CN108300981A - 一种用于石墨舟的预热箱 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于石墨舟的预热箱，包括盖板、预热箱主体和加热元件，预热箱主体包括顶板、后侧板和底板，盖板包括左侧板、右侧板和前侧板，顶板、后侧板、底板与左侧板、右侧板和前侧板围成一个放置石墨舟的空腔，加热元件设于该空腔内，底板的左侧、右侧和前侧分别设有左侧增高梁、右侧增高梁和前侧增高梁，左侧板、右侧板和前侧板分别支承于左侧增高梁、右侧增高梁和前侧增高梁上，前侧增高梁与左侧增高梁和右侧增高梁之间预留石墨舟通道，顶板左端面与左侧板的内侧面共面，顶板的右端面与右侧板的内侧面共面，盖板、预热箱主体之间设有驱动盖板沿后侧板升降的升降驱动。本发明具有专门针对石墨舟进行加热、占用空间小的优点。

Description

一种用于石墨舟的预热箱
技术领域
本发明涉及光伏制造领域中石墨舟加热工艺，尤其涉及一种用于石墨舟的预热箱。
背景技术
太阳能高效PERC电池(钝化发射极及背局域接触电池)的加工工艺主要包括：制绒，扩散，刻蚀，背钝化(平板PECVD)，表面镀膜(管式PECVD)，激光消融，丝印烧结，测试分选等9道工序。表面镀膜(管式PECVD)是生产太阳能电池片的核心工序之一，因此管式PECVD工序的时间长短直接影响电池片的产能。由于需要将石墨舟从常温加热到500℃才能进行表面镀膜，然后现阶段管式PECVD工序时间过长，工艺时间需要37-40分钟，不能适应现阶段大产能的需求。目前，也有采用普通的加热箱对石墨舟进行预热，然而普通的加热箱占用空间大，加热不均匀，不利于石墨舟这样长物体的进出。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种对专门针对石墨舟进行加热、占用空间小的用于石墨舟的预热箱。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种用于石墨舟的预热箱，包括盖板、预热箱主体和加热元件，所述预热箱主体包括连接成一体的顶板、后侧板和底板，所述盖板包括连接成一体的左侧板、右侧板和前侧板，所述预热箱主体的顶板、后侧板、底板与盖板的左侧板、右侧板和前侧板围成一个放置所述石墨舟的空腔，所述加热元件设于所述空腔内，所述底板的左侧、右侧和前侧分别设有左侧增高梁、右侧增高梁和前侧增高梁，所述左侧板、右侧板和前侧板分别支承于左侧增高梁、右侧增高梁和前侧增高梁上，所述前侧增高梁与左侧增高梁和右侧增高梁之间预留石墨舟通道，所述顶板左端面与左侧板的内侧面共面，所述顶板的右端面与右侧板的内侧面共面，所述盖板、预热箱主体之间设有驱动盖板沿后侧板升降的升降驱动。
作为上述技术方案的进一步改进：
所述加热元件设置为两组，一组设于顶板上，一组设于底板上。
所述加热元件为红外灯管。
所述后侧板内侧面与前侧板内侧面均为反射面。
所述升降驱动包括升降气缸和设于升降气缸伸出端的连接板，所述连接板与盖板连接。
所述石墨舟通道内设有用于定位所述石墨舟的楔形定位块。
所述前侧板包括铝型材立柱、镜面钢、保温棉和外蒙皮，所述镜面钢固定在铝型材立柱上，所述保温棉夹于外蒙皮与镜面钢之间，所述左侧板与右侧板的结构与所述前侧板的结构相同。
所述左侧板、右侧板和前侧板之间通过L形衬条连接。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明的用于石墨舟的预热箱，通过在设计一个专门用于加热石墨舟的预热箱，利用加热元件，在石墨舟进入管式PECVD设备前，对石墨舟进行预热，使石墨舟能够在短时间内温度迅速上升到200℃，然后把预热好的石墨舟放入PECVD炉管进行表面镀膜工艺，可以缩短工艺时间7分钟，预热箱尽可能缩短恒温时间，继而缩短蒸镀减发射膜的工艺时间，最终提高单台管式PECVD设备的整体产能，大大提升了产能；此外，本发明的预热箱，在满足强度、刚度、耐高温、功率等情况下，实现了预热箱打开总高度在650mm以下，满足了PECVD缓存台空间非常有限的要求。
附图说明
图1是本发明的预热箱的结构示意图(预热箱打开)。
图2是本发明中预热箱主体的结构示意图。
图3是本发明中盖板的结构示意图。
图4是本发明的预热箱关闭的示意图。
图中各标号表示：
