CN111621755A - 气幕隔离装置及气幕隔离腔 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及薄膜太阳能电池制造技术领域，具体涉及气幕隔离装置及使用其的一种气幕隔离腔。本发明提供的气幕隔离装置，包括第一隔离板和第二隔离板，所述第一隔离板和所述第二隔离板相对设置，所述第一隔离板和所述第二隔离板的相对面之间形成输送间隙；所述第一隔离板和所述第二隔离板中的至少一者上设有气幕隔离机构，用于气体的输送以在所述输送间隙形成气幕。由于气幕隔离装置内形成输送间隙，因此可以实现产品的连续传递，同时气幕隔离区能够隔离相邻两个工艺腔，降低相邻两个工艺腔之间出现串气的情况。
Description
技术领域
本发明涉及薄膜太阳能电池制造技术领域，具体涉及气幕隔离装置及气幕隔离腔。
背景技术
目前薄膜太阳能电池因为其轻、薄、便于携带收纳等优点被广泛的应用，薄膜太阳能电池由依次形成的多个膜层组成，目前采用较多的镀膜工艺方法为磁控溅射方法。磁控溅射方法为在具有较稳定的真空环境的腔室内，电子在电场E的作用下，飞向基片过程中与氩原子发生碰撞，使其电离产生出Ar正离子和新的电子，由此产生的新电子飞向基板，Ar离子在电场作用下加速飞向阴极靶材，并以高能量轰击靶材表面，使靶材发生溅射沉积到基板上。
目前的磁控溅射法中具有多个工艺腔室对基板进行不同膜层的溅射。由于不同膜层的溅射环境需要不同的气体，如果发生腔室之间的串气将会影响膜层的结晶、膜层应力的变化，为此现有的相邻两个磁控溅射腔室之间通过缓冲隔离腔隔离，以防止相邻两个腔室之间出现串气的情况。然而，多腔室之间增加缓冲腔室会大幅度增加整个设备的体积，并且缓冲隔离腔的隔离效果差，仍然会出现与缓冲隔离腔连通的两个工艺腔出现串气的现象，隔离腔与工艺腔差异大，压力和温度变化大，且隔离腔体积大，工艺腔快速进入隔离腔会引起膜层应力的变化，造成电池异常。
发明内容
(一)本发明要解决的技术问题之一是：现有的磁控溅射工艺中采用缓冲隔离腔室来隔离相邻两个工艺腔，存在隔离效果差、增大设备体积的缺陷。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了气幕隔离装置，
包括第一隔离板、第二隔离板及夹持件，
所述第一隔离板和所述第二隔离板相对设置，所述第一隔离板和所述第二隔离板的相对面之间形成输送间隙；
所述第一隔离板和所述第二隔离板中的至少一者上设有气幕隔离机构，用于气体的输送以在所述输送间隙形成气幕。
可选地、所述气幕隔离机构包括第一吸气组件和第一吹气组件，所述第一吸气组件和所述第一吹气组件分别与所述输送间隙连通。
可选地、所述第一吸气组件包括相互连通的第一吸气通道和第一吸气嘴，所述第一吸气嘴嵌设于所述第一隔离板内并与所述输送间隙连通；所述第一吹气组件包括相互连通的第一吹气通道和第一吹气嘴，所述第一吹气嘴嵌设于所述第一隔离板内并与所述输送间隙连通。
可选地、一个所述第一吸气通道与多个所述第一吸气嘴连通，并具有一个吸气出口；一个所述第一吹气通道与多个第一吹气嘴连通，并具有一个吹气进口。
可选地、所述第一吹气嘴和所述第一吸气嘴相对于设有所述气幕隔离机构的隔离板的板面具有倾斜角度。
可选地、所述第一吹气嘴和所述第一吸气嘴的轴线之间呈预设夹角。
可选地、所述第一吹气嘴的轴线与所述第一隔离板之间呈30-60°夹角，所述第一吸气嘴的轴线与所述第一隔离板之间呈30-60°夹角。
可选地、在垂直于所述第一吹气嘴的延伸方向的方向上，所述第一吹气嘴具有圆形截面或方形截面，且所述圆形截面或方形截面的面积，沿气体流动方向逐渐缩小。
