技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及晶硅電池的制作設(shè)備技術(shù)，特別是一種硼擴散爐防止粘連的反應(yīng)氣自熱爐門。

背景技術(shù)

目前主流的晶硅電池都是采用P型硅片作為基底，通過磷擴散制備PN結(jié)，背面印刷鋁漿燒結(jié)形成鋁背場。但是，由于P型晶硅襯底中的硼與氧的結(jié)合導(dǎo)致光致衰減，所以會導(dǎo)致P型硅電池在長時間使用后電池效率有15～25％的衰減。隨后就改用N型晶硅代替P型晶硅作為基底以解決上述問題，并且由于N型硅有較長的少子壽命，在諸如全背接觸電池等高效電池結(jié)構(gòu)上有很大的發(fā)展?jié)摿Γ肗型硅襯底制備電池需要硼擴散來制備PN結(jié)。為了降低成本，未來制備電池的硅片厚度將越來越薄，當前主流電池結(jié)構(gòu)中鋁背場由于在熱處理中鋁與硅的熱膨脹系數(shù)相差較大，所以制備鋁背場后電池會出現(xiàn)翹曲的情況，在硅襯底很薄的情況下制備鋁背場將會導(dǎo)致硅片開裂，合格率降低，而利用硼擴散形成背場的方法不會造成硅片的彎曲，同時由于硼在硅中的固溶度遠大于鋁在硅中的固溶度，因而硼背場比鋁背場更加有效，更加有利于電池效率的提升。因而用硼擴散作為P型電池背場提升效率以及利用N型電池來進一步提高光電轉(zhuǎn)換效率將是未來一個重要的發(fā)展趨勢，上述兩種電池技術(shù)都不可避免地要使用硼擴散技術(shù)。

太陽能電池工業(yè)化生產(chǎn)中硼擴散常采用三溴化硼液態(tài)源管式擴散工藝，通常擴散溫度在900℃到1100℃之間，在這個溫度范圍內(nèi)擴散反應(yīng)產(chǎn)物B₂O₃是液態(tài)，因而硼擴散的均勻性遠不如磷擴散的均勻性，同時此過程會產(chǎn)生副產(chǎn)物BSG（硼硅玻璃）。BSG在高溫為軟化液態(tài)，有很強的粘性，低于450度會硬化結(jié)晶。在擴散爐管中當BSG積累到一定程度，擴散過程中高溫液態(tài)的BSG會隨著載氣流動到爐管與爐門交界的位置，工藝結(jié)束后降溫至800℃左右時，由于爐門處溫度較低，BSG會形成粘稠狀物質(zhì)將擴散爐管和爐門粘到一起，如圖1中標記為4所示的位置，致使石英爐管和爐門損壞，必須更換爐管、爐門，有較大的耗材損失。因而，經(jīng)濟合理地解決硼擴散爐門爐管粘連問題對于高效、低成本太陽能電池的制備有重要意義。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的是提供一種硼擴散爐防止粘連的反應(yīng)氣自熱式爐門，通過在爐門處設(shè)置爐門盤管，將反應(yīng)爐產(chǎn)生的高溫反應(yīng)氣引入爐門盤管，可以使爐門的溫度升高至600℃以上，有效防止BSG低溫結(jié)晶，因而避免了爐門爐管的粘連，延長了爐門等部件的使用壽命，并降低了生產(chǎn)成本。

本實用新型的技術(shù)方案如下：

一種硼擴散爐防止粘連的反應(yīng)氣自熱式爐門，其特征在于：包括有換熱盤管、熱電偶和溫度巡檢儀，所述換熱盤管位于靠近爐門內(nèi)壁處，換熱盤管的一端設(shè)置于擴散爐抽排的出氣管端，換熱盤管的另一端連接到真空泵；所述熱電偶設(shè)置于換熱盤管的附近；所述熱電偶的信號線穿過爐門連接至硼擴散爐外部的溫度巡檢儀。

所述換熱盤管呈螺旋圈狀。

所述加換熱盤管和爐門外壁之間填充有保溫材料，如石棉、保溫磚等耐高溫的材料。通過保溫材料既能防止石英爐門外壁側(cè)溫度過高，便于開啟爐門，又對加熱起到保溫作用。

所述爐門為石英爐門，石英爐門外套接有鋼外套，鋼外套便于石英爐門與爐門開啟控制臂的機械連接。

本實用新型的實現(xiàn)原理如下：

在硼擴散爐反應(yīng)工藝進行過程中，開啟真空泵，可以將進入擴散爐主抽排的氣體接入換熱盤管，通過溫度巡檢儀監(jiān)測盤管的溫度，可以借換熱盤管內(nèi)氣體的溫度使爐門溫度高于BSG的熔點，從而使在擴散工藝過程中出現(xiàn)的BSG低溫結(jié)晶重新融化。在BSG融化后，則可方便的開啟石英爐門，實現(xiàn)爐門和爐管不粘連。

本實用新型的有益效果如下：

本實用新型采用換熱盤管的結(jié)構(gòu)，通過借助硼擴散工藝中主抽排的排出氣體的溫度實現(xiàn)爐門的自熱，使爐門溫度保持在BSG熔點以上，并通過溫度巡檢儀有效監(jiān)測盤管溫度，從而有效解決了工藝過程中石英爐門與爐管粘連的問題；在換熱盤管外部填充保溫材料，既能防止石英爐門外壁溫度過高，便于開啟爐門，又對盤管起到保溫作用；本實用新型的結(jié)構(gòu)既經(jīng)濟又精確，可大大延長工藝擴散爐的使用壽命，提高了生產(chǎn)效率，對高效、低成本太陽能電池的制備有重要意義。

附圖說明

圖1為傳統(tǒng)的硼擴散爐爐管與爐門的構(gòu)造示意圖；

圖2為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。