CN207313684U - 真空镀膜设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种真空镀膜设备，包括：真空腔室；隔离件，其设置在真空腔室内，且内部形成有封闭空间；和加热组件，其位于封闭空间内，并且包括上部加热器、下部加热器、以及多个温度检测单元，上部加热器和下部加热器中的至少一个包括多个子加热单元，每一子加热单元与至少一温度检测单元相对应，温度检测单元检测对应的子加热单元的温度。本实用新型可应用到太阳能电池的制造设备领域，其提供的真空镀膜设备解决了硒化等镀膜反应对于真空腔体等的腐蚀问题，且确保工艺反应中基片表面的温度均匀，提高了工艺成膜质量。

Description

真空镀膜设备

技术领域

本实用新型涉及太阳能电池的制造设备领域，特别涉及一种真空镀膜设备。

背景技术

制造太阳能电池过程中会用到很多化学反应方法，并且化学反应多数需要在一定温度(如高温)下进行，因此需要稳定的加热保温系统，并且在化学反应过程会产生一种新化合物，而这些新的化合物和未发生反应的化合物有些具有腐蚀等特性，因此需要制造太阳能电池的设备对腐蚀气体有一定的抵抗能力。

在太阳能电池制造领域常用真空镀膜设备进行制备太阳能电池，而普通的真空镀膜设备一般采用不锈钢等金属作为镀膜设备的腔体壁，加热方式一般采取金属加热丝等方法。然而对于一些特殊的太阳能电池制作工艺(比如硒化类反应)，在反应过程有腐蚀气体，若利用普通的真空镀膜设备进行制备上述太阳能电池，从而会对真空镀膜设备上的金属造成损坏，影响设备正常使用。且太阳能镀膜工艺中一般是以玻璃作为基片，在基片上进行化学镀膜，在镀膜的过程中要求整片玻璃的温度均匀，这是保证镀膜均匀的一个重要前提，所以需要设置一种保证基片的温度均衡的加热装置和保温装置来。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种具有抵抗腐蚀能力且加热均匀的真空镀膜设备。

为了达到本实用新型的目的，本实用新型提供了一种真空镀膜设备，包括：

真空腔室；

隔离件，其设置在所述真空腔室内，且内部形成有封闭空间；和

加热组件，其位于所述封闭空间内，并且包括上部加热器、下部加热器、以及多个温度检测单元，所述上部加热器和所述下部加热器中的至少一个包括多个子加热单元，每一所述子加热单元与至少一个所述温度检测单元相对应，所述温度检测单元检测对应的所述子加热单元的温度。

可选地，所述隔离件包括框架和固定在所述框架内的隔离层，所述框架与所述真空腔室固定连接，所述封闭空间形成在所述隔离层内部。

可选地，所述隔离层为采用保温材料制成的保温隔离层。

可选地，所述隔离层采用固化石墨毡材料制成。

可选地，所述真空镀膜设备还包括：保温层，所述保温层设置在所述真空腔室的内壁面上或者设置在所述隔离件上。

可选地，所述上部加热器包括三个子加热单元，分别为：呈矩形形状的第一子加热单元、以及位于所述第一子加热单元内且并排设置的第二子加热单元和第三子加热单元。

可选地，所述真空镀膜设备还包括载板，所述载板放置在所述隔离件形成的所述封闭空间内；

所述第一子加热单元的外缘设置成超过所述载板的外缘尺寸；

所述第二子加热单元和所述第三子加热单元横向并排设置，

所述第二子加热单元包括横向设置的第二横向加热部和竖向设置的第二竖向加热部，所述第三子加热单元包括横向设置的第三横向加热部和竖向设置的第三竖向加热部，所述第二竖向加热部和所述第三竖向加热部相邻近。

可选地，所述多个温度检测单元包括设置在所述第一子加热单元内并靠近所述第一子加热单元的第一热电偶、设置在所述第二子加热单元内的第二热电偶、设置在所述第三子加热单元内的第三热电偶、设置在所述第二子加热单元和所述第三子加热单元之间的中间位置的第四热电偶。

