CN102206806B - 生产平板太阳能吸热镀膜板的方法及立式镀膜装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了生产平板太阳能吸热镀膜板的方法，采用大面积金属片作为基片，载片架两面均可挂金属基片，在真空室外的减速机拖动传送机构带动载片架直线行进，载片架连续匀速依次进入连续镀膜室内的磁控溅射靶与相应的溅射腔室内，溅射腔室内两面均布置有磁控溅射靶，可同时对载片架两面的金属基片依次沉积太阳能吸热功能膜中的红外光反射层/吸热功能层/减反射层等膜层。本发明还提供了生产平板太阳能吸热镀膜板的立式镀膜装置，包括载片架、前真空锁定室、前保持室、前缓冲区、连续镀膜室、后缓冲区、后保持室和后锁定室，生产效率比卧式镀膜装置提高一倍。本发明生产的吸热镀膜板具有吸收率高、发射率低的优点。本发明生产效率高，成本低。
Description
技术领域：
本发明涉及太阳能光热利用领域，特别涉及的是生产平板太阳能吸热镀膜板的方法及立式镀膜装置。
背景技术：
太阳能资源是21世纪的新能源，太阳能制冷、太阳能热水器、太阳能发电、海水净化等都是重要的应用领域。选择性吸热薄膜具有可见光-近红外光区高吸收率、红外光区高反射率的性能优点，其生产方法及装置成为太阳能利用技术的重要研究方向。目前所采用太阳能选择性吸热薄膜的生产方法有以下几种类型，且都具有相应的局限性：
玻璃管真空管型：将直径不同的两个玻璃管的两端封接在一起，两管之间的空间形成封接时抽成真空，内管的外壁沉积有太阳能吸热涂层，吸收太能辐射能而使温度升高，内部通水带走热能，完成光热转换过程。其不足之处在于：碰撞易碎，断水时干烧易炸管，同时在建筑节能一体化时不宜作为建筑外壁、房顶。
普通平板吸热涂层：采用电镀、刷涂等方式在金属基片上形成吸热涂层，其不足之处在于外红光发射率高，太阳能吸收率低，太阳能利用效率低，同时这种生产方式对环境有一定污染。
电子枪蒸发和离子源辅助的方式沉积太阳能吸热涂层，这种方式具有沉积速率高的优势。其缺点是单个电子枪所获得的镀材的蒸发云不足以覆盖基片的幅宽，需两支电子枪合并使用才能满足宽度上的均匀性，同时由于沉积速率高，膜层厚度控制困难，对于沉积金属层厚度仅为10hm左右的介质-金属干涉膜组类型的太阳吸热膜层，光学厚度精度在2至3nm左右时的控制更难实现。
已有的连续镀膜装置如中国专利200420077693.6所述，是一种对圆形玻璃管镀膜，整个生产线从出口到进口到连续镀膜室如其权利要求1所述“构成闭环”，工件还要自转，无法生产大面积(单张镀膜板的长度方向大于600毫米、宽度方向大于300毫米)的平板太阳能吸热镀膜板。
发明内容：
鉴于以上原因，本发明的目的是为了克服以上不足，提供一种生产效率高的、膜层厚度控制方便、工艺实现灵活、生产大面积(单张镀膜板的长度方向大于600毫米、宽度方向大于300毫米)的平板太阳能吸热镀膜板的方法。
本发明的另一个目的是提供一种对环境污染程度小、高效率的生产平板太阳能吸热镀膜板的立式镀膜生产装置。
本发明的目的是这样来实现的：
本发明生产平板太阳能吸热镀膜板的方法，该方法是以大面积单张金属片作为太阳能镀膜板的基片，在立式镀膜装置上，金属基片挂在由型材或金属板组成的载片架上，载片架能挂一片或多片金属基片，在真空室外的减速机拖动传送机构带动载片架行进，以断续方式被传送机构带动快速通过立式镀膜装置中的前真空锁定室、前保持室后，载片架一架接一架的、连续匀速依次进入到至少有3组磁控溅射靶与相应的溅射腔室的连续镀膜室中，载片架在立式镀膜装置各室的中央部位直线行进，在连续镀膜室的箱体上每组溅射腔室位置上至少在挂在载片架上的基片的一侧布置有磁控溅射靶，能对金属基片依次沉积由金属膜组成的红外光波反射层/至少一组由金属膜或金属介质复合膜与介质膜组成的干涉膜堆/减反射层，或者在基片上依次沉积由金属膜组成的红外光波反射层/吸热半导体材料膜或金属介质复合材料膜/减反射层，以此在基片上形成太阳能吸收功能膜，连续镀膜室后有后保持室和后真空锁定室，载片架的出片与进片方式相同，也是以断续方式被传送机构带动快速通过后保持室和后真空锁定室，进片、镀膜和出片的具体方法为：外界大气与前真空锁定室之间、前真空锁定室与前保持室之间、前保持室与连续镀膜室之间、连续镀膜室与后保持室之间、后保持室与后真空锁定室之间、后真空锁定室与外界大气之间设有真空阀门，当前后真空锁定室和前后保持室的真空度达到连续镀膜室的镀膜工作真空度1-9×10-1Pa，各室与室之间的真空阀门开启让载片架分批次按生产节奏进入连续镀膜窒或退出连续镀膜室，前后真空锁定窒与大气之间的阀门开闭一次进出载片架一架或几架为一批为一个生产节奏，是断续进片方式，而在连续镀膜室中载片架一架或几架为一批均为连续走片方式，基片上形成太阳能吸收功能膜后，载片架快速依次从后保持室和后真空锁定室以断续方式出片，生产出平板太阳能吸热镀膜板。