EP2152939A1 - Vorrichtung und verfahren zur elektrische kontaktierung von ebenem gut in durchlaufanlagen - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur elektrische kontaktierung von ebenem gut in durchlaufanlagen

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EP2152939A1
EP2152939A1 EP09757157A EP09757157A EP2152939A1 EP 2152939 A1 EP2152939 A1 EP 2152939A1 EP 09757157 A EP09757157 A EP 09757157A EP 09757157 A EP09757157 A EP 09757157A EP 2152939 A1 EP2152939 A1 EP 2152939A1
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EP
European Patent Office
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treatment
treatment liquid
goods
contacts
working container
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EP09757157A
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EP2152939B1 (de
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Mathias Gutekunst
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Rena GmbH
Original Assignee
Rena GmbH
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    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/02—Electroplating of selected surface areas
    • C25D5/028—Electroplating of selected surface areas one side electroplating, e.g. substrate conveyed in a bath with inhibited background plating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C25D17/00—Constructional parts, or assemblies thereof, of cells for electrolytic coating
    • C25D17/001—Apparatus specially adapted for electrolytic coating of wafers, e.g. semiconductors or solar cells
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D17/00—Constructional parts, or assemblies thereof, of cells for electrolytic coating
    • C25D17/005—Contacting devices
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D21/00—Processes for servicing or operating cells for electrolytic coating
    • C25D21/12—Process control or regulation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
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    • C25D7/06—Wires; Strips; Foils
    • C25D7/0614—Strips or foils
    • C25D7/0621—In horizontal cells
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/18—Electroplating using modulated, pulsed or reversing current

Definitions

  • the invention relates to the transport or the promotion and the electrical contacting of flat material in electrolytic or wet-chemical continuous flow systems.
  • the estate is z.
  • solar cells made of silicon, printed circuit boards or hybrids that at least in one process only on one side using external power, for. B. are to treat electrolytically.
  • the not z ⁇ treated side of the goods should not be wetted or contaminated by the treatment liquid. Even the slightest wetting as traces must be avoided in order to avoid a rejection of the goods.
  • both the top and the bottom of the goods are intended wetted with the treatment liquid. Should or may only be wetted the underside of the goods, so it requires a much greater technical effort, at least in an electrolytic treatment of the goods. In this case, the treatment liquid reaches only to the bottom of the usually thin material zoom. For secure electrical contact, a contact force must be exerted on the flat material at least from one side. Such a galvanizing describes the document DE 10 2005 039 100 Al.
  • the tops of the goods z.
  • As substrates as solar cells are protected in a frame by means of seals against penetration of reaching up to the underside of the same treatment liquid treatment. Very soft proofing Roll press the solar cells for electrical contact against the contacts of the frame projections. The frame is used to hold several solar cells.
  • the means of transport or contact means roll on the top and bottom of the goods.
  • Means of transport serve only for the purpose of transporting the goods.
  • the contact means are used for transport and for electrical contacting of the goods or only for contacting them.
  • the upper still dry conveyor rolls on the lower wet conveyor for a short time, especially if the good is very thin and / or if this transverse gap has said length.
  • the upper conveyor takes up treatment liquid from the lower conveyor. This treatment liquid is then transferred to the surface of the top of the subsequent material.
  • a fürlaufanläge consists in the conveying direction z. B. from 100 or more rotating transport shafts, the following briefly be referred to as waves. These extend transversely to the transport direction over the entire transport path. On the waves many funds are arranged according to the width of the conveyor tracks. Because of the large number of waves, the effect of transferring the treatment liquid from the lower conveyor to the top of the item is repeated 100 times or more. As a result, the material is wetted by the conveying means at the top, at least in the region of the transport tracks, even if the level of the treatment liquid is not up to the level zoom ranges.
  • sealants are disclosed in DE 88 12 212 Ul, wherein the sealant already attack on the underside of the material to be treated, thus preventing a violation of an etching solution on the dry top to be held.
  • an arrangement of sealants at the bottom allows of course only an incomplete treatment thereof, which is presently undesirable.
  • the object of the invention is to enable the horizontal promotion of wet on one side, namely the bottom using external flow wet-chemically or electrolytically treated Good in continuous systems, being located at the top of the goods along the transport path contact means in contact with the good and that while not reaching down to the bottom of the flat material treatment liquid is not transferred to the dry top.
  • the object is achieved by the device according to claim 1 and by the method according to claim 13.
  • the dependent claims describe advantageous embodiments of the invention.
  • solar cells or hybrids concern in particular the galvanizing, the electrolytic etching and the electrolytic Polishing.
  • the invention is also suitable for other wet processes, such.
  • Such processes occur in goods that are produced in large quantities.
  • the continuous-flow systems are produced for the production of a good that is always consistent at least in terms of dimensions.
  • the required counterelectrodes may be anodic or cathodic and the contacts and the good cathodic or anodic.
  • the invention is described using the example of solar cells with the widespread dimensions 156 x 156 mm 2 . However, it also applies without restriction to other flat goods which are to be treated as sections in continuous flow systems.
  • the treatment of solar cells represents a very special technical challenge.
  • the thickness of this silicon ⁇ discs is such. B. 140 microns or less. Therefore, they are very break sensitive.
  • the surface of the upper surface to be kept dry during the wet treatment would usually react very violently with the treatment liquids, ie it must be safely protected against wetting. This means that upper conveying means and / or contact means in the transverse gaps described above may not be wetted by the lower conveying means or other constructional means. The same applies to products other than sections which are to be treated with a dry top.
  • z. B. solar cells in parallel, ie fed next to each other and retracted one after the other.