可选地、所述气幕隔离装置还包括相对设置的第一固定板和第二固定板，所述第一固定板与所述第一隔离板相连，所述第二固定板与所述第二隔离板相连。
可选地、还包括两个夹持件，所述夹持件设于所述第一隔离板与所述第二隔离板之间，用于在所述第一隔离板和所述第二隔离板的相对面之间形成输送间隙。
为了解决上述问题，本发明提供了一种气幕隔离腔，其特征在于：包括腔室和如权利要求1-14任一项所述的两个气幕隔离装置，所述一个气幕隔离装置固定于所述气幕隔离腔腔室的输入端的腔室壁上，所述另一个气幕隔离装置固定于所述气幕隔离腔腔室的输出端的腔室壁上，气幕隔离装置的输送间隙分别对应所述气幕隔离腔腔室的输入端的开口和输出端的开口。
本发明的有益效果：本发明提供的气幕隔离装置，包括第一隔离板和第二隔离板，所述第一隔离板和所述第二隔离板的相对面之间形成输送间隙；所述第一隔离板上设有第一气幕隔离机构；和/或所述第二隔离板上设有第二气幕隔离机构。通过所述第一气幕隔离机构和第二气幕隔离机构，可以在输送间隙内形成气幕隔离区；由于气幕隔离装置内形成输送间隙，因此可以实现产品的连续传递，同时气幕隔离区能够隔离相邻两个工艺腔，降低相邻两个工艺腔之间出现串气的情况；同时惰性气体的通入不会与工艺腔内的工艺气体发生化学反应，且惰性气体通入后能够大幅降低输送间隙内整体环境中气体分子的平均自由程，即降低分子扩散速度，降低工艺气体串入相邻工艺腔内的速度，进而进一步减少相邻的工艺腔之间出现串气的情况。
附图说明
本发明上述和/或附加方面的优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是现有技术中多腔室真空工艺设备的结构示意图；
图2是气幕隔离装置的立体图；
图3是气幕隔离装置的分解结构示意图；
图4是第一隔离板的俯视结构示意图的部分截图；
图5是第一隔离板的内部管道连接示意图的部分截图；
图6是第一隔离板的仰视结构示意图；
图7是第一隔离板的内部管道连接示意图的部分截图；
图8是图7的A-A剖视图；
图9是图7的B-B剖视图；
图10是气幕隔离腔和工艺腔的连接示意图；
图11是气幕隔离腔和工艺腔的连接示意图的俯视图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
如图1所示，目前的磁控溅射法中具有多个工艺腔室2对基板进行不同膜层的溅射。由于不同膜层的溅射环境需要不同的气体，如果发生腔室之间的串气将会影响膜层的结晶、膜层应力的变化，为此现有的相邻两个磁控溅射腔室之间通过缓冲隔离腔3隔离，以防止相邻两个腔室之间出现串气的情况。
实施例1
本发明一实施例提供的气幕隔离装置包括第一隔离板、第二隔离板及夹持件，所述第一隔离板和所述第二隔离板相对设置，所述第一隔离板和所述第二隔离板的相对面之间形成输送间隙；所述第一隔离板和所述第二隔离板中的至少一者上设有气幕隔离机构，用于气体的输送以在所述输送间隙形成气幕。
实施例2
如图2、3所示，本发明一实施例提供的气幕隔离装置1，包括第一隔离板11、第二隔离板12及两个夹持件13。
所述第一隔离板11为具有相对的两个短边和相对的两个长边的矩形板；所述第二隔离板12为具有相对的两个短边和相对的两个长边的矩形板。
所述第一隔离板11和所述第二隔离板12相对设置，所述第一隔离板11的短边和所述第二隔离板12的短边中间设置有所述夹持件13，使得所述第一隔离板11和所述第二隔离板12的相对面之间形成输送间隙。
所述第一隔离板11上设有第一气幕隔离机构(将在下面详述),所述第二隔离板12上设有第二气幕隔离机构(将在下面详述)。