可选地，所述下部加热器包括两个子加热单元，分别为：并排设置的第四子加热单元和第五子加热单元。

可选地，所述第四子加热单元和所述第五子加热单元横向并排设置；

所述第四子加热单元包括横向设置的第四横向加热部和竖向设置的第四竖向加热部，所述第五子加热单元包括横向设置的第五横向加热部和竖向设置的第五竖向加热部，所述第四竖向加热部和所述第五竖向加热部相邻近。

可选地，所述真空镀膜设备还包括载板，所述载板放置在所述隔离件形成的所述封闭空间内；

所述下部加热器的外缘设置成与所述载板的外缘相对，或者超过所述载板的外缘。

可选地，所述多个温度检测单元包括设置在所述第四子加热单元内的第五热电偶、设置在所述第五子加热单元内的第六热电偶、设置在所述第四子加热单元和所述第五子加热单元之间的中间位置的第七热电偶、设置在所述第四子加热单元和所述第五子加热单元之间且靠近边缘的第八热电偶。

本实用新型提供的真空镀膜设备和现有技术相比，具有如下有益效果：

本实用新型中的真空镀膜设备，其真空腔室内设置有隔离件，隔离件内部形成有密封空间，加热组件和基片等可放置在该密封空间内，并在该密封空间内进行镀膜工艺，这样，若在镀膜工艺过程中产生腐蚀气体，则密封空间可以减少或隔绝腐蚀气体与外部金属件(如不锈钢的真空腔室等)的接触，从而减小或防止对外部金属件的腐蚀。

隔离件可采用防腐蚀材料制成，这样可避免隔离件被腐蚀气体腐蚀，或者隔离件可采用非防腐蚀材料制成，若隔离件被腐蚀，则可以更换隔离件，与现有技术中真空腔室被腐蚀、更换真空腔室相比，更换隔离件的操作简单，且成本低。

加热组件中，上部加热器和下部加热器中的至少一个包括多个子加热单元，每一子加热单元与至少一温度检测单元相对应，这样，可通过温度检测单元检测对应的子加热单元的温度，来分别控制多个子加热单元的加热，使得多个子加热单元可以不同时加热，可以以不同的功率进行加热。这样在加热基片时，若某一温度检测单元检测的温度偏低，则可以加大对应的子加热单元的加热功率，若某一温度检测单元检测的温度偏高，则可以减小对应的子加热单元的加热功率或者使对应的子加热单元停止加热，使得加热组件的整体加热效果更均匀。

通过将加热组件设置成多个子加热单元，并通过多个温度检测单元进行多点检测，实现了加热组件均匀地加热，有利于实现基片的加热均匀性。

进一步可选地，隔离件包括框架和隔离层，框架用于支撑隔离层，隔离层可将腐蚀气体与真空腔室隔离，以免真空腔室被腐蚀；隔离层还可以采用保温材料制成，则隔离层还可以防止加热组件产生的热量散失，有利于改善基片的加热效果，此时隔离层为具有保温和隔离双重作用的保温隔离层。

当然，隔离层也可以采用非保温材料制成，此时可以另外设置保温层。在隔离件被腐蚀、需要更换的情况下，保温层可以设置在真空腔室的内壁面上，以免保温层设置在隔离件上时需要同时更换保温层；在隔离件采用防腐蚀材料制成、无需更换的情况下，保温层可以设置在隔离件上，如设置在隔离件的内壁面上或外壁面上，此时保温层的保温效果更好。

