一种硼镓颗粒的制备装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种硼镓颗粒的制备装置，属于材料制备技术领域。


背景技术：

2.能源是人类生存和发展不可或缺的资源，太阳能是最重要的可再生能源之一，前景巨大，目前太阳能光伏发电采用掺硼硅晶体的p型硅片，存在的光致衰减现象导致电池效率降低，而掺镓硅晶体可制备无光衰减的高效太阳能电池。但镓在硅中分凝系数小导致硅片纵向电阻率变化大，大大降低了晶体的利用率，而掺硼则可以解决电阻率分散大的问题。
3.但是，目前没有掺硼的硼镓颗粒的制备装置。


技术实现要素：

4.本实用新型针对硼镓硅不能实现加热熔融、冷却为合金的问题，提出一种硼镓颗粒的制备装置，本实用新型可以有效保障硼粉作为晶种进入液态镓珠内，促进液态镓结晶。
5.本实用新型为解决其技术问题而采用的技术方案是：
6.一种硼镓颗粒的制备装置，包括真空箱体4、液态镓输送管2、液态镓喷头3、硼粉喷头i8、硼粉喷头ii11、反应装置，反应装置设置在真空箱体4内，真空箱体4的顶端设置有排气口1，真空箱体4的底端设置有进气口16，排气口1与排气口1位于真空箱体4的对角线上，液态镓输送管2竖直固定设置在真空箱体4的顶部中心，液态镓输送管2的底端穿过真空箱体4的顶壁且液态镓输送管2的底端与液态镓喷头3固定连接，液态镓喷头3位于反应装置的正上方，硼粉喷头i8和硼粉喷头ii11分别倾斜向上设置在反应装置的相对侧壁，硼粉喷头i8位于硼粉喷头ii11的上方，硼粉喷头i8和硼粉喷头ii11分别通过硼粉输送管外接供硼装置；
7.所述排气口1通过排气管6与真空泵19连通，进气口16通过进气管14与气瓶连通，进气管14上设置有气阀18；
8.所述液态镓喷头3的顶端固定设置有加热器10；
9.所述真空箱体4顶端设置有压力表5；压力表可监测真空箱体内的气压；
10.所述反应装置包括冷却装置12和反应腔体7，反应腔体7设置在冷却装置12顶端；
11.进一步的，所述冷却装置12内设置有冷却剂13；
12.更进一步的，所述冷却装置12的侧壁设置有与冷却装置12连通的冷却剂输送管，冷却剂输送管穿过真空箱体4侧壁外接冷却剂存储器；
13.所述硼镓颗粒的制备装置还包括支架17，真空箱体4设置在支架17顶端；
14.进一步的，所述支架17底端设置有滚轮；滚轮可实现硼镓颗粒的制备装置的移动；
15.所述硼粉喷头i8和硼粉喷头ii11的喷射角度为15
°‑
60
°
；硼粉喷头i8和硼粉喷头ii11的喷射角度可调；
16.进一步的，所述硼粉喷头i8和硼粉喷头ii11的喷射角度为15
°‑
60
°
；
17.进一步的，所述硼镓颗粒的制备装置还包括控制器15，液态镓输送管2上设置有流
量控制阀i，硼粉输送管i和硼粉输送管ii上分别设置有流量控制阀ii和流量控制阀iii，流量控制阀i、流量控制阀ii、流量控制阀iii、硼粉喷头i8、硼粉喷头ii11、真空泵19、气阀18和加热器10均与控制器15连接，通过控制器15调节液态镓和硼粉用量，调节硼粉喷头i8和硼粉喷头ii11的喷射角度，控制真空箱体内的压力，控制加热器10对液态镓喷头3的加热温度。
18.基于硼镓颗粒的制备装置的硼镓颗粒制备方法，包括以下具体步骤：
19.(1)将反应装置置于真空箱体内，将冷却剂通过冷却剂输送管输送至冷却装置内；
20.(2)真空泵对真空箱体抽真空，排出氧气，然后再通入氮气作为保护气体，以保证真空箱体内为无氧状态，进气管和排气管的端头设置滤纸，以防止硼粉进入进气管和排气管；
21.(3)将高纯的液态镓通过液态镓输送管输送至液态镓喷头中，并从液态镓喷头喷出镓液滴；通过硼粉通过硼粉输送管i和硼粉输送管ii输送至硼粉喷头i和硼粉喷头ii中，并经硼粉喷头i和硼粉喷头ii喷出，硼粉过量喷出，保证液态镓珠内都能引入硼粉晶种，液态镓珠在硼粉晶种外冷凝结晶形成固态镓壳体，然后硼镓颗粒在重力作用下落入冷却剂中冷却；
22.(4)为了防止镓液结晶堵塞喷头，加热器对液态镓喷头加热，使结晶的镓受热融化，保证液态镓珠不被堵塞而顺利喷射出。
23.本实用新型的有益效果：
24.(1)本实用新型设备结构简单，通过硼粉作为晶种的加入，可以加速液态镓的结晶，使冷却剂温度不需要过低；硼的分凝系数高，有利于改善镓分凝系数极低的缺陷；
25.(2)本实用新型通过抽真空和通入保护性气体以维持无氧状态，可避免镓被氧化生成氧化镓；
26.(3)本实用新型加热器可熔化结晶，防止镓液结晶堵塞喷头，保证液态镓珠不被堵塞而顺利喷射出；
27.(4)本实用新型压力表可实时监测真空箱内的气压，保证实验安全。
附图说明
28.图1为硼镓颗粒的制备装置结构示意图；
29.图2为液态镓喷头截面图；
30.图中：1
‑
排气口、2
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液态镓输送管、3
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液态镓喷头、4
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真空箱体、5
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压力表、6
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排气管、7
