CN110582131A - 一种用于太阳能薄膜电池制备的电热元件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及太阳能薄膜电池制造装备领域，具体是一种用于太阳能薄膜电池制备的电热元件，所述该电热元件包括设置有内置热电偶的内保护套管，所述内保护套管外部设有氧化镁杆，而氧化镁杆外部设有外保护套管，且外保护套管外壁烧结有一层保护涂层，外保护套管的材质为合金材料；保护涂层可在高温高腐蚀环境下可以有效保护电热元件套管不受影响；保护套管的材质为合金材料，具有耐高温特性及高温下具有良好的耐腐蚀性能，同时镍基合金具有高辐射率，使加热效率更高，使热量通过辐射有效传递，增加了电热元件的使用寿命；所述氧化镁杆上盘绕有多组发热芯线，进而可独立控制的分区，用于过程温度均匀控制，可实现过程温度均匀控制。

Description

一种用于太阳能薄膜电池制备的电热元件
技术领域
本发明涉及太阳能薄膜电池制造装备领域，具体是一种用于太阳能薄膜电池制备的电热元件。
背景技术
太阳薄膜能电池制造工艺采用的高速物理气相沉积技术中，通过溅射技术在高温环境下将电池各功能层沉积在柔性或刚性基板上，实现连续、大批量生产高效太阳能电池；温度对大面积太阳薄膜能电池的性能起着至关重要的作用，在工艺制程中，基片处于高温密闭的真空腔室内，被激发出的原子、分子或离子态的气相物质粒子沉积在基体表面形成膜层，温度的均匀性对沉积层的膜厚、附着力及内应力、绕射性均有不同程度的影响，进一步影响光伏电池的转化效率；同时腔室内通有高温硒蒸气具有极强的腐蚀性，且工艺温度达到了950℃及以上，目前用于制备光伏电池镀膜设备中配备的单端电热元件在高温800℃以上真空工作环境中，存在以下的问题：
1、辐射型单端电热元件在高温800℃以上时，高功率密度电热元件的寿命极短，在几个生产周期后需要更换，维护费用高；
2、真空镀膜腔室内通有高温硒蒸汽，具有强腐蚀性，普通不锈钢电热元件表面会短时间内因无法承受其腐蚀性而损坏；
3、目前电热元件整体加热，无法调控温场，在腔室内由于工艺气体存在，会出现上部温度高，下部温度低的温场分布；会造成镀膜不均匀。
即会出现寿命短、耐腐蚀性差、温场单一，存在腔室上中下区域温场温差大，温度不均匀，造成镀膜不均匀，成膜质量差及在一定周期内更换电热元件带来的维护费用高昂等缺陷。
因此，为了克服上述问题，本发明提供一种用于太阳能薄膜电池制备的电热元件。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于太阳能薄膜电池制备的电热元件，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种用于太阳能薄膜电池制备的电热元件，所述该电热元件包括设置有内置热电偶的内保护套管，所述内保护套管外部设有氧化镁杆，而氧化镁杆外部设有外保护套管，且外保护套管外壁烧结有一层保护涂层，外保护套管的材质为合金材料；
保护涂层可在高温高腐蚀环境下可以有效保护电热元件套管不受影响；保护套管的材质为合金材料，具有耐高温特性及高温下具有良好的耐腐蚀性能，同时镍基合金具有高辐射率，使加热效率更高，使热量通过辐射有效传递，增加了电热元件的使用寿命；
所述氧化镁杆为开设有多个孔洞的高纯氧化镁管，工作在1000℃工况下仍具有良好的电气性能，绝缘耐压及泄露电流均可以满足相应标准；
所述氧化镁杆上盘绕有多组发热芯线，进而可独立控制的分区，用于过程温度均匀控制，可实现过程温度均匀控制。
本发明进一步的方案：所述保护涂层为搪瓷涂层。
本发明再进一步的方案：所述保护套管的材质为镍基合金材料。
本发明再进一步的方案：所述氧化镁杆上盘绕有多组发热芯线。
本发明再进一步的方案：所述氧化镁杆同外保护套管之间填充有绝缘导热材料。
本发明再进一步的方案：所述外保护套管端口处设有安装法兰。
本发明再进一步的方案：所述安装法兰外侧固定有电缆引出插头。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明中氧化镁杆上盘绕有多组发热芯线，可独立控制的分区，用于过程温度均匀控制，可实现过程温度均匀控制；
2、本发明便于维护，合理简单的安装结构可以在最短的停机时间内轻松拆卸和更换；
3、本发明中保护涂层可在高温高腐蚀环境下可以有效保护电热元件套管不受影响；
4、本发明中合金材料保护套管具有耐高温特性及高温下具有良好的耐腐蚀性能，同时镍基合金具有高辐射率，使加热效率更高，使热量通过辐射有效传递，增加了电热元件的使用寿命。
附图说明
图1为本发明用于太阳能薄膜电池制备的电热元件的结构示意图。
图2为图1中加热器内置热电偶的结构示意图。
图中：1-保护涂层；2-外保护套管；3-氧化镁杆；4-发热芯线；5-内保护套管；6-安装法兰；7-电缆引出插头；8-内置热电偶。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细地说明。
太阳薄膜能电池制造工艺采用的高速物理气相沉积技术中，通过溅射技术在高温环境下将电池各功能层沉积在柔性或刚性基板上，实现连续、大批量生产高效太阳能电池；温度对大面积太阳薄膜能电池的性能起着至关重要的作用，在工艺制程中，基片处于高温密闭的真空腔室内，被激发出的原子、分子或离子态的气相物质粒子沉积在基体表面形成膜层，温度的均匀性对沉积层的膜厚、附着力及内应力、绕射性均有不同程度的影响，进一步影响光伏电池的转化效率；同时腔室内通有高温硒蒸气具有极强的腐蚀性，且工艺温度达到了950℃及以上，目前用于制备光伏电池镀膜设备中配备的单端电热元件在高温800℃以上真空工作环境中，存在以下的问题：1、辐射型单端电热元件在高温800℃以上时，高功率密度电热元件的寿命极短，在几个生产周期后需要更换，维护费用高；2、真空镀膜腔室内通有高温硒蒸汽，具有强腐蚀性，普通不锈钢电热元件表面会短时间内因无法承受其腐蚀性而损坏；3、目前电热元件整体加热，无法调控温场，在腔室内由于工艺气体存在，会出现上部温度高，下部温度低的温场分布；会造成镀膜不均匀。即会出现寿命短、耐腐蚀性差、温场单一，存在腔室上中下区域温场温差大，温度不均匀，造成镀膜不均匀，成膜质量差及在一定周期内更换电热元件带来的维护费用高昂等缺陷。
因此，为了克服上述问题，本发明提供一种用于太阳能薄膜电池制备的电热元件，请参阅图1和图2，以及实施例1和实施例2。
实施例1
一种用于太阳能薄膜电池制备的电热元件，所述该电热元件包括设置有内置热电偶8的内保护套管5，所述内保护套管5外部设有氧化镁杆3，而氧化镁杆3外部设有外保护套管2，且外保护套管2外壁烧结有一层保护涂层1，外保护套管2的材质为合金材料；优化的，所述保护涂层1为搪瓷涂层，保护涂层1可在高温高腐蚀环境下可以有效保护电热元件套管不受影响；优化的，所述外保护套管2的材质为镍基合金材料，具有耐高温特性及高温下具有良好的耐腐蚀性能，同时镍基合金具有高辐射率，使加热效率更高，使热量通过辐射有效传递，增加了电热元件的使用寿命；
所述氧化镁杆3为开设有多个孔洞的高纯氧化镁管，工作在1000℃工况下仍具有良好的电气性能，绝缘耐压及泄露电流均可以满足相应标准；
所述氧化镁杆3上盘绕有多组发热芯线4，进而可独立控制的分区，用于过程温度均匀控制，可实现任何其他单护套电热元件无法达到的过程温度均匀控制。
实施例2
本发明实施例中提供了一种用于太阳能薄膜电池制备的电热元件，其具体是在实施例1的基础上进行的进一步的限定。
如图1和图2所示，所述氧化镁杆3上盘绕有多组发热芯线4。优化的，所述氧化镁杆3和外保护套管之间填充有绝缘氧化镁粉。
所述外保护套管2端口处设有安装法兰6，而安装法兰6外侧固定有电缆引出插头7。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
上面对本发明的较佳实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (7)

