气体匀流组件及片材表面处理装置的制作方法

本实用新型属于光伏太阳能电池硅片制造技术领域，具体涉及一种气体匀流组件，还涉及一种包括上述气体匀流组件的片材表面处理装置。

背景技术：

随着世界经济的不断发展，现代化建设对高效能源需求不断增长。而光伏发电作为绿色能源以及人类可持续发展的主要能源的一种，日益受到世界各国的重视并得到大力发展。单晶硅片、多晶硅片作为光伏发电的太阳能电池片的基础材料，拥有广泛的市场需求。

在太阳能电池的加工过程中，为了提高太阳能电池的转换效率，需要对表面制绒后的硅片进行有效的钝化，通过氧化法在硅片表面形成二氧化硅薄膜，目前常用的工艺是采用臭氧气体进行硅片钝化。图1展示了一种现有技术中的硅片臭氧钝化装置。硅片花篮插装硅片后，横向放置在硅片臭氧钝化装置的箱体1内；而供气装置采用单管连接的方式连接箱体1，氮气、臭氧通过箱体顶部的进气管2进入箱体，反应完成后，通过箱体底部的出气管3，在真空泵5的工作下抽出箱体。

上述硅片臭氧钝化装置在气体进出箱体的过程中会存在以下技术问题：

首先，气体进出箱体点单一，流速较快，容易造成硅片品质隐患：如图1所示，箱体顶部和底部只设计一个进气、出气通路时，气体会迅速的在进气通路和出气通路之间流进流出，形成较快的流速，从而对此区间放置的硅片形成一定的气流冲击力度，而硅片由于单薄、质轻、易碎的产品特性，抗气流冲击力弱，这种气体进出方式容易造成硅片晃动，带来隐裂等品质隐患。

其次，气体在箱体内扩散不均匀，影响清洁效果及产品氧化效率：氮气通过箱体顶部的进气通路进入箱体，并通过底部的出气通路，在真空泵的工作下流出箱体，从而完成箱体内部的清洁工作。但这种入气出气方式会使得氮气进入箱体后很快地流出箱体，气体不易扩散且流动速度快，不易将箱体内部各个角落的废气杂质排出箱体，清洁效率低。

再者，臭氧通入箱体后，需耗费较长时间扩散均匀，且箱体内各部分臭氧浓度不一致，需经过较长时间达到浓度均衡的效果，从而造成靠近进气通路的硅片臭氧浓度高且氧化时间较长，远离出气通路的硅片臭氧浓度低且氧化时间较短。

而且，臭氧排气效率较低，需花费较长时间，且靠近出气通路的臭氧容易排出，远离出气通路的臭氧不易排出。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种气体匀流组件，解决现有的硅片臭氧钝化装置由于气体流速快、扩散不均匀导致硅片容易隐裂、氧化效率以及箱体清洁效率低的问题。

本实用新型的目的还在于提供一种包括上述气体匀流组件的片材表面处理装置，其可以在硅片表面制备高质量的氧化硅钝化膜，进而提高太阳能电池片的转换效率。

本实用新型所采用的一种技术方案是：气体匀流组件，包括气体控制阀门和连接气体控制阀门的气管，还包括相互连通的第一匀流件和第二匀流件，第一匀流件通过气体控制阀门连通气管，第一匀流件具有多个分气通路，第二匀流件上开设多个气孔，多个气孔与多个分气通路相通。

本实用新型的特点还在于，

第一匀流件的侧壁向外凸出形成多个分气通路，第一匀流件的内部中空形成与多个分气通路相通的分气腔，多个分气通路与气管相对设置，多个分气通路依次经分气腔、气体控制阀门后连通气管。

第二匀流件连通多个分气通路的表面向内凹陷形成中空的分流腔，分流腔连通于多个分气通路和多个气孔之间，且多个气孔和多个分气通路相对设置。

多个气孔均匀排布在与分流腔相对的第二匀流件上。

多个分气通路均匀分布在第一匀流件的侧壁上。

片材表面处理装置，其利用气流对片材进行表面处理，片材表面处理装置包括箱体，还包括至少一个如上所述的气体匀流组件，气体匀流组件设置于箱体内。

本实用新型的特点还在于，

气体匀流组件安装于箱体内的侧壁上，气体匀流组件的气管穿过箱体的侧壁连接供气或抽气装置，箱体内部空间形成片材表面处理区域。

箱体内对称设置两个气体匀流组件：一个气体匀流组件安装于箱体内部上壁，其连接的气管为进气管，进气管连接供气装置；另一个气体匀流组件安装于箱体内部底部，其连接的气管为出气管，出气管连接抽气装置。

