CN101140143A - 超声喷雾法制备大面积透明导电膜专用复合式加热炉 - Google Patents
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Abstract
一种超声喷雾法制备太阳电池大面积透明导电膜专用加热炉。该加热炉采用复合式结构设计，由电加热板和足够厚度的铜质匀热板组成。电加热管均匀镶嵌在电加热板的管槽内，而匀热板本身无加热元件，由螺丝和加热板紧密固定连接。由于加热板与匀热板的材质及导热系数不同且匀热板具有足够的厚度，保证了匀热板在长时间使用不变形。同时加热炉的加热管镶嵌在加热板开槽内并和匀热板接触紧密，提高了热传导的效率。加热炉在匀热板内中心位置放置了测温热电阻，用于检测匀热板实际温度，温度控制系统保证了温度误差范围在0.5℃以内。
Description
【技术领域】：本发明涉及一种利用超声喷雾方法制备大面积透明导电膜(TCO)的设备，属制备大面积太阳电池TCO膜工艺技术及材料领域。
【背景技术】：能源危机与环境污染是人类面临的重大挑战，充分开发利用太阳能已成为世界各国政府可持续发展能源的战略决策。太阳能光伏技术发展的关键问题是降低成本，而薄膜电池工艺技术简单，制备能耗低，国际上普遍认为光伏发电能大幅度降低成本的希望在薄膜电池。
TCO膜是一种透明半导体材料，具有优异的光学和电学性能，在电子器件、显示器件、建筑材料领域具有广阔的应用前景。同时廉价的高透明低电阻导电膜(TCO)是研发薄膜光伏电池的关键材料之一。目前国内外均用高真空磁控溅射法规模生产高透明低电阻铟锡氧化物导电膜材料，该导电膜材料价格很高，而该导电膜我国尚不能规模制造。
在国外高透明低电阻氧化锡导电膜材料虽已通过常压化学气相沉积法规模生产，但价格太高，而且该技术的规模生产技术被美日两家大公司所垄断。超声喷雾制备薄膜的方法具有低成本、高质量的优点，同时超声喷雾热解工艺对环境要求很低，不需要真空，沉积温度450℃以下，工艺控制简单，镀膜效果好，设备成本远远低于其它镀膜方法。但该方法使用的普通电热炉均匀性不好，即玻璃衬底中心与边沿温度不一致，且严重影响导电膜的性能，同时加热炉长期使用容易变形。
【发明内容】：
本发明目的是解决普通电热炉均匀性不好即玻璃衬底中心与边沿温度不一致，而严重影响导电膜性能的问题。提供一种超声喷雾法制备大面积透明导电膜专用复合式加热炉。该加热炉升温迅速、加热均匀，温度控制系统采用PID智能控制，控温精度高。
本发明针对在超声喷雾快速沉积法制备TCO薄膜的工艺中的关键设备-电加热炉进行了研究，发明了新型超声喷雾专用制备大面积透明导电膜(400×400cm2)复合式加热炉。
本发明采用了上下双层复合结构，从以下两个方面保证了加热炉加热的均匀性。
1、使加热管均匀的分布在下加热板内，上面覆盖相同面积的匀热板并用螺丝均匀固定。保证了匀热板在长时间的使用或很高温度时仍能保持平面度和温度的均匀性。
2、温度控制系统采用了PID智能控制，保证了温度的均匀性和稳定性。
本发明提供的超声喷雾法制备大面积透明导电膜专用复合式加热炉的具体结构，包括有加热板，加热板上开有管槽其中镶嵌有电加热管，电加热管的两个端头上安装有电源引出端并用固定螺母固定在加热板上；在加热板上方通过固定螺丝固定有铜质匀热板。匀热板上同时开有一个盲孔，其中放置有一个用于检测加热炉实际温度的热电阻，该热电阻与温度控制系统连接。
所述的匀热板为无加热元件的整体式板，其面积与加热板相同，匀热板表面为抛光面，具有足够的厚度，如30-40mm，通常选30mm。
所述的电加热管的结构包括中心的加热体和不锈钢制外壳，加热体和外壳之间填充绝缘导热材料。
所述的温度控制系统组成包括用于温度检测的热电阻，以及依次与热电阻连接的信号放大滤波单元、A/D转换单元、用于智能控制的单片机、驱动及执行机构。
本发明的优点和积极效果：
1、复合式加热炉设计有热性好并且有足够厚度铜质材料的匀热板，由于内部不安装电热元件，长期加热不变形，同时发热均匀，热效率高。
2、复合式加热炉设计为上下双层，由螺丝固定，克服了一般加热炉由于使用一种材料引起的变形问题；同时采用了优质加热管作为加热源，发热效率高，使用寿命长，安装方便。
3、复合式加热炉温度控制系统采用了智能控制方法，各点温度均匀，操作简单，加热速度快。温度控制系统保证了温度误差范围在0.5℃以内。
【附图说明】：
图1是加热炉俯视图；
图2是加热炉正视图；
图3是温度控制系统电路原理框图。
其中：1：电加热板，2：匀热板，3：电加热管，4：固定螺丝，5：电源线引出端，6：电热管固定螺母，7：热电阻，8：温度控制系统。
【具体实施方式】：
实施例1：
如图1、图2、图3所示，本发明提供的复合式加热炉，包括有加热板1和安装在加热板1上的电加热管3，在电加热管3上安装有电源引出端5并用固定螺母6固定在加热板1上；在加热板1的四周和中间安装有固定螺丝4，通过固定螺丝4固定有相同面积(尺寸为400×400mm2)厚度为30mm的紫铜匀热板2，该板材料热传动性好、长期加热不变形。在匀热板2前侧中心位置距离上表面2mm处的孔内放置热电阻7。由热电阻7检测加热炉的实际温度，并通过温度控制系统8控制加热炉温度，保证实际温度始终跟随温度设定值。
温度控制系统组成(如图3所示)包括信号放大滤波单元、A/D转换单元、用于智能控制的单片机、驱动及执行机构。
