太陽能電池用矽片擴散爐的製作方法

2023-08-13 06:38:11 1

太陽能電池用矽片擴散爐的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種擴散排風穩定性較好的太陽能電池用矽片擴散爐。該太陽能電池用矽片擴散爐，包括設置有爐門的爐體，爐體內設有石英舟，矽片放置於石英舟上，爐體上設有進氣管和排放管，所述排放管上連接有抽風機，所述抽風機包括風機本體，所述風機本體上連接有控制開關，所述控制開關與風機本體之間設置有變頻器。當外界環境發生變化時，通過調整變頻器的頻率進而使風機轉速發生變化，使風機的抽氣能力與外界環境發生變化之前保持一致，從而對擴散排風進行有效的控制，保證擴散爐的排風性能穩定，避免發生擴散爐內的擴散氣體在矽片上分布不均而導致的矽片表面方塊電阻均勻性較差的問題。適合在太陽能電池矽片加工設備領域推廣應用。
【專利說明】太陽能電池用矽片擴散爐
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及太陽能電池矽片加工設備領域，尤其是一種太陽能電池用矽片擴散爐。
【背景技術】
[0002]太陽能電池原理主要是以半導體材料矽為基體，利用擴散工藝在矽晶體中摻入雜質:當摻入硼、磷等雜質時，矽晶體中就會存在著一個空穴，形成η型半導體；同樣，摻入磷原子以後，矽晶體中就會有一個電子，形成P型半導體，P型半導體與η型半導體結合在一起形成ρη結，當太陽光照射矽晶體後，ρη結中η型半導體的空穴往P型區移動，而P型區中的電子往η型區移動，從而形成從η型區到P型區的電流，在ρη結中形成電勢差，這就形成了太陽能電池。
[0003]太陽能電池需要一個大面積的PN結以實現光能到電能的轉換，而擴散爐即為製造太陽能電池PN結的專用設備。擴散爐一般包括設置有爐門的爐體，爐體內設有石英舟，矽片放置於石英舟上，爐體上設有用於擴散氣體進入爐體內的進氣管和擴散處理後排放尾氣的排放管，所述排放管上連接有抽風機，擴散一般用三氯氧磷液態源作為擴散源，把P型矽片放在擴散爐的石英舟內，在850-900攝氏度高溫下使用氮氣將三氯氧磷帶入石英舟，通過三氯氧磷和矽片進行反應，得到磷原子，經過一定時間，磷原子從四周進入矽片的表面層，並且通過矽原子之間的空隙向矽片內部滲透擴散，形成了 N型半導體和P型半導體的交界面，也就是PN結。這種方法制出的PN結均勻性好，方塊電阻的不均勻性小於百分之十，少子壽命可大於10 μ S，製造PN結是太陽電池生產最基本也是最關鍵的工序。因為正是PN結的形成，才使電子和空穴在流動後不再回到原處，這樣就形成了電流，用導線將電流引出，就是直流電。
[0004]現有擴散爐使用的抽風機通常是3KW的風機，電源為380V、50Hz的三相電源，這種擴散爐用的抽風機其功率一般都是固定的，不可調，這就導致抽風機的轉速始終處於某一特定值，無法進行調節，由於抽風機一般安裝在屋頂，受外界天氣、溫度、風向、季節等影響很大，當外界環境發生變化時，抽風機的抽氣能力就會發生變化，導致擴散排風不受控制，擴散爐的排風性能不穩定很容易造成擴散爐內的擴散氣體在矽片上分布不均而導致的矽片表面方塊電阻均勻性較差的問題。
實用新型內容
[0005]本實用新型所要解決的技術問題是提供一種擴散排風穩定性較好的太陽能電池用矽片擴散爐。
[0006]本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是:該太陽能電池用矽片擴散爐，包括設置有爐門的爐體，爐體內設有石英舟，矽片放置於石英舟上，爐體上設有用於擴散氣體進入爐體內的進氣管和擴散處理後排放尾氣的排放管，所述排放管上連接有抽風機，所述抽風機包括風機本體，所述風機本體上連接有控制開關，所述控制開關與風機本體之間設置有變頻器。
