CN209561444U - 一种用于制备薄层多晶硅电池片的低压扩散设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及太阳能电池技术领域，尤其涉及一种用于制备薄层多晶硅电池片的低压扩散设备。包括扩散炉、源气罐、真空泵和尾气处理装置，扩散炉包括顶部设置炉门的立式炉体和设置于立式炉体的加热器、石英舟以及升降组件；升降组件包括电机和与电机的输出轴连接、且设有外螺纹的驱动轴，石英舟包括环形的底座以及设置于底座的筒架，底座内环设有内螺纹并与驱动轴螺纹连接、外环通过凸起体滑动设置于立式炉体内壁轴向开设的滑槽；筒架的内环和外环均设有用于承载硅片的承载座；筒架、底座以及承载座均空心、并相互连通，底座设有可供源气罐的输气管插入的进气口，承载座底面设有出气孔。该设备具有低压、均匀、高效的扩散效果。

Description

一种用于制备薄层多晶硅电池片的低压扩散设备

技术领域

本实用新型涉及太阳能电池技术领域，尤其涉及一种用于制备薄层多晶硅电池片的低压扩散设备。

背景技术

在现阶段能源问题日益严峻，传统能源储量下降和带来的环境问题越来越制约经济的发展，从而导致新能源产业迅猛发展。在这样的大背景下光伏产业作为新能源产业的中坚力量，快速在我国遍地开花。但是，长期以来光伏产业的尖端技术和工艺大部分被国外企业所垄断，况且光伏行业又面临越来越激烈的竞争，这就要求我们国内企业必须搞自主研发，提升国内光伏企业的竞争力。

在各种太阳能电池中，硅太阳能电池因其可靠性高、寿命长、能承受各种环境变化等优点成为太阳能电池的主要品种。太阳电池产业化所面临的主要问题之一是如何在保证电池高转换效率前提下降低生产成本。薄层多晶硅电池片既能增大电池有效受光面积且不至于显著增大电阻损失影响填充因子，又能降低单片电池银浆耗量，从而使得转换效率提升和生产成本降低，提升企业的市场竞争力。通过薄层多晶硅电池片的实施，可推进我国光伏技术的发展和进步，提高光电转换效率，降低太阳电池的生产成本，解决因日益严重的能源匮乏而制约我国经济发展的矛盾。

而真空扩散工艺能够通过低压环境使分子自由程增长，增强穿透力，从而提升掺杂均匀性，减少紊流，提高气氛均匀性，快速排空，减少表面复合、降低掺杂源耗，从而制备得到薄层多晶硅电池片，因此需要一种能够进行低压扩散的设备。

实用新型内容

本实用新型要解决上述问题，提供一种用于制备薄层多晶硅电池片的低压扩散设备。

本实用新型解决问题的技术方案是，提供一种用于制备薄层多晶硅电池片的低压扩散设备，包括扩散炉、与扩散炉连接的源气罐、真空泵以及尾气处理装置，所述扩散炉包括顶部设置炉门的立式炉体和设置于立式炉体的加热器、石英舟以及用于运输石英舟的升降组件；所述升降组件包括电机和设置于立式炉体中心、与所述电机的输出轴连接、且设有外螺纹的驱动轴，所述石英舟包括环形的底座以及设置于底座的筒架，所述底座内环设有内螺纹并与所述驱动轴螺纹连接、外环通过凸起体滑动设置于所述立式炉体内壁轴向开设的滑槽；所述筒架的内环和外环均设有用于承载硅片的承载座；所述筒架、底座以及承载座均空心、并相互连通，所述底座设有可供所述源气罐的输气管插入的进气口，所述承载座底面设有出气孔。

