CN209636370U - 一种扩散炉 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种扩散炉，涉及太阳能电池制备技术领域。该扩散炉包括炉体、由炉体的根部伸入炉体内的进气管和排气管，进气管设置于排气管的上方，进气管和排气管之间形成容纳承载硅片的载体的空间，进气管包括主管路及多个副管路，主管路沿炉体轴向设置；多个副管路水平设置并与主管路的外周面连通，副管路和主管路的外周面上均设置有多个喷淋孔；排气管上沿轴向设置有多个开口向上的排气孔。该扩散炉中，进气管上设置有喷淋孔，排气管上设置排气孔，可以使炉体内的气体上下流动，有利于提高炉体内扩散气体的均匀性，从而提高扩散效果；进气管包括水平设置的副管路，可以将主管路中的气体向两侧扩散，提高气体沿炉体径向分布的均匀性。
Description
技术领域
本实用新型涉及太阳能电池制备技术领域，尤其涉及一种扩散炉。
背景技术
太阳能电池又称为“太阳能芯片”或“光电池”，是一种利用太阳光直接发电的光电半导体薄片。它只要被满足一定照度条件的光照到，瞬间就可输出电压及在有回路的情况下产生电流。太阳能电池的制备过程中，硅片需要依次经过制绒、扩散、刻蚀、镀膜以及印刷等工序。扩散工艺是太阳能电池制备过程中的一个核心工序，即硅片以石英舟为载体放入扩散炉中，在一定温度下，向扩散炉内通入氮气和扩散源，以使硅片的表面扩散沉积PN结。
现有的扩散炉如图1所示，包括炉体1＇、进气管2＇和排气管3＇，炉体1＇内部中空，用于放置承载硅片的石英舟，进气管2＇和排气管3＇的端部开口并伸入炉体1＇内，扩散气体由进气管2＇的端部开口进入炉体1＇后，与硅片反应后，经炉体1＇底部的排气管3＇的端口排出。这种结构使得扩散炉内靠近进气管2＇的端部开口的区域内扩散气体的浓度大，靠近排气管3＇的端部开口的区域的扩散气体的浓度小，使得炉体1＇内的硅片的反应速度和扩散速度不同，从而影响硅片扩散的良品率。此外，扩散时，扩散炉内的硅片竖直放置，扩散气体在扩散炉内的流动方向与硅片表面垂直，这种横向流动不利于硅片表面扩散气体的均匀分布，影响硅片表面与扩散气体的均匀反应，从而降低了硅片的性能。
因此，亟需一种扩散炉以解决扩散不均的问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提出一种扩散炉，扩散气体的浓度分布均匀，扩散效果好。
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、由所述炉体的根部伸入所述炉体内的进气管和排气管，所述进气管设置于所述排气管的上方，所述进气管和所述排气管之间形成容纳承载硅片的载体的空间，所述进气管包括：
主管路，所述主管路沿所述炉体轴向设置；及
多个副管路，多个所述副管路水平设置并与所述主管路的外周面连通，所述副管路和所述主管路的外周面上均设置有多个喷淋孔；
所述排气管上沿轴向设置有多个开口向上的排气孔。
其中，多个所述副管路互相平行且等间距设置。
其中，所述主管路上的所述喷淋孔沿远离所述炉体根部的方向逐渐增大。
其中，所述主管路上的所述喷淋孔的直径为0.2-0.4cm。
其中，所述副管路上的所述喷淋孔的大小相等。
其中，所述副管路上的所述喷淋孔的直径为0.15-0.2cm。
其中，所述副管路相对所述主管路的轴线对称设置。
其中，所述副管路的长度为6-8cm。
其中，所述排气管设置有至少两根，至少两根所述排气管均匀间隔设置于所述载体下方。
其中，所述排气孔的大小沿远离所述炉体根部的方向逐渐增大。
有益效果：本实用新型提供了一种扩散炉。该扩散炉中，进气管上设置有喷淋孔，排气管上设置排气孔，可以使炉体内的气体上下流动，有利于提高炉体内扩散气体的均匀性，从而提高扩散效果；进气管包括水平设置的副管路，可以将主管路中的气体向两侧扩散，提高气体沿炉体径向分布的均匀性。
附图说明
图1是现有技术中扩散炉的结构示意图；
图2是本实用新型提供的扩散炉的结构示意图；
图3是本实用新型提供的扩散炉的剖视图。
其中：
1、炉体；2、进气管；21、主管路；211、喷淋孔；22、副管路；3、排气管；31、排气孔；4、石英舟；5、硅片；