下面，详细说明第一气幕隔离机构和第二气幕隔离机构，由于该两个气幕机构结构和原理相同，在这里只举例详述第一气幕隔离机构。
如图4、5、6所示，所述第一气幕隔离机构11包括第一吸气组件和第一吹气组件，所述第一吸气组件和所述第一吹气组件分别与所述输送间隙连通，且所述第一吹气组件用于向所述输送间隙内通入惰性气体，所述第一吸气组件用于将所述输送间隙内的气体抽出。
具体的，所述第一吹气组件包括第一吹气嘴111和第一吹气通道115，所述第一吸气组件包括第一吸气嘴112和第一吸气通道116。
所述第一吹气嘴111的输入端与所述第一吹气通道115连通，所述第一吹气嘴111的输出端朝向所述输送间隙开设。
所述第一吸气通道包括多个第一吸气进口和一个第一吸气出口，多个所述第一吸气进口对称设置，且每个所述第一吸气进口连接一个所述第一吸气嘴；所述第一吹气通道包括一个第一吹气进口和多个第一吹气出口，多个所述第一吹气进口对称设置，且每个所述第一吹气出口连接一个所述第一吹气嘴。
气源通过管道与所述第一吹气通道115连通，进而通过第一吹气通道115与所述第一吹气嘴111连通，通过第一吹气嘴111向输送间隙内吹送惰性气体。
所述第一吸气嘴112的输出端与所述第一吸气通道116连通，所述第一吸气嘴112的输入端朝向所述输送间隙开设，以将输送间隙内的气体抽入至第一吸气通道116内。
所述第一吹气嘴111、第一吸气嘴112的直径优选为2mm。
如图6所示，第一隔离板11包括相对设置的第一面和第二面，第一面是与第二隔离板12相对设置形成输送间隙的一面，第二面是第一面的背面。在第二面沿着第一隔离板11长度方向上设有第一汇集通道117，该第一汇集通道117的输入端与第一吸气通道116输出端连通，第一汇集通道117的输出端与真空泵(图中未画出)连接，通过真空泵排除吸来的气体。
所述第一吸气通道116和第一吹气通道115均为轴对称结构，确保输送间隙内各位置气体流量差异小，提升气幕隔离区的均匀性。
如图7，8所示，所述第一吹气嘴111和所述第一吸气嘴112分别与第一隔离板11具有预设夹角。具体地，所述第一吹气嘴111与所述第一隔离板11之间呈30-60°夹角，所述第一吸气嘴112与所述第一隔离板11之间呈30-60°夹角。优选的45°夹角。
本实施例中，所述第一吹气嘴111和所述第一吸气嘴112倾斜方向相反。所述第一气幕隔离机构内的所述第一吹气嘴111和所述第一吸气嘴112倾斜方向相反，这样能够提高惰性气体在输送间隙内的停留时间和移动范围，进而通过实现整个平面内进行隔离的效果。第一吹气嘴111和第一吸气嘴112设置相反方向可实现180°平面内隔离的效果。
多个所述第一吹气嘴111间隔设置形成一排第一吹气嘴组，多个所述第一吸气嘴112间隔设置形成一排第一吸气嘴组，且一排所述第一吹气嘴组和一排所述第一吸气嘴组在第一隔离板11和第二隔离板12的一端为相互的结构；一排所述第一吹气嘴组向输送间隙内吹扫惰性气体，惰性气体从一排所述第一吹气嘴组吹出经过一定的行程到达第一气幕隔离机构上所述第一吸气嘴组附近，通过所述第一吸气嘴组进行抽真空吸气，将输送间隙内的惰性气体和串入输送间隙内的工艺气体进行抽出，这个惰性气体流出-吸入过程会在输送间隙内形成无数微型气幕隔离区，实现对串入气体的滞留或排出。
回到图4，多个所述第一吹气嘴包括圆形吹气嘴和长条形吹气嘴中的至少一种，在本实施例中，将所述长条形吹气嘴命名为第一左吹气嘴和第一右吹气嘴进行说明，方便结合附图详细说明本发明。
