CN111430476B - 一种碲化镉薄膜太阳能电池的氯化镉涂覆装备 - Google Patents

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Abstract

本发明属于太阳能电池的工艺生产技术领域，公开了一种碲化镉薄膜太阳能电池的氯化镉涂覆装备，包括输送装置和滚涂装置；所述滚涂装置包括涂覆组件和用于对涂覆组件提供氯化镉溶液的给液组件；所述涂覆组件设置于输送装置的上方，所述涂覆组件和输送装置之间设有间隙，所述间隙与电池芯片的厚度相匹配。本发明能够避免氯化镉溶液的雾化扩散，优化作业环境，以此减少工作人员与氯化镉的过量接触，从而减少工作坏境给工作人员带来的危害。

Description

一种碲化镉薄膜太阳能电池的氯化镉涂覆装备
技术领域
本发明属于太阳能电池的工艺生产技术领域，尤其涉及一种碲化镉薄膜太阳能电池的氯化镉涂覆装备。
背景技术
太阳能电池是一种利用太阳光直接发电的光电半导体薄片，太阳能电池只要受一定照度的光照射，就能够输出电压，人们可以通过其输出的电压用于日常使用，也可以用于储存。
目前，碲化镉薄膜太阳能电池被广泛认为是结构简单，生产成本相对低廉，商业化进展最快的高效廉价的薄膜电池。碲化镉太阳能电池芯片的制备工艺中，均需涂覆氯化镉进行重结晶反应，而由于氯化镉毒性强，具有致癌性、致突变性和急性毒性，因此，工作人员过量接触，将会对工作人员的身体健康造成不利影响。
目前最常用的涂覆工艺是超声喷雾工艺。超声喷雾具有高传输效率、无堵塞、耐用性能好等特点，并且还能减少材料使用，能够处理高固体材料和钛结构，可抵抗多种溶剂和磨损，因此是工业界广泛使用的喷涂工艺；由于在使用氯化镉溶液进行超声喷雾喷涂时，氯化镉溶液会产生雾化扩散，因而将影响工作人员的身体健康。
此外，有一种涂覆工艺能够避免氯化镉溶液雾化扩散，即丝网印刷。但是，丝网印刷是将氯化镉先附在丝网上，再利用刷子将氯化镉刮刷在太阳能电池的表面；虽然这种工艺能够避免氯化镉溶液雾化扩散，但是其工艺繁杂，效率不高，不利于工作人员的操作。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明公开了一种碲化镉薄膜太阳能电池的氯化镉涂覆装备，能够避免氯化镉溶液的雾化扩散，优化作业环境，以此减少工作人员与氯化镉的过量接触，从而减少工作坏境给工作人员带来的危害。本发明的具体技术方案如下：
一种碲化镉薄膜太阳能电池的氯化镉涂覆装备，包括：
输送装置；以及
滚涂装置，所述滚涂装置包括：
涂覆组件，所述涂覆组件设置于输送装置的上方，所述涂覆组件和输送装置之间设有间隙，所述间隙与电池芯片的厚度相匹配；以及
用于对涂覆组件提供氯化镉溶液的给液组件。
本发明利用给液组件将氯化镉溶液添加至涂覆组件的表面，使涂覆组件的表面存在氯化镉溶液，此时，当电池芯片通过涂覆组件时，涂覆组件能够将氯化镉溶液涂抹在电池芯片的表面，从而实现氯化镉涂覆；通过该工艺，能够避免氯化镉溶液雾化扩散，以使工作环境不受污染，从而避免氯化镉对工作人员造成危害；相对于超声喷雾的工艺来说，还能够在一定程度上避免超声设备对工作人员造成的超声危害。
优选的，所述涂覆组件包括涂覆辊；当输送装置将电池芯片运送至涂覆辊的下方时，所述涂覆辊与电池芯片的上表面接触。