两个气体匀流组件之间的箱体内部空间形成片材表面钝化处理的区域，安装于箱体内部底部的气体匀流组件的第二匀流件上安装用于放置花篮的定位承载机构。

还包括架体，箱体放置于架体上，架体底部安装有移动轮。

本实用新型的片材表面处理装置的箱体内部安装有两个气体匀流组件。这种气体匀流组件的主要构成部件是第一匀流件、第二匀流件。第一匀流件的上壁连通供气装置，第一匀流件的下壁均匀布置多个分气通路。分气通路接入分流腔的上壁，分流腔的下壁与排布在第二匀流件上的气孔相通。两个气体匀流组件在箱体内部对称设置，这样固接在箱体上壁的气体匀流组件通过进气管连通供气装置，而固接在箱体下壁的气体匀流组件通过出气管连接抽气装置。如此设计，来自供气装置的气体依次进入箱体上壁气体匀流组件的第一匀流件、分气腔、分气通路、分流腔和第二匀流件，箱体内部的气体经箱体下壁气体匀流组件的第二匀流件、分流腔和第一匀流件排出箱体。

因此，与现有技术相比，本实用新型的气体匀流组件及片材表面处理装置至少具有下述优点：

本实用新型通过箱体内部的结构优化，氮气、臭氧进出箱体的进气点和出气点均匀分散，气流平稳、流速缓慢，有效避免了气流集中造成较强的气流冲击力，保证了硅片质量；再者，气体在箱体内部均匀填充，使得箱体内部杂质排除得更彻底，清洁范围没有死角；还有，臭氧与箱体内部并列排布的硅片接触更彻底，每片硅片周围的臭氧浓度均匀一致，且接触时间相等，保证了良好的氧化效果。

本实用新型的片材表面处理装置对结构进行优化，并没有增加装置的体积，不用增加额外的元器件，组装加工难度低，便于推广。

附图说明

图1是现有硅片臭氧钝化装置的气体流向示意图；

图2是本实施例片材表面处理装置的气体流向示意图；

图3是本实施例气体匀流组件一的装配示意图；

图4是本实施例气体匀流组件一的第二匀流件的结构示意图；

图5是图4的剖面图；

图6是本实施例气体匀流组件二的装配示意图；

图7是本实施例定位承载机构与花篮的位置关系侧视图；

图8是本实施例定位承载机构与花篮的位置关系立体图；

图9是本实施例片材表面处理装置的整体俯视图；

图10是本实施例片材表面处理装置的整体仰视图。

图中，1.箱体；2.进气管；3.出气管；4.上第一匀流件；5.抽气装置；6.上分流腔；7.上第二匀流件；8.下第二匀流件；9.下分流腔；10.下第一匀流件；11.分气通路；12.气孔；13.花篮；14.定位承载机构；15.架体；16.移动轮；17.支脚；18.定位卡槽。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

本实施例针对图1所示的硅片臭氧钝化装置的技术缺陷，对其箱体1的内部结构进行了创新设计，通过加装本实用新型的气体匀流组件，使得改进后本实用新型的片材表面处理装置的结构见图2至图10。

箱体1是实现硅片钝化的场所，内部具有容纳硅片的空间。如图9、图10所示，箱体1的外形可以设计为长方体，其具有打开、关闭箱体1的门，门构成箱体1的一部分，至于门的开合方式以及与箱体1的连接方式，本实施例不做具体限定，但应以便于取放硅片为优选设计。此外，优选地，为了实现硅片钝化工艺，箱体1内部采用耐臭氧氧化、耐400摄氏度高温材质。

在箱体1内部对称安装两个气体匀流组件，如图2所示，其中一个气体匀流组件安装在箱体1的上壁上，与之相对的另一个气体匀流组件安装在箱体1的下壁上。根据气体匀流组件在箱体1内部的安装位置，本实施例将安装在箱体1内部上壁的气体匀流组件称为气体匀流组件一，将安装在箱体1内部下壁上的气体匀流组件称为气体匀流组件二。需要说明的是，气体匀流组件一、气体匀流组件二的组件构成及功能实现是相同的。

图3至图6给出了气体匀流组件的具体结构组成，气体匀流组件构成了箱体1进气的流通渠道。如图3-图5所示，气体匀流组件一主要包括依次设置的上第一匀流件4和上第二匀流件7。上第二匀流件7的上表面向内凹陷形成上分流腔6。上第一匀流件4、上分流腔6均为中空的腔体结构。来自进气管2的气体先充溢在上第一匀流件4的分气腔，而非直接进入箱体1内部。为了将上第一匀流件4中的气体导入箱体1内部，在上第一匀流件4的下壁上向外凸出设置至少一个分气通路11。关于分气通路11的设置个数，本实施例没有特殊的限定，如图2和图3所示，在上第一匀流件4的下壁上均匀布置4个分气通路11，即可满足气体均匀导入箱体1内部的需要。

分气通路11接入上分流腔6，将上第一匀流件4中的气体导入上分流腔6，上分流腔6起到气体中转站的作用。从形状而言，上分流腔6为扁平状的腔体，如图2和图3所示，上分流腔6如同嵌入在上第二匀流件7的内部，或说是上第二匀流件7的上表面向内凹陷形成上分流腔6，上分流腔6的上壁所在的表面与上第二匀流件7的上表面处于同一平面。

