EP2948578A1 - Vorrichtung zum metallisieren von substraten - Google Patents

Vorrichtung zum metallisieren von substraten

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Publication number
EP2948578A1
EP2948578A1 EP14701738.8A EP14701738A EP2948578A1 EP 2948578 A1 EP2948578 A1 EP 2948578A1 EP 14701738 A EP14701738 A EP 14701738A EP 2948578 A1 EP2948578 A1 EP 2948578A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
electrolyte
contact element
contact
substrate
substrates
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP14701738.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Daniel Kray
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hochschule Offenburg
Original Assignee
Hochschule Offenburg
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Filing date
Publication date
Application filed by Hochschule Offenburg filed Critical Hochschule Offenburg
Publication of EP2948578A1 publication Critical patent/EP2948578A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D7/00—Electroplating characterised by the article coated
    • C25D7/06—Wires; Strips; Foils
    • C25D7/0614—Strips or foils
    • C25D7/0621—In horizontal cells
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • 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
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • 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
    • C25D17/10—Electrodes, e.g. composition, counter electrode
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D21/00—Processes for servicing or operating cells for electrolytic coating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D7/00—Electroplating characterised by the article coated
    • C25D7/12—Semiconductors
    • C25D7/123—Semiconductors first coated with a seed layer or a conductive layer
    • C25D7/126—Semiconductors first coated with a seed layer or a conductive layer for solar cells

Definitions

  • the invention relates to a device for metallizing substrates.
  • the invention relates to the field of contact elements used for the galvanization of solar cells in the context of a wet-chemical continuous treatment plant.
  • Substrates made of semiconductor materials such as silicon require in the context of the production of electronic components such as solar cells, the at least one-sided coating with conductive materials such as copper.
  • wet-chemical continuous flow plants (“in-line plants") are used, among other things, through which the substrates are transported on transport rollers . During transport, the substrates are in contact with an electrolyte. For deposition of the metal contained therein, the substrates are poled cathodically.
  • the object of the invention is therefore to avoid the disadvantages mentioned above.
  • the invention is a robust, permitting permanently functioning and low-maintenance electrical contacting of substrates to be metallized in wet-chemical continuous systems.
  • An inventively designed system should be smaller compared to known systems.
  • the maintenance is to be simplified and, if possible, the coating result should be improved.
  • a wet chemical treatment plant for the electrochemical coating of flat substrates with coating material which is suitable for the realization of the invention comprises a basin for receiving an electrolyte and transport means with which the flat substrates can be transported horizontally through the electrolyte.
  • transport means with which the flat substrates can be transported horizontally through the electrolyte.
  • the treatment installation furthermore comprises at least one contact element, which has a shaft with an axis of rotation and a cylindrical circumferential surface suitable for unrolling on the substrate, wherein the peripheral surface comprises at least one electrically insulated segment and at least one electrically conductive segment which can be reversibly connected to a current source.
  • the contact element is used for the electrical contacting of a substrate for the purpose of its electrochemical treatment (coating).
  • the electrical contact between the power source and the substrate is made only when the latter is touched by the electrically conductive segment. Because the Circumferential surface rolls during the continuous transport of the substrate on this, the conductive and the insulated segment alternate.
  • the central angle of the electrically conductive segment is preferably between 90 ° and 270 °, and is particularly preferably 180 °. The remainder of the circumferential angle is associated with the electrically isolated segment.
  • the conductive segment While the conductive segment is cathodically connected during its contact with the substrate, thus allowing coating of the substrate, it is anodically switched upon non-contacting of the substrate, resulting in demetallization ("de-stratification") of the segment. In this way, the thickness of a possibly deposited on the segment undesirable layer of coating material does not continue to, but (again) from; the net deposition of coating material is zero. With deviations of the electrically conductive segment deviating from 180 °, it is advantageous to optimize the stripping performance by adapting, for example, the current intensity or the rotational speed. According to the invention, it is provided that the axis of rotation of the contact element is positioned above the surface of the electrolyte.
  • the contact element is therefore not, as known from the prior art, completely immersed in the electrolyte.
  • a EntSchichtung is still possible, since the peripheral surface when rotating about the axis of rotation carries electrolytes and also does not dry quickly, so that the anodic circuit of the electrically conductive segment leads to a release of the coating material, which is copper, for example, to the electrolyte ,
  • the distance between the axis of rotation and parallel to it to be contacted substrate side 80% to 100% of the radius of the peripheral surface.