[0007]進一步的是，所述的進氣管從爐體的側面伸入到爐體內部且位於石英舟上方，進氣管上開設有供擴散氣體垂直向下流出的出氣孔，排放管位於石英舟下方，排放管開設有垂直向上供尾氣流入的進氣孔。
[0008]進一步的是，所述爐體上設置有用於打開或關閉爐門的開關裝置。
[0009]進一步的是，所述開關裝置包括底座，所述底座上設置有可移動式支架以及用於驅動可移動式支架沿爐體軸向方向移動的第一驅動裝置，還包括旋轉杆、推拉杆以及用於推動推拉杆移動的第二驅動裝置，所述底座、可移動式支架、第一驅動裝置、旋轉杆、推拉杆以及第二驅動裝置均位於爐體的軸向中心線下方，所述第二驅動裝置通過轉軸固定在可移動式支架上，所述旋轉杆的前端固定在爐門上，末端通過轉軸固定在可移動式支架上，推拉杆的前端通過轉軸固定在旋轉杆上，末端與第二驅動裝置相連，當第二驅動裝置推動推拉杆移動時，推拉杆推動旋轉杆繞旋轉杆末端的轉軸旋轉從而帶動爐門旋轉。
[0010]進一步的是，所述推拉杆的前端通過轉軸固定在旋轉杆的前端。
[0011]進一步的是，還包括壓縮彈簧，所述壓縮彈簧的前端固定在旋轉杆上，末端固定在底座上，並且所述壓縮彈簧與推拉杆位於旋轉杆的同一側。
[0012]進一步的是，所述壓縮彈簧的前端固定在旋轉杆的前端。
[0013]進一步的是，所述第一驅動裝置、第二驅動裝置均為汽缸。
[0014]進一步的是，所述固定旋轉杆末端的轉軸與固定第二驅動裝置的轉軸分別設置在爐體軸向中心線的兩側。
[0015]本實用新型的有益效果是:通過在控制開關與風機本體之間設置變頻器，通過變頻器可以對電機的輸出功率進行調節，從而實現對風機轉速的調節，當外界環境發生變化時，通過調整變頻器的頻率進而使風機轉速發生變化，使風機的抽氣能力與外界環境發生變化之前保持一致，從而對擴散排風進行有效的控制，保證擴散爐的排風性能穩定，避免發生擴散爐內的擴散氣體在矽片上分布不均而導致的矽片表面方塊電阻均勻性較差的問題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本實用新型太陽能電池用矽片擴散爐的結構示意圖；
[0017]圖2是本實用新型太陽能電池用矽片擴散爐的側視圖；
[0018]圖中標記為:爐門1、爐體2、石英舟3、進氣管4、出氣孔41、排放管5、進氣孔51、抽風機6、風機本體61、控制開關62、變頻器63、底座71、可移動式支架72、第一驅動裝置73、旋轉杆74、推拉杆75、第二驅動裝置76、壓縮彈簧77。
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖對本實用新型進一步說明。
[0020]如圖1、2所示，該太陽能電池用矽片擴散爐，包括設置有爐門I的爐體2，爐體2內設有石英舟3，矽片放置於石英舟3上，爐體2上設有用於擴散氣體進入爐體2內的進氣管4和擴散處理後排放尾氣的排放管5，所述排放管5上連接有抽風機6，所述抽風機6包括風機本體61，所述風機本體61上連接有控制開關62，所述控制開關62與風機本體61之間設置有變頻器63。通過在控制開關62與風機本體61之間設置變頻器63，通過變頻器63可以對電機的輸出功率進行調節，從而實現對風機轉速的調節，當外界環境發生變化時，通過調整變頻器63的頻率進而使風機轉速發生變化，使風機的抽氣能力與外界環境發生變化之前保持一致，從而對擴散排風進行有效的控制，保證擴散爐的排風性能穩定，避免發生擴散爐內的擴散氣體在矽片上分布不均而導致的矽片表面方塊電阻均勻性較差的問題。
[0021]所述的進氣管4從爐體2的側面伸入到爐體2內部且位於石英舟3上方，進氣管4上開設有供擴散氣體垂直向下流出的出氣孔41，排放管5位於石英舟3下方，排放管5開設有垂直向上供尾氣流入的進氣孔51。這樣，擴散氣體進入爐體2後，依然可以保證沿平行於矽片表面的方向流動，不會因為矽片自身的阻擋而到達不了矽片的背面以及矽片與矽片之間的空隙內，使得擴散氣體能夠均勻地分布在娃片表面，從而有效地改善了娃片表面方塊電阻的均勻性，擴散處理後的尾氣從排放管5上的進氣孔51進入排放管5後排出爐體2外。