优选地，所述加热器包括若干加热块，所述加热块的设置密度由立式炉体的顶部到底部递减。

优选地，所述筒架的顶部设有与所述底座形状大小一致的稳固座，所述稳固座的顶部设有把手。

优选地，所述稳固座内部空心并与所述筒架连通，所述稳固座靠近所述筒架的一面设有若干循环气孔。

优选地，所述立式炉体的侧壳和底壳均包括外壳体和内壳体，且外壳体和内壳体之间形成冷却水腔，所述冷却水腔的上部设有出水口、下部设有进水口。

优选地，所述驱动轴内部空心，所述驱动轴位于冷却水腔的部分设有若干输水孔。

优选地，所述炉门包括外封闭门和内封闭门，且所述外封闭门和内封闭门之间空心；所述内封闭门设有与所述冷却水腔连通的输水口。

优选地，所述立式炉体侧壳的顶部凸出形成插入部，所述插入部设有外螺纹，所述输水口侧壁设有与所述外螺纹配合连接的内螺纹。

优选地，所述插入部截面为圆台形。

优选地，所述输气管用于插入所述底座进气口的端部为锥形并设有外螺纹，所述进气口侧壁设有与所述外螺纹配合的内螺纹。

本实用新型的有益效果：

1.通过真空泵对扩散炉内抽真空的方式，降低了扩散炉内部的压力，使分子自由程增长，增强穿透力，从而提升掺杂均匀性，减少紊流，提高气氛均匀性，快速排空，减少表面复合、降低掺杂源耗。

2.将硅片通过承载座安置于筒架的内环和外环，以提高炉内硅片容积度，从而提高扩散效率；同时源气经筒架、由承载座底面的出气孔向下方承载座上的硅片扩散，以均匀每块硅片得到扩散的效果，提高产品均匀度。

3.石英舟通过升降组件进出立式炉体，简单方便。

附图说明

图1是一种用于制备薄层多晶硅电池片的低压扩散设备的结构示意图；

图2是一种用于制备薄层多晶硅电池片的低压扩散设备的俯视图；

图中：扩散炉1，立式炉体10，插入部10a，炉门11，加热器12，石英舟13，电机21，驱动轴22，底座31，筒架32，承载座33，稳固座34，冷却水腔14，源气罐2，真空泵3，尾气处理装置4。

具体实施方式

以下是本实用新型的具体实施方式，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。

一种用于制备薄层多晶硅电池片的低压扩散设备，如图1和图2所示，包括扩散炉1、与扩散炉1连接的源气罐2、真空泵3以及尾气处理装置4。

使用时，将硅片置于扩散炉1内后通过真空泵3抽真空，然后由源气罐2向扩散炉1内通入含源氮气以进行低压扩散，扩散完毕后以尾气处理装置4抽气并处理即可。

扩散炉1包括顶部设置炉门11的立式炉体10和设置于立式炉体10的加热器12、石英舟13以及用于运输石英舟13的升降组件。加热器12包括若干加热块，加热块的设置密度由立式炉体10的顶部到底部递减。升降组件包括电机21和设置于立式炉体10中心、与电机21的输出轴连接、且设有外螺纹的驱动轴22，石英舟13包括环形的底座31以及设置于底座31的筒架32，底座31内环设有内螺纹并与驱动轴22螺纹连接、外环通过凸起体滑动设置于立式炉体10内壁轴向开设的滑槽；筒架32的内环和外环均设有用于承载硅片的承载座33；筒架32、底座31以及承载座33均空心、并相互连通，底座31设有可供源气罐2的输气管插入的进气口，承载座33底面设有出气孔。

使用时，首先进行硅片放置：打开炉门11，使电机21驱动驱动轴22正向转动，在螺纹连接以及立式炉体10内壁的限位作用下，石英舟13向上移动逐渐被运出立式炉体10，然后在承载座33上依次放置硅片。然后进行扩散：使电机21驱动驱动轴22反向转动，石英舟13即被运入立式炉体10内、运输至输气管的端部插入进气口为止；盖上炉门11；通过真空泵3抽真空，打开源气罐2向立式炉体10内输入含源氮气，含源氮气由输气管进入底座31、经筒架32进入承载座33，然后由出气孔向下逸出对硅片进行扩散作用。

其中，为了保持输气管与进气口连接后的密封性，输气管用于插入底座31进气口的端部为锥形并设有外螺纹，进气口侧壁设有与外螺纹配合的内螺纹。输气管的端部插入进气口后，转动输气管，使得两者之间螺纹连接，由于输气管的端部为锥管螺纹、进气口侧壁为直管螺纹，两者连接后至少有一圈是咬死的，从而达到密封效果。

扩散操作完毕后还需要进行冷却操作，立式炉体10的侧壳和底壳均包括外壳体和内壳体，且外壳体和内壳体之间形成冷却水腔14，冷却水腔14的上部设有出水口、下部设有进水口，向冷却水腔14进冷却水即可。进一步地，驱动轴22内部空心，驱动轴22位于冷却水腔14的部分设有若干输水孔，以将冷却水腔14内的水导入驱动轴22，增强冷却强度。炉门11包括外封闭门和内封闭门，且外封闭门和内封闭门之间空心；内封闭门设有与冷却水腔14连通的输水口，以将冷却水腔14内的冷却水导入炉门11内，增强冷却强度，同时两层的封闭门还具有更好的封闭效果和更长的使用寿命。

