一种TOPCon电池用炉管结构及其使用方法技术

技术编号：44165287 阅读：14 留言：0更新日期：2025-01-29 10:38

本发明专利技术公开了一种TOPCon电池用炉管结构及其使用方法，炉管结构包括封闭管体、进气管和出气管，本申请采用封闭管体底部均匀进气，封闭管体顶部均匀出气的结构设计，可避免常规低压扩散炉管存在流场不稳定，炉管头尾方阻控制不稳定，均匀性不理想等由于结构设计缺陷带来的方阻不均匀，工艺波动大等问题，气流途中经过硅片，可充分浸没过硅片，气流携带的杂质源可充分与硅片接触，均匀的附着在硅片表面，同时气流方向与硅片是平行的，不会因为硅片的排列方式扰乱气流形态，同时该结构设计可以避免流场波动问题，可以控制进气管的气流量进行热量调控，实现温度饱和，在后续整个工艺过程中实现良好的均匀性和稳定性。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光伏，具体涉及一种topcon电池用炉管结构及其使用方法。

技术介绍

1、目前工业化生产topcon（隧穿氧化层钝化接触）太阳电池常使用热扩散炉，目前热扩散炉分为头部进气方式的热扩散炉和尾部进气方式的热扩散炉。

2、不管是头部进气方式的热扩散炉还是尾部进气方式的热扩散炉，其气体流程均过长，气体在管内流动时容易受到温场不稳定影响，致使容易发生气流紊乱，形成紊流和湍流等不良气体流动形态，致使炉内气体均匀性较差，在进行扩散工艺时，由于气体分布均匀性差导致杂质分布差，最终导致硅片扩散后方阻均匀性差的问题，同时改进气、出气方式只有一根管，在长时间工艺加工中如若出现堵塞会严重影响工艺质量。

3、还因为该结构进气端气流量大，在机械泵快速抽气到低压过程中容易造成管内压力不均问题，进气口压力小，出气口压力大，不但影响炉管使用寿命，同时也会影响扩散均匀性，最终使得扩散后硅片片间、片内均匀性偏差较大，不能形成均匀且性能优良的pn结。

技术实现思路

1、为解决上述
技术介绍
中提出的问题，本专利技术提供一种topcon电池用炉管结构及其使用方法，以解决现有技术中气体流程均过长以及管内压力不均的问题。

2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：

3、一种topcon电池用炉管结构，包括：

4、封闭管体；封闭管体上设有炉门，封闭管体的两侧分别设有多个进气孔和多个出气孔，进气孔和出气孔关于封闭管体中轴线对称设置，硅片设置在封闭管体中；</p>

5、用于向封闭管体内输送气体的进气管；进气管与所有进气孔连通；

6、用于输出封闭管体内气体的出气管；出气管与所有出气孔连通。

7、优选的，封闭管体水平放置，所有进气孔均水平直线排列的设置在封闭管体的底端，所有出气孔均水平直线排列设置在封闭管体的顶端，所有进气孔所处直线和所有出气孔所处直线均与封闭管体的中轴线平行。

8、优选的，封闭管体内的硅片沿封闭管体的中轴线排列设置，所有硅片所在平面均与封闭管体的中轴线垂直。

9、优选的，炉管结构还包括多个出气支管和多个进气支管，一个出气支管的一端与一个出气孔连通，另一端插入出气管的侧壁并与出气管连通，一个进气支管的一端与一个进气孔连通，另一端插入进气管的侧壁并与进气管连通。

10、一种topcon电池用炉管结构的使用方法，包括以下步骤：

11、s1：将待处理的硅片装入石英舟中，封闭管体采用低压扩散方式，将石英舟通过炉门推入内部温度为800-850℃的封闭管体中，在封闭管体内，待处理的硅片沿封闭管体的中轴线排列设置，且所有硅片所在平面均与封闭管体的中轴线垂直；

12、s2：通过与进气管连接的多个进气孔向封闭管体内通入50-300sccm的bcl3气体、2000-4000sccm的n2气体和100-1000sccm的o2气体，进行沉积操作；

13、s3：将封闭管体升温至850-900℃，继续通过与进气管连接的多个进气孔向封闭管体内通入50-300sccm的bcl3气体、2000-4000sccm的n2气体和100-1000sccm的o2气体，进行扩散沉积操作；

