CN115164596B - 一种薄膜太阳能电池的活化处理装置及活化处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种薄膜太阳能电池的活化处理装置，所述装置由第一炉体和第二炉体构成，所述第一炉体和第二炉体内部均设有若干加热组件，所述第一炉体和第二炉体相邻一侧的内壁由内向外依次为第一反射层、第一保温层、第一耐高温胶层、钢板层、第二耐高温胶层、第二保温层，所述第一炉体和第二炉体其余侧内壁由内向外依次为第二反射层、第三保温层、第三耐高温胶层、第四保温层，所述第一炉体和第二炉体相邻一侧形成通道，所述通道通过覆有薄膜的玻璃基板。使得通过的薄膜太阳能玻璃基板受热均匀，提升薄膜太阳能电池高温活化良率，不会出玻璃基板薄膜外观色差现象，使用寿命长，故障率低，能耗小，温控精确，保温效果好。

Description

一种薄膜太阳能电池的活化处理装置及活化处理方法
技术领域
本发明涉及薄膜太阳能电池制备领域，具体为一种薄膜太阳能电池的活化处理装置及活化处理方法。
背景技术
薄膜太阳能电池用材料少、制造工艺简单、耗能少、可大面积连续生产，并可采用玻璃或不锈钢等低成本材料作为衬底，较单晶硅太阳能电池有制作方便，成本低廉和重量较轻等优点，但是目前薄膜太阳能电池组件生产的良品率不尽如人意，非/微晶硅薄膜电池组件的良品率目前只在60%左右。
影响良品率的重要工序之一是制备薄膜太阳能电池时的活化处理过程，一般活化炉设备采用电阻丝（镍铬材质）加热与石棉纤维保温层保温，使整个腔体受热，当玻璃基板上的薄膜涂覆氯化镉溶液完成后，由传输系统将玻璃基板传入活化炉体内进行高温活化，长时间运行，炉体左侧、右侧与中间温度的温差在20-30℃，此时，玻璃基板整体出现受热不均匀现象，热量流失大，能耗高，温度波动大的问题，导致高温活化后玻璃基板上的薄膜出现色差，进而影响外观质量，不良品率增高。
发明内容
本发明为了解决现有技术中存在的缺陷，提供一种薄膜太阳能电池的活化处理装置及活化处理方法，使整个活化体系均匀热传递，玻璃基板上、下均匀受热，进而提升薄膜太阳能电池高温活化良品率。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明首先提供一种薄膜太阳能电池的活化处理装置，所述装置由第一炉体和第二炉体构成，所述第一炉体和第二炉体内部均设有若干加热组件，所述第一炉体和第二炉体相邻一侧的内壁由内向外依次为第一反射层、第一保温层、第一耐高温胶层、钢板层、第二耐高温胶层、第二保温层，所述第一炉体和第二炉体其余侧内壁由内向外依次为第二反射层、第三保温层、第三耐高温胶层、第四保温层，所述第一炉体和第二炉体相邻一侧形成通道，覆有薄膜的玻璃基板通过所述通道。
优选的，所述第一炉体和第二炉体内部依次划分为缓冲预热区、高温活化区、缓冲冷却区。
更为优选的，所述缓冲预热区的温度为50~360℃、高温活化区的温度为400~450℃、缓冲冷却区的温度为410~0℃。
优选的，所述第一炉体和第二炉体内均设有通气口，用以输送压缩气体。
更为优选的，所述通气口处设有压力表。
更为优选的，所述通气口输送的压缩气体的压力为1~2 bar。
优选的，所述加热组件包括加热源和灯管，所述加热源设置于灯管内部。
更为优选的，所述加热源为钨丝。
更为优选的，所述钨丝为三角形发光钨丝。
更为优选的，所述灯管为石英灯管。
优选的，所述第一反射层和第二反射层为镜面材质。
更为优选的，所述第一反射层和第二反射层为镜面不锈钢板。
更为优选的，所述第一反射层和第二反射层为多边形镜面不锈钢板。
更为优选的，所述第一反射层和第二反射层为三角形镜面不锈钢板或四边形不锈钢板。
更为优选的，所述三角形镜面不锈钢的凹凸高度差为3~5mm。
优选的，所述第一反射层和第二反射层的厚度为1.5~2.5mm。
优选的，所述第一保温层和第三保温层的厚度为10~20mm。
优选的，所述第一保温层和第三保温层的材质为有孔结构。
更为优选的，所述第一保温层和第三保温层的材质为有孔聚轻高铝砖或有孔石棉玻璃纤维耐火制品。