在本发明中，滚涂装置采用涂覆辊对电池芯片进行涂覆；当输送装置将电池芯片运送至涂覆辊的下方时，涂覆辊与电池芯片接触，此时，在该接触点，涂覆辊的线速度方向与电池芯片的速度方向相同，涂覆辊的线速度大小也与电池芯片的速度大小相等，由此可以避免涂覆辊干扰电池芯片的原有运动，避免因此造成电池芯片的位置产生变化，从而影响电池芯片的涂覆效果。
优选的，所述涂覆辊由吸水材料制成。
当氯化镉溶液被添加至涂覆辊后，如果涂覆辊不具有吸水性，那么氯化镉溶液将沿涂覆辊的外径滴落，由此造成氯化镉溶液的浪费，也会造成氯化镉溶液涂抹不均，从而使电池芯片达不到最终要求的使用效果；如果涂覆辊具有吸水性，那么涂覆辊就会对氯化镉溶液进行吸收，此时涂覆辊的表面被氯化镉溶液浸湿，因而在节约资源的基础上，能够使电池芯片得到均匀的涂抹。
优选的，所述涂覆组件还包括挤压辊；所述挤压辊位于涂覆辊的一侧，并于涂覆辊接触；所述挤压辊的转动方向与涂覆辊的转动方向相反；所述挤压辊和电池芯片之间存在间隙。
当涂覆辊浸入的氯化镉溶液较多时，工作人员能够利用挤压辊对涂覆辊的表面进行挤压，以使得涂覆辊内多余的氯化镉溶液挤出，从而更好的满足均匀涂覆的工艺要求；当挤压辊开启后，挤压辊和涂覆辊之间存在挤压作用，在产生挤压作用的连接处，挤压辊和涂覆辊的线速度大小相等，线速度方向相同，以此使涂覆辊的表面受力均匀，从而保证挤压辊每一次对涂覆辊进行的挤压作用所挤出的氯化镉溶液的量相等。
优选的，所述涂覆组件还包括用于调节挤压辊和涂覆辊之间距离的调节机构。
所述调节机构的设置能够调整挤压辊对涂覆辊的挤压力，挤压辊与涂覆辊之间的接触具有一定的作用力，当挤压辊和涂覆辊之间接触较紧时，挤压辊对涂覆辊产生的挤压力较大，此时能够更多的挤出涂覆辊中多余的液体，当挤压辊和涂覆辊之间的接触较松时，挤压辊对涂覆辊产生的挤压力较小，此时，挤压辊并不能过多的挤出涂覆辊中的液体；对于挤压辊对涂覆辊的松紧调节，取决于工作人员对于涂覆工艺的具体实施方案，因此，如果能够使挤压辊和涂覆辊之间的接触松紧能够进行调节，那么本发明将会有利于工作人员调整至均匀的涂覆工艺。
优选的，所述调节机构包括固定件和调节件；所述固定件与外部连接体固定；所述固定件设有滑轨或滑槽；所述调节件与挤压辊固定连接，并通过滑轨或滑槽与固定件滑动连接。
调节机构可以是通过滑动的方式进行调节，当调节件与挤压辊固定连接时，调节件带动挤压辊朝向涂覆辊运动，则挤压辊对涂覆辊挤压较紧，反之，当调节件带动挤压辊远离涂覆辊运动，则挤压辊对涂覆辊挤压较松。
优选的，所述调节机构包括固定件和调节件；所述固定件与外部连接体固定连接；所述调节件为任意停支撑；所述调节件的一端与固定件旋转连接，另一端与挤压辊固定连接。
调节机构可以是通过转动的方式进行调节，当调节件远离涂覆辊转动时，挤压辊对涂覆辊的挤压较松，当调节件朝向涂覆辊转动时，挤压辊对涂覆辊的挤压较紧。
优选的，所述给液组件包括送液管道，以及若干与送液管道连通的滴管；所述送液管道和滴管在涂覆辊的外侧或内侧将氯化镉溶液滴入涂覆辊。
在本发明中，滴管均匀的设置在送液管道上，以使涂覆辊能够对电池芯片实现均匀的涂覆；在不同的实施例中，有不同的设置方式，当送液管道和滴管位于涂覆辊的外侧时，一般使滴管对准挤压辊和涂覆辊的连接处送液即可；当送液管道和滴管位于涂覆辊的内侧时，送液管道的一端从涂覆辊的一端伸入至另一端，由于涂覆辊的转动依赖于使其转动的电机，因此电机的传动端应当避开送液管道，避免送液管道对涂覆辊的转动产生不利影响。