100、盖板；110、左侧板；120、右侧板；130、前侧板；131、铝型材立柱；132、镜面钢；134、外蒙皮；200、预热箱主体；210、顶板；220、后侧板；230、底板；231、左侧增高梁；232、右侧增高梁；233、前侧增高梁；300、加热元件；301、灯管架；400、石墨舟；500、石墨舟通道；501、楔形定位块；600、升降驱动；610、升降气缸；620、连接板；700、深色有机玻璃。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1至图4所示，本实施例的用于石墨舟的预热箱，包括盖板100、预热箱主体200和加热元件300，预热箱主体200包括连接成一体的顶板210、后侧板220和底板230，盖板100包括连接成一体的左侧板110、右侧板120和前侧板130，预热箱主体200的顶板210、后侧板220、底板230与盖板100的左侧板110、右侧板120和前侧板130围成一个放置石墨舟400的空腔，加热元件300设于空腔内，底板230的左侧、右侧和前侧分别设有左侧增高梁231、右侧增高梁232和前侧增高梁233，左侧板110、右侧板120和前侧板130分别支承于左侧增高梁231、右侧增高梁232和前侧增高梁233上，前侧增高梁233与左侧增高梁231和右侧增高梁232之间预留石墨舟通道500，顶板210左端面与左侧板110的内侧面共面，顶板210的右端面与右侧板120的内侧面共面，盖板100、预热箱主体200之间设有驱动盖板100沿后侧板220升降的升降驱动600。
本实施例中，首先打开盖板100，即盖板100上升至设定位置后，冷的石墨舟400从两侧的石墨舟通道500移动至预热箱主体200内，然后盖板100下降至预热箱关闭，对石墨舟400进行加热。底板230的左侧、右侧和前侧分别设有左侧增高梁231、右侧增高梁232和前侧增高梁233，这样盖板100打开时，整个预热箱的高度降低了，通过这种巧妙的结构设计，实现预热箱高度降低打75mm，同时，也减轻整个预热箱质量。
本发明的用于石墨舟的预热箱，通过在设计一个专门用于加热石墨舟400的预热箱，利用加热元件300，在石墨舟400进入管式PECVD设备前，对石墨舟400进行预热，使石墨舟400能够在短时间内温度迅速上升到200℃，然后把预热好的石墨舟400放入PECVD炉管进行表面镀膜工艺，可以缩短工艺时间7分钟，大大提升了产能，此外，在满足预热要求的情况下，预热箱打开后的总高度控制在650mm以内，减少了占用空间。
本实施例中，加热元件300设置为两组，一组设于顶板210上，一组设于底板230上。加热元件300为红外灯管，高功率红外灯管做为加热源，同时后侧板220内侧面与前侧板130内侧面均为反射面，反射面用于反射红外加热管的热量，提升石墨舟400对能量的利用率。
本实施例中，升降驱动600包括升降气缸610和设于升降气缸610伸出端的连接板620，连接板620与盖板100连接。连接板620通过螺钉固定在盖板100的右侧板120上。
本实施例中，石墨舟通道500内设有用于定位石墨舟400的楔形定位块501。楔形定位块501的斜面实现对石墨舟400的定位，具有的定位准确，可保证机械手(图中未示出)对石墨舟400的准确抓取。石墨舟400从两侧的石墨舟通道500移动至预热箱主体200内。
本实施例中，前侧板130包括铝型材立柱131、镜面钢132、保温棉(图中未示出)和外蒙皮134，镜面钢132固定在铝型材立柱131上，保温棉夹于外蒙皮134与镜面钢132之间，左侧板110、右侧板120和前侧板130三者之间通过L形的衬条(图中未示出)连接。设置保温棉，起到隔热和保温的作用，提高预热箱的加热效果，采用镜面钢132用于反射红外灯管的热量，提升石墨舟400对能量的利用率。
本实施例中，左侧板110与右侧板120的结构与前侧板130的结构相同。预热箱主体200的后侧板220与前侧板130的结构相同。预热箱主体200顶板210的结构与前侧板130的结构相似，也需要保温棉133，无需镜面钢132，镜面钢132可用钢板代替即可。
本实施例中，顶板210上设有灯管架301，上端的红外灯管一端设于灯管架301上，另一端穿设于后侧板220上，底板230上灯管架301的固定在前侧增高梁233，下端的红外灯管一端设于灯管架301上，另一端穿设于后侧板220上。
本实施例中，后侧板220背面设有深色有机玻璃700，用于隔离预热箱的电路板。
工作原理：
