一种晶体硅太阳能电池扩散炉的制作方法

本实用新型涉及太阳能电池技术领域，尤其涉及一种晶体硅太阳能电池扩散炉。

背景技术：

晶体硅太阳能的制备流程包括制绒、扩散、去磷硅玻璃、减反膜沉积、丝网印刷、烧结和测试分选，在这些制备工序中，扩散承担制备太阳能电池核心部件-p-n结的任务，是太阳能电池制造的关键制程。扩散是利用三氯氧磷作为P源，氮气作为载气，氧气作为反应气体，在高温下，三氯氧磷反应形成P，P在高温下扩散进入硅片内部，形成n层，在p型硅片表层形成p-n结，具体反应方程式如下：

5POCl₃→PCl₅+P₂O₅

PCl₅+O₂→P₂O₅+Cl₂

P₂O₅+Si→SiO₂+P↓

扩散的制程设备为扩散炉，现有技术的扩散炉是采用卧式炉腔设备，将硅片先插进石英舟，然后将石英舟置于炉腔中，石英舟静止不动，采用水平充气和排气设置，即炉尾设置充气管，炉口设置排气口。这种设备使得反应气体从炉尾运动到炉口，在运动过程中进行扩散反应，形成p-n结。这种设备的优势是设备占地面积小，有利于工厂的产能布局；但是，由于反应气体采用水平流动，扩散反应不均匀；硅片在反应过程中静止不动，也会扩散反应不均匀；装载的硅片数量有限，不利于长能的扩大。因此，如何开发一种新型的晶硅太阳能电池设备，使得在扩大产量的前提下，扩散形成的p-n结更加均匀，成为研究者关注的重点。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种晶体硅太阳能电池扩散炉，不仅可以提高扩散反应的均匀性，还可以提高扩散炉的产量。

为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案为：一种晶体硅太阳能电池扩散炉，所述晶体硅太阳能电池扩散炉包括带有炉门的立式炉腔、加热器、第一立式石英舟、第二立式石英舟、由电机驱动旋转的支架；所述炉门设有进气管，立式炉腔设有排气管；所述第一立式石英舟、第二立式石英舟与支架固定连接；所述加热器固定在立式炉腔外侧。

作为本实用新型的一种改进，所述第一立式石英舟与第二立式石英舟对称固定在支架两侧并位于立式炉腔的中心处，第一立式石英舟和第二立式石英舟对称设置在支架两侧可以使旋转平稳，且立于炉腔中心可以使硅片和反应气体接触更充分。

作为本实用新型的一种改进，所述立式炉腔上端为封闭，下端为敞开，炉门铰接在下端，炉门铰接在下端方便第一石英舟和第二石英舟的取出和装入。

作为本实用新型的一种改进，所述加热器固定在立式炉腔左右两侧，使炉腔受热更均匀。

作为本实用新型的一种改进，所述炉腔的直径为60-80cm，可适应不同的生产需求。

作为本实用新型的一种改进，所述第一立式石英舟和第二立式石英舟中均设置硅片卡槽，卡槽宽度为0.3-0.6mm，卡槽间距为1.8-3.0mm，硅片装载量为1000-2000片，立式炉腔可对硅片进行单面扩散，也可进行双面扩散：单面扩散时一个卡槽只插一片硅片，卡槽宽度为0.3-0.45mm，卡槽间距为1.8-3.0mm；双面扩散时一个卡槽插两片硅片，卡槽宽度为0.45-0.6mm，卡槽间距为1.8-3.0mm。

作为本实用新型的一种改进，所述立式炉腔的材质为石英，石英材质可以保证炉腔的纯净，防止在扩散反应中带来杂质。

作为本实用新型的一种改进，所述支架的可调转速范围为1-30转/min，扩散过程支架带动第一立式石英舟和第二立式石英舟转动，进而带动第一立式石 英舟和第二立式石英舟中硅片运动，速度越快，反应气体和硅片接触更充分，但容易导致碎片等不良后果，所以支架的可调转速范围优选为1-30转/min。