  • the waves which are arranged transversely to the transport direction, contain a corresponding number of conveyor tracks, z. B. 8 with the necessary transport mittein and / or contact means on each shaft.
  • the conveyor lanes are referred to below in capital letters, z. B. A to H for 8 conveyor tracks.
  • Each shaft is located in the conveying direction at a position of fürlaufanläge, which are to be referred to here with numbers, z. B. position Pos .1 for the p etting wave of fürlaufctuidge.
  • the invention provides on the bottom only funding, the longitudinal and transverse distances depend on the dimensions of the goods.
  • the invention provides contact means, which can also act as a conveyor at the same time.
  • the number of these means on the two sides of the good is preferably different sizes.
  • the level of the electrolyte reaches to the bottom of the material, so that this side can be treated wet.
  • the level of the electrolyte according to the invention is lowered at least so far that these contact and / or funding can not be wetted even if no good before the contact or funding is located. To reduce the level serve localized overflows.
  • the conveying means can be designed as transport wheels, transport rings, transport disks on rotating shafts.
  • the distance a of the shafts or rollers in the conveying direction is generally independent of the dimensions of the material and the transverse gap. It depends in particular on the length of the goods. To ensure a safe At least two shafts with conveying means in the conveying direction should always be engaged with the goods.
  • FIG. 1 shows, as a detail in plan view, the arrangement of the conveying means and the overflows in the working container.
  • FIG. 2 shows, in a side view, a passage for the electrolytic coating of solar cells.
  • Figure 3 shows a view in the direction of transport, the situation of a contact during the electrical contact.
  • FIG. 3 b shows this situation during a transverse gap in the area of the contact.
  • Rotationally driven shafts 3 serve as conveying means for this purpose. These shafts 3 can be provided, as shown, with rings 4 which give the final outside diameter of the conveyor. The material 1 rests on the rings 3 rotating with the shaft 4. It is used not least because of the suction occurring in the overflow pipe 5 described below to the rings 4, whereby a track-accurate transport of the goods 1 takes place. Also suitable as conveying means are wheel shafts or rollers. The rollers mainly have the correspondingly large outer diameter.
  • Each conveyor 3 may be assigned in the region of each conveyor track A, B, C, etc., at least one contact means. In the figure, 1, not shown, contact means is provided after every third conveyor 3.
  • the level of the electrolyte according to the invention is lowered so far that even a contact not in contact with the material is not wetted. This is achieved in the working ⁇ container by spatially limited overflows for the electrolyte.
  • downpipes 5 or downpipes for local lowering of the level These overflows reach up to near the level of the bottom of the goods 1, whereby the transport of the goods is not hindered.
  • the overflow edge of the overflow tube 5 is thus slightly below the general level of the treatment liquid of the working container. With this height difference, the amount of overflowing treatment liquid can be adjusted per overflow.
  • the other end of the overflow pipe 5 ends in a separate container from the working container as a collecting container and sump.
  • the number of contact means is chosen so large in the transport direction that always at least one contact per Good 1 is engaged.
  • the overflows and thus the contacts on the contact means and the rings 4 on the shafts 3 are preferably arranged offset transversely to the transport direction to avoid tracking from each position.
  • FIG. 2 shows the contacts 6 which are located on stationary contact means 7.
  • the contacts 6 are sliding contacts which slide along the electrically conductive upper side 9 of the material 1 and thereby transfer the electric current required for the electrolytic treatment to the material 1.
  • the contacts 6 consist z. B. of electrically conductive fine wire strands or thin elastic bands. Instead of the sliding contacts 6 and rotating contacts can be used. These are located on rotationally driven shafts on the upper side 9 of the goods 1 in the region of the respective contact tracks and the overflows.
  • the actual contact means of the contact wheel are z. B. also fine wire strands or thin elastic bands.
  • the contacts roll on the top 9 of the goods 1. They support the transport of the same, whereby a larger contact force can be realized. This is particularly advantageous if a good at the bottom is to be treated over its entire surface with a high current density. In this Trap is to transmit a larger current over each rotating contact, z. B. 10 amps.
  • overflow pipe 5 serves for this purpose.
  • the electrolyte 11 flows, separated from the liquid in the working container 12, laminar on the inner wall of the overflow pipe 5 through the bottom 14 of the working container 12 in the lower container 13, which serves as a collecting container and at the same time as a pump container.
  • the electrolyte 11 passes back by means of at least one pump 15 in the working container 12, whereby the electrolyte circuit is closed.
  • the fixed to the contact means 7 contacts 6 slide under a bias mechanically transmitting current through the top 9 of the goods 1.
  • This situation is shown on the left.
  • the sliding or rotating contact expands and extends underneath the plane of the underside 10 of the material 1. He touches neither the wetted inner wall of the overflow pipe 5 nor the shaft 3 and the funding, which may also be wetted with electrolyte.
  • This situation is shown at the right overflow.
  • the overflow tube 5 and elongated overflows may be arranged in the region of the contact means. An example of this is an overflow channel transversely to the transport direction.
  • the shafts 3 penetrate the overflow tube 5 in stock. This allows a very accurate adjustment of the height of the material from its underside 10 to the height of the opening of the overflow tubes 5 on this side. As a result, even with very large flow systems temperature-induced changes in the of the construction elements without affecting the distance between the good and the overflow pipe required for the overflow.
  • At least one soluble or insoluble anode 16 is disposed within the electrolyte 11 to form the electrolytic cell.
  • This anode 16 which is also commonly referred to as the counter electrode, is electrically connected to at least one galvanizing power source 17 or generally to a power source.
