一种退火炉管加热结构的制作方法

1.本实用新型涉及晶硅太阳能电池生产制造技术领域，具体为一种退火炉管加热结构。


背景技术：

2.退火工序是在刻蚀工序之后，采用管式加热炉、温度稳定在500-600摄氏度左右、持续30min左右的一个工序，同时通入氧气，在这个过程中会在电池片的正面生长一层2-5纳米厚的氧化硅薄层。这个工序主要有两个作用，一个是退火的作用，可以将扩散和制绒工序、刻蚀工序以及se工序对硅片表面的绒面以及内部晶格的破坏进行稳定和恢复，减少硅片内部的缺陷，另一方面氧化层对硅片会有很强的钝化吸杂的效果，进一步降低硅片表面的缺陷。最后退火工序生成的氧化硅薄层对电池片的抗pid具有明显的效果，可以隔绝硅片与组件的玻璃以及eva中的金属离子的渗入。
3.现有技术中，申请号为“201710596303.8”的一种石英管加热导流模组，包括导流块、发热石英管和传导介质，所述导流块内设有若干插口，各个插口通过通道与吸热装置连通，发热石英管密封插设于与导流块的插口内，发热石英管内侧与插口内部连通，所述发热石英管内侧形成曲线形的流道，传导介质在发热石英管内沿曲线形的流道流动，该石英管加热导流模组加大了传导介质的传导路程，增加了传导面积，又增加了流体介质吸热的均匀性，提高了发热石英管的传导热效率，加快了传导速度，节省了能源，并通过在直管装发热石英管内设置螺旋形导流棒实现传导介质在螺旋形传导路径内流动，降低了加工成本，提高了结构稳定性和热传导效率。
4.但是，其在使用过程中，仍然存在较为明显的缺陷：1、在使用上述装置时，需要通入传热介质，但是热传导的速率较慢，升温速度会受到设备的限制不能够达到立刻升温，降低处理效率；2、石英管加热导流模组需要在升温和降温之间切换，尤其是在降温过程中，上述装置中设置有密封件，即使立即停止加热，石英管内的热量仍然难以散失，所以降温速度非常缓慢，严重影响加工效率。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种退火炉管加热结构，以解决上述背景技术中提出的问题。
6.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
7.一种退火炉管加热结构，包括：
8.退火炉保温壳，所述退火炉保温壳中至少设置有温度不同的第一温区和第二温区，且第一温区、第二温区的温度可分别通过加热系统进行独立调节；以及
9.退火石英炉管，所述退火石英炉管上可拆卸地设置有退火炉管炉门，所述退火石英炉管中放置有石英舟，所述退火石英炉管设置在退火炉保温壳的内腔中，且退火石英炉管和退火炉保温壳之间可发生相对移动。
10.优选的，所述加热系统包括加工区加热管、加工区加热丝和加工区温控旋钮，所述加工区加热管上缠绕设置有加工区加热丝，所述退火炉保温壳的外壁上设置有加工区温控旋钮，所述加工区温控旋钮和相应的加工区加热丝电性连接。
11.优选的，位于第一温区的所述加工区加热丝的间隔为mm-mm，位于第二温区的所述加工区加热丝的间隔为mm-mm。
12.优选的，所述退火石英炉管可在退火炉保温壳中发生移动。
13.优选的，所述退火炉保温壳的底部铰接设置有多个传动辊，所述传动辊可由动力源驱动进而对退火石英炉管进行传动。
14.优选的，所述退火石英炉管的位置固定，且所述退火炉保温壳可相对退火石英炉管发生移动。
15.优选的，所述退火炉保温壳固定于推动气缸的输出端，所述退火炉保温壳的底部活动设置在导向轨上，所述导向轨内嵌设置在底板上，所述退火石英炉管的外壁上固定设置有连接杆，所述连接杆固定于横梁上，所述横梁的底部对称固定设置有支撑柱，所述支撑柱的底部对称固定设置有定位块，所述定位块固定设置在底板上。
16.优选的，所述第一温区和第二温区之间设置有间隔区，所述间隔区中对称设置有间隔区加热管，所述间隔区加热管上缠绕设置有间隔区加热丝，所述间隔区加热丝的间隔为mm-mm，所述退火炉保温壳的外壁上设置有间隔区温控旋钮，所述间隔区温控旋钮和间隔区加热丝电性连接。
17.优选的，所述间隔区的两侧至少设置有一组阻挡结构，所述退火石英炉管靠近阻挡结构时，阻挡结构自动开启使得退火石英炉管可以和退火炉保温壳之间可发生相对移动。
