CN201016565Y - 一种用于制备pn结的高温炉门自动密闭结构装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种用于制备PN结的高温炉门自动密闭结构装置，包括石英炉门、石英反应管和碳化硅悬臂桨，所述石英炉门安装在所述石英反应管一端且它与该石英反应管端面之间装有密封圈，所述石英炉门外侧面设有一中空圆柱体，石英反应管中的碳化硅悬臂桨的一端通过所述中空圆柱体的内腔而伸至石英反应管外，所述中空圆柱体与碳化硅悬臂桨结合部位外套有四氟波纹管，石英反应管内靠近石英炉门处放置有隔热包块，压缩弹簧对石英炉门施加有预紧力。本装置实现了工艺高温扩散工艺过程与外界大气环境完全隔离，不受外界条件变化的影响从而确保扩散工艺过程可控性与可预见性，大大提高了扩散质量的均匀性，且延长了设备的使用年限。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种用于高温扩散系统的高温炉门自动密闭结构装置，具体是指用于制备晶硅太阳能电池PN结的高温扩散系统中的自动密闭结构。
背景技术
随着人们环保意识的日益提高，国际、国内对可再生能源，特别是对太阳能的开发利用的需求越来越强。在过去的10多年来世界太阳能电池的产量一直以每年30％以上的高速增长，超过半导体行业是世界上发展最快的行业之一。据统计目前世界上共有136个国家投入普及应用太阳能电池的热潮中，其中有95个国家正在大规模地进行太阳能电池及相关技术的研发。我国的可再生能源法案也已于2005年2月28日正式通过，太阳能是地球上能获得的最重要的再生清洁能源，而硅太阳能电池是获得太阳能最重要的光电产品。
目前，硅太阳能电池是太阳能电池生产的主流产品，晶体硅太阳能电池的产量占世界太阳能电池总产量的9O％以上。硅太阳能电池的一个必不可少的关键核心工艺是利用高温扩散系统对P型或N型衬底进行掺杂以形成硅电池必不可少的关键单元-PN结。PN结是硅太阳能电池的“心脏”，其质量的好坏直接影响到电池的光电转换效率等电性能，高质量的扩散所制得的硅太阳能电池其转换效率已达到17％以上。
但传统的高温扩散系统都是采用开管扩散的方式：待扩散的硅片装载于碳化硅桨上再缓慢推入到石英管中，ф300mm的石英管尾部收缩，而首部仅靠一石英平板(石英炉门)进行简单封盖。工艺气体从尾部缩口处导入到石英管中，经过恒温区与其内的硅片进行反应后再从首部排出，因此导致工艺过程极易受到外界环境变化的影响，从而导致产品质量不稳定。
目前世界上只有二家公司能够对扩散工艺后所产生的有毒害尾气进行有效的收集与处理。一个是德国的Centrotherm公司，一个是法国的Semic公司。德国Centrotherm公司的装置炉口采用石英磨砂方式进行密封，其炉门预紧压力的大小靠调节气动阀压力大小来控制；法国的Semic公司的装置采用减压制程的方式(石英管内工作压力略低于1个大气压)，炉门预紧压力大小通过弹簧压缩量大小来自动控制。这两家公司的密闭炉门都实现了工艺反应过程与外界隔离的目的，使工艺过程完全处于一个相对密闭的环境下进行，确保了产品的高质量，但这两家公司的产品都有不完美之处：可靠性不是很好。法国的Semic公司由于是减压制程，配置了一防腐耐高温的真空泵，因此必须定期对其进行清洗与维护，泵的故障率较高；德国的Centrotherm公司由于炉口采用的是石英磨砂的方式进行密封，因此其密封可靠性较差，且由于是硬接触，石英炉门经常发生碰坏现象，密封效果也不是很理想。
实用新型内容
针对上述技术问题，本实用新型的目的旨在提供一种用于制备PN结的高温炉门自动密闭结构装置，实现了工艺高温扩散工艺过程与外界大气环境完全隔离，不受外界条件变化的影响从而确保扩散工艺过程可控性与可预见性，大大提高了扩散质量的均匀性，并不影响设备的使用年限。
本实用新型的解决方案是，提供所述制备PN结的高温炉门自动密闭结构装置，包括石英炉门、四氟波纹管、石英反应管和碳化硅(SiC)悬臂桨，所述石英炉门安装在所述石英反应管一端且它与该石英反应管端面之间装有密封圈，所述石英炉门外侧面设有一中空圆柱体，石英反应管中的碳化硅悬臂桨的一端通过所述中空圆柱体的内腔而伸至石英反应管外，所述中空圆柱体与碳化硅悬臂桨结合部位外套有四氟波纹管而使其与碳化硅悬臂桨成密封软连接，石英反应管内靠近石英炉门处放置有内部为石英隔热纤维的圆柱形隔热包块，装在支架上的压缩弹簧对石英炉门施加有预紧力。
以下对本实用新型作进一步说明：
所述制备PN结的高温炉门自动密闭结构装置包括石英炉门(8)、四氟波纹管(7)、石英反应管(4)和碳化硅悬臂桨(6)，所述石英炉门(8)安装在所述石英反应管(4)一端且它与该石英反应管(4)端面之间装有密封圈(3)，所述石英炉门(8)外侧面设有一中空圆柱体(9)，石英反应管(4)中的碳化硅悬臂桨(6)的一端通过所述中空圆柱体(9)的内腔而伸至石英反应管(4)外，所述中空圆柱体(9)与碳化硅悬臂桨(6)结合部位外套有四氟波纹管(7)而使其与碳化硅悬臂桨(6)成密封软连接，石英反应管(4)内靠近石英炉门(8)处放置有内部为石英隔热纤维的圆柱形隔热包块(5)，装在支架(10)上的压缩弹簧(1)对石英炉门(8)施加有预紧力。
