CN102925970A - 一种坩埚喷涂烘干装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种坩埚喷涂烘干装置，包括旋转喷涂加热器，还包括位于所述旋转喷涂加热器上方的坩埚顶盖，所述坩埚顶盖的中部设有内部加热器；所述坩埚顶盖与所述旋转喷涂加热器可拆卸连接。本发明提供的坩埚喷涂烘干装置在旋转喷涂加热器的上方加装了坩埚顶盖装置，通过安装在坩埚顶盖的内部加热器和旋转喷涂加热器的共同加热，提高升温速率，不仅可以减少喷涂作业前坩埚的加热时间，还可以对坩埚进行烘干作业，减少工序，节省购置坩埚烘箱的成本。此外，本发明还公开了一种坩埚喷涂烘干方法。

Description

一种坩埚喷涂烘干装置及其方法

技术领域

本发明涉及多晶硅技术领域，特别是涉及一种坩埚喷涂烘干装置；此外，本发明还涉及一种坩埚喷涂烘干的方法。

背景技术

多晶硅光伏组件是利用阳光进行发电的产品。制作多晶硅光伏主要分为四大工序：铸锭、切片、电池和组件。其中铸锭工序是将散碎的硅料装入坩埚内熔化再重新结晶，得到优质的硅锭。

铸锭工序中需要将硅料全部熔化，熔化的硅料若是直接与坩埚接触会发生反应，出现粘锅现象，严重影响硅锭的质量。为了避免熔化的硅料与坩埚发生反应，需要在坩埚内壁喷涂氮化硅，因为氮化硅属于一种性质稳定的化学物质，既不会和坩埚反应，也不会和液态硅反应，能够在熔化的硅溶液和坩埚之间起到很好的隔离作用。当氮化硅涂层喷涂达到规定要求后，需将喷涂好的坩埚放入烘箱内进行烘烤，然后再冷却，达到涂层要求后，即可以装料使用。

请参考图1至图7；图1为现有技术中一种旋转喷涂加热器打开状态下的俯视图；图2为旋转喷涂加热器关闭状态下的俯视图；图3为旋转喷涂加热器关闭状态下的仰视图；图4为旋转喷涂加热器打开状态下的仰视图；图5为旋转喷涂加热器的侧壁正视图；图6为旋转喷涂加热器的侧壁侧视图；图7为旋转喷涂加热器与旋转台的连接示意图。

目前坩埚喷涂的整个过程是在旋转喷涂加热器上完成的。旋转喷涂加热器100有四个侧壁101和一个底壁102，其中三个侧壁为活动侧壁111，与底壁102可拆卸连接，一个侧壁为固定侧壁112与底壁102固定连接；四个侧壁101均包括外壳、加热板和保温棉，加热板位于侧壁101的中心部位，底壁102的中心部位也安装有加热板。三个活动侧壁111通过支柱113与底壁102的支柱孔121配合，再通过旋紧螺栓固定位置。在底壁102上与侧壁101相反的一侧焊接有总重支柱103，用于支撑四个侧壁101、底壁102和坩埚，总重支柱103安装在旋转台201上（示于图7中），为方便人员操作，旋转台201与地面呈45度角。坩埚喷涂时，将坩埚置于旋转喷涂加热器100上，在喷涂过程中，由于水分过大和侧壁101的倾斜作用，氮化硅溶液到达坩埚内壁后会流动，需要提前加热防止上述现象的发生。当坩埚温度在80°C左右时，由于氮化硅溶液内的一部分水分挥发，可以减少氮化硅溶液在坩埚内壁的流动。具体地，喷涂前，将三个活动侧壁111与底壁102拉开距离，如图1和图4中所示，将坩埚放入旋转喷涂加热器100内，再将三个活动侧壁111与底壁102锁紧固定，开始加热，当坩埚温度上升到70°C左右时，开始进行喷涂操作，在喷涂过程中需避免温度过高而使涂层出现龟裂现象。当涂层达到要求时，停止喷涂，然后将喷涂好的坩埚从旋转喷涂加热器100上取下，放入烘箱内进行烘烤，使氮化硅涂层固定在坩埚的内壁，冷却到室温后，检查坩埚内涂层合格后，即可装料使用。

