CN218466001U - 一种用于扩散炉的进气结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种用于扩散炉的进气结构，包括进气管，所述进气管设置在扩散炉的炉尾，所述进气管包括进口和出口，所述出口设置在炉尾的壁面上，并连通炉内；所述进气管包括至少一个用于通入小氧和BCl3气体的第一进气支管和至少一个用于通入大氧和大氮的第二进气支管。本实用新型通过对不同种类的气体区分不同的进气管，确保进气量恒定的情况下，使大气流进气口远离尾部硅片，减少气流冲击对硅片的影响。
Description
技术领域
本实用新型属于光伏制造设备领域，尤其涉及用于晶硅太阳能电池的扩散的炉管结构设计。
背景技术
太阳能是目前最具潜力的可再生能源之一，太阳能电池技术日趋成熟，传统晶硅电池的核心结构是p-n结，p-n结有两种制备方式：一种是在p型硅片上进行磷扩散制得p型电池，一种是在n型硅片上进行硼扩散制得n型电池，由于N型硅片因光致衰减较P型硅片小，寿命高于p型硅片，还具有弱光响应好，温度系数低等优点，因此N型电池的市场份额也在持续增长。在N型电池整个工艺流程中，PN结制备的质量是决定电池效率的关键步骤，而硼扩散是制备PN结的关键工序之一，工艺运行时，BBr3/BCl3气体进入反应腔室后，在850-900℃条件下，与氧气反应生产的液态B2O3，在N2的稀释及气流的作用下均匀的分布到硅片表面作为掺杂源,故表面氧化层的均匀性对产品表面掺杂浓度有很大影响。
现有技术中低压硼扩的进气方式，大部分是从炉管尾部进气，工艺气体汇集在尾部中间石英进气管进入炉管，工艺步时，大量氮气携带掺杂气源，以及高温氧化时大量氧气的通入，气流对尾部靠近进气端位置小舟硅片一侧形成冲击，致使表面氧化硼沉积，以及氧化层生长不均匀，导致片内氧化层厚度差异变大形成色差，对产品外观及转换效率均存在一定影响。
为了解决这个问题，现有技术中也提出了一些方案，例如，在气体进口处设置匀流板，用于均匀分布进入的气体，让气体在管体中的分布均匀。又如，进气管设置在炉尾上部，排气管设置在炉尾中部，同时在炉口部位设置导流槽，其目的是经过导流槽底面的反弹后充满整个管体，并向炉尾流动，最终从炉尾中间的尾气管排出，将气体按照不同种类分路进气从而达到使大气流进气口远离尾部硅片，减少气流冲击对硅片的影响。还有的方案是，炉尾进气管设置在炉尾周围，且沿炉体的中心轴线呈环形均布，炉口进气管设置有若干炉口出气孔，炉尾出气孔的孔径沿着炉尾至炉口的方向依次减小，其效果是使得气体均匀分布于管体内，大大改善硅片之间和片内薄膜沉积的均匀性。但是上述方案并未考虑到不同种类的气体在进气时可能产生的对氧化层的影响。
发明内容
本实用新型的目的是，为了克服上述现有技术的不足，提供一种用于扩散炉的进气结构。
为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种用于扩散炉的进气结构，包括进气管，所述进气管设置在扩散炉的炉尾，所述进气管包括进口和出口，所述出口设置在炉尾的壁面上，并连通炉内；所述进气管包括至少一个用于通入小氧和BCl3气体的第一进气支管和至少一个用于通入大氧和大氮的第二进气支管。通过对不同种类的气体区分不同的进气管，确保进气量恒定的情况下，使大气流进气口远离尾部硅片，减少气流冲击对硅片的影响。在本实用新型中，小氧是指小流量氧气，其流量通常为1.0-2.0L/min；大氧是指大流量氧气，其流量通常为4.0-20L/min；大氮是指大流量氮气，其流量通常为3-3.5L/min，
进一步的，所述第一进气支管设置在炉尾高度方向的中部。用于通入小氧和BCl3气体的第一进气支管是小气流管道，设置在中部。
进一步的，所述第一进气支管包括至少两根，至少两根所述第一进气支管沿所述炉尾的中心部位对称布置。第一进气支管在中部的位置对称布置，可以提升进气均匀性。
