CN205282456U - 太阳能硅片扩散装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种太阳能硅片扩散装置，属于太阳能光伏技术领域，其包括石英舟、气流汇集装置，石英舟由两个支撑板和设于支撑板之间的多个中空石英棒构成支撑结构；石英棒上开有多个用于放置硅片的刻槽，位于相邻刻槽间还开有散气孔，且散气孔与石英棒贯通；支撑板上开有多个与各个石英棒相通的通孔；气流汇集装置为一具有汇流孔的挡板式结构，汇流孔出口端朝向石英舟，且支撑板上通孔的投影均位于汇流孔的出口端内。本实用新型的太阳能硅片扩散装置，通过气流汇集装置汇集气流，使气流快速流入石英舟上的石英棒内并从散气孔吹出，将扩散源充分且均匀地分布在硅片之间的空间区域，提高了硅片扩散均匀性，同时还可以提高单炉产量和扩散源的利用率，降低生产成本。

Description

太阳能硅片扩散装置

技术领域

本实用新型涉及太阳能光伏技术领域，尤其是一种在太阳能电池制造过程中用于对硅片进行扩散的石英舟。

背景技术

在晶体硅太阳能电池制造过程中，硅片扩散工艺是将硅片放入高温扩散炉中，通以氮气、氧气和三氯氧磷等气体，在高温下发生化学反应并扩散后在硅片表面形成PN结。具体地说，先将硅片插在石英舟上，然后将石英舟放入高温扩散炉(一般就是扩散石英管)中，通入含有扩散源的气体，在高温条件下扩散源与硅片发生反应，实现扩散过程从而形成PN结。现有石英舟的结构一般是，在石英舟两侧各设置一根石英棒、底部设置两根石英棒构成石英舟的支撑结构，每根石英棒上设置有用于固定硅片的刻槽，四根石英棒上处于同一竖直平面的刻槽里插一片或者两片硅片，即硅片插在四根石英棒的刻槽中。扩散时，从炉尾吹入大流量的氮气使扩散源分布在扩散炉内，为了使扩散炉内的气流均匀，一般在进气口处设一均流板。例如，CN203674241U，公开了一种提升硅片扩散方阻均匀性的装置，其包括进气装置、石英管、排废管、匀流板和石英舟，所述的石英管上固设有进气装置，石英管的底部设有排废管，排废管的上部设有匀流板，匀流板的右部设有石英舟，该装置设有的匀流板虽然通过改善扩散后硅片方阻均匀性，提高扩散方阻的片内均匀性，但是由于单炉产量越来越高，硅片分布在石英棒内较长的范围内，这样一方面从炉尾吹入的氮气很难将扩散源均匀地分散在扩散炉内，而且容易产生波动，导致扩散均匀性较差，难以符合预期的技术要求；另一方面，在较长范围内的硅片扩散过程中，需要消耗大量扩散源和氮气，大大增加了生产成本。

实用新型内容

本实用新型的目的是设计一种太阳能硅片扩散装置，其能够有效提高扩散均匀性，同时提高单炉产量。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

技术方案：一种太阳能硅片扩散装置，包括石英舟、设于石英舟与进气口之间的气流汇集装置，石英舟由两个支撑板和设于支撑板之间的多个石英棒构成支撑结构，且石英棒上开有多个用于放置硅片的刻槽，其特征在于：石英棒采用中空式结构，支撑板上开有多个与各个石英棒相通的通孔；石英棒上位于相邻刻槽间还开有散气孔，且散气孔与石英棒贯通；气流汇集装置为一具有汇流孔的挡板式结构，汇流孔出口端朝向石英舟，且支撑板上通孔的投影均位于汇流孔的出口端内。

