CN114005905B - 一种碲化镉太阳能电池的连续生产装备 - Google Patents
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Abstract
本发明属于太阳能电池生产设备技术领域，公开了一种碲化镉太阳能电池的连续生产装备，包括沉积系统和退火系统；所述沉积系统用于在真空环境下为玻璃进行碲化镉沉积；所述退火系统与沉积系统连通，用于在非真空环境下为沉积碲化镉后的玻璃进行退火；所述沉积系统和退火系统之间设有第一过渡腔；所述退火系统设有气体过滤设备。本发明将沉积和退火两个制程工序实现集成，有效提高工艺效率、降低生产成本；并且利用气体过滤设备保证退火条件，确保退火效果。
Description
技术领域
本发明属于太阳能电池生产设备技术领域，尤其涉及一种碲化镉太阳能电池的连续生产装备。
背景技术
目前在碲化镉太阳能电池生产的过程中，薄膜沉积与退火两个制程工序分别通过独立的装置进行生产。
碲化镉薄膜沉积目前有多种方法已经商业化，都是需要在高温下进行生产，退火的工序是利用将沉积的薄膜在氯化镉与含氧的氛围中进行退火，同样是高温环境。两台独立的装置进行生产中，将会分别进行一次升温降温的过程，会增加装置的长度，增加投入资金以及车间场地占用。
此外，在退化过程中，需要玻璃在含氯和含氧的环境中退火，在气体杂质较多的情况下，退火效果不佳。
发明内容
为了解决上述至少一个技术问题，本发明公开了一种碲化镉太阳能电池的连续生产装备，将沉积和退火两个制程工序实现集成，有效提高工艺效率、降低生产成本；并且利用气体过滤设备保证退火条件，确保退火效果。本发明的具体技术方案如下：
一种碲化镉太阳能电池的连续生产装备，包括：
沉积系统，用于在真空环境下为玻璃进行碲化镉沉积；以及
退火系统，所述退火系统与沉积系统连通，用于在非真空环境下为沉积碲化镉后的玻璃进行退火；
其中，所述沉积系统和退火系统之间设有第一过渡腔；所述退火系统设有气体过滤设备。
所述沉积系统能够使玻璃在真空条件下很好的实现碲化镉沉积，并在第一过渡腔实现破真空，使玻璃进入退火系统后，在非真空区实现退火；而退火系统处设置的气体过滤设备能够保证该系统内的氧气含量和氯气含量，从而满足退火要求。
优选的，所述沉积系统包括依次设置的加热工腔、沉积工腔和慢冷工腔。
优选的，在沉积工腔中，所述玻璃的温度为500-560℃。
优选的，在慢冷工腔中，所述玻璃缓慢降温至385℃-450℃。
碲化镉薄膜沉积的主要区域是加热工腔、沉积工腔和慢冷工腔，上述三个工腔均为真空区域。其中加热工腔为玻璃的加热区，使得玻璃在薄膜沉积前到达预定温度；所述沉积工腔为薄膜沉积的工艺区，此时玻璃温度保持在该部分的预设工艺温度；所述慢冷工腔为慢冷区，将玻璃的温度缓慢地降低至该部分的工艺预设温度。
优选的，所述退火系统包括依次设置的温稳工腔、退火工腔和降温工腔。
优选的，在退火工腔中，所述玻璃温度保持在380-450℃。
碲化镉薄膜退火的主要区域是温稳工腔、退火工腔和降温工腔，上述三个工腔均为非真空区域，腔体内部会接入循环的含氧气体。其中温稳工腔为温度稳定区，即玻璃从镀膜区传送至此，需要一个段时间的温度稳定，使其达到退火工艺的要求温度；所述退火工腔为退火的工艺区；所述降温工腔降温区，降至较低温度传送至下一制程工序，从而满足阶段工艺要求。
优选的，还包括第二过渡腔，所述第二过渡腔连通于沉积系统远离退火系统的一端。
所述第一过渡腔为不同制程工序间的过渡区，其目的是实现真空至非真空的环境变换；而第二过渡腔为进片过渡区，目的是非真空至真空的环境变换。
