CN115106723A - 一种用于pecvd管式炉辅热加热元件制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于PECVD管式炉辅热加热元件制备工艺，属于太阳能光伏电池制造技术领域，解决了现有加热元件的寿命下降的问题，其技术要点是：包括PECVD管式炉辅热加热元件采用电热元件外绕丝工艺进行制备，外绕丝工艺工序如下：管材下料；管材内壁清洁倒角；管底缩管：尾部采用缩尖工艺按照梯度变径；焊接端盖；绕丝；安装垫头、三角架、底座以及接线；装配镁杆及管材；灌粉及安装橡皮头：采用震粉机进行加粉；缩管：采用缩管机进行压缩变径；割管：将加热管切割至需要长度；烘箱排潮；接线；电气性能检测：采用安规测试仪检测电气性能；通电及浸水实验；以及电气性能测试：从水中取出后用安规测试仪进行检测电气性能，具有寿命延长的优点。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能光伏电池制造技术领域，具体是涉及一种用于PECVD管式炉辅热加热元件制备工艺。
背景技术
PECVD(等离子体增强化学气相沉积法)镀膜是太阳能电池制备的重要一环，其中管式PECVD镀膜设备制备的膜层致密且膜色较均一，因此得到广泛的应用，但是此道工艺需要在管式炉中填充反应气体及超过800℃的高温环境下工作，目前仅管式炉无法满足工艺温度要求，需要在管式炉周圈增加辅热加热器。
目前加热方案是采用加热棒进行辅热，加热元件工作在真空及高温环境下，寿命会急剧下降，本工艺发明旨在解决加热元件寿命问题
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明实施例的目的在于提供一种用于PECVD管式炉辅热加热元件制备工艺，以解决上述背景技术中的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种用于PECVD管式炉辅热加热元件制备工艺，包括PECVD管式炉辅热加热元件采用电热元件外绕丝工艺进行制备，外绕丝工艺工序如下：
(1)管材下料；
(2)管材内壁清洁倒角；
(3)管底缩管：尾部采用缩尖工艺按照梯度变径；
(4)焊接端盖：采用氩弧焊接焊接尾部端盖；
(5)绕丝：在镁杆上绕制加热丝，采用绕丝机均匀绕制在镁杆外表面，氧化镁杆采用海水镁压制烧结成型；
(6)安装垫头、三角架、底座以及接线：在绕丝好的镁杆上安装三角架、底座以及垫头；
(7)装配镁杆及管材：将绕制好的加热丝组件装配至管材内；
(8)灌粉及安装橡皮头：采用震粉机进行加粉；
(9)缩管：采用缩管机进行压缩变径；
(10)割管：将加热管切割至需要长度；
(11)烘箱排潮：放入烘箱进行排潮；
(12)接线；
(13)电气性能检测：采用安规测试仪检测电气性能；
(14)通电及浸水实验：将原件加热至750℃，然后自然冷却至250℃，放入水中浸泡1分钟；以及
(15)电气性能测试：从水中取出后用安规测试仪进行检测电气性能。
作为本发明进一步的方案，所述管底缩管步骤中的缩尖工艺按照缩尖直径/加热管管径≤0.9进行缩管，缩管长度≥30mm。
作为本发明进一步的方案，所述绕丝步骤中氧化镁杆镁含量≥99.6％，加热丝缠绕丝距≥2.5倍丝径。
根据权利要求1所述的用于PECVD管式炉辅热加热元件制备工艺，其特征在于，所述灌粉及安装橡皮头步骤中振粉频率≥3级，加粉密度≥2.3g/cm3，震实密度达到3.05g/cm2。
作为本发明进一步的方案，所述烘箱排潮步骤中烘箱温度设置为150℃，烘烤时间设置为12小时。
作为本发明进一步的方案，所述PECVD管式炉辅热加热元件进行空气中通电干烧实验，并控温850℃通电4小时及记录通电前后的电气性能数据。
作为本发明进一步的方案，所述PECVD管式炉辅热加热元件进行超载快速通断实验：
(1)通电0.4s，断电0.8s为1个周期，总计：8760个周期，一个周期＝正常使用1小时，即：365天；
(2)按照1.5倍额定功率，2.倍额定功率，3倍额定功率，三个试验电压测试：
试验电压470V，通电0.4s，断电0.8s为1个周期，总计：8760个周期，总试验时间2.92小时；
试验电压540V，通电0.4s，断电0.8s为1个周期，总计：8760个周期，总试验时间2.92小时；
试验电压660V，通电0.4s，断电0.8s为1个周期，总计：8760个周期，总试验时间2.92小时。
综上所述，本发明实施例与现有技术相比具有以下有益效果：
