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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kühlmodul sowie eine Vorrichtung zum thermischen Behandeln von Substraten, und zwar insbesondere von mit Paste bedruckten Solarzellen.
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In der Solarzellentechnik ist es bekannt Solarzellensubstrate mit elektronischer Siebdruckpaste für die Ausbildung von Leiterbahnen zu bedrucken. Solche Pasten werden nach der Aufbringung üblicherweise zunächst in einem Trocknermodul getrocknet, um Lösungsmittel auszudampfen. Anschließend werden die Substrate thermisch behandelt, um die elektrischen Eigenschaften der Paste für Leiterbahnen auszubilden. Hierbei werden die Substrate üblicherweise auf Temperaturen bis ungefähr 900°C erwärmt. Anschließend werden die Substrate innerhalb eines Kühlmoduls wiederum abgekühlt.
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Für einen hohen Durchsatz sind die Module üblicherweise als Durchlaufmodule ausgebildet und direkt hintereinander angeordnet. Üblicherweise ist eine einheitliche Transporteinheit, beispielsweise in der Form eines Transportbandes, vorgesehen, das die Substrate nacheinander durch das Trocknermodul, das Heizmodul und das Kühlmodul transportiert. Es ist jedoch auch möglich, die Prozesse Trocknung, Aufheizung und/oder Kühlung von den anderen Prozessen zu trennen und jeweils eigene Transporteinheiten vorzusehen.
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Das Vorsehen einzelner Transporteinheiten kann jedoch zu Übergabeproblemen zwischen den Transporteinheiten führen, und darüber hinaus würden unterschiedliche Transportbänder auch jeweils eigene Antriebe benötigen, was die Komplexität der Gesamtvorrichtung erhöhen würde.
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Daher wird eine einheitliche Transporteinheit mit einem durch alle Module hindurch laufenden Transportband bevorzugt. Hierdurch ergibt sich jedoch wiederum das Problem, dass insbesondere innerhalb des Heizmoduls, nicht nur die zu behandelnde Substrate, sondern auch das Transportband selbst aufgeheizt wird, wodurch der Kühlaufwand innerhalb des Kühlmoduls erhöht wird. Innerhalb des Kühlmoduls ist es bekannt, eine wassergekühlte Edelstahlwand vorzusehen, die sich im Wesentlichen parallel zum Transportband erstreckt, um Strahlungswärme aufzunehmen. Zusätzlich ist es bekannt, Pressluft auf die Substrate zu leiten, um diese zusätzlich zu kühlen. Die bisher verwendete Edelstahlwand besitzt jedoch keine genügenden Absorptionseigenschaften, um die gesamte Wärmeabstrahlung aufzunehmen, so dass wenigstens ein Teil der Wärmestrahlung der Substrate und/oder des Transportbandes wieder zurück in Richtung derselben reflektiert wird.
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Daher ergeben sich relativ lange Kühlstrecken, bis die Substrate einer ausreichend reduzierte Temperatur besitzen, um an nachfolgende Transportmechanismen übergeben werden zu können. Darüber hinaus besitzt das Transportband zu diesem Zeitpunkt immer noch eine Temperatur, die die Verwendung spezieller Führungs- und Antriebselemente erforderlich macht. Insbesondere besitzt das Transportband üblicherweise eine Temperatur, die den Einsatz von gummierten oder aus Gummi bestehenden Antriebs- und/oder Führungsrollen ausschließt. Diese wären jedoch für einen gleichmäßigen Antrieb und hinsichtlich der Kosten besonders vorteilhaft.
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Erfindungsgemäß liegt der vorliegenden Erfindung daher die Aufgabe zugrunde ein Kühlmodul sowie eine Vorrichtung zum thermischen Behandeln von Substraten vorzusehen, das bzw. die eine verbesserte Abkühlung der Substrate und/oder eines Transportbandes vorsieht.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Kühlmodul zum Kühlen von Substraten nach Anspruch 1 sowie eine Vorrichtung zum thermischen Behandeln von Substraten nach Anspruch 11 gelöst.
