CN2906505Y - 太阳能硅片烧结炉 - Google Patents

太阳能硅片烧结炉 Download PDF

Info

Publication number
CN2906505Y
CN2906505Y CN 200620042065 CN200620042065U CN2906505Y CN 2906505 Y CN2906505 Y CN 2906505Y CN 200620042065 CN200620042065 CN 200620042065 CN 200620042065 U CN200620042065 U CN 200620042065U CN 2906505 Y CN2906505 Y CN 2906505Y
Authority
CN
China
Prior art keywords
temperature
warm area
sintering furnace
solar silicon
silicon wafers
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN 200620042065
Other languages
English (en)
Inventor
李文男
孙铁囤
徐家郁
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shandong exhibition Energy Technology Co., Ltd.
Original Assignee
PERFECT ENERGY TECHNOLOGY (SHANGHAI) Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by PERFECT ENERGY TECHNOLOGY (SHANGHAI) Co Ltd filed Critical PERFECT ENERGY TECHNOLOGY (SHANGHAI) Co Ltd
Priority to CN 200620042065 priority Critical patent/CN2906505Y/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN2906505Y publication Critical patent/CN2906505Y/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)

Abstract

本实用新型公开一种太阳能硅片烧结炉，包括炉膛(1)、多个温区(10)、对应每个温区的温控***、以及网带传动装置和氮气输送装置，多个温区设于炉膛内，每个温区内设有加热管(101)与对应该温区的温控***相连，网带传动装置包括网带(12)及其驱动装置(13)，该网带水平穿过炉膛内的各温区；温控***是一闭环温控***，包括温度传感器(102)和温度调节器(103)，该温度传感器设于对应温区内，该温度调节器输入端与该温度传感器连接，输出端与加热管连接；氮气输送装置包括氮气输出管(14)和氮气贮存容器(15)，氮气输出管分别伸入每个温区内。本实用新型的烧结炉可使炉内温度稳定均匀，网带速度平稳，既减少温区，又将太阳能硅片的平均转换效率增至15.5％以上。