18.优选的，所述阻挡结构包括第一调节气缸和第二调节气缸，所述第一调节气缸和第二调节气缸均固定于退火炉保温壳的内壁上，所述第一调节气缸的输出端固定设置有外隔热板，所述外隔热板远离第一调节气缸的一端内嵌设置有弹性凹槽垫，所述第二调节气缸输出端固定设置有内隔热板，所述内隔热板可卡嵌至弹性凹槽垫中，所述外隔热板沿着退火石英炉管和退火炉保温壳相对运动方向的两侧均固定设置有第一红外测距接收器，且该方向上还水平设置有第二红外测距接收器和红外测距发射器，所述第二红外测距接收器固定设置在退火炉保温壳的内壁两侧，所述红外测距发射器固定设置在退火石英炉管的两侧。
19.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
20.1、本实用新型的退火炉管加热结构，可以直接将退火石英炉管从低温区移动到高温区进行加热，也可以从高温区平移至低温区进行降温，各个温区始终保持在设定温度，使得退火石英炉管内部的硅片等处理工件可以快速地得到升温，之后，退火石英炉管又可以快速降温，避免传统的封闭式加热导致热量难以快速散发的弊端，从而可以极大程度的减少等待时间，进而提高单位时间内的退火炉管的产能；
21.2、本实用新型的退火炉管加热结构，退火石英炉管上可拆卸地设置有退火炉管炉门，在升温和降温阶段，退火炉管炉门始终处于关闭状态，防止退火石英炉管中的硅片等处理工件在高温情况下与空气中的污染物发生反应，从而提高电池片的整体的少子寿命，提高电性能；
22.3、本实用新型的退火炉管加热结构，既可以是退火炉保温壳固定、退火石英炉管发生相对移动，也可以是退火石英炉管固定、退火炉保温壳发生相对移动，使用方式更加多样化，可以根据场地布局、操作习惯等等进行灵活设置，普适性强。
23.本实用新型提供了退火炉管加热结构，将退火石英炉管与加热的腔室分离，使得退火石英炉管可以快速移动至高温区进行加热，或者移动至低温区进行降温，升温迅速，无需等待加热丝逐步升温，降温也快捷，避免了传统密封式结构导致热量难以散发的弊端，从而显著提高了处理效率。
附图说明
24.图1为本实用新型的退火炉保温壳内部结构的俯视剖面示意图；
25.图2为本实用新型在实施例二中的侧视示意图；
26.图3为本实用新型在实施例三中的侧视示意图。
27.图中：1退火炉保温壳、2第一温区、3第二温区、4退火石英炉管、401退火炉管炉门、5石英舟、6加工区加热管、601加工区加热丝、7加工区温控旋钮、8传动辊、9推动气缸、10导向轨、11底板、12连接杆、13横梁、14支撑柱、15定位块、16间隔区、17间隔区加热管、171间隔区加热丝、18间隔区温控旋钮、19第一调节气缸、20外隔热板、21弹性凹槽垫、22第二调节气缸、23内隔热板、24第一红外测距接收器、25第二红外测距接收器、26红外测距发射器。
具体实施方式
28.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
29.请参阅图1至图3，本实用新型提供一种技术方案：
30.一种退火炉管加热结构，包括：
31.退火炉保温壳1，退火炉保温壳1中至少设置有温度不同的第一温区2和第二温区3，可知，根据实际需要，也可以设置更多的温度不同的温区，且第一温区2、第二温区3的温度可分别通过加热系统进行独立调节，加热系统的数量和温度的数量相等，因此每个温区的温度都可以独立改变；以及
32.退火石英炉管4，退火石英炉管4上可拆卸地设置有退火炉管炉门401，在需要向退火石英炉管4的内部装填加工件时，将退火炉管炉门401拆卸取下，在放置后加工件之后，反向安装退火炉管炉门401即可，退火石英炉管4中放置有石英舟5，石英舟5上可开设有放置槽，用于整齐排列硅片等加工件，退火石英炉管4设置在退火炉保温壳1的内腔中，且退火石英炉管4和退火炉保温壳1之间可发生相对移动，即，可以是退火炉保温壳1固定、退火石英炉管4生相对移动，也可以是退火石英炉管4固定、退火炉保温壳1发生相对移动，使用方式更加多样化，可以根据场地布局、操作习惯等等进行灵活设置，普适性强。
33.作为一个优选，加热系统包括加工区加热管6、加工区加热丝601和加工区温控旋钮7，加工区加热管6上缠绕设置有加工区加热丝601，加工区加热丝601在通电后会产生热量，退火炉保温壳1的外壁上设置有加工区温控旋钮7，加工区温控旋钮7和相应的加工区加