进一步的，所述第二进气支管设置在炉尾高度方向的底部。用于通入大氧和大氮的第二进气支管是大气流管道，设置在底部，从而减少气流对硅片的正面冲击。
进一步的，所述第二进气支管包括至少两根，至少两根所述第二进气支管沿所述炉尾的中轴线对称布置。同样，第二进气支管也在尽可能实现的范围内均布，提升均匀性。
进一步的，所述炉尾中部设有预留进气管。
进一步的，所述预留进气管的周围设有套筒。所述套筒用于对预留进气管起到区分和保护作用。
进一步的，所述预留进气管伸入炉内的深度接近所述第一进气支管和第二进气支管的出口。也就是说，预留进气管的进气深度和第一进气支管和第二进气支管基本上出于同一个炉管截面上，从而达到均匀进气和补气的目的。所述预留进气管的作用可以和第一进气支管作用相同，用于通入小流量气体。在本附加技术特征中所述的接近是指在炉管的长度方向上接近同一个截面，不要求完全相同，可以小范围的超出或达不到，都在误差可接受的范围内。
进一步的，所述炉尾底部设有排气管。
进一步的，所述排气管从炉尾延伸至炉的中部或口部；所述第一进气支管、第二进气支管、预留进气管和排气管均平行于所述扩散炉的长度方向布置；所述低压硼扩散炉在与所述第一进气支管、第二进气支管和排气管的连接处的表面设有保护套；所述第一进气支管、第二进气支管、预留进气管和排气管的外端均设有管道转接头，用于连接外部管路。
综上所述，本实用新型的有益效果是：
(1)本实用新型在为不同流量的气流设置了不同的进气管路以及进气位置，让单位气流量较小的小氧和BCl3气体的进气位于正对硅片的中部，而单位气流量较大的大氧和大氮的进气位于硅片下方，在保证了进气量的同时，减少气流对硅片的正面冲击。
(2)本实用新型设置在中部位置设置预留进气管，可以根据实际需求调节进气量，进一步确保进气的均匀性。
(3)本实用新型中的进气管道和排气管道采用同方向设置，便于结构布局，并且，由于本实用新型的进气管道和排气管道均安装在炉尾的曲面上，因此设置管道保护结构，用于加强管道和炉管的连接。
附图说明
图1为本实用新型的整体结构图。
图2为本实用新型的炉尾的正视图。
图3为本实用新型的侧视图。
图4为本实用新型的轴剖图。
图5为本实用新型和现有技术在扩散后的片内氧化层均匀性的实测数据比较表。
图6为本实用新型和现有技术在扩散后的PL亮度的实测数据比较表。
图中标号：第一进气支管1，第二进气支管2，低压硼扩散炉3，预留进气管4，套筒5，排气管6，保护套7，管道转接头8。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后、横向、纵向……)仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
因实际使用场景不同或安装误差等原因，本实用新型实施例中所指的平行关系可能实际为近似平行关系，垂直关系可能实际为近似垂直关系。
如图1-4所示，本实用新型提供一种用于扩散炉的进气结构，在本实施例中，硅片加工设备以低压硼扩散炉为例，所述进气结构包括进气管，所述进气管设置在低压硼扩散炉3的炉尾，所述进气管包括进口和出口，所述进口用于连接外部管道，所述出口设置在炉尾的壁面上，并连通炉内。
所述进气管包括至少一个用于通入小氧和BCl3气体的第一进气支管1和至少一个用于通入大氧和大氮的第二进气支管2。
所述第一进气支管1设置在低压硼扩散炉3的炉尾高度方向的中部，由于小氧和BCl3气体在进气中属于小气流进气，因此可以设置在中部，针对硅片表面。所述第一进气支管1包括至少两根，至少两根所述第一进气支管1沿低压硼扩散炉3的炉尾的中心部位对称布置，至少两根第一进气支管1对称布置，可以提升进气均匀性。