温度控制系统工作原理是：热电阻将温度信号转换为模拟电压信号，通过放大滤波和A/D转换后送入单片机。单片机将处理后的的温度电压值与设定值相比较后单片机根据二者差值按照PID控制方法进行调整和智能控制，使检测温度始终跟随温度设定值。在检测到匀热板温度达到设定值时，自动转入恒温控制阶段，恒温的误差范围保证在0.5℃以内，加热速度快，控制精度高，该温度控制系统为自行研制。
本发明采用复合式结构设计，由电加热板和30mm的铜质匀热板组成。其特点是电加热管均匀放置在电加热板的管槽内，而匀热板本身不放置加热元件，由螺丝和加热板紧密连接。由于加热板和匀热板材质不同，导热特性和热变形性也不一样所以足以保证匀热板不变形，解决了普通加热板的的形变问题。另外，电加热管按照加热板的开槽位置和形状预制，保证了匀热板加热的均匀性。同时加热管由多种材料制成，中心是加热体，外壳由不锈钢制作，加热体和外壳之间是绝缘导热材料，因此加热管的使用寿命远大于电炉丝，表面的温度均匀性高，而且使用方便，可以弯制成所需的各种形状，易于安装。
由于加热管嵌在加热板内，在加热时由于热胀冷缩的作用，使加热管与加热板和匀热板接触紧密，提高了热传导的效率。加快了匀热板的温升速度。由于匀热板具有一定的厚度，保证了匀热板在长时间的使用仍能保持表面的平整度，保证玻璃衬底迅速加热到实验温度，减少了能源浪费。该加热炉同时解决了普通电炉均匀性不好即玻璃衬底中心与边沿温度不一致，而严重影响导电膜性能的不足。
Claims (5)
1.一种超声喷雾法制备大面积透明导电膜专用复合式加热炉，其特征在于该复合式加热炉包括有加热板，加热板上开有管槽其中镶嵌有电加热管，电加热管的两个端头上安装有电源引出端并用固定螺母固定在加热板上；在加热板上方通过固定螺丝固定有铜质匀热板。
2.根据权利要求1所述的超声喷雾法制备大面积透明导电膜专用复合式加热炉，其特征在于，匀热板上开有一个盲孔，其中放置有一个用于检测加热炉实际温度的热电阻，该热电阻与温度控制系统连接。
3.根据权利要求1或2所述的超声喷雾法制备大面积透明导电膜专用复合式加热炉，其特征在于，匀热板为无开槽的整体式板，其面积与加热板相同，匀热板表面为抛光面，厚度为30～40mm。
4.根据权利要求1或2所述的超声喷雾法制备大面积透明导电膜专用复合式加热炉，其特征在于，所述的电加热管的结构包括中心的加热体和不锈钢制外壳，加热体和外壳之间填充绝缘导热材料。
5.根据权利要求1或2所述的超声喷雾法制备大面积透明导电膜专用复合式加热炉，其特征在于，温度控制系统组成包括用于温度检测的热电阻，以及依次与热电阻连接的信号放大滤波单元、A/D转换单元、用于智能控制的单片机、驱动及执行机构。
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| CNA2007100598335A CN101140143A (zh) | 2007-10-12 | 2007-10-12 | 超声喷雾法制备大面积透明导电膜专用复合式加热炉 |
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| Publication Number | Publication Date |
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| CN101140143A true CN101140143A (zh) | 2008-03-12 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| CNA2007100598335A Pending CN101140143A (zh) | 2007-10-12 | 2007-10-12 | 超声喷雾法制备大面积透明导电膜专用复合式加热炉 |
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|---|---|
| CN (1) | CN101140143A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102173168A (zh) * | 2011-01-25 | 2011-09-07 | 嘉友联精密机械工程(无锡)有限公司 | 太阳能电池组件全自动层压机电加热系统 |
| CN102722198A (zh) * | 2012-07-03 | 2012-10-10 | 济南龙图新能源科技有限公司 | 柔性薄膜太阳能电池组件封装层压机多点控温系统及方法 |
| CN102759936A (zh) * | 2012-07-30 | 2012-10-31 | 彩虹显示器件股份有限公司 | 一种用于玻璃池炉温度的控制方法 |
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2007
- 2007-10-12 CN CNA2007100598335A patent/CN101140143A/zh active Pending
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