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Das Kühlmodul zum Kühlen von Substraten ist insbesondere zum Kühlen von mit Paste bedruckten Solarzellen, nach deren Durchlauf durch ein Heizmodul geeignet und weist eine langgestreckte Kühlkammer mit einer Eingangsöffnung, die benachbart zum Heizmodul liegt, und einer Ausgangsöffnung auf. Es ist eine Transporteinheit zum Transport von Substraten durch die langgestreckte Kühlkammer vorgesehen, wobei die Transporteinheit eine Transportebene für die Substrate definiert. Das Kühlmodul weist wenigstens eine erste Kühleinheit auf, die ihrerseits eine Vielzahl von ersten Plattenelementen aufweist, die sich jeweils im Wesentlichen senkrecht zur und oberhalb der Transportebene in der Kühlkammer erstrecken. Die erste Kühleinheit weist ferner wenigstens ein erstes Leitungselement auf, das sich durch die ersten Plattenelemente hindurch erstreckt und in thermisch leitender Beziehung hiermit steht, sowie wenigstens eine Fördereinheit, zum Leiten eines Kühlfluids durch das erste Leitungselement. Zusätzlich weist das Kühlmodul eine Fördereinheit zum Leiten von Gas, insbesondere Luft, über Zwischenräume zwischen den Plattenelementen hindurch in Richtung der Transportebene auf.
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Durch das Vorsehen einer Vielzahl von ersten Plattenelementen, die sich jeweils im Wesentlichen senkrecht zur und oberhalb der Transportebene in der Kühlkammer erstrecken, kann die Oberfläche zur Absorption von Wärmestrahlung, die von Substraten und/oder der Transporteinheit abgestrahlt wird, erhöht werden. Durch die senkrechte Anordnung wird ferner eine Reflektion zurück in Richtung des Substrats und/oder der Transporteinheit verhindert. Durch die jeweilige Kühlung der Plattenelemente kann bei Mehrfachreflexionen zwischen den Plattenelementen jeweils eine im Wesentlichen vollständige Absorption von Wärmestrahlung sichergestellt werden. Zusätzlich zur Absorption der Wärmestrahlung wird eine Kühlung der Substrate, gegebenenfalls der Transporteinheit, und der ersten Plattenelemente durch eine Gasströmung vorgesehen, welche über Zwischenräume zwischen den Plattenelementen hindurch in Richtung der Transportebene der Transporteinheit gerichtet wird.
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Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist wenigstens eine zweite Kühleinheit vorgesehen, die ihrerseits eine Vielzahl von zweiten Plattenelementen aufweist, die sich jeweils im Wesentlichen senkrecht zur und unterhalb der Transportebene in der Kühlkammer erstrecken. Die zweite Kühleinheit weist ferner wenigstens ein zweites Leitungselement, das sich durch die zweiten Plattenelemente hindurch erstreckt und in thermisch leitender Beziehung hiermit steht, und wenigstens einer Fördereinheit, zum Leiten eines Kühlfluids durch das zweite Leitungselement. Durch die zweite Kühleinheit wird zusätzlich eine Kühlung der Rückseite der Transporteinheit und/oder der Substrate vorgesehen, wodurch der entsprechende Kühleffekt weiter erhöht werden kann. Die senkrechte Anordnung ermöglicht darüber hinaus eine gute Durchströmbarkeit der Kühlkammer mit einem im Wesentlichen vertikalen Gasfluss. Die ersten und/oder zweiten Plattenelemente erstrecken sich vorzugsweise in Längsrichtung der Kühlkammer.
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Die Transporteinheit kann ein umlaufendes, gasdurchlässiges Transportband aufweisen, dass ein Transporttrum und ein Rücklauftrum aufweist, wobei sich wenigstens ein Abschnitt des Transporttrums und wenigstens ein Abschnitt des Rücklauftrums durch wenigstens einen Abschnitt der Kühlkammer hindurch erstrecken. Bei dieser Anordnung liegen sowohl ein Abschnitt des Transporttrums als auch ein Abschnitt des Rücklauftrums innerhalb der Kühlkammer, so dass bei einem einzigen Umlauf des Transportbandes eine zweifache Kühlung jedes Bereichs des Transportbandes innerhalb der Kühlkammer (im Bereich des Transporttrums und im Bereich des Rücklauftrums) vorgesehen wird. Hierdurch kann das Transportband gegenüber herkömmlichen System bei denen das Rücklauftrum außerhalb der Kühlkammer verläuft zusätzlich abgekühlt werden und zwar insbesondere auf Temperaturen die den Einsatz von gummierten oder aus Gummi bestehenden Antriebs- und/oder Führungsrollen ermöglicht. Vorzugsweise liegt die zweite Kühleinheit zwischen dem Abschnitt des Transporttrums und dem Abschnitt des Rücklauftrums, sodass die zweite Kühleinheit Wärmestrahlung des Transportbandes sowohl im Bereich des Transporttrums als auch im Bereich des Rücklauftrums aufnehmen kann, und darüber hinaus eine gute Durchströmung des Transportbandes in diesen Bereich mit Gas, insbesondere Kühlluft möglich ist.
