CN218162904U - 一种加热装置及加热系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种加热装置及加热系统，涉及太阳能电池领域，解决目前扩散过程中加热装置内温度不均匀导致扩散效果差的问题。所述加热装置包括石英管和加热管；所述石英管为中空结构且具有内壁，所述加热管设置在所述内壁上，所述加热管呈曲线型，且缠绕所述内壁。

Description

一种加热装置及加热系统

技术领域

本申请涉及太阳能电池领域，尤其涉及一种加热装置及加热系统。

背景技术

扩散是太阳能电池生产过程中的一道重要工序。以P型太阳能硅片为例，扩散过程一般为：先令加热装置升温到预设温度，再将承载有太阳能硅片的石墨舟放入加热装置内，然后一边加热一边引入磷源例如POCl3等，经化学反应后磷单质沉积在硅片表面，在高温下硅片表面的磷单质向硅片内部扩散，最后太阳能硅片上形成PN结。

目前加热装置的上侧、下侧、前侧和后侧一般各设置有一根加热管，且加热管平行于加热装置内壁。由于加热管分布不均匀且每根加热管加热范围有限，使得加热装置内各部位处于不同的温区，导致扩散过程中太阳能硅片受热不均匀，扩散效果差。

因此，亟需一种能够改善扩散过程中加热装置内温度不均匀导致扩散效果差的方案。

实用新型内容

本实用新型提供一种加热装置及加热系统，能够用于解决目前扩散过程中加热装置内温度不均匀导致扩散效果差的技术问题。

本实用新型实施例提供了一种加热装置，包括石英管和加热管；所述石英管为中空结构且具有内壁，所述加热管设置在所述内壁上，所述加热管呈曲线型，且缠绕所述内壁。

可选地，在一个实施例中，所述加热管为螺旋形加热管，所述螺旋形加热管沿所述石英管的所述内壁螺旋延伸。

可选地，在一个实施例中，所述加热管为单根螺旋形加热管，该根螺旋形加热管具有输入端和输出端，所述输入端和所述输出端分别位于所述中空结构的两端。

可选地，在一个实施例中，所述加热管包括多个环形子加热管，所述多个环形子加热管间隔设置于所述石英管的内壁上。

可选地，在一个实施例中，所述多个环形子加热管等距离间隔设置于所述石英管的内壁上。

可选地，在一个实施例中，所述中空结构具有圆形空腔，所述多个环形子加热管设置为贴合所述圆形空腔。

可选地，在一个实施例中，所述中空结构的延伸方向与所述环形子加热管所围成的平面垂直。

可选地，在一个实施例中，所述石英管的内壁设置有限位部件，所述螺旋形加热管通过所述限位部件固定设置于所述内壁上。

可选地，在一个实施例中，所述限位部件为相对于所述内壁凸出的螺旋形结构。

本申请实施例还还提供一种包括本申请提供的任一项加热装置的加热系统，所述加热系统还包括承载有太阳能硅片的石墨舟，所述石墨舟放置于所述中空结构内。

本实用新型带来的有益效果如下：

本申请实施例提供的加热装置，包括石英管和加热管；所述石英管为中空结构且具有内壁，所述加热管设置在所述内壁上，所述加热管呈曲线型，且缠绕所述内壁。如此，通过在石英管内壁上以缠绕方式设置曲线型的加热管，可以使石英管内壁的不同方向均分布有加热管，从而在通过加热管升温时，可以在一定程度上提高加热装置内温度均匀性，进而可以实现在扩散过程中太阳能硅片受热均匀，改善扩散效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，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的附图。在附图中：

图1为本申请实施例提供的一种加热装置的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的另一种加热装置的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的另一种加热装置的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的另一种加热装置的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的另一种加热装置的结构示意图。

附图标记：

100—石英管；110—加热管；111—输入端；112—输出端。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“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；可以是机械连接，也可以是电连接；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。

