CN102353468A - 一种太阳能电池烧结炉温度测定装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热电偶固定装置，该装置包括：外边框结构；双排横梁结构，其位于上述外边框结构内，其中一排横梁结构上设置一个或多个热电偶固定孔，在每个固定孔旁设置有固定结构，在另一排横梁结构上设置有一个或多个热电偶固定孔。本发明还公开了一种温度测定承载装置、一种利用上述热电偶固定装置的太阳能电池烧结炉温度测定装置及其使用方法。上述装置和方法提高了在太阳能电池烧结工艺中温度测量的准确度，避免了由于测试不准确导致的重复测量，提高了工作效率。

Description

一种太阳能电池烧结炉温度测定装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及太阳能电池烧结工艺中的温度测量领域，更具体的，涉及一种太阳能电池烧结炉温度测定装置及其使用方法和一种热电偶固定装置。

背景技术

在太阳能电池烧结工艺中，太阳能电池片在丝网印刷后需进入高温烧结炉进行烧结工序。烧结温度是影响电池片质量的重要因素。因此，硅片在炉体内部温度的准确测定具有重要意义。

传统的太阳能电池烧结炉温度测量装置是利用热电偶探头直接接触样本硅片进行测温，热电偶是温度测量仪表中常用的测温元件，是由两种不同成分的导体两端接合成回路时，当两接合点热电偶温度不同时，就会在回路内产生热电流。如果热电偶的工作端与参比端存有温差时，显示仪表将会指示出热电偶产生的热电势所对应的温度值。热电偶的热电动势将随着测量端温度升高而增长，通常由热电极、绝缘套保护管和接线盒等主要部分组成，通常和显示仪表，记录仪表和电子调节器配套使用。

上述传统的温度测量装置的不足之处在于：一、热电偶探头无法与样本硅片固定，温度测定过程中容易受外界因素如履带震动等影响，导致热电偶探头与硅片分离，测试温度偏离实际温度；二、进行温度测定时需要两名工作人员配合，由于丝网印刷与烧结炉间的履带长度有限，在一名工作人员放入测试硅片后、另一名必须及时地将测试仪放入对应位置，极易造成热电偶与硅片接触不良，测温不准确。

发明内容

为了克服上述现有技术中的缺陷，本发明旨在提供一种太阳能电池烧结炉温度测定装置及其使用方法和一种热电偶固定装置，其中：

一种热电偶固定装置，其特征在于，该装置包括：

外边框结构，

双排横梁结构，其位于上述外边框结构内，其中一排横梁结构上设置一个或多个热电偶固定孔，在每个固定孔旁设置有固定结构，在另一排横梁结构上设置有一个或多个热电偶固定孔。

根据本发明的另一个方面，提供一种温度测定承载装置，其特征在于，该装置包括：

具有上述的热电偶固定装置所述的机械结构；

承载装置，其具有外边框结构和内边框结构，其中外边框高于内边框，用于承载或固定待测物体。

根据本发明的又一个方面，提供一种太阳能电池烧结炉温度测定装置，其特征在于，该装置包括：

热电偶固定装置，其具有上述热电偶固定装置所述的机械结构；

测温仪，用于记录处理热电偶所测量的温度相关参数并显示；

热电偶组件，包括热电偶和热电偶探头，所述热电偶的一端连接所述测温仪，另一端连接热电偶探头，所述热电偶探头用于与待测物体接触并测温。

根据本发明的再一个方面，提供一种太阳能电池烧结炉温度测定装置的使用方法，所述装置为上述的太阳能电池烧结炉温度测定装置，其中，该方法包括以下步骤：

将所述热电偶的一端连接到所述测温仪上，另一端与所述热电偶固定装置连接，其中，与所述热电偶固定装置连接的具体步骤包括：

将热电偶与热电偶固定装置连接的一端从设置一个或多个热电偶固定孔的横梁结构上的固定孔的下表面穿出，从设置一个或多个热电偶固定孔并设置有固定结构的横梁结构的固定孔穿入；

调节热电偶的长度，并利用固定结构将热电偶固定，以使得热电偶探头与待测物体完全接触；

将所述热电偶固定装置和承载待测物体的承载装置扣合在一起进行固定。

本发明解决了传统太阳能电池烧结过程中硅片温度测定时热电偶与硅片接触不良进而导致测温不准确的问题。本发明的优势在于：

1、克服履带震动、人为疏忽等众多不稳定因素的影响，提高测试准确度，对稳定电池片质量具有重要意义，提高产品质量；

2、避免了由于测试不准确导致的重复测量造成的人力、物力成本及时间的浪费。

3、操作简单，单人可独立完成整个测温工作，节省人力，提高工作效率。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是根据本发明的一个实施例的现有技术中测温过程中热电偶与硅片脱离的情形的结构示意图。