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Die Kühlkammer kann in Längsrichtung wenigstens zwei Abschnitte aufweisen, wobei in jedem Abschnitt eine Fördereinheit zum Leiten von Gas durch die Kühlkammer hindurch vorgesehen ist, wobei die Fördereinheit des Abschnitts, der näher an der Eingangsöffnung der Kühlkammer liegt, optional wenigstens teilweise mit Gas aus einem benachbarten Abschnitt versorgt wird. Hierdurch wird einerseits der Verbrauch an Gas reduziert und andererseits verhindert, dass direkt im Anschluss an das Heizmodul zu stark gekühltes Gas auf die zu kühlenden Substrate und/oder das Transportband geleitet wird, wodurch es zu inhomogenen Abkühlungen und einem Verzug der Substrate und/oder des Transportsbands kommen könnte. Darüberhinaus können in den Abschnitten unterschiedliche Strömungsgeschwindigkeiten der Gase eingestellt werden wodurch unterschiedliche Kühleffekte eingestellt werden können. Insbesondere kann in dem Abschnitt, der näher an der Eingangsöffnung der Kühlkammer liegt eine geringere Strömungsgeschwindigkeit des Gases eingestellt werden, da hier primär eine Kühlung über Wärmeabstrahlung erfolgt, während in dem nachfolgenden Abschnitt eine höhere Strömungsgeschwindigkeit eingestellt werden kann, um hier primär eine Kühlung über die Gasströmung vorzusehen.
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Bei einer Ausführungsform der Erfindung weist die Fördereinheit zum Leiten von Gas wenigstens ein erstes Gebläse zum Blasen von Gas in die Kühlkammer und ein zweites Gebläse zum Ansaugen von Gas aus der Kühlkammer auf, wobei die ersten und zweiten Gebläse auf gegenüberliegenden Seiten der Kühlkammer mit entsprechenden Strömungsöffnungen in Verbindung stehen. Hierdurch kann eine im Wesentlichen geradlinige Gastströmung durch die Kühlkammer hindurch erreicht werden. Dabei sind die Gebläse vorzugsweise im Wesentlichen so aufeinander abgestimmt, dass die über das erste Gebläse zugeführte Luft im Wesentlichen vollständig über das zweite Gebläse abgeführt wird. Hierdurch kann verhindert werden, dass ein wesentlicher Teil der Luft unkontrolliert aus der Kühlkammer austritt. Insbesondere ist es mögliche die Gebläse so einzustellen, dass geringfügig mehr Luft abgesaugt, als eingeblasen wird, so dass eine Gasströmung in die Kühlkammer hinein erfolgt. Hierdurch kann effektiv eine Isolierung gegenüber der Umgebung vorgesehen werden. Bei der obigen Formulierung „im Wesentlichen” soll Abweichungen der zugeführten und abgeführten Luft von maximal von ±10% und vorzugsweise kleiner ±5% ausgehend von der zugeführten Luftmenge umfassen.
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Vorzugsweise weist die Fördereinheit zum Leiten von Gas, Mittel auf, um das Gas in Querrichtung der Kühlkammer gleichmäßig zu verteilen, um in Querrichtung eine gleichmäßige Abkühlung der Substrate und/oder eines Transportbandes zu ermöglichen, um ein Verziehen derselben zu vermeiden.