优选的，所述沉积系统设有真空填料设备，用于在保持真空环境的条件下为沉积系统添加碲化镉原料。
所述真空填料设备可实现密闭式填料，避免设备内器件在空气中的长时间暴露，大幅降低烘烤和抽真空时间，相应的减少整个填料周期，同时提高设备的稼动率，提高生产效率和产量。
优选的，所述真空填料装置包括：
填料仓，所述填料仓设有抽空阀，所述填料仓内设有储料箱；
沉积仓，所述沉积仓设置于填料仓的下方，并与填料仓连通；以及
计料机构，所述计料机构位于填料仓内，所述计料机构可活动的设置在填料仓或沉积仓内；
其中，所述计料机构和储料箱之间设有第一阀门。
在蒸发设备中，烘烤器件一般呈多个排列，以满足延长镀膜和生产时间的目的，然而在经过对碲化镉原料不断烘烤后，烘烤器件中需要按生产节奏添加碲化镉原料，以满足每一轮生产需求，因此，在这一过程中，通常会暴露烘烤器件和碲化镉原料在空气中，由此导致水气和/或其他气体过多的粘附在烘烤器件和/或碲化镉原料上，从而使镀膜效果不佳，因此，所述蒸发设备在进行填料时，在密封的填料仓中进行，以满足封闭要求，避免水气和/或其他气体过多的影响镀膜效果，在此基础上，不需要取出烘烤器件，使烘烤器件在密封的沉积仓内实现碲化镉原料接收，除此之外，所述蒸发设备利用计料机构实现碲化镉原料称重，并在称重完成后，实现计料机构的打开，使碲化镉原料定额落入烘烤器件内，由此，实现真空匀料填料。
优选的，所述填料仓和沉积仓之间设有第二阀门。
所述第二阀门主要实现填料仓和沉积仓的隔绝，不仅能够配合填料时计料机构的动作，还能够保证抽真空时的密封性。
和现有技术相比，本发明可以完成两个碲化镉太阳电池的制程，减少设备投入的资金，减少生产过程中因多次升温和降温的资源浪费，从而降低产品的整体的成本，即本发明可以有效降低装置的总长度，只需要分别进行一次升温与降温，就能有效地降低产品整体的成本；此外，本发明能够实现在真空环境下的均匀填料，且在该过程中，坩埚无需取出蒸发设备，由此保证玻璃镀膜的有效性，也能够相应的减少碲化镉原料和操作工人的接触，避免了碲化镉原料的散落泄漏和浪费。
附图说明
图1为本发明实施例的系统设置示意图；
图2为本发明实施例系统的制程示意图；
图3为本发明实施例中气体过滤设备的设置示意图；
图4为本发明实施例中传动辊的示意图；
图5为本发明实施例中真空填料装置的示意图。
图中：100-沉积系统；200-退火系统；1-第一过渡腔；2-气体过滤设备；3-门阀；4-加热工腔；5-沉积工腔；6-慢冷工腔；7-温稳工腔；8-退火工腔；9-降温工腔；10-第二过渡腔；11-填料仓；12-沉积仓；13-计料机构；14-抽空阀；15-储料箱；16-第一阀门；17-第二阀门；18-传动辊；19-限位条；20-玻璃；21-箱体；22-风道；23-烘烤器件。
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4所示，一种碲化镉太阳能电池的连续生产装备，包括沉积系统100和退火系统200；所述沉积系统100用于在真空环境下为玻璃20进行碲化镉沉积；所述退火系统200与沉积系统100连通，用于在非真空环境下为沉积碲化镉后的玻璃20进行退火；所述沉积系统100和退火系统200之间设有第一过渡腔1；所述退火系统200设有气体过滤设备2。
在本实施例中，所述沉积系统100相对于退化系统为前置工序系统，当玻璃20在沉积系统100内完成薄膜沉积后，进入退火系统200内进行退火。所述第一过渡腔1的两端分别具有门阀3，通过该处门阀3的开合，能够实现第一过渡腔1的破真空操作，从而使玻璃20处于非真空环境进行退火。