更为优选的，所述第一保温层和第三保温层的材质为有孔聚轻高铝砖。
更为优选的，所述孔的直径为1.5~2.5mm。
优选的，所述第一耐高温胶层、第二耐高温胶层和第三耐高温胶层为耐高温无机胶。
优选的，所述第一耐高温胶层、第二耐高温胶层和第三耐高温胶层的厚度为1.5~3mm。
优选的，所述钢板层为316L不锈钢板。
优选的，所述钢板层的厚度为2~3 mm。
优选的，所述钢板层与所述覆有薄膜的玻璃基板之间的垂直距离为3~5 mm。
优选的，所述第二保温层和第四保温层的厚度为70~100mm。
优选的，所述第二保温层和第四保温层为无孔结构。
优选的，所述第二保温层和第四保温层的材质为无孔聚轻高铝砖或无孔石棉玻璃纤维耐火制品。
更为优选的，所述第二保温层和第四保温层的材质为无孔聚轻高铝砖。
本发明还提供一种薄膜太阳能电池的活化处理方法，包括以下步骤：
将覆有薄膜的玻璃基板涂覆氯化镉溶液后，送入所述活化处理装置活化。
优选的，所述薄膜为碲化镉薄膜。
本发明的有益效果是：
1、本发明所述活化处理装置由两个炉体构成，炉体内壁由反射层、保温层、耐高温胶层、钢板层等材料按照特定顺序多层组建，使得通过的薄膜太阳能玻璃基板受热均匀，提升了薄膜太阳能电池高温活化良品率，基本上不会出玻璃基板薄膜外观色差现象，且该装置结构使用寿命长，故障率低，能耗小，温控精确，保温效果好。
2、本发明的炉体内部按照玻璃基板的性能由加热组件调控为不同的区域温度，让玻璃基板上的薄膜与涂覆的氯化镉溶液在高温活化时完全融合，使薄膜质量更佳均匀和饱满的同时，进一步让玻璃基板均匀受热，减少玻璃基板出现翘曲形变，杜绝发生隐裂碎片问题。
3、本发明所述的折射层为多边形镜面不锈钢，更进一步的，所述第一反射层和第二反射层为三角形/四边形镜面不锈钢板，更进一步的，所述三角形镜面不锈钢的凹凸高度差为3~5mm，此时效果最好，光源反射利用率最高，通过加热组件加热发光后，光照在内壁四周凹凸状三角不锈钢镜面上，进行光的重复反射和折射，充分吸收光，此时热量迅速地到达炉体内壁四周，更加均匀的热传递给保温层。
4、本发明的活化处理过程，在传送过程中玻璃基板是双面受热的，加热组件照射炉内四周内壁上，而内壁含有第一反射层和第二反射层，通过光的反射和折射后会吸收更多的光源，进一步的，在通气口处输入压缩气体，使内部气体产生分子运动让热量热传递更快，此时热量迅速地到达炉体内壁四周，更加均匀的热传递给第一保温层，再热传递给钢板层，此时就会为通过的玻璃基板进行双面均均加热，而钢板层的热量由第二保温层、第三保温层、第四保温层保温，最大化减少热量丢失。
附图说明
图1为薄膜太阳能电池的活化处理装置结构示意图；
图2为第一炉体和第二炉体相邻侧内壁的结构示意图；
图3为第一炉体和第二炉体除相邻侧外其余内壁的结构示意图；
图4为加热组件的剖面结构图；
图5为实施例中第一反射层和第二反射层为三角形镜面不锈钢板和四边形镜面不锈钢板的结构示意图；
图6为实施例中第一保温层和第二保温层的材质为有孔层的结构示意图。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解发明的技术方案，下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
现有技术中电阻丝加热炉体内壁与石棉纤维保温炉体热传递效果差、保温效果不好，活化出来的玻璃基板上碲化镉膜面外观就会出现色差，为此，本申请提出了一种改善方案，本发明提供的薄膜太阳能电池的活化处理装置，装置内壁四面都是反射层，能充分吸收光，玻璃基板可以均匀受热，提升薄膜太阳能电池高温活化良品率，基本上不会出玻璃基板薄膜外观色差现象。
具体的，如图1所示，本发明首先提供一种薄膜太阳能电池的活化处理装置，所述装置由第一炉体1和第二炉体2构成，所述第一炉体1和第二炉体2内部均设有若干加热组件3，所述第一炉体1和第二炉体2相邻一侧的内壁4（内部结构见图2）由炉内向外依次为第一反射层41、第一保温层42、第一耐高温胶层43、钢板层44、第二耐高温胶层45、第二保温层46，所述第一炉体1和第二炉体2其余侧内壁5（内部结构见图3）由炉内向外依次为第二反射层51、第三保温层52、第三耐高温胶层53、第四保温层54，所述第一炉体1和第二炉体2相邻一侧形成通道6，覆有薄膜的玻璃基板7通过所述通道6。本发明所述装置在玻璃基板通过时保证覆有薄膜的玻璃基板7双面受热。
