一種低壓擴(kuò)散爐的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電池生產(chǎn)專用設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種低壓擴(kuò)散爐。
【背景技術(shù)】
[0002]擴(kuò)散工藝是晶體硅太陽(yáng)能電池生產(chǎn)環(huán)節(jié)的核心工藝，其主要目的是在高溫條件下通過(guò)向硅片中摻入雜質(zhì)元素磷或硼，形成PN結(jié)。PN結(jié)是晶體硅太陽(yáng)能電池的心臟，其特性對(duì)于太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率有著重要影響，是太陽(yáng)能電池性能的性因素之一。
[0003]隨著工藝技術(shù)的不斷進(jìn)步，太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率不斷提高，對(duì)擴(kuò)散工藝也提出了新的要求:硅片表面摻雜濃度不斷降低，PN結(jié)結(jié)深越來(lái)越淺，方塊電阻不斷增加，未來(lái)高效晶體硅太陽(yáng)能電池朝著淺結(jié)擴(kuò)散的技術(shù)方向不斷發(fā)展。目前傳統(tǒng)的太陽(yáng)能生產(chǎn)線主要采用常壓擴(kuò)散工藝，即擴(kuò)散工藝在常壓下完成，而常壓擴(kuò)散工藝下淺結(jié)、高方阻均勻性很差，難以制備高質(zhì)量的淺結(jié)PN結(jié)，且常壓條件下的擴(kuò)散源的利用率低、損耗高，顯然常壓擴(kuò)散工藝很難滿足低成本的需求。
[0004]而低壓擴(kuò)散工藝恰恰能解決上述常壓擴(kuò)散工藝的缺陷:在低壓條件下，提高了擴(kuò)散源的分子自由程，使摻雜原子空間分布更均勻、摻雜原子分壓比增大，有利于推結(jié)形成均勻的淺層摻雜界面。另外，低壓擴(kuò)散工藝可以將常壓擴(kuò)散條件下的硅片間距減少到原來(lái)的一半，且不影響擴(kuò)散方阻均勻性等工藝效果，這樣就使得在同樣的爐管恒溫區(qū)內(nèi)，低壓擴(kuò)散工藝可以比常壓擴(kuò)散處理高出一倍的硅片。即降低了投資成本、生產(chǎn)成本，為太陽(yáng)能電池生產(chǎn)的低成本需求提供了有效途徑。
[0005]然而，低壓擴(kuò)散工藝需在低于大氣壓600?800mbar的壓力下完成(絕對(duì)壓力200?400mbar)，故反應(yīng)管必須在真空的工藝環(huán)境下才能滿足需求，其必然涉及如橡膠等可以壓縮的密封填充材料。但擴(kuò)散工藝溫度高，一般在800°C以上，即使采取隔熱包等有效的隔熱措施，也只能將爐門(mén)密封處溫度降低至400°C左右，而能耐高溫的橡膠材料如氟橡膠、硅橡膠長(zhǎng)期使用溫度也就200°C左右。因此如何保證密封圈處溫度低于200°C，確保密封圈在材料允許長(zhǎng)期使用的溫度下工作，這就成為了低壓擴(kuò)散必須解決的難題之一。傳統(tǒng)的高溫密封方法多采用金屬法蘭通冷卻水冷卻方式實(shí)現(xiàn)高溫下的真空密封，但是擴(kuò)散爐摻雜工藝過(guò)程中不能有金屬污染，整個(gè)反應(yīng)管內(nèi)表面與工藝反應(yīng)氣體接觸部分不能有任何金屬材料，只能是石英等高純陶瓷材料，而石英材料具有脆而易碎、可加工性差、熱傳導(dǎo)系數(shù)低的特性，無(wú)法實(shí)現(xiàn)水冷的功能。
[0006]當(dāng)前國(guó)內(nèi)外推向市場(chǎng)的低壓擴(kuò)散爐爐門(mén)密封方式主要有兩種方式:一種是純石英爐門(mén)，橡膠密封圈鑲嵌于石英爐門(mén)上，外部采取風(fēng)冷方式，然而此方式具有冷卻效果差、密封圈使用壽命短、密封不可靠、密封圈更換維護(hù)頻度高等缺點(diǎn)；一種是采取兩級(jí)密封方式，里層采取現(xiàn)有常壓擴(kuò)散密閉方式，石英爐門(mén)對(duì)石英管密閉，無(wú)密封圈，達(dá)到相對(duì)隔離反應(yīng)管內(nèi)氣氛的目的，外層采取水冷金屬法蘭高溫密封機(jī)構(gòu)，此方式僅僅是相對(duì)隔離金屬，沒(méi)有做到絕對(duì)金屬隔離，長(zhǎng)期使用將對(duì)反應(yīng)管造成金屬污染并對(duì)金屬爐門(mén)造成腐蝕，且石英爐門(mén)和石英管開(kāi)口端法蘭的貼合面加工精度要求非常高，加工難度大且加工成本高，不適于當(dāng)前太陽(yáng)能電池生產(chǎn)低成本趨勢(shì)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種低壓擴(kuò)散爐，提高爐門(mén)使用壽命，且降低生產(chǎn)成本。
[0008]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:提供一種低壓擴(kuò)散爐，包括石英管、石英管端口法蘭和置于石英管端口法蘭外側(cè)的爐門(mén)機(jī)構(gòu)，該石英管的一端設(shè)有石英管口，該石英管端口法蘭設(shè)置在石英管口上，該爐門(mén)機(jī)構(gòu)包括:
[0009]石英爐門(mén)；
[0010]冷卻法蘭，其嵌入石英爐門(mén)中，該冷卻法蘭與石英爐門(mén)的結(jié)合處設(shè)有一密封圈槽，該冷卻法蘭包括一與密封圈槽靠近的環(huán)形冷卻管道，該環(huán)形冷卻管道中通入冷卻液；
[0011]密封圈，其設(shè)置在密封圈槽內(nèi)且部分突出，其用于在石英爐門(mén)與石英管端口法蘭閉合時(shí)抵靠在石英管端口法蘭的外側(cè)面，使低壓擴(kuò)散爐內(nèi)形成密封空間。