在退火系统200处设有气体过滤设备2，从而使玻璃20在退火系统200中保持在含氯和含氧的环境中，确保退火效果。所述气体过滤设备2除了进行杂质或其他气体过滤的同时，能够实现氧气循环，从而在氯化镉的升华过程中，确保所需退火气体含量。
为了更好的使用本实施例，所述沉积系统100包括依次设置的加热工腔4、沉积工腔5和慢冷工腔6。在沉积工腔5中，所述玻璃20的温度为500-560℃。在慢冷工腔6中，所述玻璃20缓慢降温至385℃-450℃。
为了更好的使用本实施例，所述退火系统200包括依次设置的温稳工腔7、退火工腔8和降温工腔9。在退火工腔8中，所述玻璃20温度保持在380-450℃。
在薄膜的沉积过程中，玻璃20衬底的温度一般超过500℃，而碲化镉原料的温度将达到600℃以上，碲化镉薄膜沉积完成后，退火工艺同样也是高温条件，一般在400℃左右。另外，镀膜是在真空环境中进行，退火是在氯化镉和含氧环境中进行，在两个制程间通过第一过渡区的设置，使得工艺系统之间得到无缝连接，此时玻璃20衬底的温度在两个制程中并没有很大的变化，镀膜完成后，只需稍微降温就可以满足退火的要求。同时两个工序会减少一次升温过程和一次降温过程，有效降低生产的成本。
在本实施例中，在沉积工腔5中，所述玻璃20的温度为540℃，在慢冷工腔6中，所述玻璃20缓慢降温至400℃，在退工工腔中，所述玻璃20温度保持在400℃。
在另外的一些实施例中，在沉积工腔5中，所述玻璃20的温度为520℃，在慢冷工腔6中，所述玻璃20缓慢降温至390℃，在退工工腔中，所述玻璃20温度保持在390℃。
还有的实施例中，在沉积工腔5中，所述玻璃20的温度为560℃，在慢冷工腔6中，所述玻璃20缓慢降温至450℃，在退工工腔中，所述玻璃20温度保持在450℃。
为了更好的使用本实施例，还包括第二过渡腔10，所述第二过渡腔10连通于沉积系统100远离退火系统200的一端。
所述第二过渡腔10的两端同样具有门阀3，通过门阀3的开合，使第二过渡腔10实现抽真空操作，以达到真空沉积蒸发的目的。在沉积过程中，所述玻璃20由蒸发碲化镉实现。
如图5所示，为了更好的使用本实施例，所述沉积系统100设有真空填料设备，用于在保持真空环境的条件下为沉积系统100添加碲化镉原料。
为了更好的使用本实施例，所述真空填料装置包括填料仓11、沉积仓12和计料机构13；所述填料仓11设有抽空阀14，所述填料仓11内设有储料箱15；所述沉积仓12设置于填料仓11的下方，并与填料仓11连通；所述计料机构13位于填料仓内，所述计料机构13可活动的设置在填料仓11或沉积仓12内；所述计料机构13和储料箱15之间设有第一阀门16。
在本实施例中，所述填料仓11和沉积仓12均具有放置空间，在未打开任意阀门的情况下，两个空间相互呈独立封闭状态；在具体使用时，所述储料箱15内储备有碲化镉原料，在需要填料时，直接将储料箱15内的碲化镉原料释放至沉积仓12内的烘烤器件即可。需要说明的是，所述计料机构13可活动设置，其能够在填料仓11内实现开合，称量完成后，打开，释放碲化镉原料结束后，闭合，在这个过程中，应当控制抽空阀14，令其连通的外部抽真空设备使蒸发设备处于真空状态。
所述计料机构13包括两块呈开合结构的计量盘，任意一个计量盘与储料箱15铰接。
所述计料机构13呈开合结构，因此能够先将原来均匀的填装在计量盘内，使得碲化镉原料更加均匀的填入下方的烘烤器件中，保证填料均匀性，同时，由于计量容量一定，因此能够实现填量控制及精确填料。