进一步可选地，上部加热器包括三个可单独控制加热的子加热单元，其中，位于外部的呈矩形形状的第一子加热单元起辅助补偿加热的作用，位于第一子加热单元内且并排设置的第二子加热单元和第三子加热单元为主要的加热单元；第一热电偶设置在第一子加热单元内并靠近第一子加热单元，因此可用于检测第一子加热单元的温度，并根据检测的温度控制第一子加热单元的加热功率；第二热电偶和第三热电偶分别设置在第二子加热单元和第三子加热单元内，可分别用于检测第二子加热单元和第三子加热单元的温度，第四热电偶设置在第二子加热单元和第三子加热单元之间，其检测的温度同时受第二子加热单元和第三子加热单元的加热的影响，因此，可将该第四热电偶的检测结果与第二热电偶或第三热电偶的检测结果结合，来控制第二子加热单元或第三子加热单元的加热功率。

进一步可选地，下部加热器包括可单独控制加热的第四子加热单元和第五子加热单元，两子加热单元并排设置，且均起到对基片主要的加热作用；第五热电偶和第六热电偶分别设置在第四子加热单元和第五子加热单元内，可分别用于检测第四子加热单元和第五子加热单元的温度，第七热电偶和第八热电偶均设置在第四子加热单元和第五子加热单元之间，其检测的温度同时受第四子加热单元和第五子加热单元的加热的影响，因此，可将该第七热电偶和第八热电偶的检测结果与第五热电偶或第六热电偶的检测结果结合，来控制第四子加热单元和第五子加热单元的加热功率。

本实用新型的实施例提供的真空镀膜设备解决了硒化等镀膜反应对于真空腔体等的腐蚀问题，且确保工艺反应中基片表面的温度均匀，提高了工艺成膜质量。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本实用新型技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本实用新型的技术方案，并不构成对本实用新型技术方案的限制。

图1为根据本实用新型的实施例所述的真空镀膜设备的侧视结构的剖视示意图；

图2为图1所示的真空镀膜设备的俯视结构的剖视示意图。

其中，图1-图2中附图标记与部件名称之间的关系为：

1真空腔室，2隔离件，3上部加热器，30第一子加热单元，31第二子加热单元，32第三子加热单元，4下部加热器，50第一热电偶，51第二热电偶，52第三热电偶，53第四热电偶，6载板，7基片。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

如图1和图2所示，本实用新型的实施例提供了一种真空镀膜设备，包括真空腔室1、隔离件2和加热组件。

其中，隔离件2设置在真空腔室1内，且内部形成有封闭空间，加热组件位于封闭空间内。进一步，该封闭空间内还设有载板6，待加工的基片7 (如玻璃基片)放置在载板6上。

本实施例中，加热组件和基片7等放置在该密封空间内，并在该密封空间内进行镀膜工艺，这样，若在镀膜工艺过程中产生腐蚀气体，则密封空间可以减少或隔绝腐蚀气体与外部金属件(如不锈钢的真空腔室1等)的接触，从而减小或防止对外部金属件的腐蚀。

可选地，隔离件2可采用防腐蚀材料制成，这样可避免隔离件2被腐蚀气体腐蚀。或者，可选地，隔离件2可采用非防腐蚀材料制成，若隔离件2 被腐蚀，则可以更换隔离件2，与现有技术中真空腔室1被腐蚀、更换真空腔室1相比，更换隔离件2的操作简单，且成本低。

可选地，隔离件2包括框架和固定在框架内的隔离层，框架用于支撑隔离层，且框架与真空腔室1固定连接，以便实现隔离件2在真空腔室1内的固定；封闭空间形成在隔离层内部，这样隔离层可将腐蚀气体与真空腔室1 隔离，以免真空腔室1被腐蚀。

进一步可选地，隔离层可采用保温材料制成，则隔离层还可以防止加热组件产生的热量散失，有利于改善基片7的加热效果，此时隔离层为具有保温和隔离双重作用的保温隔离层。如：隔离层采用固化石墨毡制成，当然，也可以采用其它既保温又抗腐蚀的材料制成。

