CN209957925U - 一种用于制备多晶电池片的湿氧扩散设备 - 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多晶电池片的湿氧扩散设备。其包括扩散炉、源气罐、真空泵和尾气处理装置，源气罐与扩散炉连通的输气管通过支管连通有湿氧装置，湿氧装置包括设有进水口、进氧口和湿氧出口的壳体以及安装于壳体内的加热组件和搅拌组件；加热组件包括若干可伸缩的加热柱，加热柱将壳体内部空间分为中心区和分支区；搅拌组件包括驱动电机、中心搅拌柱和若干分支搅拌柱，中心搅拌柱固定连接于驱动电机的输出轴并安装于中心区，分支搅拌柱通过行星轮传动结构与驱动电机的输出轴连接并安装于分支区。该设备能够实现对硅片的湿氧扩散，且具有扩散均匀、扩散效率高的特点。

Description

一种用于制备多晶电池片的湿氧扩散设备

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多晶电池片的湿氧扩散设备。

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。多晶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。通过多晶电池片的实施，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。

制备多晶电池片时，采用湿氧扩散工艺可以成较好的氧化层，提升对硅片的钝化，减少晶体内部缺陷。而在优质氧化层的基础上，可以提高扩散的均匀性，均匀扩散表面PN结，从而利于形成浅结，减少表面复合，适应高效晶体硅太阳能电池浅结高方阻扩散的发展趋势，从而提高电池片转换效率。因此需要一种能够进行湿氧扩散的设备。

实用新型内容

本实用新型要解决上述问题，提供一种用于制备多晶电池片的湿氧扩散设备。

本实用新型解决问题的技术方案是，提供一种用于制备多晶电池片的湿氧扩散设备，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，所述源气罐与所述扩散炉连通的输气管通过支管连通有湿氧装置，所述湿氧装置包括设有进水口、进氧口和湿氧出口的圆柱状的壳体以及安装于壳体内的加热组件和搅拌组件；所述加热组件包括若干可伸缩的加热柱，所述加热柱将壳体内部空间分为中心区和分支区；所述搅拌组件包括驱动电机、中心搅拌柱和若干分支搅拌柱，所述中心搅拌柱固定连接于驱动电机的输出轴并安装于中心区，所述分支搅拌柱通过行星轮传动结构与驱动电机的输出轴连接并安装于分支区，所述行星轮传动结构包括中心轮、行星轮和齿圈，所述中心轮套接于驱动电机输出轴，并通过行星轮传动与所述分支搅拌柱连接的齿圈；所述加热柱由所述行星轮中间穿出。

优选地，所述加热柱顶部安装有液位检测器，所述加热柱中心点之间围成以壳体底面中心为中心，半径小于壳体底面半径的圆。

优选地，所述中心搅拌柱的顶部安装有水平向上倾斜30°-60°的蒸汽扰流板，所述蒸汽扰流板开设有若干小孔。

优选地，所述壳体顶部中心向上凸出形成蒸汽柜，所述蒸汽柜中部设有过滤板并将蒸汽柜内腔分为混合气区和混合区；所述进氧口设置于混合区。

优选地，所述中心搅拌柱的顶端和蒸汽扰流板延伸进入蒸汽柜的混合区。

优选地，所述湿氧出口安装有压力阀。

优选地，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。

本实用新型的有益效果：

1.通过湿氧装置制得湿氧并通入扩散炉内，湿氧氧化速度大大快于干氧氧化，可将原有的氧化时间进行缩短，从而提高产能，间接的降低单位能耗，单位人力成本。

2.湿氧装置中，首先制备水蒸气然后将其与氧气混合，制备水蒸气时采用若干均匀分布在壳体中的加热柱加热，并辅以搅拌，使得壳体中的热水受热全面、均匀，且加热柱顶部的液位检测器检测液位后控制加热柱伸缩，使加热柱顶部始终位于液面下，防止加热柱干烧。

附图说明

图1是一种用于制备多晶电池片的湿氧扩散设备的结构示意图；

图2是一种用于制备多晶电池片的湿氧扩散设备湿氧装置的结构示意图；

图3是一种用于制备多晶电池片的湿氧扩散设备湿氧装置的结构俯视图；

图4是一种用于制备多晶电池片的湿氧扩散设备扩散炉的结构示意图；

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；湿氧装置5，壳体500，进水口501，进氧口502，湿氧出口503，加热柱510，驱动电机520，中心搅拌柱530，蒸汽扰流板531，分支搅拌柱540，中心轮541，行星轮542，齿圈543，蒸汽柜550。

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。

一种用于制备多晶电池片的湿氧扩散设备，如图1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，源气罐2与扩散炉1连通的输气管通过支管连通有湿氧装置5。

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和湿氧装置5向扩散炉1内通入混合的含源氮气和湿氧以进行湿氧扩散，扩散完毕后以尾气处理装置4抽气并处理即可。