所述填料仓11内具有一箱体21，所述储料箱15位于箱体21的上端，箱体21的具有风道22，便于抽真空时，保证箱体21内的真空度；所述箱体21也相应的缩小空间，确保了真空度的保持。
为了更好的使用本实施例，所述填料仓11和沉积仓12之间设有第二阀门17。
所述填料仓11和沉积仓12之间通过第二阀门17的启闭实现两个放置空间的连通与隔断，在结构上，所述填料仓11和沉积仓12之间具有唯一的下料通路，由此通过第二阀门17能够很好的实现上述通路的导通或断开。
具体的，在薄膜沉积系统100内，采用将碲化镉原料放置于玻璃20衬底下方的方式，通过热蒸发沉积制备碲化镉薄膜。而在退火系统200中，需要使用到氯化镉原料，同样是通过将氯化镉放置于玻璃20下方，在高温条件下，使其升华至芯片表面，从而完成碲化镉薄膜的退火工艺。
在上述过程中，玻璃20不断运动，通过带支撑点的传动辊18实现玻璃20转运，所述传动辊18为陶瓷材料制成，可以在满足耐高温的前提下，满足玻璃20的传输要求。此外，每根传动辊18至少具有一个限位条19；所述限位条19和玻璃20之间具有较大摩擦力，能够在传动辊18相对位置不变的情况下，使玻璃20实现在预设方向的运动。在本实施例中，每根传动辊18具有三个限位条19，其中一个限位条19位于传动辊18的中部，另外两个限位条19位于传动辊的两端。还需要说明的是，限位条19为环形结构，套设于对应传动辊18的外侧。
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 (8)
1.一种碲化镉太阳能电池的连续生产装备，其特征在于，包括：
沉积系统，用于在真空环境下为玻璃进行碲化镉沉积；以及
退火系统，所述退火系统与沉积系统连通，用于在非真空环境下为沉积碲化镉后的玻璃进行退火；
其中，所述沉积系统和退火系统之间设有第一过渡腔；所述退火系统设有气体过滤设备；
所述沉积系统设有真空填料设备，用于在保持真空环境的条件下为沉积系统添加碲化镉原料；
所述真空填料蒸发装置包括：
填料仓，所述填料仓设有抽空阀，所述填料仓内设有储料箱；
沉积仓，所述沉积仓设置于填料仓的下方，并与填料仓连通；以及
计料机构，所述计料机构位于填料仓内，所述计料机构可活动的设置在填料仓或沉积仓内；
其中，所述计料机构和储料箱之间设有第一阀门。
2.如权利要求1所述的一种碲化镉太阳能电池的连续生产装备，其特征在于，所述沉积系统包括依次设置的加热工腔、沉积工腔和慢冷工腔。
3.如权利要求2所述的一种碲化镉太阳能电池的连续生产装备，其特征在于，在沉积工腔中，所述玻璃的温度为500-560℃。
4.如权利要求2所述的一种碲化镉太阳能电池的连续生产装备，其特征在于，在慢冷工腔中，所述玻璃缓慢降温至385℃-450℃。
5.如权利要求1所述的一种碲化镉太阳能电池的连续生产装备，其特征在于，所述退火系统包括依次设置的温稳工腔、退火工腔和降温工腔。
6.如权利要求5所述的一种碲化镉太阳能电池的连续生产装备，其特征在于，在退火工腔中，所述玻璃温度保持在380-450℃。
7.如权利要求1所述的一种碲化镉太阳能电池的连续生产装备，其特征在于，还包括第二过渡腔，所述第二过渡腔连通于沉积系统远离退火系统的一端。
8.如权利要求1所述的一种碲化镉太阳能电池的连续生产装备，其特征在于，所述填料仓和沉积仓之间设有第二阀门。
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