CN206298661U - 一种扩散炉 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种扩散炉，包括炉体，炉体内设置有用于装载硅片的石英舟，石英舟的正上方设置有喷淋管，喷淋管的底部设置有相互平行的至少三组并排设置的喷淋孔，同一组的喷淋孔的形状和大小相同，喷淋孔包括位于外侧的两组第一喷淋孔和位于内侧的至少一组第二喷淋孔，第二喷淋孔的面积小于第一喷淋孔的面积，第二喷淋孔的位置与石英舟的中部相对应。由于第二喷淋孔设置在喷淋管的内侧的区域，与石英舟的中部区域很接近，可以有效地提高位于硅片中部位置的POCl3的浓度，且第二喷淋孔的面积小于第一喷淋孔的面积，可以避免硅片中部位置的POCl3的浓度过高，利于保持与硅片边缘的POCl3的适度浓度差，提高硅片的表面的方块电阻的均匀性和性能。
Description
技术领域
本实用新型涉及太阳能电池片的技术领域，尤其涉及一种扩散炉。
背景技术
太阳能电池是一种有效地吸收太阳辐射能，利用光生伏打效应把光能转换成电能的器件，当太阳光照在半导体P‐N结上，形成新的空穴一电子对，在P‐N结电场的作用下，空穴由N区流向P区，电子由P区流向N区，接通电路后就形成电流。由于是利用各种势垒的光生伏特效应将太阳光能转换成电能的固体半导体器件，故又称太阳能电池或光伏电池，是太阳能电池阵电源系统的重要组件。太阳能电池主要有晶硅电池、三五族半导体电池、无机电池和有机电池等，其中晶硅太阳能电池居市场主流主导地位。
太阳能电池的制造过程中，硅片的表面需要在扩散炉中进行扩散工艺处理，其主要其利用杂质原子向半导体芯片内部扩散的方法，改变半导体芯片表面层的导电类型，从而形成P‐N结，是形成P‐N结的主要工艺。现有扩散炉管如图1所示，其包括炉体1′，炉体1′内设置有用于转载硅片21′的石英舟22′，在石英舟22′的上方设置喷淋管3′，喷淋管3′的底部设置有喷淋孔31′，如图2所示(图2为喷淋管3′的仰视方向的局部结构示意图)，喷淋孔31′一般分两排均布在喷淋管3′的底部，石英舟22′的下方设置有排气管4′，排气管4′的末端为排气口，喷淋孔31′喷淋的POCl3经过硅片21′时，部分位于硅片21′表面完成扩散，其余的POCl3通过排气管4′排出。现有的扩散炉进行喷淋扩散时，喷淋管3′的喷淋孔31′距离硅片21′距离偏大，排气管4′的排气口在炉口端或在炉底，由于硅片21′的阻挡作用，硅片21′的中部位置的气流阻力比边缘气流阻力大，使得硅片21′中心位置附近的POCl3浓度低于硅片21′的边缘附近的POCl3的浓度，导致扩散后的硅片21′的表面的方块电阻产生差异，硅片21′的中心区域的方块电阻大，边缘区域的方块电阻小，影响硅片21′的表面的方块电阻的均匀性，降低了硅片21′的性能。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提出一种扩散炉，提高位于硅片中部位置的POCl3的浓度，提高硅片的表面的方块电阻的均匀性和性能。
为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种扩散炉，包括炉体，所述炉体内设置有用于装载硅片的石英舟，所述石英舟的正上方设置有喷淋管，所述喷淋管的底部设置有相互平行的至少三组并排设置的喷淋孔，同一组的所述喷淋孔的形状和大小相同，所述喷淋孔包括位于外侧的两组第一喷淋孔和位于内侧的至少一组第二喷淋孔，所述第二喷淋孔的横截面积小于所述第一喷淋孔的横截面积，所述第二喷淋孔的位置与所述石英舟的中部相对应。
其中，所述第二喷淋孔的位置与所述第一喷淋孔的位置相互错位设置。
其中，每组所述喷淋孔均为圆孔，一组所述第一喷淋孔的数量多于一组所述第二喷淋孔的数量。
其中，所述第二喷淋孔的横截面积为0.0314mm2-0.07065mm2，所述第一喷淋孔的横截面积为0.07065mm2-0.1256mm2。