采用长度方向大于600毫米、宽度方向大于300毫米的大面积、单张片金属作为作为镀膜基片，基片悬挂在一个矩形的载片架上，在镀膜装置内部传送系统上直线行进，基片载片架上端部的一侧或两侧设置有基片挂钩，一个挂钩上只能挂一张基片，随着镀膜装置真空阀门的开启，载片架一架或几架为一批为一个生产节奏进入立式镀膜装置，镀膜装置由真空阀相连依次有前真空锁定室、前保持室、连续镀膜室、后保持室和后真空锁定室，在连续镀膜室，载片架经过按照膜系配置的多个溅射模块，各溅射模块配备独立的充气系统，相邻溅射模块之间设置隔腔室，载片架从靶位经过时基片上沉积的太阳能吸收功能膜层从基片向外依次为红外光波反射层(金属膜)/至少一组由金属膜或金属介质复合膜与介质膜组成的干涉膜堆/减反射层(介质膜)，或者从基片向外依次为红外光波反射层(金属膜)/吸热半导体材料膜或金属介质复合材料膜/减反射层(介质膜)，连续镀膜室至少有3组磁控溅射靶与相应的溅射腔室，载片架一架接一架的、连续匀速的经过磁控溅射靶与相应的溅射腔室，沉积太阳能吸收功能膜层，生产的吸热镀膜板具有吸收率高，发射率低优点，且生产效率高，成本低。
上述的生产平板太阳能吸热镀膜板的方法，载片架两面均挂一片或多片金属基片，在连续镀膜室的箱体上每组溅射腔室位置上在挂在载片架两面上的基片的侧面对称或错开布置有磁控溅射靶，同时对载片架上的两面的金属基片依次沉积太阳能吸收功能膜。对载片架上的两面的金属基片同时沉积功能膜，生产效率比卧式镀膜装置提高一倍。
上述的生产平板太阳能吸热镀膜板的方法，载片架的行进是靠与减速机相连的带圆弧的凹轮带动载片架下部的圆杆状底部或平轮带动载片架下部底部靠摩擦传动方式带动的，载片架的上部是靠磁极悬浮稳定的或是载片架倾斜10°以内上部靠在靠轮上稳定的。立式镀膜装置箱式底部安装着外周面带弧形凹槽的传送转轮，这些转轮外周面的弧形凹槽的中心线在一条直线上，成为载片架圆杆状底部边框嵌在里面而行进的轨道，载片架顶部安装有永磁体，其磁极与安装在同一水平高度箱体两侧的靠近载片架的永磁体磁极的极性相同，受到两侧相等磁场斥力，使得载片架垂直立于中心线而不向侧面倾斜，大大减少了传动阻力。或者不用磁极悬浮稳定，使载片架倾斜10°以内上部靠在靠轮上稳定。
上述的生产平板太阳能吸热镀膜板的方法，载片架的行进是靠与减速机相连的齿轮带动载片架下部的齿条带动的。
上述的生产平板太阳能吸热镀膜板的方法，在前保持室与连续镀膜室之间、连续镀膜室与后保持室之间，载片架是按生产节奏的断续快速的进片或出片方式，变为载片架呈一架接一架的连续匀速行进方式，也即在前保持室与连续镀膜室之间、连续镀膜室与后保持室之间有一段缓冲区，使载片架按生产节奏的断续快速的进片方式在前缓冲区中变为呈一架接一架的连续匀速行进方式进入连续镀膜室，基片上形成太阳能吸收功能膜后，载片架呈一架接一架的连续匀速行进方式退出连续镀膜室进入后缓冲区中，使载片架在后缓冲区中形成按生产节奏的断续快速的一架接一架或几架为一批的出片方式。
上述的生产平板太阳能吸热镀膜板的方法，基片载片架与载片架之间的距离为20毫米至500毫米。
上述的生产平板太阳能吸热镀膜板的方法，连续镀膜室至少3组磁控溅射靶及相应的溅射腔室它们之间由隔板分割而形成各自独立的腔室，各自有独立的磁控溅射电源及工艺充气控制单元系统，每组溅射靶可以分别单独控制电源功率和镀膜所需的工艺气体。
上述的生产平板太阳能吸热镀膜板的方法，磁控溅射靶及相应的溅射腔室之间至少有一个真空抽气室做为隔离腔室，以保持靶位、腔室之间不窜气，避免各腔室之间互相干扰工艺气体和真空度。有2至3个抽气隔离腔室，加上室与室之间是刚好能通过基片的狭缝结构，靶位、腔室之间不窜气，可使真空度差一个数量级，避免各腔室工艺气氛和真空度之间互相干扰。磁控溅射靶及相应的溅射腔室不仅有充气系统，还单独配有真空抽气系统，采用分子泵和机械泵抽气机组，可使各自保持自己工艺所需的真空度和工艺气氛，而不受其他溅射靶真空度和工艺气氛的影响。氮和/或氧化合物(介质膜)或金属介质复合膜或者吸热半导体材料膜，通过控制工艺气体N2和/或O2的通入量和比例来控制化合物薄膜材料中的金属元素以及氧和/或氮的化学计量比。
上述的生产平板太阳能吸热镀膜板的方法，至少3组磁控溅射靶及相应的溅射腔室每组单独的靶的类型是直流平面靶、直流柱形靶、中频交流平面靶、中频交流柱形靶中的至少一种。
