CN212610988U - 石英舟、石英舟组件及扩散炉 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种石英舟、石英舟组件及扩散炉，涉及太阳能电池加工领域。扩散炉包括扩散炉腔、装载于扩散炉腔内的石英舟或石英舟组件，石英舟用于装载硅片，安装通道的轴线、装载后的硅片的排列方式分别与气流扩散方向平行，通过上述设置，横向气流流通性良好，极大的降低了硅片内部的方阻差别，提高了整体电池片生产的均匀性以及电池片的电性能，同时在扩散炉的内径为350mm时可兼容边长为210mm硅片，提高了扩散炉本体的利用效率。

Description

石英舟、石英舟组件及扩散炉

技术领域

本申请涉及太阳能电池加工领域，具体而言，涉及一种石英舟、石英舟组件及扩散炉。

背景技术

扩散是常规太阳能电池工艺中非常重要的步骤，其发电的核心部分-PN结就是在扩散过程中形成的，扩散后硅片的方块电阻是衡量扩散效果好坏的重要指标，所以整个硅片表面的方块电阻的均匀性至关重要，方块电阻直接影响太阳能电池的电性能。随着行业的发展，硅片的尺寸越来越大，扩散单管的硅片数量也越来越多，所以对扩散炉管的尺寸要求也越来越大，尤其是210mm及以上尺寸的硅片，需要的扩散炉管体积是156-158mm硅片的两倍，管径和总长度都增加了很多。

石英舟是用于承载硅片的器具，常规的扩散炉，炉管为石英材质，设计成管状。其内部空间用于插放竖置硅片。目前行业内最大的扩散石英炉管的尺寸是350mm内径，在这个尺寸的扩散炉管内可以对应包括125mm、156mm、158mm、166mm等尺寸的硅片的扩散工艺，但是无法兼容210mm尺寸的硅片。

实用新型内容

本申请实施例的目的在于提供一种石英舟、石英舟组件及扩散炉，其能够改善并解决至少一个上述技术问题。

第一方面，本申请实施例提供一种石英舟，其包括顶部挡板、底部挡板以及两组连接杆组。

其中，每组连接杆组包括至少一个石英舟杆，每个石英舟杆的两端分别与顶部挡板及底部挡板连接，以使顶部挡板、底部挡板以及两组连接杆组构成安装通道，每个石英舟杆沿其径向设有多个开口朝内侧的卡槽，每个卡槽的侧壁与石英舟杆的外壁的连接处圆滑过渡。

在上述实现过程中，便于横向插片，并且卡槽的侧壁与石英舟杆的外壁的连接处圆滑过渡，有效避免在插片以及取片的过程中损坏硅片的表面，保证扩散后硅片表面的方块电阻的均匀性，提高电池生产制程的最终的合格率。

在一种可能的实施方案中，任意相邻的两个卡槽的槽间距相同。

在上述实现过程中，通过槽间距相同，保证后续扩散处理时每个硅片的表面通过的气流量基本相同，提高后续扩散的均匀度，保证扩散后硅片表面的方块电阻的均匀性。

在一种可能的实施方案中，顶部挡板与底部挡板均具有与安装通道连通的第一通孔。

在上述实现过程中，通过第一通孔的设置保证气流的流动性，保证后续扩散的均匀性。

在一种可能的实施方案中，每组连接杆组包括石英舟侧耳，石英舟侧耳设置于石英舟杆的外侧。

在实际的使用过程中，石英舟侧耳的设置，一方面用于与后续的石英舟托配合，用于将石英舟固定在石英舟托，另一方面便于通过石英舟侧耳整体取放石英舟。

在一种可能的实施方案中，每组连接杆组包括侧板，侧板的两端分别与顶部挡板及底部挡板连接，石英舟侧耳设置于侧板的外壁，在卡槽的深度方向，侧板的内壁向内延伸并不超出卡槽的底壁。