如本申请背景技术中所描述的，扩散是太阳能电池生产过程中的一道重要工序。以P型太阳能硅片为例，扩散过程一般为：先令加热装置升温到预设温度，再将承载有太阳能硅片的石墨舟放入加热装置内，然后一边加热一边引入磷源例如POCl3等，经化学反应后磷单质沉积在硅片表面，在高温下硅片表面的磷单质向硅片内部扩散，最后太阳能硅片上形成PN结。然而，目前加热装置的上侧、下侧、前侧和后侧一般各设置有一根加热管，且加热管平行于加热装置内壁。由于加热管分布不均匀且每根加热管加热范围有限，使得加热装置内各部位处于不同的温区，导致扩散过程中太阳能硅片受热不均匀，扩散效果差，产品不良率高。

基于此，本申请实施例提供了一种加热装置，用于解决上述目前扩散过程中加热装置内温度不均匀导致扩散效果差的技术问题。本申请实施例提供的加热装置包括石英管和加热管；所述石英管为中空结构且具有内壁，所述加热管设置在所述内壁上，所述加热管呈曲线型，且缠绕所述内壁。

在本申请实施例中，石英管可以为内部中空的装置，即石英管为中空结构。扩散过程中，承载有太阳能硅片的石英舟或石墨舟可以通过其他装置例如推杆或悬臂桨系统等放入石英管内。中空结构可以具有第一端和第二端。其中，中空结构的第一端可以为进气口。中空结构的第二端可以为出气口。扩散过程中会使用到的氧气、氮气或磷源等物质可以通过进气口进入石英管内部。经过化合反应后的物质可以通过出气口从石英管内部排出。

加热管可以是在无缝金属管(例如碳钢管、钛管、不锈钢管、铜管)内装入电阻丝，且在无缝金属管内部缝隙部分填满有良好导热性和绝缘性的氧化镁粉后缩管而成。加热管可以与高压电源连接，将电能转换为热能，实现加热。本申请实施例中，加热管可以呈曲线型，且以缠绕的方式设置在石英管内壁上。其中，曲线型可以例如为螺旋形、椭圆形、圆形。

本申请实施例提供的加热装置，包括石英管和加热管；所述石英管为中空结构且具有内壁，所述加热管设置在所述内壁上，所述加热管呈曲线型，且缠绕所述内壁。如此，通过在石英管内壁上以缠绕方式设置曲线型的加热管，可以使石英管内壁的不同方向均分布有加热管，从而在通过加热管升温时，可以在一定程度上提高加热装置内温度均匀性，进而可以实现在扩散过程中太阳能硅片受热均匀，改善扩散效果。

在一种实施方式中，所述加热管为螺旋形加热管，所述螺旋形加热管沿所述石英管的所述内壁螺旋延伸。如此，可以以螺旋缠绕的方式在石英管内壁上设置加热管，使得石英管内壁的不同方向均分布有加热管，通过覆盖不同区域的螺旋形加热管进行加热可以在一定程度上提高加热装置内温度均匀性，进而可以实现在扩散过程中太阳能硅片受热均匀，改善扩散效果。下面结合图1和图2进行进一步说明。

图1为本申请实施例提供的一种加热装置的示意图。如图1所示，石英管内壁上设置的螺旋形加热管的数目示例性地示出为一个。参照图1所示加热装置的结构示意图，所述加热装置包括石英管100和加热管110；所述石英管100为中空结构且具有内壁，所述加热管110设置在所述内壁上。其中，所述加热管110为螺旋形加热管，所述螺旋形加热管沿所述石英管100的所述内壁螺旋延伸。可以理解的是，在本申请实施例中，加热管110可以包括至少一根螺旋形加热管，螺旋形加热管中相邻部分间距均匀、大小一致，且加热管110设置在石英管100内部。其中，螺旋形加热管沿石英管100的内壁螺旋延伸可以表示螺旋形加热管的延伸方向与中空结构的延伸方向一致。换言之，螺旋形加热管可以以中空结构的第一端处的内壁为起点，通过螺旋缠绕的方式沿内壁延伸至中空结构的第二端处的内壁。螺旋形加热管可以以不同的角度设置在内壁上。在加热管110包含多根螺旋形加热管的情况下，不同螺旋形加热管可以交替缠绕内壁，沿内壁螺旋延伸。需要说明的是，图1所示加热装置仅用于解释说明，不能视为对本申请的限制。