热丝601电性连接，加工区温控旋钮7可以旋转调节，使得加工区加热丝601按照不同的功率工作，进而调节其产热量，使得不同的温区可以保持不同的温度状态。
34.作为一个优选，位于第一温区2的加工区加热丝601的间隔为10mm-15mm，位于第二温区3的加工区加热丝601的间隔为15mm-20mm，因此在实际使用中，可以将第一温区2中的加工区加热丝601调节至较高的温度，进而作为加热区，可以将第二温区3中的加工区加热丝601调节至较低的温度，进而作为冷却区，第一温区2和第二温区3可以稳定地保持在设定温度的范围内。
35.作为一个优选，退火石英炉管4可在退火炉保温壳1中发生移动，该种设置方式的整体占地面积更小，便于整体式搬移。
36.作为一个优选，退火炉保温壳1的底部铰接设置有多个传动辊8，传动辊8可由动力源驱动进而对退火石英炉管4进行传动，退火石英炉管4的长度远大于相邻两个传动辊8之间的距离，因此传动辊8在旋转时能够带动退火石英炉管4平稳地发生移动，此处的动力源可以是旋转电机等等，在此仅作为举例，而不作为限制。
37.作为一个优选，退火石英炉管4的位置固定，且退火炉保温壳1可相对退火石英炉管4发生移动，该种设置方式中因为退火石英炉管4保持不动，因此更加适用于精密的或者在石英舟5上难以完全稳定夹持的工件，可以避免工件在随着石英舟5移动时发生晃动、磕碰。
38.作为一个优选，退火炉保温壳1固定于推动气缸9的输出端，因此推动气缸9可带动退火炉保温壳1移动，退火炉保温壳1的底部活动设置在导向轨10上，退火炉保温壳1可以沿着导向轨10滑移，更加平稳，防止偏移，导向轨10内嵌设置在底板11上，退火石英炉管4的外壁上固定设置有连接杆12，连接杆12固定于横梁13上，横梁13的底部对称固定设置有支撑柱14，支撑柱14的底部对称固定设置有定位块15，推动气缸9远离退火炉保温壳1的一端可以固定设置在定位块15上，定位块15固定设置在底板11上，上述这些结构起到了对退火石英炉管4进行稳定定位的作用。
39.作为一个优选，第一温区2和第二温区3之间设置有间隔区16，间隔区16中对称设置有间隔区加热管17，间隔区加热管17上缠绕设置有间隔区加热丝171，间隔区加热丝171的间隔为15mm-20mm，退火炉保温壳1的外壁上设置有间隔区温控旋钮18，间隔区温控旋钮18和间隔区加热丝171电性连接，可通过间隔区温控旋钮18控制间隔区加热丝171的功率，即产热量，间隔区16的温度可以独立调节，从而适应不同的温度过渡要求。
40.作为一个优选，间隔区16的两侧至少设置有一组阻挡结构，即，该阻挡结构的设置有三种情况，既可以是设置在间隔区16和相对高温区、例如和第一温区2之间，也可以是设置在间隔区16和相对低温区、例如和第二温区3之间，甚至，也可以是上述两者兼而有之，阻挡结构的设置可以避免相邻的温区之间发生热量混同，确保不同的温区可以保持独立的预定温度，退火石英炉管4靠近阻挡结构时，阻挡结构自动开启使得退火石英炉管4可以和退火炉保温壳1之间可发生相对移动，因此阻挡结构的设置并不会干扰退火石英炉管4的位置改变。
41.作为一个优选，阻挡结构包括第一调节气缸19和第二调节气缸22，第一调节气缸19和第二调节气缸22均固定于退火炉保温壳1的内壁上，第一调节气缸19的输出端固定设置有外隔热板20，外隔热板20远离第一调节气缸19的一端内嵌设置有弹性凹槽垫21，第二
调节气缸22输出端固定设置有内隔热板23，外隔热板20和内隔热板23均具有隔绝两侧发生热传导的功能，内隔热板23可卡嵌至弹性凹槽垫21中，弹性凹槽垫21的设置可以避免此处出现气体泄漏，进而提高阻挡隔热的效果，外隔热板20沿着退火石英炉管4和退火炉保温壳1相对运动方向的两侧均固定设置有第一红外测距接收器24，且该方向上还水平设置有第二红外测距接收器25和红外测距发射器26，红外测距发射器26固定设置在退火石英炉管4的两侧，红外测距发射器26会实时发出测距信号，相应的第一红外测距接收器24、第二红外测距接收器25则实时接收测距信号，当第一红外测距接收器24测得的距离值小于预定值时，相应的第一调节气缸19和第二调节气缸22就会启动，使得相应位置的外隔热板20和内隔热板23相互远离，打开可通过的通道，当第二红外测距接收器25测得的距离值小于预定值时，外置的控制器就会控制退火石英炉管4停止移动，避免和退火炉保温壳1的内壁之间发生磕碰。
