CN101226969B - 一种用于制备太阳能电池的快速尖峰烧结工艺 - Google Patents
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Abstract
一种用于制备太阳能电池的快速尖峰烧结工艺，利用红外短波加热光源定向辐射加热，实现金属化熔结，首先将待烧结物通过网带快速送入隧道式烧结炉道中的加热炉道，加热炉道外部为隔热纤维，网带上下排列有红外短波加热灯管，加热炉道被隔离组件隔离为不同温区，并且通过送气管及各个温区内置的喷淋嘴向各个温区送入工艺气体，待烧结物经过加热炉道的最高温区之后，通过快速运动的网带运载，进入内部分布有盘管的水冷隧道以实现快速降温，其中盘管内通有冷却水。本发明提供得所述用于制备太阳能电池的快速尖峰烧结工艺，能够掌握温度，很好的实现了瞬间高温状态，降低了单位电池的制造成本，促进了光伏技术的发展。
Description
技术领域
本发明涉及一种快速高温尖峰烧结工艺，尤其是一种用于制备太阳能电池的快速尖峰烧结工艺。
背景技术
随着人们环保意识的日益提高，国际、国内对可再生能源，特别是对太阳能的开发利用的需求越来越强。在过去的10多年来世界太阳能电池的产量一直以每年30％以上的高速增长，超过半导体行业是世界上发展最快的行业之一。据统计目前世界上共有136个国家投入普及应用太阳能电池的热潮中，其中有95个国家正在大规模地进行太阳能电池及相关技术的研发。我国的可再生能源法案也已于2005年2月28日正式通过，太阳能是地球上能获得的最重要的再生清洁能源，而硅太阳能电池是获得太阳能最重要的光电产品。
目前，硅太阳能电池是太阳能电池生产的主流产品，晶体硅太阳能电池的产量占世界太阳能电池总产量的90％以上。不管是目前大规模生产的P型衬底电池还是前景更看好的N型衬底电池，都必须要经过一个必不可少的关键核心工艺-表面金属电极快速烧结共熔以使金属电极与硅表面扩散层形成良好的欧姆接触。金属化工艺过程是硅太阳能电池生产过程中最直接影响到电池电性能的工艺，其烧结质量的好坏直接影响到电池的光电转换效率，高质量的烧结工艺电池的填充因子可达78％以上、转换效率超过17％，而如果烧结质量不好，电池效率至少下降3个百分点以上。
目前国际上对烧结工艺与机理研究非常活跃，针对不同印刷浆料配合不同的烧结温度曲线，进而研发与之相适应的烧结设备。但到目前为止，学术界对高温烧结金属化工艺过程的机理还不是十分清楚，存在的争议也非常多，但是越来越多的研究表明：金属化工艺过程对温度非常敏感，相对而言有一个容许的温度范围，但最佳温度条件极苛刻。金属化烧结工艺中需要一个时间极短的高温过程；随着硅电池片厚度的越来越薄，对高温时间的要求变得越来越苛刻，烧结温度与最佳温度相差超过5℃就会明显影响到电池的电性能，目前国内晶体硅电池生产线上所使用的烧结设备几乎都是进口，而其原因就是目前国内对高温烧结工艺技术原理及温度与时间还没有很好掌握，无法有效获得快速的尖峰烧结温度及迅速的降温功能，使得电池片的电性能受到极大影响。
发明内容
本发明的目的是针对以上技术缺陷，提供一种用于制备太阳能电池的快速尖峰烧结工艺，能够掌握温度，可很好的实现瞬间高温状态，降低单位电池的制造成本，促进光伏技术的发展。
本发明采用的解决方案是，所述用于制备太阳能电池的快速尖峰烧结工艺为，利用红外短波加热光源定向辐射加热，实现金属化熔结，将待烧结物通过网带快速送入隧道式烧结炉道中的加热炉道，加热炉道外部为隔热纤维，网带上下排列有红外短波加热灯管，加热炉道被隔离组件隔离为不同温区，并且通过送气管及各个温区内置的喷淋嘴向各个温区送入工艺气体，待烧结物经过加热炉道的最高温区之后，通过快速运动的网带运载，进入内部分布有盘管的水冷隧道以实现快速降温，盘管内通有冷却水。
所述隧道式烧结炉道中加热炉道与水冷隧道之间有密封橡胶垫。
所述网带由其底部石英托板下的石英托管带动运行。
所述工艺气体在进入隧道式烧结炉道前先通过匀流装置然后再均匀淋入隧道式烧结炉道内。
加热炉道和水冷隧道之间通过气帘隔离。
所述盘管为外包铝泊的铜制盘管，其内部通有的冷却水为15℃循环用水。
所述隔离组件采用厚25mm的耐高温陶瓷板分隔开，中间开有高60mm、宽500mm的长方形孔以供网带载待烧结物从其间通过。