  • the electrical Galvanisierstrom Vietnamese closes on the contact means 7, the contacts 6, the Good 1, the electrolyte 11 in the working container 12 and the anode 16.
  • the condition for this circuit is that the material from the top 9 to the bottom 10 is electrically conductive.
  • a solar cell made of silicon, which is to be galvanized on the sunny side, is initially electrically non-conductive at the given polarity.
  • the solar cell is low-resistance generator and it can guide the Galvanisierstrom therethrough.
  • light is introduced into the electrolytic cell. This is done with light sources 18, which are preferably arranged between the conveying means transversely to the transport direction.
  • FIG. 3 a shows the section A - B of FIG. 2.
  • the elas- Table biased contact 6 is located on the top 9 of the goods 1 electrically contacting.
  • z. B. 1 amp. because of the surface to be treated electrolytically, which is small in solar cell on the sunny side, and the electrical current to be contacted small, z. B. 1 amp. Therefore, only a small contact force is required. It has been found in experiments that this contact force of the sliding contacts has no influence on the transport of the goods. Although there is no need for upper conveyors, the transport takes place precisely to the track even when the containers slide over the goods 1.
  • elastic contacts 6 are fine wire strands of copper, stainless steel or precious metal, the side by side as subjects of z. B. 10 mm width are arranged. Also, a wide elastic band made of an electrically conductive material, which slides over the top of the good like a spatula, is very well suited as a contact 6.
  • FIG. 3 b shows the section C - D of FIG. 2.
  • the contact means 7 and thus the contact 6 are present in the region of a transverse gap 8 between two goods 1.
  • the elastic contact 6 is relaxed. Although it may be located below the general level of the electrolyte in the working container with its lower edge, the contact is not wetted.
  • the cathodically poled contact 6 is kept free from the overflow 5. Therefore, it is not galvanized.

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Abstract

Die Erfindung betrifft die elektrische Kontaktierung von flachem Gut (1) als Abschnitte in Durchlauf anlagen zur elektro- lytischen und/oder chemischen Nassbehandlung der Behandlungsseite (10) des Gutes durch Anwendung von elektrischem Aussenstrom unter Trockenhaltung der oberen Kontaktierungsseite (9) und Eintauchen der Behandlungsseite (10) in die Behandlungsflüssigkeit (11). Durch die bekannten Transportsysteme mit oberen und unteren Transport- und/oder Kontaktmitteln wird Behandlungsflüssigkeit (11) von den unteren Mitteln auf die oberen übertragen, wodurch die Oberseite des Gutes oft unzulässig benetzt und die oberen Kontakte galvanisiert und daher fortlaufend entmetallisiert werden, was einen grösseren Aufwand erfordert. Erfindungsgemäss wird das Niveau im Bereich von oberen Kontakten (6) abgesenkt. Dadurch können diese nicht benetzt werden, auch wenn sich kein Gut im Bereich der Kontakte (6) befindet. Erreicht wird dies durch Fallrohre (5), die jedem Kontakt (6) zugeordnet sind. Auch bei entspannten Kontakten berühren diese keine Behandlungsflüssigkeit, wodurch die Oberseite des Gutes trocken bleibt und die Kontakte keine Entmetallisierung benötigen.

Description

Vorrichtung und Verfahren zur elektrischen Kontaktierung von ebenem Gut in Durchlaufanlagen
Die Erfindung betrifft den Transport bzw. die Förderung und die elektrische Kontaktierung von ebenem Gut in elektrolytischen oder nasschemischen Durchlaufanlagen . Bei dem Gut handelt es sich z. B. um Wafer, Solarzellen aus Silizium, Leiterplatten oder Hybride, die mindestens bei einem Prozess nur einseitig unter Anwendung von Außenstrom, z. B. elektroly- tisch zu behandeln sind. Dabei soll die nicht zυ behandelnde Seite des Gutes von der Behandlungsflüssigkeit nicht benetzt oder verunreinigt werden. Selbst geringste Benetzungen als Spuren müssen vermieden werden, um einen Ausschuss des Gutes zu vermeiden.
Die Druckschriften DE 10 2005 038 449 Al und EP 0 992 617 A2 zeigen weit verbreitete Durchlaufanlagen mit typischen angetriebenen Fördermitteln als Walzen mit Ringen und Wellen mit Rollen und Rädchen.
Durch die Anordnungen der Fördermittel in diesen Durchlaufanlagen werden sowohl die Oberseite als auch die Unterseite des Gutes bestimmungsgemäß mit der Behandlungsflüssigkeit benetzt. Soll oder darf nur die Unterseite des Gutes benetzt werden, so bedarf es eines erheblich größeren technischen Aufwandes, zumindest bei einer elektrolytischen Behandlung des Gutes . In diesem Falle reicht die Behandlungsflüssigkeit nur bis zur Unterseite des meist dünnen Gutes heran. Zur sicheren elektrischen Kontaktierung muss mindestens von einer Seite eine Kontaktkraft auf das flache Gut ausgeübt werden. Eine derartige Galvanisiereinrichtung beschreibt die Druckschrift DE 10 2005 039 100 Al. Die Oberseiten der Güter, z. B. Substrate als Solarzellen, werden in einem Rahmen mittels Dichtungen gegen ein Eindringen der bis an die Unterseite derselben heranrei- chenden Behandlungsflüssigkeit geschützt. Sehr weiche Andruck- rollen drücken die Solarzellen zur elektrischen Kontaktierung gegen die Kontakte der Rahmenvorsprünge. Der Rahmen dient zur Aufnahme mehrerer Solarzellen.