优选的，气流汇集装置的汇流孔呈漏斗状，且自进气口处向石英舟方向渐小。

优选的，中空石英棒为四个，且石英舟的前后两个侧面各设置一个，石英舟的底部设置两个。

优选的，相邻刻槽间的散气孔至少为一个，且孔径为0.1-5mm。

优选的，相邻刻槽之间的散气孔为2-5个，且该2-5个散气孔沿石英棒圆周排列。

优选的，相邻刻槽之间的散气孔为一组，该组为1-5个散气孔且均设置在同一根石英棒上；该组散气孔交替分布在各个石英棒上。

优选的，相邻刻槽之间的散气孔设于侧面两个石英棒上，或者底部两个石英棒上；侧面石英棒上的散气孔、底部石英棒上的散气孔沿石英棒的纵向呈交替分布。

优选的，相邻刻槽之间的散气孔设于侧面其中一个石英棒和底部其中一个石英棒上形成一组；相邻的另一组散气孔设于侧面另一个石英棒和底部另一个石英棒上形成一组。

优选的，相邻刻槽之间的散气孔设于侧面两个石英棒和底部其中一个石英棒上形成一组。

优选的，相邻刻槽之间的散气孔设于侧面其中一个石英棒和底部两个石英棒上形成一组。

与现有技术相比本实用新型的有益效果：一是通过带汇流孔的气流汇集装置汇集气流，使气流快速流入石英舟上的石英棒内并从散气孔处吹向硅片，有效提高了扩散源的利用率，也可以进一步增加传输距离，从而提高单炉扩散的产量，降低生产成本；二是通过中空石英棒和开设在石英棒上的散气孔，将扩散源充分且均匀地分布在硅片之间的空间区域，可以显著提高硅片扩散均匀性，从而提高了太阳能电池转换效率，同时也大大提高了扩散源的利用，节约了生产成本；三是可以通过散气孔在石英棒上的开孔位置分布，来控制气流的方向，使扩散源气流更加均匀分布在硅片所在的范围内，根据生产需求灵活设置，实用性强；另外，该装置可以与现有的设备和技术相兼容，易于在现有的设备上实现产业化应用。

附图说明

图1是本实用新型太阳能硅片扩散装置的结构示意图；

图2是太阳能硅片扩散装置中石英舟的立体结构示意图；

图3是石英舟中石英棒的局部结构示意图；

图4是太阳能硅片扩散装置中气流汇集装置的另一种结构的立体结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的技术方案更加清晰，以下结合附图1-4，对本实用新型进行详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本实用新型，并不是为了限定本实用新型的保护范围。

实施例1：参照附图1、2、3。一种太阳能硅片扩散装置，其包括石英舟7、进气装置9、设于石英舟7与进气装置9之间的气流汇集装置8、设于气流汇集装置8下方且通入扩散炉11内的废气排放管(图中未示出)，石英舟7、气流汇集装置8、进气装置9、废气排放管均设于扩散炉11中；进气装置9的进气口10与气流汇集装置8的进口端相对，气流汇集装置8的出口端与石英舟7相对；扩散炉11(即扩散石英管)、进气装置9、废气排放管均为现有技术，在此不做赘述；气流汇集装置8为一具有汇流孔的挡板式结构，其尺寸可设为大于等于硅片尺寸且小于扩散炉11的内径，汇流孔出口端朝向石英舟7；石英舟7由两个支撑板1、设于支撑板1之间的多个石英棒2构成支撑结构，各个石英棒2上开有多个用于放置硅片的刻槽4；石英棒2上位于相邻刻槽4间还开有散气孔5，石英棒2采用中空式结构且散气孔5与石英棒2贯通；支撑板1上开有多个与各个石英棒2相通的通孔6，且支撑板1上通孔6的投影均位于汇流孔的出口端内。