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反应腔体、8
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硼粉喷头i、9
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液态镓珠、10
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加热器、11
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硼粉喷头ii、12
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冷却装置、13冷却剂、14
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进气管、15
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控制器、16
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进气口、17
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支架、18
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真空阀、19
‑
真空泵。
具体实施方式
31.下面结合具体实施方式，对本实用新型作进一步说明。
32.实施例1：如图1和2所示，一种硼镓颗粒的制备装置，包括真空箱体4、液态镓输送管2、液态镓喷头3、硼粉喷头i8、硼粉喷头ii11、反应装置，反应装置设置在真空箱体4内，真空箱体4的顶端设置有排气口1，真空箱体4的底端设置有进气口16，排气口1与排气口1位于真空箱体4的对角线上，液态镓输送管2竖直固定设置在真空箱体4的顶部中心，液态镓输送
管2的底端穿过真空箱体4的顶壁且液态镓输送管2的底端与液态镓喷头3固定连接，液态镓喷头3位于反应装置的正上方，硼粉喷头i8和硼粉喷头ii11分别倾斜向上设置在反应装置的相对侧壁，硼粉喷头i8位于硼粉喷头ii11的上方，硼粉喷头i8和硼粉喷头ii11分别通过硼粉输送管外接供硼装置；
33.液态镓喷头3喷射出液态镓珠9；液态镓喷头截面图见图2；
34.硼粉喷头i8和硼粉喷头ii11的喷射角度为15
°‑
60
°
；硼粉喷头i8和硼粉喷头ii11的喷射角度可调；硼粉喷头i8和硼粉喷头ii11的喷射角度为15
°‑
60
°
；
35.排气口1通过排气管6与真空泵19连通，进气口16通过进气管14与气瓶连通，进气管14上设置有气阀18；
36.反应装置包括冷却装置12和反应腔体7，反应腔体7设置在冷却装置12顶端；
37.冷却装置12内设置有冷却剂13；冷却装置12的侧壁设置有与冷却装置12连通的冷却剂输送管，冷却剂输送管穿过真空箱体4侧壁外接冷却剂存储器；
38.冷却剂13位冰水混合物或液氮；
39.基于硼镓颗粒的制备装置的硼镓颗粒制备方法，包括以下具体步骤：
40.(1)将反应装置置于真空箱体内，将冷却剂通过冷却剂输送管输送至冷却装置内；
41.(2)真空泵对真空箱体抽真空，排出氧气，然后再通入氮气作为保护气体，以保证真空箱体内为无氧状态，进气管和排气管的端头设置滤纸，以防止硼粉进入进气管和排气管；
42.(3)将高纯的液态镓通过液态镓输送管输送至液态镓喷头中，并从液态镓喷头喷出镓液滴；通过硼粉通过硼粉输送管i和硼粉输送管ii输送至硼粉喷头i和硼粉喷头ii中，并经硼粉喷头i和硼粉喷头ii喷出，硼粉过量喷出，保证液态镓珠内都能引入硼粉晶种，液态镓珠在硼粉晶种外冷凝结晶形成固态镓壳体，然后硼镓颗粒在重力作用下落入冷却剂中冷却。
43.实施例2：本实施例硼镓颗粒的制备装置与实施例1的硼镓颗粒的制备装置基本相同，不同之处在于：液态镓喷头3的顶端固定设置有加热器10；为了防止镓液结晶堵塞喷头，加热器对液态镓喷头加热，使结晶的镓受热融化，保证液态镓珠不被堵塞而顺利喷射出。
44.实施例3：本实施例硼镓颗粒的制备装置与实施例2的硼镓颗粒的制备装置基本相同，不同之处在于：真空箱体4顶端设置有压力表5；压力表可监测真空箱体内的气压。
45.实施例4：本实施例硼镓颗粒的制备装置与实施例3的硼镓颗粒的制备装置基本相同，不同之处在于：硼镓颗粒的制备装置还包括支架17，真空箱体4设置在支架17顶端；支架17底端设置有滚轮；滚轮可实现硼镓颗粒的制备装置的移动；
46.硼镓颗粒的制备装置还包括控制器15液态镓输送管2上设置有流量控制阀i，硼粉输送管i和硼粉输送管ii上分别设置有流量控制阀ii和流量控制阀iii，流量控制阀i、流量控制阀ii、流量控制阀iii、硼粉喷头i8、硼粉喷头ii11、真空泵19、气阀18和加热器10均与控制器15连接，通过控制器15调节液态镓和硼粉用量，调节硼粉喷头i8和硼粉喷头ii11的喷射角度，控制真空箱体内的压力，控制加热器10对液态镓喷头3的加热温度。
47.上面结合附图对本实用新型的具体实施例作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。