Bei den zuerst genannten beiden Druckschriften rollen die Transportmittel bzw. Kontaktmittel auf der Oberseite und Unterseite des Gutes ab. Transportmittel dienen nur zum Zwecke des Transports des Gutes . Die Kontaktmittel dienen zum Transport und zur elektrischen Kontaktierung des Gutes oder nur zu dessen Kontaktierung.
Selbst wenn das Niveau der Behandlungsflüssigkeit und die Höhe der Transportbahn so eingestellt sind, dass nur die Unterseite des Gutes benetzt wird, bleibt die Oberseite beim Stand der Technik mindestens partiell nicht trocken, weil das Gut in Abschnitten, z. B. als Solarzellen parallel und hintereinander durch die Durchlaufanläge gefördert wird. Zwischen jedem Gut befindet sich allseitig ein Freiraum von etwa 10 bis 30 mm, der nachfolgend quer zur Transportrichtung bzw. Förderrichtung als Querlücke bezeichnet wird. Die unteren rotierenden Fördermittel sind vollständig in der Behandlungsflüssigkeit eingetaucht und von ihr benetzt. Diesen Fördermitteln gegenüber befinden sich an der Oberseite des Gutes weitere Fördermittel. Sie rollen auf der Oberseite des dort zunächst trockenen Gutes ab. Nach jedem Abschnitt von Gut kommt eine Querlücke. In dieser Lücke rollt das obere noch trockene Fördermittel auf dem unteren nassen Fördermittel kurzzeitig ab, insbesondere dann, wenn das Gut sehr dünn ist und/oder wenn diese Querlücke die genannte Länge aufweist. Das obere Fördermittel nimmt dabei Behandlungsflüssigkeit vom unteren Fördermittel auf. Diese Behandlungsflüssigkeit wird dann auf die Oberfläche der Oberseite des nachfolgenden Gutes übertragen.
Eine Durchlaufanläge besteht in Förderrichtung z. B. aus 100 oder mehr rotierenden Transportwellen, die nachfolgend kurz als Wellen bezeichnet werden. Diese erstrecken sich quer zur Transportrichtung über die gesamte Transportbahn. Auf den Wellen sind entsprechend der Breite der Förderbahnen viele Fördermittel angeordnet. Wegen der großen Anzahl von Wellen wiederholt sich der Effekt der Übertragung der Behandlungsflüssigkeit vom unteren Fördermittel an die Oberseite des Gutes 100-mal oder öfters. Das Gut wird dadurch an der Oberseite mindestens im Bereich der Transportspuren durch die Fördermittel benetzt, auch wenn das Niveau der Behandlungs- flüssigkeit nicht bis zur heranreicht.
Um die nicht zu benetzende Oberseite des Gutes im Rahmen einer einseitigen Spraybehandlung trocken zu halten, wird gemäß DE 690 00 361 T2 die Verwendung einer diese Oberseite schützenden Abdeckung vorgeschlagen. Diese Art der Lösung ist jedoch im Rahmen der vorliegenden Nassbehandlung ungeeignet, weil insbesondere in den Randbereichen des Guts durch den ohne Dichtmittel unvermeidbaren Kapillarspalt unerwünscht Flüssigkeit auch an die Oberseite des Guts gelangen würde. Bei einer zusätzlichen Verwendung von Dichtmitteln müssten diese mit relativ hohem Flächendruck an die Oberseite des Guts gepresst werden, was wiederum zu einer Beschädigung bis hin zum Bruch desselben führen würde. Derartige Dichtmittel werden in der DE 88 12 212 Ul offenbart, wobei die Dichtmittel bereits an der Unterseite des zu behandelnden Gutes angreifen und so ein Übertreten einer Ätzlösung auf die trocken zu haltende Oberseite verhindern. Eine Anordnung von Dichtmitteln an der Unterseite erlaubt jedoch naturgemäß nur eine unvollständige Behandlung derselben, was vorliegend unerwünscht ist.
Die Druckschriften DE 103 13 127 B4 und WO 2005/093788 beschreiben jeweils in Durchlaufanlagen durchführbare nasschemische Ätzverfahren für Substrate, bei denen die Flüssigkeitshöhe so eingestellt wird, dass nur die Unterseite der Substra- te einschließlich der Kanten benetzt wird. Weil das flache Gut allein auf unteren Fördermitteln aufliegt, wird in diesem Falle die Oberseite nicht benetzt. Dieses Verfahren zur Trockenhaltung der Oberseite ist jedoch zur elektrolytischen Behandlung von Gut nicht vorgesehen. Eine hierfür mögliche elektrische Kontaktierung an der kathodischen Unterseite, d. h. an der zu galvanisierenden Seite im Elektrolyten, erfordert eine fortlaufende anodische Entmetallisierung der Kontaktmittel in diesem Elektrolyten. Dies ist z. B. bei den in der Praxis vorkommenden Edelmetallen nicht möglich. Diese Edelme- talle lassen sich in dem gegebenen Elektrolyten dπυάisch nicht auflösen. Auf diesem Wege ist demnach eine Entmetallisierung der galvanisierten Kontakte nicht möglich. Deshalb wird bei einer nicht zu galvanisierenden, jedoch trocken zu haltenden Oberseite versucht, an dieser Seite außerhalb des Elektrolyten elektrisch zu Kontaktieren. Diese bekannten oberen Kontaktmittel werden aber in den beschriebenen Querlücken zwischen zwei aufeinander folgenden Gütern benetzt. Weil sie kathodisch gepolt sind, werden sie im Bereich der Querlücken auch besonders intensiv galvanisiert, was es zu vermeiden gilt.