当然，隔离层也可以采用非保温材料制成，此时可以另外设置保温层。在隔离件2被腐蚀、需要更换的情况下，保温层可以设置在真空腔室1的内壁面上，以免保温层设置在隔离件2上时需要同时更换保温层或拆装保温层；在隔离件2采用防腐蚀材料制成、无需更换的情况下，保温层可以设置在隔离件2上，如设置在隔离件2的内壁面上或外壁面上，此时保温层将热量集中在隔离件2的密封空间内，保温效果更好。

可选地，如图1所示，加热组件包括上部加热器3、下部加热器4、以及多个温度检测单元。其中，载板6和基片7设置在上部加热器3和下部加热器4之间。

可选地，上部加热器3和下部加热器4中的至少一个包括多个子加热单元，每一子加热单元与至少一温度检测单元相对应，温度检测单元检测对应的子加热单元的温度。

加热组件加热时，可通过温度检测单元检测与其对应的子加热单元的温度，来分别控制多个子加热单元的加热，使得多个子加热单元可以不同时加热，或者可以以不同的功率进行加热。这样在加热基片7时，若某一温度检测单元检测的温度偏低，则可以加大对应的子加热单元的加热功率，若某一温度检测单元检测的温度偏高，则可以减小对应的子加热单元的加热功率或者使对应的子加热单元停止加热，使得加热组件的整体加热效果更均匀。

通过将加热组件设置成多个子加热单元，并通过多个温度检测单元进行多点检测，实现了独立控制多个子加热单元进行加热，进而实现了加热组件均匀地加热，有利于实现基片7的加热均匀性。

可选地，在图2所示的具体示例中，上部加热器3包括三个子加热单元，分别为：呈矩形形状的第一子加热单元30、以及位于第一子加热单元 30内且并排设置的第二子加热单元31和第三子加热单元32。

具体地，第一子加热单元30设置成超过载板6的外缘尺寸，即超过基片 7的外缘，以便加热组件能够对基片7的边缘进行充分地加热。

第二子加热单元31和第三子加热单元32横向并排设置，且第二子加热单元31和第三子加热单元32的组合的外缘与基片7的外缘及载板6的外缘对应。

第二子加热单元31包括横向设置的第二横向加热部和竖向设置的第二竖向加热部，第三子加热单元32包括横向设置的第三横向加热部和竖向设置的第三竖向加热部，第二竖向加热部和第三竖向加热部相邻近。可选地，第二子加热单元31和第三子加热单元32的结构相同，且对称布置。

进一步，如图2所示，多个温度检测单元包括设置在第一子加热单元30 内并靠近第一子加热单元30的第一热电偶50、设置在第二子加热单元31内的第二热电偶51、设置在第三子加热单元32内的第三热电偶52、设置在第二子加热单元31和第三子加热单元32之间的中间位置的第四热电偶53。

上部加热器3包括三个可单独控制加热的子加热单元，其中，位于外部的呈矩形形状的第一子加热单元30起辅助补偿加热的作用，位于第一子加热单元30内且并排设置的第二子加热单元31和第三子加热单元32为主要的加热单元；第一热电偶50设置在第一子加热单元30内并靠近第一子加热单元30，因此可用于检测第一子加热单元30的温度，并根据检测的温度控制第一子加热单元30的加热功率；第二热电偶51和第三热电偶52分别设置在第二子加热单元31和第三子加热单元32内，可分别用于检测第二子加热单元31和第三子加热单元32的温度，第四热电偶53设置在第二子加热单元 31和第三子加热单元32之间，其检测的温度同时受第二子加热单元31和第三子加热单元32的加热的影响，因此，可将该第四热电偶53的检测结果与第二热电偶51或第三热电偶52的检测结果结合，来控制第二子加热单元31 或第三子加热单元32的加热功率。

