CN2906505Y - 太阳能硅片烧结炉 - Google Patents

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李文男
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Abstract

本实用新型公开一种太阳能硅片烧结炉，包括炉膛(1)、多个温区(10)、对应每个温区的温控系统、以及网带传动装置和氮气输送装置，多个温区设于炉膛内，每个温区内设有加热管(101)与对应该温区的温控系统相连，网带传动装置包括网带(12)及其驱动装置(13)，该网带水平穿过炉膛内的各温区；温控系统是一闭环温控系统，包括温度传感器(102)和温度调节器(103)，该温度传感器设于对应温区内，该温度调节器输入端与该温度传感器连接，输出端与加热管连接；氮气输送装置包括氮气输出管(14)和氮气贮存容器(15)，氮气输出管分别伸入每个温区内。本实用新型的烧结炉可使炉内温度稳定均匀，网带速度平稳，既减少温区，又将太阳能硅片的平均转换效率增至15.5％以上。

Description

太阳能硅片烧结炉
技术领域
本实用新型涉及一种太阳能硅片的烧结炉，尤其涉及一种提高硅片能量转换效率的太阳能硅片烧结炉。
背景技术
太阳能电池是一种利用光电效应，将太阳能转换为直流电能的发电装置，利用太阳能电池发出的电能，可提供给各种用电设备使用，因此很多电子设备上都采用太阳能电池，例如电子计算器、卫星、电站等。近年来，由于太阳能电池的发电效率的提高，人们开始在房屋等建筑物上安装太阳能电池，利用太阳能电池发出的电能提供部分甚至全部用电电能。和煤、石油、水能、核能能源相比，太阳能的洁净、对环境影响小和取之不尽等显著优点，使太阳能电池产业在短时间内得到迅速发展，成为生机勃勃的朝阳产业。
太阳能电池主要由硅片构成，在高纯度的硅片上形成半导体P-N结，当这些P-N结受到光照时，会形成从P极流向N极的电流，将许多P-N结利用金属互连形成P-N结阵列，并与电极连接，收集这些电流并储存，就成为可用的电能。
太阳能电池的加工工艺主要包括以下流程：
1.清洗：对原始高纯度硅片进行表面结构处理；
2.烘干：去除材料表面粘附的水分子，保证硅片表面干燥；
3.扩散：在硅片上制造P-N结；
4.刻蚀：去边，避免形成回路而无电流输出；
5.喷涂：制造减反射膜，减少光的反射；
6.印刷：制成电极，便于收集电流；
7.烧结：使电极和硅片形成良好的欧姆接触，便于电流输出。
其中的步骤7的烧结流程是使硅片经历一系列温度变化，这些温度随时间的变化大致符合一条RTC温度曲线。烧结的主要目的是使硅片和电极形成良好的欧姆接触，利于电池电流的输出，如果硅片与电极之间的欧姆接触不良，则可导致部分电流无法输出，从而降低了电池片的能量转换效率(即电池片将太阳能转换为电能的效率)。
在实际烧结工艺中，一般利用多个温区模拟上述的温度变化曲线，例如现有的一种烧结炉，由十二个温区构成，每个温区内设有加热管，利用固体继电器控制加热管的通断，以保持温区内的温度大致稳定，具体做法是在初期固体继电器控制加热管持续加热，采用设在每个温区内的热电偶检测温度，并输入至固体继电器，当温区内温度到达固体继电器的设定温度时，固体继电器就采用脉冲控制加热管断断续续加热，使温度大致稳定在设定温度。该烧结炉设有一条网带输送硅片依次穿过十二个温区，网带采用调功器调节速度。在烧结时，从烧结炉左右两侧通入氮气，形成氮气气氛，保护硅片。然而这种烧结炉存在如下的缺陷：
1、由于采用固体继电器控制加热，控温精度不高，保温性不太好，造成炉内温度稳定性和均匀性较差；再加上由调功器控制的网带带速不稳定，导致低效片率(能量转换效率低的电池片所占的比率)高，硅片的平均能量转换效率小于14％；
2、设备共有十二个温区，温区太多，能耗大，耗电量为：180kw/h；另外炉体太长，造成产量较低，产能仅为375pcs/h；
3、氮气从炉体左右两侧进入，导致氮气分布不均匀，炉体中段氮气的密度比两侧的低。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种太阳能硅片烧结炉，该硅片烧结炉具备高精度的温度和网带速度控制，从而提高硅片能量转换效率。
本实用新型为解决上述技术问题而采用的技术方案是：
提供一种太阳能硅片烧结炉，包括炉膛、多个温区、对应每个温区的温控系统、以及网带传动装置和氮气输送装置，所述多个温区设于炉膛内，每个温区内设有加热管与对应该温区的温控系统相连，所述网带传动装置包括网带及其驱动装置，该网带水平穿过炉膛内的各温区，其特点是所述温控系统是一闭环温控系统，包括温度传感器和温度调节器，该温度传感器设于对应温区内，该温度调节器输入端与该温度传感器连接，输出端与所述加热管连接；所述氮气输送装置包括氮气输出管和氮气贮存容器，该氮气输出管与氮气贮存容器相通，并分别伸入每个温区内。
所述的太阳能硅片烧结炉，其中，所述炉膛内设有9个温区，每个温区由隔板隔开，各隔板上设有使所述网带穿过的缝隙。