Aufgabe der Erfindung ist es, die horizontale Förderung von nur an einer Seite, nämlich der Unterseite unter Anwendung von Außenstrom nasschemisch oder elektrolytisch zu behandelndem Gut in Durchlaufanlagen zu ermöglichen, wobei sich an der Oberseite des Gutes entlang der Transportbahn Kontaktmittel im Kontakt mit dem Gut befinden und dass dabei die nur bis an die Unterseite des flachen Gutes heranreichende Behandlungsflüssigkeit nicht auf die trockene Oberseite übertragen wird.
Gelöst wird die Aufgabe durch die Vorrichtung nach Patentanspruch 1 und durch das Verfahren nach Patentanspruch 13. Die Unteransprüche beschreiben vorteilhafte Ausführungen der Erfindung. Die Verfahren zur Behandlung von z. B. Wafern, Solarzellen oder Hybriden betreffen insbesondere das Galvani- sieren, das elektrolytische Ätzen und das elektrolytische Polieren. Die Erfindung eignet sich auch für weitere Nassprozesse, wie z. B. das Dotieren, Aktivieren, Passivieren, Texturieren und das chemische Ätzen, falls hierfür durch einen Außenstrom eine Beschleunigung oder Verbesserung des Prozesses erreicht werden kann. Derartige Prozesse kommen bei Gütern vor, die in sehr großer Stückzahl produziert werden. Dafür werden die Durchlaufanlagen zur Produktion eines mindestens in den Abmessungen stets gleichbleibenden Gutes hergestellt.
Nachfolgend wird die Erfindung nur noch am Beispiel H^s Gdivanisierens und der hierfür erforderlichen Anoden beschrieben. Sie gilt jedoch auch für die anderen Prozesse bei Anwendung von Außenstrom. Hierfür können die erforderlichen Gegenelektroden anodisch oder kathodisch sein und die Kontakte sowie das Gut kathodisch oder anodisch.
Die Erfindung wird am Beispiel von Solarzellen mit den weit verbreiteten Abmessungen 156 x 156 mm2 beschrieben. Sie gilt jedoch uneingeschränkt auch für anderes flaches Gut, das als Abschnitte in Durchlaufanlagen zu behandeln ist.
Die Behandlung der Solarzellen stellt eine ganz besondere technische Herausforderung dar. Die Dicke dieser Silizium¬ scheiben beträgt z. B. 140 μm oder weniger. Daher sind sie sehr Bruch empfindlich. Die bei der Nassbehandlung trocken zu haltende Oberfläche der Oberseite würde mit den Behandlungsflüssigkeiten meist sehr heftig reagieren, d. h. sie muss gegen eine Benetzung sicher geschützt werden. Dies bedeutet, dass auch obere Fördermittel und/oder Kontaktmittel in den oben beschriebenen Querlücken von den unteren Fördermitteln oder weiteren Konstruktionsmitteln nicht benetzt werden dürfen. Gleiches gilt für andere Produkte als Abschnitte, die mit trockener Oberseite zu behandeln sind.
In einer Durchlaufanläge werden in der Regel mehrere gleiche Güter, z. B. Solarzellen parallel, d. h. nebeneinander beschickt und nacheinander eingefahren. Die Wellen, die quer zur Transportrichtung angeordnet sind, enthalten entsprechend viele Förderspuren, z. B. 8 mit den erforderlichen Transport- mittein und/oder Kontaktmitteln auf jeder Welle. Die Förderspuren werden nachfolgend mit Großbuchstaben bezeichnet, z. B. A bis H für 8 Förderspuren. Jede Welle befindet sich in Förderrichtung auf einer Position der Durchlaufanläge, die hier mit Ziffern bezeichnet werden sollen, z. B. Position Pos .1 für die prste Welle der Durchlaufctuidge .
Die Erfindung sieht an der Unterseite nur Fördermittel vor, deren Längs- und Querabstände von den Abmessungen des Gutes abhängen. An der Oberseite sieht die Erfindung Kontaktmittel vor, die zugleich auch als Fördermittel wirken können. Die Anzahl dieser Mittel an den beiden Seiten des Gutes ist bevorzugt unterschiedlich groß. Das Niveau des Elektrolyten reicht bis an die Unterseite des Gutes heran, so dass diese Seite nass behandelt werden kann. An den Stellen, an denen sich die oberen Kontaktmittel und/oder obere Fördermittel befinden, ist das Niveau des Elektrolyten erfindungsgemäß mindestens so weit abgesenkt, dass diese Kontakt- und/oder Fördermittel auch dann nicht benetzt werden können, wenn sich kein Gut vor dem Kontakt oder Fördermittel befindet. Zur Absenkung des Niveaus dienen örtlich begrenzt wirkende Überläufe .
Zur Förderung wird das Gut in Förderrichtung mindestens von den Fördermitteln getragen und gefördert, die sich auf den unteren Wellen befinden. Die Fördermittel können als Transporträder, Transportringe, Transportscheiben auf rotierenden Wellen ausgebildet sein. Der Abstand a der Wellen oder Walzen in Förderrichtung ist im Allgemeinen unabhängig von den Abmessungen des Gutes und der Querlücke. Er richtet sich insbesondere nach der Länge des Gutes. Um eine sichere Förde- rung zu gewährleisten, sollten stets mindestens zwei Wellen mit Fördermitteln in Förderrichtung mit dem Gut im Eingriff sein.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der schematischen und nicht maßstäblichen Figuren 1 bis 3 weiter beschrieben.