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Erfindungsgemäß wird die Vorrichtung auch durch eine Vorrichtung zum thermischen Behandeln von Substraten, insbesondere von mit Paste bedruckten Solarzellen gelöst, die ein Heizmodul mit einer langgestreckten Heizkammer und ein hierzu benachbartes Kühlmodul mit einer langgestreckten Kühlkammer aufweist. Die Vorrichtung weist auch eine Transporteinheit zum Transport der Substrate durch die Heizkammer und die Kühlkammer auf, wobei die Transporteinheit ein umlaufendes, gasdurchlässiges Transportband aufweist, das ein Transporttrum und ein Rücklauftrum bildet. Das Transporttrum erstreckt sich durch die Heizkammer und die Kühlkammer hindurch und das Rücklauftrum weist wenigstens einen Abschnitt auf, der sich durch wenigstens einen Abschnitt der Kühlkammer hindurch erstreckt, wobei das Rücklauftrum jedoch außerhalb der Heizkammer angeordnet ist. Hierdurch wird eine verbesserte Kühlung des Transportbandes innerhalb der Kühlkammer vorgesehen, und das Risiko einer erneuten Aufheizung im Bereich der Heizkammer verhindert. Dabei ist das Kühlmodel wie oben beschrieben aufgebaut. Die Vorrichtung kann auch ein Trocknermodul mit einer langgestreckten Trocknerkammer aufweisen, wobei sich das Transporttrum des Transportbandes auch durch die Trocknerkammer hindurch erstreckt. Hierdurch kann ein einzelnes Transportband eingesetzt werden, das sich durch alle Module hindurch erstreckt, und dadurch Übergabeprobleme zwischen unterschiedlichen Transporteinheiten vermeidet.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert; in den Zeichnungen zeigt:
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1 eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung zum thermschen Behandeln von Substraten;
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2 eine schematische Längsschnittansicht durch ein Kühlmodul für eine Vorrichtung zum thermischen Behandeln von Substraten;
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3 eine schematische Querschnittsansicht durch das Kühlmodul gemäß 2.
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In der nachfolgenden Beschreibung verwendete Begriffe, wie oben, unten, rechts und links beziehen sich auf die Darstellung in den Figuren und sind nicht einschränkend zu sehen, obwohl sie eine bevorzugte Ausrichtung darstellen können.
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1 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung 1 zum thermischen Behandeln von Substraten, und zwar insbesondere für die thermische Behandlung von Solarzellensubstraten, die mit elektronischer Siebdruckpaste für die Ausbildung von Leiterbahnen bedruckt sind. Die Vorrichtung 1 weist ein Trocknermodul 3, ein Heizmodul 4, das häufig auch als Feuermodul bezeichnet wird, ein Kühlmodul 5 sowie eine Transporteinheit 7 auf. Das Trocknermodul 3, das Heizmodul 4, sowie das Kühlmodul 5 sind jeweils in 1 jeweils schematisch nur als Kasten dargestellt. Das Trocknermodul 3 kann insbesondere einen Aufbau besitzen, wie er in der nicht vorveröffentlichten DE .... beschrieben ist. Das Heizmodul 4 kann wiederum vorzugsweise einen Aufbau besitzen, wie er in der nicht vorveröffentlichten DE... beschrieben ist. Diese beiden Druckschriften werden hier durch Bezugnahme hinsichtlich des Aufbaus der jeweiligen Module 3, 4 aufgenommen, um Wiederholungen zu vermeiden.
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Das Kühlmodul 5 wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die 2 und 3 näher erläutert. Die Transporteinheit 7 besteht im Wesentlichen aus einem umlaufenden Transportband 10, das um Antriebs- und/oder Führungsrollen 12, 13 herum geführt ist. Das Transportband 10 kann beispielsweise aus einem Metallgeflecht bestehen, das in der Lage ist den, während der thermischen Behandlung der Substrate entstehenden Temperaturen zu widerstehen. Durch den Aufbau als Metallgeflechtband ist eine Gasdurchlässigkeit des Transportbands 10 vorgesehen. Natürlich kann das Transportband 10 auch einen anderen Aufbau besitzen, wobei jedoch eine Gasdurchlässigkeit desselben gewährleistet sein sollte.
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Bei der dargestellten Ausführungsform gemäß der 1 ist vorzugsweise die Rolle 12 als Antriebsrolle ausgebildet, während die Rolle 13 als reine Führungsrolle ausgebildet ist. Dabei ist die Antriebsrolle 12 so bewegbar, dass sie das Transportband 10 in Uhrzeigersinn umlaufend antreiben kann.
