘干烧结，并且能够确保硅片快烧和快冷。现有的烧结炉温度控制粗糙，容易导致炉体中串温，无法根据工艺要求精确控制炉体各部分的温度。
鉴于此，提出一种用于光伏太阳能电池硅片的烧结炉是本所要研究的课题。
发明内容
本发明目的是提供一种用于光伏太阳能电池硅片的烧结炉，主要解决现有的烧结炉温度控制粗糙，无法根据工艺要求精确控制炉体各部分的温度、以及烧结炉中加热温度不均匀等等问题。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种用于光伏太阳能电池硅片的烧结炉，包括炉体以及穿设在炉体当中的传输网链；
所述炉体包括沿长度方向上的至少五个独立的烧结单元，该至少五个独立的烧结单元依次串联拼接形成一个连通的风道；所述的至少五个独立的烧结单元中，至少前两个为烘干区，至少后三个为烧结区，每个烘干区中的烧结单元的长度均大于烧结区中的烧结单元的长度；
其中，每个烧结单元均包括结构、形状、尺寸相同的上单元和下单元，上单元位于上方，下单元位于下方，下单元相对地面固定，上单元可相对下单元打开，所述上单元和下单元上下对合布置，所述传输网链位于上单元和下单元之间的空间中；
所述上单元由上至下分别包括上壳体、上保温层、上金属密封罩以及上透气棉层，上金属密封罩为一带有开口的罩体结构，所述上保温层包围在该上金属密封罩四周及一端部，所述上透气棉层盖合在上金属密封罩的开口上，使得上金属密封罩和上保温层之间形成一上气室；所述上壳体、上保温层以及上金属密封罩中均开设有一对应配合的上进气口，以使外部气体能够从进气口进入上气室；
所述下单元由下至上分别包括下壳体、下保温层、下金属密封罩以及下透气棉层，下金属密封罩为一带有开口的罩体结构，所述下保温层包围在该下金属密封罩四周及一端部，所述下透气棉层盖合在下金属密封罩的开口上，使得下金属密封罩和下保温层之间形成一下气室；所述下壳体、下保温层以及下金属密封罩中均开设有一对应配合的下进气口，以使外部气体能够从下进气口进入下气室；
所述上单元和下单元对合拼接形成一独立的烧结单元，每相邻两个烧结单元之间设有一隔热条，该隔热条设在相邻两个烧结单元之间的保温层中，将相邻两个烧结单元隔离开；
每个上单元内部均设有若干上加热管，该若干上加热管沿上单元长度方向依次间隔布置，且设于上气室和风道之间；每个下单元内部均设有若干下加热管，该若干下加热管沿下单元长度方向依次间隔布置，且设于上风道和下气室之间；每个烧结区中上加热管的间隔距离均小于烘干区中上加热管的间隔距离，对应每个烧结区中下加热管的间隔距离均小于烘干区中下加热管的间隔距离。
上述技术方案中的有关内容解释如下：
1、上述方案中，每个上气室和下气室中均分别设有一热电偶，用于实时检测气室中的温度。
2、上述方案中，所述炉体还包括一冷却单元，冷却单元拼接在烧结区远离烘干区的一端。
3、上述方案中，所述冷却单元上开设有热排放口，冷却单元内部设有水冷式冷凝管，用于对烧结后的硅片进行快速冷却。
4、上述方案中，所述冷却单元中还设有冷却风扇，用于将冷却单元中的热气快速排出冷却单元外。
5、上述方案中，所述炉体中位于烘干区的入口端以及位于烧结区的出口端均设有一排废结构，该排废结构包括废气排出管道，该废气排出管道中设有风机。
本发明工作原理是：本发明通过将烧结炉划分成多个独立的烧结单元，每个烧结单元中各自形成气场，使得各个区域上、下、左、右均可以形成加工工艺中所需的温差，通过每个区域中的独立控温，实现烧结炉中温度的精确控制。另外，每个烧结单元均包括结构、形状、尺寸相同的上单元和下单元，所述上单元和下单元上下对合布置，每个单元分别包括壳体、保温层、金属密封罩以及透气棉层，金属密封罩为一带有开口的罩体结构，保温层包围在该金属密封罩四周及一端部，透气棉层盖合在金属密封罩的开口上，使得金属密封罩和保温层之间形成气室，通过特殊气室设置，能够保证烧结炉中温度。工作过程中，炉体外部的气体同时从下进气口进入下气室，再从下气室渗透入风道中，也从上进气口进入上气室，再从上气室渗透入风道中，通过透气棉层的多孔结构设置，使得进入风道中的气体温度均匀，有利于硅片的加工。
硅片在烧结过程中，第一步，浆料先进行烘干干燥，烧除有机溶剂和粘结剂，接着，当温度到达660摄氏度时，铝/硅开始熔化为液相，然后当温度到达700摄氏度时，熔融的铝和硅开始相互地传递形成Al/Si互溶的液体，在达到最高温825摄氏度时，Al/Si互溶的液体完整地覆盖在晶片的表面，当冷却时，温度降至700摄氏度，硅原子快速地移回晶片表面，掺杂着Al原子形成P+结构的背面反射场，当温度冷却治550摄氏度以下时，背铝硅片会转换成Al-Si共晶结构。