所述的太阳能硅片烧结炉，其中，所述驱动装置包括电机及电机调速器，该电机调速器由变频器构成。
所述的太阳能硅片烧结炉，其中，所述温度调节器包括依序连接的比例积分微分(Proportional-Integral-Derivative，PID)调节单元、温度控制单元和调压单元，所述PID调节单元与所述温度传感器连接，所述调压单元连接至加热管。
所述的太阳能硅片烧结炉，其中，所述温度调节器由PID温度调节仪构成。
所述的太阳能硅片烧结炉，其中，所述加热管由石英加热管构成。
所述的太阳能硅片烧结炉，其中，每个所述氮气输出管上设有流量计。
本实用新型太阳能硅片的烧结炉和现有技术相比具有以下优点：
1、本设备设有9个控温点，每一个控温点均可视为一台电炉，他们各自均具有独立的调压、加热、测/控温单元，共同组成了具有完善的PID调节功能的闭环控制系统，具有较高的控温精度；
2、温区由12个降为9个，能耗下降为118kw/h，下降了35％；
3、温度控制采用日本山武(YAMATAKE)公司的SDC-15系列温控仪表，可自动跟踪设定最佳PID数值，可任意设定测量分度密码及报警值，同时具备补偿功能，可使炉膛温度与显示温度一致，并且具有功率限幅功能；
4、采用网带式连续传动，由变频器调节传送速度，可在1000mm/min～6000mm/min范围内实现无级调速，保证带速稳定，使产能增至500pcs/h；
5、由于设备加热和降温过程快，控温精度高，保温性能好，使炉内温度准确、稳定和均匀；再加上带速平稳，从而大大降低了低效片率，将平均转换效率增至15.5％以上；
6、气氛控制：氮气分别从炉体的九个温控点上下进入炉膛，每路设有一个流量计，可分别调节进气量，以实现炉内氮气均匀稳定控制。
附图说明
以下结合附图和具体实施例说明本实用新型的特征和优点，其中：
图1是本实用新型太阳能硅片烧结炉的结构示意图；
图2是本实用新型太阳能硅片烧结炉的温控系统结构框图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型的太阳能硅片烧结炉包括炉膛1、设于炉膛1内的9个温区10、以及由网带12、电机13组成网带传动装置和由氮气输送管14和氮气贮存容器15构成的氮气输送装置。
9个温区10自前向后分为干燥区10a、烧结区10b，其中干燥区10a由3个温区组成，烧结区10b由6个温区组成，各温区10之间以隔板隔开，且每个隔板上留有使网带12穿过的缝隙。每个温区内设有一组石英加热管101，其特点是加热和降温快，能够满足精确的温度控制，各温区内石英加热管101可根据温度控制RTC曲线需要采取稀疏或者致密布置。
每组石英加热管101由各自的温控系统精确控制温度，该温控系统是由温度传感器102和温度调节器103组成的闭环温度控制系统，其中温度传感器102设于每个温区内，其输出端连接温度调节器103的输入端，以对其输入所检测的温度，温度调节器103输出端则连接对应的加热管101，形成闭环加热控制。
如图2所示，该温度调节器103进一步包括依序连接的PID调节单元104、温度控制单元105和调压单元106，该PID调节单元与温度传感器102连接，调压单元106连接至对应温区的加热管101。这样，由温度传感器102检测的温度输入给PID调节单元104，由PID调节单元104计算调节量，输入给温度控制单元105，由其根据温度要求控制调压单元106的升压或降压，最终控制加热管101的加热。由于PID(比例积分微分)算法的精确度较高，利用该温度调节器103，可达到精确的温度控制。
在本实施例中，温度调节器103既可采用几个器件构成，也可采用现成的PID温度调节仪，例如日本山武(YAMATAKE)公司的SDC-15系列温控仪表，这种仪表可自动跟踪设定最佳PID数值，可任意设定测量分度密码及报警值，同时具备补偿功能，可使炉膛温度与显示温度一致，并且具有功率限幅功能，使本实用新型的温控效果更佳。
在上述网带传动装置中，网带12水平穿过炉膛1内的各温区10，该网带12与电机13传动相连，电机13由电机调速器进行调速，在本实施例中，采用变频器调速，可在1000mm/min～6000mm/min范围内实现无级调速，保证网带12的带速稳定。
上述氮气输送装置，包括氮气输出管14和氮气贮存容器15，氮气输出管14与氮气贮存容器15相连通，并伸入每个温区10内，容器15内的氮气经过氮气输出管14垂直排出，在每个温区10内形成氮气氛围，并经排气管16排出炉膛10。由于氮气在每个温区10内排出，解决了氮气密度不均匀的问题；同时每个氮气输出管14上均设有流量计，可分别调节进气量，以实现炉内氮气均匀稳定控制。
由于各温区温度的均匀控制，使本实用新型的烧结炉温度曲线更接近理论RTC温度曲线，加上网带的带速稳定，使硅片烧结后的能量转换效率提高到15.5％以上，同时由于温区由12个下降到9个，使能耗由180kw/h降至118kw/h，下降了35％，并使产能由375pcs/h提高到500pcs/h，提高了30％以上。