在本发明的实施例中，进一步的，所述第一炉体1和第二炉体2内部按照覆有薄膜的玻璃基板7通过方向依次划分为缓冲预热区8，加热温度50~360℃，加热组件发热额定功率为：1000W，通过K型热电偶测温反馈信息调整该区域温度；高温活化区9，加热温度400~450℃，进一步的，温度为450℃，加热组件发热额定功率为：1500W，通过K型热电偶测温反馈信息调整该区域温度；缓冲冷却区10加热温度410~0℃，加热组件发热额定功率为：1200W，进一步的，缓冲冷却区10冷却至50℃，通过K型热电偶测温反馈信息调整该区域温度。缓冲预热区的作用是让玻璃基板均匀受热，减少玻璃基板出现翘曲形变，杜绝发生隐裂碎片现象；高温活化区的作用是让玻璃基板上的薄膜与涂覆的氯化镉溶液在高温活化时完全融合，使薄膜层质量更佳均匀和饱满；缓冲冷区的作用是让玻璃基板逐步冷却，防止玻璃基板出现翘曲形变，进一步杜绝发生隐裂碎片现象。
在本发明的实施例中，进一步的，所述第一炉体1和第二炉体2内均设有通气口11，用以输送压缩气体，可以是压缩空气；更进一步的，所述通气口11处设有压力表，检测所述通气口11输送的压缩气体的压力为1~2 bar。通入压缩气体的目的是使内部气体产生分子运动，从而使得热传递更快。
在本发明的实施例中，所述加热组件3的剖面结构如图4所示，包括加热源31和灯管32，所述加热源31设置于灯管32内部，用以产生发热灯光33；进一步的，所述加热源31为钨丝，钨丝使用寿命长，加热功率稳定；更进一步的，所述钨丝为三角形发光钨丝，三角形发光钨丝与反射层发生光折射和反射，辅助热量传递更快，钨丝原料用量会减少；进一步的，所述灯管32为石英灯管。
在本发明的实施例中，具体的，所述第一反射层41和第二反射层51为镜面材质，进一步的，所述第一反射层41和第二反射层51为镜面不锈钢板，不但能进行光的反射和折射，还能进行有效传热；进一步的，所述第一反射层41和第二反射层51为多边形镜面不锈钢，更进一步的，如图5所示，所述第一反射层41和第二反射层51为三角形/四边形镜面不锈钢板，更进一步的，所述三角形镜面不锈钢的凹凸高度差为3~5mm，此时效果最好，光源反射利用率最高，通过加热组件加热发光后，光照在内壁四周凹凸状三角不锈钢镜面上，进行光的重复反射和折射，充分吸收光，此时热量迅速地到达炉体内壁四周，更加均匀的热传递给保温层；进一步的，所述第一反射层41和第二反射层51的厚度为1.5~2.5mm，热传递更快，减轻设备自重量，防止整体发生形变。
在本发明的实施例中，具体的，如图6所示，所述第一保温层42和第三保温层52的厚度为10~20mm，此时热传递更快，效果更佳；进一步的，所述第一保温层42和第三保温层52为有孔结构，更进一步的，其材质为有孔聚轻高铝砖或有孔石棉玻璃纤维耐火制品，更进一步的，其材质为有孔聚轻高铝砖，聚轻高铝砖使用寿命长，保温效果好；更进一步的，所述孔的直径为1.5~2.5mm效果最佳，通孔作用就是让热量快速地达到钢板层，使其表面均匀受热，孔径过大量流失就会增加，稳定性下降，热传热效果会下降，强度会下降，孔径过小热传递会受阻，传热速率下降。
在本发明的实施例中，具体的，所述第一耐高温胶层43、第二耐高温胶层45和第三耐高温胶层53为耐高温无机胶（具体为型号：ZBL-D1350），厚度1.5~3mm。其中耐高温无机胶最高温1350度，粘接保温层与钢板层，以及填补保温层之间存在的间隙，起到保温更好、热传递更快的作用。
在本发明的实施例中，具体的，所述钢板层44为316L不锈钢板，耐腐蚀且不会与氯化镉发生化学反应，使用寿命长；进一步的，所述钢板层44的厚度为2~3mm，此厚度热传递快，减少炉体自重量，防止局部发生形变，高温活化时玻璃基板受热更加均匀；钢板层44是平整方形的，与覆有薄膜的玻璃基板7的垂直距离为3~5mm，这样的位置受热均匀。
