一种用于扩散炉的加热装置及保温扩散炉系统的制作方法

本实用新型涉及太阳电池制造技术领域，具体涉及一种用于扩散炉的加热装置及保温扩散炉系统。

背景技术：

常规的化石燃料日益消耗殆尽，在现有的可持续能源中，太阳能无疑是一种最清洁、最普遍和最有潜力的替代能源。光伏发电是利用太阳光能使半导体电子器件有效地吸收太阳光辐射能，并使之转变成电能的直接发电方式，是当今太阳光发电的主流。时下，人们通常所说太阳光发电就是太阳能光伏发电，亦称太阳能电池发电。可以将太阳能直接转换成电能，其发电原理是基于半导体PN结的光生伏特效应。其中，晶体硅太阳能电池由于丰富的硅储量得到了广泛应用。

现有的晶体硅太阳能电池的制备工艺如下：清洗制绒→扩散→刻蚀/去PSG→PECVD→丝网印刷→烧结→测试分档→分选→包装。其中扩散工序通常采用扩散炉，携带有扩散源的载气进入扩散炉中对待扩散晶体硅进行扩散。

然而，实际应用中发现：在炉门打开进舟的初始阶段温度通常较低，升温过程较慢，因而增加了升温时间，影响了产能。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种用于扩散炉的加热装置，当扩散炉炉门打开进舟后，此时将加热装置中高温的载气通入扩散炉中，可以较快速的使晶体硅太阳能电池温度达到工艺要求，并保持管内气氛的稳定，减少升温的时间，可以提升单位时间内的产能。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种用于扩散炉的加热装置，包括导热管体和传热至所述导热管体的加热元件，所述导热管体的进气口经第一单向阀与一载气源连接以从所述载气源接收载气，所述导热管体的出气口经第二单向阀与一扩散炉连接以向所述扩散炉输送载气。

进一步的，所述管体为石英管，所述加热元件为加热丝。

进一步的，还包括设于所述管体外侧的保温组件。

进一步的，所述保温组件包括第一保温层和第二保温层中的一层或内外设置的两层，所述第一保温层和所述第二保温层中，其中一层为保温棉，另一层为真空镜面保温管，所述真空镜面保温管为真空镜面管本体或内壁涂覆有镜面反射涂层的真空镜面管或外壁涂覆有镜面反射涂层的真空镜面管或内外壁均涂覆有镜面反射涂层的真空镜面管。

进一步的，还包括设于最外层的金属防护壳体。

进一步的，还包括自动控制系统，所述自动控制系统包括第一温度传感器和控制器，所述第一温度传感器设于所述导热管体上并与所述控制器的输入端连接，所述控制器的输出端与所述加热元件连接，所述控制器根据接收到的所述第一温度传感器的温度信号以控制所述加热元件的启停。

进一步的，所述第一单向阀为电磁阀，所述自动控制系统还包括压力表，所述压力表设于所述导热管体上并与所述控制器的输入端连接，所述控制器根据接收到的所述压力表的压力信号以控制所述第一单向阀的开闭。

进一步的，所述第二单向阀为电磁阀，所述自动控制系统还包括感应器和第二温度传感器，所述感应器设于所述扩散炉炉门上并与所述控制器的输入端连接，所述第二温度传感器设于所述扩散炉中并与所述控制器的输入端连接，所述控制器根据接收到的感应器的炉门开关信号以控制所述第二单向阀的开启，所述控制器根据接收到的所述第二温度传感器的温度信号以控制所述第二单向阀的关闭。

进一步的，所述温度传感器为热电偶。

本实用新型还提供另外一个技术方案：一种保温扩散炉系统，包括载气源、扩散源以及扩散炉，所述载气源中载气携带所述扩散源中扩散元素经一进气管输送至所述扩散炉中，还包括如上所述的加热装置，所述载气源中载气经所述加热装置加热后输送至所述扩散炉中，所述加热装置与所述扩散炉连接同一载气源或不同载气源。

进一步的，所述载气为氮气，所述进气管为喷淋式进气管。

由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：

（1）本实用新型通过增设一加热装置，当扩散炉炉门打开后，加热装置中的高温载气通入扩散炉中，可以较快速的使晶体硅太阳能电池温度达到工艺要求，并保持管内气氛的稳定，减少升温的时间，可以提升单位时间内的产能；

