CN206059415U - 一种连续型管式扩散装置 - Google Patents

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吕欣
马少华
崇锋
孟庆平
侯少攀
王晓瓯
王瑜
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Qinghai Huanghe Power Technology Co Ltd Of National Power Investment Group
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Photovoltaic Industry Technology Branch of Qinghai Huanghe Hydropower Development Co Ltd
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Abstract

本实用新型公开了一种连续型管式扩散装置,其中,所述扩散装置包括依次连接的三个管式炉体,每一所述管式炉体分别独立地设置有进料炉门、出料炉门;其中,第一个管式炉体的设置有出料炉门的一端与第二个管式炉体的设置有进料炉门的一端连接,第二个管式炉体的设置有出料炉门的一端与第三个管式炉体的设置有进料炉门的一端连接;所述扩散装置还包括可移动的第一输送浆和第二输送浆,第一输送浆配置在第一个管式炉体的设置有进料炉门的一端并且至少可以伸入到第二个管式炉体中,第二输送浆配置在第三个管式炉体的设置有出料炉门的一端并且至少可以伸入到第二个管式炉体中。该装置可以节省硅片样品的扩散工艺流程的时间,提高生产效率。

Description

一种连续型管式扩散装置
技术领域
本实用新型涉及晶体硅太阳电池制造设备领域,尤其涉及一种连续型管式扩散装置。
背景技术
目前,高效、低成本是晶硅太阳电池发展的主要趋势,其中,N型太阳电池作为其中一种高效新型电池,部分厂家已逐渐进行产业化。硼扩散制备PN结是N型太阳电池中最关键的环节。
当前,行业中普遍采用BBr3液态源、旋涂硼源、BSG(硅酸硼玻璃)薄膜沉积等方式进行硼扩散。其中BBr3液态源为扩散工艺流程中通过氮气携带硼源通入炉体内,但存在沸点高,表面覆盖均匀性差的问题,易造成扩散均匀性差,尾气中硼酸凝结易堵尾气管等问题;而采用旋涂硼源、BSG薄膜沉积等方式,预先在硅片表面均匀沉积一层硼源,后续再进行推进工艺,保证扩散均匀性。涉及到推进工艺普遍采用常规管式扩散炉,常规管式扩散设备需经过升温、推进、降温过程,升温、推进、降温过程都在同一炉体内进行,升温、降温时间长,整个工艺流程的时间较长(约2~2.5小时),产能受限,严重影响生产效率。
发明内容
有鉴于此,本实用新型提供了一种连续型管式扩散装置,该装置可以节省硅片样品的扩散工艺流程的时间,提高生产效率。
为了实现上述的目的,本实用新型采用了如下的技术方案:
一种连续型管式扩散装置,其中,所述扩散装置包括依次连接的三个管式炉体,每一所述管式炉体分别独立地设置有进料炉门、出料炉门、进气系统以及排气系统;其中,第一个管式炉体的设置有出料炉门的一端与第二个管式炉体的设置有进料炉门的一端相互连接,第二个管式炉体的设置有出料炉门的一端与第三个管式炉体的设置有进料炉门的一端相互连接;所述扩散装置还包括可移动的第一输送浆和第二输送浆,所述第一输送浆配置在第一个管式炉体的设置有进料炉门的一端并且至少可以伸入到第二个管式炉体中,所述第二输送浆配置在第三个管式炉体的设置有出料炉门的一端并且至少可以伸入到第二个管式炉体中。
其中,待扩散样品由所述第一输送浆和第二输送浆运送,依次在第一个管式炉体、第二个管式炉体和第三个管式炉体中进行扩散工艺;其中,第一个管式炉体对所述样品进行升温氧化工艺,第二个管式炉体对所述样品进行推结主工艺,第三个管式炉体对所述样品进行降温氧化工艺。