由于现有的旋转喷涂加热器的加热板面积较小，功率有限，升温速度慢，所以坩埚的喷涂时间较长；此外，在坩埚喷涂完成后，需要将坩埚转移到烘箱内，由于坩埚属于易碎品，在转移过程中容易出现事故，且增加工序，而且烘箱作为大功率设备，靠高温蒸发、空气流动带走涂层水分，固定涂层，速度慢，电能消耗大。

鉴于上述问题，有必要对现有的旋转喷涂加热器进行改进，使其能够实现喷涂和烘干两种功能，减少工序，降低成本，节约电能。

发明内容

本发明的目的是提供一种坩埚喷涂烘干装置，该装置能够实现坩埚的喷涂和烘干两种功能，减少工序，降低成本，节约电能。本发明的另一目的是提供一种坩埚喷涂烘干的方法。

为解决上述技术问题，本发明提供一种坩埚喷涂烘干装置，包括旋转喷涂加热器，还包括位于所述旋转喷涂加热器上方的坩埚顶盖，所述坩埚顶盖的中部设有内部加热器；所述坩埚顶盖与所述旋转喷涂加热器可拆卸连接。

优选地，所述坩埚顶盖上固接有用于连接真空泵的抽空管道，所述抽空管道延伸至所述坩埚顶盖的内壁。

优选地，所述抽空管道为钢制管道。

优选地，所述坩埚顶盖的壳体内部设有保温层。

优选地，所述保温层为保温石棉。

优选地，所述坩埚顶盖还包括耐高温橡胶圈，所述耐高温橡胶圈具有与坩埚对应的坩埚槽，所述坩埚的上边缘能够嵌入所述坩埚槽内。

优选地，所述坩埚顶盖上进一步设有测温元件和温控仪，所述测温元件用于测量坩埚内的热场温度并将所测温度传输给所述温控仪；所述温控仪用于调节所述内部加热器的加热温度和加热时间。

优选地，所述坩埚顶盖的两端固接有支柱，所述旋转喷涂加热器的外壁设有凸台，所述凸台上设有与所述支柱对应的支柱孔；所述凸台上还设有螺纹孔和与所述螺纹孔配合的螺栓，以便限制所述支柱的位置。

相对上述背景技术，本发明所提供的坩埚喷涂烘干装置，包括旋转喷涂加热器，还包括位于所述旋转喷涂加热器上方的坩埚顶盖，所述坩埚顶盖的中部设有内部加热器；所述坩埚顶盖与所述旋转喷涂加热器可拆卸连接。由于本发明在旋转喷涂加热器上方增设了坩埚顶盖，坩埚顶盖的中部设有加热器，在加热时，通过旋转喷涂加热器和坩埚顶盖的加热器共同加热，可以提高升温速率，减少喷涂作业前坩埚从室温到70°C的加热时间；喷涂时，打开坩埚顶盖，对坩埚内壁进行喷涂作业，喷涂作业完成后，直接安装坩埚顶盖，利用坩埚顶盖的加热器和旋转喷涂加热器同时对坩埚进行烘干作业，如此，不仅减少了将坩埚从旋转喷涂加热器中取出再放入烘干箱内烘干的工序，也提高了工作效率，有效的节约了电能。

在一种优选的实施方式中，在坩埚顶盖上还设有用于连接真空泵的抽空管道，所述抽空管道延伸至所述坩埚顶盖的内壁。在对坩埚进行烘干作业的同时，通过抽空管道对坩埚内进行抽真空，强制排出坩埚内的水分，缩短水分挥发时间，减少喷涂后坩埚的烘干时间，进一步提高工作效率。

此外，本发明还提供了一种坩埚喷涂烘干的方法，包括如下步骤：

11）准备：将坩埚装入旋转喷涂加热器，并将坩埚卡紧固定；接着将坩埚顶盖与旋转喷涂加热器连接固定；

12）预加热：打开旋转喷涂加热器和坩埚顶盖的内部加热器的开关，并开启真空泵，进行抽真空处理；到达加热温度预设值时，断开内部加热器的电源，并关闭真空泵；

13）喷涂：打开坩埚顶盖，对坩埚进行喷涂作业；

14）烘干：再次将坩埚顶盖与旋转喷涂加热器连接固定，打开内部加热器的开关，并开启真空泵，对坩埚内壁进行烘干作业，最后关闭真空泵，断开旋转喷涂加热器和内部加热器的电源，再次打开坩埚顶盖，使坩埚自然冷却到室温。

