优化温控加热炉体的制作方法

1.本发明涉及太阳能电池工艺设备领域，尤其是一种优化温控加热炉体。


背景技术：

2.太阳能光伏电池是一种把太阳的光能直接转化为电能的新型电池。目前通常使用的是以硅为基底的硅光伏电池，包括单晶硅、多晶硅和非晶硅光伏电池。太阳能电池的制备过程中，硅片需要依次经过制绒、扩散、刻蚀、镀膜以及印刷等工序，在制备过程中多个步骤都需要在加热环境下完成，因此需要使用加热炉体，比如扩散工艺。扩散工艺是太阳能电池制备过程中的一个核心工序，即硅片以石英舟为载体放入扩散炉中，在一定温度下向扩散炉内通入氮气和扩散源，以使硅片的表面扩散沉积pn结。随着市场需求的增加，需要提高硅片的生产效率，发展大产能设备。现有的扩散炉设备采用炉丝在炉管长度方向螺旋缠绕设置，采用的是整体温控，这样导致炉管内不同区域的温度分布不均，温控精度差，导致硅片的方阻等工艺指标存在差异，特别是大产能设备的超长恒温区的均匀性有待改善。


技术实现要素：

3.本技术人针对上述现有工艺炉存在的整体温控导致温度分布不均、温控精度差、硅片工艺效果存在差异等缺点，提供了一种结构合理的优化温控加热炉体，能够实现对温场的精确补偿功能，有针对性的补偿管内温场，提高炉体内的温度均匀性，更好满足大产能设备的超长恒温区的温度均匀性，工艺效果优良。
4.本发明所采用的技术方案如下：一种优化温控加热炉体，具有一个炉管，炉管沿轴向划分为若干个温控区域，每个温控区域包括上、下、左、右四个加热区域，分布在炉管径向的上、下、左、右四个方位，在每个加热区域对应设置加热器，上下加热器为一组，与对应的功率调整模块连接，左右加热器为一组，与对应的功率调整模块连接，在炉管的外周上分布有若干组炉外热电偶，每组炉外热电偶与温控区域一一对应设置，与功率调整模块分别对应连接。
5.作为上述技术方案的进一步改进：加热器为每个加热区域的内管外周覆盖铺设的炉丝，炉丝沿炉管轴向直线分布。
6.炉丝分别位于内管外周的上弧段、下弧段、左弧段和右弧段，其中四个方位的炉丝呈上下对称、左右对称。
7.每组炉丝通过接触端子与外部的电源连接。
8.功率调整模块为可控硅调整模块。
9.功率调整模块是一个具有多个独立通道的设备，或是多个独立的电器件模块。
10.每组炉外热电偶包括竖向热电偶和水平热电偶，均从外管延伸到内管，对内管进行温度检测，竖向热电偶设置在炉管的竖直方向，水平热电偶设置在炉管的水平方向。
11.在炉管内腔中至少设有一根炉内热电偶，炉内热电偶沿炉管轴向设置，在炉内热电偶的直线方向上设有若干个与温控区域一一对应的测温点。
12.炉内热电偶与外部的显示器连接，实时显示各个温控区域的温度数值和调控效果。
13.功率调整模块与炉体外的控制终端连接，在控制终端内设有控制软件，控制软件可设置上下加热区域与左右加热区域之间的功率补偿跟随系数。
14.本发明的有益效果如下：本发明在每个温控区域设置上下左右四个加热区域，上下、左右加热区域可以单独控制温度，实现对温场的精确补偿功能，有针对性的补偿管内温场，提高炉体内的温度均匀性。在炉体沿轴向划分为若干个温控区域，每个温控区域优化温控效果，更好满足大产能设备的超长恒温区的温度均匀性。本发明可以有效改善硅片工艺导致的方阻等均匀性问题，同时对于解决炉内单点、单区等某一特定位置的方阻异常问题，具有很好的工艺效果。本发明的可控硅调整模块由炉外热电偶检测温度，根据温场和方阻的情况，独立调整每部分炉丝的功率分布，从而达到单个温控区域调控温度的目的。
附图说明
15.图1为本发明的示意图。
16.图2为图1的左视图。
17.图3为图1中a-a剖视图。
18.图4为本发明的剖视图。