而现有技术中的烧结炉由于温度控制粗糙，无法满足以上精度要求高的温度条件。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
1、本发明结构简单，把整个风道划分为多个独立区域，每个区域独立控温，能够实现各区域上、下、左、右温度的精确控制，控制温度为正负1度。
2、本发明每个气室的特殊设置，通过透气棉层中的多孔结构，能够使得进入气室中的温度均匀，每个气室中的透气棉层由多种耐1400摄氏度高温的陶瓷纤维材料塑形组装形成，使得各温区具备独立的热风系统并且相邻两温区可设定大于200摄氏度的温度极差，更加方便工艺温度的调整。
3、侧边式排废结构，保证烘干烧结过程中产生的气状、烟状溶剂、粘结剂以及有机溶剂的及时排出。
附图说明
附图1为本实施例中烧结炉中炉体长度方向的剖面示意图；
附图2为本实施例中含气室的烧结单元的剖面示意图；
附图3为本实施例中炉体通道处的剖面结构示意图；
附图4为本实施例中烧结炉的炉体的立体图；
附图5为本实施例中烧结单元的下单的元爆炸图。
以上附图中：1、炉体；10、壳体；11、烘干区；12、烧结区；13、冷却单元；130、冷凝管；131、热排放口；2、网链；3、排废结构；30、排废口；
4、烧结单元；40、热电偶；41、进气管；42、保温层；43、透气棉层；44、气室；45、金属密封罩；46、加热管；5、炉体通道；50、隔热条；6、硅片。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
实施例：一种用于光伏太阳能电池硅片的烧结炉
参见附图1-5，包括炉体1以及穿设在炉体1当中的传输网链2。
其中，所述炉体1包括沿长度方向上的七个独立的烧结单元4和相邻两个烧结单元4之间的炉体通道5，该七个独立的烧结单元4依次串联拼接形成一个连通的风道；所述的七个独立的烧结单元4中，前三个为烘干区11，后四个为烧结区12，每个烘干区11中的烧结单元4的长度均大于烧结区12中的烧结单元4的长度。
其中，每个烧结单元4均包括结构、形状、尺寸相同的上单元和下单元，上单元位于上方，下单元位于下方，下单元相对地面固定，上单元可相对下单元打开，所述上单元和下单元上下对合布置，所述传输网链2位于上单元和下单元之间的空间中。
所述上单元由上至下分别包括上壳体10、上保温层42、上金属密封罩45以及上透气棉层43，本实施例中，所述上透气棉层43采用陶瓷纤维材料属性组装形成，上金属密封罩45为一带有开口的罩体结构，所述上保温层42包围在该上金属密封罩45四周及一端部，所述上透气棉层43盖合在上金属密封罩45的开口上，使得上金属密封罩45和上保温层42之间形成一上气室44；所述上壳体10、上保温层42以及上金属密封罩45中均开设有一对应配合的上进气口，上进气口中穿设有一上进气管41，以使外部气体能够从进气口进入上气室44。
相同于上单元，所述下单元由下至上分别包括下壳体、下保温层、下金属密封罩以及下透气棉层，下金属密封罩为一带有开口的罩体结构，所述下保温层包围在该下金属密封罩四周及一端部，所述下透气棉层盖合在下金属密封罩的开口上，使得下金属密封罩和下保温层之间形成一下气室；所述下壳体、下保温层以及下金属密封罩中均开设有一对应配合的下进气口，下进气口中穿设有一下进气管以使外部气体能够从下进气口进入下气室。
所述上单元和下单元对合拼接形成一独立的烧结单元4，每相邻两个烧结单元4之间设有一隔热条50，该隔热条50设在相邻两个烧结单元4之间的保温层42中，将相邻两个烧结单元4隔离开。
每个上单元内部均设有若干上加热管46，该若干上加热管46沿上单元长度方向依次间隔布置，且设于上气室44和风道之间；每个下单元内部均设有若干下加热管，该若干下加热管沿下单元长度方向依次间隔布置，且设于上风道和下气室之间。
工作过程中，炉体1外部的气体同时从下进气口进入下气室，再从下气室渗透入风道中，也从上进气口进入上气室44，再从上气室44渗透入风道中，通过透气棉层的多孔结构设置，使得进入风道中的气体温度均匀，有利于硅片6的加工。
为了实时检测每个气室中的温度，每个上气室和下气室中均分别设有一热电偶40。
