專利名稱：一種用于制備太陽能電池的快速尖峰燒結(jié)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種快速高溫尖峰燒結(jié)工藝，尤其是一種用于制備太陽能電池 的快速尖峰燒結(jié)工藝。
背景技術(shù)：
隨著人們環(huán)保意識的日益提高，國際、國內(nèi)對可再生能源，特別是對太陽
能的開發(fā)利用的需求越來越強。在過去的10多年來世界太陽能電池的產(chǎn)量一 直以每年30%以上的高速增長，超過半導體行業(yè)是世界上發(fā)展最快的行業(yè)之 一。據(jù)統(tǒng)計目前世界上共有136個國家投入普及應用太陽能電池的熱潮中，其 中有95個國家正在大規(guī)模地進行太陽能電池及相關(guān)技術(shù)的研發(fā)。我國的可再 生能源法案也己于2005年2月28日正式通過，太陽能是地球上能獲得的最重 要的再生清潔能源，而硅太陽能電池是獲得太陽能最重要的光電產(chǎn)品。
目前，硅太陽能電池是太陽能電池生產(chǎn)的主流產(chǎn)品，晶體硅太陽能電池的 產(chǎn)量占世界太陽能電池總產(chǎn)量的90%以上。不管是目前大規(guī)模生產(chǎn)的P型襯底 電池還是前景更看好的N型襯底電池，都必須要經(jīng)過一個必不可少的關(guān)鍵核心 工藝一表面金屬電極快速燒結(jié)共熔以使金屬電極與硅表面擴散層形成良好的 歐姆接觸。金屬化工藝過程是硅太陽能電池生產(chǎn)過程中最直接影響到電池電性 能的工藝，其燒結(jié)質(zhì)量的好壞直接影響到電池的光電轉(zhuǎn)換效率，高質(zhì)量的燒結(jié) 工藝電池的填充因子可達78%以上、轉(zhuǎn)換效率超過17%，而如果燒結(jié)質(zhì)量不 好，電池效率至少下降3個百分點以上。
目前國際上對燒結(jié)工藝與機理研究非常活躍，針對不同印刷漿料配合不同的燒結(jié)溫度曲線，進而研發(fā)與之相適應的燒結(jié)設(shè)備。但到目前為止，學術(shù)界對 高溫燒結(jié)金屬化工藝過程的機理還不是十分清楚，存在的爭議也非常多，但是 越來越多的研究表明金屬化工藝過程對溫度非常敏感，相對而言有一個容許 的溫度范圍，但最佳溫度條件極苛刻。金屬化燒結(jié)工藝中需要一個時間極短的 高溫過程；隨著硅電池片厚度的越來越薄，對高溫時間的要求變得越來越苛刻， 燒結(jié)溫度與最佳溫度相差超過5'C就會明顯影響到電池的電性能，目前國內(nèi)晶 體硅電池生產(chǎn)線上所使用的燒結(jié)設(shè)備幾乎都是進口 ，而其原因就是目前國內(nèi)對 高溫燒結(jié)工藝技術(shù)原理及溫度與時間還沒有很好掌握，無法有效獲得快速的尖 峰燒結(jié)溫度及迅速的降溫功能，使得電池片的電性能受到極大影響。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對以上技術(shù)缺陷，提供一種用于制備太陽能電池的快速 尖峰燒結(jié)工藝，能夠掌握溫度，可很好的實現(xiàn)瞬間高溫狀態(tài)，降低單位電池的 制造成本，促進光伏技術(shù)的發(fā)展。
本發(fā)明采用的解決方案是，所述用于制備太陽能電池的快速尖峰燒結(jié)工藝 為，利用紅外短波加熱光源定向輻射加熱，實現(xiàn)金屬化熔結(jié)，將待燒結(jié)物通過 網(wǎng)帶快速送入隧道式燒結(jié)爐道中的加熱爐道，加熱爐道外部為隔熱纖維，網(wǎng)帶 上下排列有紅外短波加熱燈管，加熱爐道被隔離組件隔離為不同溫區(qū)，并且通 過送氣管及各個溫區(qū)內(nèi)置的噴淋嘴向各個溫區(qū)送入工藝氣體，待燒結(jié)物經(jīng)過加 熱爐道的最高溫區(qū)之后，通過快速運動的網(wǎng)帶運載，進入內(nèi)部分布有盤管的水 冷隧道以實現(xiàn)快速降溫，盤管內(nèi)通有冷卻水。
所述隧道式燒結(jié)爐道中加熱爐道與水冷隧道之間有密封橡膠墊。
所述網(wǎng)帶由其底部石英托板下的石英托管帶動運行。所述工藝氣體在進入隧道式燒結(jié)爐道前先通過勻流裝置然后再均勻淋入隧 道式燒結(jié)爐道內(nèi)。
加熱爐道和水冷隧道之間通過氣簾隔離。