Claims (7)

1.一种太阳能硅片烧结炉，包括炉膛、多个温区、对应每个温区的温控系统、以及网带传动装置和氮气输送装置，所述多个温区设于炉膛内，每个温区内设有加热管与对应该温区的温控系统相连，所述网带传动装置包括网带及其驱动装置，该网带水平穿过炉膛内的各温区，其特征在于，
所述温控系统是一闭环温控系统，包括温度传感器和温度调节器，该温度传感器设于对应温区内，该温度调节器输入端与该温度传感器连接，输出端与所述加热管连接；
所述氮气输送装置包括氮气输出管和氮气贮存容器，该氮气输出管与氮气贮存容器相通，并分别伸入每个温区内。
2.如权利要求1所述的太阳能硅片烧结炉，其特征在于，所述炉膛内设有9个温区，每个温区由隔板隔开，各隔板上设有使所述网带穿过的缝隙。
3.如权利要求1所述的太阳能硅片烧结炉，其特征在于，所述驱动装置包括电机及电机调速器，该电机调速器由变频器构成。
4.如权利要求1所述的太阳能硅片烧结炉，其特征在于，所述温度调节器包括依序连接的比例积分微分调节单元、温度控制单元和调压单元，所述比例积分微分调节单元与所述温度传感器连接，所述调压单元连接至所述加热管。
5.如权利要求1所述的太阳能硅片烧结炉，其特征在于，所述温度调节器由比例积分微分温度调节仪构成。
6.如权利要求1所述的太阳能硅片烧结炉，其特征在于，所述加热管由石英加热管构成。
7.如权利要求1所述的太阳能硅片烧结炉，其特征在于，每个所述氮气输出管上设有流量计。
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Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102062533A (zh) * 2010-10-29 2011-05-18 常州亿晶光电科技有限公司 无网带硅电池片烧结炉的炉膛温区气流隔热装置
CN102062529A (zh) * 2010-10-29 2011-05-18 常州亿晶光电科技有限公司 一种无网带硅电池片烧结炉
CN102270702A (zh) * 2011-07-25 2011-12-07 江苏伯乐达光伏有限公司 一种制绒白斑单晶硅片的返工工艺
CN102809270A (zh) * 2012-06-28 2012-12-05 杭州大和热磁电子有限公司 一种防金属离子污染的硅片烘干炉及硅片烘干方法
CN104342615A (zh) * 2014-11-07 2015-02-11 苏州工业园区姑苏科技有限公司 一种气氛横向循环型网带式渗碳炉
CN104391525A (zh) * 2014-10-30 2015-03-04 中国电子科技集团公司第四十八研究所 一种用于间歇式烧结炉的温度控制系统
CN106918225A (zh) * 2015-12-25 2017-07-04 天津市维之丰科技有限公司 一种多温区管式炉
CN107894161A (zh) * 2017-12-18 2018-04-10 苏州科尔珀恩机械科技有限公司 锂电池双腔烧结炉
CN108155122A (zh) * 2017-12-22 2018-06-12 合肥费舍罗热工装备有限公司 一种二极管链式封装炉
CN109827423A (zh) * 2019-03-12 2019-05-31 江苏润阳悦达光伏科技有限公司 嵌入式炉腔烧结炉
CN110006254A (zh) * 2019-03-27 2019-07-12 无锡奥特维科技股份有限公司 电池片加工炉体设备及电池片加工方法
CN114543523A (zh) * 2022-01-19 2022-05-27 福建华清电子材料科技有限公司 精准控制氮气供应的氮化铝粉末制备石墨炉
CN114812166A (zh) * 2022-04-28 2022-07-29 山田新材料集团有限公司 碳化硅与金属复合材料的烧结炉