上述的生产平板太阳能吸热镀膜板的方法，镀介质膜或金属介质复合膜或吸热半导体材料膜的磁控溅射靶是中频交流柱形旋转靶或者中频交流平面靶，靶材是金属靶，溅射时充入工艺气体Ar以及N2和/或O2沉积成金属氮和/或氧化合物(介质膜)或金属介质复合膜或者吸热半导体材料膜。靶材是金属靶，如钛、铝、不锈钢等。
上述的生产平板太阳能吸热镀膜板的方法，溅射腔室镀介质膜或金属介质复合膜或吸热半导体材料膜的中频交流柱形旋转靶或中频交流平面靶为A靶，镀金属膜或红外光波反射膜的直流平面靶为B靶，其A靶与B靶的配置依次序为1至4个B靶/1至5个A靶/1至4个B靶/1至5个A靶/1至4个B靶/1至5个A靶，或者配置为1至4个B靶/1至5个A靶/1至5个A靶，在基片上依次沉积由金属膜组成的红外光波反射层/至少一组由金属膜或金属介质复合膜与介质膜组成的干涉膜堆/减反射层，或者在基片上依次沉积由金属膜组成的红外光波反射层/吸热半导体材料膜或金属介质复合材料膜/减反射层，生产出太阳能吸热功能膜系。可以镀制上述从基片向外依次为红外光波反射层(金属膜)/至少一组由金属膜或金属介质复合膜与介质膜组成的干涉膜堆/减反射层(介质膜)，或者从基片向外依次为红外光波反射层(金属膜)/吸热半导体材料膜或金属介质复合材料膜/减反射层(介质膜)的太阳能吸热功能膜系。
上述的生产平板太阳能吸热镀膜板的方法，单张金属基片长度方向大于600毫米、宽度方向大于300毫米。
本发明生产平板太阳能吸热镀膜板的立式镀膜装置，包括前真空锁定室、前保持室、至少有3组磁控溅射靶与相应的溅射腔室的能在基片上依次沉积由金属膜组成的红外光波反射层/至少一组由金属膜或金属介质复合膜与介质膜组成的干涉膜堆/减反射层、或者在基片上依次沉积由金属膜组成的红外光波反射层/吸热半导体材料膜或金属介质复合材料膜/减反射层、以此在基片上形成太阳能吸收功能膜的连续镀膜室、后保持室、后真空锁定室，磁控溅射靶及靶材，电源，工艺气体进气管及控制系统，真空抽气系统，其特征是有能挂一片或多片金属基片的由型材或金属板组成的载片架，带动载片架行进的减速机拖动传送机构是与减速机相连的被磁流体密封的带弧形槽的凹轮与载片架下部的圆杆状底部组成的或平轮与载片架下部的底部组成的，载片架上端部的一侧或两侧设置有基片挂钩，载片架的上部有磁极悬浮稳定机构或是载片架倾斜10°以内上部靠在靠轮上以保持载片架在立式镀膜装置各室的中央部位直线行进的稳定机构，在连续镀膜室的箱体上每组溅射腔室位置上至少在挂在载片架上的基片的一侧布置有磁控溅射靶，在大气与前真空锁定室之间、后真空锁定室与大气之间有真空阀门，前真空锁定室与前保持室之间，后保持室与后真空锁定室之间有真空阀门，前保持室与连续镀膜室之间、连续镀膜室与后保持室之间有让载片架分批次按生产节奏进入连续镀膜室或退出连续镀膜室的真空阀门。基片悬挂在一个矩形的基片载片架上，在镀膜装置内部传送系统上直线行进，基片载片架上端部的一侧或两侧设置有基片挂钩，一个挂钩上只能挂一张基片，基片载片架顶部安装有永磁体，其磁极与安装在同一水平高度箱体两侧的靠近基片载片架的永磁体磁极的极性相同，受到两侧相等磁场斥力，使得基片载片架垂直立于中心线而不向侧面倾斜。立式镀膜装置箱底部安装着外周面带弧形凹槽的传送凹轮或平轮，减速机与凹轮或平轮相连，之间用磁流体密封隔开，这些转轮外周面的弧形凹槽的中心线在一条直线上，成为基片载片架圆杆状底部边框嵌在里面而行进的轨道。该装置能在金属基片上磁控溅射沉积太阳能吸收功能膜层，即从基片向外依次沉积红外光波反射层(金属膜)/至少一组由金属膜或金属介质复合膜与介质膜组成的干涉膜堆/减反射层(介质膜)，或者从基片向外依次沉积红外光波反射层(金属膜)/吸热半导体材料膜或金属介质复合材料膜/减反射层(介质膜)。装置包括至少5个镀膜功能室，分为前真空锁定室、前保持室、连续镀膜室(前、后部分别设有缓冲室)、后保持室、后真空锁定室，它们之间有真空阀门，这些阀门的开启和关闭使各室都能建立起镀膜工艺所需的1-9×10-1Pa真空度，在大气与前(后)真空锁定室之间，前(后)真空锁定室与前(后)保持室之间阀门开启关闭，载片架在转动轮的传送下呈一架一架的或一批一批的方式有节奏的快速进入(退出)各室，前(后)保持室与连续镀膜室之间的阀门开启关闭，载片架在转动轮的传送下呈一架一架的或一批次多架的方式有节奏的快速的进入(退出)连续镀膜室。
上述的生产平板太阳能吸热镀膜板的立式镀膜装置，有两面均能挂一片或多片金属基片的由型材或金属板组成的载片架，每组溅射腔室内在挂在载片架上的基片的两侧对称或错开布置有磁控溅射靶。
上述的生产平板太阳能吸热镀膜板的立式镀膜装置，带动载片架行进的是靠与减速机相连的被磁流体密封的齿轮与载片架下部的齿条组成的。
