CN102315315A - 快速温度程序(rtp)加热系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种快速温度程序(RTP)加热系统及方法，主要是用以对一光伏组件中间产品加热，该光伏组件中间产品具有一玻璃基板、一层钼(Mo)层以及成形中的一层光吸收层，该加热系统包含有：一腔室；一承台，位于该腔室内且用以对该光伏组件中间产品的下表面进行加热；至少一加热组件，设置于该腔室内，系发出红外线来加热，并且红外线有大部分会被该钼层所反射，而减少直接对该玻璃基板的加热；多个温度传感器以及一控温装置，用以感测并控制该加热组件以及该承台所发出的热源。因此，在加热方法上，可分别对该光伏组件中间产品的上表面以及下表面进行不同温度的加热，使得位于该光伏组件中间产品下方的玻璃基板不会软化变形，上方的钼层上又能制造光吸收层。

Description

快速温度程序(RTP)加热系统及方法

技术领域

本发明是与光伏组件(photovoltaic devices)的制造技术有关，特别是指在光伏组件制造过程中对其进行加热温度控制程序的一种快速温度程序(RTP)加热系统及方法。

背景技术

现今的光伏组件，通常是在一玻璃基板的上方设置一层钼层(Mo 1ayer)，而于该钼层上进行光吸收层(例如CIGS(铜铟镓硒)层、CIS(铜铟硒)层)的制造，而在光吸收层制造时，必须将温度提高至摄氏500度以上，并且以溅镀、蒸镀、电镀或喷墨(ink-jet)的方式使之成形于该钼层上。

上述光吸收层的制造过程中，对于温度的提升方式，目前较主流的技术为RTP(Rapid Temperature Process)快速温度程序，此种技术主要是在光伏组件的上方以热源进行加热，目前所知的热源为电阻式的电热丝或是红外线加热器，来对光伏组件的上表面进行加热。

美国US 2008/0305247号专利，在其说明书第[0013]段揭露了德国DE 199 36 081A1专利所表述的现有的RTP快速温度程序，主要是用以制造CIS层或CIGS层。

此外，美国US 2009/0305455号专利，揭露了一种RTP快速温度程序，是在光伏组件的上下两面分别以一热源加热，且其温度介于摄氏200~600度之间，且其热源使用了红外线灯(IR lamp)。然而，此案的底材是铝材质，并不是玻璃材质。

上述的专利前案，在使用快速温度程序来制造光吸收层时，在其基板是玻璃材质时将会遭遇到一个问题，即：制造光吸收层时，以CIGS层为例，其最佳温度在摄氏500度以上，而纳材质玻璃的变形温度(deformation temperature)约在摄氏510度左右，因此，若是加热至摄氏510度以上，则其下方的玻璃基板将会软化变形，整个光伏组件即会由于这个变形而变得无法使用，这也很有可能是美国US 2009/0305455号专利之所以使用铝基板的最大原因。

由上可知，目前在温度的控制技术上，要将光吸收层的制造温度(摄氏500度以上)与玻璃变形温度(摄氏510度)在玻璃基板上做一整合，而使得其可在玻璃上制造，就目前而言，是极为困难的。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种快速温度程序(RTP)加热系统，其可对具有玻璃基板的光伏组件的上表面及下表面分别施以不同温度的加热，使其上表面符合光吸收层的制造温度需求，而下表面的温度又不会使玻璃基板软化变形，使得在玻璃基板上制造光吸收层的目的得以实现。