在上述实现过程中，通过侧板的设置，提高石英舟侧耳的设置的稳定性，同时不影响卡槽夹持硅片。

第二方面，本申请实施例提供一种石英舟组件，其包括石英舟托以及至少两个本申请第一方面提供的石英舟，每个石英舟的安装通道沿石英舟托的延伸方向布置。

在上述实现过程中，石英舟托可一次性负载至少两个石英舟，保证扩散工艺中可一次性对至少两个石英舟中的多个硅片同步处理，提高处理效率，同时每个石英舟的安装通道沿石英舟托的延伸方向布置，保证横向气流流通性好，提高扩散均匀度。

在一种可能的实施方案中，石英舟托在其延伸方向的两端分别设有匀流板，匀流板设有多个匀流孔。

在上述实现过程中，通过匀流板的设置以及设置的位置，保证进入石英舟的横向气流流通性好，保证扩散的均匀度。

在一种可能的实施方案中，石英舟托具有框体和多个分隔板，多个分隔板沿石英舟托的延伸方向间隔设置于框体内，多个分隔板与框体形成多个用于装配石英舟的框体单元，分隔板设有多个第二通孔。

在上述实现过程中，通过框体单元对石英舟进行限位，同时第二通孔降低气流的流动受阻。

第三方面，本申请实施例提供一种扩散炉，其包括扩散炉本体、装载于扩散炉本体内的至少一个本申请第一方面提供的石英舟或本申请第二方面提供的石英舟组件，石英舟用于装载硅片，安装通道的轴线、装载后的硅片的排列方式分别与气流扩散方向平行。

在上述实现过程中，沿安装通道轴线的横向气流流通性良好，使硅片边缘和内部没有较大的磷源浓度差别，所以极大的降低了硅片内部的方阻差别，使硅片边缘和中心位置的方阻差别降低，大大提高了方阻均匀性，提高了整体电池片生产的均匀性，极大的提高了电池片的电性能，同时也提高了扩散炉本体的利用效率。

在一种可能的实施方案中，扩散炉本体的内径为350mm时，硅片的边长不超过210mm。

在上述实现过程中，利用横向插片的方式，可以最大程度上的压缩石英舟的体积，所以可以将210mm边长的硅片兼容到内径为350mm的扩散炉本体内使用，这样就可以在不需购置新的扩散炉的条件下，在原有的较小的扩散炉内兼容扩散210mm边长的硅片。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为现有的扩散炉在扩散处理时的装配示意图；

图2为本申请实施例的扩散炉的装配示意图；

图3为本申请实施例的石英舟组件的装配示意图；

图4为本申请实施例的石英舟托的结构示意图；

图5为本申请实施例的石英舟的结构示意图；

图6为本申请实施例的卡槽的结构示意图。

图标：10-扩散炉；100-扩散炉腔；101-进气口；103-出气口；110-石英舟组件；120-石英舟托；121-舟托支板；1211-气孔；122-上横杆；123-下横杆；124-中部细杆；125-舟托侧耳；126-匀流板；127-分隔板；1271-第二通孔；128-框体单元；130-石英舟；131-顶部挡板；1311-第一通孔；133-底部挡板；134-石英舟杆；1341-卡槽；135-安装通道；136-侧板；137-石英舟侧耳；140-硅片。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

本申请中，相邻的两个硅片之间的气流流动方向为气流扩散方向。

如图1所示，箭头为气流流动方向，常规的扩散炉10在扩散处理时，扩散石英舟130内的硅片140插片方向与扩散炉腔100的轴线垂直，为了将这种扩散石英舟130放入扩散炉腔100内，再加上硅片140需要与扩散炉腔100的内壁之间保持一定距离，所对应的扩散炉腔100的内壁的直径需要比硅片140的对角线的长度上增加10cm以上。所以目前166mm边长的硅片140的扩散炉腔100的直径一般设计为350mm，210mm边长的硅片140对应的扩散炉腔100的直径一般设计为400mm的直径。所以目前扩散炉腔100直径为350mm的扩散炉管无法兼容扩散210mm边长的硅片140。同时目前常规的扩散石英舟130，由于电池片采用竖插的方式，所以硅片140的边缘和中心，存在较大的温度差异和磷源的浓度差异，导致硅片140的边缘和中心的方阻差别较大，特别是在大尺寸的硅片140上比如210mm边长的硅片140上，边缘和中心的方阻差别能达到10-15Ω/sp左右，严重影响扩散方阻的均匀和对应的电性能，并且硅片140的插入及取出的过程也会因表面损伤造成不合格。

