一种光伏电池制造用扩散炉的制作方法

本发明涉及光伏电池制造技术领域，具体为一种光伏电池制造用扩散炉。

背景技术：

硅太阳能电池实际生产中采用p型硅片，需要形成n型层才能得到pn结，这通常是在高温条件下利用磷源扩散实现的，使用三氯氧磷(pocl3)液态扩散是常用的一种方式，即实用保护性气体，通过恒温的液态源瓶，把杂质源蒸汽带入高温扩散炉中，经高温热分解同硅片表面反应，还原出杂质原子，并向硅片内扩散。在上述反应过程中，pocl3和氧气在高温下发生热分解反应会生成氯气(cl2)，有强烈刺激性气味的剧毒气体，具有窒息性，若炉体密封性不好，氯气扩散至环境中会造成环境污染，甚至导致操作工人中毒。

传统的炉体一般采用橡胶密封圈来密封，但是由于炉体加热后温度高达600摄氏度以上，橡胶在高温下容易膨胀变形，膨胀后由于没有足够的挤压力，因此使得橡胶密封圈和炉体之间存在间隙，降低了密封的性能，石英管内的气体混合物会通过连接间隙扩散至外界环境中，由于气体混合物有含有有害的cl2和未反应完全的pocl3蒸汽，都具有毒性，容易污染环境，尤其会对在机器附近的工作人员造成危害。

技术实现要素：

针对背景技术中提出的现有扩散炉在使用过程中存在的不足，本发明提供了一种光伏电池制造用扩散炉，具备密封性好，吸收泄漏气体以及气体泄漏警报的优点，解决了上述背景技术中提出的高温下密封性降低以及气体泄漏导致的环境污染问题。

本发明提供如下技术方案：一种光伏电池制造用扩散炉，包括炉体，所述炉体的内部设有石英管，所述石英管的内壁设有内封件，所述炉体的外壁转动连接有炉门，所述炉体的侧壁套设有外罩，所述外罩与炉体连接的一端固定连接有箍环，所述内封件和炉门之间设置有挤压件，所述炉门的外壁上安装有单向气阀，所述石英管内连接有压力计。

优选的，所述内封件包括撑板、内弧板和外弧板，所述撑板卡接在石英管的内壁上，所述撑板呈环形，所述内弧板和外弧板均焊接在撑板的外壁上，所述内弧板和外弧板之间形成真空腔。

优选的，所述箍环包括内环、外环和撑环，所述内环贴合在炉体的外壁上，所述撑环位于内环和外环之间且支撑内环和外环，所述内环为橡胶垫圈。

优选的，所述撑板、内弧板和撑环均采用记忆合金制成且具有双程记忆效应，所述撑板和内弧板均成弧形，所述撑板和内弧板在高温时会反向凹陷，所述撑环呈环形的波浪状，所述撑环的在高温时波峰高度增加。

优选的，所述外罩的顶部固定安装有喷淋头，所述外罩的底部开设有出口且出口处设有出液阀，所述外罩的顶部通过管道连接有吸收剂瓶，所述吸收剂瓶的出口端设有电磁阀，所述外罩的底端安装有ph测试计。

优选的，所述压力计和电磁阀之间电性连接有控制器，所述控制器控制电磁阀的开闭，所述ph测试计和出液阀均与控制器电性连接。

优选的，所述内封件、炉门的外壁上均设有防腐蚀涂层，所述外罩为透明的石英玻璃。

本发明具备以下有益效果：

1、本发明通过内封件对石英管管口起到密封的作用，防止石英管内的气体向外泄露，并且配合内封件内的真空腔的作用，降低了空气对流导致的热量散失，从而减少石英管管口处与其内腔的温度差，提高了石英管内硅片方阻的均匀性，并且在高温下内弧板的变形提高了对石英管内壁的挤压力，从而缩小连接缝隙，进一步提高了密封性。

2、本发明通过在炉体的外部设外罩，并通过炉门将内封件和外罩隔开，利用向外罩内通入的水溶液，可以溶解吸收从石英管内泄漏出来的小部分气体，防止气体污染环境，并且通过气体与水溶液的反应可以起到警报的作用，达到实时监测密封性能的目的。

3、本发明通过压力计、ph测试计、出液阀通过控制器与电磁阀的连接形成反馈电路，达到控制电磁阀开闭的功能，可在密封性骤降时及时向外罩内通入能够吸收有害气体的材料，避免大量有害气体与水接触剧烈反应，同时也可以避免有害气体外泄至环境中，具有良好的保护性能。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为箍环的结构示意图；