42.实施例一：
43.退火炉保温壳1中设置有温度不同的第一温区2和第二温区3，在本实施例中，第一温区2的温度相对较高进而作为加热区使用，将第二温区3的温度相对较低进而作为冷却区使用，具体地，首先将退火炉管炉门401打开，取出其中的石英舟5，在石英舟5的插槽内插满硅片后，将石英舟5放置回退火石英炉管4的内部，然后反向闭合退火炉管炉门401；再使得退火石英炉管4相对退火炉保温壳1移动至第一温区2，此时第一温区2的温度在600-800摄氏度之间，在第一温区2停留20-30分钟；然后，使得退火石英炉管4相对退火炉保温壳1移动至第二温区3，此时第二温区3的温度在300-550摄氏度之间，在第二温区3停留10-30分钟；最后，打开退火炉管炉门401，将插满硅片的石英舟5取出。在上述升温和降温过程中，高温的硅片在没有降温到500摄氏度以下时被不会与空气接触，因此也就不会在硅片表面上与空气中的灰尘以及水分生成疏松的氧化层，这个氧化层会对硅片的少子寿命产生负面的影响，降低硅片的效率以及抗pid效果，所以在使用上述方法后，退火炉的工艺时间能够得到压缩，可以提升退火工序的产能。
44.该退火炉管加热结构可以优化退火过程中的炉温曲线，在相同的退火时间内，增加高温恒温时间或者低温恒温时间，从而达到最好的退火效果，提升效率，增强抗pid的效果。当然，上述操作并不仅仅限制于应用在退火工序，还可以设计用于扩散炉、pecvd等管式加热设备，均可以使用本装置提高升温和降温速率。
45.实施例二：
46.在本实施例中，退火石英炉管4可在退火炉保温壳1中发生移动。具体地，退火炉保温壳1的底部铰接设置有多个传动辊8，传动辊8可由旋转电机等动力源驱动进而对退火石英炉管4进行传动，退火石英炉管4的长度远大于相邻两个传动辊8之间的距离，因此传动辊8在旋转时能够带动退火石英炉管4平稳地发生移动，使得退火石英炉管4能够移动至第一温区2或第二温区3从而进行相应的加热或者冷却处理，该种设置方式的整体占地面积更小，便于整体式搬移。
47.实施例三：
48.在本实施例中，退火石英炉管4的位置固定，且退火炉保温壳1可相对退火石英炉管4发生移动。具体地，退火石英炉管4被连接杆12、横梁13、支撑柱14和定位块15进行稳定地顶起固定，推动气缸9可推动退火炉保温壳1，使得退火炉保温壳1沿着导向轨10发生平稳
的滑移，进而根据需要将退火炉保温壳1的第一温区2或第二温区3推至退火石英炉管4所在的区域，使得退火石英炉管4进行相应的加热或者冷却处理，该种设置方式中因为退火石英炉管4保持不动，因此更加适用于精密的或者在石英舟5上难以完全稳定夹持的工件，可以避免工件在随着石英舟5移动时发生晃动、磕碰。
49.实施例四：
50.在本实施例中，第一温区2和第二温区3之间设置有间隔区16，间隔区16中对称设置有间隔区加热管17，其温度可以独立调节，间隔区16的两侧都设置有阻挡结构，可以避免第一温区2、间隔区16和第二温区3之间发生热量混同，当退火石英炉管4发生相对移动时，两侧的红外测距发射器26会实时发出测距信号，相应的第一红外测距接收器24、第二红外测距接收器25则实时接收测距信号，当第一红外测距接收器24测得的距离值小于预定值时，相应的第一调节气缸19和第二调节气缸22就会启动，使得相应位置的外隔热板20和内隔热板23相互远离，打开可通过的通道，此时的退火石英炉管4可以正常移动，当退火石英炉管4远离时，第一红外测距接收器24监测到的数值会超过预定值，因此相应的第一调节气缸19和第二调节气缸22会再次启动，使得内隔热板23插设至外隔热板20的弹性凹槽垫21中，恢复阻挡状态，此外，退火炉保温壳1的内壁两侧固定设置有第二红外测距接收器25，当第二红外测距接收器25测得的距离值小于预定值时，退火石英炉管4就会停止移动，避免和退火炉保温壳1的内壁之间发生磕碰，有效保护退火石英炉管4及其内部的石英舟5、石英舟5上插设的硅片等等。
51.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。