有鉴于此，特此提出本申请。

实施例

请参阅图2，一种扩散炉10，其包括扩散炉管和石英舟组件110。

其中，扩散炉管具有扩散炉腔100，以及与扩散炉腔100连通的进气口101以及出气口103，其具体的设置可参考相关技术，在此不做赘述。

石英舟组件110的数量为至少一个，例如为两个、三个等，如图2所示出的方案中石英舟组件110的数量为一个。

请参阅图3，石英舟组件110包括石英舟托120以及石英舟130。

请参阅图3以及图4，石英舟托120包括框体、多个分隔板127以及匀流板126。

框体包括两个相对且平行布置的舟托支板121、两组相对且平行布置的舟托横杆组、中部细杆124以及两组舟托侧耳125。

其中，每组舟托横杆组包括至少一个横杆，具体例如一个、两个、三个、五个等，并且当其数量为两个及以上时，任意相邻的两个横向延伸的横杆沿纵向间隔布置。

本实施例中，每组舟托横杆包括两个沿纵向间隔布置的横杆，分别作为上横杆122和下横杆123，上横杆122和下横杆123的两端分别与两个舟托支板121连接，以使两组舟托横杆与舟托支板121共同构成环状的框架，其中舟托支板121设有分别与外界、框架内的空间连通的气孔1211。

中部细杆124的数量为一个或多个，具体例如一个、两个、三个等，每个细杆的两端分别与每组舟托横杆组中上横杆122和下横杆123连接，相邻的两个细杆之间具有间隙。本实施例中，中部细杆124为直径为5mm的石英杆，其倾斜设置，并且部分相邻的两个细杆的顶端互相抵靠且底端互相分离以和下横杆123形成等腰直角三角形。

两组舟托侧耳125分别设置于舟托支板121的外侧，两组舟托侧耳125位于同一水平面，便于后续取放。

匀流板126设置于横杆的延伸方向的两端且位于框架内，匀流板126设有多个匀流孔(图未示)，进而经气孔1211进入的气流经匀流板126匀流，其中，本申请中的石英舟托120的延伸方向与横杆的延伸方向相同。

多个分隔板127沿石英舟托120的延伸方向间隔设置于框架内，多个分隔板127与框体形成多个沿石英舟托120的延伸方向布置的用于装配石英舟130的框体单元128，分隔板127设有多个用于连通两端的框体单元128的第二通孔1271。

具体地，分隔板127的数量为3个，3个分隔板127等距间隔分布，将框体沿石英舟托120的延伸方向分隔为4个框体单元128。

可选地，本实施例所示出的石英舟托120的横杆为长方体，横杆的长为2118mm，宽为30mm，厚度为8mm，每个框体单元128长520mm，宽244mm，侧耳宽25mm，长140mm，厚度为30mm。

具体地，每个框体单元128内可拆卸安装有一个或多个石英舟130，每个石英舟130的安装通道135沿石英舟托的延伸方向布置，具体例如，每个框体单元128内可拆卸安装有两个石英舟130且两个石英舟130的安装通道135重合。

需注意的是，沿石英舟托的延伸方向，任意相邻的两个石英舟130互相抵靠时，两个石英舟130负载的硅片之间也应当具有一定的间隙。

请参阅图5，石英舟130包括顶部挡板131、底部挡板133、两组平行布置的连接杆组以及石英舟侧耳137。

其中，顶部挡板131、底部挡板133平行布置，顶部挡板131、底部挡板133的形状可以为矩形、圆形或梯形等，本实施例中仅为正方向，并且顶部挡板131与底部挡板133均具有与安装通道连通的第一通孔1311，其中顶部挡板131的第一通孔1311与底部挡板133的第一通孔1311互相对应且面积相同。