图2是根据本发明的一个实施例的温度测定承载装置的结构框图。

图3是根据本发明的一个实施例的承载装置的斜视图。

图4是根据本发明的一个实施例的热电偶固定装置的斜视图。

图5是根据本发明的一个实施例的固定结构的斜视图。

图6是根据本发明的一个实施例的测温仪与热电偶固定装置的组合结构示意图。

附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。

具体实施方式

下面参照附图1-6对本发明作进一步详细的描述。

参见图1，图1是根据本发明的一个实施例的现有技术中测温过程中热电偶与硅片脱离的情形的结构示意图。其中，具体包括测温仪101，热电偶102，热电偶探头103，硅片104，烧结炉履带105。热电偶102的一端与测温仪101连接，另一端连接有热电偶探头103，用于与待测物体硅片104接触，以测量硅片104的温度。在烧结工序中，将测温仪101，热电偶102，热电偶探头103，硅片104全部置于烧结炉履带105上，随着履带的运动，将上述部件101-104送入高温烧结炉，根据对烧结过程中硅片104的温度测量情况，判断烧结工序中温度的选择是否合适。传统的测温仪是温度计的一种，它利用红外线原理来感应物体表面温度，操作简单，对高温测量尤其便利。常见的是红外测温仪，包括红外热像仪、红外热电视、红外点温仪三种。热电偶通常由热电极、绝缘套保护管和接线盒等主要部分组成，通常和显示仪表，记录仪表和电子调节器配套使用，是温度测量仪表中常用的测温元件。热电偶的热电动热将随着测量端的热电偶探头的温度升高而增长，因此热电偶探头和待测物体的接触程度直接决定了待测物体的温度测量的准确性。而硅片104也可以利用锗片及各种半导体芯片代替。如图所示，热电偶探头103由于履带振动等外在因素的影响与待测物体即硅片104脱离，从而使得硅片温度测量的不准确，从而导致测温仪上显示的温度有误差，而导致烧结温度控制不理想，从而影响了电池片的质量。

图2是根据本发明的一个实施例的温度测定承载装置的结构框图。左侧部分是热电偶固定装置201，右侧部分是承载装置202，中间是连接结构-合页203，两侧是固定结构204-安全锁1和安全锁2。其中，热电偶固定装置201具体包括外边框结构205，双排横梁结构，其位于上述外边框结构内，其中一排横梁结构206上设置3个热电偶固定孔208，在每个固定孔旁设置有固定结构209，在另一排横梁结构207上设置有一个热电偶固定孔208。具体地，传统的固定方式可以采用支架固定，磁性吸附固定，压簧固定，螺纹固定，卡套固定等多种固定方式，也可以将热电偶探头直接固定到待测物体上。而上述固定方式需要较高的工艺或需要昂贵的材料，制作比较麻烦，同时，直接将热电偶探头固定到待测物体上灵活性不够，而且造价昂贵。而采用固定孔结构制作简单，花费也较少。固定结构可以包括其他固定方式，例如固定卡槽、固定螺纹、固定压簧等。而承载装置可以包括框架结构、卡槽承载结构、嵌合承载结构等多种方式。此外，连接结构还可以采用螺纹连接；键、卡勾、花键和销连接；过盈连接；焊、粘、铆连接等多种连接方式。而固定结构可以采用框架结构、支架结构、卡槽结构、固定板等多种固定方式。而上述的双横梁结构可以实现热电偶的双重固定，其中，双横梁结构可以平行设置，也可以成一定角度设置。此外，没有设置固定结构上的横梁结构上也可以设置多个热电偶固定孔，而设置有固定结构的横梁结构上也可以设置2个或多于3个热电偶固定孔。