[0012]其中，較佳方案是:該石英爐門(mén)包括爐門(mén)主體和設(shè)置在爐門(mén)主體上的凸臺(tái)，該冷卻法蘭設(shè)置在爐門(mén)主體上，該爐門(mén)主體的端面與石英管端口法蘭的外側(cè)面抵靠，該凸臺(tái)與石英管端口法蘭的端口配合。
[0013]其中，較佳方案是:該密封圈槽為燕尾槽，該密封圈槽的槽口與爐門(mén)主體的端面處于同一平面。
[0014]其中，較佳方案是:該石英爐門(mén)包括一隔熱層。
[0015]其中，較佳方案是:該冷卻法蘭還包括與環(huán)形冷卻管道連通的進(jìn)液端和出液端。
[0016]其中，較佳方案是:該進(jìn)液端和出液端鄰近設(shè)置，該環(huán)形冷卻管道包括設(shè)置在進(jìn)液端的端口和出液端的端口之間的隔液板。
[0017]其中，較佳方案是:還包括一用于驅(qū)動(dòng)爐門(mén)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，該爐門(mén)機(jī)構(gòu)包括一與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接的固定支架，該固定支架與石英爐門(mén)固定連接。
[0018]其中，較佳方案是:該爐門(mén)機(jī)構(gòu)還包括一固定法蘭，該固定法蘭分別與石英爐門(mén)和固定支架連接。
[0019]其中，較佳方案是:該爐門(mén)機(jī)構(gòu)還包括設(shè)置在石英爐門(mén)和冷卻法蘭之間的緩沖墊片。
[0020]其中，較佳方案是:該爐門(mén)機(jī)構(gòu)還包括用于聯(lián)接石英爐門(mén)、冷卻法蘭和緩沖墊片的固定桿。
[0021]本實(shí)用新型的有益效果在于，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型通過(guò)設(shè)計(jì)一種低壓擴(kuò)散爐，通過(guò)爐門(mén)結(jié)構(gòu)使擴(kuò)散爐內(nèi)形成密封空間，采用密封圈提高密封效果，使擴(kuò)散爐內(nèi)部隔絕金屬，杜絕金屬污染；同時(shí)，采用冷卻法蘭對(duì)密封圈進(jìn)行降溫，確保密封圈始終工作在允許長(zhǎng)期工作的溫度條件下，提高密封圈使用效果；爐門(mén)結(jié)構(gòu)還具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉和實(shí)施簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0022]下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明，附圖中:
[0023]圖1是本實(shí)用新型低壓擴(kuò)散爐的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2是本實(shí)用新型低壓擴(kuò)散爐的局部放大結(jié)構(gòu)示意圖一；
[0025]圖3是本實(shí)用新型低壓擴(kuò)散爐的局部放大結(jié)構(gòu)示意圖二 ；
[0026]圖4是本實(shí)用新型石英爐門(mén)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖5是本實(shí)用新型冷卻法蘭的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]現(xiàn)結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明。
[0029]如圖1、圖2和圖3所示，本實(shí)用新型提供一種低壓擴(kuò)散爐的優(yōu)選實(shí)施例，其中，圖1是低壓擴(kuò)散爐的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是低壓擴(kuò)散爐的局部放大結(jié)構(gòu)示意圖一，圖3是低壓擴(kuò)散爐的局部放大結(jié)構(gòu)示意圖二。
[0030]一種低壓擴(kuò)散爐，包括石英管1、石英管端口法蘭3和爐門(mén)機(jī)構(gòu)2，石英管1的一端設(shè)有石英管口，石英管端口法蘭3設(shè)置在石英管口上，爐門(mén)機(jī)構(gòu)2置于石英管端口法蘭3的外側(cè)。其中，爐門(mén)機(jī)構(gòu)2與石英管端口法蘭3閉合時(shí)，爐門(mén)機(jī)構(gòu)2與石英管端口法蘭3密封結(jié)合，石英管1內(nèi)形成一密封空間。
[0031]進(jìn)一步地，爐門(mén)機(jī)構(gòu)2包括石英爐門(mén)21、冷卻法蘭22和密封圈23，具體地:
[0032]石英爐門(mén)21是爐門(mén)機(jī)構(gòu)2的主體結(jié)構(gòu)，具有初步密封和隔熱功能，爐門(mén)機(jī)構(gòu)2與石英管端口法蘭3閉合時(shí)，石英爐門(mén)21與石英管端口法蘭3配合結(jié)合。其中，石英爐門(mén)21是由石英材質(zhì)構(gòu)成的。
[0033]冷卻法蘭22嵌入在石英爐門(mén)21中，冷卻法蘭22與石英爐門(mén)21的結(jié)合處設(shè)有一密封圈槽222，冷卻法蘭22包括一與密封圈槽222靠近的環(huán)形冷卻管道221，環(huán)形冷卻管道221中通入冷卻液；優(yōu)選地，并參考圖3，密封圈槽222為燕尾槽，該密封圈槽222的槽口與爐門(mén)主體的端面處于同一平面。其中，冷卻法蘭22是金屬法蘭，優(yōu)選為不銹鋼法蘭。
[0034]同時(shí)，密封圈槽222有若干設(shè)計(jì)方案，具體包括:1、密封圈槽222是由冷卻法蘭22上的凹槽和石英爐門(mén)21的端面結(jié)合形成；2、密