参照附图2、3所示，具体地说，上述石英舟7由两个支撑板1、和四个中空石英棒2构成类似长方体形状的支撑结构，且四个中空石英棒2均设于两个支撑板1之间，并在两个支撑板1之间形成容置硅片(图中未示出)的支架区3；石英棒2沿舟的纵向固定，即与硅片所在的平面垂直；四个中空石英棒2分别设于石英舟7的前侧、后侧及底部，即在前后侧对称设置的石英棒21和石英棒22、在底部对称设置的石英棒31和石英棒32；支撑板1上开有与各个石英棒2贯通的通孔6，该通孔6靠近扩散炉11的进气口10，该通孔6为锥形漏斗状且由靠近进气口10方向向硅片方向逐渐缩小；石英棒2上均布开有多个刻槽4，四根石英棒2上处于同一竖直平面的刻槽4里插硅片，即硅片放置在石英棒2同一竖直平面的刻槽4中；石英棒2上，位于相邻刻槽4之间(或硅片之间)开有至少一个散气孔5；散气孔5与中空石英棒2贯通，且散气孔5的孔径为0.1-5mm。

扩散源从进气装置9的进气口10进入，由气流汇集装置8汇集后，经气流汇集装置8的出口端和支撑板1上通孔6的汇集、导向，吹入各个石英棒2内，并通过石英棒2上的散气孔5吹出；可以通过散气孔5的开孔位置分布来控制气流的方向，使气流分布在硅片所在的范围内，例如扩散源从前后侧石英棒21和22上散气孔5吹出的气流方向分布在与指向硅片的水平方向夹角小于等于±85°的范围内，从底部石英棒31和32上散气孔5吹出的气流方向分布在竖直方向与水平方向夹角小于等于±85°范围内，在此仅举例说明散气孔5分布位置与气流方向分布情况，并不限定散气孔5在两刻槽4之间的分布位置，也不限定散气孔5在石英棒2外圆周上的位置；本实用新型的太阳能硅片扩散装置可以使更多的气流经气流汇集装置8汇集后流入石英舟7两侧及底部的中空石英棒2内，并从石英棒2上的散气孔5吹向硅片之间的空间区域，将扩散源均匀地喷向硅片之间的间隙，从而提高扩散均匀性，提高扩散源的利用率，节约生产成本；采用该装置，不仅能够快速地将扩散源从炉尾传输到炉口，也可以进一步增加传输距离，从而提高单炉扩散的产量、提高经济效益。

上述相邻刻槽4之间的散气孔5也可以设为2-5个，且该2-5个散气孔5沿石英棒2圆周排列，即相邻刻槽之间的散气孔5为2-5个为一组，每组散气孔5围绕石英棒2圆周排列；相邻刻槽之间的散气孔5也可沿石英棒2方向排布，或者相邻刻槽之间的散气孔5为两组，每组有两个散气孔5，两组散气孔5沿石英棒2方向间隔排布且两组散气孔5呈错位排布，增设散气孔5也能够有效提高扩散均匀性。

实施例2：在实施例1的基础上，参照附图4。上述气流汇集装置8的汇流孔也可以设计呈漏斗状，漏斗的开口面朝向进气装置9的进气口10，且自进气口10处向石英舟7方向渐小，这种漏斗状设计更容易汇集气流，使气流流入石英舟7上的石英棒2内并从散气孔处吹向硅片，提高扩散均匀性。

实施例3：在实施例1的基础上，一种太阳能硅片扩散装置，其石英舟上相邻刻槽之间的散气孔5为一个或一组，一组散气孔5为1-5个且均设置在同一根石英棒2上，该组散气孔5交替分布在四个石英棒21、22、31、32上；具体地说，相邻两片硅片之间的散气孔5设置在前后侧面或底部的其中一根石英棒上如21或31，且相邻的另外一组散气孔5设置在前后侧面或底部的另外一根石英棒22或32上，石英舟7上散气孔5沿石英棒2纵向上呈均匀的周期性交替分布，也就是在两片硅片之间只有一个或一组散气孔5，石英舟7上的散气孔5交替地出现四个石英棒2上，例如沿进气口方向散气孔5排布为依次间隔开设在21、31、22、32、21、31、22、32、21……；这样既可以保证气流的分布均匀性又可以减少开孔的数量增强石英棒的机械强度。