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Obwohl in 1 nur zwei Rollen 12, 13 vorgesehen sind, sei bemerkt, dass zwischen den beiden Rollen 12, 13 noch eine Vielzahl von weiteren Rollen vorgesehen sein kann, um das Transportband zu führen. Insbesondere können auch noch Spannrollen vorgesehen sein, um das Transportband 10 unter einer vorbestimmten Spannung zu halten. Das Transportband 10 bildet ein oberes Transporttrum 15, das sich durch das Trocknermodul 3, das Heizmodul 4 und das Kühlmodul 5 erstreckt. Darüber hinaus bildet das Transportband 10 zwischen den Rollen 12, 13 auch ein unten liegendes Rücklauftrum 16, das einen Abschnitt aufweist, der sich durch das Kühlmodul 5 erstreckt, sowie einen Abschnitt, der unterhalb des Trocknermoduls 3 und des Heizmoduls 4 verläuft. Wie der Fachmann erkennen kann, unterliegt jeder Bereich des Transportbands 10 durch diese Anordnung während eines einzigen Umlaufs einer zweifachen Kühlung, da jeder Bereich während eines einzelnen Umlaufs zweimal durch das Kühlmodul 5 hindurch läuft. Hierdurch ist es insbesondere möglich, das Transportband ausreichend abzukühlen, so dass die als Antriebsrolle ausgebildete Rolle 12 beispielsweise aus Gummi bestehen oder eine Gummibeschichtung aufweisen kann. Diese kann einen gleichmäßigen Antrieb vorsehen, und ist insbesondere kostengünstig gegenüber anderen Antriebsrollen, die in der Lage sind ein Metallgeflechtband anzutreiben und die in der Lage sind, höheren Temperaturen zu widerstehen.
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Die 2 und 3 zeigen eine schematische Längsschnittansicht bzw. eine schematische Querschnittsansicht durch einen Kühlmodul 5, das beispielsweise in der Vorrichtung 1 zum thermischen Behandeln von Substraten gemäß 1 eingesetzt werden kann.
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Das Kühlmodul 5 weist ein Gehäuse 20 auf, das im Inneren eine langgestreckte Kühlkammer 22 bildet. Das Gehäuse 20 besitzt eine Eingangsöffnung 24, die benachbart zu einer Ausgangsöffnung eines nicht näher dargestellten benachbart liegenden Heizmoduls liegt. Ferner weist das Gehäuse 20 eine Ausgangsöffnung 26 auf. Die Eingangsöffnung 24 und die Ausgangsöffnung 26 sind jeweils so bemessen, dass sich das Transportband 10 der Transporteinheit 7 mit einem darauf befindlichem Substratträger 28 und einem darauf befindlichen Substrat dort hindurch bewegen kann. In der 2 sind jeweils Substratträger 28 dargestellt, die auf dem Transporttrum 15 des Transportbands 10 durch das Kühlmodul hindurch gefördert werden. Nach dem Transport der Substratträger 28 durch das Kühlmodul 5 hindurch können diese auf einen nicht näher dargestellten nachfolgenden Transportmechanismus übergeben werden. Die eigentlich zu behandelnden Substrate sind in den Figuren nicht dargestellt.
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Das Gehäuse 20 weist ferner Eingangs- und Ausgangsöffnungen 29, 30 auf, die zur Durchführung des Transportbandes 10 ohne Substratträger 28 bemessen sind. Die Eingangs- und Ausgangsöffnungen 29, 30 dienen zum Durchführen eines Abschnitts des Rücklauftrums 16 des Transportbandes 10 durch die Kühlkammer 22 des Kühlmoduls 5 hindurch, wie nachfolgend noch näher erläutert wird. Das Kühlmodul 5 weist ferner drei in Längsrichtung der Kühlkammer 22 hintereinander liegende erste Kühleinheit 40a, 40b und 40c, Barunterliegende zweite Kühleinheiten 41a, 41b, 41c sowie Luftführungseinheiten 42a, 42b und 42c auf.