上述装置均采用耐高温材料制成。耐高温材料包括耐火材料和耐热材料，有无机化合物，也有高分子聚合物材料。耐火材料通常是指能耐1580℃以上温度的无机物材料。它们是修建窑炉、燃烧室和其他需耐高温的建筑材料。一般用石英砂、粘土、菱镁矿、白云石等作原料而制成，耐高温隔热保温涂料志盛，是一种组份无机涂料，耐温幅度在-80-1800℃，导热系数为0.03W/m.K，可抑制高温物体和低温物体的热辐射和传导热，对于高温物体可以保持70％的热量不损失。志盛涂料在1100℃的物体表面涂上8mm耐高温隔热保温涂料，物体表面温度就能从1100℃降低到100℃以内。另外耐高温隔热保温涂料还有绝缘、重量轻、施工方便、使用寿命长等特点，也可用做无机材料耐高温耐酸碱胶联剂使用，附着物体牢固。如耐火水泥、镁砖等。从广义上讲，无机耐火、耐热材料是指这些化合物的硬度高、脆性好、耐化学腐蚀性能好，而且熔点在1500以上。主要分金属与非金属化合物和非金属间化合物两类。前者如钨、钼、钽、铌、钒、铬、钛、锆等难熔金属以及稀土金属的硼化物、碳化物、氮化物、硅化物、磷化物和硫化物等；后者如碳化硼、碳化硅、氮化硼、氮化硅、磷化硼、磷化硅等。后者有极重要的用途，可用作高温耐火材料(如磨料、铸模、喷嘴、高温热电偶套管)、耐热材料(如火箭的结构元件、核工程材料、电热元件)、电工材料(如高温热电偶、引燃电极)，此外还用作耐化学腐蚀材料和硬质材料等。耐热聚合物可用作耐高温薄膜绝缘材料、耐高温纤维、耐高温涂料、耐高温粘合剂等。按照耐高温的时间，又分瞬间耐高温材料和较长时间的耐高温材料。前者在1000～10000℃能耐几秒到几分钟。其中烧蚀材料也是耐高温材料。例如在300～600℃，在空气中能保持它的机械强度、耐化学腐蚀等。

图3是根据本发明的一个实施例的承载装置的斜视图。它主要用于承载待测物体，如硅片和锗片等半导体芯片。它可以以各种几何形状制作，只要能更好承载和固定待测物体，可以根据待测物体的形状制作，通常是以框架结构或固定板的结构形成。为了适应高温烧结炉的高温环境，通常采用金属材料或者耐高温材料制作而成。

图4是根据本发明的一个实施例的热电偶固定装置的斜视图。如图所示，其具有长方形的外边框结构，平行设定的双排横梁结构，其位于上述外边框结构内，其中一排横梁结构上设置3个热电偶固定孔，在每个固定孔旁设置有固定结构，在另一排横梁结构上设置有一个热电偶固定孔。当然，没有设置固定结构上的横梁结构上也可以设置多个热电偶固定孔，而设置有固定结构的横梁结构上也可以设置2个或多于3个热电偶固定孔。

图5是根据本发明的一个实施例的固定结构的斜视图。如图所示，所述的固定结构包括固定轴部分和划片部分，其中固定轴部分与横梁结构采用轴连接方式，划片部分采用传统的转动手柄方式。而固定轴可以与横梁结构采用多种连接方式，例如螺纹连接；键、卡勾、花键和销连接；过盈连接；焊、粘、铆连接等。而划片部分也可以采用卡勾、滑动槽等各种滑动结构。

图6是根据本发明的一个实施例的测温仪与热电偶固定装置的组合结构示意图。包括测温仪601、热电偶602、热电偶固定装置603和待测物体硅片604。其中，测温仪的传感器孔与热电偶的冷端连接，而热电偶探头端即热电偶的热端与待测物体接触并测量待测物体(硅片、锗片等半导体芯片)的温度。而热电偶的冷端和热端之间的导线部分通过热电偶固定装置的双排横梁结构上的热电偶固定孔实现固定，从而实现待测物体硅片的准确测温。具体导线固定方式是将热电偶与热电偶固定装置连接的一端，即热电偶导线与热电偶探头连接的一端，从设置一个热电偶固定孔的横梁结构上的固定孔的下表面穿出，从设置3个热电偶固定孔并设置有固定结构的横梁结构的固定孔穿入；调节热电偶的长度，并利用固定结构将热电偶固定，以使得热电偶探头与待测物体完全接触；利用连接结构和固定结构将合扣在一起进行固定。其中，没有设置固定结构上的横梁结构上也可以设置多个热电偶固定孔，而设置有固定结构的横梁结构上也可以设置2个或多于3个热电偶固定孔。

其中，测温仪是温度计的一种，也是一种常见的测量仪表，其利用红外线传输数字的原理来感应物体表面温度，操作比较方便，特别是高温物体的测量。目前用得比较多的是红外测温仪。红外测温仪器主要有3种类型：红外热像仪、红外热电视、红外测温仪(点温仪)。利用热像仪检测在线电气设备的方法是红外温度记录法。红外温度记录法是工业上用来无损探测，检测设备性能和掌握其运行状态的一项新技术。与传统的测温方式(如热电偶、不同熔点的蜡片等放置在被测物表面或体内)相比，热像仪可在一定距离内实时、定量、在线检测发热点的温度，通过扫描，还可以绘出设备在运行中的温度梯度热像图，而且灵敏度高，不受电磁场干扰，便于现场使用。它可以在-20℃～2000℃的宽量程内以0.05℃的高分辨率检测电气设备的热致故障，揭示出如导线接头或线夹发热，以及电气设备中的局部过热点等等。