14、s4：将封闭管体升温至950-1050℃，通过与进气管连接的多个进气孔向封闭管体内通入2000-4000sccm的o2气体，对硅片进行氧化操作；

15、s5：将封闭管体降温至800-850℃，并通过与进气管连接的多个进气孔向封闭管体内通入n2气体进行破真空操作；

16、s6：封闭管体内温度降至700-800℃时，将石英舟从封闭管体中取出；

17、s7：将硅片从石英舟上取下。

18、优选的，s1中，封闭管体内部温度为800℃。

19、优选的，s2中，bcl3气体通入量为300sccm，n2气体通入量为3000，o2气体的通入量为1000sccm。

20、优选的，s3中，封闭管体升温至850℃，bcl3气体通入量为200sccm，n2气体通入量为4000sccm，o2气体的通入量为600sccm。

21、优选的，s4中，封闭管体升温至1045℃，o2气体的通入量为17000sccm。

22、优选的，s5中，破真空时n2气体的通入量为18000sccm。

23、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：

24、本申请进气出气方式与目前产线使用炉管进气出气方式不一致，本申请采用封闭管体底部均匀进气，封闭管体顶部均匀出气的结构设计，该结构设计可以完全避免常规低压扩散炉管存在流场不稳定，炉管头尾方阻控制不稳定，均匀性不理想等由于结构设计缺陷带来的方阻不均匀，工艺波动大等问题。

25、在本申请中，气流路径极大缩短，气流路径完全可控，气流路径从封闭管体底部到封闭管体顶部，途中经过硅片，可以充分浸没过硅片，气流中的携带的杂质源可以充分与硅片接触，均匀的附着在硅片表面，不会因为硅片的排列方式扰乱气流形态，保证气流形态稳定的从进气口到出气口。

26、同时该结构设计可以避免流场波动问题，当炉门关闭，开始抽真空，此时温度回升，可以控制进气管的气流量进行热量调控，实现温度饱和，在后续整个工艺过程中实现良好的均匀性和稳定性。

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【技术保护点】

1.一种TOPCon电池用炉管结构，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种TOPCon电池用炉管结构，其特征在于，封闭管体（1）水平放置，所有进气孔均水平直线排列的设置在封闭管体（1）的底端，所有出气孔均水平直线排列设置在封闭管体（1）的顶端，所有进气孔所处直线和所有出气孔所处直线均与封闭管体（1）的中轴线平行。

3.根据权利要求1所述的一种TOPCon电池用炉管结构，其特征在于，封闭管体（1）内的硅片（2）沿封闭管体（1）的中轴线排列设置，所有硅片（2）所在平面均与封闭管体（1）的中轴线垂直。

4.根据权利要求1所述的一种TOPCon电池用炉管结构，其特征在于，炉管结构还包括多个出气支管（6）和多个进气支管（3），一个出气支管（6）的一端与一个出气孔连通，另一端插入出气管（5）的侧壁并与出气管（5）连通，一个进气支管（3）的一端与一个进气孔连通，另一端插入进气管（4）的侧壁并与进气管（4）连通。

5.一种TOPCon电池用炉管结构的使用方法，应用于如权利要求1-4任一项所述的一种TOPCon电池用炉管结构，其特征在于，包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的一种TOPCon电池用炉管结构的使用方法，其特征在于，S1中，封闭管体（1）内部温度为800℃。

7.根据权利要求5所述的一种TOPCon电池用炉管结构的使用方法，其特征在于，S2中，BCl3气体通入量为300sccm，N2气体通入量为3000，O2气体的通入量为1000sccm。

8.根据权利要求5所述的一种TOPCon电池用炉管结构的使用方法，其特征在于，S3中，封闭管体（1）升温至850℃，BCl3气体通入量为200sccm，N2气体通入量为4000sccm，O2气体的通入量为600sccm。

9.根据权利要求5所述的一种TOPCon电池用炉管结构的使用方法，其特征在于，S4中，封闭管体（1）升温至1045℃，O2气体的通入量为17000sccm。

10.根据权利要求5所述的一种TOPCon电池用炉管结构的使用方法，其特征在于，S5中，破真空时N2气体的通入量为18000sccm。

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【技术特征摘要】

1.一种topcon电池用炉管结构，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种topcon电池用炉管结构，其特征在于，封闭管体（1）水平放置，所有进气孔均水平直线排列的设置在封闭管体（1）的底端，所有出气孔均水平直线排列设置在封闭管体（1）的顶端，所有进气孔所处直线和所有出气孔所处直线均与封闭管体（1）的中轴线平行。

3.根据权利要求1所述的一种topcon电池用炉管结构，其特征在于，封闭管体（1）内的硅片（2）沿封闭管体（1）的中轴线排列设置，所有硅片（2）所在平面均与封闭管体（1）的中轴线垂直。

4.根据权利要求1所述的一种topcon电池用炉管结构，其特征在于，炉管结构还包括多个出气支管（6）和多个进气支管（3），一个出气支管（6）的一端与一个出气孔连通，另一端插入出气管（5）的侧壁并与出气管（5）连通，一个进气支管（3）的一端与一个进气孔连通，另一端插入进气管（4）的侧壁并与进气管（4）连通。

5.一种topcon电池用炉管结构的使用方法，应用于如权利要求1-4任一项所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张鹏，谢耀辉，袁正国，黄菊梅，田素霞，张书界，
申请(专利权)人：和光同程光伏科技宜宾有限公司，
类型：发明
国别省市：

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