本发明的设计原理描述如下：利用红外短波加热光源定向辐射加热，实现金属化熔结，将待烧结物(12)通过网带(5)快速送入隧道式烧结炉道(1)中的加热炉道(2)，为了防止热量散发损失，加热炉道(2)外部为隔热纤维(4)，中间的网带(5)由其底部石英托板(10)下的石英托管(8)带动前行。所述网带(5)上下排列有红外短波加热灯管(6)，对产品正反二面同时加热烧结，所述红外短波加热灯管(6)的波长及灯管的左右与上下间间距按照所需温度预先设置好，以确保截面温度的均匀性；加热炉道(2)被隔离组件(7)隔离为逐渐升温的不同温区，所述隔离组件(7)中间开有长方形孔供网带(5)载待烧结物(12)从其间通过。热电偶(11)从顶部***到加热炉道(2)对炉道内温度进行实时监控，另外由于待烧结物中含有许多有机溶剂，因此不同温区还通有由送气管(9)的喷淋嘴(16)送入的工艺气体，将易燃有机物烧掉，其余的通过排气口(15)排出隧道。其中送入的工艺气体为了防止冷态效应，在进入加热炉道内部前先通过匀流装置再均匀喷淋入隧道内，确保了隧道内温度的均匀性不会受到影响。由于为了获得快速的尖峰温度，除了迅速的升温以外还必须有迅速的降温才能实现，所以待烧结物(12)经过加热炉道(2)的最高温区，即最后一个温区后，再由快速运动的网带(5)运载，进入内部分布有外包铝泊的铜制盘管(13)的水冷隧道(3)以实现快速降温，所述铜制盘管(13)内通有冷却水。由于网带载烧结物在隧道炉体内是快速运动的，为了防止高温区内的热气体被带出，加热炉道(2)和水冷隧道(3)之间通过气帘隔离。加热炉道(2)与水冷隧道(3)连接处有密封橡胶垫(14)。该隔离不仅防止烧结区内含有金属浆料有机溶剂的异味气体散发于操作间，同时也确保产品在一个相对稳定的环境下进行烧结，使设备更节能。
本发明提供的所述用于制备太阳能电池的快速尖峰烧结工艺，能够很好的实现了瞬间高温状态，降低了单位电池的制造成本，促进了光伏技术的发展。
附图说明
图1是本发明所用设备的整体(剖视)结构示意图；
图2是图1所示装置的B-B向视图；
图3是图1所示设备的俯视图。
在附图中：
1-隧道式烧结炉道 2-加热炉道
3-水冷隧道 4-隔热纤维
5-网带 6-红外短波加热灯管
7-隔离组件 8-石英托管
9-送气管 10-石英托板
11-热电偶 12-待烧结物
13-盘管 14-密封橡胶垫
15-排气口 16-喷淋嘴
具体实施方式：
将待烧结物12通过网带5快速送入隧道式烧结炉道1中的加热炉道2，加热炉道2外部为隔热纤维4，中间有由石英托管8带动前行的石英托板10，及石英托板10上承载的网带5。所述网带5上下排列有红外短波加热灯管6，对待烧结电池产品12正反二面同时加热烧结，另外加热炉道2被厚25mm的耐高温陶瓷板隔离为逐渐升温的九个不同温区，各个温区的温度按照待烧结产品所需实际温度设置，所述耐高温陶瓷板中间开有高60mm、宽500mm的长方形孔以供网带5载待烧结电池产品12从其间通过。九个温区都安装有热电偶11对炉道内温度进行实时监控，且炉道内由送气管9的喷淋嘴16送入已经通过匀流装置实现匀流的工艺气体，将易燃有机物烧掉，其余的通过排气口15排出隧道。待烧结电池产品12经过加热炉道2的第九温区，即最高温温区后，再由快速运动的网带5运载进入内部分布有外包铝泊的铜制盘管13的水冷隧道3以实现快速降温，所述铜制盘管13内通有15℃的冷却水。加热炉道2和水冷隧道3之间通过气帘隔离，且其连接处有密封橡胶垫14。
Claims (6)
1.一种用于制备太阳能电池的快速尖峰烧结工艺，利用红外短波加热光源定向辐射加热，实现金属化熔结，其特征在于，将待烧结物(12)通过网带(5)快速送入隧道式烧结炉道(1)中的加热炉道(2)，加热炉道(2)外部为隔热纤维(4)，网带(5)上下排列有红外短波加热灯管(6)，加热炉道(2)被隔离组件(7)隔离为不同温区，并且通过送气管(9)及各个温区内置的喷淋嘴(16)向各个温区送入工艺气体，待烧结物(12)经过加热炉道(2)的最高温区之后，通过快速运动的网带(5)运载，进入内部分布有盘管(13)的水冷隧道(3)以实现快速降温，所述盘管(13)内通有冷却水；所述工艺气体在进入加热炉道(2)前先通过匀流装置然后再均匀淋入加热炉道(2)内。
2.根据权利要求1所述用于制备太阳能电池的快速尖峰烧结工艺，其特征在于，所述隧道式烧结炉道(1)中加热炉道(2)与水冷隧道(3)之间有密封橡胶垫(14)。
3.根据权利要求1所述用于制备太阳能电池的快速尖峰烧结工艺，其特征在于，所述网带(5)由其底部石英托板(10)下的石英托管(8)带动运行。
4.根据权利要求1所述用于制备太阳能电池的快速尖峰烧结工艺，其特征在于，加热炉道(2)和水冷隧道(3)之间通过气帘隔离。
5.根据权利要求1所述用于制备太阳能电池的快速尖峰烧结工艺，其特征在于，所述盘管(13)为外包铝泊的铜制盘管，其内部通有的冷却水为15℃循环用水。
6.根据权利要求1所述用于制备太阳能电池的快速尖峰烧结工艺，其特征在于，所述隔离组件(7)采用厚25mm的耐高温陶瓷板分隔开，中间开有高60mm、宽500mm的长方形孔以供网带(5)载待烧结物(12)从其间通过。
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