本发明的另一目的在于提供一种快速温度程序(RTP)加热方法，其可达到在不使玻璃基板软化变形的前提下，还能在玻璃基板上制造出光吸收层。

为了达成前述目的，依据本发明所提供的一种快速温度程序(RTP)加热系统，主要用以对一光伏组件中间产品加热，该光伏组件中间产品具有一玻璃基板、涂布于该玻璃基板上的一层钼(Mo)层以及成形中的一层光吸收层，该加热系统包含有：一腔室，内部用以置放一该光伏组件中间产品；一承台，位于该腔室内的下方，用以承接该光伏组件中间产品，该承台用以对该光伏组件中间产品的下表面进行加热；至少一加热组件，设置于该腔室内的上方，向下发出红外线来对该光伏组件中间产品的上表面进行加热；该加热组件所发出的红外线系限定于预定的波长，借此有大部分会被该钼层所反射，减少直接对该玻璃基板的加热，而主要对成形中的光吸收层进行加热；多个温度传感器，设于该腔室内，用以感测该光伏组件中间产品的上表面以及下表面的温度；以及一控温装置，连接于该等温度传感器、该加热组件以及该承台，用以控制该加热组件以及该承台所发出的热源。借此，可达到分别对该光伏组件中间产品的上表面以及下表面进行不同温度的加热，使得位于该光伏组件中间产品下方的玻璃基板不会软化变形，而上方的钼层上又能制造光吸收层。

而依据本发明所提供的一种快速温度程序(RTP)加热方法，用以对一光伏组件中间产品加热，该光伏组件中间产品具有一玻璃基板以及涂布于该玻璃基板上的一层钼(Mo)层，该加热方法包含有下列步骤：a)将该光伏组件中间产品置于一承台上；b)借由一加热组件对该光伏组件中间产品的上表面进行加热，以及藉由该承台对该光伏组件中间产品的下表面进行加热，其中，该加热组件借由发出红外线来对该光伏组件中间产品的上表面进行加热，该加热组件所发出的红外线系限定于预定的波长，借此有大部分会被该钼层所反射，减少直接对该玻璃基板的加热，而主要对成形中的光吸收层进行加热；为此，可控制加热的程度，而使该光伏组件中间产品的上表面的温度高于该玻璃基板的变形温度(deformation temperature)，并使下表面的温度低于该玻璃基板的变形温度。借此，可分别对该光伏组件中间产品的上表面以及下表面进行不同温度的加热，使得位于该光伏组件中间产品下方的玻璃基板不会软化变形，而上方的钼层上又能制造光吸收层。

附图说明

图1是本发明第一较佳实施例的结构示意图。

图2是本发明第一较佳实施例的剖视示意图，显示光伏组件中间产品的断面图。以及

图3是本发明第一较佳实施例的电路示意图，显示控温装置与加热组件、下热源以及温度传感器连接的状态。

图4是本发明第三较佳实施例的结构示意图。

具体实施方式

为了详细说明本发明的构造及特点所在，兹举以下较佳实施例并配合图式说明如后，其中：

如图1至图3所示，本发明第一较佳实施例所提供的一种快速温度程序(RTP)加热系统10，用以对一光伏组件中间产品51加热，该光伏组件中间产品51具有一玻璃基板52、涂布于该玻璃基板52上的一层钼层54以及成形中的一层光吸收层56，该加热系统10主要由一腔室11、一承台12、多个加热组件22、多个温度传感器32以及一控温装置42所组成，其中：

该腔室11，内部用以置放一该光伏组件中间产品51。

该承台12，具有良好导热性及高比热且位于该腔室11内的下方，用以承接该光伏组件中间产品51，该承台12系用以对该光伏组件中间产品51的下表面(即该玻璃基板52的下表面)进行加热。于本实施例中，该承台12具有一下热源14，该下热源14系用以使该承台12对该玻璃基板52的下表面进行加热。此外，该承台12的表面范围不超出该光伏组件中间产品51的下表面。于本实施例中，该下热源可为加热丝、红外线灯或其它热源，在图1中仅以加热丝为例表示之。该承台12于本实施例中，举例而言，其比热大于250J/Kg.℃，其导热性大于1.5W/m.℃，而其热膨胀系数小于1.2X10^-7/℃ at 30~750℃，此仅用以举例而已，并非用以限制本案的专利申请范围。