在本发明的实施例中，具体的，所述第二保温层46和第四保温层54的厚度为70~100mm，此范围内保温时间最长；进一步的，所述第二保温层和第四保温层为无孔结构，更进一步的，所述第二保温层46和第四保温层54的材质为无孔聚轻高铝砖或无孔石棉玻璃纤维耐火制品，保证了热量的稳定性和流动性。
本发明所述活化处理装置使用寿命长，故障率低，保温效果好，受热均匀，能耗小，温控精确。
本发明还提供一种薄膜太阳能电池的活化处理方法，包括以下步骤：
将覆有薄膜的玻璃基板7涂覆氯化镉溶液后，送入所述活化处理装置活化处理。
具体的，如图1所示，将覆有薄膜的玻璃基板7涂覆氯化镉溶液后，由传动装置12将覆有薄膜的玻璃基板7传入缓冲预热区8、高温活化区9、缓冲冷却区10再流入下工序，所述传动装置12无特殊限制，为本领域常用的可实现传送功能的装置均可。
其中，进一步的，所述薄膜为碲化镉薄膜。
本发明的活化处理方法，在传送过程中玻璃基板7是双面受热的，加热组件3照射炉内四周内壁上，而内壁含有第一反射层41和第二反射层51，这样通过光的反射和折射后会吸收更多的光源，进一步的，在通气口11处输入压缩气体，使内部气体产生分子运动让热量热传递更快，此时热量迅速地到达炉体内壁四周，更加均匀的热传递给第一保温层42，再热传递给钢板层44，此时就会为通过的玻璃基板7进行双面均均加热，而钢板层44的热量由第二保温层46、第三保温层52、第四保温层54保温，这样最大化减少热量丢失。
经生产测试：
现有技术（采用电阻丝（镍铬材质）加热与石棉纤维保温层保温）：生产投入本发明所述玻璃基板144000张，其中碲化镉膜面活化后外观色差不良：4858张，良品率为：96.63%；
使用本发明的活化处理装置和方法：生产投入本发明所述玻璃基板144000片，其中碲化镉膜面活化后外观色差不良：18片，良品率为：99.998%。
本发明中使用到的材料均为市售。
需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂，为使图示尽量简洁，各附图中并未对所有的结构全部标示。
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)

1.一种薄膜太阳能电池的活化处理装置，其特征在于，所述装置由第一炉体和第二炉体构成，所述第一炉体和第二炉体内部均设有若干加热组件，所述第一炉体和第二炉体相邻一侧的内壁由内向外依次为第一反射层、第一保温层、第一耐高温胶层、钢板层、第二耐高温胶层、第二保温层，所述第一炉体和第二炉体其余侧内壁由内向外依次为第二反射层、第三保温层、第三耐高温胶层、第四保温层，所述第一炉体和第二炉体相邻一侧形成通道，覆有薄膜的玻璃基板通过所述通道；
所述第一炉体和第二炉体内部依次划分为缓冲预热区、高温活化区、缓冲冷却区；所述第一炉体和第二炉体内均设有通气口，用以输送压缩气体；所述加热组件包括加热源和灯管，所述加热源设置于灯管内部；所述第一反射层和第二反射层为镜面材质。
2.据权利要求1所述的薄膜太阳能电池的活化处理装置，其特征在于，所述第一反射层和第二反射层为镜面不锈钢板。
3.据权利要求2所述的薄膜太阳能电池的活化处理装置，其特征在于，所述第一反射层和第二反射层为多边形镜面不锈钢板。
4.据权利要求1所述的薄膜太阳能电池的活化处理装置，其特征在于，所述第一保温层和第三保温层的材质为有孔结构。
5.据权利要求1所述的薄膜太阳能电池的活化处理装置，其特征在于，所述第二保温层和第四保温层为无孔结构。
6.一种薄膜太阳能电池的活化处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
将覆有薄膜的玻璃基板涂覆氯化镉溶液后，送入权利要求1~5任意一项所述的薄膜太阳能电池的活化处理装置进行活化。
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