  • the substrate must be transported directly along the surface of the electrolyte, otherwise it may be correspondingly lower.
  • the said distance is such that at least the shaft, and if possible also their bearings are arranged outside the electrolyte, unless they are beyond the pool wall, since in such a case there is no risk of damage by aggressive media anyway.
  • the reason for this is the avoidance of the problems of storage and sealing of the contact elements within the electrolyte which occur in systems according to the prior art.
  • the usually very aggressive media come no longer or only to a lesser extent in contact with the bearings, resulting in an improved life and easier construction of the same.
  • Another advantage is that a substrate needs to be guided less deeply below the surface of the electrolyte, regardless of the diameter of the overlying contact element.
  • the contact element is further configured as a consumable electrode.
  • a consumable electrode This means that it consists at least partially of coating material, so that it continuously emits coating material to the electrolyte with appropriate polarity, which then deposits on the substrate.
  • the advantage of a designed as a consumable electrode contact element is that such a contact elements comprehensive system can be built much smaller, as parts are saved.
  • the contact element is a tube or bar of coating material, e.g. made of copper, and has along at least one provided for contacting the substrate longitudinal portion of its peripheral surface on an electrical insulating layer.
  • this insulating layer may also extend to not provided for contacting the substrate longitudinal sections, if this is structurally advantageous.
  • This embodiment is structurally particularly simple and inexpensive to implement.
  • the contact element is designed as one or more discs, which are arranged on the shaft formed as a tube or rod.
  • the insulating layer as Plastic part is designed, which is attachable to the peripheral surface and this covers partially.
  • the attachment can take place along the longitudinal axis (pushing), or it can be "clipped" laterally. If the central angle of the insulating segment is less than about 190 °, it is clear that precautions must be taken to hold the insulating layer to the pipe or rod otherwise it would fall off. Such arrangements may be, for example, sections with increased central angle, which are then located at locations which lie outside the substrate track. But also plastic pins that cooperate with appropriately introduced into the tubular or rod-shaped shaft holes can serve the attachment.
  • the insulating layer is reusable.
  • This sliding contact surface cooperates with correspondingly arranged preferably fixed pins or the like, which in turn are connected to the poles of the current source and are preferably arranged outside the electrolyte.
  • the sliding contact surface is preferably disc-shaped out ⁇ staltet and provided with two arc-shaped contact strips, which are designed in accordance with the arranged on the peripheral surface segments. This means that their arc angles correspond to the two central angles of the segments and are arranged such that a polarity reversal takes place just when a segment change takes place at the substrate surface. It is clear that both contact strips are connected to the electrically conductive segment.
  • the sliding contact surface is arranged completely outside the electrolyte.
  • the pool wall has a corresponding passage through which the shaft can be guided.
  • the shaft has a significantly smaller diameter than the circumferential surface, it is also possible to guide the shaft above the pool edge on the outer side of the pelvis, or it is sufficient distance between the lowest point of the sliding contact surface and the surface of the electric ⁇ LYTEN so that no fluid contact is to be feared.
  • the contact element is at the same time a hold-down device for avoiding the floating of the substrates.
  • the contact element is designed and arranged such that it avoids floating of the flat substrate and its leaving the transport track. Hold-downs are known from the prior art, but are used exclusively for guiding the substrates, but not for electrical contacting.
  • the contact element is at the same time a roller-shaped transport.
  • the substrate rests on additional, then below the same positioned in the electrolyte contact elements, which lead by rotation to a continuous transport of the substrate through the basin.
  • the above-mentioned wetting of the contact element during the phase in which the electrically conductive segment is outside the electrolyte is not completely satisfactory. Therefore, according to a further and preferred embodiment, outside of the electrolyte, that is, above its surface, there are arranged flow nozzles for the continuous wetting of the parts of the contact element, which are likewise arranged outside the electrolyte, with the electrolyte.
  • the surge nozzles discharge the electrolyte originating from the basin, and / or, for example, also from a separate reservoir, in the direction of the contact elements, so that they are largely completely wetted. In this way, the construction can still be kept simple as described above, without questioning the success of the stripping.
  • the present invention solves the problems known from the prior art in a simple and effective manner. It allows a robust, permanently functioning and low-maintenance electrical contacting of substrates to be metallized in wet-chemical continuous flow systems. An inventively configured system is smaller compared to known systems. The maintenance is simplified, and the preferred embodiment of the invention improves the coating result. figure description
  • a flat substrate 1 configured as a solar cell is arranged in an electrolyte (not shown). Its upper side is touched by a contact element 2, more precisely by an electrically conductive segment 3A thereof.