Description

太阳能硅片烧结炉
技术领域
本实用新型涉及一种太阳能硅片的烧结炉，尤其涉及一种提高硅片能量转换效率的太阳能硅片烧结炉。
背景技术
太阳能电池是一种利用光电效应，将太阳能转换为直流电能的发电装置，利用太阳能电池发出的电能，可提供给各种用电设备使用，因此很多电子设备上都采用太阳能电池，例如电子计算器、卫星、电站等。近年来，由于太阳能电池的发电效率的提高，人们开始在房屋等建筑物上安装太阳能电池，利用太阳能电池发出的电能提供部分甚至全部用电电能。和煤、石油、水能、核能能源相比，太阳能的洁净、对环境影响小和取之不尽等显著优点，使太阳能电池产业在短时间内得到迅速发展，成为生机勃勃的朝阳产业。
太阳能电池主要由硅片构成，在高纯度的硅片上形成半导体P-N结，当这些P-N结受到光照时，会形成从P极流向N极的电流，将许多P-N结利用金属互连形成P-N结阵列，并与电极连接，收集这些电流并储存，就成为可用的电能。
太阳能电池的加工工艺主要包括以下流程：
1.清洗：对原始高纯度硅片进行表面结构处理；
2.烘干：去除材料表面粘附的水分子，保证硅片表面干燥；
3.扩散：在硅片上制造P-N结；
4.刻蚀：去边，避免形成回路而无电流输出；
5.喷涂：制造减反射膜，减少光的反射；
6.印刷：制成电极，便于收集电流；
7.烧结：使电极和硅片形成良好的欧姆接触，便于电流输出。
其中的步骤7的烧结流程是使硅片经历一系列温度变化，这些温度随时间的变化大致符合一条RTC温度曲线。烧结的主要目的是使硅片和电极形成良好的欧姆接触，利于电池电流的输出，如果硅片与电极之间的欧姆接触不良，则可导致部分电流无法输出，从而降低了电池片的能量转换效率(即电池片将太阳能转换为电能的效率)。
在实际烧结工艺中，一般利用多个温区模拟上述的温度变化曲线，例如现有的一种烧结炉，由十二个温区构成，每个温区内设有加热管，利用固体继电器控制加热管的通断，以保持温区内的温度大致稳定，具体做法是在初期固体继电器控制加热管持续加热，采用设在每个温区内的热电偶检测温度，并输入至固体继电器，当温区内温度到达固体继电器的设定温度时，固体继电器就采用脉冲控制加热管断断续续加热，使温度大致稳定在设定温度。该烧结炉设有一条网带输送硅片依次穿过十二个温区，网带采用调功器调节速度。在烧结时，从烧结炉左右两侧通入氮气，形成氮气气氛，保护硅片。然而这种烧结炉存在如下的缺陷：
1、由于采用固体继电器控制加热，控温精度不高，保温性不太好，造成炉内温度稳定性和均匀性较差；再加上由调功器控制的网带带速不稳定，导致低效片率(能量转换效率低的电池片所占的比率)高，硅片的平均能量转换效率小于14％；
2、设备共有十二个温区，温区太多，能耗大，耗电量为：180kw/h；另外炉体太长，造成产量较低，产能仅为375pcs/h；
3、氮气从炉体左右两侧进入，导致氮气分布不均匀，炉体中段氮气的密度比两侧的低。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种太阳能硅片烧结炉，该硅片烧结炉具备高精度的温度和网带速度控制，从而提高硅片能量转换效率。
本实用新型为解决上述技术问题而采用的技术方案是：
提供一种太阳能硅片烧结炉，包括炉膛、多个温区、对应每个温区的温控***、以及网带传动装置和氮气输送装置，所述多个温区设于炉膛内，每个温区内设有加热管与对应该温区的温控***相连，所述网带传动装置包括网带及其驱动装置，该网带水平穿过炉膛内的各温区，其特点是所述温控***是一闭环温控***，包括温度传感器和温度调节器，该温度传感器设于对应温区内，该温度调节器输入端与该温度传感器连接，输出端与所述加热管连接；所述氮气输送装置包括氮气输出管和氮气贮存容器，该氮气输出管与氮气贮存容器相通，并分别伸入每个温区内。
所述的太阳能硅片烧结炉，其中，所述炉膛内设有9个温区，每个温区由隔板隔开，各隔板上设有使所述网带穿过的缝隙。
所述的太阳能硅片烧结炉，其中，所述驱动装置包括电机及电机调速器，该电机调速器由变频器构成。
所述的太阳能硅片烧结炉，其中，所述温度调节器包括依序连接的比例积分微分(Proportional-Integral-Derivative，PID)调节单元、温度控制单元和调压单元，所述PID调节单元与所述温度传感器连接，所述调压单元连接至加热管。
所述的太阳能硅片烧结炉，其中，所述温度调节器由PID温度调节仪构成。
所述的太阳能硅片烧结炉，其中，所述加热管由石英加热管构成。
所述的太阳能硅片烧结炉，其中，每个所述氮气输出管上设有流量计。
本实用新型太阳能硅片的烧结炉和现有技术相比具有以下优点：
1、本设备设有9个控温点，每一个控温点均可视为一台电炉，他们各自均具有独立的调压、加热、测/控温单元，共同组成了具有完善的PID调节功能的闭环控制***，具有较高的控温精度；
2、温区由12个降为9个，能耗下降为118kw/h，下降了35％；
3、温度控制采用日本山武(YAMATAKE)公司的SDC-15系列温控仪表，可自动跟踪设定最佳PID数值，可任意设定测量分度密码及报警值，同时具备补偿功能，可使炉膛温度与显示温度一致，并且具有功率限幅功能；
4、采用网带式连续传动，由变频器调节传送速度，可在1000mm/min～6000mm/min范围内实现无级调速，保证带速稳定，使产能增至500pcs/h；
5、由于设备加热和降温过程快，控温精度高，保温性能好，使炉内温度准确、稳定和均匀；再加上带速平稳，从而大大降低了低效片率，将平均转换效率增至15.5％以上；
6、气氛控制：氮气分别从炉体的九个温控点上下进入炉膛，每路设有一个流量计，可分别调节进气量，以实现炉内氮气均匀稳定控制。
附图说明
以下结合附图和具体实施例说明本实用新型的特征和优点，其中：
图1是本实用新型太阳能硅片烧结炉的结构示意图；
图2是本实用新型太阳能硅片烧结炉的温控***结构框图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型的太阳能硅片烧结炉包括炉膛1、设于炉膛1内的9个温区10、以及由网带12、电机13组成网带传动装置和由氮气输送管14和氮气贮存容器15构成的氮气输送装置。
9个温区10自前向后分为干燥区10a、烧结区10b，其中干燥区10a由3个温区组成，烧结区10b由6个温区组成，各温区10之间以隔板隔开，且每个隔板上留有使网带12穿过的缝隙。每个温区内设有一组石英加热管101，其特点是加热和降温快，能够满足精确的温度控制，各温区内石英加热管101可根据温度控制RTC曲线需要采取稀疏或者致密布置。
每组石英加热管101由各自的温控***精确控制温度，该温控***是由温度传感器102和温度调节器103组成的闭环温度控制***，其中温度传感器102设于每个温区内，其输出端连接温度调节器103的输入端，以对其输入所检测的温度，温度调节器103输出端则连接对应的加热管101，形成闭环加热控制。
如图2所示，该温度调节器103进一步包括依序连接的PID调节单元104、温度控制单元105和调压单元106，该PID调节单元与温度传感器102连接，调压单元106连接至对应温区的加热管101。这样，由温度传感器102检测的温度输入给PID调节单元104，由PID调节单元104计算调节量，输入给温度控制单元105，由其根据温度要求控制调压单元106的升压或降压，最终控制加热管101的加热。由于PID(比例积分微分)算法的精确度较高，利用该温度调节器103，可达到精确的温度控制。
在本实施例中，温度调节器103既可采用几个器件构成，也可采用现成的PID温度调节仪，例如日本山武(YAMATAKE)公司的SDC-15系列温控仪表，这种仪表可自动跟踪设定最佳PID数值，可任意设定测量分度密码及报警值，同时具备补偿功能，可使炉膛温度与显示温度一致，并且具有功率限幅功能，使本实用新型的温控效果更佳。
在上述网带传动装置中，网带12水平穿过炉膛1内的各温区10，该网带12与电机13传动相连，电机13由电机调速器进行调速，在本实施例中，采用变频器调速，可在1000mm/min～6000mm/min范围内实现无级调速，保证网带12的带速稳定。
上述氮气输送装置，包括氮气输出管14和氮气贮存容器15，氮气输出管14与氮气贮存容器15相连通，并伸入每个温区10内，容器15内的氮气经过氮气输出管14垂直排出，在每个温区10内形成氮气氛围，并经排气管16排出炉膛10。由于氮气在每个温区10内排出，解决了氮气密度不均匀的问题；同时每个氮气输出管14上均设有流量计，可分别调节进气量，以实现炉内氮气均匀稳定控制。
由于各温区温度的均匀控制，使本实用新型的烧结炉温度曲线更接近理论RTC温度曲线，加上网带的带速稳定，使硅片烧结后的能量转换效率提高到15.5％以上，同时由于温区由12个下降到9个，使能耗由180kw/h降至118kw/h，下降了35％，并使产能由375pcs/h提高到500pcs/h，提高了30％以上。