上述的生产平板太阳能吸热镀膜板的立式镀膜装置，在前保持室与连续镀膜室之间有载片架由按生产节奏的断续快速的进片方式变为呈一架接一架的连续匀速行进方式进入连续镀膜室的前缓冲区(或称前缓冲室)，基片上形成太阳能吸收功能膜后，连续镀膜室与后保持室之间有使载片架呈一架接一架的连续匀速行进方式退出连续镀膜室后形成按生产节奏的断续快速的出片方式的后缓冲区(或称后缓冲室)。当载片架快速进入连续镀膜室之后，转动轮的传动速度变为磁控溅射靶沉积工艺速度所需要的慢速的、连续的、匀速的基片运行速度，使分批次快速进入连续镀膜室的载片架一架接一架或一批次接一批次的连续的经过磁控溅射靶溅射沉积区，使架与架或批次与批次之间的距离变为尽可能的小，以使沉积不间断、不空溅射，提高效率，减少空溅时靶材的浪费以及时间的浪费，节约成本。
上述的生产平板太阳能吸热镀膜板的立式镀膜装置，在连续镀膜室中的每组溅射腔室内两侧对称或错开布置有磁控溅射靶。两侧布置有磁控溅射靶，可同时对载片架两面挂上的金属基片进行溅射镀膜，生产效率比卧式镀膜装置提高一倍，错开布置磁控溅射靶，通过调节充气大小，提高工艺稳定性。
上述的生产平板太阳能吸热镀膜板的立式镀膜装置，连续镀膜室至少3组磁控溅射靶及相应的溅射腔室它们之间有隔板形成各自独立腔室，配有独立的抽真空系统，各自有独立磁控溅射电源、工艺充气管路及控制单元系统，使靶、充气管道、真空抽气系统集成在一个靶基座或腔室盖板上成为一个单独溅射模块。单独溅射模块可以放在连续镀膜室的任何工艺需要的位置工作，以方便实现镀制不同膜系的吸热功能膜层。
上述的生产平板太阳能吸热镀膜板的立式镀膜装置，至少3组磁控溅射靶及相应的溅射腔室之间至少有一个载片架得以通过的有狭缝的真空抽气室作为隔离腔室。溅射靶及相应的溅射腔室之间至少有一个开有狭缝(能通过载片架)的真空抽气室作为隔离腔室，不设门阀，通过狭缝抽真空，若有2至3个隔离腔室，就可使溅射室之间真空度差一个数量级，以方便不同靶腔实现不同的充气气氛和工艺条件，镀制不同材质的膜层。
上述的生产平板太阳能吸热镀膜板的立式镀膜装置，磁控溅射靶是直流平面靶、直流柱形靶、中频交流平面靶、中频交流柱形靶、中频交流柱形旋转靶中的至少一种。因可以任意组合，方便实现镀制不同膜系的吸热功能膜层，特别是干涉膜堆类型的膜系，磁控溅射靶是中频交流柱形旋转靶，可以采用不同金属材料的靶材用不同气氛气体实现化学计量比材质的膜层，也可以用陶瓷靶材直接镀制介质膜。采用中频交流柱形旋转靶，可以提高溅射速率，提高生产效率，降低成本。
本发明生产平板太阳能吸热镀膜板的方法，采用长度方向大于600毫米、宽度方向大于300毫米的大面积单张金属片作为基片，载片架两面均可挂一片或多片金属基片，在立式镀膜装置上的连续镀膜室中，基片经过按照膜系配置的多个溅射模块，基片从靶位经过时依次沉积太阳能吸热功能膜中的红外光反射层/吸热功能层/减反射层等膜层，本发明生产的吸热镀膜板具有吸收率高、发射率低的优点，且生产效率高，成本低。本发明还提供了生产平板太阳能吸热镀膜板的立式镀膜装置，生产效率比卧式镀膜装置提高一倍，能高效率的生产膜层厚度控制方便、工艺实现灵活、大面积的平板太阳能吸热镀膜板，对环境污染程度小。
附图说明：
图1为本发明镀膜装置总体结构示意图。
图2为图1的俯视图。
图3为本发明镀膜装置传送系统示意图。
图4为本发明镀膜装置传送机构示意图。
图5为本发明镀膜装置另一传送机构示意图。
图6为载片架结构示意图。
图7为图6中A向示意图。
图8基片传送方式示意图。
图9基片另一传递方式示意图。
图10为磁控溅射靶及对应的溅射腔室示意图。
图11为图10的俯视图。
图12为本发明生产的平板太阳能吸热镀膜板结构示意图(基片上沉积了由金属膜组成的红外光波反射层/金属膜与介质膜组成的干涉膜堆/减反射层)。
图13为本发明生产的另一平板太阳能吸热镀膜板结构示意图(基片上沉积了由金属膜组成的红外光波反射层/吸热半导体材料膜/减反射层)。
图14为本发明生产的再一平板太阳能吸热镀膜板结构示意图(基片上沉积了由金属膜组成的红外光波反射层/金属介质复合材料膜/减反射层)。
图15为本发明镀膜装置另一总体结构示意图。
图16为图15的俯视图。
图17为本发明镀膜装置再一总体结构示意图。
图18为图17的俯视图。
具体实施方式：
实施例1：