优选的，所述给液组件还包括可调节流量的泵体；所述送液管道通过外部管道泵体连通。
当泵体可调节时，工作人员可以通过对泵体的流量调节来实现对氯化镉溶液的添加速度的改变，由此，工作人员可以在不同的工艺环境下，选择不同用量的氯化镉溶液用以涂覆，以保证涂覆的均匀性和一致性，这样的方案可以单独使用来代替包含调节机构的技术方案，也可以结合含有调节机构的技术方案来共同使用。
优选的，所述输送装置包括若干均匀分布的传动辊。
传动辊的作用是用于运送电池芯片至涂覆辊的下方，因此均匀分布的传动辊能够使电池芯片得到稳定的运输，避免电池芯片在运输的中途脱离输送装置。
和现有技术相比，本发明使用滚涂的方式来代替超声喷雾和丝网印刷，以达到避免氯化镉溶液雾化扩散的目的，同时，本发明为工作人员提供了方便的工艺，避免了繁杂工艺影响流水线生产的效率；此外，本发明利用吸水材料制成的涂覆辊配合调节机构和/或可调流量的泵体以实现均匀的涂覆效果，以保证太阳能电池的质量。
附图说明
图1为本发明实施例的示意图；
图2为图1的左视图；
图3为本发明实施例中给液组件位于涂覆辊内侧时的一种示意图；
图4为本发明实施例中给液组件位于涂覆辊内侧时的另一种示意图；
图5为本发明实施例中调节机构为滑动连接时的示意图；
图6为本发明实施例中调节机构为转动连接时的示意图；
图7为本发明实施例中链条的设置示意图。
图中：1-电池芯片；2-涂覆辊；3-挤压辊；4-送液管道；5-滴管；6-固定件；7-调节件；8-滑槽；9-任意停支撑；10-传动辊；11-外部管道；12-齿轮；13-链条。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
如图1、图2所示，一种碲化镉薄膜太阳能电池的氯化镉涂覆装备，包括输送装置和滚涂装置；所述滚涂装置包括涂覆组件和给液组件；所述输送装置将电池芯片1运送至涂覆组件的下方，由涂覆组件对电池芯片1的上表面进行滚涂；所述给液组件将氯化镉溶液添加至涂覆组件的表面。
开启涂覆装备进行工艺生产时，氯化镉溶液添加至涂覆组件的表面，当电池芯片1输送装置运送到涂覆组件的下方时，电池芯片1的上表面与涂覆组件接触，使氯化镉溶液被涂抹至电池芯片1的上表面，在这个过程中，由于涂覆组件是以滚涂的方式进行工作的，由此避免了氯化镉溶液的雾化扩散，由此避免了工作环境遭受污染，也因此避免了氯化镉对工作人员产生危害。
为了使涂覆组件更好的实现滚涂工作，所述涂覆组件包括涂覆辊2；当输送装置将电池芯片1运送至涂覆辊2的下方时，所述涂覆辊2与电池芯片1的上表面接触。
在具体操作时，需要注意，虽然在不同的领域拥有相似的涂覆工艺，但是在本实施例中，由于太阳能电池的独特性质，在使之达到涂覆目的的同时，还必须要确保电池芯片1不会受到挤压而损坏，因此涂覆辊2对电池芯片1的作用力应适当，这需要在使用前进行相应的设备调试，如果涂覆辊2对电池芯片1的作用力过小，那么涂覆辊2的滚涂效果不佳；如果涂覆辊2对电池芯片1的作用力过大，那么涂覆辊2可能造成电池芯片1的损害。
为了达到更好的涂覆效果，所述涂覆辊2由吸水材料制成。