Claims (7)

1.一种太阳能硅片烧结炉，包括炉膛、多个温区、对应每个温区的温控***、以及网带传动装置和氮气输送装置，所述多个温区设于炉膛内，每个温区内设有加热管与对应该温区的温控***相连，所述网带传动装置包括网带及其驱动装置，该网带水平穿过炉膛内的各温区，其特征在于，
所述温控***是一闭环温控***，包括温度传感器和温度调节器，该温度传感器设于对应温区内，该温度调节器输入端与该温度传感器连接，输出端与所述加热管连接；
所述氮气输送装置包括氮气输出管和氮气贮存容器，该氮气输出管与氮气贮存容器相通，并分别伸入每个温区内。
2.如权利要求1所述的太阳能硅片烧结炉，其特征在于，所述炉膛内设有9个温区，每个温区由隔板隔开，各隔板上设有使所述网带穿过的缝隙。
3.如权利要求1所述的太阳能硅片烧结炉，其特征在于，所述驱动装置包括电机及电机调速器，该电机调速器由变频器构成。
4.如权利要求1所述的太阳能硅片烧结炉，其特征在于，所述温度调节器包括依序连接的比例积分微分调节单元、温度控制单元和调压单元，所述比例积分微分调节单元与所述温度传感器连接，所述调压单元连接至所述加热管。
5.如权利要求1所述的太阳能硅片烧结炉，其特征在于，所述温度调节器由比例积分微分温度调节仪构成。
6.如权利要求1所述的太阳能硅片烧结炉，其特征在于，所述加热管由石英加热管构成。
7.如权利要求1所述的太阳能硅片烧结炉，其特征在于，每个所述氮气输出管上设有流量计。
CN 200620042065 2006-05-25 2006-05-25 太阳能硅片烧结炉 Expired - Fee Related CN2906505Y (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 200620042065 CN2906505Y (zh) 2006-05-25 2006-05-25 太阳能硅片烧结炉