图1～图12给出了本实施例1图。本实施例介绍沉积至少一组“干涉膜堆”膜系类型的太阳能吸热镀膜板膜的方法及装置，选定的膜系为基片/Al红外光反射层/AlN介质层/不锈钢金属层/AlN介质层/不锈钢金属层/AlN减反射层，包括了两组AlN/不锈钢干涉膜堆，以2000×1000×0.2mm的铝材为基片。参见图1、图2，本实施例装置包括上片区1，前真空锁定室2，前保持室3，连续镀膜室4，后保持室5，后真空锁定室6，下片区7，载片架14(参见图6、图7)，载片架14上有挂钉15，载片架两面均挂一片金属基片16，载片架下部的圆杆状底部17，以及连接各室的真空阀门8(8a-8f)，其中8a、8f分别是前、后真空锁定室与外界大气之间的真空阀门，在连续镀膜室4的前、后端分别为前缓冲室4M，后缓冲室4N。在连续镀膜室4内，按照实现沉积图12所示基片16上沉积由金属膜组成的红外光波反射层18/金属膜20与介质膜19组成的干涉膜堆(两组)/减反射层21(本实施例1太阳能吸热膜系具体为基片/Al红外光反射层/AlN-不锈钢干涉复合膜(两组)/AlN减反射层)，在磁控溅射靶的配置上，连续镀膜室的两侧均依次分布有8个磁控溅射靶及其相应的溅射腔室10a～10h，依次为2个B靶(10a、10b)/1个A靶(10c)/1个B靶(10d)/1个A靶(10e)/1个B靶(10f)/2个A靶(10g、10h)(A靶为用于镀制介质膜或金属-介质复合膜或吸热半导体膜的中频交流柱形旋转靶或中频交流平面靶，B靶位用于镀制金属膜层或红外光波反射膜层的直流平面靶)。连续镀膜室的另一侧的磁控溅射靶也是如此，载片架两面均挂金属基片16从磁控溅射靶中间通过。各溅射腔室之间存在隔离腔室9(9a-9h)以实现各溅射腔室的工作气氛环境的独立。
图3、图4、图5是镀膜装置中传送系统示意图中，贯穿整个镀膜装置(上片区1开始到下片区7)载片架传送系统是由减速机8通过链条9带动的传动齿轮10，减速机8a～8j的转速可调，可各自单独控制，立式镀膜装置箱底部安装着外周面带弧形凹槽的传送凹轮12，减速机8通过齿轮10与凹轮12相连，齿轮10与凹轮12之间用磁流体密封11隔开，齿轮10带动凹轮12，载片架14就在传送凹轮的上面，载片架14的底边框是圆柱状的17，凹轮12靠摩擦传动带动载片架14的底边框，使载片架14运动(凹轮也可改为平轮，载片架14的底边框也可改为平底，或者凹轮也可改为齿轮，载片架14的底边框圆柱也可改为齿条。)，凹轮的外周面呈弧形凹槽状，且各凹轮外周面弧形凹槽的中心线在一条直线上，成为载片架底部边框限位在里面而行进的轨道，载片架的顶部安装有永磁体13，在同一高度上的两侧镀膜室上也装有磁极相反的永磁体，在平衡斥力的作用下，载片架在行进中是垂直竖立着的。
图8、图9为镀膜装置的基片传送方式示意图，图8为镀膜装置所采用的一架接一架传送方式。载片架14从上片区1进入前真空锁定室2、前保持室3及从后保持室5退出到后真空锁定室6、下片区7，伴随真空阀门8a、8b、8e、8f的开启关闭，载片架呈现出快速的、断续的、有节奏的传送特点。而在前后保持室(3和5)真空阀门(8c和8d)的开启和关闭时，载片架在缓冲区(4M和4N)中在转动凹轮的变速传送下(传送节奏、速度发生变化)由快速的送人或退出，呈一架接一架连续匀速的进行，使载片架在连续镀膜室内连续匀速前行，在基片上均匀的沉积膜层，架与架之间的距离为20毫米至500毫米。图9是镀膜装置可以采用的另一种传送方式，即一批接一批的进入方式，每一批中包含多架载片架，这种方式增加阀门8开启、关闭时每一次进出镀膜装置的基片数目，提高生产效率。
图10、图11为本实施例中连续镀膜室内磁控溅射靶及对应的溅射腔室示意图(图11为图10俯视图)。磁控溅射靶22及相应的溅射腔室23之间由隔板24分割而形成各自独立的溅射腔室，溅射腔室23之间有一个载片架14得以通过的有狭缝25的真空抽气室作为隔离腔室9，可开启的靶腔箱盖27压在腔室之上(压力面有真空密封圈)。位于靶腔箱盖上面分子泵28由气道29通入腔室，同时通过气管30与机械泵(图中未画出)相连，构成单独的真空抽气系统；两根充气管31横贯位于溅射靶22两侧，纵贯这个腔室，其端头经过混气箱24连接到分别控制沉积太阳能吸热功能膜所需的工艺气体氩气、氮气和氧气的三个气体流量计32a、32b、32c的出口，形成了单独的充气控制系统。磁控溅射靶22为直流平面靶，通过靶腔箱盖27上的电源接头33连接到溅射电源，形成单独的溅射靶系统。磁控溅射靶22还根据不同的需要采用为中频交流柱形旋转靶、中频交流平面靶。上述真空抽气系统、充气控制系统、磁控溅射靶都集成在靶腔箱盖(靶基座)27上，形成了一个独立的溅射模块，可按不同膜系的工艺要求移动。连续镀膜室两侧溅射模块的配置是一样的(本实施例1中溅射模块的配置是对称的，也可错开不对称配置，甚至将其中一侧的溅射模块配置到隔离腔室9中，有利于工艺气氛的稳定和调节)。