该承台12的周围还设有一低导热性的支架16，该支架16遮蔽该承台12的周围。

该等加热组件22，为红外线加热器，设置于该腔室11内的上方，向下发出红外线来对该光伏组件中间产品51的上表面(即该钼层54上成形中的光吸收层56)进行加热。该加热组件22所发出的红外线系限定于预定的波长，借此有大部分会被该钼层54所反射，减少直接对该玻璃基板52的加热，而主要对成形中的光吸收层56进行加热。该等加热组件22所发出的红外线波长介于

之间，而被该钼层54所反射的部分大于80％。该加热组件22所发出的红外线因该支架16的遮蔽而不会照射到该承台12。

该等温度传感器32，设于该腔室11内，用以感测该光伏组件中间产品51的上表面以及下表面的温度。

该控温装置42，连接于该等温度传感器32、该等加热组件22以及该承台12的下热源14，用以控制该等加热组件22以及该承台12所发出的热源。

接下来说明本第一实施例的操作状态。

欲在该钼层54上制造光吸收层56时，必须先加热提高温度。在加热时，操作该等加热组件22以及该承台12的下热源14来分别对该光伏组件中间产品51的上表面以及下表面进行加热，由于该加热组件22的红外线是可被该钼层54所反射掉大部分的，因此减少了直接对该钼层54下方的玻璃基板52加热。然而，为了避免该钼层54上方的光吸收层56的温度与下方的玻璃基板52的温度差异过大，因此还必须以该承台12的下热源14来对该玻璃基板52加热，使该玻璃基板52的温度提高，进而使该玻璃基板52的温度与该光伏组件中间产品51的上表面的温度不会相差太多。而加热时，系借由该控温装置42来控制该光伏组件中间产品51的上表面温度高于下表面的温度，于本施例中举例而言，上表面的温度在摄氏500度以上，下表面的温度在摄氏425度以上。借此，上表面的温度即足以进行光吸收层56(例如CIGS层)的制造，而下表面的温度又低于510度，该玻璃基板52不会软化变形。

此外，该支架16的低导热特性，可以使得该等加热组件22所发出的热能被隔绝在支架16外而不会产生对该承台12直接加热的状况，因此该承台12本身的温度即可单纯的控制而不会被该加热组件22所干扰。

又，在加热至所需温度之后，该承台12亦可以不再以该下热源14来继续加热，而是以其良好的导热性来提供散热效果，并且借由高比热来使温度的变化较小，不易受到该玻璃基板52的温度所影响而升温，进而使该玻璃基板52的下表面借由该承台12来进行散热，同样可以达到使该玻璃基板52的温度不高于变形温度的效果。

请再参阅图1，本发明第二较佳实施例所提供的一种快速温度程序(RTP)加热方法，用以对一光伏组件中间产品51加热，该光伏组件中间产品51具有一玻璃基板52、涂布于该玻璃基板52上的一层钼(Mo)层54以及成形中的一层光吸收层56，该加热方法包含有下列步骤：

a)将该光伏组件中间产品51置于一承台12上。

b)借由一加热组件22对该光伏组件中间产品51的上表面(即该钼层54上成形中的光吸收层56)进行加热，以及借由该承台12对该光伏组件中间产品51的下表面(即该玻璃基板52的下表面)进行加热，其中，该加热组件22系借由发出红外线来对该光伏组件中间产品51的上表面进行加热，该加热组件22所发出的红外线系限定于预定的波长，介于

之间，借此有大部分会被该钼层54所反射，减少直接对该玻璃基板52的加热，而主要对成形中的光吸收层56加热。为此，可控制加热的程度，而使该光伏组件中间产品51的上表面的温度高于该玻璃基板52的变形温度(deformation temperature)，并使下表面的温度低于该玻璃基板52的变形温度。于本实施例中，在加热时，该光伏组件中间产品51的上表面温度系加热至摄氏500度以上，该光伏组件中间产品51的下表面温度系加热至摄氏425度以上。

本第二实施例所提供的加热方法，利用了该钼层54可反射红外线光的特性，隔绝了大部份的红外线光直接对该玻璃基板52加热的可能性，进而可以分别对该光伏组件中间产品51的上表面以及下表面来分开加热。