优选地，步骤14）中，通过温控仪设定烘干温度预设值，在该烘干温度预设值下持续加热烘干预设时间。

由于上述坩埚喷涂烘干装置具有上述技术效果，所以应用该坩埚喷涂烘干装置的坩埚喷涂烘干方法也具备相应的技术效果。

附图说明

图1为现有技术中一种旋转喷涂加热器打开状态下的俯视图；

图2为旋转喷涂加热器关闭状态下的俯视图；

图3为旋转喷涂加热器关闭状态下的仰视图；

图4为旋转喷涂加热器打开状态下的仰视图；

图5为旋转喷涂加热器的侧壁正视图；

图6为旋转喷涂加热器的侧壁侧视图；

图7为旋转喷涂加热器与旋转台的连接示意图；

图8为本发明所提供坩埚喷涂烘干装置的主视剖面图；

图9为图8中所示坩埚顶盖的主视图；

图10为图8中所示坩埚顶盖的俯视图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种坩埚喷涂烘干装置，该装置能够实现坩埚的喷涂和烘烤两种功能，减少工序，降低成本，节约电能。本发明的另一核心是提供一种坩埚喷涂烘干的方法。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

这里需要说明的是，本文中所涉及的上和下等方位词均是以图8至图10中零部件位于图中及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，本文所采用的方位词不应限制本申请请求保护的范围。

请参考图8、图9和图10；图8为本发明所提供坩埚喷涂烘干装置的主视剖面图；图9为图8中所示坩埚顶盖的主视图；图10为图8中所示坩埚顶盖的俯视图。

在一种具体的实施方式中，本发明所提供的坩埚喷涂烘干装置包括旋转喷涂加热器1；所述旋转喷涂加热器1可以参考现有技术中旋转喷涂加热器的结构设置，这里不再赘述。

所述坩埚喷涂烘干装置还包括坩埚顶盖2；所述坩埚顶盖2包括外壳体21和支架22；所述外壳体21和所述支架22均可以为钢制，当然也可以采用其他材料制成。

支架22上设有内部加热器221，所述内部加热器221可以采用管式加热器，内部安装电阻丝，该种加热器可以在空气中加热。当将内部加热器221放置在坩埚3内部时，可以通过热辐射的方式对坩埚3的内壁加热。

坩埚顶盖2与旋转喷涂加热器1可拆卸连接。具体地，坩埚顶盖2的两端固接有支柱23，旋转喷涂加热器1的外壁设有凸台11，所述凸台11上设有与所述支柱23对应的支柱孔，即所述支柱23可以穿过所述支柱孔；所述凸台11上还设有螺纹孔和与所述螺纹孔配合的螺栓12，所述螺纹孔的轴线与所述支柱孔的轴线垂直。当需要坩埚顶盖2与旋转喷涂加热器1连接时，将坩埚顶盖2的支柱23穿过支柱孔，确定坩埚顶盖2和坩埚3上侧的对应位置后，将与螺栓孔配合的螺栓12旋紧，即可固定支柱23的位置，从而将坩埚顶盖2与旋转喷涂加热器1固定；当需要打开坩埚顶盖2时，只需旋出螺栓12，将坩埚顶盖2的支柱23从支柱孔中取出即可。

由于坩埚顶盖2的外壳体21为钢制外壳体，热量容易散失，为了防止热量穿过外壳体21散失，避免安全事故，在外壳体21内部设有保温层211，所述保温层211可以为保温石棉，当然也可以采用其他保温材料。

进一步地，为了防止热量外溢和保护坩埚3的上侧边缘不被磨损，在坩埚顶盖2的支架22下方设有耐高温橡胶圈222；所述耐高温橡胶圈222的中部设有与坩埚3周壁的上侧配合的坩埚槽，即所述坩埚槽的宽度略大于坩埚3的壁厚，这里的略大于是指坩埚3的周壁上侧能够嵌入坩埚槽内，坩埚槽的深度可以选取5mm，当然也可以根据实际情况作出调整。由于橡胶具有很好的弹性，耐高温橡胶圈222与坩埚3配合后可以起到很好的密封作用，从而有效地防止坩埚3内部的热量外溢。