实施例4：在实施例1的基础上，一种太阳能硅片扩散装置，其石英舟上相邻刻槽之间的散气孔5设于前后两个石英棒21和22上，或者底部两个石英棒31和32上；前后石英棒21和22上的散气孔5，和底部石英棒31和32上的散气孔5呈交替分布；具体地说，相邻两片硅片之间的散气孔5设置在前后两侧的石英棒21和22上，且相邻的另外一组散气孔5设置在底部石英棒31和32上，石英舟7上硅片间的散气孔呈周期性交替分布，例如沿进气口方向散气孔5排布为依次间隔开设在21和22、31和32、21和22、31和32、21和22……；这样既可以保证气流的分布均匀性又可以减少开孔的数量，增强石英棒的机械强度。

实施例5：在实施例1的基础上，一种太阳能硅片扩散装置，其石英舟上相邻刻槽之间的散气孔5设于前后其中一个石英棒21或22，和底部其中一个石英棒31或32上形成一组；相邻的另一组散气孔5设于前后另一个石英棒22或21和底部另一个石英棒32或31上形成一组。具体地说，相邻两片硅片之间的散气孔5设置在一根侧面石英棒21和一根与该侧面石英棒21相邻的底部石英棒31上，且相邻的另外一组散气孔5设置在另外一根侧面石英棒22和一根与该侧面石英棒22相邻的底部石英棒32上，石英舟7上硅片间的散气孔5呈周期性交替分布，即沿进气口方向散气孔5排布为依次间隔开设在石英棒21和31、22和32、21和31、22和32、21和31……；或者，相邻两片硅片之间的散气孔5设置在一根侧面石英棒21和一根与之相距较远的底部石英棒32上，且相邻的另外一组散气孔5设置在另外一根侧面石英棒22和另外一根底部石英棒31上，石英舟7上硅片间的散气孔5呈周期性交替分布，即沿进气口方向散气孔5排布为依次间隔开设在石英棒21和32、22和31、21和32、22和31、21和32……；这样既可以保证气流的分布均匀性又可以减少开孔的数量增强石英棒的机械强度。

实施例6：在实施例1的基础上，一种太阳能硅片扩散装置，其相邻刻槽之间的散气孔5设于前后侧两个石英棒21、22，和底部其中一个石英棒31或32上形成一组；底部两个石英棒31、32上的散气孔也可以交替出现在相邻刻槽之间形成两组散气孔，即底部石英棒31和32上的散气孔5呈交替分布。具体地说，散气孔5有三种形式的分布：一是，相邻刻槽之间的每组散气孔5均为三个，分别开设在前后侧两个石英棒21、22，以及底部石英棒31上；二是，相邻刻槽之间的每组散气孔5均为三个，分别开设在前后侧两个石英棒21、22，以及底部石英棒32上；三是，相邻刻槽之间的一组散气孔5设置在前后侧两个石英棒21、22，以及底部石英棒31上，相邻刻槽之间的另一组散气孔5设置在前后侧两个石英棒21、22，以及底部石英棒32上，且两组散气孔5在石英舟上沿石英棒的纵向呈周期性交替分布，例如沿进气口方向散气孔5排布为依次间隔开设在(21、22、31)、(21、22、32)、(21、22、31)、(21、22、32)……；这样既可以保证气流的分布均匀性又可以减少开孔的数量，增强石英棒的机械强度。