本立式镀膜装置工作时，以大面积单张金属片作为太阳能镀膜板的基片16，基片16挂在由型材或金属板组成的载片架14上，载片架两面均可挂一片或多片金属基片，在真空室外的减速机拖动传送机构带动载片架行进，以断续方式被传送机构带动快速通过立式镀膜装置中的前真空锁定室2、前保持室3、前缓冲区4M后，载片架一架接一架的、连续匀速依次进入到有8组磁控溅射靶与相应的溅射腔室的连续镀膜室4中，载片架在立式镀膜装置各室的中央部位直线行进，每组溅射腔室内在挂在载片架上两面的基片的侧面对称或错开布置有磁控溅射靶，基片经过磁控溅射靶与相应的溅射腔室，可同时对载片架上的两面的金属基片依次沉积由金属膜组成的红外光波反射层/金属膜与介质膜组成的干涉膜堆/减反射层，以此在基片上形成太阳能吸收功能膜，连续镀膜室后有后缓冲区4N、后保持室5和后真空锁定室6，外界大气与前真空锁定室之间、前真空锁定室与前保持室之间、前保持室与连续镀膜室之间、连续镀膜室与后保持室之间、后保持室与后真空锁定室之间、后真空锁定室与外界大气之间设有真空阀门，当前后真空锁定室和前后保持室的真空度达到连续镀膜室的镀膜工作真空度1-9×10-1Pa，各室与室之间的真空阀门开启让载片架分批次按节奏进入连续镀膜室或退出连续镀膜室，前后真空锁定室与大气之间的阀门开闭一次进出镀膜载片架一批为一个生产节奏，架与架或批与批之间的距离为20毫米至500毫米，基片上形成太阳能吸收功能膜后，依次从后缓冲区、后保持室和后真空锁定室出来，生产出平板太阳能吸热镀膜板。在连续镀膜室的箱体上每组溅射腔室位置上在挂在载片架两面上的基片的侧面对称或错开布置有磁控溅射靶，同时对载片架上的两面的金属基片依次沉积太阳能吸收功能膜，生产效率比卧式镀膜装置提高一倍。
本实施例中，为了沉积图12所示介质-金属干涉叠堆类型的一种太阳能吸热膜系：基片/Al红外光反射层/两组AlN介质层-不锈钢干涉复合层/AlN介质反射层，在溅射靶配置如下(连续镀膜室单侧的)：溅射靶10a、10b采用直流平面靶，靶材为铝，只充入溅射气体Ar；10c、10e、10g、10h采用中频交流柱形旋转靶，靶材为不锈钢，充入溅射气体Ar和反应气体N2；10d、10f采用直流平面靶，只充入溅射气体Ar。
具体工艺如下：
本实施例所获得的“干涉膜堆”类型太阳能吸热镀膜板(膜系为基片/Al红外光反射层/AlN-不锈钢干涉复合层(两组)/AlN减反射层)的镀膜层厚度依次为60-200nm、20-80nm、10-20nm、20-80nm、6-12nm、20-80nm，优化厚度依次为120-180nm、40-70nm、12-18nm、40-70nm、6-10nm、40-70nm，经过光谱测试、计算，其太阳能吸收率为93％，发射率为6％。
实施例2：
图3～图11、图13、图15、图16给出了本发明实施例2图。本实施例2基本与实施例1同，不同处是本实施例主要沉积图13所示的氮氧化物的“吸热半导体材料膜系”类型的一种太阳能吸热镀膜板，选用的膜系为基片16/Al红外光反射层18/CrNiOyNx半导体吸收层(吸热半导体材料膜)34/SiN减反射层35，以2000×1000×0.2mm的铝材为基片。镀膜装置的所采用的传动系统、传动机构、基片的传送方式、溅射靶及其对应的溅射腔室的结构都与实施例1中图3～图11所示结构和方式一样，只是根据所沉积的太阳能吸收膜系的不同，连续镀膜室内的溅射靶及其对应的腔室的配置做了调整，参见图15、图16。
图15、图16为本实施例中镀膜装置总体结构示意图，其包括的上片区1、前真空锁定室2、前保持室3、连续镀膜室4、后保持室5、后真空锁定室6、下片区7、真空阀8(8a-8f)以及连续镀膜室4的前、后端的前、后缓冲室4M、4N都与实例一中图1所示的一样。在连续镀膜室4内，依据要沉积的基片/Al红外光反射层/CrNiOyNx半导体吸收层/SiN减反射层的膜系，其中CrNiOyNx中的O、N的含量在充气时调整(可见下表内充气一栏)，在磁控溅射靶的配置上，依次分布在7个磁控溅射靶及其相应的溅射腔室10(10a-10g)，依次为2个B靶(10a、10b)/3个A靶(10c、10d、10e)/2个A靶(10f、10g)。各溅射腔室之间存在隔离腔室9(9a-9f)以实现各溅射腔室的工作气氛环境的独立。
10a、10b用于沉积在基片上的Al红外光反射层，采用直流平面靶，铝靶材，只充入溅射气体Ar；10c、10d、10e用于沉积CrNiOyNx半导体吸收层，其中CrNiOyNx中的O、N的含量在充气时调整(可见下表内充气一栏)，采用中频交流柱形旋转靶，靶材为CrNi合金，充入流量一样溅射气体Ar和反应气体O2、N2；10g、10h用于沉积SiN减反射层，采用中频交流平面靶，充入Ar、N2。具体工艺如下：