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Die ersten und zweiten Kühleinheiten 40, 41 sowie eine jeweilige Luftführungseinheit 42 sind jeweils in Längsrichtung der Kühlkammer 22 gemäß ihrem Suffix (a, b oder c) als Gruppe angeordnet. Die Gruppen unterteilen dadurch die Kühlkammer 22 in drei Abschnitte unterteilen. Die ersten Kühleinheiten 40a, 40b und 40c können jeweils im Wesentlichen denselben Aufbau besitzen, so dass nachfolgend im Allgemeinen von einer ersten Kühleinheit 40 gesprochen wird, wenn die Zuordnung der Kühleinheit zu einer bestimmten Gruppe unwesentlich ist. Dies gilt in entsprechender Weise für die zweiten Kühleinheiten 41a–c, sowie die Luftführungseinheiten 42a–c, die nachfolgend jeweils als zweite Kühleinheit 41 bzw. als Luftführungseinheit 42 bezeichnet werden.
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Die erste Kühleinheit 40 besteht im Wesentlichen aus einer Vielzahl von Plattelementen 45, einer Kühlfluidleitung 47 sowie einer Kühlfluidfördereinheit 48. Die Plattenelemente 45 sind im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet und zwar derart, dass sie sich in Längsrichtung über einen bestimmten Abschnitt der Kühlkammer 22 erstrecken. Dabei sind die Plattenelement 45 im Wesentlichen senkrecht zum Transporttrum 15 des Transportbandes 10 angeordnet, und zwar oberhalb desselben, wie am besten in 3 zu erkennen ist. Die Plattenelemente können aus einem geeigneten Material sein, das Wärmestrahlung absorbieren kann, wie beispielsweise ein Edelstahlblech. Insbesondere ist es auch möglich, die Plattenelemente voll oder auch teilweise mit einem Wärmestrahlung absorbierenden Überzug, wie beispielsweise einem Farbanstrich, insbesondere mit schwarzer Farbe, zu versehen. Natürlich können auch andere Materialen für die Plattenelemente 45 vorgesehen sein. Die Formulierung im Wesentlichen bezogen auf die Anordnung der Plattenelemente soll Abweichungen im Bereich von maximal ±10% und vorzugsweise kleiner ±5% bzw. von maximal ±10° und vorzugsweise kleiner ±5° umfassen.
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Die Kühlfluidleitungen 47 erstrecken sich senkrecht durch die Plattenelemente 45 hindurch, wie am besten in 3 dargestellt ist und stehen in thermisch leitender Beziehung mit ihnen, insbesondere in einer direkten oder indirekten Kontaktbeziehung. Wie wiederum am besten in 2 dargestellt ist, sind für jedes Plattenelement 45 vier Kühlfluidleitungen 47 vorgesehen, die in Längsrichtung der Kühlkammer 22 von einander beabstandet sind. Wie der Fachmann erkennen wird, kann natürlich eine größere oder auch eine geringere Anzahl von Kühlfluidleitungen für die Plattenelemente 45 vorgesehen sein.
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Die Kühlfluidleitung 47 steht an ihren entgegengesetzten Enden jeweils mit einer Kühlfluidfördereinheit 48 in Verbindung, die beispielsweise in der Lage ist, ein Kühlfluid von links nach rechts (gemäß 3) durch die Kühlfluidleitung 47 hindurchzuleiten, wie durch den Pfeil angedeutet ist. Als Kühlfluid kann beispielsweise Wasser oder ein anderes geeignetes Kühlfluid verwendet werden, das in einem im Wesentlichen geschlossenen Kreislauf zwischen den Kühlfluideinheiten 48 zirkuliert werden kann. Rückführleitungen sind dabei in 3 nicht dargestellt.