Figur 1 zeigt als Ausschnitt in der Draufsicht die Anordnung der Fördermittel und der Überläufe im Arbeitsbehälter. Figur 2 zeigt in der Seitenansicht eine Durchlaufanläge zum elektroly- tiochen Belicuidein von Solarzellen. Figur 3 a zeigt mit Blick in Transportrichtung die Situation eines Kontaktes während der elektrischen Kontaktierung. Figur 3 b zeigt diese Situation während einer Querlücke im Bereich des Kontaktes.
In Figur 1 wird das Gut 1 in Richtung des Transportrichtungspfeiles 2 gefördert. Hierzu dienen rotierend angetriebene Wellen 3 als Fördermittel. Diese Wellen 3 können, wie dargestellt, mit Ringen 4 versehen sein, die den endgültigen Außendurchmesser des Fördermittels ergeben. Das Gut 1 liegt auf den mit der Welle 3 rotierenden Ringen 4 auf. Es wird nicht zuletzt wegen des im unten beschriebenen Überlaufrohr 5 auftretenden Soges an die Ringe 4 herangezogen, wodurch ein spurgenauer Transport des Gutes 1 erfolgt. Als Fördermittel eignen sich auch Rädchenwellen oder Walzen. Die Walzen weisen überwiegend den entsprechend großen Außendurchmesser auf. Jedem Fördermittel 3 kann im Bereich einer jeden Förderspur A, B, C, usw. mindestens ein Kontaktmittel zugeordnet sein. In der Figur 1 ist nach jedem dritten Fördermittel 3 ein nicht dargestelltes Kontaktmittel vorgesehen. Im Bereich dieser Kontaktmittel ist das Niveau des Elektrolyten erfindungsgemäß so weit abgesenkt, dass auch ein nicht mit dem Gut im Eingriff befindlicher Kontakt nicht benetzt wird. Dies wird im Arbeits¬ behälter durch örtlich begrenzt angeordnete Überläufe für den Elektrolyten erreicht. Im Beispiel der Figur 1 dienen Über- laufrohre 5 oder Fallrohre zur örtlichen Absenkung des Niveaus . Diese Überläufe reichen oben bis nahe an die Ebene der Unterseite der Güter 1 heran, wodurch der Transport der Güter nicht behindert wird. Die Überlaufkante der Überlaufröhre 5 liegt damit geringfügig unter dem allgemeinen Niveau der Behandlungsflüssigkeit des Arbeitsbehälters. Mit dieser Höhendifferenz kann die Menge der überlaufenden Behandlungsflüssigkeit je Überlauf eingestellt werden. Das andere Ende des Überlaufrohres 5 endet in einem vom Arbeitsbehälter getrennten Unterbehälter als Auffangbehälter und Pumpensumpf . Die Anzahl der Kontaktmittel wird in Transportrichtung so groß gewählt, dass stets mindestens ein Kontakt je Gut 1 im Eingriff ist. Die Überläufe und damit die Kontakte auf den Kontaktmitteln sowie die Ringe 4 auf den Wellen 3 sind quer zur Transportrichtung zur Vermeidung von Spurbildungen jeweils von Position zu Position bevorzugt versetzt angeordnet.
Die Figur 2 zeigt die Kontakte 6, die sich an stationär angeordneten Kontaktmitteln 7 befinden. Bei den Kontakten 6 handelt es sich um gleitende Kontakte, die auf der elektrisch leitfähigen Oberseite 9 des Gutes 1 entlang gleiten und dabei den zur elektrolytischen Behandlung erforderlichen elektrischen Strom auf das Gut 1 übertragen. Die Kontakte 6 bestehen z. B. aus elektrisch leitfähigen fein drahtigen Litzen oder dünnen elastischen Bänder. An Stelle der gleitenden Kontakte 6 können auch rotierende Kontakte verwendet werden. Diese befinden sich auf rotierend angetriebenen Wellen an der Oberseite 9 des Gutes 1 im Bereich der jeweiligen Kontaktspuren und der Überläufe. Das eigentliche Kontaktmittel des Kontaktrades sind z. B. ebenfalls fein drahtige Litzen oder dünne elastische Bänder. Die Kontakte rollen auf der Oberseite 9 des Gutes 1 ab. Sie unterstützen dabei den Transport desselben, wodurch eine größere Kontaktkraft realisierbar ist. Dies ist besonders dann vorteilhaft, wenn ein Gut an der Unterseite vollflächig mit großer Stromdichte zu behandeln ist. In diesem Falle ist ein größerer Strom über jeden rotierenden Kontakt zu übertragen, z. B. 10 Ampere.
Von der Oberseite 9 gelangt dieser Strom durch das Gut hin- durch zu Unterseite 10, die die eigentliche Behandlungsseite ist. Durch diese Art der elektrischen Kontaktierung wird erreicht, dass die kathodischen Kontakte 6 sehr vorteilhaft nicht galvanisiert werden. Von daher ist auch eine Entmetalli- sierung der Kontakte nicht erforderlich, was erfahrungsgemäß einen sehr großen technischen Aufwand erfordern würde.
Zur sicheren Vermeidung einer Metallisierung der Kontakte 6 dürfen diese nicht mit dem Elektrolyten in Berührung kommen. Hierzu dient ein Überlauf, der hier als Überlaufrohr 5 darge- stellt ist. Der Elektrolyt 11 fließt, getrennt von der Flüssigkeit im Arbeitsbehälter 12, laminar an der Innenwand des Überlaufrohres 5 durch den Boden 14 des Arbeitsbehälters 12 in den Unterbehälter 13, der als Auffangbehälter und zugleich als Pumpenbehälter dient .