作为本实用新型的一种改进，所述进气管数量为5-20条，均匀分布在炉门，进气管分散为多个，保证气体在炉腔中的均匀分布，保证扩散的均匀性；所述排气管数量为5-20条，均匀分布在立式炉腔上端。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：晶体硅太阳能电池扩散炉采用立式结构，让反应气体由扩散炉下部的进气管进入，由下往上运动，最后由排气管排走；电机驱动支架旋转，支架带动固定在其两侧的第一立式石英舟和第二立式石英舟旋转，使硅片和反应气体的接触更加充分，扩散反应更加均匀；采用并排两个石英舟的设计方式，在保证扩散均匀性的情况下，大大提高扩散的产能。

附图说明

图1是现有技术的晶体硅太阳能电池扩散设备结构示意图；

图2是本实用新型的一种晶体硅太阳能电池扩散炉结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步地详细描述。

图1为现有技术的晶体硅太阳能电池扩散设备结构示意图扩散炉采用水平卧式结构，扩散炉由炉腔1’、加热器3’、石英舟4’、炉门2’、进气管5’和排气管6’组成，反应气体从炉腔1’的炉尾通入炉腔1’，经过水平运动，最后从炉腔1’的炉口排出。

如图2所示，本实用新型的一种晶体硅太阳能电池扩散炉，该晶体硅太阳能电池扩散炉包括带有炉门2的立式炉腔1、加热器3、第一立式石英舟4、第二立式石英舟5、由电机驱动旋转的支架6；所述炉门2设有进气管7，立式炉腔1设有排气管8；所述第一立式石英舟4、第二立式石英舟5与支架6固定连接；所述加热器3固定在立式炉腔1外侧。

进行扩散反应时，从立式炉腔1底部炉门2上的进气管7通入扩散气体，启动加热器3对立式炉腔1进行加热，启动电机，电机驱动支架6旋转并带动第一立式石英舟4和第二立式石英舟5旋转，扩散气体从进气管7通入，与立式炉腔1内第一立式石英舟4和第二立式石英舟5的硅片9反应后从排气管8排出。

优选地，第一立式石英舟4与第二立式石英舟5对称固定在支架6两侧并位于立式炉腔1的中心处，第一立式石英舟4和第二立式石英舟5对称设置在支架6两侧可以使旋转过程平稳，且设于立式炉腔1中心可以使硅片9和反应气体接触更充分。

第一立式石英舟4和第二立式石英舟5中均设置硅片卡槽，卡槽宽度为0.3-0.6mm，卡槽间距为1.8-3.0mm，硅片装载量为1000-2000片，极大地提高了扩散炉的产量，立式炉腔1可对硅片9进行单面扩散，也可进行双面扩散：单面扩散时一个卡槽只插一片硅片9，卡槽宽度为0.3-0.45mm，卡槽间距为1.8-3.0mm；双面扩散时一个卡槽插两片硅片9，卡槽宽度为0.45-0.6mm，卡槽间距为1.8-3.0mm。

优选地，立式炉腔1上端为封闭，下端为敞开，炉门2铰接在下端，方便第一立式石英舟4和第二立式石英舟5的取出和装入；立式炉腔1的直径为60-80cm，可适应不同的生产需求；立式炉腔1的材质为石英，可以保证立式炉腔1的纯净，防止在扩散反应中带来杂质

优选地，加热器3固定在立式炉腔1左右两侧，可以使立式炉腔1受热更均匀。

优选地，支架6的可调转速范围为1-30转/min，扩散过程支6架带动第一立式石英舟4和第二立式石英舟5转动，进而带动第一立式石英舟4和第二立式石英舟5中硅片9运动，速度越快，反应气体和硅片9接触更充分，但容易导致碎片等不良后果，优选地设定支架6的转速范围在1-30转/min，这样有效防止碎片产生，也能保证反应气体和硅片9接触充分。

优选地，进气管7数量为5-20条，均匀分布在炉门2，进气管7分散为多 个，保证气体在炉腔中的均匀分布，保证扩散的均匀性；排气管8数量为5-20条，均匀分布在立式炉腔1上端。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：晶体硅太阳能电池扩散炉采用立式结构，使得反应气体由扩散炉下部进入，由下往上运动，最后由排气管排走；电机驱动支架6旋转，支架6带动固定在其两侧的第一立式石英舟4和第二立式石英舟5旋转，使得硅片9和反应气体的接触更加充分，使得扩散反应更加均匀；采用并排两个石英舟的设计方式，在保证扩散均匀性的情况下，大大提高扩散的产能。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。