如图2和图3所示，湿氧装置5包括设有进水口501、进氧口502和湿氧出口503的圆柱状的壳体500以及安装于壳体500内的加热组件和搅拌组件。加热组件包括若干可伸缩的加热柱510，加热柱510将壳体500内部空间分为中心区和分支区，从而加热柱510能够同时对中心区和分支区中的水加热，节约能源。同时，在加热柱510顶部安装有液位检测器，能够检测液位后控制加热柱伸缩，使加热柱顶部始终位于液面下，防止加热柱干烧。本实用新型中，安装有4根均匀分布的加热柱510，加热柱510中心点之间围成以壳体500底面中心为中心，半径小于壳体500底面半径的圆。

搅拌组件包括驱动电机520、中心搅拌柱530和若干分支搅拌柱540，中心搅拌柱530固定连接于驱动电机520的输出轴并安装于中心区，分支搅拌柱540通过行星轮传动结构与驱动电机520的输出轴连接并安装于分支区，行星轮传动结构包括中心轮541、行星轮542和齿圈543，中心轮541套接于驱动电机520输出轴，并通过行星轮542传动与分支搅拌柱540连接的齿圈543；加热柱510由行星轮542中间穿出。驱动电机520的输出轴能够同时带动中心搅拌柱530和分支搅拌柱540以不同的速度旋转，保证加热均匀。

其中，中心搅拌柱530的顶部安装有水平向上倾斜30°-60°的蒸汽扰流板531，蒸汽扰流板531开设有若干小孔。此外，中心搅拌柱530本体上还安装有搅拌爪用以搅拌。

特别的是，壳体500顶部中心向上凸出形成蒸汽柜550，蒸汽柜550中部设有过滤板551并将蒸汽柜550内腔分为混合气区和混合区；进氧口502设置于混合区。中心搅拌柱530的顶端和蒸汽扰流板531延伸进入蒸汽柜550的混合区，用于对产生的蒸汽和由进氧口502进入的氧气进行进行扰流搅拌使得两者均匀混合后逸出。同时中心搅拌柱与蒸汽扰流板531的连接处安装有液位检测器以防止液位过高。

此外，湿氧出口503安装有压力阀。

如图4所示，本实施中的扩散炉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。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和湿氧装置5向立式炉体10内输入含源氮气和湿氧混合气，混合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。

此外，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。

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)

1.一种用于制备多晶电池片的湿氧扩散设备，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：所述源气罐（2）与所述扩散炉（1）连通的输气管通过支管连通有湿氧装置（5），所述湿氧装置（5）包括设有进水口（501）、进氧口（502）和湿氧出口（503）的圆柱状的壳体（500）以及安装于壳体（500）内的加热组件和搅拌组件；所述加热组件包括若干可伸缩的加热柱（510），所述加热柱（510）将壳体（500）内部空间分为中心区和分支区；所述搅拌组件包括驱动电机（520）、中心搅拌柱（530）和若干分支搅拌柱（540），所述中心搅拌柱（530）固定连接于驱动电机（520）的输出轴并安装于中心区，所述分支搅拌柱（540）通过行星轮传动结构与驱动电机（520）的输出轴连接并安装于分支区，所述行星轮传动结构包括中心轮（541）、行星轮（542）和齿圈（543），所述中心轮（541）套接于驱动电机（520）输出轴，并通过行星轮（542）传动与所述分支搅拌柱（540）连接的齿圈（543）；所述加热柱（510）由所述行星轮（542）中间穿出。

2.根据权利要求1所述的一种用于制备多晶电池片的湿氧扩散设备，其特征在于：所述加热柱（510）顶部安装有液位检测器，所述加热柱（510）中心点之间围成以壳体（500）底面中心为中心，半径小于壳体底面半径的圆。

3.根据权利要求1所述的一种用于制备多晶电池片的湿氧扩散设备，其特征在于：所述中心搅拌柱（530）的顶部安装有水平向上倾斜30°-60°的蒸汽扰流板（531），所述蒸汽扰流板（531）开设有若干小孔。

4.根据权利要求3所述的一种用于制备多晶电池片的湿氧扩散设备，其特征在于：所述壳体（500）顶部中心向上凸出形成蒸汽柜（550），所述蒸汽柜（550）中部设有过滤板（551）并将蒸汽柜（550）内腔分为混合气区和混合区；所述进氧口（502）设置于混合区。

5.根据权利要求4所述的一种用于制备多晶电池片的湿氧扩散设备，其特征在于：所述中心搅拌柱（530）的顶端和蒸汽扰流板（531）延伸进入蒸汽柜（550）的混合区。

6.根据权利要求1所述的一种用于制备多晶电池片的湿氧扩散设备，其特征在于：所述湿氧出口（503）安装有压力阀。

7.根据权利要求1所述的一种用于制备多晶电池片的湿氧扩散设备，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。

8.根据权利要求7所述的一种用于制备多晶电池片的湿氧扩散设备，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。

9.根据权利要求7所述的一种用于制备多晶电池片的湿氧扩散设备，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。

10.根据权利要求9所述的一种用于制备多晶电池片的湿氧扩散设备，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。

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