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 200620042065 CN2906505Y (zh) 2006-05-25 2006-05-25 太阳能硅片烧结炉

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN2906505Y true CN2906505Y (zh) 2007-05-30

Family

ID=38115142

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN 200620042065 Expired - Fee Related CN2906505Y (zh) 2006-05-25 2006-05-25 太阳能硅片烧结炉

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN2906505Y (zh)

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102062529A (zh) * 2010-10-29 2011-05-18 常州亿晶光电科技有限公司 一种无网带硅电池片烧结炉
CN102062533A (zh) * 2010-10-29 2011-05-18 常州亿晶光电科技有限公司 无网带硅电池片烧结炉的炉膛温区气流隔热装置
CN102270702A (zh) * 2011-07-25 2011-12-07 江苏伯乐达光伏有限公司 一种制绒白斑单晶硅片的返工工艺
CN102809270A (zh) * 2012-06-28 2012-12-05 杭州大和热磁电子有限公司 一种防金属离子污染的硅片烘干炉及硅片烘干方法
CN104342615A (zh) * 2014-11-07 2015-02-11 苏州工业园区姑苏科技有限公司 一种气氛横向循环型网带式渗碳炉
CN104391525A (zh) * 2014-10-30 2015-03-04 中国电子科技集团公司第四十八研究所 一种用于间歇式烧结炉的温度控制***
CN106918225A (zh) * 2015-12-25 2017-07-04 天津市维之丰科技有限公司 一种多温区管式炉
CN107894161A (zh) * 2017-12-18 2018-04-10 苏州科尔珀恩机械科技有限公司 锂电池双腔烧结炉
CN108155122A (zh) * 2017-12-22 2018-06-12 合肥费舍罗热工装备有限公司 一种二极管链式封装炉
CN109827423A (zh) * 2019-03-12 2019-05-31 江苏润阳悦达光伏科技有限公司 嵌入式炉腔烧结炉
CN110006254A (zh) * 2019-03-27 2019-07-12 无锡奥特维科技股份有限公司 电池片加工炉体设备及电池片加工方法
CN114543523A (zh) * 2022-01-19 2022-05-27 福建华清电子材料科技有限公司 精准控制氮气供应的氮化铝粉末制备石墨炉
CN114812166A (zh) * 2022-04-28 2022-07-29 山田新材料集团有限公司 碳化硅与金属复合材料的烧结炉