两组连接杆组分别位于底部挡板133在预设方向的两端，每组连接杆组包括至少一个石英舟杆134，也即是每组连接杆组包括一个或多个石英舟杆134，当石英舟杆134的数量为多个时，多个石英舟杆134互相平行。

其中，每个石英舟杆134的两端分别与顶部挡板131及底部挡板133连接，以使顶部挡板131、底部挡板133以及两组连接杆组构成安装通道135，安装通道135的轴线与预设方向垂直。

本实施例中，每组连接杆组包括两个石英舟杆134，两组连接杆组的四个石英舟杆134分别设置在顶部挡板131、底部挡板133的四角，支撑效果佳，同时同一组的两个石英舟杆134间隔布置。

请参阅图5以及图6，每个石英舟杆134设有多个开口朝内侧的用于夹持硅片的卡槽1341，多个卡槽1341沿石英舟杆134的延伸方向间隔布置，其中，沿卡槽1341的深度方向，卡槽1341由底壁以及与底壁的两侧分别连接的两个侧壁构成，卡槽1341的侧壁与石英舟杆134的外壁的连接处圆滑过渡，例如卡槽1341的侧壁与石英舟杆134的外壁的连接处设有圆角，通过圆滑过渡的方式，一方面不影响卡槽1341对于硅片的夹持作用，另一方面也可以有效避免硅片划伤。

卡槽1341的开口处的宽度大于或等于卡槽1341的底壁宽度。本实施例中，石英舟杆134在相邻的两个卡槽1341之间形成卡齿，其中卡齿的端部为弧面，也即是卡槽1341的开口处的宽度大于卡槽1341的底壁宽度。

每个石英舟杆134设置的卡槽1341的数量例如为20个、30个或40个等，本实施例中，每个石英舟杆134有50个卡槽1341，每个卡槽1341可以插入双片硅片进行单面磷扩散，8个小石英舟130可以组合放入一个石英舟托120内，也即是每次满载石英舟130进行单面扩散的产能是800片。

本实施例中，任意相邻的两个卡槽1341的槽间距相同。

石英舟侧耳137设置于连接杆组的外侧，例如石英舟侧耳137可以直接设置在石英舟杆134的外侧，但为了不影响石英舟130的稳定性以及不影响石英舟杆134，每组连接杆组包括侧板136，侧板136的两端分别与顶部挡板131及底部挡板133连接，侧板136位于两个石英舟杆134之间且与两个石英舟杆134间隔设置，石英舟侧耳137设置于侧板136的外壁。

其中，在卡槽1341的深度方向，侧板136的内壁向内延伸并不超出卡槽1341的底壁。

当石英舟130安装于石英舟托120后，每个石英舟130的侧耳搭接在上横杆122上，使石英舟130悬垂在框体单元128内。

具体地，本实施例所示出的石英舟130高度177mm，长宽均为240mm。两侧的石英舟侧耳137宽17mm，长60mm，厚度为10mm。石英舟杆134为直径为15mm的圆柱状舟杆。卡槽1341的深度为3.5mm，宽度为1.2mm。

需注意的是，框体单元128内的石英舟130的底部挡板133在纵向方向高于舟托支板121的底壁，尽可能提高气流流动的均匀性。

请继续参阅图2，当石英舟组件110装载于扩散炉腔100内时，安装通道135的轴线、装载后的硅片的排列方式分别与气流扩散方向平行，也即是硅片顺气流的流动方向布置。

图2中石英舟组件装载硅片后，气流扩散方向具体是指与安装通道135的轴线平行的方向，也即是与图2中的扩散炉腔100的轴线平行的方向，也即是，图2所示的方式中，石英舟130的安装通道135的轴线、硅片的布置方向分别与扩散炉腔100的轴线平行，并且每个石英舟130的安装通道135的轴线重合。