1.一种用于太阳能薄膜电池制备的电热元件，其特征在于，该电热元件包括设有内置热电偶（8）的内保护套管（5），其中，
所述内保护套管（5）外部设有氧化镁杆（3），而氧化镁杆（3）外部设有外保护套管（2），且保护套管（2）外壁烧结一层保护涂层（1），外保护套管（2）的材质为合金材料；
所述氧化镁杆（3）为开设有多个孔洞的高纯氧化镁管；
所述氧化镁杆（3）上盘绕有多组发热芯线（4）。
2.根据权利要求1所述的一种用于太阳能薄膜电池制备的电热元件，其特征在于，所述保护涂层（1）为搪瓷涂层。
3.根据权利要求1所述的一种用于太阳能薄膜电池制备的电热元件，其特征在于，所述保护套管（2）的材质为镍基合金材料。
4.根据权利要求1所述的一种用于太阳能薄膜电池制备的电热元件，其特征在于，所述氧化镁杆（3）上盘绕有多组发热芯线（4）。
5.根据权利要求1或4所述的一种用于太阳能薄膜电池制备的电热元件，其特征在于，所述氧化镁杆（3）同外保护套管(2)之间填充有绝缘氧化镁粉。
6.根据权利要求1所述的一种用于太阳能薄膜电池制备的电热元件，其特征在于，所述外保护套管（2）端口处设有安装法兰（6）。
7.根据权利要求6所述的一种用于太阳能薄膜电池制备的电热元件，其特征在于，所述安装法兰（6）外侧固定有电缆引出插头（7）。
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