所述第二进气支管2设置在低压硼扩散炉3的炉尾高度方向的底部。由于大氧和大氮在进气中属于大气流进气，因此设置在底部，从而减少对硅片的正面冲击。所述第二进气支管2也包括至少两根，至少两根所述第二进气支管2沿低压硼扩散炉3的炉尾的中轴线对称布置，也就是说，第二进气支管2也在尽可能实现的范围内均布，提升均匀性。
通过第一进气支管和第二进气支管的设计，本实用新型针对不同种类的气体区分不同的进气管，确保进气量恒定的情况下，使大气流进气口远离尾部硅片，减少气流冲击对硅片的影响。
作为优选，所述炉尾中部设有预留进气管4，所述预留进气管4的周围设有套筒5，所述套筒5用于对预留进气管4起保护作用。
作为优选，所述预留进气管4伸入炉内的深度接近所述第一进气支管1和第二进气支管2的出口。预留进气管4设置在炉体径向的中部，通常也是用于通入小流量气体。也就是说，预留进气管4的进气深度和第一进气支管1和第二进气支管2基本上出于同一个炉管截面上，从而达到均匀进气和补气的目的，此处所述的接近是指在炉管的长度方向上接近同一个截面，不要求完全相同，可以小范围的超出或达不到，都在误差可接受的范围内。
作为优选，所述低压硼扩散炉3的炉尾底部设有排气管6，所述排气管6的长度从炉尾延伸至炉的中部或口部；所述第一进气支管1、第二进气支管2、预留进气管4和排气管6均平行于所述低压硼扩散炉3的长度方向布置；所述低压硼扩散炉3在与所述第一进气支管、第二进气支管和排气管的连接处的表面设有保护套7；所述第一进气支管1、第二进气支管2、预留进气管4和排气管6的外端均设有管道转接头8，用于连接外部管路，在本实施例中，所述管道转接头8可以采用聚四氟接头。
采用本实用新型的方案后，如图5所示，所得到的硅片较传统进气方式相比，片内氧化层均匀性改善5％，外观色差情况改善明显；如图6所示，所得到的硅片较传统进气方式相比，PL边缘发暗情况得到改善，整体PL亮度得到提升。
显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都应当属于本实用新型保护的范围。
Claims (10)
1.一种用于扩散炉的进气结构，其特征在于：包括进气管，所述进气管设置在扩散炉的炉尾，所述进气管包括进口和出口，所述出口设置在炉尾的壁面上，并连通炉内；所述进气管包括至少一个用于通入小氧和BCl3气体的第一进气支管和至少一个用于通入大氧和大氮的第二进气支管。
2.根据权利要求1所述的一种用于扩散炉的进气结构,其特征在于：所述第一进气支管设置在炉尾径向/周向的中部。
3.根据权利要求2所述的一种用于扩散炉的进气结构,其特征在于：所述第一进气支管包括至少两根，至少两根所述第一进气支管沿所述炉尾的中心部位对称布置。
4.根据权利要求1所述的一种用于扩散炉的进气结构,其特征在于：所述第二进气支管设置在炉尾径向/周向的一侧。
5.根据权利要求4所述的一种用于扩散炉的进气结构,其特征在于：所述第二进气支管包括至少两根，至少两根所述第二进气支管沿所述炉尾的中轴线对称布置。
6.根据权利要求1所述的一种用于扩散炉的进气结构,其特征在于：所述炉尾中部设有预留进气管。
7.根据权利要求6所述的一种用于扩散炉的进气结构,其特征在于：所述预留进气管的周围设有套筒。
8.根据权利要求6或7所述的一种用于扩散炉的进气结构,其特征在于：所述预留进气管伸入炉内的深度接近所述第一进气支管和第二进气支管的出口。
9.根据权利要求1所述的一种用于扩散炉的进气结构,其特征在于：所述炉尾底部设有排气管。
10.根据权利要求9所述的一种用于扩散炉的进气结构,其特征在于：所述排气管从炉尾延伸至炉的中部或口部；所述第一进气支管、第二进气支管、预留进气管和出气管均平行于所述扩散炉的长度方向布置；所述扩散炉在与所述第一进气支管、第二进气支管和出气管的连接处的表面设有保护套；所述第一进气支管、第二进气支管、预留进气管和出气管的外端均设有管道转接头，用于连接外部管路。
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