19.图中：1、炉管；2、上加热区域；3、下加热区域；4、左加热区域；5、右加热区域；6、炉丝；7、接触端子；8、炉外热电偶；9、竖向热电偶；10、水平热电偶；11、炉内热电偶；12、测温点。
具体实施方式
20.下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。
21.如图1至图4所示，本发明所述的优化温控加热炉体具有一个炉管1，炉管1分为内管和外管，炉管1沿轴向划分为若干个温控区域，优选为六个，每个温控区域包括上、下、左、右四个加热区域，分布在炉管1径向的上、下、左、右四个方位。在每个加热区域对应设置加热器，加热器为每个加热区域的内管外周覆盖铺设的炉丝6，炉丝6沿炉管1轴向直线分布，分别位于内管外周的上弧段、下弧段、左弧段和右弧段，其中四个方位的炉丝6呈上下对称、左右对称，炉丝6优选为加热丝。上加热区域2和下加热区域3的炉丝6组成一组，与对应的功率调整模块连接，左加热区域4和右加热区域5的炉丝6组成一组，与对应的功率调整模块连接，功率调整模块优选为可控硅调整模块。功率调整模块可以是一个具有多个独立通道的设备，也可以是多个独立的电器件模块。每组炉丝6通过接触端子7与外部的电源连接。
22.在炉管1的外周上分布有若干组炉外热电偶8，每组炉外热电偶8与温控区域一一对应设置，每组炉外热电偶8包括竖向热电偶9和水平热电偶10，竖向热电偶9设置在炉管1的竖直方向，从外管延伸到内管，对内管进行温度检测，竖向热电偶9与功率调整模块对应连接。水平热电偶10设置在炉管1的水平方向，从外管延伸到内管，对内管进行温度检测，水平热电偶10与功率调整模块对应连接。
23.在炉管1内腔中至少设有一根炉内热电偶11，炉内热电偶11沿炉管1轴向设置，在
炉内热电偶11的直线方向上设有若干个与温控区域一一对应的测温点12，优选为六个。炉内热电偶11与外部的显示器连接，用于实时显示各个温控区域的温度数值和调控效果，侦测温度异常的波动。功率调整模块与炉体外的控制终端连接，在控制终端内设有控制软件，控制软件可设置上下加热区域与左右加热区域之间的功率补偿跟随系数，获得更稳态的温场。
24.本发明在实施时，炉管1沿轴向划分为六个温控区域，每个温控区域包括上、下、左、右四个加热区域，分别对应铺设有炉丝6，炉丝6分为上下对称、左右对称的两组组合，上下炉丝6和左右炉丝6分别由竖向和水平的炉外热电偶8通过可控硅调整模块连接，可控硅调整模块根据温场和方阻的情况，独立调整每部分炉丝6的功率分布，从而达到单个温控区域调控温度的目的。
25.在正常温度检测控制回路的基础上，在炉管1内腔中增加炉内热电偶11检测温度，分别监控上下、左右两组加热器，在功率细分调控的基础上，通过温度数值更直观的观察温场的调控效果，也便于分析加热硬件是否正常，如有温度异常波动都能被系统很快侦测到，及时调整和优化。控制终端与功率调整模块连接，通过控制软件设置功率补偿跟随系数，让同一温控区域的上下、左右两组加热器之间形成固定的功率补偿系数，以获得更稳态的温场，杜绝功率波动的情况。所有温度数据都在系统内有记录，并形成对照曲线，直观的观察温度变化和波动情况。
26.本发明在每个温控区域设置上下左右四个加热区域，上下、左右加热区域可以单独控制温度，实现对温场的精确补偿功能，有针对性的补偿管内温场，提高炉体内的温度均匀性。在炉体沿轴向划分为若干个温控区域，每个温控区域优化温控效果，更好满足大产能设备的超长恒温区的温度均匀性。本发明可以有效改善硅片工艺导致的方阻等均匀性问题，同时对于解决炉内单点、单区等某一特定位置的方阻异常问题，具有很好的工艺效果。
27.以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，在不违背本发明精神的情况下，本发明可以作任何形式的修改。