CN116913776A - 一种快速链式退火设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种快速链式退火设备，用于对硅片进行退火处理，包括前过渡区、升温区、恒温区、降温区、后过渡区、传输轴，所述传输轴延水平方向依次穿过上述各区，硅片在所述传输轴上依次经过上述各区以完成退火处理。所述恒温区内底部设置有第二加热装置，顶部设置有光源装置，所述第二加热装置对硅片进行加热，所述光源装置对硅片提供光照以使硅片进一步升温，所述光源装置下方设置有单向透光隔热材料层，用于减少所述恒温区内的光反射以保持温度稳定。采用上述技术方案后，能够结合使用加热装置与光源装置使硅片快速升温，减少高温工艺时间对硅片的负面影响，并减少恒温区的光反射以保持温度稳定。

Description

一种快速链式退火设备
技术领域
本发明涉及太阳能电池领域，尤其涉及一种快速链式退火设备。
背景技术
在日新月异的电池工艺迭代中，随着光伏行业飞速发展，晶硅太阳能电池技术不断更新，转换效率也逐步刷新记录，新的电池结构与技术，如top-con，HJT，钙钛矿等，也快速成为研发的焦点项目。现有top-con技术中，对硅片制备多晶硅场钝化层需要引入高温退火处理，若在退火处理中硅片升温的速度过慢，耗时过长，长时间加热可能会引起硅片表面的成膜分解，影响制备效果。
发明内容
为了克服上述技术缺陷，本发明的目的在于提供一种快速链式退火设备，用于使硅片在极短的时间内升温并进行退火处理。
本发明公开了一种快速链式退火设备，包括前过渡区、升温区、恒温区、降温区、后过渡区、传输轴，所述传输轴延水平方向依次穿过上述各区，硅片在所述传输轴上由所述传输轴的进料端向所述传输轴的出料端传输，使硅片依次经过上述各区以完成退火处理；
所述前过渡区为空腔体，用于隔离所述传输轴的进料端；
所述升温区内底部设置有第一加热装置，用于对硅片进行预热；
所述恒温区内底部设置有第二加热装置，顶部设置有光源装置，所述第二加热装置对硅片的加热温度高于所述第一加热装置对硅片的加热温度，以对硅片进行加热，所述光源装置对硅片提供光照以使硅片进一步升温，所述光源装置与所述传输轴之间还设置有单向透光隔热材料层，用于减少所述恒温区内的光反射以保持温度稳定；
所述降温区内底部设置有第三加热装置，所述第三加热装置对硅片的加热温度低于所述第二加热装置对硅片的加热温度，用于对硅片进行降温；
所述后过渡区为空腔体，用于使硅片降温。
优选地，所述单向透光隔热材料层的材质为下方镀有银膜或铝膜的石英材料。
优选地，所述第二加热装置包括多个红外灯管以及设置在所述多个红外灯管下方的匀流板，所述匀流板上开设有多个出气孔，所述多个出气孔位于所述多个红外灯管之间的间隙的下方；
所述多个红外灯管进行加热时，由所述多个出气孔向所述恒温区内均匀通入惰性气体，所述惰性气体带动所述多个红外灯管产生的热量流动至硅片，以对硅片进行快速均匀加热。
优选地，所述前过渡区内顶部设置有第一抽气装置，所述第一抽气装置连通所述前过渡区与外部环境；
所述后过渡区内顶部设置有第二抽气装置，所述第二抽气装置连通所述后过渡区与外部环境；
所述第一抽气装置由所述前过渡区向外部环境抽气，所述第二抽气装置由所述后过渡区向外部环境抽气，使所述恒温区内所通入的惰性气体逐渐向所述前过渡区与所述后过渡区的顶部流动，以保持所述恒温区内的温度与压强的稳定。
优选地，所述第三加热装置包括靠近所述恒温区的前段、靠近所述后过渡区的后段，所述前段对硅片的加热温度高于所述后段对硅片的加热温度，以对硅片进行逐步降温，避免影响所述恒温区内的温度的稳定。
优选地，所述后过渡区内通入惰性气体对硅片进行吹扫，使硅片降温并在到达所述出料端时充分冷却。
优选地，在所述传输轴上放置陶瓷纤维板以运载硅片，避免硅片在所述传输轴上产生摩擦损伤。
优选地，所述第一加热装置对硅片的加热温度为800℃。
优选地，所述第二加热装置对硅片的加热温度为1000℃。
优选地，所述第三加热装置对硅片的加热温度为30℃～800℃。
采用了上述技术方案后，与现有技术相比，具有以下有益效果：
1.结合使用加热装置与光源装置使硅片快速升温，减少高温工艺时间对硅片的负面影响；
2.采用单向透光隔热材料层减少恒温区的光反射，保持恒温区内温度稳定；