磁控溅射靶10c、10d、10e用于沉积同一种膜层，且工艺参数一样，所以在本实施例中的10c、10d、10e之间不采用隔离腔室。
本实施例中所沉积的基片/Al红外光反射层/CrNiOyNx半导体吸收层/SiN减反射层这一膜系中镀膜层厚度依次为80-200nm，60-160nm，20-100nm，优化厚度依次为100-160nm，80-140nm，40-80nm，经过光谱测试、计算，其太阳能吸收率为90.5％，发射率为9％。
实施例3：
图3～图11、图14、图17、图18给出了本发明实施例3图。本实施例3基本与实施例1同，不同处是本实施例主要沉积图14所示的“金属介质复合材料膜”(或称为“掺杂金属的介质材料”)类型的一种太阳能吸热镀膜板，需用的膜系为基片16/Al红外光反射层18/AlNx金属-介质复合材料层36/AlNy金属-介质复合材料层37/AlN减反射层38，其中AlNx中Al的填充因子高于AlNy中Al的填充因子，同样也采用以2000×1000×0.2mm的铝材为基片。
本实施例中，镀膜装置的所采用的传动系统、传动机构、基片的传送方式、磁控溅射靶及其对应的溅射腔室的结构都与实施例1图3～图11中所示结构和方式一样，只是根据所沉积的太阳能吸收功能膜系的不同，连续镀膜室内的溅射靶及其对应的腔室的配置做了调整，参见图17、图18。
图17、图18为本实施例中镀膜装置总体结构示意图，其包括的上片区1、前真空锁定室2、前保持室3、连续镀膜室4、后保持室5、后真空锁定室6、下片区7、真空阀8(8a-8f)以及连续镀膜室4的前、后端的前、后缓冲室4M、4N都与实例一中图1所示的一样。在连续镀膜室4内，按所沉积基片/Al红外光反射层/AlNx金属-介质复合材料层/AlNy金属-介质复合材料层/AlN减反射层的膜系，在磁控溅射靶的配置上，依次分布在8个磁控溅射靶及其相应的溅射腔室10(10a-10h)，依次为2个B靶(10a、10b)/2个A靶(10c、10d)/2个A靶(10e、10f)/2个A靶(10g、10h)。各溅射腔室之间存在隔离腔室9(9a-9m)，以实现各溅射腔室的工作气氛环境的独立。
10a、10b用于沉积在基片上的Al红外光反射层，采用直流平面靶，铝靶材，只充入溅射气体Ar；10c、10d用于沉积AlNx金属-介质复合材料层，采用中频交流柱形旋转靶，靶材为Al，充入流量一样的溅射气体Ar和反应气体N2；10e、10f用于沉积AlNy金属-介质复合材料层，采用中频交流柱形旋转靶，靶材为Al，充入溅射气体Ar和反应气体N2，但N2气氛比例更大(即Al由70％逐渐下降到30％，而N由30％逐渐上升到70％，AlNy与AlNx区别就在于此，其中y和x是表示两种AlN所含Al、N成份比例不同)；10g、10h用于沉积AlN减反射层，采用中频交流平面靶，充入Ar、N2。具体工艺如下：
工作真空度(Pa)为2-5×10-1
本实施例中所沉积的基片/Al红外光反射层/AlNx金属-介质复合材料层/AlNy金属-介质复合材料层/AlN减反射层膜系的各层厚度依次为80-200nm、20-60nm、40-80nm、50-90nm，优化厚度依次为120-170nm、30-50nm、50-70nm、60-80nm，经过光谱测试、计算，其太阳能吸收率为95.5％，发射率为8％。
上述各实施例是对本发明的上述内容作进一步的说明，但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于上述实施例。凡基于上述内容所实现的技术均属于本发明的范围。
Claims (12)
1.生产平板太阳能吸热镀膜板的方法，其特征在于以大面积单张金属片作为太阳能镀膜板的基片，在立式镀膜装置上，金属基片挂在由型材或金属板组成的载片架上，载片架能挂一片或多片金属基片，在真空室外的减速机拖动传送机构带动载片架行进，以断续方式被传送机构带动快速进入和通过立式镀膜装置中的前真空锁定室、前保持室后，载片架一架接一架的、连续匀速依次进入到至少有3组磁控溅射靶与相应的溅射腔室的连续镀膜室中，载片架在立式镀膜装置各室的中央部位直线行进，在连续镀膜室的箱体上每组溅射腔室位置上至少在挂在载片架上的基片的一侧布置有磁控溅射靶，能对金属基片依次沉积由金属膜组成的红外光波反射层/至少一组由金属膜或金属介质复合膜与介质膜组成的干涉膜堆/减反射层，或者在基片上依次沉积由金属膜组成的红外光波反射层/吸热半导体材料膜或金属介质复合材料膜/减反射层，以此