[发明专利]一种新型TOPCon硼扩散石英管装置

说明书

本发明属于TOPCon电池技术领域，具体涉及一种新型TOPCon硼扩散石英管装置，包括外石英管和内石英管，所述外石英管的尾端设有一条外石英管尾气管，所述内石英管的尾端设有两条平行的内石英管尾气管，所述外石英管尾气管和内石英管尾气管位于同侧，所述外石英管套设于所述内石英管的外表面，并且所述外石英管的内表面与内石英管的外表面之间形成空腔状的中间气体区域。本发明大大提高了石英管的使用寿命，由3个月提升至6个月以上，提高了生产效率，降低了石英管破裂带来的成品不良率。

技术领域

本发明属于TOPCon电池技术领域，具体涉及一种新型TOPCon硼扩散石英管装置。

背景技术

TOPCon电池正面制作PN结采用传统的高温扩散，掺杂源为三氯化硼，即硼掺杂扩散。因为硼在硅中的固溶度低，不容易获得高浓度区域，因此需要更高的温度和更长的时间，通常情况下温度需要达到950-1050℃，时间长达1-2h，在进行高温长时间工艺反应后，石英管内硅片随即需要进行降温冷却，待温度降低至750-800℃左右，硅片才能运送出石英管腔体，进行下一步操作。以上一次完整工艺过程涉及两大关键点，即高温长时间、升降温幅度大，这极大的降低石英管的寿命，并且增加破裂风险，根据实际经验，石英管的寿命为三个月，即破裂无法继续使用。

目前的高温扩散工艺采用的为单层石英管，厚度约5mm，技术要求是耐温最高1100℃，但对长时间高温和频繁升降温没有技术保证，另外市场上制作石英管的石英玻璃质量残次不齐，如果石英杂质(主要为羟基)含量高，羟基因为改变了石英玻璃组分二氧化硅(SiO2)的键合结构，降低了材料的热稳定性，造成石英制品的耐温性能大幅降低，通常羟基含量超过200ppm的石英材料，1000℃即开始软化变形，体内晶体结构会发生变化，到达一定程度后则会发生破裂。

TOPCon电池现有硼掺杂扩散采用单层石英管，局限于现有石英管玻璃制品的固有特性，在硼掺杂扩散工艺反应过程中，石英管无法承受长时间高温和快速升降温过程，一旦发生破裂，轻则造成工艺失败硅片半成品报废，重则损坏腔体。本专利采用双层石英管，并且在中间充满氢气或者其他惰性气体，一方面可以利用气体的导热性，将内层石英管的一部分热量传递出去，另一方面一旦内层石英管发生破裂，外层石英管可以作为缓冲层继续完成工艺反应过程，从而避免造成更严重的后果。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术的不足，提供一种新型TOPCon硼扩散石英管装置。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种新型TOPCon硼扩散石英管装置，其特征在于，包括外石英管和内石英管，所述外石英管的尾端设有一条外石英管尾气管，所述内石英管的尾端设有两条平行的内石英管尾气管，所述外石英管尾气管和内石英管尾气管位于同侧，所述外石英管套设于所述内石英管的外表面，并且所述外石英管的内表面与所述内石英管的外表面之间形成空腔状的中间气体区域。

本发明双层内外包裹石英管装置，内石英管接通正常反应气体，外石英管接通过保护性气体，有效降低石英管破裂风险；内外石英管之间充入氮气或者惰性气体，既有一定的导热性，分散内石英管的热量，也能作为保护性气体；

本发明中涉及的石英管尺寸大小，并不局限于尺寸166mm*166mm大小的硅片，也包括182mm*182、210mm*210mm或其他尺寸硅片。

优选地，所述内石英管的内直径为330mm，所述外石英管的内直径为410mm，厚度均为3mm。

优选地，所述外石英管尾气管接通氮气或是惰性气体中的一种，所述内石英管尾气管接通正常工艺反应气体，随后即可进行正常硼掺杂扩散反应过程。

与现有技术相比，本发明大大提高了石英管的使用寿命，寿命由3个月提升至6个月以上，提高了生产效率，降低了石英管破裂带来的成品不良率。

附图说明

图1新型TOPCon硼扩散石英管装置的截面示意图。