[實用新型]一種低壓擴散爐

有效

• 申請號: 201520667229.0
• 申請日: 2015-08-31
• 公開（公告）號: CN205011866U
• 公開（公告）日: 2016-02-03
• 發明（設計）人: 王俊朝;李學文;李軍陽;向文山;劉兵吉
• 申請（專利權）人: 深圳豐盛裝備股份有限公司
• 主分類號: C30B31/06
• 分類號: C30B31/06
• 代理公司: 深圳市君盈知識產權事務所(普通合伙) 44315
• 代理人: 陳琳

技術領域

本實用新型涉及電池生產專用設備領域，具體涉及一種低壓擴散爐。

背景技術

擴散工藝是晶體硅太陽能電池生產環節的核心工藝，其主要目的是在高溫條件下通過向硅片中摻入雜質元素磷或硼，形成PN結。PN結是晶體硅太陽能電池的心臟，其特性對于太陽能電池的轉換效率有著重要影響，是太陽能電池性能的性因素之一。

隨著工藝技術的不斷進步，太陽能電池轉換效率不斷提高，對擴散工藝也提出了新的要求：硅片表面摻雜濃度不斷降低，PN結結深越來越淺，方塊電阻不斷增加，未來高效晶體硅太陽能電池朝著淺結擴散的技術方向不斷發展。目前傳統的太陽能生產線主要采用常壓擴散工藝，即擴散工藝在常壓下完成，而常壓擴散工藝下淺結、高方阻均勻性很差，難以制備高質量的淺結PN結，且常壓條件下的擴散源的利用率低、損耗高，顯然常壓擴散工藝很難滿足低成本的需求。

而低壓擴散工藝恰恰能解決上述常壓擴散工藝的缺陷：在低壓條件下，提高了擴散源的分子自由程，使摻雜原子空間分布更均勻、摻雜原子分壓比增大，有利于推結形成均勻的淺層摻雜界面。另外，低壓擴散工藝可以將常壓擴散條件下的硅片間距減少到原來的一半，且不影響擴散方阻均勻性等工藝效果，這樣就使得在同樣的爐管恒溫區內，低壓擴散工藝可以比常壓擴散處理高出一倍的硅片。即降低了投資成本、生產成本，為太陽能電池生產的低成本需求提供了有效途徑。

然而，低壓擴散工藝需在低于大氣壓600～800mbar的壓力下完成(絕對壓力200～400mbar)，故反應管必須在真空的工藝環境下才能滿足需求，其必然涉及如橡膠等可以壓縮的密封填充材料。但擴散工藝溫度高，一般在800℃以上，即使采取隔熱包等有效的隔熱措施，也只能將爐門密封處溫度降低至400℃左右，而能耐高溫的橡膠材料如氟橡膠、硅橡膠長期使用溫度也就200℃左右。因此如何保證密封圈處溫度低于200℃，確保密封圈在材料允許長期使用的溫度下工作，這就成為了低壓擴散必須解決的難題之一。傳統的高溫密封方法多采用金屬法蘭通冷卻水冷卻方式實現高溫下的真空密封，但是擴散爐摻雜工藝過程中不能有金屬污染，整個反應管內表面與工藝反應氣體接觸部分不能有任何金屬材料，只能是石英等高純陶瓷材料，而石英材料具有脆而易碎、可加工性差、熱傳導系數低的特性，無法實現水冷的功能。

當前國內外推向市場的低壓擴散爐爐門密封方式主要有兩種方式：一種是純石英爐門，橡膠密封圈鑲嵌于石英爐門上，外部采取風冷方式，然而此方式具有冷卻效果差、密封圈使用壽命短、密封不可靠、密封圈更換維護頻度高等缺點；一種是采取兩級密封方式，里層采取現有常壓擴散密閉方式，石英爐門對石英管密閉，無密封圈，達到相對隔離反應管內氣氛的目的，外層采取水冷金屬法蘭高溫密封機構，此方式僅僅是相對隔離金屬，沒有做到絕對金屬隔離，長期使用將對反應管造成金屬污染并對金屬爐門造成腐蝕，且石英爐門和石英管開口端法蘭的貼合面加工精度要求非常高，加工難度大且加工成本高，不適于當前太陽能電池生產低成本趨勢。

實用新型內容

本實用新型要解決的技術問題在于，針對現有技術的上述缺陷，提供一種低壓擴散爐，提高爐門使用壽命，且降低生產成本。

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：提供一種低壓擴散爐，包括石英管、石英管端口法蘭和置于石英管端口法蘭外側的爐門機構，該石英管的一端設有石英管口，該石英管端口法蘭設置在石英管口上，該爐門機構包括：

石英爐門；

冷卻法蘭，其嵌入石英爐門中，該冷卻法蘭與石英爐門的結合處設有一密封圈槽，該冷卻法蘭包括一與密封圈槽靠近的環形冷卻管道，該環形冷卻管道中通入冷卻液；

密封圈，其設置在密封圈槽內且部分突出，其用于在石英爐門與石英管端口法蘭閉合時抵靠在石英管端口法蘭的外側面，使低壓擴散爐內形成密封空間。

其中，較佳方案是：該石英爐門包括爐門主體和設置在爐門主體上的凸臺，該冷卻法蘭設置在爐門主體上，該爐門主體的端面與石英管端口法蘭的外側面抵靠，該凸臺與石英管端口法蘭的端口配合。

其中，較佳方案是：該密封圈槽為燕尾槽，該密封圈槽的槽口與爐門主體的端面處于同一平面。

其中，較佳方案是：該石英爐門包括一隔熱層。

其中，較佳方案是：該冷卻法蘭還包括與環形冷卻管道連通的進液端和出液端。

其中，較佳方案是：該進液端和出液端鄰近設置，該環形冷卻管道包括設置在進液端的端口和出液端的端口之間的隔液板。

其中，較佳方案是：還包括一用于驅動爐門機構的驅動機構，該爐門機構包括一與驅動機構連接的固定支架，該固定支架與石英爐門固定連接。