3.通过匀流板及抽气系统的设置，在退火设备腔体内形成热流，能够对硅片快速均匀加热，并保持恒温区内温度稳定，且隔绝了氧气进入恒温区，避免氧气对硅片的负面影响；
附图说明
图1为本发明公开的一种快速链式退火设备的结构示意图；
图2为本发明公开的一种快速链式退火设备中恒温区的结构示意图；
图3为本发明公开的一种快速链式退火设备中第二加热装置的俯视示意图；
图4为本发明公开的一种快速链式退火设备的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图与具体实施例进一步阐述本发明的优点。
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
在本公开使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本公开。在本公开和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
应当理解，尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身并没有特定的意义。因此，“模块”与“部件”可以混合地使用。
参见图1～图4所示，本发明公开了一种快速链式退火设备，包括前过渡区、升温区、恒温区、降温区、后过渡区、传输轴，所述传输轴延水平方向依次穿过上述各区，硅片在所述传输轴上由所述传输轴的进料端向所述传输轴的出料端传输，使硅片依次经过上述各区以完成退火处理；
所述前过渡区为空腔体，用于隔离所述传输轴的进料端；
所述升温区内底部设置有第一加热装置，用于对硅片进行预热；
所述恒温区内底部设置有第二加热装置，顶部设置有光源装置，所述第二加热装置对硅片的加热温度高于所述第一加热装置对硅片的加热温度，以对硅片进行加热，所述光源装置对硅片提供光照以使硅片进一步升温，所述光源装置与所述传输轴之间还设置有单向透光隔热材料层，用于减少所述恒温区内的光反射以保持温度稳定；
所述降温区内底部设置有第三加热装置，所述第三加热装置对硅片的加热温度低于所述第二加热装置对硅片的加热温度，用于对硅片进行降温；
所述后过渡区为空腔体，用于使硅片降温。
具体而言，前过渡区为空腔体，用于过渡传输轴的进料端，使后续区域中各加热装置与位于进料端的硅片相对隔离，避免产生互相影响。升温区用于预热硅片，并且保护恒温区内温度稳定。恒温区为主要工艺区，由第二加热装置进行加热，并设置光源装置辅助硅片进一步加热，使硅片在短时间内升温至退火处理的额定温度。并且，在光源装置下方铺设单向透光隔热材料层，使光源装置的光线透过单向透光隔热材料层照射向硅片，同时减少由恒温区对外的光反射，避免能量损耗，使恒温区内保持温度稳定。降温区对硅片实现降温。后过渡区为空腔体，用于过渡传输轴的出料端，使硅片进一步降温后出料。
优选地，所述单向透光隔热材料层的材质为下方镀有银膜或铝膜的石英材料。
优选地，参见图2～图3所示，所述第二加热装置包括多个红外灯管以及设置在所述多个红外灯管下方的匀流板，所述匀流板上开设有多个出气孔，所述多个出气孔位于所述多个红外灯管之间的间隙的下方；
所述多个红外灯管进行加热时，由所述多个出气孔向所述恒温区内均匀通入惰性气体，所述惰性气体带动所述多个红外灯管产生的热量流动至硅片，以对硅片进行快速均匀加热。
具体而言，匀流板在多个红外灯管之间的间隙提供均匀的吹气，将红外灯管附近的热量携带至传输轴上的硅片处，形成热流，对硅片实现快速加热。并且通过通入惰性气体，隔绝了氧气进入恒温区，避免氧气介入退火处理过程影响硅片表面的离子掺杂效果，防止硅片表面形成复合中心。
优选地，参见图4所示，所述前过渡区内顶部设置有第一抽气装置，所述第一抽气装置连通所述前过渡区与外部环境；
所述后过渡区内顶部设置有第二抽气装置，所述第二抽气装置连通所述后过渡区与外部环境；
所述第一抽气装置由所述前过渡区向外部环境抽气，所述第二抽气装置由所述后过渡区向外部环境抽气，使所述恒温区内所通入的惰性气体逐渐向所述前过渡区与所述后过渡区的顶部流动，以保持所述恒温区内的温度与压强的稳定。
优选地，所述第三加热装置包括靠近所述恒温区的前段、靠近所述后过渡区的后段，所述前段对硅片的加热温度高于所述后段对硅片的加热温度，以对硅片进行逐步降温，避免影响所述恒温区内的温度的稳定。