Vom Unterbehälter 13 gelangt der Elektrolyt 11 mittels mindestens einer Pumpe 15 in den Arbeitsbehälter 12 zurück, wodurch der Elektrolytkreislauf geschlossen wird.
Die an den Kontaktmitteln 7 befestigten Kontakte 6 gleiten unter einer Vorspannung mechanisch stromübertragend über die Oberseite 9 des Gutes 1. Diese Situation ist links dargestellt. Im Bereich einer Querlücke 8 entspannt und streckt sich der gleitende oder rotierende Kontakt und taucht unter die Ebene der Unterseite 10 des Gutes 1 ab. Dabei berührt er weder die benetzte Innenwand des Überlaufrohres 5 noch die Welle 3 bzw. die Fördermittel, die ebenfalls mit Elektrolyt benetzt sein können. Diese Situation ist am rechten Überlauf dargestellt . An Stelle der Überlaufröhre 5 können auch langgestreckte Überläufe im Bereich der Kontaktmittel angeordnet sein. Ein Beispiel hierfür ist eine Überlaufrinne quer zur Transportrichtung .
Die Wellen 3 durchdringen lagernd die Überlaufröhre 5. Dies erlaubt eine sehr genaue Einstellung der Höhenlage des Gutes von seiner Unterseite 10 zur Höhe der Öffnung der Überlaufrohre 5 an dieser Seite. Dadurch bleiben auch bei sehr großen Durchlaufanlagen temperaturbedingte Veränderungen der sungen der Konstruktionselemente ohne Einfluss auf den zum Überlauf erforderlichen Abstand von Gut und Überlaufröhr .
Im Arbeitsbehälter 12 ist zur Bildung der elektrolytischen Zelle mindestens eine lösliche oder unlösliche Anode 16 innerhalb des Elektrolyten 11 angeordnet. Diese Anode 16, die allgemein auch als Gegenelektrode bezeichnet wird, ist mit mindestens einer Galvanisierstromquelle 17 oder allgemein mit einer Stromquelle elektrisch verbunden. Somit schließt sich der elektrische Galvanisierstromkreis über die Kontaktmittel 7, die Kontakte 6, das Gut 1, den Elektrolyten 11 im Arbeitsbehälter 12 und die Anode 16. Voraussetzung für diesen Stromkreis ist, dass das Gut von der Oberseite 9 zur Unterseite 10 elektrisch leitfähig ist. Dies ist z. B. bei einem metalli- sehen Substrat der Fall. Eine Solarzelle aus Silizium, die an der Sonnenseite galvanisiert werden soll, ist zunächst bei der gegebenen Polarität elektrisch nicht leitend. Erst wenn die Sonnenseite ausreichend beleuchtet wird, wird die Solarzelle generatorisch niederohmig und sie kann den Galvanisierstrom hindurch leiten. Für diese Anwendung wird in die elektrolytische Zelle Licht eingeleitet . Dies erfolgt mit Lichtquellen 18, die bevorzugt zwischen den Fördermitteln quer zur Transportrichtung angeordnet sind.
Die Figur 3 a zeigt den Schnitt A - B der Figur 2. Der elas- tisch vorgespannte Kontakt 6 liegt auf der Oberseite 9 des Gutes 1 elektrisch kontaktierend auf. In der Regel ist wegen der elektrolytisch zu behandelnden Fläche, die bei Solarzelle an der Sonnenseite klein ist, auch der zu kontaktierende elektrische Strom klein, z. B. 1 Ampere. Von daher ist auch nur eine kleine Kontaktkraft erforderlich. Es hat sich bei Versuchen gezeigt, dass diese Kontaktkraft der gleitenden Kontakte keinen Einfluss auf den Transport des Gutes hat. Obwohl auf obere Fördermittel völlig verzichtet wird, erfolgt der Transport spurgenau auch dann, wenn die KonLctkLe über das Gut 1 hinweggleiten. Als elastische Kontakte 6 eignen sich fein drahtige Litzen aus Kupfer, Edelstahl oder Edelmetall, die nebeneinander als Fächer von z. B. 10 mm Breite angeordnet sind. Auch ein breites elastisches Band aus einem elektrisch leitfähigen Werkstoff, das ähnlich einer Spachtel über die Oberseite des Gutes hinweggleitet, ist als Kontakt 6 sehr gut geeignet .
Die Figur 3 b zeigt den Schnitt C - D der Figur 2. Hier befinden sich momentan das Kontaktmittel 7 und damit der Kontakt 6 im Bereich einer Querlücke 8 zwischen zwei Gütern 1. Der elastische Kontakt 6 ist entspannt. Obwohl er sich dabei mit seiner Unterkante unterhalb des allgemeinen Niveaus des Elektrolyten im Arbeitsbehälter befinden kann, wird der Kontakt nicht benetzt. Der kathodisch gepolte Kontakt 6 wird vom Überlauf 5 freigehalten. Daher wird er auch nicht galvanisiert .
Durch den permanent überlaufenden Elektrolyten erfolgt an der zu behandelnden Unterseite 10 des Gutes 1 auch ein fortlaufender Elektrolytaustausch. Dies erlaubt bei einer elektrolytischen Behandlung die Anwendung von angemessen großen Stromdichten, z. B. von 10 A/dm2 bei einem sauren Kupferbad. Mittels der erfindungsgemäßen Überläufe wird somit nicht nur eine trockene elektrische Kontaktierung erreicht, die keine Entmetallisierung der Kontakte erfordert, sondern es werden zugleich vorteilhafte hydrodynamische Bedingungen an der zu behandelnden Unterseite des Gutes realisiert.