预热箱包括两个工作状态，分别如图1打开状态和图4闭合状态。图1中石墨舟400放置于预热箱空腔内。预热箱放在PECVD净化台缓存架上，插片机将上一道工序完成的电池片插入石墨舟400，预热箱打开，机械手将石墨舟400放入预热箱，石墨舟400在预热箱内加热温度迅速升高到200℃以上，预热箱打开，机械手将石墨舟400取出，放入PECVD缓存架(图中未示出)上，然后送入炉体柜(图中未示出)进行表面镀膜工艺。正是由于PECVD缓存架空间有限，因此需要对预热箱的整体高度进行合理设计，保证打开后的预热箱的高度不与PECVD缓存架的存放区高度干涉。
本发明的根本依据是比热容原理，具体公式如下所示：
Q＝c·m·ΔT (1)
Q为吸收(或放出)的热量；m是物体的质量；ΔT是吸热后的温度所上升(下降)值。
石墨舟400的体积V＝0.009591m2，石墨舟400的密度ρ＝2.25×103kg/m3,通过质量密度公式：
ρ＝m/V (2)
可以得到石墨舟400的质量m＝21.58kg，然后根据公式(1)可得到石墨舟400加热到200摄氏度所需要吸收的热量Q＝2757892J。因为，吸收的热量全部是红外灯管发热提供，因此红外灯管预热所做的工W＝Q，60秒内提升到200摄氏度，因此可通过功率公式可计算灯管的功率,P＝22982J/s。从而可以得出灯管的数量、单个灯管的功率。
P＝W/t (3)
本发明的预热箱，在满足强度、刚度、耐高温、功率等情况下，实现了预热箱打开总高度在650mm以下，满足了PECVD缓存台空间非常有限的要求。预热箱尽可能缩短恒温时间，继而缩短蒸镀减发射膜的工艺时间，最终提高单台管式PECVD设备的整体产能。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (8)

1.一种用于石墨舟的预热箱，其特征在于：包括盖板(100)、预热箱主体(200)和加热元件(300)，所述预热箱主体(200)包括连接成一体的顶板(210)、后侧板(220)和底板(230)，所述盖板(100)包括连接成一体的左侧板(110)、右侧板(120)和前侧板(130)，所述预热箱主体(200)的顶板(210)、后侧板(220)、底板(230)与盖板(100)的左侧板(110)、右侧板(120)和前侧板(130)围成一个放置所述石墨舟(400)的空腔，所述加热元件(300)设于所述空腔内，所述底板(230)的左侧、右侧和前侧分别设有左侧增高梁(231)、右侧增高梁(232)和前侧增高梁(233)，所述左侧板(110)、右侧板(120)和前侧板(130)分别支承于左侧增高梁(231)、右侧增高梁(232)和前侧增高梁(233)上，所述前侧增高梁(233)与左侧增高梁(231)和右侧增高梁(232)之间预留石墨舟通道(500)，所述顶板(210)左端面与左侧板(110)的内侧面共面，所述顶板(210)的右端面与右侧板(120)的内侧面共面，所述盖板(100)、预热箱主体(200)之间设有驱动盖板(100)沿后侧板(220)升降的升降驱动(600)。
2.根据权利要求1所述的用于石墨舟的预热箱，其特征在于：所述加热元件(300)设置为两组，一组设于顶板(210)上，一组设于底板(230)上。
3.根据权利要求2所述的用于石墨舟的预热箱，其特征在于：所述加热元件(300)为红外灯管。
4.根据权利要求3所述的用于石墨舟的预热箱，其特征在于：所述后侧板(220)内侧面与前侧板(130)内侧面均为反射面。
5.根据权利要求1至4任意一项所述的用于石墨舟的预热箱，其特征在于：所述升降驱动(600)包括升降气缸(610)和设于升降气缸(610)伸出端的连接板(620)，所述连接板(620)与盖板(100)连接。
6.根据权利要求1至4任意一项所述的用于石墨舟的预热箱，其特征在于：所述石墨舟通道(500)内设有用于定位所述石墨舟(400)的楔形定位块(501)。
7.根据权利要求1至4任意一项所述的用于石墨舟的预热箱，其特征在于：所述前侧板(130)包括铝型材立柱(131)、镜面钢(132)、保温棉和外蒙皮(134)，所述镜面钢(132)固定在铝型材立柱(131)上，所述保温棉夹于外蒙皮(134)与镜面钢(132)之间，所述左侧板(110)与右侧板(120)的结构与所述前侧板(130)的结构相同。
8.根据权利要求7所述的用于石墨舟的预热箱，其特征在于：所述左侧板(110)、右侧板(120)和前侧板(130)之间通过L形衬条连接。
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