如图4和图5所示，上第二匀流件7为扁平状的板状结构。为了将上分流腔6的气体导入箱体1内部，在上第二匀流件7开设有若干个与上分流腔6相通的气孔12。对于气孔12在上第二匀流件7的排布方式，气孔12的具体形状，以及气孔12的开设个数，本实施例没有特殊的限定，如图4所示，气孔12仅设置在上分流腔6下壁所对应的区域，并且气孔12在上第二匀流件7上均匀排布。容纳在上分流腔6中的气体通过气孔12均匀地流向箱体1内部。在气孔12所在区域的外围，即上第二匀流件7的四周边缘，开设有螺栓孔，上第二匀流件7通过螺栓连接在箱体1的上壁上。

本实施例提及的气体匀流组件二的结构如图6所示，主要包括依次设置的下第二匀流件8、下分流腔9、下第一匀流件10，其具体结构参照所述的气体匀流组件一，在此不作赘述，不同的是，气体匀流组件二连接的是出气管3，出气管3接入抽气装置5。

还有，在箱体1内部还设置有定位承载机构14，具体而言，定位承载机构14处于气体匀流组件一、气体匀流组件二之间，并且定位承载机构14固定在下第二匀流件8上。如图7和图8所示，定位承载机构14由两个相同的支撑件组成，两个支撑件相对固定在下第二匀流件8上，并且两个支撑件之间具有适当的间隙。定位承载机构14的边角处具有定位卡槽18，用于放置盛放硅片的花篮13的支脚17，所述支脚17设置在定位卡槽18中，实现定位防错、稳定硅片花篮13的功能。

如图9和图10所示，整体而言，片材表面处理装置包括箱体1、架体15、供气装置和抽气装置5。箱体1安装在架体15上，箱体1通过进气管2连接供气装置(图中未标示)，通过出气管3连接抽气装置。

供气装置是实现硅片钝化的用气来源，可以向箱体1内部充入氮气和臭氧。为了满足氮气、臭氧的切换，以及充放气的需要，连接箱体1的进气管2上设置有气体控制阀门，该气体控制阀门也可以安装在箱体1上。优选地，气体控制阀门选用电磁阀。抽气装置5通过出气管3接入箱体1，将箱体1内部的气体抽出，完成箱体1内部空间的清洁，排出硅片钝化后的气体，在出气管3也可以设置有气体控制阀门。在实施例中，抽气装置5为真空泵，或是其它具有相同抽气功能的装置。

架体15用于支撑箱体1，箱体1的下壁用螺丝锁附在架体15上，使得箱体1和架体15成为一个整体。在架体15的底部安装有移动轮16，便于改变箱体1所处的位置。同时，抽气装置5可以设置在架体15上。

本实施例经箱体1内部的结构优化，有效地克服了图1所示硅片臭氧钝化装置的技术缺陷。在向箱体1内部进气时，氮气(或臭氧)通过电磁阀控制，先通过进气管2通入上第一匀流件4，气体在上第一匀流件4中通过4个分气通路11均匀地通入上分流腔6。气体在上分流腔6内扩散均匀，待填充满上分流腔6后，再通过上第二匀流件7密集排布的多个微小气孔12均匀地进入箱体1内部，保证进入箱体1内部的气体均匀、平稳。气体充满箱体1内部，均匀地和并列排布的硅片接触氧化。在抽气装置5的运行下，箱体1内部的气体流出箱体1内部时，避免像原先设计时集中从一个出气孔抽出，而是先均匀地从下第二匀流件8密集分布的多个微小气孔12流至下分流腔9内，再通过4个分气通路11进入下第一匀流件10，最后通过出气管3排出箱体1。

本实施例的片材表面处理装置主要用于在硅片表面制备高质量的氧化硅钝化膜，提高了钝化效果，减少复合，从而提高了电池片的转换效率。在具体使用该片材表面处理装置时，可参照下述操作步骤：

1)员工打开箱体箱门，将满载硅片的硅片花篮(也可称为石英舟)放置于下第二匀流件8的定位承载机构14上，关闭箱体1箱门；按下启动按钮，真空泵打开，开始自动充氮气，完成箱体内部清洁，反复二次清洁，除去杂质气体、灰尘等；同时箱体加热，加热一定时间后，达到工作温度，开始恒温控制；

2)完成箱体内部清洁后，自动截止氮气进入箱体1；切换臭氧气体进入箱体1，并在设定工艺参数下(需要控制的参数有气体压力，臭氧流量，反应温度，反应时间，次数等)，按照有效时间内完成氧化反应；

3)完成氧化反应后，自动截止臭氧进入箱体1，切换氮气进入箱体1，反复2次清洁箱体1内部后，使得箱体1内部达到常压状态；员工打开箱门，拿出反应完成的硅片，新放入满载硅片的石英舟循环作业。