[0022]在上述實施方式中，設置爐門I是為了將方便將矽片放入爐體2內和從爐體2內取出，由於擴散爐的爐門I通常較重，人工打開或關閉較為困難，因此，為了便於打開或關閉爐門1，所述爐體2上設置有用於打開或關閉爐門I的開關裝置。
[0023]所述開關裝置可以採用各種方式實現，譬如，可以採用如下方式實現:所述開關裝置包括可移動式支架，所述可移動式支架上連接有用於驅動可移動式支架沿爐體軸向方向移動的前進電機、還包括旋轉杆以及驅動旋轉杆轉動旋轉電機，所述旋轉電機固定在可移動式支架上，所述旋轉杆的前端固定在爐門上，末端與旋轉電機的輸出軸相連，當旋轉電機工作時，旋轉杆能夠繞電機的輸出軸旋轉從而帶動爐門旋轉。這種方式旋轉電機承受的旋轉力矩較大，電機的負荷較大，電機容易燒壞，本實用新型提供了一種優選的方式:所述開關裝置包括底座71，所述底座71上設置有可移動式支架72以及用於驅動可移動式支架72沿爐體2軸向方向移動的第一驅動裝置73，還包括旋轉杆74、推拉杆75以及用於推動推拉杆75移動的第二驅動裝置76，所述底座71、可移動式支架72、第一驅動裝置73、旋轉杆74、推拉杆75以及第二驅動裝置76均位於爐體2的軸向中心線下方，所述第二驅動裝置76通過轉軸固定在可移動式支架72上，所述旋轉杆74的前端固定在爐門I上，末端通過轉軸固定在可移動式支架72上，推拉杆75的前端通過轉軸固定在旋轉杆74上，末端與第二驅動裝置76相連，當第二驅動裝置76推動推拉杆75移動時，推拉杆75推動旋轉杆74繞旋轉杆74末端的轉軸旋轉從而帶動爐門I旋轉。這種結構的開關裝置，在打開爐門I時，首先啟動第一驅動裝置73，使可移動支架後移，由於爐門I通過旋轉杆74、推拉杆75連接在可移動式支架72上，因此，可移動式支架72移動時會帶動爐門I移動，從而使爐門I與爐體2分離，然後啟動第二驅動裝置76，第二驅動裝置76推動推拉杆75移動，由於第二驅動裝置76通過轉軸固定在可移動式支架72上且推拉杆75的前端通過轉軸固定在旋轉杆74上，因此，推拉杆75會推動旋轉杆74繞旋轉杆74末端的轉軸旋轉從而帶動爐門I旋轉，讓開進出爐體2的空間，方便操作人員將矽片放入爐體2內；當需要關閉爐門I時，首先啟動第二驅動裝置76，第二驅動裝置76推動推拉杆75移動，由於第二驅動裝置76通過轉軸固定在可移動式支架72上且推拉杆75的前端通過轉軸固定在旋轉杆74上，因此，推拉杆75會推動旋轉杆74繞旋轉杆74末端的轉軸旋轉從而帶動爐門I旋轉使其旋轉到與爐門口對應的位置，然後啟動第一驅動裝置73，使可移動式支架72前移，由於爐門I通過旋轉杆74、推拉杆75連接在可移動式支架72上，因此，可移動式支架72移動時會帶動爐門I移動，從而使爐門I與爐體2接觸將爐門I 口封閉，由於該結構利用了省力槓桿的結構，因此，在使爐門I旋轉時，所需的力較小，第二驅動裝置76承受的負荷較小，因而，不容易損壞第二驅動裝置76，能夠延長第二驅動裝置76的使用壽命，同時該開關裝置整體都位於爐體2的軸向中心線下方，安裝拆卸都非常方便，維修時省時又省力。
[0024]為了使第二驅動裝置76承受的負荷達到最小，所述推拉杆75的前端通過轉軸固定在旋轉杆74的前端，能夠使第二驅動裝置76的使用壽命大大延長。
[0025]為了進一步減小第二驅動裝置76的負荷，還包括壓縮彈簧77，所述壓縮彈簧77的前端固定在旋轉杆74上，末端固定在底座71上，並且所述壓縮彈簧77與推拉杆75位於旋轉杆74的同一側，在旋轉杆74轉動的過程中，壓縮彈簧77會額外提供一定的助力。
[0026]為了使壓縮彈簧77提供的助力最大限度的減小第二驅動裝置76的負荷，所述壓縮彈簧77的前端固定在旋轉杆74的前端，這樣同樣的助力，由於力臂的增加，所提供的力矩就會變大。