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Die zweiten Kühleinheiten 41 sind im Wesentlichen in derselben Art und Weise aufgebaut wie die ersten Kühleinheiten 40. Insbesondere weisen auch die zweiten Kühleinheiten 41 eine Vielzahl von Plattenelementen 45' auf, die parallel zueinander angeordnet sind, und die sich in Längsrichtung in der Kühlkammer 22 erstrecken. Die Plattenelemente 45' der zweiten Kühleinheiten 41 sind jedoch zwischen dem Transportrum 15 und dem Rücklauftrum 16 des Transportbandes 10 innerhalb der Kühlkammer 22 angeordnet. Darüberhinaus sind die Plattenelemente 45' enger beabstandet, wie die Plattenelemente 45 der ersten Kühleinheiten. Ferner weisen die zweiten Kühleinheiten 41 zwei übereinander liegende Reihen von Kühlfluidleitungen 47' auf, wie in den 2 und 3 zu erkennen ist. Diese stehen wiederum mit den Kühlfluidfördereinheiten 48 in Verbindung. Die ersten und zweiten Heizeinheiten 40, 41 können dabei dieselbe Kühlfördereinheiten 48 oder aber auch getrennte Kühlfördereinheiten 48 verwenden.
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Die Luftführungseinheiten 42 weisen jeweils ein oberes Luftführungsgehäuse 50 sowie ein unteres Luftführungsgehäuse 51 auf. Das obere Luftführungsgehäuse 50 besitzt eine Einlassöffnung 52, in der eine Luftfördereinheit 54 in Form eines Lüfterrades angeordnet ist. Die Luftfördereinheit 54 Gebläse ist so angeordnet, dass sie Gas, insbesondere Luft, in das Gehäuse 50 hinein fördert. Statt eines Lüfterrades kann auch eine andere Luftfördereinheit vorgesehen werden. Das obere Gehäuse 50 bildet im Inneren einen Strömungsraum 55, der an einer Seite durch eine Oberseite des die Kühlkammer 22 bildenden Gehäuses 20 begrenzt ist. In der Oberseite des Gehäuses 20 ist eine Vielzahl von nicht näher dargestellten Strömungsöffnungen vorgesehen, die den Strömungsraum 55 mit der Kühlkammer 22 verbinden. Dabei sind die Vielzahl von Öffnungen und der Strömungsraum 55 so ausgebildet, dass über die Breite der Kühlkammer 22 hinweg eine im Wesentlichen gleichmäßige Luftströmung in die Kühlkammer 22 hinein vorgesehen werden kann.
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Das untere Lüftführungsgehäuse 51 besitzt eine Auslassöffnung 56, in der eine Luftfördereinheit 58 in Form eines Lüfterrades derart angeordnet ist, dass es Gas, insbesondere Luft, aus einer Strömungskammer 59 innerhalb des Gehäuses 51 heraus fördert. Das untere Luftführungsgehäuse 51 steht mit einer Unterseite des die Kühlkammer 22 bildenden Gehäuses 20 in Verbindung. In dieser Unterseite des Gehäuses 20 ist eine Vielzahl von nicht näher dargestellten Strömungsöffnungen vorgesehen, welche die Strömungskammer 59 im unteren Gehäuses 51 mit der Kühlkammer 22 verbinden.
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Durch diese Anordnung der Luftführungseinheit 42 ist es möglich in jedem Abschnitt eine im Wesentlichen senkrechte Gas- bzw. Luftströmung durch die Kühlkammer 22 hindurch vorzusehen. Diese verläuft zwischen den jeweiligen Plattenelementen 45 bzw. 45' der ersten und zweiten Kühleinheiten 40, 41 und kann ggf. eine zusätzliche Kühlung derselben vorsehen. Die Luft strömt ferner sowohl durch das Transporttrum 15 als auch das Rücklauftrum 16 des Transportbandes 10 hindurch, um es zu kühlen. Wenn die im Wesentlichen senkrecht verlaufende Luftströmung auf Substrate trifft, wird sie durch die Substrate umgelenkt, streicht über die Oberfläche derselben und wird dann an ihren Seiten nach unten umgelenkt.
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Die Gebläse 54 und 58 sind derart aufeinander abgestimmt, dass die über das Gebläse 54 zugeführte Luft, im Wesentlichen vollständig, über das Gebläse 58 aus der Kühlkammer 22 abgeführt wird. Da sich die Luft bei dem Weg durch die Kühlkammer 22 erwärmt, und somit ausdehnt, sollte das Gebläse 58 so betrieben werden, dass es ein größeres Luftvolumen als das Gebläse 54 fördert. Wenn davon geredet wird, dass die Luft im Wesentlichen vollständig abgeführt wird, soll dies bedeuten, dass vorzugsweise mehr aber wenigstens 90% der zugeführten Luft, insbesondere wenigstens 95% der zugeführten Luft über das Gebläse 58 abgeführt werden.