  • the contact of the substrate 1 serving peripheral surface of the contact element 2 is disc-shaped, but according to an embodiment not shown may also be cylindrical.
  • an electrically insulated segment 3B is arranged.
  • the contact element 2 has a shaft 4 with an axis of rotation 5 about which the contact element 2 and in particular the peripheral surface can rotate (arrow 7).
  • the conductive and in contact with the electrolyte components consist at least partially of a material suitable for consumption and thus form a consumable electrode. As shown, is in the electrolyte additionally separate from the inventive device and electrically connected to the power source 6 consumption electrode 12, which can be advantageously dispensed with according to a preferred embodiment, not shown.
  • This sliding contact surface 9 cooperates with correspondingly arranged sliding contacts 10, which in turn are connected to the poles of the current source 6.
  • the sliding contact surface 9 is in the present disc-shaped out ⁇ staltet and provided with two arc-shaped contact strips IIA, IIB, which are designed in accordance with the arranged on the circumferential surface segments 3A, 3B.
  • the contact strip IIA thus represents the contact region for the contact element stripping, and the contact strip IIB serves as a contact region for the substrate coating.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Metallisieren von Substraten. Insbesondere betrifft die Erfindung das Gebiet der zur Galvanisierung von Solarzellen verwendeten Kontaktelemente im Rahmen einer nasschemischen Durchlauf-Behandlungsanlage. Eine erfindungsgemäße nasschemische Behandlungsanlage zum elektrochemischen Beschichten von flachen Substraten (1) mit Beschichtungsmaterial hat ein Becken zur Aufnahme eines Elektrolyten, sowie Transportmittel, mit welchen die flachen Substrate (1) horizontal durch den Elektrolyten transportierbar sind, und mindestens ein Kontaktelement (2), welches eine Welle (4) mit Drehachse (5) undeine zum Abrollen auf dem Substrat (1) geeignete zylindrische Umfangsfläche aufweist, wobei die Umfangsfläche mindestens ein elektrisch isoliertes Segment (3B) und mindestens ein elektrisch leitendes Segment(3A) umfasst, das mit einer Stromquelle (6) umpolbar verbindbar ist, wobei die Drehachse (5) des Kontaktelements (2) oberhalb der Oberfläche des Elektrolyten positioniert ist, und wobei das Kontaktelement (2) als Verbrauchselektrode ausgestaltet ist.

Description

Vorrichtung zum Metallisieren von Substraten
Einleitung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Metallisieren von Substraten. Insbesondere betrifft die Erfindung das Gebiet der zur Galvanisierung von Solarzellen verwendeten Kontaktelemente im Rahmen einer nasschemischen Durchlauf-Behandlungsanlage .
Stand der Technik und Nachteile
Substrate aus Halbleitermaterialien wie beispielsweise Silizium bedürfen im Rahmen der Herstellung von elektronischen Bau- elementen wie z.B. Solarzellen der zumindest einseitigen Beschichtung mit leitenden Materialien wie z.B. Kupfer. Hierzu werden unter anderem nasschemische Durchlaufanlagen ("Inline- Anlagen") verwendet, durch welche die Substrate auf Transport¬ rollen aufliegend transportiert werden. Während des Transports stehen die Substrate im Kontakt mit einem Elektrolyten. Zur Abscheidung des darin enthaltenen Metalls sind die Substrate kathodisch zu polen.
Zur Herstellung des elektrischen Kontakts zwischen einer Stromquelle und dem Substrat sind auf dem Substrat abrollende Kontakträder bekannt. So offenbaren die Druckschriften DE 44 13 149 und DE 198 40 471 AI Galvanisieranlagen, bei denen derartige Kontakträder zum Einsatz kommen.
Problematisch hierbei ist die Tatsache, dass nicht nur das Substrat, sondern auch der leitende Teil des Kontaktrades metallisiert wird. Daher offenbaren beide vorstehend genannten Druckschriften die Lösung, das Kontaktrad segmentiert auszuführen und das Kontaktsegment nach dem Verlassen der Oberfläche des Substrats durch Umpolen zu entmetallisieren. Eine verbesserte Lösung hierfür ist aus der Patentschrift DE 10 2007 055 338 bekannt. Vorgeschlagen werden jeweils auf einer Welle angeordnete Paare von Kontakträdern, die phasenversetzt angesteuert werden, um eine durchgängige Beschichtung des Substrats zu gewährleisten. Kontakträder und die zwingend vorgesehenen Verbrauchselektroden sind vollständig im Elektrolyten eingebettet. Zum Schutz der Kontakträder vor Beschichtung werden Abschirmhauben aus isolierendem Material vorgeschlagen, die jeweils zwischen Kontaktrad und Verbrauchselektrode anzuordnen sind.