所述盤管為外包鋁泊的銅制盤管，其內(nèi)部通有的冷卻水為15。C循環(huán)用水。 所述隔離組件采用厚25mm的耐高溫陶瓷板分隔開，中間開有高60mm、 寬500mm的長方形孔以供網(wǎng)帶載待燒結(jié)物從其間通過。
本發(fā)明的設(shè)計原理描述如下利用紅外短波加熱光源定向輻射加熱，實現(xiàn) 金屬化熔結(jié)，將待燒結(jié)物(12)通過網(wǎng)帶(5)快速送入隧道式燒結(jié)爐道(1) 中的加熱爐道(2)，為了防止熱量散發(fā)損失，加熱爐道(2)外部為隔熱纖維 (4)，中間的網(wǎng)帶(5)由其底部石英托板(10)下的石英托管(8)帶動前行。 所述網(wǎng)帶(5)上下排列有紅外短波加熱燈管(6)，對產(chǎn)品正反二面同時加熱 燒結(jié)，所述紅外短波加熱燈管(6)的波長及燈管的左右與上下間間距按照所 需溫度預先設(shè)置好，以確保截面溫度的均勻性；加熱爐道(2)被隔離組件(7) 隔離為逐漸升溫的不同溫區(qū)，所述隔離組件(7)中間開有長方形孔供網(wǎng)帶(5) 載待燒結(jié)物(12)從其間通過。熱電偶(11)從頂部插入到加熱爐道(2)對 爐道內(nèi)溫度進行實時監(jiān)控，另外由于待燒結(jié)物中含有許多有機溶劑，因此不同 溫區(qū)還通有由送氣管(9)的噴淋嘴(16)送入的工藝氣體，將易燃有機物燒 掉，其余的通過排氣口 (15)排出隧道。其中送入的工藝氣體為了防止冷態(tài)效 應，在進入加熱爐道內(nèi)部前先通過勻流裝置再均勻噴淋入隧道內(nèi)，確保了隧道 內(nèi)溫度的均勻性不會受到影響。由于為了獲得快速的尖峰溫度，除了迅速的升 溫以外還必須有迅速的降溫才能實現(xiàn)，所以待燒結(jié)物(12)經(jīng)過加熱爐道(2) 的最高溫區(qū)，即最后一個溫區(qū)后，再由快速運動的網(wǎng)帶(5)運載，進入內(nèi)部分布有外包鋁泊的銅制盤管(13)的水冷隧道(3)以實現(xiàn)快速降溫，所述銅制盤管(13)內(nèi)通有冷卻水。由于網(wǎng)帶載燒結(jié)物在隧道爐體內(nèi)是快速運動的， 為了防止高溫區(qū)內(nèi)的熱氣體被帶出，加熱爐道(2)和水冷隧道(3)之間通過 氣簾隔離。加熱爐道(2)與水冷隧道(3)連接處有密封橡膠墊(14)。該隔 離不僅防止燒結(jié)區(qū)內(nèi)含有金屬漿料有機溶劑的異味氣體散發(fā)于操作間，同時也 確保產(chǎn)品在一個相對穩(wěn)定的環(huán)境下進行燒結(jié)，使設(shè)備更節(jié)能。本發(fā)明提供的所述用于制備太陽能電池的快速尖峰燒結(jié)工藝，能夠很好的 實現(xiàn)了瞬間高溫狀態(tài)，降低了單位電池的制造成本，促進了光伏技術(shù)的發(fā)展。
圖1是本發(fā)明所用設(shè)備的整體(剖視)結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是圖1所示裝置的B^B向視圖； 圖3是圖1所示設(shè)備的俯視圖。 在附圖中 l一隧道式燒結(jié)爐道 3—水冷隧道 5—網(wǎng)帶 7—隔離組件9一送氣管 ll一熱電偶 13—盤管 15—排氣口2—加熱爐道 4一隔熱纖維 6—紅外短波加熱燈管 8—石英托管 IO—石英托板 12—待燒結(jié)物 14一密封橡膠墊 16—噴淋嘴具體實施方式
:將待燒結(jié)物12通過網(wǎng)帶5快速送入隧道式燒結(jié)爐道1中的加熱爐道2，加 熱爐道2外部為隔熱纖維4，中間有由石英托管8帶動前行的石英托板10，及 石英托板10上承載的網(wǎng)帶5。所述網(wǎng)帶5上下排列有紅外短波加熱燈管6，對 待燒結(jié)電池產(chǎn)品12正反二面同時加熱燒結(jié)，另外加熱爐道2被厚25mm的耐 高溫陶瓷板隔離為逐漸升溫的九個不同溫區(qū)，各個溫區(qū)的溫度按照待燒結(jié)產(chǎn)品 所需實際溫度設(shè)置，所述耐高溫陶瓷板中間開有高60mm、寬500mm的長方 形孔以供網(wǎng)帶5載待燒結(jié)電池產(chǎn)品12從其間通過。九個溫區(qū)都安裝有熱電偶 11對爐道內(nèi)溫度進行實時監(jiān)控，且爐道內(nèi)由送氣管9的噴淋嘴16送入已經(jīng)通 過勻流裝置實現(xiàn)勻流的工藝氣體，將易燃有機物燒掉，其余的通過排氣口 15 排出隧道。待燒結(jié)電池產(chǎn)品12經(jīng)過加熱爐道2的第九溫區(qū)，即最高溫溫區(qū)后， 再由快速運動的網(wǎng)帶5運載進入內(nèi)部分布有外包鋁泊的銅制盤管13的水冷隧 道3以實現(xiàn)快速降溫，所述銅制盤管13內(nèi)通有15'C的冷卻水。加熱爐道2和 水冷隧道3之間通過氣簾隔離，且其連接處有密封橡膠墊14。