图2为本申请实施例提供的另一种加热装置的示意图。如图2所示，所述加热管110为单根螺旋形加热管，该根螺旋形加热管具有输入端111和输出端112，所述输入端111和所述输出端112分别位于所述中空结构的两端。如此，不仅可以通过螺旋形加热管实现均匀加热，改善扩散效果，还可以实现在升温时无需分别控制不同加热管，实现快速升温。

在本申请实施例中，当加热管110为单根螺旋形加热管时，加热管110的输入端111可以通过中空结构的第一端与高压电源的正极相连接。加热管110的输出端112可以通过中空结构的第二端与高压电压的负极相连接。当然，在本申请实施例中，螺旋形加热管的输入端111和输出端112也可以位于中空结构的同一端。

在一种实施方式中，所述石英管的内壁设置有限位部件，所述螺旋形加热管通过所述限位部件固定设置于所述内壁上。如此，可以通过限位部件将螺旋形加热管稳定设置在内壁上，避免在扩散过程中螺旋形加热管位置改变，导致影响扩散效果。

在本申请实施例中，限位部件可以为金属环扣、卡点、螺旋形凹槽等。

举例而言，当限位部件为金属环扣或卡点时，可以在石英管内壁的不同方向设置多个金属环扣或卡点，通过金属环扣或卡点将螺旋形加热管固定在内壁上，使螺旋形加热管均匀分布并保持稳定。

当限位部件为螺旋形凹槽时，螺旋形凹槽可以与螺旋形加热管相匹配。从而，可以通过螺旋形凹槽将螺旋形加热管固定在内壁上。

在一种实施方式中，所述限位部件为相对于所述内壁凸出的螺旋形结构。

在本申请实施例中，相对于内壁凸出的螺旋形结构可以与螺旋形加热管相匹配。从而，可以通过相对于内壁凸出的螺旋形结构将螺旋形加热管固定在内壁上。

本申请实施例中，除了设置螺旋形加热管以外，还可以在石英管内壁上设置其他形式的加热管，起到使加热装置内温度均匀的作用。具体地，在一种实施方式中，所述加热管包括多个环形子加热管，所述多个环形子加热管间隔设置于所述石英管的内壁上。如此，通过设置多个环形子加热管，可以使得石英管的不同区域以及不同方向均有加热管覆盖，从而在通过多个环形子加热管升温时，可以在一定程度上提高加热装置内温度均匀性，进而可以实现在扩散过程中太阳能硅片受热均匀，改善扩散效果。

在本申请实施例中，每个环形子加热管的大小、形状可以一致。多个环形子加热管的数目可以为两个、三个、四个、五个或更多个。任意两个相邻的环形子加热管的间隔距离可以相同也可以不同，具体可以根据实际情况设定。环形子加热管可以紧贴石英管内壁。各环形子加热管所围成的平面可以平行。

在一种实施方式中，所述多个环形子加热管等距离间隔设置于所述石英管的内壁上。

在本申请实施例中，可以等距离间隔设置环形子加热管。即多个环形子加热管中任意两个相邻的环形子加热管的间隔距离可以相同。

在一种实施方式中，所述中空结构具有圆形空腔，所述多个环形子加热管设置为贴合所述圆形空腔。

在本申请实施例中，当中空结构具有圆形空腔时，多个环形子加热管的内径与圆形空腔的内径的差值可以小于阈值或者为零。

在一种实施方式中，所述中空结构的延伸方向与所述环形子加热管所围成的平面垂直。

下面结合图3至图5对石英管内壁上设置的多个环形子加热管进行进一步说明。需要说明的是，在本申请的说明书附图3至图5中仅是以多个环形子加热管的数目为六个或八个为例进行说明，并不意为限制。事实上，环形子加热管的实际数量可以根据需求选择。