本实施例提供地气幕隔离装置还包括第一左吹气嘴113和第一右吹气嘴114，所述第一左吹气嘴113设置于所述第一隔离板11沿长边方向上的左侧边缘，所述第一右吹气嘴114设置于所述第一隔离板11沿长边方向上的右侧边缘，所述第一左吹气嘴113的输入端与所述第一吹气通道115连通，所述第一左吹气嘴113的输出端朝向所述输送间隙开设，所述第一右吹气嘴114的输入端与所述第一吹气通道115连通，所述第一右吹气嘴114的输出端朝向所述输送间隙开设。这样通过第一左吹气嘴115向输送间隙内吹送惰性气体，惰性气体向相邻的工艺腔B方向流动形成气幕，所述第一右吹气嘴114向输送间隙内吹送惰性气体，惰性气体向另一侧的工艺腔B流动形成气幕(由于工艺腔B内的气压小于输送间隙内的气压)，气幕能够阻止工艺腔B内的工艺气体进入到气幕隔离腔内，进而避免出现串气的情况。同时由于工艺腔B内的工艺气体不会串进其他工艺腔B内，因此工艺腔B内的压力更稳定，可以起到平衡工艺腔B内压力的作用，使工艺腔B内各个区域的离子浓度更均匀，保证镀膜层厚度的均匀性，提升电池片质量。
所述第一左吹气嘴113与所述第一右吹气嘴114的设置为止呈轴对称结构，确保输送间隙内各位置气体流量差异小，提升气幕隔离区的均匀性。
如图4所示，第一左吹气嘴113和所述第一右吹气嘴114均为长条形通孔，并且所述第一左吹气嘴113与所述第一右吹气嘴114的内部结构也相同，因此，本实施例中，仅以第一右吹气嘴114的结构为例进行说明。
如图9所示，从第一右吹气嘴114的截面来看，所述第一右吹气嘴114的开口宽度由朝向所述输送间隙开设的一端向另一端逐渐缩小。长条形所述第一左吹气嘴115和第一右吹气嘴114的工作效率是圆形通孔的五倍；即圆形通孔需要设置成长条形通孔五倍以上的面积才能够实现长条形通孔形成气幕的密度。采用第一左吹气嘴115和第一右吹气嘴114形成的气幕粗隔离工艺腔B气体的串入。同时上述结构的第一左吹气嘴115和第一右吹气嘴114依据康达效应能够将惰性气体以极薄的片状高速吹，康达效应——亦称附壁作用或柯恩达效应。流体(水流或气流)有离开本来的流动方向，改为随着凸出的物体表面流动的倾向。当流体与它流过的物体表面之间存在表面摩擦时(也可以说是流体粘性)，只要曲率不大，流体会顺着物体表面流动。
回到附图2，本发明提供的气幕隔离装置还包括相对设置的第一固定板21和第二固定板22，所述第一固定板21与所述第一隔离板11相连，所述第二固定板22与所述第二隔离板12相连。所述第一固定板21和所述第二固定板22用于将气幕隔离板固定于隔离腔(图10、11)中。
所述第一固定板21和第二固定板22能够对第一隔离板11和第二隔离板12进行固定，进而保证第一隔离板11和第二隔离板12之间形成固定距离的输送间隙；第一固定板21、第一隔离板11、第二隔离板12、第二固定板22之间以及两个夹持件13之间连为一体后，相邻两个工艺腔B之间还能够通过输送间隙连通，保证两者之间的密封隔离性能。
所述第一固定板21上设有一凹槽，所述凹槽卡在所述第一隔离板11的相对两端，以使所述第一固定板21垂直连接于所述第一隔离板11远离所述输送间隙一侧的表面上；所述第二固定板22上设有以凹槽151，所述第二凹槽151卡在所述第二隔离板12的相对两端，以使所述第二固定板15垂直连接于所述第二隔离板12远离所述输送间隙13一侧的表面上。
可选地，所述气幕隔离装置1还包括两个夹持件13，所述第一隔离板11的一端通过夹持件13与所述第二隔离板12的一端相连，所述第一隔离板11的另一端通过另一个夹持件13与所述第二隔离板12的另一端相连，所述第一隔离板11和第二隔离板12相互并间隔设置形成所述输送间隙，其中所述第一隔离板11和所述第二隔离板12对应设置。