本实施例使用的涂覆辊2是海绵辊；海绵辊是一种海绵制成的辊体，海绵辊具有众多微孔，而且微孔之间相互连通，因此其具有良好的吸水性，此外，海绵辊还具有较好的耐腐蚀性能，因此，海绵辊的使用能够使得滚涂获得更好的效果。对于本实施例来说，海绵辊气孔率为75％～90％，吸水率为300～400min/L，因此，通过海绵辊的高密度及高吸水性，能够确保海绵辊的表面能够吸附足够的氯化镉液体，以实现均匀涂覆，如果海绵辊达不到上述气孔率和吸水率，则会影响均匀涂覆效果。
需要说明的是，在使用涂覆装备时，应当提前打开涂覆组件和给液组件，以使得氯化镉溶液能够将涂覆组件的外表面完全浸湿，从而更好的满足均匀滚覆的要求。
为了使涂覆辊2中的氯化镉液体挤出，使电池芯片1获得更加均匀的涂覆，所述涂覆组件还包括用于挤压涂覆辊2的挤压辊3；所述挤压辊3位于涂覆辊2的一侧，所述挤压辊3的转动方向与涂覆辊2的转动方向相反；所述挤压辊3和电池芯片1之间存在间隙。
在进行电池芯片1滚涂之间，最好能够完全打湿涂覆辊2的外表面，这样才能够保证滚涂的均匀性，如果不完全打湿涂覆辊2的外表面，那么在实际进行涂覆时，会造成电池芯片1的某些区域得不到足够的氯化镉涂覆，这样在之后的使用过程中，就不会达到最佳的使用效果；在此基础上，利用挤压辊3能够使用尽量少的氯化镉溶液浸湿涂覆辊2的外表面，由此在保证电池芯片1使用效果的同时，也减少了氯化镉溶液浪费。
需要注意的是，挤压辊3和电池芯片1之间并无接触，在整个滚涂装置中，仅涂覆辊2和电池芯片1存在接触关系。
为了使涂覆辊2能够直接且快捷的获得氯化镉溶液，所述给液组件包括送液管道4，以及若干与送液管道4连通的滴管5；所述送液管道4和滴管5在涂覆辊2的外侧将氯化镉溶液滴入涂覆辊2。
在本实施例中，送液管道4和滴管5位于涂覆辊2的外侧，只需要将滴管5对准涂覆辊2即可，一般来说，滴管5对准挤压辊3和涂覆辊2的连接处时，能够获得最佳使用效果。
需要注意的是，送液管道4通过外部管道11与氯化镉溶液所在的容器连通，该容器内安装有泵体。
然后在另外一些实施例中，送液管道4和滴管5位于涂覆辊2的内侧；这样的设置方式对涂覆装备的设计要求较高，如图3所示，所述送液管道4从涂覆辊2的一端伸入涂覆辊2的另一端，但不穿过涂覆辊2的另一端；此时，驱动涂覆辊2的电机位于涂覆辊2的另一端外侧，如此就可以满足给液组件位于涂覆辊2内侧的需要。
在另外的实施例中，如图4所示，所述送液管道4从涂覆辊2的一端伸入涂覆辊2的另一端，但不穿过涂覆辊2的另一端；驱动涂覆辊2的电机也位于送液管道4的伸入端，在这种实施例中，可以通过齿轮12的设置来满足涂覆辊2的转动需求，并且避免送液管道4的干扰。
在上述两个实施例中，送液管道4的另一端可以与涂覆辊2远离齿轮12的一端转动连接，使得送液管道4送到支撑，避免因送液管道4的重力作用，而使送液管道4弯曲。需要注意的是，在这种实施例中，送液管道4不随涂覆辊2的转动而转动。
为了使工作人员能够随时调节氯化镉溶液的浸入量，所述给液组件还包括可调节流量的泵体；所述送液管道4通过外部管道11与泵体连通。
在本实施例中，所述泵体是气动隔膜泵；所述气动隔膜泵采用压缩空气为动力源，能够对各种腐蚀性液体进行使用。在其他的实施例中，也可使用阀门进行流量控制。
在本实施例中，调节机构实际上是配合涂覆辊2来实现均匀涂覆的，涂覆辊2表面的氯化镉溶液的吸附量决定了挤压辊3能够挤压多少氯化镉溶液至电池芯片1的表面；而可调节的泵体能够决定涂覆辊2的表面能够吸附多少氯化镉溶液；如果送液管道4输出的氯化镉溶液不够多，那么不论挤压辊3如何挤压涂覆辊2，都不会使电池芯片1获得足够的氯化镉溶液；当泵体调节适当的流量，那么，通过对调节机构的适当调节，可以使涂覆辊2的表面吸附合适的氯化镉溶液，并且在不断工作中，由送液管道4不断补充，由此就能够很好的达到均匀涂覆的目的。