其中，所述喷淋管为圆柱形，每组所述喷淋孔均沿所述喷淋管的轴向设置，所述第二喷淋孔位于所述喷淋管的最低处，两组所述第一喷淋孔对称设置于所述第二喷淋孔的两侧。
其中，所述石英舟的相对的两个侧边相对于最低处的一组所述第二喷淋孔对称设置。
其中，所述石英舟的下方设置有末端封闭的排气管，所述排气管与所述喷淋管平行，所述排气管的顶部沿所述排气管的轴向均布有排气孔。
其中，每个所述排气孔均连通有竖直向上设置的排气旁管。
其中，所述排气管的前端连通吸气装置。
其中，所述排气管可绕其轴线转动，所述排气管的前端设置有把手，以便于转动所述排气管。
有益效果：本实用新型提供了一种扩散炉，包括炉体，所述炉体内设置有用于装载硅片的石英舟，所述石英舟的正上方设置有喷淋管，所述喷淋管的底部设置有相互平行的至少三组并排设置的喷淋孔，同一组的所述喷淋孔的形状和大小相同，所述喷淋孔包括位于外侧的两组第一喷淋孔和位于内侧的至少一组第二喷淋孔，所述第二喷淋孔的横截面积小于所述第一喷淋孔的横截面积，所述第二喷淋孔的位置与所述石英舟的中部相对应。由于第二喷淋孔设置在喷淋管的内侧的区域，与石英舟的中部区域很接近，可以有效地提高位于硅片中部位置的POCl3的浓度，且第二喷淋孔的横截面积小于第一喷淋孔的横截面积，可以避免硅片中部位置的POCl3的浓度过高，利于保持与硅片边缘的POCl3的适度浓度差，提高硅片的表面的方块电阻的均匀性和性能。
附图说明
图1是现有技术的扩散炉的结构示意图。
图2是现有技术的喷淋管的仰视方向的局部结构示意图。
图3是本实用新型的实施例1的扩散炉的结构示意图。
图4是本实用新型的实施例1的喷淋管的仰视方向的局部结构示意图。
图5是本实用新型的实施例1的排气管的俯视方向的局部结构示意图。
图6是本实用新型的实施例1的POCl3在扩散炉中的扩散示意图。
其中：
1-炉体，21-硅片，22-石英舟，3-喷淋管，31-喷淋孔，311-第一喷淋孔，312-第二喷淋孔，4-排气管，41-排气孔，42-排气旁管，5-吸气装置，6-把手，1′-炉体，21′-硅片，22′-石英舟，3′-喷淋管，31′-喷淋孔，4′-排气管。
具体实施方式
为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。
实施例1
请参考图3-图6，本实施例提供了一种扩散炉，包括炉体1，炉体1内设置有用于装载硅片21的石英舟22，石英舟22的正上方设置有喷淋管3，喷淋管3的底部设置有相互平行的至少三组并排设置的喷淋孔31，同一组的喷淋孔31的形状和大小相同，喷淋孔31包括位于外侧的两组第一喷淋孔311和位于内侧的至少一组第二喷淋孔312，第二喷淋孔312的横截面积小于第一喷淋孔311的横截面积，第二喷淋孔312的位置与石英舟22的中部相对应。第二喷淋孔312设置在喷淋管3的内侧的区域，与石英舟22的中部区域很接近，可以有效地提高位于硅片21中部位置的POCl3的浓度，且第二喷淋孔312的横截面积小于第一喷淋孔311的横截面积，可以避免硅片21中部位置的POCl3的浓度过高，利于保持与硅片21边缘的POCl3的适度浓度差，提高硅片21的表面的方块电阻的均匀性和性能。具体而言，第二喷淋孔312的横截面积可以为0.0314mm2-0.07065mm2，第一喷淋孔311的横截面积为0.07065mm2-0.1256mm2，可以保持合适的POCl3的浓度差，提高硅片21的表面的方块电阻的均匀性和性能。
本实施例中，第二喷淋孔312的位置可以与第一喷淋孔311的位置相互错位设置，使得第二喷淋孔312喷淋的POCl3可以更好的与第一喷淋孔311喷淋的POCl3相互作用，进一步补充在第一喷淋孔311的空隙处的POCl3的浓度。每组喷淋孔31可以都为均匀布置，更好地保持硅片21表面的POCl3的浓度的均匀性。每组喷淋孔31可以都设置为圆孔，便于制造，且喷出的POCl3更均匀。一组第一喷淋孔311的数量多于一组第二喷淋孔312的数量，一般而言，第一喷淋孔311会超出第二喷淋孔312的两端，第二喷淋孔312主要位于中部区域，以增强中部区域的POCl3的浓度。