图3为本发明的主视图。

图中：1、炉体；2、石英管；3、内封件；301、撑板；302、内弧板；303、外弧板；4、炉门；5、外罩；6、箍环；601、内环；602、外环；603、撑环；7、挤压件；8、喷淋头；9、吸收剂瓶；10、压力计；11、控制器；12、电磁阀；13、ph测试计；14、单向气阀；15、出液阀。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-3，一种光伏电池制造用扩散炉，包括炉体1，炉体1的内部设有石英管2，石英管2的内壁设有凸起，凸起与石英管2一体成型，石英管2的内壁设有内封件3，内封件3与凸起接触，凸起起到支撑内封件3的作用，内封件3与石英管2内壁的连接处可放置橡胶密封圈，炉体1的外壁转动连接有炉门4，炉门4与炉体1的材质相同，一般采用不锈钢制成，炉门4进一步对该扩散炉进行密封，炉体1的侧壁套设有外罩5，外罩5用于将从密封处泄漏的气体混合物中和，防止泄漏至外界环境中，并可报警；内封件3和炉门4之间设置有挤压件7，由于在反应过程中，石英管2内产生热量，热量导致气体膨胀，会对内封件3产生挤压力，因此通过挤压件7对内封件3施加反向的挤压力，保证内封件3的稳定，挤压件7采用弹簧和螺纹杆相互配合，并通过炉门4对螺纹杆起到固定作用，炉门4的外壁上安装有单向气阀14，单向气阀14用于气体的外散，并可降低气体向外扩散的流量和流速，由于气体混合物含有的主要有害物质为cl2和pocl3蒸汽，而pocl3在溶于水时反应强烈，因此通过单向气阀14用于降低从炉门4内腔中扩散至外罩5内腔中的气体混合物的量，可避免气体溶于水时过大的反应现象；另外炉门4和炉体1的连接处也设有密封垫，降低气体外泄速度。

内封件3包括撑板301、内弧板302和外弧板303，撑板301卡接在石英管2的内壁上，撑板301呈环形，撑板301为软质材料制成，其功能类似橡胶垫圈，可以被挤压，内弧板302和外弧板303均焊接在撑板301的外壁上，撑板301、内弧板302和撑环603均采用记忆合金制成且具有双程记忆效应，参阅图1，撑板301和内弧板302均成弧形，撑板301和内弧板302在高温时会反向凹陷，外弧板303和内弧板302与撑板301同轴，内弧板302和外弧板303之间形成真空腔，真空由于气体密度降低，因此降低了空气对流导致的热量发散，从而避免石英管2密封的端口出温度降低过大的问题，另外，当内弧板302处温度升高时，参阅图1，内弧板302由右凹状态要向左侧凹陷，在此转变过程中，内弧板302的半径增大，内弧板302对撑板301施加了挤压力，使得撑板301与石英管2内壁的挤压力增大，因此提高了密封的性能；另外，由于外弧板303和撑板301之间真空腔的隔热作用，使得外弧板303的温度小于内弧板302的温度，因此外弧板303的变形速度小于内弧板302，在变形过程中，真空腔的空间增大，真空腔内残留的气体密度降低，进一步提高了真空腔隔热的效果。

外罩5与炉体1连接的一端固定连接有箍环6，箍环6包括内环601、外环602和撑环603，内环601贴合在炉体1的外壁上，撑环603位于内环601和外环602之间且支撑内环601和外环602，内环601为橡胶垫圈，外环602采用硬质不易变形的材料；参阅图2，撑环603呈环形的波浪状，撑环603的在高温时波峰高度增加，当逸散处的pocl3溶于水时会放出热量，温度升高，使得撑环603的高度增加，撑环603对内环601和外环602的挤压力均增大，由于外环602硬度较高，因此主要挤压内环601向炉体1的外壁贴紧。

外罩5的顶部固定安装有喷淋头8，通过喷淋头8向外罩5的内腔中通入水，外罩5内腔中的水不用满，液面可位于单向气阀14出口的下方，也可避免水过多向炉门4内腔渗漏，cl2和pocl3的密度均小于空气，因此会向外罩5的下方流动，然后溶于水中，喷淋的方式可降低水流的速度，对外罩5的内腔缓慢注入水，可防止外罩5内存在大量逸散的气体剧烈反应，外罩5的底部开设有出口且出口处设有出液阀15，炉体1外罩5的顶部通过管道连接有吸收剂瓶9，吸收剂瓶9的出口端设有电磁阀12，外罩5的底端安装有ph测试计13；石英管2内连接有压力计10，压力计10和电磁阀12之间电性连接有控制器11，控制器11控制电磁阀12的开闭，ph测试计13和出液阀15均与控制器11电性连接，在扩散反应的过程中，石英管2内同时进气和出气，因此压力计10是动态测量石英管2内的气压，由于进气和出气的过程是动态的，测量存在误差是无法避免的，当由于高温使得橡胶密封垫圈变形后产生缝隙时，若缝隙较小，单位时间内逸散的气体量较少，压力计10可能无法精确测量到，但是随着扩散反应的进行，逸散出去的气体量逐渐增大，积聚在炉门4的内腔，并通过单向气阀14向外罩5的内腔中扩散，cl2溶于水后，外罩5中的水颜色逐渐增加，且ph测试计13测量的水溶液的ph值逐渐降低，通过计算ph测试计13数值降低的速度，可知晓泄漏的情况；若密封性突然降低，逸散的气体量突然增大时，ph测试计13的数值降低的速度突然增大，此时控制器11控制电磁阀12以及外罩5底部出口处的出水阀打开，外罩5内腔中的水流出，避免大量的气体溶于水反应强烈，且吸收剂瓶9中的惰性材料，例如砂土、蛭石等进入外罩5中，用于吸附外罩5内壁上的水分和气体，降低气体的水解反应，同理，当压力计10测量的压力值波动较大，则通过控制器11控制电磁阀12打开。

内封件3、炉门4的外壁上均设有防腐蚀涂层，由于cl2和pocl3都是具有腐蚀性的气体，因此通过防腐蚀涂层，减少被腐蚀的情况，外罩5为透明的石英玻璃，可以观察到外罩5中水溶液的颜色，通过水溶液的颜色也可判断是否有情况的发生，另外石英材料具有耐高温和耐腐蚀的性能，在pocl3遇水时会放出大量的热和白烟，石英玻璃可起到良好的防护效果。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

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