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Die Ausgangsöffnung 56 der Luftführungseinheit 42b steht über eine nicht näher dargestellte Leitung mit der Eingangsöffnung 52 der Luftführungseinheit 42a in Verbindung, so dass im Bereich der Luftführungseinheit 42a im Wesentlichen schon vorerwärmte Luft verwendet wird. Dies hat den Vorteil, dass eine übermäßig starke Luftkühlung in dem Eingangsbereich des Kühlmoduls 5 verhindert wird. Dabei ist es nicht notwendig, dass ausschließlich vorerwärmte Luft verwendet wird, vielmehr kann auch noch Frischluft hinzugeführt werden, um eine gewünschte Temperatur der durch die Luftführungseinheit 42 zugeführten Luft einzustellen. Eine entsprechende Leitung kann auch zwischen einem Ausgang 56 der Luftführungseinheit 42c und dem Eingang der Luftführungseinheit 42b vorgesehen sein, um auch in dieser vorerwärmte Luft zu verwenden. Hierdurch kann der Anteil der benötigten Frischluft verringert werden. Die aus dem Ausgang 56 der Luftführungseinheit 42a austretenden Luft wird in der Regel kontrolliert abgeführt, wobei diese aber gegebenenfalls auch als vorerwärmte Luft für das Trocknermodul 3 eingesetzt werden kann. Es ist auch möglich die Luft durch einen Wärmetauscher zu leiten, um die aufgenommene Wärme für andere Zwecke auf ein anderes Medium zu übertragen.
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Die Luftführungseinheiten 42a, 42b und 42c können in ihren jeweiligen Abschnitten unterschiedliche Luftströmungen vorstehen. Insbesondere kann die Luftführungseinheit 42a eine geringere Luftströmung vorsehen, als die Luftströmungsvorrichtungen 42b und 42c. Somit kann die Kühlung der Substrate und des Transportbandes im Bereich der Luftführungseinheit 42a primär über Wärmeabstrahlung erfolgen, welche über die Kühleinheiten 40a und 41a absorbiert wird. Im Bereich der Luftführungseinheiten 42b und 42c kann hingegen primär eine Kühlung über die Luftströmung erreicht werden.
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Nachfolgend wird der Betrieb der Vorrichtung zum thermischen Behandeln näher erläutert.
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Zunächst werden mit Siebdruckpaste bedruckte Solarzellen in Substratträger 28 geladen, und an das Transportband 10 übergeben. Das Transportband 10 fördert die Substratträger mit den darin befindlichen Substraten nacheinander durch das Trocknermodul 3, das Heizmodul 4, und das Kühlmodul 5. Anschließend werden die Substratträger mit den darauf befindlichen Substraten vom Transportband 10 entnommen.
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Innerhalb des Trocknermoduls wird die Siebdruckpaste zunächst getrocknet, wie in der auf dieselbe Anmelderin ... zurückgehenden DE ... beschrieben ist. Innerhalb des Heizmoduls wird die getrocknete Paste dann gebrannt, wodurch die elektrischen Leiterbahnen gebildet werden.
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Innerhalb des Kühlmoduls werden die Substrate dann in kontrollierter Weise abgekühlt, wobei die Abkühlung zunächst innerhalb des ersten der Abschnitte primär über Wärmeabstrahlung erfolgt, während sie in nachfolgenden Abschnitten primär über eine Gasströmung, insbesondere eine Luftströmung erfolgt. Gleichzeitig mit den Substraten wird auch das Transportband 10 abgekühlt. Dabei läuft jeder Teil des Transportbandes bei einem einmaligen Umlauf zweimal durch das Kühlmodul hindurch.
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Die Erfindung wurde zuvor an Hand bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung näher erläutert ohne auf die konkreten Ausführungsformen beschränkt zu sein. So kann beispielsweise auf das Trocknermodul verzichtet werden, wenn zum Beispiel eine off-line Trocknung von Siebdruckpaste vorgesehen wird. Auch können gegebenenfalls Lösungsmittelfreie Pasten und/oder Pulver verwendet werden, die gegebenenfalls direkt in das Heizmodul eingebracht werden können.