参见图1至图2，本实用新型的设计原理如下：所述依靠弹簧弹力依据压缩量大小自动调节炉门压力的自动密闭装置由石英炉门(8)、石英反应管(4)、隔热包块(5)、四氟波纹管(7)及碳化硅桨(6)所组成，所述石英炉门(8)外侧面设有一中空圆柱体(9)，石英反应管(4)中的碳化硅悬臂桨(6)的一端通过所述中空圆柱体(9)的内腔而伸至石英反应管(4)外，所述中空圆柱体(9)与碳化硅悬臂桨(6)结合部位外套有四氟波纹管(7)而使其与碳化硅悬臂桨(6)成密封软连接，四氟波纹管(7)具有一定的伸缩量，以减少安装调试难度、提高可靠性与使用寿命；为了防止石英炉门(8)与石英反应管(4)直接接触导致发生破损现象，石英炉门(8)另一面开有燕尾槽用来固定特制耐高温“O”形密封圈，既防止石英炉门(8)与石英反应管(4)的硬接触，又增加了密封的可靠性。由于O形密封圈有一定的使用温度要求，而石英反应管(4)内实际工作温度高达900℃，因此采取隔热包块(5)置于石英炉门(8)旁边把从反应室内向外辐射的热隔断，包块内为优质石英隔热纤维，使传导到石英炉门(8)处的热量控制在240℃以内，确保了O形密封圈的可靠性及使用寿命；另外当石英炉门(8)与石英反应管(4)密封后石英反应管(4)内的压力由于有源源不断的工艺气体送入而导致其内压上升，此时装在支架(10)上的具有一定初始压缩量的压缩弹簧(1)和四氟螺母(2)给石英炉门(8)一个合适的预紧力，防止内外压差作用把石英炉门(8)顶开而导致密封失效，同时工艺尾气则利用压差原理导入尾部排出石英反应管(4)，确保工艺过程质量。
由以上可知，本实用新型实现了工艺高温扩散工艺过程与外界大气环境完全隔离，不受外界条件变化的影响从而确保扩散工艺过程可控性与可预见性，大大提高了扩散质量的均匀性。
附图说明
图1是本实用新型一种实施例的正视结构示意图；
图2是四氟波纹管的旋转剖视结构图；
在附图中：
1-压缩弹簧 2-四氟螺母
3-O形密封圈 4-石英反应管
5-隔热包块 6-碳化硅悬臂桨
7-四氟波纹管 8-石英炉门
9-中空圆柱体 10-支架
具体实施方式
本实用新型由石英炉门8、石英反应管4、隔热包块5、四氟波纹管7及碳化硅桨6所组成，所述石英炉门8向外伸出的ф150mm中空圆柱体9与碳化硅悬臂桨6结合部位外套有四氟波纹管7而使其与碳化硅悬臂桨6成密封软连接；石英炉门8另一面开有燕尾槽用来固定特制耐高温“O”形密封圈；石英反应管4内实际工作温度高达900℃，因此采取内为优质石英隔热纤维的圆柱形隔热包块5置于石英炉门8旁边把从反应室内向外辐射的热隔断，使传导到石英炉门8处的热量控制在240℃以内；另外当石英炉门8与石英反应管4密封后石英反应管4内的压力由于有源源不断的工艺气体送入而导致其内压上升，此时为防止内外压差作用把石英炉门8顶开从而导致密封失效，装在支架10上的压缩弹簧1有一定初始压缩量，给石英炉门8一个合适的预紧力，工艺尾气则利用压差原理导入尾部排出石英反应管4。
Claims (1)
1.一种用于制备PN结的高温炉门自动密闭结构装置，包括石英炉门(8)、四氟波纹管(7)、石英反应管(4)和碳化硅悬臂桨(6)，其特征在于，所述石英炉门(8)安装在所述石英反应管(4)一端且它与该石英反应管(4)端面之间装有密封圈(3)，所述石英炉门(8)外侧面设有一中空圆柱体(9)，石英反应管(4)中的碳化硅悬臂桨(6)的一端通过所述中空圆柱体(9)的内腔而伸至石英反应管(4)外，所述中空圆柱体(9)与碳化硅悬臂桨(6)结合部位外套有四氟波纹管(7)而使其与碳化硅悬臂桨(6)成密封软连接，石英反应管(4)内靠近石英炉门(8)处放置有内部为石英隔热纤维的圆柱形的隔热包块(5)，装在支架(10)上的压缩弹簧(1)对石英炉门(8)施加有预紧力。
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| CN102628189A (zh) * | 2012-04-20 | 2012-08-08 | 吴江市奥鸣石英玻璃仪器厂 | 一种用于太阳能电池片生产的石英炉门及其工艺 |
| CN102851741A (zh) * | 2012-04-05 | 2013-01-02 | 深圳市大族光伏科技股份有限公司 | 一种扩散炉及其炉门密闭装置 |
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2007
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