请再配合图2来参阅图4，本发明第三较佳实施例所提供的一种快速温度程序(RTP)加热方法，用以对一光伏组件中间产品51’加热，该光伏组件中间产品51’具有一玻璃基板52’、涂布于该玻璃基板52’上的一层钼(Mo)层54’以及成形中的一层光吸收层56’，该加热方法包含有下列步骤：

a)该光伏组件中间产品51’系经过外部的预热，并在仍保持预定温度(本实施例中系为摄氏425度)的状况下由外部送入该腔室11’；在实施上，可由另一腔室(图中未示)先预热再送入该腔室11’中。

b)将该光伏组件中间产品51’置于一承台12’上，该承台12’具有良好的导热性及高比热。

c)借由一加热组件22’对该光伏组件中间产品51’的上表面(即该钼层54’上成形中的光吸收层56’)进行加热，以及借由该承台12’对该光伏组件中间产品51’的下表面(即该玻璃基板52’的下表面)进行导热而散热，其中，该加热组件22’系借由发出红外线来对该光伏组件中间产品51’的上表面进行加热，该加热组件22’所发出的红外线系限定于预定的波长，介于

之间，借此有大部分会被该钼层54’所反射，减少直接对该玻璃基板52’的加热，而主要对成形中的光吸收层56’加热。因此，可对该光伏组件中间产品51’的上表面进行加热，而该钼层54’仍会受到一定程度的加热而升温，并传导至下方的玻璃基板52’，该玻璃基板52’即因而受热升温。而该玻璃基板52’本身的热能又会传导至该承台而散热进而降温，为此可使得该玻璃基板52’的下表面持续散热，该玻璃基板52’的温度即得以低于变形温度。

于本第三实施例中，在步骤c)的加热时，该光伏组件中间产品51’的上表面温度系加热至摄氏500度以上，该光伏组件中间产品51’的下表面温度系散热至低于摄氏500度以下。

本第三实施例所提供的加热方法，利用了该钼层54’可反射红外线光的特性，隔绝了大部份的红外线光直接对该玻璃基板52’加热的可能性，进而可以对该光伏组件中间产品51’的上表面，同时又不会直接加热到下表面，而下表面的热又可由该承台所散热，因此同样不会有玻璃基板52’软化变形的问题。

由上可知，本发明所可达成之功效在于：

一、可针对光伏组件中间产品的上表面及下表面分别施以不同温度的加热，使其上表面符合光吸收层的制造温度需求，而下表面的温度又不会使玻璃基板软化变形，使得在玻璃基板上制造光吸收层的目的得以实现。

二、可达到在不使玻璃基板软化变形的前提下，还能在玻璃基板上制造出光吸收层。

Claims (15)

1.一种快速温度程序(RTP)加热系统，用以对一光伏组件中间产品加热，该光伏组件中间产品具有一玻璃基板、涂布于该玻璃基板上的一层钼(Mo)层以及成形中的一层光吸收层，其特征在于，该加热系统包含有：

一腔室，内部用以置放一该光伏组件中间产品；

一承台，具有良好导热性及高比热且位于该腔室内的下方，用以承接该光伏组件中间产品，并对该光伏组件中间产品的下表面进行导热；

至少一加热组件，设置于该腔室内的上方，向下发出红外线来对该光伏组件中间产品的上表面进行加热；该加热组件所发出的红外线是限定于预定的波长，因此有大部分会被该钼层所反射，减少直接对该玻璃基板的加热，而主要对成形中的光吸收层加热；

多个温度传感器，设于该腔室内，用以感测该光伏组件中间产品的上表面以及下表面的温度；以及

一控温装置，连接于该等温度传感器、该加热组件以及该承台，用以控制该加热组件以及该承台所发出的热源。

2.根据权利要求1所述的快速温度程序(RTP)加热系统，其特征在于：该承台具有一下热源，该下热源是用以使对该承台的表面提供热源，借以对该光伏组件中间产品的下表面进行加热。

