一种链式扩散用涂源加热装置及链式扩散设备的制作方法

本实用新型涉及太阳能电池技术领域，具体涉及一种链式扩散用涂源加热装置及链式扩散设备。

背景技术：

太阳能电池制作过程中，采用管式扩散或链式扩散完成硅片的磷掺杂或硼掺杂。其中链式扩散具备两个优势，一是链式扩散设备容易和其他链式机台集成在一起，提高生产效率，例如链式扩散设备同链式清洗设备集成在一起，减少了人为周转硅片的时间，实现了连续化生产，生产效率高；二是链式扩散设备内部使用红外灯管对硅片进行加热扩散，加热效率较高，相比管式扩散炉使用电阻丝加热的方式大大节省了电力成本，生产成本低。但是由于链式扩散前需要先对硅片涂覆一层液态掺杂源，液态掺杂源为硼源或磷源，再通过加热蒸发掉液态掺杂源的溶剂，固化硅片表面的液态掺杂源。中国专利公告号cn210386450u提出一种涂硼用隧道烘干台，将涂硼好的硅片由输送网链输送到烘干罩下进行烘干，烘干罩内部设置有红外灯管，红外灯管对硅片进行加热升温，实现硼源的溶剂蒸发和的固化。中国专利公告号cn208028081u提出一种匹配链式扩散的喷涂机硅片预热装置，先对硅片进行预热，再在硅片表面喷涂喷涂源，喷涂后的硅片通过加热灯管加热升温，实现喷涂源迅速地固定在硅片表面。

以上可以看出，不管是隧道烘干台还是硅片预热装置，都使用加热灯管进行加热，然而灯管的光照分布实际上是不均匀的，靠近灯管位置的光照强度相比远离灯管位置的光照强度大，意味着灯管对硅片的加热是不均匀的；加上液态掺杂源在硅片表面具有表面张力，硅片表面不同位置的溶剂蒸发顺序有先后，因此液态掺杂源固化后形成固体掺杂源，其在硅片表面分布的均匀性也会变差。此外，中国专利公告号cn210386450u提出的隧道烘干台的腔室里面持续有红外灯管加热，腔室里面和腔室外面的温度有明显的差别，那么硅片由腔室外面传输进入腔室里面时，硅片行进方向的前端提前被加热，没有很好地解决硅片表面加热不均匀的问题，也就不能够改善硅片表面的固体掺杂源分布的均匀性问题，严重限制了链式扩散的推广应用。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种链式扩散用涂源加热装置，能够改善硅片表面涂源后的加热均匀性。

本实用新型的这一目的通过如下技术方案来实现：一种链式扩散用涂源加热装置，包括储液槽、设置在储液槽顶部的激光光源以及设置于储液槽左右两侧用于抓取硅片的机械抓手，所述储液槽内部设置有顶片机构。

优选的，所述顶片机构包括至少一根顶杆和用于驱动顶杆上下移动的驱动装置。

优选的，所述顶杆的最高点的设置位置比所述储液槽的液面高度高0.5~10mm。

优选的，所述顶杆的数量为四根且呈矩形分布，所述矩形的中心位置同硅片的中心位置相对应。

优选的，所述顶杆的顶部设置有吸嘴，所述吸嘴用于吸附及固定硅片。

优选的，所述激光光源的中心位置与所述硅片的中心位置相对应。

优选的，所述储液槽包括入口和出口，所述入口设置有喷嘴，所述出口设置有吸气口，所述喷嘴连接氮气供应器的输出端口，所述吸气口连接排气管道。

优选的，所述激光光源的波长为532nm或1064nm，功率为30~300w。

本实用新型的另一目的是提出一种链式扩散设备，所述链式扩散设备包括上述链式扩散用涂源加热装置以及高温推进装置；所述链式扩散用涂源加热装置用于在硅片正面形成一层均匀分布的掺杂源，所述高温推进装置用于将硅片正面的掺杂源向硅片内部扩散。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

（1）本实用新型使用激光光源，其光照区域内能量密度分布均匀，确保硅片正面各个区域具有相同的加热速率，提高了加热过程的温度均匀性；

（2）本实用新型的硅片被顶片机构全部顶出储液槽的液面后，开启激光光源照射硅片正面，硅片正面各个区域同时加热，不存在先后延迟现象，因此硅片正面的液态掺杂源固化成固体掺杂源所需时间的一致性好，提高了固体掺杂源在硅片正面的均匀性。

附图说明

图1是本实用新型的一种链式扩散用涂源加热装置的结构示意图；

图2是本实用新型的一种链式扩散设备的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型的技术方案作进一步的说明。