工作时，先将坩埚3装入旋转喷涂加热器1内，再将坩埚顶盖2与旋转喷涂加热器1连接固定，在安装时，支柱23穿过支柱孔后，确定耐高温橡胶圈222的坩埚槽与坩埚3的周壁上侧配合后，即可旋紧螺栓12，固定坩埚顶盖2的位置。打开内部加热器221和旋转喷涂加热器1的电源，内部加热器221和旋转喷涂加热器1同时加热，当坩埚3的温度上升到70°C左右时，断开内部加热器221电源，松开螺栓12，打开坩埚顶盖2，对坩埚3内壁进行喷涂作业，当喷涂作业完成后，再次将坩埚顶盖2和旋转喷涂加热器1连接固定，打开内部加热器221的电源，使内部加热器221和旋转喷涂加热器1同时对坩埚2进行烘干，烘干作业完成后，再次打开坩埚顶盖2，自然冷却到室温后，即可进行装料操作。

本发明提供的坩埚喷涂烘干装置在旋转喷涂加热器的上方加装了坩埚顶盖装置，通过安装在坩埚顶盖的内部加热器和旋转喷涂加热器的共同加热，提高升温速率，不仅可以减少喷涂作业前坩埚从室温升至70°C左右的加热时间，还可以对坩埚进行烘干作业，减少工序，节省购置坩埚烘箱的成本。与现有技术相比，本发明提供的坩埚喷涂烘干装置既提高了工作效率，又降低了加工成本。

可以对上述坩埚喷涂烘干装置作出进一步的改进。

进一步地，可以在坩埚顶盖2上设置抽空管道24，所述抽空管道24用于与真空泵（图中未示出）连接，所述抽空管道24延伸至坩埚顶盖2的内壁，以便将坩埚3内的空气和水分抽走，强制排气；抽空管道24可以采用钢制管道，当然也可以采用其他材料制成的管道。

增设抽空管道24后，在喷涂作业前对坩埚3进行加热的同时，进行抽真空处理，可以防止加热过程中因坩埚3温度升高，空气压力变化导致的漏气；在对坩埚3进行烘干作业的同时，与真空泵连接的抽空管道24可以强制排出坩埚3内的水分，增加氮化硅溶液水分的挥发，缩短水分挥发时间，进一步缩短坩埚3的烘干时间，也有效地节约了电能。

进一步地，可以在坩埚顶盖2上设置测温元件25和温控仪（图中未示出）；测温元件25用于测量坩埚3内的热场温度，并将所测温度以电流的方式传输给温控仪，通过温控仪调节内部加热器221的加热温度和加热时间，从而保证加热温度的恒定。其中，测温元件25可以为测温热电偶，也可以设置为温度传感器。

在喷涂作业前的加热过程中，可以将与测温元件25连接的温控仪设定为70°C，当温控仪显示温度为70°C的时候即可断开内部加热器221的电源，完成喷涂作业前的加热。

在喷涂作业完成后，对坩埚3进行烘干作业时，可以将温控仪的温度设定为200°C，因为水的沸点为100°C，在200°C的高温下可以加速水分的蒸发，配合真空系统的使用，加速坩埚3的烘干过程。

采用测温元件25和温控仪，可以有效地反馈和控制温度，保证坩埚内壁的恒温效果。

这里需要说明的是，上述对温度的设定值也可以根据实际需要做出相应的调整，并不局限于上述所述值。

与现有技术相比，本发明所提供的坩埚喷涂烘干装置加装了坩埚顶盖装置，利用坩埚顶盖装置的特有结构结合现有的旋转喷涂加热器将坩埚的喷涂、烘干作业集成为一体，节约了购置坩埚烘箱的成本；而且坩埚顶盖的内部加热器和与抽空管道连接的真空泵的功率相对于坩埚烘箱来说小很多，且缩短了坩埚喷涂、烘干的作业时间，不仅提高了工作效率，也节约了电能。