而热电偶是一种感温元件，是一种仪表。它直接测量温度，并把温度信号转换成热电动势信号，通过电器仪表转换成被测介质的温度。热电偶测温的基本原理是两种不同成份的材质导体组成闭合回路，当两端存在温度梯度时，回路中就会有电流通过，此时两端之间就存在电动势——热电动势，这就是所谓的塞贝克效应。两种不同成份的均质导体为热电极，温度较高的一端为工作端，温度较低的一端为自由端，自由端通常处于某个恒定的温度下。根据热电动势与温度的函数关系，制成热电偶分度表；分度表是自由端温度在0℃时的条件下得到的，不同的热电偶具有不同的分度表。在热电偶回路中接入第三种金属材料时，只要该材料两个接点的温度相同，热电偶所产生的热电势将保持不变，即不受第三种金属接入回路中的影响。因此，在热电偶测温时，可接入测量仪表，测得热电动势后，即可知道被测介质的温度。热电偶测量温度时要求其冷端(测量端为热端，通过引线与测量电路连接的端称为冷端)的温度保持不变，其热电势大小才与测量温度呈一定的比例关系。若测量时，冷端的(环境)温度变化，将严重影响测量的准确性。在冷端采取一定措施补偿由于冷端温度变化造成的影响称为热电偶的冷端补偿。

图6所示的所有元件均采用耐高温材料制作而成，以适应太阳能电池烧结炉的高温环境。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。系统权利要求中陈述的多个单元或装置也可以由一个单元或装置通过软件或者硬件来实现。

Claims (14)

1.一种热电偶固定装置，其特征在于，该装置包括：

外边框结构；

双排横梁结构，其位于上述外边框结构内，其中一排横梁结构上设置一个或多个热电偶固定孔，在每个固定孔旁设置有固定结构，在另一排横梁结构上设置有一个或多个热电偶固定孔。

2.如权利要求1所述的热电偶固定装置，其中，所述的固定结构可以是压簧划片、卡套划片或螺纹划片等机械固定装置。

3.如权利要求1所述的热电偶固定装置，其中，所述的双排横梁结构可以平行设置，也可以成一定角度设置。

4.如权利要求1-3任意一项所述的热电偶固定装置，其中的机械结构和部件可以采用金属或其他耐高温材料制成。

5.一种温度测定承载装置，其特征在于，该装置包括：

如权利要求1-4任意一项所述的热电偶固定装置；

承载装置，其具有外边框结构和内边框结构，其中外边框高于内边框，用于承载或固定待测物体；

6.如权利要求5所述的温度测定承载装置，其中设置所述热电偶固定装置和承载装置的边框大小，使二者完全扣合在一起。

7.如权利要求5所述的温度测定承载装置，其中还包括连接结构，用于连接所述的热电偶固定装置和承载装置。

8.如权利要求7所述的温度测定承载装置，其中，所述的连接结构可以是合页连接结构、螺纹连接结构、销连接结构或过盈连接等机械连接装置。

9.如权利要求5所述的温度测定承载装置，其中还包括锁合结构，用于锁合所述的热电偶固定装置和承载装置。

10.如权利要求9所述的温度测定承载装置，其中，所述的锁合结构可以是安全锁、插销栓或固定槽等机械锁合装置。

11.如权利要求5所述的温度测定承载装置，其中所述的待测物体可以是硅片或锗片等各种半导体芯片。

12.如权利要求5-11任意一项所述的温度测定承载装置，其中所述的机械结构和部件可以采用金属或其他耐高温材料制成。

13.一种太阳能电池烧结炉温度测定装置，其特征在于，该装置包括：

如权利要求5-12任意一项所述的温度测定承载装置；

测温仪，用于记录处理热电偶所测量的温度相关参数并显示；

热电偶组件，包括热电偶和热电偶探头，所述热电偶的一端连接所述测温仪，另一端连接热电偶探头，所述热电偶探头用于与待测物体接触并测温。

14.一种太阳能电池烧结炉温度测定装置的使用方法，所述装置为如权利要求13所述的太阳能电池烧结炉温度测定装置，其中，该方法包括以下步骤：

将所述热电偶的一端连接到所述测温仪上，另一端与所述热电偶固定装置连接，其中，与所述热电偶固定装置连接的具体步骤包括：

将热电偶与热电偶固定装置连接的一端从设置一个或多个热电偶固定孔的横梁结构上的固定孔的下表面穿出，从设置一个或多个热电偶固定孔并设置有固定结构的横梁结构的固定孔穿入；

调节热电偶的长度，并利用固定结构将热电偶固定，以使得热电偶探头与待测物体完全接触；

将所述热电偶固定装置和承载待测物体的承载装置扣合在一起进行固定。

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