通过上述设置方式，使得当扩散炉腔100的直径为350mm时，硅片的边长可以为210mm，也即是，直径为350mm扩散炉腔100可以扩散边长不超过210mm的硅片。

需说明的是，石英舟托120除了上述设置以外，还可以根据不同的扩散炉10厂家的桨的位置和形状要求进行简单改动，从而可以保证石英舟130可以顺利适用于现行的各种350mm内径的扩散炉腔100中。

综上，本申请提供一种石英舟及石英舟组件，采用横向插片的方式安装于扩散炉腔内，可以最大程度上的压缩石英舟的体积，通过上述石英舟、石英舟组件所以可以将210mm边长的硅片兼容至直径为350mm的扩散炉腔内使用，也即是，本申请提供的扩散炉，在原有的较小直径350mm的条件下可兼容扩散210mm边长的硅片，有效提高扩散炉的利用度。并且，采用上述设置方式，位于扩散炉腔内的横向气流流通性良好，硅片边缘和内部没有较大的磷源浓度差别，使硅片边缘和中心位置的方阻差别降低到3Ω/sp以内，所以极大的降低了硅片内部的方阻差别，大大提高了方阻均匀性，提高了整体电池片生产的均匀性，极大的提高了电池片的电性能。

以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种石英舟，其特征在于，包括：

顶部挡板；

底部挡板；

两组连接杆组，每组所述连接杆组包括至少一个石英舟杆，每个所述石英舟杆的两端分别与所述顶部挡板及所述底部挡板连接，以使所述顶部挡板、所述底部挡板以及所述两组连接杆组构成安装通道，每个所述石英舟杆沿其径向设有多个开口朝内侧的卡槽，每个所述卡槽的侧壁与所述石英舟杆的外壁的连接处圆滑过渡。

2.根据权利要求1所述的石英舟，其特征在于，任意相邻的两个所述卡槽的槽间距相同。

3.根据权利要求1所述的石英舟，其特征在于，所述顶部挡板与所述底部挡板均具有与安装通道连通的第一通孔。

4.根据权利要求1所述的石英舟，其特征在于，所述石英舟包括石英舟侧耳，所述石英舟侧耳设置于所述连接杆组的外侧。

5.根据权利要求4所述的石英舟，其特征在于，每组所述连接杆组包括侧板，所述侧板的两端分别与所述顶部挡板及所述底部挡板连接，所述石英舟侧耳设置于所述侧板的外壁，在所述卡槽的深度方向，所述侧板的内壁向内延伸并不超出所述卡槽的底壁。

6.一种石英舟组件，其特征在于，包括石英舟托以及至少两个可拆卸安装于所述石英舟托的如权利要求1-5任意一项所述的石英舟，每个所述石英舟的安装通道沿所述石英舟托的延伸方向布置。

7.根据权利要求6所述的石英舟组件，其特征在于，所述石英舟托在其延伸方向的两端分别设有匀流板，所述匀流板设有多个匀流孔。

8.根据权利要求6所述的石英舟组件，其特征在于，所述石英舟托具有框体和多个分隔板，所述多个分隔板沿所述石英舟托的延伸方向间隔设置于所述框体内，所述多个分隔板与所述框体形成多个用于装配所述石英舟的框体单元，所述分隔板设有多个第二通孔。

9.一种扩散炉，其特征在于，包括扩散炉腔、装载于所述扩散炉腔内的至少一个如权利要求1-5任意一项所述的石英舟或权利要求6-8所述的石英舟组件，所述石英舟用于装载硅片，所述安装通道的轴线、装载后的硅片的排列方式分别与气流扩散方向平行。

10.根据权利要求9所述的扩散炉，其特征在于，所述扩散炉腔的直径为350mm时，所述硅片的边长不超过210mm。

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