为了方便的实现电池芯片1的运送，所述输送装置包括若干均匀分布的传动辊10。
在另外一些实施例中，传动辊10上设有传动皮带，以此同样能够使电池芯片1得到很好的运输。
在不同的实施例中，传动辊10的转动方式不同，所有的传动辊10可以由单独的电机进行驱动，但是需要保证所有传动辊10的转动方向和转动速度是一致的。
如图7所示，还有的实施例中传动辊10通过链条13驱动，实际上是每个传动辊10都设有相同规格的齿轮12，并通过链条13连接，当任意一个传动辊10转动时，其余传动辊10都会被带动，并具有相同的转动方向和相等的转动速度，以此实现输送装置的传动，而本实施例就是采取的该传动方式。
此外，还可使用一些机械结构进行流量的调节，如图5所示，所述涂覆组件还包括用于调节挤压辊3和涂覆辊2之间距离的调节机构；所述调节机构包括固定件6和调节件7；所述固定件6与外部连接体固定；所述固定件6设有滑槽8；所述调节件7与挤压辊3固定连接，并通过滑槽8与固定件6滑动连接。当然，固定件6也可设置滑轨以实现调节件7的滑动。
在一些实施例中，调节件7还可以与涂覆辊2固定连接，调节件7带动涂覆辊2朝向挤压辊3运动，则挤压辊3对涂覆辊2挤压较紧，反之，当调节件7带动涂覆辊2远离挤压辊3运动，则挤压辊3对涂覆辊2挤压较松；但这种实施例具有弊端，一般来说，在流水线的工艺生产中，电池芯片1的尺寸是固定的，同样，输送装置和涂覆辊2之间的间隙也应当固定，以使电池芯片1进行涂覆时，生产线上的工艺效果都相同；如果随意调整涂覆辊2的位置，那在每次调整后，都还需要对输送装置和涂覆辊2之间的间隙进行测定，检查是否满足涂覆要求。对于本发明来说，调节件7的调整方向可以处于水平面，也可以处于垂直面，也可以是其他角度面；对于调节件7与涂覆辊2固定连接的实施例来说，仅水平面的调整能够满足工艺生产要求。并且，由于涂覆辊2会连接用于驱动其转动的电机，所以，如果以控制涂覆辊2来进行调节，将非常不利于工艺设计。
除此之外，还可以使用调节机构转动的方式进行流量调节，如图6所示，所述调节机构包括固定件6和调节件7；所述固定件6与外部连接体固定连接；所述调节件7为任意停支撑9；所述调节件7的一端与固定件6旋转连接，另一端与挤压辊3固定连接。所述调节件7也可以是其他的阻尼支撑杆或铰链，只需要满足旋转后能够满足固定要求。
同样的，在另外一些实施例中，调节件7也可以与涂覆辊2固定连接，但是这种实施例会出现与滑动调节相同的问题，就是在调整挤压辊3和涂覆辊2的挤压条件后，需要对输送装置和涂覆辊2之间的间隙进行测定，检查是否满足涂覆要求；并且还需要考虑电机的连接。
需要说明的是，不论调节机构如何进行调整，固定件6和调节件7之间始终是相接触的，调节的结果必须是保证挤压辊3能够对涂覆辊2使力。
对于不同的调节方式而言，都存在手动调节和自动调节，自动调节主要是电动或则气动，此处不再累述。
针对上述实施例，需要强调的是，传动辊10、挤压辊3和涂覆辊2都具有相应的电机以使得辊体能够获得转动；对于传动辊10来说，为了使电池芯片1平稳的进行输送，因此具有多个；因此，这些传动辊10可以仅有一个电机，但是，这些传动辊10均需使用链条13或其他传动件来保证这些传动辊10能够同时转动，并具有相同的转向和相等的转速。