参见附图1，所述炉体1还包括一冷却单元13，冷却单元13拼接在烧结区12远离烘干区11的一端。所述冷却单元13上开设有热排放口131，冷却单元13内部设有水冷式冷凝管130，用于对烧结后的硅片6进行快速冷却。所述冷却单元13中还设有冷却风扇（图中未标出），用于将冷却单元13中的热气快速排出冷却单元13外。
所述炉体1中位于烘干区11的入口端以及位于烧结区12的出口端均设有一排废结构3，该排废结构包括废气排出管道，废气排出管道具有排废口30与外界连通，该废气排出管道中设有风机（图中未示出）。
针对上述实施例，本实施例进一步解释及可能产生的变化描述如下：
1、上述实施例中，所述炉体1包括沿长度方向上的七个独立的烧结单元4和相邻两个烧结单元之间的炉体通道5，事实上，所述炉体1包括沿长度方向上的五个、或六个、或八个及八个以上的独立的烧结单元4均是可行的，不仅限于本实施例中的五个烧结单元4。
2、上述实施例中，所述冷却单元13内部设有水冷式冷凝管130，事实上，所述的冷却单元13还可以采用其它如酒精式冷凝管（图中未示出）等等冷却结构，不仅限于本实施例中的冷却结构。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种用于光伏太阳能电池硅片的烧结炉，包括炉体以及穿设在炉体当中的传输网链；
其特征在于：所述炉体包括沿长度方向上的至少五个独立的烧结单元，该至少五个独立的烧结单元依次串联拼接形成一个连通的风道；所述的至少五个独立的烧结单元中，至少前两个为烘干区，至少后三个为烧结区，每个烘干区中的烧结单元的长度均大于烧结区中的烧结单元的长度；
其中，每个烧结单元均包括结构、形状、尺寸相同的上单元和下单元，上单元位于上方，下单元位于下方，下单元相对地面固定，上单元可相对下单元打开，所述上单元和下单元上下对合布置，所述传输网链位于上单元和下单元之间的空间中；
所述上单元由上至下分别包括上壳体、上保温层、上金属密封罩以及上透气棉层，上金属密封罩为一带有开口的罩体结构，所述上保温层包围在该上金属密封罩四周及一端部，所述上透气棉层盖合在上金属密封罩的开口上，使得上金属密封罩和上保温层之间形成一上气室；所述上壳体、上保温层以及上金属密封罩中均开设有一对应配合的上进气口，以使外部气体能够从进气口进入上气室；
所述下单元由下至上分别包括下壳体、下保温层、下金属密封罩以及下透气棉层，下金属密封罩为一带有开口的罩体结构，所述下保温层包围在该下金属密封罩四周及一端部，所述下透气棉层盖合在下金属密封罩的开口上，使得下金属密封罩和下保温层之间形成一下气室；所述下壳体、下保温层以及下金属密封罩中均开设有一对应配合的下进气口，以使外部气体能够从下进气口进入下气室；
所述上单元和下单元对合拼接形成一独立的烧结单元，每相邻两个烧结单元之间设有一隔热条，该隔热条设在相邻两个烧结单元之间的保温层中，将相邻两个烧结单元隔离开；
每个上单元内部均设有若干上加热管，该若干上加热管沿上单元长度方向依次间隔布置，且设于上气室和风道之间；每个下单元内部均设有若干下加热管，该若干下加热管沿下单元长度方向依次间隔布置，且设于上风道和下气室之间；每个烧结区中上加热管的间隔距离均小于烘干区中上加热管的间隔距离，对应每个烧结区中下加热管的间隔距离均小于烘干区中下加热管的间隔距离。
2.根据权利要求1所述的用于光伏太阳能电池硅片的烧结炉，其特征在于：每个上气室和下气室中均分别设有一热电偶，用于实时检测气室中的温度。
3.根据权利要求1所述的用于光伏太阳能电池硅片的烧结炉，其特征在于：所述炉体还包括一冷却单元，冷却单元拼接在烧结区远离烘干区的一端。
4.根据权利要求3所述的用于光伏太阳能电池硅片的烧结炉，其特征在于：所述冷却单元上开设有热排放口，冷却单元内部设有水冷式冷凝管，用于对烧结后的硅片进行快速冷却。
5.根据权利要求4所述的用于光伏太阳能电池硅片的烧结炉，其特征在于：所述冷却单元中还设有冷却风扇，用于将冷却单元中的热气快速排出冷却单元外。
6.根据权利要求1所述的用于光伏太阳能电池硅片的烧结炉，其特征在于：所述炉体中位于烘干区的入口端以及位于烧结区的出口端均设有一排废结构，该排废结构包括废气排出管道，该废气排出管道中设有风机。
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