1＇、炉体；2＇、进气管；3＇、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。
本实施例提供了一种扩散炉，可以用于太阳能电池片制备工程中的扩散工艺。如图2所示，扩散炉包括炉体1以及由炉体1的末端伸入到炉体1内的进气管2和排气管3。炉体1可以为中空的圆筒结构，扩散时，硅片5放置在载体内，将载体由炉体1的炉口送入炉体1内。可选地，载体可以为石英舟4，硅片5竖直放置，相邻的硅片5之间设置有间隙。扩散源瓶与进气管2连接，进气管2沿炉体1的轴向延伸，扩散气体经过进气管2进入炉体1内后，与载体上的硅片5充分接触反应。排气管3沿炉体1的轴向延伸，排气管3与抽气装置连接，以便将反应后的气体排出炉体1外。
现有技术中，炉体1内的扩散气体沿炉体1的轴向流动，导致炉体1不同位置处扩散气体的浓度不均，影响硅片5表面与扩散气体的均匀反应，从而降低了硅片5的性能。
为解决上述问题，本实施例中，进气管2位于排气管3的上方，进气管2和排气管3之间形成容纳石英舟4的空间，且进气管2沿轴向设置有多个喷淋孔211，排气管3沿轴向设置有多个开口向上的排气孔31，使得进入炉体1内的气体沿竖直方向，即炉体1的径向流动，有利于提高炉体1内扩撒气体的均匀性，从而保证硅片5的性能。
由于进气管2的管径较小，扩散气体通过进气管2上的喷淋孔211进入炉体1内，容易导致同一高度内位于进气管2正下方的区域内扩散气体的浓度较大，而远离进气管2的区域内的扩散气体的浓度较小。为此，如图2和图3所示，本实施例中，进气管2包括主管路21和多个副管路22。主管路21沿炉体1的轴向延伸，且可以位于炉体1的中间位置。副管路22水平设置并与主管路21的外周面连通，主管路21和副管路22的外周面上均设置有多个喷淋孔211。通过设置副管路22，使得主管路21内的气体进入副管路22内，并通过主管路21和副管路22上的喷淋孔211进入炉体1内，使得水平方向上炉体1内各处扩散气体的浓度更加均匀。
为了将主管路21内的气体向两侧均匀地导出，副管路22可以相对主管路21的轴线对称设置，即主管路21相对的两侧均延伸有等长度的副管路22，使得扩散气体通过副管路22向两侧均匀扩散。可选地，副管路22的长度可以6-8cm，例如6cm、6.2cm、6.4cm、6.5cm、6.6cm、6.8cm、7cm、7.2cm、7.4cm、7.5cm、7.6cm、7.8cm、8cm。
多个副管路22可以平行且等间隔设置，有利于提高水平方向上炉体1内各处扩散气体的浓度更加均匀。可选地，副管路22可以与主管路21垂直设置，使得多个副管路22在炉体1内分布更加均匀。
副管路22上的喷淋孔211的大小可以相等，有利于扩散气体均匀分布。可选地，副管路22上的喷淋孔211的孔径可以为0.15-0.2cm，例如0.15cm、0.16cm、0.17cm、0.18cm、0.19cm、0.2cm。
可选地，喷淋孔211可以设置在主管路21和副管路22朝向石英舟4的一面，即喷淋孔211的开口向下。喷淋孔211也可以朝向炉体1的内壁设置，即喷淋孔211的开口向上。当喷淋孔211的开口朝向设置时，扩散气体进入炉体1内后，首先与炉体1的顶面碰撞，使得扩散气体分散的更加均匀，之后在向下流动与硅片5接触反应，保证炉体1内各处扩散气体的浓度相同，有利于提高扩散效果。
由于扩散源瓶与主管路21靠近炉体1根部的一端连通，气体由扩散源瓶进入进气管2内时，随着气体由喷淋孔211流出，主管路21内的压力沿靠近炉口的位置逐渐减小，导致靠近炉口位置的喷淋孔211流出的扩散气体的流量较小。为了避免主管路21内沿轴向的气体压力不同，而影响各个喷淋孔211喷出的扩散气体的流量，主管路21上的喷淋孔211的大小可以设置有渐变的。具体地，主管路21上的喷淋孔211的孔径大小可以沿远离炉体1根部的方向逐渐增大。即靠近炉口位置的喷淋孔211的孔径大于靠近炉体1根部位置的喷淋孔211的孔径，从而增大靠近炉口位置处喷淋孔211的流量，弥补气体压力减小对流量的影响，进而保证主管路21上各个喷淋孔211喷出的扩散气体的流量相同，以保证炉体1轴向上各处的扩散气体的浓度。