还需要说明的是，在太阳能电池的涂覆工艺中，虽然目前优选的方案是超声喷雾工艺和丝网印刷工艺，但是超声喷雾工艺对工作人员的损伤较大，丝网印刷的工艺流程繁杂，因此两者均存在较明显的缺点，所以，本实施例采用滚涂的方式实现涂覆；在这种方案中，除了需要解决氯化镉溶液雾化扩散的问题，还需要解决均匀涂覆的问题；由于太阳能电池的涂覆和其他领域的涂覆工艺不同，针对于太阳能电池的涂覆来说，太阳能电池相对较薄较小，因此更不容易实现涂覆的均匀；本实施例利用的海绵辊具有高密度和高吸水性，使得氯化镉溶液浸入海绵辊后，海绵辊的表面能够均匀吸附氯化镉溶液，加之海绵辊和泵体的提前工作，因此能够保证海绵辊在实际滚涂中，能够实现对太阳能电池的均匀涂覆；此外，本实施例提供的泵体能够实现流量调节，本实施例还提供了调节机构，因而利用泵体和调节机构的配合能够很好的实现流量控制，以保证海绵辊表面的溶液吸附量，由此，在本实施例的持续工作过程中，不仅能够避免氯化镉溶液雾化扩散对工作人员造成伤害，还能够保证太阳能电池的均匀涂覆。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种碲化镉薄膜太阳能电池的氯化镉涂覆装备，其特征在于，包括：
输送装置；以及
滚涂装置，所述滚涂装置包括：
涂覆组件，所述涂覆组件设置于输送装置的上方，所述涂覆组件和输送装置之间设有间隙，该间隙与电池芯片(1)的厚度相匹配；以及
用于对涂覆组件提供氯化镉溶液的给液组件；
所述涂覆组件包括涂覆辊(2)；当输送装置将电池芯片(1)运送至涂覆辊(2)的下方时，所述涂覆辊(2)与电池芯片(1)的上表面接触；
所述涂覆辊(2)由吸水材料制成；
所述涂覆组件还包括挤压辊(3)；所述挤压辊(3)位于涂覆辊(2)的一侧，并与涂覆辊(2)接触；所述挤压辊(3)的转动方向与涂覆辊(2)的转动方向相反；所述挤压辊(3)和电池芯片(1)之间存在间隙；
所述涂覆组件还包括用于调节挤压辊(3)和涂覆辊(2)之间距离的调节机构。
2.如权利要求1所述的涂覆装备，其特征在于，所述给液组件包括送液管道(4)，以及若干与送液管道(4)连通的滴管(5)；所述送液管道(4)和滴管(5)在涂覆辊(2)的外侧或内侧将氯化镉溶液滴入涂覆辊(2)。
3.如权利要求2所述的涂覆装备，其特征在于，所述给液组件还包括可调节流量的泵体；所述送液管道(4)通过外部管道(11)与泵体连通。
4.如权利要求1所述的涂覆装备，其特征在于，所述调节机构包括固定件(6)和调节件(7)；所述固定件(6)与外部连接体固定；所述固定件(6)设有滑轨或滑槽(8)；所述调节件(7)与挤压辊(3)固定连接，并通过滑轨或滑槽(8)与固定件(6)滑动连接。
5.如权利要求1所述的涂覆装备，其特征在于，所述调节机构包括固定件(6)和调节件(7)；所述固定件(6)与外部连接体固定；所述调节件(7)为任意停支撑(9)；所述调节件(7)的一端与固定件(6)旋转连接，另一端与挤压辊(3)固定连接。
6.如权利要求1～5任一项所述的涂覆装备，其特征在于，所述输送装置包括若干均匀分布的传动辊(10)。
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