具体而言，第三加热装置可沿水平方向设置为多个部分，由靠近恒温区部分至靠近后过渡区部分加热温度逐渐降低，实现硅片的逐步冷却，并且后过渡区内靠近恒温区部分的加热温度相对较高，与恒温区的温度差异较小，避免造成恒温区的温度波动。
优选地，所述后过渡区内通入惰性气体对硅片进行吹扫，使硅片降温并在到达所述出料端时充分冷却。
优选地，在所述传输轴上放置陶瓷纤维板以运载硅片，避免硅片在所述传输轴上产生摩擦损伤。
优选地，所述第一加热装置对硅片的加热温度为800℃。
优选地，所述第二加热装置对硅片的加热温度为1000℃。
优选地，所述第三加热装置对硅片的加热温度为30℃～800℃。
应当注意的是，本发明的实施例有较佳的实施性，且并非对本发明作任何形式的限制，任何熟悉该领域的技术人员可能利用上述揭示的技术内容变更或修饰为等同的有效实施例，但凡未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改或等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种快速链式退火设备，用于对硅片进行退火处理，其特征在于，
包括前过渡区、升温区、恒温区、降温区、后过渡区、传输轴，所述传输轴延水平方向依次穿过上述各区，硅片在所述传输轴上由所述传输轴的进料端向所述传输轴的出料端传输，使硅片依次经过上述各区以完成退火处理；
所述前过渡区为空腔体，用于隔离所述传输轴的进料端；
所述升温区内底部设置有第一加热装置，用于对硅片进行预热；
所述恒温区内底部设置有第二加热装置，顶部设置有光源装置，所述第二加热装置对硅片的加热温度高于所述第一加热装置对硅片的加热温度，以对硅片进行加热，所述光源装置对硅片提供光照以使硅片进一步升温，所述光源装置与所述传输轴之间还设置有单向透光隔热材料层，用于减少所述恒温区内的光反射以保持温度稳定；
所述降温区内底部设置有第三加热装置，所述第三加热装置对硅片的加热温度低于所述第二加热装置对硅片的加热温度，用于对硅片进行降温；
所述后过渡区为空腔体，用于使硅片降温。
2.根据权利要求1所述的快速链式退火设备，其特征在于，
所述单向透光隔热材料层的材质为朝向所述传输轴的底面镀有银膜或铝膜的石英材料。
3.根据权利要求1所述的快速链式退火设备，其特征在于，
所述第二加热装置包括多个红外灯管以及设置在所述多个红外灯管下方的匀流板，所述匀流板上开设有多个出气孔，所述多个出气孔位于所述多个红外灯管之间的间隙的下方；
所述多个红外灯管进行加热时，由所述多个出气孔向所述恒温区内均匀通入惰性气体，所述惰性气体带动所述多个红外灯管产生的热量流动至硅片，以对硅片进行快速均匀加热。
4.根据权利要求3所述的快速链式退火设备，其特征在于，
所述前过渡区内顶部设置有第一抽气装置，所述第一抽气装置连通所述前过渡区与外部环境；
所述后过渡区内顶部设置有第二抽气装置，所述第二抽气装置连通所述后过渡区与外部环境；
所述第一抽气装置由所述前过渡区向外部环境抽气，所述第二抽气装置由所述后过渡区向外部环境抽气，使所述恒温区内所通入的惰性气体逐渐向所述前过渡区与所述后过渡区的顶部流动，以保持所述恒温区内的温度与压强的稳定。
5.根据权利要求1所述的快速链式退火设备，其特征在于，
所述第三加热装置包括靠近所述恒温区的前段、靠近所述后过渡区的后段，所述前段对硅片的加热温度高于所述后段对硅片的加热温度，以对硅片进行逐步降温，避免影响所述恒温区内的温度的稳定。
6.根据权利要求1所述的快速链式退火设备，其特征在于，
所述后过渡区内通入惰性气体对硅片进行吹扫，使硅片降温并在到达所述出料端时充分冷却。
7.根据权利要求1所述的快速链式退火设备，其特征在于，
在所述传输轴上放置陶瓷纤维板以运载硅片，避免硅片在所述传输轴上产生摩擦损伤。
8.根据权利要求1所述的快速链式退火设备，其特征在于，
所述第一加热装置对硅片的加热温度为800℃。
9.根据权利要求1所述的快速链式退火设备，其特征在于，
所述第二加热装置对硅片的加热温度为1000℃。
10.根据权利要求1所述的快速链式退火设备，其特征在于，
所述第三加热装置对硅片的加热温度为30℃～800℃。
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