本发明通过在底部缩管工艺，焊接后缩管不会导致隐裂，解决了元件在真空中泄漏的难题；目前未采用缩尖工艺批次，性能不良率≥30％，表现为绝缘为0，同时真空漏率大于等于1.0*10E-6mbarL/S，采用缩尖工艺后此类不良为0；采用外绕丝制备工艺，加热元件温度可以有效辐射出去，不会因内部聚热导致加热丝烧断，寿命提高明显；加热元件解决了加热元件的制备长度限制，可以在寿命保证的基础上突破长度极限，常规采用内绕丝加热棒工艺寿命一般一个月以内进行烧坏，损坏不良现象表现为加热丝聚热熔断击穿，采用新结构工艺后，工作在800℃左右，加热丝正常寿命≥6个月，目前还在工作中，性能已经超过《JBT2379-1993金属管状电热元件》中规定的经受通断电的能力。
为更清楚地阐述本发明的结构特征和功效，下面结合具体实施例来对本发明进行详细说明。
附图说明
图1为发明装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述。
在一个实施例中，一种用于PECVD管式炉辅热加热元件制备工艺，PECVD管式炉辅热加热元件采用电热元件外绕丝工艺进行制备，外绕丝工艺工序如下：
(1)管材下料：管材材质采用SUS310S；
(2)管材内壁清洁倒角：用于清除内壁杂质以及油污；
(3)管底缩管：尾部采用缩尖工艺按照梯度变径；
(4)焊接端盖：采用氩弧焊接焊接尾部端盖；
(5)绕丝：在镁杆上绕制加热丝，加热丝采用Cr20Ni80发热芯线，采用绕丝机均匀绕制在镁杆外表面，氧化镁杆采用海水镁压制烧结成型；
(6)安装垫头、三角架、底座以及接线：在绕丝好的镁杆上安装三角架、底座以及垫头；
(7)装配镁杆及管材：将绕制好的加热丝组件装配至管材内；
(8)灌粉及安装橡皮头：采用震粉机进行加粉；
(9)缩管：采用缩管机进行压缩变径；
(10)割管：将加热管切割至需要长度；
(11)烘箱排潮：放入烘箱进行排潮；
(12)接线；
(13)电气性能检测：采用安规测试仪检测电气性能；
(14)通电及浸水实验：将原件加热至750℃，然后自然冷却至250℃，放入水中浸泡1分钟；以及
(15)电气性能测试：从水中取出后用安规测试仪进行检测电气性能。
在本实施例中，在底部缩管工艺，焊接后缩管不会导致隐裂，解决了元件在真空中泄漏的难题；目前未采用缩尖工艺批次，性能不良率≥30％，表现为绝缘为0，同时真空漏率大于等于1.0*10E-6mbarL/S，采用缩尖工艺后此类不良为0；采用外绕丝制备工艺，加热元件温度可以有效辐射出去，不会因内部聚热导致加热丝烧断，寿命提高明显；加热元件解决了加热元件的制备长度限制，可以在寿命保证的基础上突破长度极限，常规采用内绕丝加热棒工艺寿命一般一个月以内进行烧坏，损坏不良现象表现为加热丝聚热熔断击穿，采用新结构工艺后，工作在800℃左右，加热丝正常寿命≥6个月，目前还在工作中，性能已经超过《JBT2379-1993金属管状电热元件》中规定的经受通断电的能力。
在一个实施例中，一种用于PECVD管式炉辅热加热元件制备工艺，所述管底缩管步骤中的缩尖工艺按照缩尖直径/加热管管径≤0.9进行缩管，缩管长度≥30mm，用于保证后续缩管的可靠性。
进一步的，一种用于PECVD管式炉辅热加热元件制备工艺，所述绕丝步骤中氧化镁杆镁含量≥99.6％，可长期耐1350℃以上，加热丝缠绕丝距≥2.5倍丝径，不可产生聚丝现象。
进一步的，一种用于PECVD管式炉辅热加热元件制备工艺，所述灌粉及安装橡皮头步骤中振粉频率≥3级，加粉密度≥2.3g/cm3，震实密度需要达到3.05g/cm2。
进一步的，一种用于PECVD管式炉辅热加热元件制备工艺，所述烘箱排潮步骤中烘箱温度设置为150℃，烘烤时间设置为12小时。
在本实施例中，缩尖后产品成类似弹头形状，避免加热管压缩变径过程中的尾部焊道开裂，同时在安装过程中起到导向作用，缩尖模具采用限位块限位，确保缩尖一致性，电气性能检测中采用安规测试仪检测电气性能，性能需符合《JBT 2379-1993金属管状电热元件》中要求的绝缘电阻≥50MΩ及耐压强度≥2U+1000V的要求，在电气性能测试中从水中取出后用安规测试仪进行检测电气性能，电气性能符合《JBT 2379-1993金属管状电热元件》要求。
在一个实施例中，一种用于PECVD管式炉辅热加热元件制备工艺，所述PECVD管式炉辅热加热元件进行空气中通电干烧实验，并控温850℃通电4小时及记录通电前后的电气性能数据。
在本实施例中，本实验的要求为：
通电前数据：绝缘电阻>1000MΩ、泄漏电流<10mA
电阻：23.1Ω、绝缘电阻>1000MΩ、耐压测试：1500V/1.68mA
通电4小时，元件表面控温850℃
通电后数据：电阻：23.2Ω、绝缘电阻>1000MΩ、耐压测试：1500V/1.67mA。