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102062529A (zh) * 2010-10-29 2011-05-18 常州亿晶光电科技有限公司 一种无网带硅电池片烧结炉
CN102062533A (zh) * 2010-10-29 2011-05-18 常州亿晶光电科技有限公司 无网带硅电池片烧结炉的炉膛温区气流隔热装置
CN102062529B (zh) * 2010-10-29 2013-09-25 常州亿晶光电科技有限公司 一种无网带硅电池片烧结炉
CN102270702A (zh) * 2011-07-25 2011-12-07 江苏伯乐达光伏有限公司 一种制绒白斑单晶硅片的返工工艺
CN102809270A (zh) * 2012-06-28 2012-12-05 杭州大和热磁电子有限公司 一种防金属离子污染的硅片烘干炉及硅片烘干方法
CN102809270B (zh) * 2012-06-28 2014-11-05 杭州大和热磁电子有限公司 一种防金属离子污染的硅片烘干炉及硅片烘干方法
CN104391525A (zh) * 2014-10-30 2015-03-04 中国电子科技集团公司第四十八研究所 一种用于间歇式烧结炉的温度控制***
CN104342615A (zh) * 2014-11-07 2015-02-11 苏州工业园区姑苏科技有限公司 一种气氛横向循环型网带式渗碳炉
CN106918225A (zh) * 2015-12-25 2017-07-04 天津市维之丰科技有限公司 一种多温区管式炉
CN107894161A (zh) * 2017-12-18 2018-04-10 苏州科尔珀恩机械科技有限公司 锂电池双腔烧结炉
CN108155122A (zh) * 2017-12-22 2018-06-12 合肥费舍罗热工装备有限公司 一种二极管链式封装炉
CN108155122B (zh) * 2017-12-22 2021-04-16 合肥费舍罗热工装备有限公司 一种二极管链式封装炉
CN109827423A (zh) * 2019-03-12 2019-05-31 江苏润阳悦达光伏科技有限公司 嵌入式炉腔烧结炉
CN110006254A (zh) * 2019-03-27 2019-07-12 无锡奥特维科技股份有限公司 电池片加工炉体设备及电池片加工方法
CN114543523A (zh) * 2022-01-19 2022-05-27 福建华清电子材料科技有限公司 精准控制氮气供应的氮化铝粉末制备石墨炉
CN114543523B (zh) * 2022-01-19 2023-10-24 福建华清电子材料科技有限公司 精准控制氮气供应的氮化铝粉末制备石墨炉
CN114812166A (zh) * 2022-04-28 2022-07-29 山田新材料集团有限公司 碳化硅与金属复合材料的烧结炉

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN2906505Y (zh) 太阳能硅片烧结炉
CN102647122B (zh) 太阳能光伏-温差自动控温联合发电装置
US8960182B2 (en) Device and method for storage and transfer of thermal energy originated from solar radiation based on fluidization of a bed of particles
CN102185024B (zh) 一种处理制备cigs太阳能电池吸收层的硒化炉及制备方法
CN105140347A (zh) 快速改善p型晶硅电池光致衰减的量产装置及其使用方法
CN107957681A (zh) 一种研究冷热电联供微网环保经济调度的方法
Kim et al. An experimental study on thermal and electrical performance of an air-type PVT collector
CN103937464A (zh) 一种高温熔盐制备装置及方法
CN103426962A (zh) 一种利用太阳能和燃料化学能的新型分布式热电联产***
Maghrabie et al. Improving performance of photovoltaic cells via active air cooling system
CN208223181U (zh) 一种高产能管式炉装置
CN109355709B (zh) 一种光伏电池制造用扩散炉进气装置及其控制方法
Sweelem et al. Increased efficiency in the conversion of solar energy to electric power
CN105570961A (zh) 级联电加热蓄热炉供热***及其控制***和控制方法
WO2019219666A1 (en) Roasting system
WO2016150460A1 (en) Thermal energy storage plant
CN105870217A (zh) 改进的多晶太阳电池的扩散工艺
CN205482396U (zh) 一种带余热回收的玻璃珠加热装置
CN102163650B (zh) 球形半导体光伏器件生长反应器
CN204088351U (zh) 太阳能电池片烧结后的冷却装置
CN216383051U (zh) 电池片扩散工艺的磷源传输装置以及包含其的温度控制***
CN206498369U (zh) 散热型太阳能接线盒
CN110981210A (zh) 一种光伏玻璃增透强化连续生产装置及方法
CN208460778U (zh) 改良型太阳能电池片扩散通源装置
CN101908579B (zh) 用于薄膜太阳能电池制造的智能式冷却***

Legal Events

Date Code Title Description
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: SHANDONG ZHANFENG ENERGY TECHNOLOGY CO., LTD.

Free format text: FORMER OWNER: PERFECT ENERGY TECHNOLOGY (SHANGHAI) CO., LTD.

Effective date: 20120910

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
COR Change of bibliographic data

Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 201108 MINHANG, SHANGHAI TO: 277700 LINYI, SHANDONG PROVINCE

TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20120910

Address after: Shun Road south western part of Shandong province 277700 County of Cangshan City

Patentee after: Shandong exhibition Energy Technology Co., Ltd.

Address before: 201108 Shanghai City, Minhang District Xhenzhuang Industrial Park, Shen Fu Road No. 679 block C

Patentee before: Perfect Energy Technology (Shanghai) Co., Ltd.

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20070530

Termination date: 20150525

EXPY Termination of patent right or utility model