此外，本发明还提供了一种坩埚喷涂烘干的方法，包括如下步骤：

11）准备：将坩埚装入旋转喷涂加热器，并将坩埚卡紧固定；接着将坩埚顶盖与旋转喷涂加热器连接固定；

12）预加热：打开旋转喷涂加热器和坩埚顶盖的内部加热器的开关，并开启真空泵，进行抽真空处理；到达加热温度预设值时，断开内部加热器的电源，并关闭真空泵；

所述加热温度预设值可以设置为70°C，也可以设置为80°C，当然也可以根据实际需要做出调整。

13）喷涂：打开坩埚顶盖，对坩埚进行喷涂作业；

14）烘干：再次将坩埚顶盖与旋转喷涂加热器连接固定，打开内部加热器的开关，并开启真空泵，对坩埚内壁进行烘干作业，最后关闭真空泵，断开旋转喷涂加热器和内部加热器的电源，再次打开坩埚顶盖，使坩埚自然冷却到室温。

进一步地，步骤14中，可以通过温控仪设定烘干温度预设值，在该烘干温度预设值下持续加热烘干预设时间。

其中，所述烘干温度设定值可以设置为200°C，所述烘干预设时间可以设置为两个小时；当然在实际操作中可以根据需要做出调整。

由于上述坩埚喷涂烘干装置具有上述技术效果，所以应用该坩埚喷涂烘干装置的坩埚喷涂烘干方法也具备相应的技术效果，这里不再赘述。

以上对本发明所提供的坩埚喷涂烘干装置及其方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种坩埚喷涂烘干装置，包括旋转喷涂加热器，其特征在于，还包括位于所述旋转喷涂加热器上方的坩埚顶盖，所述坩埚顶盖的中部设有内部加热器；所述坩埚顶盖与所述旋转喷涂加热器可拆卸连接。

2.如权利要求1所述的坩埚喷涂烘干装置，其特征在于，所述坩埚顶盖上固接有用于连接真空泵的抽空管道，所述抽空管道延伸至所述坩埚顶盖的内壁。

3.如权利要求2所述的坩埚喷涂烘干装置，其特征在于，所述抽空管道为钢制管道。

4.如权利要求1所述的坩埚喷涂烘干装置，其特征在于，所述坩埚顶盖的外壳体内部设有保温层。

5.如权利要求4所述的坩埚喷涂烘干装置，其特征在于，所述保温层为保温石棉。

6.如权利要求1所述的坩埚喷涂烘干装置，其特征在于，所述坩埚顶盖还包括耐高温橡胶圈，所述耐高温橡胶圈具有与坩埚对应的坩埚槽，所述坩埚的上边缘能够嵌入所述坩埚槽内。

7.如权利要求1所述的坩埚喷涂烘干装置，其特征在于，所述坩埚顶盖上进一步设有测温元件和温控仪，所述测温元件用于测量坩埚内的热场温度并将所测温度传输给所述温控仪；所述温控仪用于调节所述内部加热器的加热温度和加热时间。

8.如权利要求1至7任一项所述的坩埚喷涂烘干装置，其特征在于，所述坩埚顶盖的两端固接有支柱，所述旋转喷涂加热器的外壁设有凸台，所述凸台上设有与所述支柱对应的支柱孔；所述凸台上还设有螺纹孔和与所述螺纹孔配合的螺栓，以便限制所述支柱的位置。

9.一种坩埚喷涂烘干的方法，其特征在于，包括如下步骤：

11）准备：将坩埚装入旋转喷涂加热器，并将坩埚卡紧固定；接着将坩埚顶盖与旋转喷涂加热器连接固定；

12）预加热：打开旋转喷涂加热器和坩埚顶盖的内部加热器的开关，并开启真空泵，进行抽真空处理；到达加热温度预设值时，断开内部加热器的电源，并关闭真空泵；

13）喷涂：打开坩埚顶盖，对坩埚进行喷涂作业；

14）烘干：再次将坩埚顶盖与旋转喷涂加热器连接固定，打开内部加热器的开关，并开启真空泵，对坩埚内壁进行烘干作业，最后关闭真空泵，断开旋转喷涂加热器和内部加热器的电源，再次打开坩埚顶盖，使坩埚自然冷却到室温。

10.如权利要求9所述的坩埚喷涂烘干的方法，其特征在于，步骤14）中，通过温控仪设定烘干温度预设值，在该烘干温度预设值下持续加热烘干预设时间。

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