3.根据权利要求1所述的快速温度程序(RTP)加热系统，其特征在于：该承台的表面范围不超出该光伏组件中间产品的下表面。

4.根据权利要求1所述的快速温度程序(RTP)加热系统，其特征在于：还包含有一低导热性的支架，该支架遮蔽该承台周围，使该承台不会被该加热组件所发出的红外线所照射。

5.根据权利要求1所述的快速温度程序(RTP)加热系统，其特征在于：在该加热组件对该光伏组件中间产品加热时，该光伏组件中间产品的上表面的温度高于下表面的温度。

6.根据权利要求5所述的快速温度程序(RTP)加热系统，其特征在于：在加热时，该光伏组件中间产品的上表面温度加热至摄氏500度以上，该光伏组件中间产品的下表面温度在摄氏425度以上。

7.根据权利要求1所述的快速温度程序(RTP)加热系统，其特征在于：该加热组件所发出的红外线波长介于

之间。

8.根据权利要求1所述的快速温度程序(RTP)加热系统，其特征在于：该加热组件所发出的红外线被该钼层所反射的部分大于80％。

9.一种快速温度程序(RTP)加热方法，用以对一光伏组件中间产品加热，该光伏组件中间产品具有一玻璃基板、涂布于该玻璃基板上的一层钼(Mo)层以及成形中的一层光吸收层，其特征在于，该加热方法包含有下列步骤：

a)将该光伏组件中间产品置于一承台上；

b)借由一加热组件对该光伏组件中间产品的上表面进行加热，以及借由该承台对该光伏组件中间产品的下表面进行加热，其中，该加热组件借由发出红外线来对该光伏组件中间产品的上表面进行加热，该加热组件所发出的红外线限定于预定的波长，为此有大部分会被该钼层所反射，减少直接对该玻璃基板的加热，而主要对成形中的光吸收层加热；借此，可控制加热的程度，而使该光伏组件中间产品的上表面的温度高于该玻璃基板的变形温度(deformation temperature)，并使下表面的温度低于该玻璃基板的变形温度。

10.根据权利要求9所述的快速温度程序(RTP)加热方法，其特征在于：该加热组件所发出的红外线波长介于

之间。

11.根据权利要求9所述的快速温度程序(RTP)加热方法，其特征在于：在步骤b)的加热时，该光伏组件中间产品的上表面温度加热至摄氏500度以上，该光伏组件中间产品的下表面温度加热至摄氏425度以上。

12.一种快速温度程序(RTP)加热方法，用以对一光伏组件中间产品加热，该光伏组件中间产品具有一玻璃基板、涂布于该玻璃基板上的一层钼(Mo)层以及成形中的一层光吸收层，特征在于，该加热方法包含有下列步骤：

a)该光伏组件中间产品经过外部的预热，并在仍保持预定温度的状况下由外部送入该腔室；

b)将该光伏组件中间产品置于一承台上，该承台具有良好的导热性及高比热；

c)借由一加热组件对该光伏组件中间产品的上表面进行加热，以及借由该承台对该光伏组件中间产品的下表面进行导热而散热，其中，该加热组件是借由发出红外线来对该光伏组件中间产品的上表面进行加热，该加热组件所发出的红外线限定于预定的波长，借此有大部分会被该钼层所反射，减少直接对该玻璃基板的加热，而主要对成形中的光吸收层加热；因此，可对该光伏组件中间产品的上表面进行加热，该光伏组件中间产品本身的热能即借由其下表面导热至该承台而散热，进而使得下表面的温度低于该玻璃基板的变形温度。

13.根据权利要求12所述的快速温度程序(RTP)加热方法，其特征在于：该加热组件所发出的红外线波长介于

之间。

14.根据权利要求12所述的快速温度程序(RTP)加热方法，其特征在于：在步骤c)的加热时，该光伏组件中间产品的上表面温度加热至摄氏500度以上，该光伏组件中间产品的下表面温度经由该承台的散热而低于摄氏500度以下。

15.根据权利要求12所述的快速温度程序(RTP)加热方法，其特征在于：在步骤a)中，将该光伏组件中间产品预热至摄氏425度左右。

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