權(quán)利要求
1. 一種用于制備太陽能電池的快速尖峰燒結(jié)工藝，利用紅外短波加熱光源定向輻射加熱，實現(xiàn)金屬化熔結(jié)，其特征在于，將待燒結(jié)物(12)通過網(wǎng)帶(5)快速送入隧道式燒結(jié)爐道(1)中的加熱爐道(2)，加熱爐道(2)外部為隔熱纖維(4)，網(wǎng)帶(5)上下排列有紅外短波加熱燈管(6)，加熱爐道(2)被隔離組件(7)隔離為不同溫區(qū)，并且通過送氣管(9)及各個溫區(qū)內(nèi)置的噴淋嘴(16)向各個溫區(qū)送入工藝氣體，待燒結(jié)物(12)經(jīng)過加熱爐道(2)的最高溫區(qū)之后，通過快速運動的網(wǎng)帶(5)運載，進入內(nèi)部分布有盤管(13)的水冷隧道(3)以實現(xiàn)快速降溫，所述盤管(13)內(nèi)通有冷卻水。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述用于制備太陽能電池的快速尖峰燒結(jié)工藝，其特征 在于，所述隧道式燒結(jié)爐道(1)中加熱爐道(2)與水冷隧道(3)之間有密 封橡膠墊(14)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述用于制備太陽能電池的快速尖峰燒結(jié)工藝，其特征 在于，所述網(wǎng)帶(5)由其底部石英托板(10)下的石英托管(8)帶動運行。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述用于制備太陽能電池的快速尖峰燒結(jié)工藝，其特征 在于，所述工藝氣體在進入加熱爐道(2)前先通過勻流裝置然后再均勻淋入 加熱爐道(2)內(nèi)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述用于制備太陽能電池的快速尖峰燒結(jié)工藝，其特征 在于，加熱爐道(2)和水冷隧道(3)之間通過氣簾隔離。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述用于制備太陽能電池的快速尖峰燒結(jié)工藝，其特征 在于，所述盤管(13)為外包鋁泊的銅制盤管，其內(nèi)部通有的冷卻水為15'C循 環(huán)用水。7、根據(jù)權(quán)利要求1所述用于制備太陽能電池的快速尖峰燒結(jié)工藝，其特征 在于，所述隔離組件(7)采用厚25mm的耐高溫陶瓷板分隔開，中間開有高 60mm、寬500mm的長方形孔以供網(wǎng)帶(5)載待燒結(jié)物(12)從其間通過。
全文摘要
一種用于制備太陽能電池的快速尖峰燒結(jié)工藝，利用紅外短波加熱光源定向輻射加熱，實現(xiàn)金屬化熔結(jié)，首先將待燒結(jié)物通過網(wǎng)帶快速送入隧道式燒結(jié)爐道中的加熱爐道，加熱爐道外部為隔熱纖維，網(wǎng)帶上下排列有紅外短波加熱燈管，加熱爐道被隔離組件隔離為不同溫區(qū)，并且通過送氣管及各個溫區(qū)內(nèi)置的噴淋嘴向各個溫區(qū)送入工藝氣體，待燒結(jié)物經(jīng)過加熱爐道的最高溫區(qū)之后，通過快速運動的網(wǎng)帶運載，進入內(nèi)部分布有盤管的水冷隧道以實現(xiàn)快速降溫，其中盤管內(nèi)通有冷卻水。本發(fā)明提供得所述用于制備太陽能電池的快速尖峰燒結(jié)工藝，能夠掌握溫度，很好的實現(xiàn)了瞬間高溫狀態(tài)，降低了單位電池的制造成本，促進了光伏技術(shù)的發(fā)展。
文檔編號H01L31/18GK101226969SQ20071003427
公開日2008年7月23日 申請日期2007年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月16日
發(fā)明者向小龍 申請人:中國電子科技集團公司第四十八研究所