在基片上形成太阳能吸收功能膜，连续镀膜室后有后保持室和后真空锁定室，载片架的出片与进片方式相同，也是以断续方式被传送机构带动快速退出和通过后保持室和后真空锁定室，进片、镀膜和出片的具体方法为：外界大气与前真空锁定室之间、前真空锁定室与前保持室之间、前保持室与连续镀膜室之间、连续镀膜室与后保持室之间、后保持室与后真空锁定室之间、后真空锁定室与外界大气之间设有真空阀门，当前后真空锁定室和前后保持室的真空度达到连续镀膜室的镀膜工作真空度1-9×10-1Pa，各室与室之间的真空阀门开启让载片架分批次按生产节奏进入连续镀膜室或退出连续镀膜室，前后真空锁定室与大气之间的真空阀门开闭一次进出载片架一架或几架为一批为一个生产节奏，是断续进片方式，而在连续镀膜室中载片架一架或几架为一批均为连续走片方式，基片上形成太阳能吸收功能膜后，载片架快速依次从后保持室和后真空锁定室以断续方式出片，生产出平板太阳能吸热镀膜板。
2.如权利要求1所述的生产平板太阳能吸热镀膜板的方法，其特征在于载片架两面均挂一片或多片金属基片，在连续镀膜室的箱体上每组溅射腔室位置上在挂在载片架两面上的基片的侧面对称或错开布置有磁控溅射靶，同时对载片架上的两面的金属基片依次沉积太阳能吸收功能膜。
3.如权利要求1或2所述的生产平板太阳能吸热镀膜板的方法，其特征在于载片架的行进是靠与减速机相连的带圆弧的凹轮带动载片架下部的圆杆状底部或平轮带动载片架下部底部靠摩擦传动方式带动的，载片架的上部是靠磁极悬浮稳定的或是载片架倾斜10°以内上部靠在靠轮上稳定的。
4.如权利要求1或2所述的生产平板太阳能吸热镀膜板的方法，其特征在于载片架的行进是靠与减速机相连的齿轮带动载片架下部的齿条带动的。
5.如权利要求1或2所述的生产平板太阳能吸热镀膜板的方法，其特征在于在前保持室与连续镀膜室之间、连续镀膜室与后保持室之间，载片架是按生产节奏的断续快速的进片或出片方式，变为载片架呈一架接一架的连续匀速行进方式，也即在前保持室与连续镀膜室之间、连续镀膜室与后保持室之间有一段缓冲区，使载片架按生产节奏的断续快速的进片方式在前缓冲区中变为呈一架接一架的连续匀速行进方式进入连续镀膜室，基片上形成太阳能吸收功能膜后，载片架呈一架接一架的连续匀速行进方式退出连续镀膜室进入后缓冲区中，使载片架在后缓冲区中形成按生产节奏的断续快速的一架接一架或几架为一批的出片方式。
6.如权利要求1或2所述的生产平板太阳能吸热镀膜板的方法，其特征在于基片载片架与载片架之间的距离为20毫米至500毫米。
7.如权利要求1或2所述的生产平板太阳能吸热镀膜板的方法，其特征在于连续镀膜室至少3组磁控溅射靶及相应的溅射腔室之间由隔板分割而形成各自独立的腔室，各自有独立的磁控溅射电源及工艺充气控制单元系统，每组磁控溅射靶可以分别单独控制电源功率和镀膜所需的工艺气体。
8.如权利要求1或2所述的生产平板太阳能吸热镀膜板的方法，其特征在于磁控溅射靶及相应的溅射腔室之间至少有一个真空抽气室做为隔离腔室，以保持靶位、腔室之间不窜气，避免各腔室之间互相干扰工艺气体和真空度。
9.如权利要求1或2所述的生产平板太阳能吸热镀膜板的方法，其特征在于至少3组磁控溅射靶及相应的溅射腔室每组单独的靶的类型是直流平面靶、直流柱形靶、中频交流平面靶、中频交流柱形靶中的至少一种。
10.如权利要求1或2所述的生产平板太阳能吸热镀膜板的方法，其特征在于镀介质膜或金属介质复合膜或吸热半导体材料膜的磁控溅射靶是中频交流柱形旋转靶或者中频交流平面靶，靶材是金属靶，溅射时充入工艺气体Ar以及N2和/或O2沉积成金属氮和/或氧化合物或金属介质复合膜或者吸热半导体材料膜。
11.如权利要求1或2所述的生产平板太阳能吸热镀膜板的方法，其特征在于溅射腔室镀介质膜或金属介质复合膜或吸热半导体材料膜的中频交流柱形旋转靶或中频交流平面靶为A靶，镀金属膜或红外光波反射膜的直流平面靶为B靶，其A靶与B靶的配置依次序为1至4个B靶/1至5个A靶/1至4个B靶/1至5个A靶/1至4个B靶/1至5个A靶，或者配置为1至4个B靶/1至5个A靶/1至5个A靶，在基片上依次沉积由金属膜组成的红外光波反射层/至少一组由金属膜或金属介质复合膜与介质膜组成的干涉膜堆/减反射层，或者在基片上依次沉积由金属膜组成的红外光波反射层/吸热半导体材料膜或金属介质复合材料膜/减反射层，生产出太阳能吸热功能膜系。
12.如权利要求1或2所述的生产平板太阳能吸热镀膜板的方法，其特征在于单张金属基片长度方向大于600毫米、宽度方向大于300毫米。
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