喷淋管3可以为圆柱形，每组喷淋孔31均沿喷淋管3的轴向设置，第二喷淋孔312位于喷淋管3的最低处，两组第一喷淋孔311对称设置于第二喷淋孔312的两侧。此时，第二喷淋孔312垂直向下喷射POCl3，第一喷淋孔311则斜向下向外喷射，可以扩大POCl3的喷射范围，以直径比较小的喷淋管3即可满足比较宽区域的石英舟22的喷射需求。石英舟22的相对的两个侧边相对于最低处的一组第二喷淋孔312对称设置，此时第二喷淋孔312位于石英舟22的中部的正上方，直接影响硅片21的中部的POCl3的浓度，且硅片21的本身也关于第二喷淋孔312对称，即硅片21的两侧边相对于最低处的一组第二喷淋孔312对称设置，硅片21的表面的性能更一致。由于采用了圆柱形的喷淋管，可以扩大POCl3的喷射范围。
本实施例中，在石英舟22的下方设置有末端封闭的排气管4，排气管4与喷淋管3平行，排气管4的顶部沿排气管4的轴向均布有排气孔41。每个排气孔41均连通有竖直向上设置的排气旁管42，排气旁管42与排气孔41同心。排气管4的末端封闭，避免POCl3集聚从排气管4的末端排出，影响POCl3的浓度均匀分布。排气旁管42可以比较贴近硅片21的底部，从硅片21的底边缘附近收集气体，降低了硅片21的底边缘的气体压力，增加硅片21之间的气体向下流动的动力，增加硅片21之间气体流动性，降低硅片表面POCl3浓度差。排气旁管42和排气孔41均可以设置比较密集，进一步提高硅片21的底部的气压的均匀性，使得POCl3在排出时的浓度比较均匀，增加硅片之间气体流动的均匀性，降低硅片21的方块电阻差异，提高方块电阻均匀性。喷淋管3的底部通过设置第二喷淋孔312，使得POCl3在喷淋时的浓度比较均匀，结合排气旁管42，使得POCl3在排出时的浓度比较均匀，从而使得POCl3在喷淋的过程中均能保证比较好的均匀性，进一步提高了硅片21的表面的扩散的均匀性。排气旁管42需要耐高温和耐腐蚀，可以选用石英等材料制作。
本实施例的排气管4的前端还连通有吸气装置5，吸气装置5可以是抽气风机等，通过吸气装置5可以调节炉体1内的气体的流动速度，调整扩散过程的速度。由于石英舟22需要通过其他的辅助装置进出炉体1，一般是在石英舟22的底部将石英舟22送入炉体1，因此，排气管4本身不能离石英舟22的底面太近，以留有一定的空间供辅助装置活动，而为了获得更好的排气气压的均匀性，排气旁管42可以离硅片21的底面比较近，从而比较靠近石英舟22的底面，因此，排气管4可以通过轴承等部件支撑于支架或连接于炉体1，使得排气管4可以绕其轴线转动，在排气管4的前端设置有把手6，便于转动排气管4。在石英舟22的进出过程中，通过转动把手，使得排气管4上的排气旁管42向下转动一定的角度，如转动45-90°，留出空间供辅助装置操作，在石英舟22进入炉体1，完成进炉的操作，辅助装置退出炉体1后，再转动把手6，使得排气旁管42向上竖立。在把手6的位置还设置有锁定装置，在排气旁管42转动到合适的角度时，通过锁定装置锁紧排气管4，保持排气旁管42的位置。锁定装置可以是锁紧圈等通过摩擦力锁紧的机构。
本实施例的第二喷淋孔312的直径可以设置为0.1mm-0.15mm，在此参数下，既能提高硅片21的中部区域的POCl3的浓度，又避免由于第二喷淋孔312的直径过大导致硅片21中部位置的POCl3的浓度过高，且第二喷淋孔312的直径比较小，在第二喷淋孔312的排列方向上的各个第二喷淋孔312中喷出的POCl3的浓度的差值可以忽略，即可以认为各个第二喷淋孔312中喷出的POCl3的浓度基本一致。排气孔41的直径可以设置为0.15mm-0.2mm，排气旁管42的长度可以设置为5cm-8cm，直径可以设置为4.2-4.6mm，排气旁管42的间距可以设置为0.1mm-0.15mm，通过密集排布的排气旁管42，可以更好地提高排气处的排气压力的均匀性。排气孔41的直径比较小，在排气孔41的排列方向上的各个排气孔41之间的排气压力差基本可以忽略，即可以认为各个排气孔41的排气压力基本一致。
