DE3329923C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es ist schon bekannt, Halbleiterbauelemente auf Siliziumbasis mit Hilfe der Siebdrucktechnik unter Verwendung einer elektrisch leitenden Paste zu kontaktieren (Forschungsbericht ET 4100 A "Entwicklung und Proto­ typenbau von photovoltaischen Energieversorgungsanlagen, Dez. 1982, Abschnitt 2. 1. 3. 4, Seiten 51 bis 55). Die Dauerhaftigkeit der Kontaktierung wird durch eine mehrstufige Wärmebehandlung gewährleistet. Diese Behandlung wird in einem Durchlaufofen bei bestimmten Temperaturen unter verschiedenen Gasatmosphären vorgenommen. Der normale und bekannte Durchlaufofen weist ein endloses Transportband auf, das durch verschiedene gegeneinander abgegrenzte Zonen des Ofens läuft. Die zu behandelnden Gegenstände, z. B. Solarzellen, werden in einer Eingabestelle in einer Schicht auf das Band gelegt. Das Band transportiert die Zellen durch die einzelnen Be­ handlungszonen bis zu einer Abnahmestelle am Ende der Transportstrecke. Von hier werden die Zellen zu weiterverarbeitenden Stellen gebracht. Der wesentliche Nachteil dieses Sinterprozesses besteht darin, daß die Ofenkapazität nur außerordentlich gering ausgenutzt wird.

Es ist ein Verfahren zum Einbrennen von Dickschicht-Nichtmetall- Pasten, bei dem die Substrate mit den aufgebrachten Dickschichtpasten durch einen Ofen geführt werden und dort ein definiertes Temperatur- Zeit-Profil durchlaufen, bekannt (DE-OS 30 04 606). Hierbei wird gleich­ zeitig in einem Hochtemperatur- und Abkühlbereich Stickstoff im Gegen­ strom über die Substrate geleitet, dem in einem Aufheizbereich eine de­ finierte Menge Sauerstoff zugemischt wird. Der mit Sauerstoff vermischte Stickstoff wird in dem Aufheizbereich mit einer gegenüber dem Hochtemperatur- und Abkühlungsbereich erhöhten Strömungsgeschwindigkeit über die Substrate geleitet. Die Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens besteht aus einem Muffelofen mit einer mit Stickstoff gespülten Eingangsschleuse und einer ebenfalls mit Stickstoff gespülten Ausgangsschleuse, einem Schornstein am Ofeneingang, einer Sauerstoffzuführung am Überang zwischen einem Aufheizbereich und einem Hochtemperaturbereich. Weiter­ hin sind eine Stickstoffzuführung in einem Abkühlbereich und ein Transport­ band, auf dem die Substrate von Schleuse zu Schleuse transportiert werden, vorgesehen, wobei der Ofen zwischen dem Schornstein und dem Über­ gang einen verengten Querschnitt aufweist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art anzugeben, die einen erheblich höheren Durchsatz an Silizium-Halbleiterelementen bei zu­ gleich verringertem Platzbedarf sowie eine Verringerung der Anlagen- und Betriebskosten mit sich bringt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des An­ spruchs 1 genannten Merkmale gelöst.

Weiterbildungen des Erfindungsgedankens sind in den Unteransprüchen be­ schrieben.

Die Vorrichtung nach der Erfindung hat den großen Vorteil, daß mit ihr der Platzbedarf innerhalb einer Fertigungsstätte erheblich reduziert werden kann bei gleichzeitiger Erhöhung der Zahl der behandelten Zellen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel schematisch in mehreren Ansichten dargestellt, und zwar zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen längsgeschnittenen Durchlaufofen,

Fig. 2 die Seitenansicht dieses Schnittes und

Fig. 3 eine Draufsicht auf die Stirnseite des Ofens.

Der Durchlauf-Sinterofen nach den Fig. 1 und 2 weist in bekannter Weise ein Förderband 1 auf, das von einem Eingabetisch 2 durch den Ofen zu einem Entnahmetisch 3 führt. Der Durchlaufofen 4 ist wie bekannt mit Wärmeisolierung 5 versehen und beispielsweise über eine elektrische Widerstandsheizung 6 beheizt. Der Ofeninnenraum ist zum Schutz der Wan­ dungen mit einer Quarzglasschicht 7 ausgekleidet und durch Schleusen in Zonen I bis III mit unterschiedlichen Temperaturen und unterschiedlichen Gaszusammensetzungen unterteilt. An die Zone III schließt sich in Förderrichtung eine Kühlzone IV an, die ebenfalls mit einer Trennwand 9 gegen den Ausgabetisch 3 abgegrenzt ist. Jede einzelne Zone ist über einen getrennten Gaseintrittsstutzen 10 und einen Gasaustrittsstutzen 11 an einen externen Gaskreislauf angeschlossen. Von jedem Eintritts­ stutzen 10 gelangt das zugeführte Gas in eine Verteilungszone 12 und von dieser durch gleichmäßig über die Ofenwandung ver­ teilte Zuführungskanäle 13 in den Innenraum des Ofens. Während des Durchgangs des zugeführten Gases durch die Kanäle 13 wird es über die elektrische Heizeinrichtung 6 auf die in der betref­ fenden Zone erforderliche Temperatur aufgeheizt. Von den einzel­ nen Kanälen 13 tritt das aufgeheizte Gas in den jeweiligen Innenraum des Ofens über und gelangt von hier über Gasführungs­ kanäle 14 in einen Gassammelraum 15 und von dort über den Gas­ austrittsstutzen 11 in den externen Gaskreislauf zurück.