可选地，主管路21上的喷淋孔211的大小可以为0.2-0.4cm，例如0.2cm、0.22cm、0.24cm、0.25cm、0.26cm、0.28cm、0.3cm、0.32cm、0.34cm、0.35cm、0.36cm、0.38cm、4cm。相邻的两个喷淋孔211的孔径之差可以根据实际需要设定，本实施例中不作具体限定。
由于抽气装置与排气管3靠近炉体1根部的一端连接，抽气装置在使排气管3内产生负压时，排气管3内的真空度沿轴向分布不均，靠近炉体1根部位置的真空度较好，即负压大，靠近炉体1炉口位置的真空度较差，即负压较小，使得排气管3上沿轴向设置的排气孔31吸入的扩散气体的流量不等，不利于控制扩散炉内扩散气体均匀分布。
为此，本实施例中，排气管3上沿轴向设置的排气孔31的孔径大小是渐变的，排气孔31的孔径大小沿远离炉体1根部的方向逐渐增大，即靠近炉体1炉口位置的排气孔31孔径较大，靠近炉体1根部位置的排气孔31的孔径较小，从而平衡炉体1内沿轴向排出的气体浓度。
可选地，排气孔31的大小可以为0.2-0.4cm，例如0.2cm、0.22cm、0.24cm、0.25cm、0.26cm、0.28cm、0.3cm、0.32cm、0.34cm、0.35cm、0.36cm、0.38cm、4cm。相邻的两个排气孔31的孔径之差可以根据实际需要设定，本实施例中不作具体限定。
为进一步减小排气对扩散炉内气体浓度的影响，排气管3可以设置有至少两根，至少两个排气管3均匀间隔设置在载体的下方，以保证水平面内扩散气体的浓度均匀。本实施例中，排气管3的数量设置为两个。两个排气管3可以相对主管路21对称设置。在其他实施例中，排气管3可以设置两个以上。
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，包括炉体(1)、由所述炉体(1)的根部伸入所述炉体(1)内的进气管(2)和排气管(3)，所述进气管(2)设置于所述排气管(3)的上方，所述进气管(2)和所述排气管(3)之间形成容纳承载硅片(5)的载体的空间，其特征在于，所述进气管(2)包括：
主管路(21)，所述主管路(21)沿所述炉体(1)轴向设置；及
多个副管路(22)，多个所述副管路(22)水平设置并与所述主管路(21)的外周面连通，所述副管路(22)和所述主管路(21)的外周面上均设置有多个喷淋孔(211)；
所述排气管(3)上沿轴向设置有多个开口向上的排气孔(31)。
2.如权利要求1所述的扩散炉，其特征在于，多个所述副管路(22)互相平行且等间距设置。
3.如权利要求1所述的扩散炉，其特征在于，所述主管路(21)上的所述喷淋孔(211)沿远离所述炉体(1)根部的方向逐渐增大。
4.如权利要求1所述的扩散炉，其特征在于，所述主管路(21)上的所述喷淋孔(211)的直径为0.2-0.4cm。
5.如权利要求1所述的扩散炉，其特征在于，所述副管路(22)上的所述喷淋孔(211)的大小相等。
6.如权利要求1所述的扩散炉，其特征在于，所述副管路(22)上的所述喷淋孔(211)的直径为0.15-0.2cm。
7.如权利要求1所述的扩散炉，其特征在于，所述副管路(22)相对所述主管路(21)的轴线对称设置。
8.如权利要求1所述的扩散炉，其特征在于，所述副管路(22)的长度为6-8cm。
9.如权利要求1-8中任一项所述的扩散炉，其特征在于，所述排气管(3)设置有至少两根，至少两根所述排气管(3)均匀间隔设置于所述载体下方。
10.如权利要求1-8中任一项所述的扩散炉，其特征在于，所述排气孔(31)的大小沿远离所述炉体(1)根部的方向逐渐增大。
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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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2019
- 2019-02-14 CN CN201920197660.1U patent/CN209636370U/zh active Active
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