CN212058245U - 一种晶硅太阳能电池烧结装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种晶硅太阳能电池烧结装置，包括贯穿于整个烧结炉内的用于传输待烧结太阳能电池片的传输炉带及控制系统，所述烧结炉的炉膛依次设置有烘干区、烧结区以及冷却区；所述烘干区的炉腔内上方设置有第一排风管、第一加热组件以及燃烧塔；所述烧结区的炉腔内上、下方分别设有第二加热组件和第二压缩空气气嘴，上方还设有第二排风管以及特殊气体气嘴；所述冷却区的炉腔内上方设有冷却吹风气嘴及冷却抽风管道。

Description

一种晶硅太阳能电池烧结装置

技术领域

本实用新型涉及一种晶硅太阳能电池烧结装置，属于新能源技术领域。

背景技术

太阳能作为一种清洁能源，无污染，外观优美，且发电寿命可长达20年以上，逐渐受到世人青睐，但发电成本偏高的问题限制了其快速发展应用。提升光电转换效率可以明显地降低度电成本，而烧结工艺作为太阳能电池制造中一道非常关键的工艺，不论是目前量产的BSF、PERC电池，还是行业在研发的Topcon、HIT、IBC等高效电池，都需要经过一定条件的烧结工艺，目的是让浆料（包括银浆和铝浆）中的有机成分在高温条件下挥发燃烧，使金属和硅之间形成良好的欧姆接触，提升填充因子FF；同时激活表面钝化膜中的氢向体内渗透，改善体钝化性能，提升开路电压Voc。

目前的烧结工艺或装置限制了银浆和硅基体之间的接触瓶颈，银浆和硅之间的接触性能不仅对填充因子FF的影响非常重要，还限制了正面扩散方阻的优化空间，而扩散方阻的优化会直接改善开路电压Voc和短路电流Isc。因此找出一种能够改善银浆与硅基体之间接触电阻的烧结工艺或装置，打开太阳能电池光电转换效率提升空间的大门，是当前光伏研发人员急需解决的问题。

实用新型内容

实用新型目的：针对现有技术中存在的问题与不足，本实用新型提供一种可以改善银浆和硅基体之间的接触电阻以提升光电转换效率的太阳能电池烧结装置。

技术方案：一种晶硅太阳能电池烧结装置，包括贯穿于整个烧结炉内的用于传输待烧结太阳能电池片的传输炉带及控制系统，其特征在于：所述烧结炉的炉膛依次设置有烘干区、烧结区以及冷却区；所述烘干区的炉腔内上方设置有第一排风管、第一加热组件以及燃烧塔；所述烧结区的炉腔内上、下方分别设有第二加热组件和第二压缩空气气嘴，上方还设有第二排风管以及特殊气体气嘴；所述冷却区的炉腔内上方设有冷却吹风气嘴以及冷却抽风管道。

本实用新型进一步限定的技术方案为：所述烘干区的炉腔上、下方分别设有第一压缩气体气嘴。

进一步的，所述烧结区的炉腔首尾端分别设有第二排风管，且第二加热组件和第二压缩空气气嘴间隔设置。

进一步的，所述冷却区的炉腔上方设有3个冷却抽风管道，所述冷却吹风气嘴与冷却抽风管道间隙排布。

进一步的，所述特殊气体气嘴位于烧结区中心±10cm范围内。

进一步的，所述特殊气体气嘴用于喷出氧气或氧气和惰性气体的混合气。

进一步的，所述烧结区炉腔上方的第二压缩空气气嘴向下喷出的压缩空气流量不小于下方压缩空气气嘴向上喷出的压缩空气流量。

有益效果：与现有技术相比，本实用新型通过设计一款新的太阳能电池烧结装置，改善了银浆和硅基体之间的接触电阻，提升填充因子FF，同时提升了扩散方阻的优化空间，降低表面俄歇复合，对开路电压Voc和短路电流Isc也有明显的改善效果，最终大幅提升太阳能电池光电转换效率 。

附图说明

图1是本实用新型提供的烧结装置结构示意图；

图2是烧结区炉内气体流向示意图；

图中：1、烘干区；2、烧结区；3、冷却区；4、炉带以及炉带转动系统；5-1、第一排风管；5-2、第二排风管；6-1、第一加热灯管；6-2、第二加热灯管；7、燃烧塔；8-1、第一压缩空气气嘴；8-2、第二压缩空气气嘴；9、特殊气体气嘴；10、冷却抽风管道；11、冷却吹风气嘴；12、待烧结电池片。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本实用新型。

如图1-2所示，本实施例提供一种晶硅太阳能电池烧结装置，包括烘干区1、烧结区2、冷却区3和传送炉带以及炉带转动系统4。其中：

烘干区的炉腔内上方设置有第一排风管5-1、第一加热灯管6-1以及燃烧塔7-1。烘干区的炉腔上、下方还分别设有第一压缩气体气嘴8-1。

烧结区的炉腔内上、下方分别第二加热灯管6-2和第二压缩空气气嘴8-2，上方还设有第二排风管5-2以及特殊气体气嘴9；第二排风管分别设置于烧结区的炉腔首尾端，且第二加热灯管6-2和第二压缩空气气嘴8-2间隔设置。