本实施例中的输送间隙的高度为可以通过调整两个夹持件13的厚度来调整，优选为0.25英寸。
如图10、11所示，本发明提供的气幕隔离装置1设置于气幕隔离腔A中，该气幕隔离腔A与工艺腔B相连。在工艺腔B中完成工艺之后，基板会传送到气幕隔离腔A中，通过气幕隔离腔A再传送到下一道工序的工艺腔(图中未画出)中。
下面详细描述本发明的一种气幕隔离腔A。
本发明的气幕隔离腔A包括腔室和两个气幕隔离装置1，其中一个气幕隔离装置固定于所述气幕隔离腔腔室的输入端的腔室壁上，所述另一个气幕隔离装置固定于所述气幕隔离腔腔室的输出端的腔室壁上，气幕隔离装置的输送间隙分别对应所述气幕隔离腔腔室的输入端的开口和输出端的开口。
可选的，在该气幕隔离腔A的输入端和输出端上，分别设置两个所述的气幕隔离装置1，气幕隔离装置1设置于所述腔室与工艺腔的连接处，并且在所述两个幕隔离装置1之间的下方设置辊轮4。基板从输入端的气幕隔离装置1进入气幕隔离腔A内之后，滚轮4带动基板传送到输出端的气幕隔离装置1，再传送到工艺腔B中。
下面进一步说明本发明的气幕隔离装置的工作原理。
由于气源通过管道与所述第一吹气通道115连通，进而通过第一吹气通道115与所述第一吹气嘴111连通，通过第一吹气嘴111向输送间隙内吹送惰性气体。所述第一吸气嘴112的输出端与所述第一吸气通道116连通，所述第一吸气嘴112的输入端朝向所述输送间隙开设，以将输送间隙内的气体抽入至第一吸气通道116内，以在所述输送间隙内形成气幕隔离区。
由于气幕隔离装置1内形成输送间隙，因此可以实现产品的连续传递，同时气幕隔离腔能够在整体生产线中形成气幕隔离区，所述气幕隔离区能够隔离相邻两个工艺腔B，降低相邻两个工艺腔B之间出现串气的情况。
同时，惰性气体的通入不会与工艺腔B内的工艺气体发生化学反应，且惰性气体通入后能够大幅降低输送间隙内整体环境中气体分子的平均自由程，即降低分子扩散速度，降低工艺气体串入相邻工艺腔B内的速度，进而进一步减少相邻的工艺腔B之间出现串气的情况。
同时，进入到输送间隙内的工艺气体还能够通过第一吸气嘴112和第一吸气通道116排出，进一步减少出现串气的情况。
气体分子平均自由程是指：指气体分子的平均自由程。自由程是指一个分子与其它分子相继两次碰撞之间，经过的直线路程。对个别分子而言，自由程时长时短，但大量分子的自由程具有确定的统计规律。大量分子自由程的平均值称为平均自由程。气体分子的平均自由程大幅降低能够降低分子扩散速度，降低工艺气体串入相邻工艺腔B内的速度，进而进一步减少相邻的工艺腔B之间出现串气的情况。
同时由于工艺腔2内的工艺气体不会串进其它工艺腔B内，因此工艺腔B内的压力更稳定，可以起到平衡工艺腔B内压力的作用，使工艺腔B内各个区域的离子浓度更均匀，保证镀膜层厚度的均匀性，提升电池片质量。
根据本申请的一个实施例，本申请中所述第一隔离板11上设有第一气幕隔离机构，所述第二隔离板12上设有第二气幕隔离机构，能够增加向输送间隙内吹送惰性气体的流量，进而提高气幕隔离区的隔离效果；气幕隔离区为惰性气体Ar(氩)，其不与其它物质发生化学反应，且通过惰性气体后，整体环境中气体分子平均自由程将大幅度降低，即分子扩散速度将大幅度下降，反应气体串入相邻腔室速度也会降低。
可选地，本申请中也可以是仅仅在第一隔离板11上设置第一气幕隔离机构，或者在所述第二隔离板12上设置第二气幕隔离机构，其同样能够实现本申请中相邻工艺腔B串气的问题，其宗旨未脱离本发明的设计思想，应属于本发明的保护范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