可选地，下部加热器4包括两个子加热单元，分别为：并排设置的第四子加热单元和第五子加热单元。

具体地，第四子加热单元和第五子加热单元横向并排设置，且第四子加热单元和第五子加热单元的组合的外缘与基片7的外缘及载板6的外缘对应。

第四子加热单元包括横向设置的第四横向加热部和竖向设置的第四竖向加热部，第五子加热单元包括横向设置的第五横向加热部和竖向设置的第五竖向加热部，第四竖向加热部和第五竖向加热部相邻近。可选地，第四子加热单元和第五子加热单元的结构相同，且对称布置。进一步可选地，第四子加热单元和第五子加热单元分别与第二子加热单元31和第三子加热单元32 的结构相同。

进一步，多个温度检测单元还包括设置在第四子加热单元内的第五热电偶、设置在第五子加热单元内的第六热电偶、设置在第四子加热单元和第五子加热单元之间的中间位置的第七热电偶、设置在所述第四子加热单元和所述第五子加热单元之间且靠近边缘的第八热电偶。

下部加热器4包括可单独控制加热的第四子加热单元和第五子加热单元，两子加热单元并排设置，且均起到对基片7主要的加热作用；第五热电偶和第六热电偶分别设置在第四子加热单元和第五子加热单元内，可分别用于检测第四子加热单元和第五子加热单元的温度，第七热电偶和第八热电偶均设置在第四子加热单元和第五子加热单元之间，其检测的温度同时受第四子加热单元和第五子加热单元的加热的影响，因此，可将该第七热电偶和第八热电偶的检测结果与第五热电偶或第六热电偶的检测结果结合，来控制第四子加热单元和第五子加热单元的加热功率。

下面结合附图，具体说明本实用新型提供的真空镀膜设备及工作原理。

真空镀膜设备主要分为三大部分：最外面为真空腔室1，为不锈钢材料；内部为隔离保温层，主体材料为固化石墨毡，外侧有金属框架；隔离保温层内部为加热组件以及基片7(通常为玻璃基片)和传输载板6。

各部分的结构和作用：

最外部的不锈钢真空腔室1：可作为整个工艺设备基础。该真空腔室1 连接有真空管道，保证真空腔室1内的真空环境。另外还设置有传动装置等，以传输玻璃基片。

隔离保温层：外部有金属框架，金属框架与真空腔体连接；金属框架内侧由固化石墨毡整体包围，重量轻，保温好，减少热量的扩散，使热量保持在隔离保温层内。工艺气体也存在于隔离保温层中，减少或隔绝工艺气体与外部金属部件的接触而减小对其的腐蚀。

隔离保温层内部的加热组件和需要镀膜的玻璃基片及其载板6：加热组件为石墨加热器。加热组件包括上部加热器3和下部加热器4。上部加热器3 分为三部分，分别为外部的矩形的第一子加热单元30、位于中间左右并排设置的第二子加热单元31和第三子加热单元32，三个子加热单元可单独控制进行加热，其中外部的第一子加热单元30起辅助补偿加热作用，第二子加热单元31和第三子加热单元32起主要加热作用，第二子加热单元31和第三子加热单元32可根据模拟分析按照一定的形状制作。下部加热器4只有两个部分：横向并排设置的第四子加热单元和第五子加热单元，无起补偿加热作用的子加热单元，两个子加热单元也可单独控制进行加热。

加热时需要保证加热组件整体的均匀型，因此，有检测温度的若干热电偶分布。上部加热器3和下部加热器4上各设置四个电热偶，上部加热器3 上的四个热电偶的分布如图所示，分别检测上部加热器3的中心、中央边缘、左右两侧的温度，实现温度的整体均匀性调控。下部加热器4上的四个热电偶的分布与上部热加热器上的热电偶的分布相同。

加热组件加热时按照阶梯方式加热，即先加热并稳定到100℃，再提高功率加热至200℃使其各部分的温度稳定，再次加大功率加热到300℃，以此类推。最终内部温度根据工艺要求可达到600摄氏度以上。实验显示，热电偶的反馈数值基本相同，在镀膜时，允许5摄氏度的温差。因此本实施例的加热组件能够满足需要。