冷却区的炉腔内上方设有冷却吹风气嘴11及冷却抽风管道10。

本实施例中的加热灯管可以加热炉体温度使浆料中的大部分有机成分挥发。

作为优选，第一排风管分布在烘干区上料端，浆料中挥发的部分有机成分经排风管道排除炉体。

作为优选，燃烧塔位于烘干区末端，可以充分燃烧高温挥发的有机成分后将其排出炉体。

作为优选，压缩空气气嘴可以喷出流量可控的压缩空气，且喷出的压缩空气垂直吹向待烧结的电池片正面以及背面，上方气嘴向下喷出的压缩空气流量不小于下方气嘴向上喷出的压缩空气流量，以保证待烧结电池片不会被压缩空气吹走。

作为优选，烧结区包括位于两端的第二排风管5-2，炉带上下方排列的加热灯管和气嘴，以及位于炉带上方可以喷出特殊气体的气嘴9，特殊气体是指氧气或氧气和惰性气体的混合气体，特殊气体流量可以精确调控和显示，特殊气嘴位于烧结区中心±10cm范围内；

作为优选，冷却区包括冷却吹风气嘴11以及冷却抽风管道10，甚至包括水冷系统，冷却吹风气嘴吹出的冷风可以使烧结后的太阳能电池片表面温度急剧下降，气体经抽风管道后排除炉体。

作为优选，传送炉带以及炉带转动系统用来水平放置待烧结的太阳能电池片，以及携带待烧结的太阳能电池片以一定的速度且正面向上依次通过烘干区、烧结区和冷却区。

作为优选，在烧结区内，气体流向示意图如图2，炉带上下方的气嘴喷出的压缩空气垂直吹向待烧结电池片的正面和背面，且上方气嘴向下喷出的压缩空气流量不小于下方气嘴向上喷出的压缩空气流量，以保证待烧结电池片不会被压缩空气吹走，流量一般控制在0-4m3/h；同时位于炉带上方的特殊气体喷嘴垂直向下喷出氧气或氧气和惰性气体的混合气体，流量控制在0-1000sccm，以上喷嘴喷出的所有气体经过电池片后向两侧变向，最终流向排风管道排除炉体。

本实用新型在现有太阳能电池烧结装置基础上，在烧结区中心±10cm区域内增加一个特殊气体喷嘴，可以喷出氧气或氧气和惰性气体的混合气体，气体流量大小可以精确调控以及显示。当待烧结的太阳能电池片12经过特殊气体喷嘴下方时，喷出的氧气可以加剧银浆中的玻璃粉与硅片的氧化还原反应程度，加大玻璃粉对硅片产生腐蚀坑的表面积，Ag晶粒在接下来的冷却过程中会在腐蚀坑处重结晶，且呈现出倒金字塔形态。因此本实用新型提供的烧结装置可以增加Ag晶粒与硅片的接触面积，明显改善正面银浆与硅片的接触电阻而提升填充因子FF；同时降低了对正面扩散方阻的要求，扩散方阻可以进一步提升以降低表面俄歇复合，对开路电压Voc和短路电流Isc也有明显的改善效果。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种晶硅太阳能电池烧结装置，包括贯穿于整个烧结炉内的用于传输待烧结太阳能电池片的传输炉带及控制系统，其特征在于：所述烧结炉的炉膛依次设置有烘干区(1)、烧结区(2)以及冷却区(3)；

所述烘干区(1)的炉腔内上方设置有第一排风管(5-1)、第一加热组件(6-1)以及燃烧塔(7)；

所述烧结区(2)的炉腔内上、下方分别设有第二加热组件(6-2)和第二压缩空气气嘴(8-2)，上方还设有第二排风管(5-2)以及特殊气体气嘴(9)；

所述冷却区(3)的炉腔内上方设有冷却吹风气嘴(11)以及冷却抽风管道(10)。

2.根据权利要求1所述的晶硅太阳能电池烧结装置，其特征在于：所述烘干区(1)的炉腔上、下方分别设有第一压缩空气气嘴（8-1）。

3.根据权利要求2所述的晶硅太阳能电池烧结装置，其特征在于：所述烧结区(2)的炉腔首尾端分别设有第二排风管(5-2)，且第二加热组件(6-2)和第二压缩空气气嘴(8-2)间隔设置。

4.根据权利要求3所述的晶硅太阳能电池烧结装置，其特征在于：所述冷却区(3)的炉腔上方设有3个冷却抽风管道(10)，所述冷却吹风气嘴(11)与冷却抽风管道(10)间隙排布。

5.根据权利要求4所述的晶硅太阳能电池烧结装置，其特征在于：所述特殊气体气嘴(9)位于烧结区(2)中心±10cm范围内。

6.根据权利要求5所述的晶硅太阳能电池烧结装置，其特征在于：所述特殊气体气嘴(9)用于喷出氧气或氧气和惰性气体的混合气。

7.根据权利要求6所述的晶硅太阳能电池烧结装置，其特征在于：所述烧结区(2)炉腔上方的第二压缩空气气嘴(8-2)向下喷出的压缩空气流量不小于下方压缩空气气嘴向上喷出的压缩空气流量。

Images