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”、“连通”、“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；可以是直接连通，也可以通过中间媒介间接连通，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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，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。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (11)
1.一种气幕隔离装置，其特征在于，包括第一隔离板和第二隔离板，
所述第一隔离板和所述第二隔离板相对设置，所述第一隔离板和所述第二隔离板的相对面之间形成输送间隙；
所述第一隔离板和所述第二隔离板中的至少一者上设有气幕隔离机构，用于气体的输送以在所述输送间隙形成气幕。
2.根据权利要求1所述的气幕隔离装置，其特征在于，所述气幕隔离机构包括第一吸气组件和第一吹气组件，所述第一吸气组件和所述第一吹气组件分别与所述输送间隙连通。
3.根据权利要求2所述的气幕隔离装置，其特征在于，所述第一吸气组件包括相互连通的第一吸气通道和第一吸气嘴，所述第一吸气嘴嵌设于所述第一隔离板内并与所述输送间隙连通；所述第一吹气组件包括相互连通的第一吹气通道和第一吹气嘴，所述第一吹气嘴嵌设于所述第一隔离板内并与所述输送间隙连通。
4.根据权利要求3所述的气幕隔离装置，其特征在于，一个所述第一吸气通道与多个所述第一吸气嘴连通，并具有一个吸气出口；一个所述第一吹气通道与多个所述第一吹气嘴连通，并具有一个吹气进口。
5.根据权利要求3所述的气幕隔离装置，其特征在于，所述第一吹气嘴和所述第一吸气嘴相对于设有所述气幕隔离机构的隔离板的板面具有倾斜角度。
6.根据权利要求5所述的气幕隔离装置，其特征在于，所述第一吹气嘴和所述第一吸气嘴的倾斜方向相反。
7.根据权利要求3所述的气幕隔离装置，其特征在于，所述第一吹气嘴的轴线相对于设有该第一吹气嘴的隔离板的板面呈30-60°夹角，所述第一吸气嘴的轴线相对于设有该第一吸气嘴的隔离板的板面呈30-60°夹角。
8.根据权利要求3所述的气幕隔离装置，其特征在于，在垂直于所述第一吹气嘴的延伸方向的方向上，所述第一吹气嘴具有圆形截面或方形截面，且所述圆形截面或方形截面的面积，沿气体流动方向逐渐缩小。
9.根据权利要求1所述的气幕隔离装置，其特征在于：所述气幕隔离装置还包括相对设置的第一固定板和第二固定板，所述第一固定板与所述第一隔离板相连，所述第二固定板与所述第二隔离板相连。
10.根据权利要求1所述的气幕隔离装置，其特征在于：还包括两个夹持件，所述两个夹持件分别设于所述第一隔离板与所述第二隔离板之间，用于在所述第一隔离板和所述第二隔离板的相对面之间形成所述输送间隙。
11.一种气幕隔离腔，其特征在于：包括腔体和两个如权利要求1-10任一项所述的气幕隔离装置，其中一个气幕隔离装置固定于所述腔体的输入端的腔壁上，且所述一个气幕隔离装置的输送间隙对应所述输入端的腔壁上的开口，其中另一个气幕隔离装置固定于所述腔体的输出端的腔壁上，且所述另一个气幕隔离装置的输送间隙对应所述输出端的腔壁上的开口。
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