以上内容仅为本实用新型的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
Claims (10)
1.一种扩散炉，其特征在于，包括炉体(1)，所述炉体(1)内设置有用于装载硅片(21)的石英舟(22)，所述石英舟(22)的正上方设置有喷淋管(3)，所述喷淋管(3)的底部设置有相互平行的至少三组并排设置的喷淋孔(31)，同一组的所述喷淋孔(31)的形状和大小相同，所述喷淋孔(31)包括位于外侧的两组第一喷淋孔(311)和位于内侧的至少一组第二喷淋孔(312)，所述第二喷淋孔(312)的横截面积小于所述第一喷淋孔(311)的横截面积，所述第二喷淋孔(312)的位置与所述石英舟(22)的中部相对应。
2.如权利要求1所述的扩散炉，其特征在于，所述第二喷淋孔(312)的位置与所述第一喷淋孔(311)的位置相互错位设置。
3.如权利要求1所述的扩散炉，其特征在于，每组所述喷淋孔(31)均为圆孔，一组所述第一喷淋孔(311)的数量多于一组所述第二喷淋孔(312)的数量。
4.如权利要求1-3任一项所述的扩散炉，其特征在于，所述第二喷淋孔(312)的横截面积为0.0314mm2-0.07065mm2，所述第一喷淋孔(311)的横截面积为0.07065mm2-0.1256mm2。
5.如权利要求1-3任一项所述的扩散炉，其特征在于，所述喷淋管(3)为圆柱形，每组所述喷淋孔(31)均沿所述喷淋管(3)的轴向设置，所述第二喷淋孔(312)位于所述喷淋管(3)的最低处，两组所述第一喷淋孔(311)对称设置于所述第二喷淋孔(312)的两侧。
6.如权利要求5所述的扩散炉，其特征在于，所述石英舟(22)的相对的两个侧边相对于最低处的一组所述第二喷淋孔(312)对称设置。
7.如权利要求5所述的扩散炉，其特征在于，所述石英舟(22)的下方设置有末端封闭的排气管(4)，所述排气管(4)与所述喷淋管(3)平行，所述 排气管(4)的顶部沿所述排气管(4)的轴向均布有排气孔(41)。
8.如权利要求7所述的扩散炉，其特征在于，每个所述排气孔(41)均连通有竖直向上的排气旁管(42)。
9.如权利要求8所述的扩散炉，其特征在于，所述排气管(4)的前端连通吸气装置(5)。
10.如权利要求8或9所述的扩散炉，其特征在于，所述排气管(4)可绕其轴线转动，所述排气管(4)的前端设置有把手(6)，以便于转动所述排气管(4)。
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| CN201621076101.8U CN206298661U (zh) | 2016-09-23 | 2016-09-23 | 一种扩散炉 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN114381807A (zh) * | 2020-10-22 | 2022-04-22 | 中国科学院微电子研究所 | 扩散炉 |
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- 2016-09-23 CN CN201621076101.8U patent/CN206298661U/zh not_active Expired - Fee Related
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