（2）本实用新型通过设置管体、加热元件、保温组件以及防护壳体，减少热量损失，可以使加热装置中的载气稳定保持在1000℃以上；

（3）本实用新型通过设置自动控制系统，在自动控制系统中设置温度传感器，温度传感器实时监控加热装置中载气的温度以控制加热元件，使加热装置温度保持恒定；

（4）本实用新型通过在自动控制系统中设置压力表，压力表实时监控加热装置中载气的压力以控制第一阀门，使加热装置压力保持恒定；

（5）本实用新型通过的自动控制系统通过监测扩散炉门的开启来控制第二阀门的开启，通过设定的第二阀门开启时间，来控制第二阀门的关闭。

附图说明

图1是本实用新型公开的保温扩散炉系统的组成示意图。

图2是本实用新型公开的加热装置的横截面示意图。

图3是本实用新型公开的加热装置的控制方框图。

其中：10、氮气源；20、扩散源；30、进气管；40、加热装置；41、导热管体；42、加热元件；43、保温棉；44、真空镜面管；45、镜面反射涂层；46、金属防护壳；50、扩散炉；51、感应器；60、第一单向阀；70、第二单向阀；81、第一温度传感器；82、控制器；83、压力表；84、第二温度传感器。

具体实施方式

结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：

实施例一

参见图1至图3，如其中的图例所示，一种保温扩散炉系统，包括氮气源10、扩散源20、进气管30、加热装置40以及扩散炉50，氮气源10中氮气携带扩散源20中扩散元素经进气管30均匀输送至扩散炉50中，加热装置40包括设于最内层的导热管体41和传热至导热管体41的加热元件42，氮气源10还经第一单向阀60与导热管体41的进气口连接以向导热管体41中输送常温氮气，导热管体41的出气口经第二单向阀70与扩散炉50连接以向扩散炉50中输送高温氮气，高温氮气的温度可达到1000℃。

一种实施方式中，导热管体41为石英管，加热元件42为加热丝。加热元件42对导热管体41进行加热。

一种实施方式中，加热装置40还包括设于导热管体41外侧的保温组件。

一种实施方式中，上述保温组件包括内外设置的保温棉43和真空镜面管44，真空镜面管44的外壁涂覆有镜面反射涂层45。也可以将保温棉设置在真空镜面管的外侧，上述保温组件也可以仅设置保温棉和真空镜面管中的其中一层，也可以在真空精面管的内壁涂覆镜面反射涂层，也可以在真空镜面管的外壁涂覆镜面反射涂层，也可以在真空镜面管的内外壁同时涂覆镜面反射涂层，也可以不设置上述镜面反射涂层。

一种实施方式中，加热装置40还包括设于最外层的金属防护壳体46。

一种实施方式中，保温扩散炉还包括自动控制系统，该自动控制系统包括第一温度传感器81和控制器82，第一温度传感器81设于导热管体41上并与控制器82的输入端连接，控制器82的输出端与加热元件42连接，控制器82根据接收到的第一温度传感器81的温度信号以控制加热元件42的启停。一般第一温度传感器81检测到的温度低于1000度时，加热元件42开启，达到1000度时，加热元件42关闭。

一种实施方式中，第一单向阀60为电磁阀，自动控制系统还包括压力表83，控制器82根据接收到的压力表83的压力信号以控制第一单向阀60的开闭。一般压力低于0.15Mpa时，第一单向阀60打开，压力接近0.255Mpa时，第一单向阀60关闭。

一种实施方式中，第二单向阀70为电磁阀，自动系统还包括感应器51和第二温度传感器84，感应器51例如采用接近开关，用于检测扩散炉50炉门的开门气缸的位置，感应器51设于扩散炉50炉门上并与控制器82的输入端连接，第二温度传感器84设于扩散炉50中并与控制器82的输入端连接，控制器82根据接收到的感应器51的炉门开关信号以控制第二单向阀70的开启，控制器82根据接收到的第二温度传感器84的温度信号以控制第二单向阀70的关闭，一般第二温度传感器84检测到的温度大于800度，即可关闭第二单向阀70。

一种实施方式中，第一，二温度传感器81，84为热电偶。

在进行扩散时，扩散炉50炉门打开进舟关门，此时，感应器51感应到开门关门动作，控制器82控制第二阀门70打开，加热装置40中的高温氮气通入扩散炉50中，第二温度传感器84检测到温度到达设定值时当，控制器82控制第二阀门70关闭，与此同时，压力表83检测加热装置40的气压，当压力低于设定值时，第一阀门60打开，氮气源10中的氮气补充到加热装置中，当压力到达设定值时，第一阀门60关闭，停止补充气体，第一温度传感器81检测加热装置40的温度，当温度低于设定值时，加热元件42开启进行加热，当温度到达设定值时，加热元件42关闭，保证了加热装置40的恒温恒压。

实施例二

其余与实施例一相同，不同之处在于，上述实施例一的扩散炉与第一载气源连接，上述实施例一的加热装置与第二载气源连接，第一载气源和第二载气源存储相同载气。

实施例三

其余与实施例一相同，不同之处在于，上述实施例一的加热装置设有多个出气口，不同的出气口分别与不同扩散炉连接。

实施例四

其余与实施例一相同，不同之处在于，上述实施例一的加热装置的出气口与设于扩散炉中的另一进气管连接。进气管均采用喷淋式进气管。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。