本实用新型的实施例属于制造太阳能电池真空加热设备领域，涉及真空环境下硒化工艺反映的加热与保温。本实用新型的实施例提供的真空镀膜设备可以有效减少工艺气体对不锈钢等金属的腐蚀，且能够实现对基片7的均匀加热，可用于各种CVD、蒸镀等真空内的高温镀膜反映。

需要说明的是，上述实施例仅是本实用新型的一个具体示例，真空镀膜设备的结构并不限于上述结构，如：上部加热器包含的子加热单元的个数和每个子加热单元的结构及布置方式、下部加热器包含的子加热单元的个数和每个子加热单元的结构及布置方式、温度检测单元的个数及布置方式等可以与上述实施例不同。

需要说明的是，本申请中，术语“多个”是指两个或两个以上。

虽然本实用新型所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本实用新型而采用的实施方式，并非用以限定本实用新型。任何本实用新型所属领域内的技术人员，在不脱离本实用新型所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本实用新型的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定为准。

Claims (10)

1.一种真空镀膜设备，其特征在于，包括：

真空腔室；

隔离件，其设置在所述真空腔室内，且内部形成有封闭空间；和

加热组件，其位于所述封闭空间内，并且包括上部加热器、下部加热器、以及多个温度检测单元，所述上部加热器和所述下部加热器中的至少一个包括多个子加热单元，每一所述子加热单元与至少一个所述温度检测单元相对应，所述温度检测单元检测对应的所述子加热单元的温度。

2.根据权利要求1所述的真空镀膜设备，其特征在于，

所述隔离件包括框架和固定在所述框架内的隔离层，所述框架与所述真空腔室固定连接，所述封闭空间形成在所述隔离层内部。

3.根据权利要求2所述的真空镀膜设备，其特征在于，

所述隔离层为采用保温材料制成的保温隔离层。

4.根据权利要求2所述的真空镀膜设备，其特征在于，

所述隔离层采用固化石墨毡材料制成。

5.根据权利要求1所述的真空镀膜设备，其特征在于，还包括：

保温层，所述保温层设置在所述真空腔室的内壁面上或者设置在所述隔离件上。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的真空镀膜设备，其特征在于，

所述上部加热器包括三个子加热单元，分别为：呈矩形形状的第一子加热单元、以及位于所述第一子加热单元内且并排设置的第二子加热单元和第三子加热单元。

7.根据权利要求6所述的真空镀膜设备，其特征在于，

所述真空镀膜设备还包括载板，所述载板放置在所述隔离件形成的所述封闭空间内；

所述第一子加热单元设置成超过所述载板的外缘尺寸；

所述第二子加热单元和所述第三子加热单元横向并排设置，

所述第二子加热单元包括横向设置的第二横向加热部和竖向设置的第二竖向加热部，所述第三子加热单元包括横向设置的第三横向加热部和竖向设置的第三竖向加热部，所述第二竖向加热部和所述第三竖向加热部相邻近。

8.根据权利要求1-5中任一项所述的真空镀膜设备，其特征在于，

所述下部加热器包括两个子加热单元，分别为：并排设置的第四子加热单元和第五子加热单元。

9.根据权利要求8所述的真空镀膜设备，其特征在于，

所述第四子加热单元和所述第五子加热单元横向并排设置；

所述第四子加热单元包括横向设置的第四横向加热部和竖向设置的第四竖向加热部，所述第五子加热单元包括横向设置的第五横向加热部和竖向设置的第五竖向加热部，所述第四竖向加热部和所述第五竖向加热部相邻近。

10.根据权利要求8所述的真空镀膜设备，其特征在于，

所述真空镀膜设备还包括载板，所述载板放置在所述隔离件形成的所述封闭空间内；

所述下部加热器的外缘设置成与所述载板的外缘相对，或者超过所述载板的外缘。