在一个实施例中，一种用于PECVD管式炉辅热加热元件制备工艺，所述PECVD管式炉辅热加热元件进行超载快速通断实验：
(1)通电0.4s，断电0.8s为1个周期，总计：8760个周期，一个周期＝正常使用1小时，即：365天；
(2)按照1.5倍额定功率，2.倍额定功率，3倍额定功率，三个试验电压测试：
试验电压470V，通电0.4s，断电0.8s为1个周期，总计：8760个周期，总试验时间2.92小时；
试验电压540V，通电0.4s，断电0.8s为1个周期，总计：8760个周期，总试验时间2.92小时；
试验电压660V，通电0.4s，断电0.8s为1个周期，总计：8760个周期，总试验时间2.92小时。
在本实施例中，样品得到的数据为：
样品1
测试电压470V：电阻：22.9Ω，绝缘电阻>1000MΩ，耐压测试：1500V/min，1.31mA
测试电压540V：电阻：22.9Ω，绝缘电阻>1000MΩ，耐压测试：1500V/min，1.33mA
测试电压660V：电阻：22.9Ω，绝缘电阻>1000MΩ，耐压测试：1500V/min，1.33mA；
样品2
测试电压470V：电阻：22.5Ω，绝缘电阻>1000MΩ，耐压测试：1500V/min，1.28mA
测试电压540V：电阻：22.5Ω，绝缘电阻>1000MΩ，耐压测试：1500V/min，1.28mA
测试电压660V：电阻：22.5Ω，绝缘电阻>1000MΩ，耐压测试：1500V/min，1.23mA。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种用于PECVD管式炉辅热加热元件制备工艺，包括PECVD管式炉辅热加热元件采用电热元件外绕丝工艺进行制备，外绕丝工艺工序如下，其特征在于：
(1)管材下料；
(2)管材内壁清洁倒角；
(3)管底缩管：尾部采用缩尖工艺按照梯度变径；
(4)焊接端盖：采用氩弧焊接焊接尾部端盖；
(5)绕丝：在镁杆上绕制加热丝，采用绕丝机均匀绕制在镁杆外表面，氧化镁杆采用海水镁压制烧结成型；
(6)安装垫头、三角架、底座以及接线：在绕丝好的镁杆上安装三角架、底座以及垫头；
(7)装配镁杆及管材：将绕制好的加热丝组件装配至管材内；
(8)灌粉及安装橡皮头：采用震粉机进行加粉；
(9)缩管：采用缩管机进行压缩变径；
(10)割管：将加热管切割至需要长度；
(11)烘箱排潮：放入烘箱进行排潮；
(12)接线；
(13)电气性能检测：采用安规测试仪检测电气性能；
(14)通电及浸水实验：将原件加热至750℃，然后自然冷却至250℃，放入水中浸泡1分钟；以及
(15)电气性能测试：从水中取出后用安规测试仪进行检测电气性能。
2.根据权利要求1所述的用于PECVD管式炉辅热加热元件制备工艺，其特征在于，所述管底缩管步骤中的缩尖工艺按照缩尖直径/加热管管径≤0.9进行缩管，缩管长度≥30mm。
3.根据权利要求1所述的用于PECVD管式炉辅热加热元件制备工艺，其特征在于，所述绕丝步骤中氧化镁杆镁含量≥99.6％，加热丝缠绕丝距≥2.5倍丝径。
4.根据权利要求1所述的用于PECVD管式炉辅热加热元件制备工艺，其特征在于，所述灌粉及安装橡皮头步骤中振粉频率≥3级，加粉密度≥2.3g/cm3，震实密度达到3.05g/cm2。
5.根据权利要求1所述的用于PECVD管式炉辅热加热元件制备工艺，其特征在于，所述烘箱排潮步骤中烘箱温度设置为150℃，烘烤时间设置为12小时。
6.根据权利要求1所述的用于PECVD管式炉辅热加热元件制备工艺，其特征在于，所述PECVD管式炉辅热加热元件进行空气中通电干烧实验，并控温850℃通电4小时及记录通电前后的电气性能数据。
7.根据权利要求1所述的用于PECVD管式炉辅热加热元件制备工艺，其特征在于，所述PECVD管式炉辅热加热元件进行超载快速通断实验：
(1)通电0.4s，断电0.8s为1个周期，总计：8760个周期，一个周期＝正常使用1小时，即：365天；
(2)按照1.5倍额定功率，2.倍额定功率，3倍额定功率，三个试验电压测试：
试验电压470V，通电0.4s，断电0.8s为1个周期，总计：8760个周期，总试验时间2.92小时；
试验电压540V，通电0.4s，断电0.8s为1个周期，总计：8760个周期，总试验时间2.92小时；
试验电压660V，通电0.4s，断电0.8s为1个周期，总计：8760个周期，总试验时间2.92小时。
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