Bezugszeichenliste
1 Gut, Güter
2 Transportrichtungspfeil 3 Welle, Fördermittel
4 Ring, O-Ring
5 Überlauf, Fallrohr
6 Kontakt
7 Kontaktmittel 8 Querlϋcke
D Oberseite des Gutes, Kontaktierungsseite
10 Unterseite des Gutes, Behandlungsseite
11 Elektrolyt, Behandlungsflüssigkeit
12 Arbeitsbehälter 13 Unterbehälter
14 Boden
15 Pumpe
16 Anode, Gegenelektrode
17 Galvanisierstromquelle, Stromquelle 18 Lichtquelle

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zur Förderung und zur elektrischen Kontaktie- rung von Gut (1) als Abschnitte in Durchlaufanlagen zur elektrolytischen und/oder elektrisch unterstützten chemischen Nassbehandlung der Behandlungsseite (10) des Gutes durch Anwendung von elektrischem Außenstrom unter Trockenhaltung der Kontaktierungsseite (9) und Eintauchen der Behandlungsseite (10) in die Behandlungsflüssigkeit (11), dadurch gekennzeichnet, dass die obere Kontaktiprnng und/oder Förderung des Gutes in den Bereichen des Arbeitsbehälters (12) erfolgt, in denen das Niveau der Behandlungsflüssigkeit (11) mittels Überläufe (5) tiefer liegt als das übrige Niveau im Arbeitsbehälter (12) .
2. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Überläufe Fallrohre (5) oder Rinnen dienen, deren Überlaufkanten an den oberen Enden nur so nahe an die zu behandelnde Unterseite (10) des Gutes heranreichen, dass der Transport desselben nicht behindert wird, wobei die unteren Enden der Fallrohre oder die Ausläufe der Rinnen durch den Boden (14) des Arbeitsbehälters (12) hindurch reichen und in einem Unterbehälter (13) münden.
3. Vorrichtung nach den Patentansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Niveau der Behandlungsflüssigkeit im Arbeitsbehälter (12) höher liegt als die Überlaufkanten der Überläufe.
4. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontakte (6) als gleitende oder rotierende Kontakte ausgeführt sind, wobei diese auch im entspannten Zustand im Bereich einer Querlücke (8) die Be¬ handlungsflüssigkeit und die von ihr benetzten Oberflächen der Konstruktionsmittel der Durchlaufanläge nicht berühren.
5. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontakte aus fein drahtiger Litze oder aus einem elastischen anschmiegsamen Band bestehen.
6. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die unteren rotierenden Fördermittel (3) bezüglich ihrer Höhenlage auf oder in den Überlaufrohren (5) gelagert sind.
7. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daoo die Fördej-miLcei (5) mit Ringen (4) versehen sind, die entlang der Transportbahn von Position zu Position und quer zur Transportrichtung jeweils versetzt angeordnet sind.
8. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Überläufe als Fallrohre (5) oder als Überlaufrinnen ausgebildet sind.
9. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Fallrohr (5) mindestens ein Kontakt (6) zugeordnet ist.
10. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Arbeitsbehälter (12) Lichtquellen
(18) zur Beleuchtung von Gütern als Solarzellen angeordnet sind.
11. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zum Galvanisieren im Arbeitsbehälter (12) lösliche oder unlösliche Anoden (16) eingebaut sind.
12. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zur Prozessbeeinflussung im Arbeitsbehälter (12) Gegenelektroden eingebaut sind, die von einer Stromquelle gespeist werden.
13. Verfahren zur Förderung und zur elektrischen Kontaktierung von Gut (1) als Abschnitte in Durchlaufanlagen zur elektrolytischen und/oder elektrisch unterstützten chemischen Nassbehandlung der Behandlungsseite (10) des Gutes durch Anwendung von elektrischem Außenstrom unter Trockenhaltung der Kontaktierungsseite (9) und Eintauchen der Behandlungsseite (10) in die Behandlungsflüssigkeit (11), unter Anwendung der Vorrichtung gemäß einem der Patentansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Niveau der Behand- lungsflüssigkeit (11) im Bereich der oberen Kontaktierung und/oder Förderung des Gutes durch Überläufe (5) tiefer als das übrige Niveau im Arbeitsbehälter (12) eingestellt wird, wodurch auch gleitende oder rotierende Kontakte im entspannten Zustand, wenn sie momentan kein Gut elektrisch kontaktieren, von der Behandlungsflüssigkeit (11) nicht benetzt werden.
14. Verfahren nach Patentanspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lagerung der Fördermittel (3) auf den Fallrohren (5) momentane konstruktive Veränderungen des Abstandes von der Unterseite (10) des Gutes zum oberen Rand des Überlaufes stets ausgleicht und diesen Abstand konstant hält.
15. Verfahren nach den Patentansprüchen 13 und 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Gut durch die über die Überläufe
(5) überlaufende Behandlungsflüssigkeit (11) aus dem Ar¬ beitsbehälter (12) an die unteren Transportmittel (3, 4) angesaugt sicher transportiert wird.
16. Verfahren nach einem der Patentansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Ausströmen der Behandlungsflüssigkeit (11) aus dem Arbeitsbehälter (12) über die Überläufe ein Flüssigkeitsaustausch an der zu behandelnden Unterseite (10) des Gutes erfolgt.
17. Verfahren nach einem der Patentansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass zur Behandlung der Sonnenseite von Solarzellen diese im Arbeitsbehälter (12) von mindestens einer Lichtquelle (18) beleuchtet werden.
18. Verwendung der Vorrichtung und des Verfahrens nach den Patentansprüchen 1 und 13 zum Galvanisieren von Solarzellen .
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