如图1，本实用新型提供的一种实施例，提供一种链式扩散用涂源加热装置，包括储液槽1、设置在储液槽1顶部的激光光源2以及设置于储液槽1左右两侧用于抓取硅片3的机械抓手，储液槽1内部设置有顶片机构4。顶片机构4包括至少一根顶杆和用于驱动顶杆上下移动的驱动装置，本实施例中顶片机构4包括四根呈矩形分布的顶杆5和用于驱动四根顶杆5同步上下移动的驱动装置，四根顶杆5的顶部处于同一水平面，用于放置硅片3，四根顶杆5形成的矩形形状的中心位置同硅片3的中心位置相对应。顶杆5的材质可以是pp材质或者pvdf材质。硅片3可以是准方形硅片或矩形硅片，当硅片3为准方形硅片时，硅片3的边长大于四根顶杆5所形成的矩形区域的长度；当硅片3为矩形硅片时，硅片3的长度大于四根顶杆5所形成的矩形区域的长度，硅片3的宽度大于四根顶杆5所形成的矩形区域的宽度。顶杆5的最高点的设置位置比储液槽1的液面高度高0.5~10mm，本实施例中顶杆5的最高点的设置位置比储液槽1的液面高度高10mm，当硅片3被顶片机构4全部顶出掺杂源液面后，硅片3的正面完全处于激光光源2的光照区域内。顶杆5的顶部还设置有吸嘴，用于吸附和固定硅片3，避免硅片3在上下移动过程中产生滑动。

如图1，激光光源2的中心位置与硅片3的中心位置相对应，激光光源2的中心位置与硅片3的的中心位置之间的距离设置为400~800mm，本实施例中激光光源2的中心位置与硅片3的中心位置之间的距离设置为600mm，激光光源2可发出波长532nm的绿色激光或波长为1064nm的红色激光，功率为30~300w。如图1中虚线部分所示，激光经过激光光源2的光路整形扩束后形成能量密度均匀分布的面光源。

如图1，储液槽1的材质为pp材质或者pvdf材质，用于盛放液态掺杂源，包括液态硼源或液态磷源。储液槽1包括储液槽本体11和设置在储液槽本体11上方的支架12，支架12的四周为开放区域。储液槽1包括入口和出口，入口设置有多个喷嘴6，出口设置有吸气口7，喷嘴6连接氮气供应器的输出端口，吸气口7连接排气管道。喷嘴6的高度低于激光光源2的高度，同时要满足高于硅片3的最高点。喷嘴6和吸气口7的目的是确保喷嘴6吹出的氮气可以完全将液态掺杂源蒸发过程中产生的蒸汽吹走，减少蒸汽吸附在激光光源2上，进而延长激光光源2的寿命。排气管道的输出端口与负压设备相连接，工作时负压设备抽气形成一向外的引力，加速氮气和蒸汽的流动，并经排气管道排放。

本实用新型的一种链式扩散用涂源加热装置可以根据实际产能需求适当增加激光光源2和顶片机构4的数量。

如图2，本实用新型提供的另一种实施例，提供一种链式扩散设备，包括沿链式传送带依次设置的上述链式扩散用涂源加热装置以及高温推进装置；其中，链式扩散用涂源加热装置用于在硅片正面形成一层均匀分布的掺杂源，高温推进装置用于将硅片正面的掺杂源向硅片内部扩散。

本实用新型的链式扩散设备的工作流程包括如下步骤：

如图2，图中箭头方向为硅片传送方向，当链式扩散设备处于待机状态时，链式扩散用涂源加热装置中顶片机构4的四根顶杆5的位置高于储液槽1的掺杂源液面，当链式扩散设备开始工作时，位于链式扩散用涂源加热装置入口位置的机械抓手抓取硅片3并将硅片3放置在四根顶杆5的顶部，此时位于顶杆5顶部的吸嘴会紧密吸附和固定硅片3，接着驱动装置带动四根顶杆5以及硅片3向下运动，直至硅片3完全浸没在储液槽1的液态掺杂源中，顶片机构4停止工作；当硅片3的正面均匀涂覆有液态掺杂源后，驱动装置带动四根顶杆5以及硅片3向上运动，直至硅片3完全被顶出储液槽1的液态掺杂源液面，顶片机构4停止工作；此时控制系统开启激光光源2，激光光源2发出的激光通过光路整形扩束后形成能量密度均匀分布的面光源并均匀照射在硅片3的正面，对硅片3正面进行加热，使得硅片3正面的液态掺杂源在短时间内（＜5s）完成掺杂源的溶剂蒸发及掺杂源的固化，加热过程中链式扩散用涂源加热装置入口位置的喷嘴6吹出氮气，将蒸发过程中的蒸汽吹走，通过链式扩散用涂源加热装置出口位置的吸气口7排放，减少掺杂源蒸汽吸附在激光光源2上，延长激光光源2的使用寿命。硅片3正面的掺杂源固化结束后，控制系统关闭激光光源2，位于链式扩散用涂源加热装置出口位置的机械抓手抓取硅片3进入链式扩散设备的高温推进装置，高温推进装置将硅片3正面的掺杂源继续向硅片3内部进行扩散，最终完成硅片3的链式扩散过程。

本实用新型使用激光光源进行加热，由于激光在光照区域内能量密度分布均匀，因此确保了硅片正面各个区域具有相同的加热速率，提高了硅片加热过程的温度均匀性；而且，当整个硅片被顶片机构全部顶出储液槽的液面后，再开启激光光源照射硅片，硅片正面各个区域同时加热，不存在先后延迟现象，因此硅片正面的液态掺杂源固化成固体掺杂源所需的时间一致，进而提高了固体掺杂源在硅片正面的均匀性。