同样地，为了保证密封性，立式炉体10侧壳的顶部凸出形成插入部10a，插入部10a设有外螺纹，输水口侧壁设有与外螺纹配合连接的内螺纹，插入部10a截面为圆台形。

此外，为了提高石英舟13于升降组件运输的稳定性，还可以在筒架32的顶部设置与底座31形状大小一致的稳固座34，而稳固座34的顶部还可以设有把手，以便于操作人员对石英舟13进行安装、运输。

同时稳固座34内部空心并与筒架32连通，稳固座34靠近筒架32的一面设有若干循环气孔，由承载座33底面出气孔出来的含源氮气可以由循环气孔进入筒架32后再逸出，以提高含源氮气的利用率。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种用于制备薄层多晶硅电池片的低压扩散设备，包括扩散炉（1）、与扩散炉（1）连接的源气罐（2）、真空泵（3）以及尾气处理装置（4），其特征在于：所述扩散炉（1）包括顶部设置炉门（11）的立式炉体（10）和设置于立式炉体（10）的加热器（12）、石英舟（13）以及用于运输石英舟（13）的升降组件；所述升降组件包括电机（21）和设置于立式炉体（10）中心、与所述电机（21）的输出轴连接、且设有外螺纹的驱动轴（22），所述石英舟（13）包括环形的底座（31）以及设置于底座（31）的筒架（32），所述底座（31）内环设有内螺纹并与所述驱动轴（22）螺纹连接、外环通过凸起体滑动设置于所述立式炉体（10）内壁轴向开设的滑槽；所述筒架（32）的内环和外环均设有用于承载硅片的承载座（33）；所述筒架（32）、底座（31）以及承载座（33）均空心、并相互连通，所述底座（31）设有可供所述源气罐（2）的输气管插入的进气口，所述承载座（33）底面设有出气孔。

2.根据权利要求1所述的一种用于制备薄层多晶硅电池片的低压扩散设备，其特征在于：所述加热器（12）包括若干加热块，所述加热块的设置密度由立式炉体（10）的顶部到底部递减。

3.根据权利要求1所述的一种用于制备薄层多晶硅电池片的低压扩散设备，其特征在于：所述筒架（32）的顶部设有与所述底座（31）形状大小一致的稳固座（34），所述稳固座（34）的顶部设有把手。

4.根据权利要求3所述的一种用于制备薄层多晶硅电池片的低压扩散设备，其特征在于：所述稳固座（34）内部空心并与所述筒架（32）连通，所述稳固座（34）靠近所述筒架（32）的一面设有若干循环气孔。

5.根据权利要求1所述的一种用于制备薄层多晶硅电池片的低压扩散设备，其特征在于：所述立式炉体（10）的侧壳和底壳均包括外壳体和内壳体，且外壳体和内壳体之间形成冷却水腔（14），所述冷却水腔（14）的上部设有出水口、下部设有进水口。

6.根据权利要求5所述的一种用于制备薄层多晶硅电池片的低压扩散设备，其特征在于：所述驱动轴（22）内部空心，所述驱动轴（22）位于冷却水腔（14）的部分设有若干输水孔。

7.根据权利要求5所述的一种用于制备薄层多晶硅电池片的低压扩散设备，其特征在于：所述炉门（11）包括外封闭门和内封闭门，且所述外封闭门和内封闭门之间空心；所述内封闭门设有与所述冷却水腔（14）连通的输水口。

8.根据权利要求7所述的一种用于制备薄层多晶硅电池片的低压扩散设备，其特征在于：所述立式炉体（10）侧壳的顶部凸出形成插入部（10a），所述插入部（10a）设有外螺纹，所述输水口侧壁设有与所述外螺纹配合连接的内螺纹。

9.根据权利要求8所述的一种用于制备薄层多晶硅电池片的低压扩散设备，其特征在于：所述插入部（10a）截面为圆台形。

10.根据权利要求1所述的一种用于制备薄层多晶硅电池片的低压扩散设备，其特征在于：所述输气管用于插入所述底座（31）进气口的端部为锥形并设有外螺纹，所述进气口侧壁设有与所述外螺纹配合的内螺纹。