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102062533A (zh) * 2010-10-29 2011-05-18 常州亿晶光电科技有限公司 无网带硅电池片烧结炉的炉膛温区气流隔热装置
CN102062529A (zh) * 2010-10-29 2011-05-18 常州亿晶光电科技有限公司 一种无网带硅电池片烧结炉
CN102062529B (zh) * 2010-10-29 2013-09-25 常州亿晶光电科技有限公司 一种无网带硅电池片烧结炉
CN102270702A (zh) * 2011-07-25 2011-12-07 江苏伯乐达光伏有限公司 一种制绒白斑单晶硅片的返工工艺
CN102809270A (zh) * 2012-06-28 2012-12-05 杭州大和热磁电子有限公司 一种防金属离子污染的硅片烘干炉及硅片烘干方法
CN102809270B (zh) * 2012-06-28 2014-11-05 杭州大和热磁电子有限公司 一种防金属离子污染的硅片烘干炉及硅片烘干方法
CN104391525A (zh) * 2014-10-30 2015-03-04 中国电子科技集团公司第四十八研究所 一种用于间歇式烧结炉的温度控制系统
CN104342615A (zh) * 2014-11-07 2015-02-11 苏州工业园区姑苏科技有限公司 一种气氛横向循环型网带式渗碳炉
CN106918225A (zh) * 2015-12-25 2017-07-04 天津市维之丰科技有限公司 一种多温区管式炉
CN107894161A (zh) * 2017-12-18 2018-04-10 苏州科尔珀恩机械科技有限公司 锂电池双腔烧结炉
CN108155122A (zh) * 2017-12-22 2018-06-12 合肥费舍罗热工装备有限公司 一种二极管链式封装炉
CN108155122B (zh) * 2017-12-22 2021-04-16 合肥费舍罗热工装备有限公司 一种二极管链式封装炉
CN109827423A (zh) * 2019-03-12 2019-05-31 江苏润阳悦达光伏科技有限公司 嵌入式炉腔烧结炉
CN110006254A (zh) * 2019-03-27 2019-07-12 无锡奥特维科技股份有限公司 电池片加工炉体设备及电池片加工方法
CN114543523A (zh) * 2022-01-19 2022-05-27 福建华清电子材料科技有限公司 精准控制氮气供应的氮化铝粉末制备石墨炉
CN114543523B (zh) * 2022-01-19 2023-10-24 福建华清电子材料科技有限公司 精准控制氮气供应的氮化铝粉末制备石墨炉
CN114812166A (zh) * 2022-04-28 2022-07-29 山田新材料集团有限公司 碳化硅与金属复合材料的烧结炉

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