Anstelle der am Eingabetisch 2 einzeln auf das Transportband 1 aufgelegten Zellen sind bei dem querdurchströmten Durchlaufofen nach der Erfindung eine Vielzahl von Zellen übereinander in Magazinen 16 angeordnet, die senkrecht auf das Transportband 1 gestellt werden. Die Magazine 16 können in dichter Folge auf das Transportband 1 gestellt werden. Die quer zur Förderrich­ tung gerichtete Gasströmung wird über jede der übereinander liegenden Zellen geführt und besorgt in der Zone I das Trocknen der Paste, in der Zone II das Ausbrennen der organischen Be­ standteile und schließlich in der Zone III das Aufsintern der Paste bei den jeweils angegebenen Temperaturen. Schließlich wird in der Behandlungszone IV die gleichmäßige Abkühlung der Zellen durch eine über den Eintrittsstutzen 17 und den Aus­ trittsstutzen 18 quer zur Ofenlängsrichtung verlaufende Luft­ strömung vorgenommen.

Wie in der Zeichnung dargestellt, wird normalerweise zwischen den einzelnen Behandlungszonen eine Schleuse 8 zu ihrer gegen­ seitigen Trennung vorgesehen sein. Bei richtiger Bemessung der Abstände der auf das Transportband 1 gestellten Magazine 16 kann möglicherweise auf diese Schleusen 8 verzichtet werden, da dann jeweils ein Magazin gerade die Durchtrittsöffnung von einer Behandlungszone in die andere verschließt. Um die Heizeinrichtungen 6 in den einzelnen Behandlungszonen möglichst wirtschaftlich zu bemessen, kann ein Wärmetauscher vorgesehen sein, über den die zugeführten Gase von den Abgasen vorgeheizt werden.

Aus Fig. 3 ist zu ersehen, wie die Gaszuführungsleitungen 19 an die Einführungsstutzen 10 und die Gasabströmleitungen 20 an die Auslaßstutzen 11 angeschlossen sind. Ferner ist zu erkennen, daß die zugeführten Gase durch Querkanäle 13 in der Ofenwandung 5, in der sich auch die elektrische Heizeinrichtung 6 befindet, die Magazine 16 in den jeweiligen Behandlungsräumen querdurch­ strömt und in den Absaugstutzen 11 gesogen wird. Die mit klei­ nerem Durchmesser gezeichneten Rohrleitungen 21 und 22 stellen die Zu- und Abflußleitungen für die Kühlluft in der Behandlungs­ zone IV dar.

Der vorbeschriebene Durchlaufofen mit horizontaler Transport­ richtung kann auch als Paternosterofen mit senkrechter Förder­ richung ausgebildet werden. Hierfür sind dann das Transport­ band oder Transportketten mit horizontalen Tragflächen zur Auf­ nahme der Magazine auszurüsten, die übrigen Bestandteile des Ofens können unverändert beibehalten werden. Ein solcher Ofen benötigt nur eine geringe Stellfläche und ist daher schon außer­ ordentlich wirtschaftlich.

Zusammenfassend zeichnet sich der Duchlauf- bzw. Paternoster­ ofen dadurch aus, daß seine verschiedenen Zonen und die ent­ sprechenden Gasströme separat beheizt werden, wobei die Gas- Zu- und Abführeinrichtungen ebenfalls getrennt sind. Die zu behandelnden Zellen bzw. sonstigen Bauelemente werden stets im Ofen waagerecht gelagert, so daß die aufgetragenen Schichten nicht verlaufen können. Von besonderer Bedeutung ist, daß die Bauelemente in vielen Schichten übereinander angeordnet sind, so daß eine außerordentlich dichte Packung und damit eine große Wirtschaftlichkeit des Ofens erzielt wird.

Claims (6)

1. Vorrichtung zum Trocknen, Ausbrennen und Aufsintern von auf groß­ flächige Silizium-Halbleiterbauelemente, insbesondere Solarzellen, für Kontaktierungszwecke mittels der Siebdrucktechnik aufgebrachten Schichten aus elektrisch leitender Paste mit einem Durchlauf- oder Paternosterofen, der mehrere voneinander getrennte, nacheinander zu durchlaufende Behand­ lungszonen mit unterschiedlichen Temperaturen und Gasatmosphären enthält, dadurch gekennzeichnet, daß jede Behandlungszone (I-III) jeweils eine eigene Gaszufuhr- und Gasabsaugeinrichtung (10, 11) aufweist und daß die Silizium-Halbleiterbauelemente die Behandlungszonen (I-III) in Magazinen (16) durchlaufen, in denen jeweils eine Vielzahl von Silizium-Halbleiter­ bauelementen übereinander angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Magazine (16) den Ofen (4) in dichter Folge durchlaufen und daß jede Behandlungs­ zone (I-III) eine quer zur Förderrichtung der Magazine (16) gerichtete Gasströmung aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiedenen Behandlungszonen (I-III) durch Schleusen (8) voneinander getrennt sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gase vor dem Eintritt in Behandlungszonen aufgeheizt werden.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlungszonen zugeführten aufgeheizen Gase über Wärmetauscher von aus den Behandlungszonen abgeführten Gasen aufgeheizt werden

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördertransport der Magazine (16) schrittweise erfolgt, wobei die Magazine (16) bei jedem Schritt jeweils um den Abstand zweier Magazine (16) weiterbewegt werden.