图3是本申请实施例提供的一种加热装置的示意图。如图3所示，石英管100内壁上设置的环形子加热管的数目示例性地示出为六个。参照图3所示，在加热管110包括六个环形子加热管的情况下，所述六个环形子加热管可以间隔设置于石英管100内壁上。其中，六个环形子加热管中任意两个相邻的子加热管的间隔距离可以不同。当然，在加热管110包括多个子加热管的情形下，多个子加热管中一部分子加热管的间隔距离可以相同，另一部分子加热管的间隔距离可以不同。

图4为本申请实施例提供的一种加热装置的示意图。如图4所示，石英管内壁上设置的环形子加热管的数目示例性地示出为八个。参照图4所示，在加热管110包括八个环形子加热管的情况下，所述八个环形子加热管可以等距离间隔设置于石英管100的内壁上。

在本申请实施例中，中空结构的延伸方向可以与环形子加热管所围成的平面相交。环形子加热管可以以一定的倾斜角度设置于石英管100的内壁上。

图5为本申请实施例提供的一种加热装置的示意图。如图5所示，石英管100内壁上设置的环形子加热管的数目示例性地示出为六个。参照图5所示，在加热管110包括六个环形子加热管的情况下，所述六个环形子加热管可以等距离间隔设置于石英管100的内壁上。

在本申请实施例中，中空结构的延伸方向可以与环形子加热管所围成的平面垂直。环形子加热管可以以预设倾斜角度设置于石英管100的内壁上。

本申请实施例还提供一种加热系统，所述加热系统包括本申请实施例提供的任一种加热装置和承载有太阳能硅片的石墨舟，所述石墨舟放置于所述中空结构内。

本申请实施例提供的加热系统，包括石英管和加热管；所述石英管为中空结构且具有内壁，所述加热管设置在所述内壁上，所述加热管呈曲线型，且缠绕所述内壁。如此，通过在石英管内壁上以缠绕方式设置曲线型的加热管，可以使石英管内壁的不同方向均分布有加热管，从而在通过加热管升温时，可以在一定程度上提高加热装置内温度均匀性，进而可以实现在扩散过程中太阳能硅片受热均匀，改善扩散效果。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种加热装置，其特征在于，所述加热装置包括石英管和加热管；所述石英管为中空结构且具有内壁，所述加热管设置在所述内壁上，所述加热管呈曲线型，且缠绕所述内壁。

2.根据权利要求1所述的加热装置，其特征在于，所述加热管为螺旋形加热管，所述螺旋形加热管沿所述石英管的所述内壁螺旋延伸。

3.根据权利要求2所述的加热装置，其特征在于，所述加热管为单根螺旋形加热管，该根螺旋形加热管具有输入端和输出端，所述输入端和所述输出端分别位于所述中空结构的两端。

4.根据权利要求1所述的加热装置，其特征在于，所述加热管包括多个环形子加热管，所述多个环形子加热管间隔设置于所述石英管的内壁上。

5.根据权利要求4所述的加热装置，其特征在于，所述多个环形子加热管等距离间隔设置于所述石英管的内壁上。

6.根据权利要求4所述的加热装置，其特征在于，所述中空结构具有圆形空腔，所述多个环形子加热管设置为贴合所述圆形空腔。

7.根据权利要求4所述的加热装置，其特征在于，所述中空结构的延伸方向与所述环形子加热管所围成的平面垂直。

8.根据权利要求2所述的加热装置，其特征在于，所述石英管的内壁设置有限位部件，所述螺旋形加热管通过所述限位部件固定设置于所述内壁上。

9.根据权利要求8所述的加热装置，其特征在于，所述限位部件为相对于所述内壁凸出的螺旋形结构。

10.一种加热系统，包括权利要求1-9任一项所述加热装置和承载有太阳能硅片的石墨舟，所述石墨舟放置于所述中空结构内。

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