其中,对于每一个待扩散样品:第一个管式炉体的炉体工艺温度为800~880℃,炉体工艺时间为10~20min;第二个管式炉体的炉体工艺温度为900~970℃,炉体工艺时间为10~20min;第三个管式炉体的炉体工艺温度为800~880℃,炉体工艺时间为10~20min。
其中,每一所述管式炉体分别独立地设置有加热系统、冷却系统和温控系统。
其中,所述进气系统包括位于所述管式炉体顶部的进气管,所述进气管上设置有多个进气孔;所述排气系统包括位于所述管式炉体底部的排气管,所述排气管上设置有多个出气孔。
其中,所述多个进气孔在所述进气管上呈两行并排,两行所述进气孔的法线方向的夹角为100~140°。
其中,所述进气孔的孔径为0.5~1mm,每一行进气孔的相邻两个进气孔的间距为5~10mm。
其中,所述多个出气孔在所述排气管上呈一行排列,所述出气孔的开口朝向正上方。
其中,所述出气孔的孔径为0.5~1mm,相邻两个出气孔的间距为10~20mm。
本实用新型实施例提供的连续型管式扩散装置,包括依次连接的三个管式炉体,三个管式炉体分别独立地设置有控制系统(进气、排气、加热、温控等),待扩散样品依次在第一个管式炉体、第二个管式炉体和第三个管式炉体中进行扩散工艺升温氧化工艺、推结以及降温的过程,即,三个管式炉体分别对应于一个样品的不同工艺阶段,同时,三个管式炉体又可同时对不同的三个样品进行工艺处理,因此,该扩散装置可以节省硅片样品的扩散工艺总体流程的时间,提高生产效率。
附图说明
图1是本实用新型实施例提供的连续型管式扩散装置的结构示意图;
图2是本实用新型实施例中的进气管的结构示意图;
图3是本实用新型实施例中的进气管的剖面图;
图4是本实用新型实施例中的排气管的结构示意图;
图5是本实用新型实施例中的排气管的剖面图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚,下面结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。这些优选实施方式的示例在附图中进行了例示。附图中所示和根据附图描述的本实用新型的实施方式仅仅是示例性的,并且本实用新型并不限于这些实施方式。
在此,还需要说明的是,为了避免因不必要的细节而模糊了本发明,在附图中仅仅示出了与根据本实用新型的方案密切相关的结构和/或处理步骤,而省略了关系不大的其他细节。
本实施例提供了一种连续型管式扩散装置,如图1所示,所述扩散装置包括依次连接的三个管式炉体1a、1b、1c,每一所述管式炉体1a、1b、1c分别独立地设置有进料炉门11、出料炉门12,还分别包括进气系统、排气系统、加热系统、冷却系统和温控系统(图1中未示出)等组件。其中,第一个管式炉体1a的设置有出料炉门12的一端与第二个管式炉体1b的设置有进料炉门11的一端相互连接,第二个管式炉体1b的设置有出料炉门12的一端与第三个管式炉体1c的设置有进料炉门11的一端相互连接。
进一步地,如图1所示,所述扩散装置还包括可移动的第一输送浆2和第二输送浆3,所述第一输送浆2配置在第一个管式炉体1a的设置有进料炉门11的一端并且至少可以伸入到第二个管式炉体1b中,所述第二输送浆3配置在第三个管式炉体1c的设置有出料炉门12的一端并且至少可以伸入到第二个管式炉体1b中。第一输送浆2可以将待扩散样品运送到第一个管式炉体1a中,在第一个管式炉体1a中处理完成后,第一输送浆2又将该样品运送到第二个管式炉体1b中进行工艺处理;第二输送浆3则可以将在第二个管式炉体1b中处理完成后的样品运送到第三个管式炉体1c,在第三个管式炉体1c处理完成后又将该样品运送到管式炉外部。