[0027]為了使爐門I與爐體2實現軟接觸，避免爐門I在關閉時與爐體2相撞對爐體2造成損傷，所述第一驅動裝置73、第二驅動裝置76均為汽缸，而且採用汽缸可以持續不斷的給爐門I提供推力，使爐門I關閉的更密閉。
[0028]另外，為了使第二驅動裝置76的負荷達到最小，所述固定旋轉杆74末端的轉軸與固定第二驅動裝置76的轉軸分別設置在爐體2軸向中心線的兩側，這樣設置形成了最省力的槓桿結構，可以進一步減小第二驅動裝置76的負荷。
【權利要求】
1.太陽能電池用矽片擴散爐，包括設置有爐門(I)的爐體(2)，爐體(2)內設有石英舟(3)，矽片放置於石英舟(3)上，爐體(2)上設有用於擴散氣體進入爐體(2)內的進氣管(4)和擴散處理後排放尾氣的排放管(5)，所述排放管(5)上連接有抽風機(6)，其特徵在於:所述抽風機(6)包括風機本體(61)，所述風機本體(61)上連接有控制開關(62)，所述控制開關(62 )與風機本體(61)之間設置有變頻器(63 )。
2.根據權利要求1所述的太陽能電池用矽片擴散爐，其特徵在於:所述的進氣管(4)從爐體(2)的側面伸入到爐體(2)內部且位於石英舟(3)上方，進氣管(4)上開設有供擴散氣體垂直向下流出的出氣孔(41)，排放管(5)位於石英舟(3)下方，排放管(5)開設有垂直向上供尾氣流入的進氣孔(51)。
3.根據權利要求2所述的太陽能電池用矽片擴散爐，其特徵在於:所述爐體(2)上設置有用於打開或關閉爐門(I)的開關裝置。
4.如權利要求3所述的太陽能電池用矽片擴散爐，其特徵在於:所述開關裝置包括底座(71)，所述底座(71)上設置有可移動式支架(72 )以及用於驅動可移動式支架(72 )沿爐體(2)軸向方向移動的第一驅動裝置(73)，還包括旋轉杆(74)、推拉杆(75)以及用於推動推拉杆(75)移動的第二驅動裝置(76)，所述底座(71)、可移動式支架(72)、第一驅動裝置(73)、旋轉杆(74)、推拉杆(75)以及第二驅動裝置(76)均位於爐體(2)的軸向中心線下方，所述第二驅動裝置(76 )通過轉軸固定在可移動式支架(72 )上，所述旋轉杆(74 )的前端固定在爐門(I)上，末端通過轉軸固定在可移動式支架(72)上，推拉杆(75)的前端通過轉軸固定在旋轉杆(74)上，末端與第二驅動裝置(76)相連，當第二驅動裝置(76)推動推拉杆(75)移動時，推拉杆(75)推動旋轉杆(74)繞旋轉杆(74)末端的轉軸旋轉從而帶動爐門(I)旋轉。
5.如權利要求4所述的太陽能電池用矽片擴散爐，其特徵在於:所述推拉杆(75)的前端通過轉軸固定在旋轉杆(74)的前端。
6.如權利要求5所述的太陽能電池用矽片擴散爐，其特徵在於:還包括壓縮彈簧(77)，所述壓縮彈簧(77)的前端固定在旋轉杆(74)上，末端固定在底座(71)上，並且所述壓縮彈簧(77)與推拉杆(75)位於旋轉杆(74)的同一側。
7.如權利要求6所述的太陽能電池用矽片擴散爐，其特徵在於:所述壓縮彈簧(77)的前端固定在旋轉杆(74)的前端。
8.如權利要求7所述的太陽能電池用矽片擴散爐，其特徵在於:所述第一驅動裝置(73)、第二驅動裝置(76)均為汽缸。
9.如權利要求8所述的太陽能電池用矽片擴散爐，其特徵在於:所述固定旋轉杆(74)末端的轉軸與固定第二驅動裝置(76)的轉軸分別設置在爐體(2)軸向中心線的兩側。
【文檔編號】H01L31/18GK203530506SQ201320661525
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年10月25日 優先權日:2013年10月25日
【發明者】陳五奎, 李軍, 徐文州, 上官新龍, 陳磊, 馮加保 申請人:樂山新天源太陽能科技有限公司