实施例7：在实施例1的基础上，一种太阳能硅片扩散装置，其相邻刻槽之间的散气孔5设于底部两个石英棒31、32，和前后侧其中一个石英棒21或22上形成一组；前后侧两个石英棒21、22上的散气孔也可以交替出现在相邻刻槽之间形成两组散气孔，即前后侧两个石英棒21、22上的散气孔5呈交替分布。具体地说，散气孔5有三种形式的分布：一是，相邻刻槽之间的每组散气孔5均为三个，分别开设在底部两个石英棒31、32，以及侧面石英棒21上；二是，相邻刻槽之间的每组散气孔5均为三个，分别开设在底部两个石英棒31、32，以及侧面石英棒22上；三是，相邻刻槽之间的一组散气孔5设置在底部两个石英棒31、32，以及侧面石英棒21上，相邻刻槽之间的另一组散气孔5设置在底部两个石英棒31、32，以及侧面石英棒22上，且两组散气孔5在石英舟上沿石英棒的纵向呈周期性交替分布，例如沿进气口方向散气孔5排布为依次间隔开设在(31、32、21)、(31、32、22)、(31、32、21)、(31、32、22)……；这样既可以保证气流的分布均匀性又可以减少开孔的数量，增强石英棒的机械强度。

Claims (10)

1.一种太阳能硅片扩散装置，包括石英舟(7)、设于石英舟(7)与进气口(10)之间的气流汇集装置(8)，石英舟(7)由两个支撑板(1)和设于支撑板(1)之间的多个石英棒(2)构成支撑结构，且石英棒(2)上开有多个用于放置硅片的刻槽(4)，其特征在于：石英棒(2)采用中空式结构，支撑板(1)上开有多个与各个石英棒(2)相通的通孔(6)；石英棒(2)上位于相邻刻槽(4)间还开有散气孔(5)，且散气孔(5)与石英棒(2)贯通；气流汇集装置(8)为一具有汇流孔的挡板式结构，汇流孔出口端朝向石英舟(7)，且支撑板(1)上通孔(6)的投影均位于汇流孔的出口端内。

2.根据权利要求1所述的太阳能硅片扩散装置，其特征在于：气流汇集装置(8)的汇流孔呈漏斗状，且自进气口(10)处向石英舟(7)方向渐小。

3.根据权利要求1所述的太阳能硅片扩散装置，其特征在于：中空石英棒(2)为四个，且石英舟的前后两个侧面各设置一个(21、22)，石英舟的底部设置两个(31、32)。

4.根据权利要求1所述的太阳能硅片扩散装置，其特征在于：相邻刻槽(4)间的散气孔(5)至少为一个，且孔径为0.1-5mm。

5.根据权利要求1所述的太阳能硅片扩散装置，其特征在于：相邻刻槽(4)之间的散气孔(5)为2-5个，且该2-5个散气孔(5)沿石英棒(2)圆周排列。

6.根据权利要求2所述的太阳能硅片扩散装置，其特征在于：相邻刻槽之间的散气孔(5)为一组，该组为1-5个散气孔(5)且均设置在同一根石英棒(2)上；该组散气孔(5)交替分布在各个石英棒上。

7.根据权利要求3所述的太阳能硅片扩散装置，其特征在于：相邻刻槽之间的散气孔(5)设于侧面两个石英棒(21和22)上，或者底部两个石英棒(31和32)上；侧面石英棒(21和22)上的散气孔(5)、底部石英棒(31和32)上的散气孔(5)沿石英棒的纵向呈交替分布。

8.根据权利要求3所述的太阳能硅片扩散装置，其特征在于：相邻刻槽之间的散气孔(5)设于侧面其中一个石英棒(21或22)和底部其中一个石英棒(31或32)上形成一组；相邻的另一组散气孔(5)设于侧面另一个石英棒(22或21)和底部另一个石英棒(32或31)上形成一组。

9.根据权利要求3所述的太阳能硅片扩散装置，其特征在于：相邻刻槽之间的散气孔(5)设于侧面两个石英棒(21和22)和底部其中一个石英棒(31或32)上形成一组。

10.根据权利要求3所述的太阳能硅片扩散装置，其特征在于：相邻刻槽之间的散气孔(5)设于侧面其中一个石英棒(21或22)和底部两个石英棒(31和32)上形成一组。