其中,参阅图1、图2和图3,每一所述管式炉体1a、1b、1c的进气系统包括位于所述管式炉体1a、1b、1c顶部的进气管13,所述进气管13上设置有多个进气孔13a、13b。具体地,所述多个进气孔13a、13b在所述进气管13上呈两行并排,两行所述进气孔13a、13b的法线方向的夹角α为100~140°。进一步地,所述进气孔13a、13b的孔径为0.5~1mm,每一行进气孔的相邻两个进气孔13a、13b的间距为5~10mm。
其中,参阅图1、图4和图5,每一所述管式炉体1a、1b、1c的排气系统包括位于所述管式炉体1a、1b、1c底部的排气管14,所述排气管14上设置有多个出气孔14a。具体地,所述多个出气孔14a在所述排气管14上呈一行排列,所述出气孔14a的开口朝向正上方。进一步地,所述出气孔14a的孔径为0.5~1mm,相邻两个出气孔14a的间距为10~20mm。
如上所述的连续型管式扩散装置在进行扩散工艺时,待扩散样品由所述第一输送浆2和第二输送浆3运送,依次在第一个管式炉体1a、第二个管式炉体1b和第三个管式炉体1c中进行扩散工艺;其中,第一个管式炉体1a对所述样品进行升温氧化工艺,第二个管式炉体1b对所述样品进行推结主工艺,第三个管式炉体1c对所述样品进行降温氧化工艺。其中,对于每一个待扩散样品:第一个管式炉体1a的炉体工艺温度为800~880℃,炉体工艺时间为10~20min;第二个管式炉体1b的炉体工艺温度为900~970℃,炉体工艺时间为10~20min;第三个管式炉体1c的炉体工艺温度为800~880℃,炉体工艺时间为10~20min。
下面参阅图1和如下表1介绍如上所述的连续型管式扩散装置在进行扩散工艺的具体过程:
步骤1、准备待料样品W1,开启所述连续型管式扩散装置进入工作状态。
步骤2、第一个管式炉体1a的温度达到800℃时,开启第一个管式炉体1a的进料炉门11,第一输送浆2将样品W1送入第一个管式炉体1a,行进过程中,通入O2和N2混合气体,待到特定位置后,第一输送浆2退出,关闭第一个管式炉体1a的进料炉门11。第一个管式炉体1a升温至880℃,保温10~20min,后降温至800℃,对样品W1完成初次氧化处理,完成后第一个管式炉体1a内切换为氮气。在进行以上处理的同时,在炉体外准备待料样品W2。
步骤3、开启第一个管式炉体1a的进料炉门11和出料炉门12,开启第二个管式炉体1b的进料炉门11,第一输送浆2将样品W1从第一个管式炉体1a送入第二个管式炉体1b,同时还将样品W2送入第一个管式炉体1a,行进过程中,通入O2和N2混合气体,待到特定位置后,第一输送浆2退出,关闭第一个管式炉体1a的进料炉门11和出料炉门12以及第二个管式炉体1b的进料炉门11。第一个管式炉体1a的运行与步骤2的相同;第二个管式炉体1b温度从900℃升温至970℃,保温10~20min,后降温至900℃,对样品W1完成推结处理(形成PN结),完成后第二个管式炉体1b内切换为氮气。在进行以上处理的同时,在炉体外准备待料样品W3。
步骤4、开启三个管式炉体1a、1b、1c的进料炉门11和出料炉门12;第二输送浆3将样品W1从第二个管式炉体1b送入第三个管式炉体1c,同时,第一输送浆2将样品W2从第一个管式炉体1a送入第二个管式炉体1b,并且还将样品W3送入第一个管式炉体1a,行进过程中,通入O2和N2混合气体,待到特定位置后,第一输送浆2和第二输送浆3退出,关闭三个管式炉体1a、1b、1c的进料炉门11和出料炉门12。第一个管式炉体1a对样品W3的处理参阅步骤2,第二个管式炉体1b对样品W2的处理参阅步骤3;在第三个管式炉体1c中,将温度从800℃升温至880℃,保温10~20min,炉内通入O2与N2,后降温至800℃,对样品W1完成降温氧化处理。在进行以上处理的同时,在炉体外准备待料样品W4。
步骤5、开启三个管式炉体1a、1b、1c的进料炉门11和出料炉门12;第二输送浆3将样品W1从第三个管式炉体1c中送出,第二输送浆3还将样品W2从第二个管式炉体1b送入第三个管式炉体1c;同时,第一输送浆2将样品W3从第一个管式炉体1a送入第二个管式炉体1b,并且还将样品W4送入第一个管式炉体1a,行进过程中,通入O2和N2混合气体,待到特定位置后,第一输送浆2和第二输送浆3退出,关闭三个管式炉体1a、1b、1c的进料炉门11和出料炉门12。第一个管式炉体1a对样品W4的处理参阅步骤2,第二个管式炉体1b对样品W3的处理参阅步骤3,第三个管式炉体1c对样品W2的处理参阅步骤4。在进行以上处理的同时,在炉体外准备待料样品W5。
按照如上的处理步骤1~5,完成了样品W1的整个扩散工艺,同样的道理,后续逐渐完成W2、W3、W4、……的扩散工艺。如上的工艺过程中,以样品W1为例,样品W1依次在第一个管式炉体1a、第二个管式炉体1b和第三个管式炉体1c中进行扩散工艺升温氧化(如上步骤2)、推结(如上步骤3)以及降温(如上步骤4)的过程,即,三个管式炉体1a、1b、1c分别对应于一个样品W1的不同工艺阶段,同时,三个管式炉体1a、1b、1c又可同时对不同的三个样品进行工艺处理(例如步骤4中,管式炉体1c对W1降温时,管式炉体1a、1b则分别对W3、W2进行相应的处理),由此可以节省每一个管式炉体各自的升温、降温时间,单舟样品(例如样品W1)运行周期为40~60min,相比于现有的2~2.5h的工艺运行周期明显缩短,明显提高了设备产能。综上所述,该扩散装置可以节省硅片样品的扩散工艺总体流程的时间,提高生产效率。
表1-扩散工艺顺序列表
步骤 待料 管式炉体1a 管式炉体1b 管式炉体1c 出料
1 W1
2 W2 W1
3 W3 W2 W1
4 W4 W3 W2 W1
5 W5 W4 W3 W2 W1
其中,三个管式炉体1a、1b、1c内的O2和N2气体比例可根据需求进行调整,其各个炉体内相对应的工艺温度、时间根据实际需求亦可进行调整。
以上所述仅是本申请的具体实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (7)

1.一种连续型管式扩散装置,其特征在于,所述扩散装置包括依次连接的三个管式炉体,每一所述管式炉体分别独立地设置有进料炉门、出料炉门、进气系统以及排气系统;其中,第一个管式炉体的设置有出料炉门的一端与第二个管式炉体的设置有进料炉门的一端相互连接,第二个管式炉体的设置有出料炉门的一端与第三个管式炉体的设置有进料炉门的一端相互连接;
所述扩散装置还包括可移动的第一输送浆和第二输送浆,所述第一输送浆配置在第一个管式炉体的设置有进料炉门的一端并且至少可以伸入到第二个管式炉体中,所述第二输送浆配置在第三个管式炉体的设置有出料炉门的一端并且至少可以伸入到第二个管式炉体中。
2.根据权利要求1所述的连续型管式扩散装置,其特征在于,每一所述管式炉体分别独立地设置有加热系统、冷却系统和温控系统。
3.根据权利要求1所述的连续型管式扩散装置,其特征在于,所述进气系统包括位于所述管式炉体顶部的进气管,所述进气管上设置有多个进气孔;所述排气系统包括位于所述管式炉体底部的排气管,所述排气管上设置有多个出气孔。
4.根据权利要求3所述的连续型管式扩散装置,其特征在于,所述多个进气孔在所述进气管上呈两行并排,两行所述进气孔的法线方向的夹角为100~140°。
5.根据权利要求4所述的连续型管式扩散装置,其特征在于,所述进气孔的孔径为0.5~1mm,每一行进气孔的相邻两个进气孔的间距为5~10mm。
6.根据权利要求3所述的连续型管式扩散装置,其特征在于,所述多个出气孔在所述排气管上呈一行排列,所述出气孔的开口朝向正上方。
7.根据权利要求6所述的连续型管式扩散装置,其特征在于,所述出气孔的孔径为0.5~1mm,相邻两个出气孔的间距为10~20mm。
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