Eine alternative Lösung offenbart beispielsweise die Druckschrift EP 0678 699 Bl . Die dort gezeigten sektorenlosen Kontaktwalzen bedürfen jedoch Hilfskathoden und semipermeable Membranen zur Erzielung des gewünschten Effektes, was die Konstruktion kompliziert; zudem ist die Notwendigkeit des häufigen Wechsels der Hilfskathoden von Nachteil.
In der Praxis hat sich die Realisierung von dauerhaft funktionierenden Kontakträdern als schwierig herausgestellt.
Ein weiteres Problem ergibt sich durch den hohen Platzbedarf der bekannten Kontakträder, der zu entsprechend voluminösen Anlagen führt. Zudem erfordern vollständig im Elektrolyten eingetauchte Kontakträder aufwendige Lösungen zum Ein- und Ausfahren der Substrate in die bzw. aus der Anlage, da signifikante Höhenunterschiede durch die bruchempfindlichen Substrate zu überwinden sind.
Auch die Wartung der bekannten Anlagen mit den dort verwendeten Kontakträdern gestaltet sich aufgrund der hohen Teilezahl aufwendig.
Schließlich hat sich in der Praxis auch gezeigt, dass das Beschichtungsergebnis häufig nicht ausreichend homogen ausfällt.
Aufgabe der Erfindung und Lösung
Die Aufgabe der Erfindung besteht demnach in der Vermeidung der vorstehend genannten Nachteile. Die Erfindung soll eine robuste, dauerhaft funktionierende und wartungsarme elektrische Kontaktierung von zu metallisierenden Substraten in nasschemischen Durchlaufanlagen erlauben. Eine erfindungsgemäß ausgestaltete Anlage soll im Vergleich zu bekannten Anlagen kleiner sein. Die Wartung soll vereinfacht werden, und nach Möglichkeit soll das Beschichtungsergebnis verbessert werden.
Die Aufgabe wird durch eine Behandlungsanlage nach Anspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind den Unter¬ ansprüchen, der Beschreibung sowie den Figuren zu entnehmen. Beschreibung
Eine nasschemische Behandlungsanlage zum elektrochemischen Beschichten von flachen Substraten mit Beschichtungsmaterial, die zur Verwirklichung der Erfindung geeignet ist, weist ein Becken zur Aufnahme eines Elektrolyten sowie Transportmittel auf, mit welchen die flachen Substrate horizontal durch den Elektrolyten transportierbar sind. Als Transportmittel kommen insbesondere rollen- oder walzenartige Transportmittel, auf denen die Substrate aufliegen, in Betracht. Doch auch Klammern, an denen die Substrate hängend transportiert werden, oder an Bändern befestigte Balken, auf denen die Substrate aufliegen, sind als Transportmittel denkbar.
Die Behandlungsanlage umfasst außerdem mindestens ein Kontaktelement, welches eine Welle mit Drehachse und eine zum Abrollen auf dem Substrat geeignete zylindrische Umfangsfläche aufweist, wobei die Umfangsfläche mindestens ein elektrisch isoliertes Segment und mindestens ein elektrisch leitendes Segment umfasst, das mit einer Stromquelle umpolbar verbindbar ist. Demnach dient das Kontaktelement der elektrischen Kontaktierung eines Substrats zwecks dessen elektrochemischer Behandlung (Beschichtung) . Der elektrische Kontakt zwischen der Stromquelle und dem Substrat wird nur dann hergestellt, wenn letzteres vom elektrisch leitenden Segment berührt wird. Da die Umfangsflache während des fortlaufenden Transports des Substrats auf diesem abrollt, wechseln sich das leitende und das isolierte Segment einander ab.
Der Zentriwinkel des elektrisch leitenden Segments liegt vorzugsweise zwischen 90° und 270°, und beträgt besonders bevorzugt 180°. Der restliche Teil des Umfangswinkels ist dem elektrisch isolierten Segment zugeordnet.
Während das leitende Segment während seines Kontakts mit dem Substrat kathodisch geschaltet ist und so eine Beschichtung des Substrats ermöglicht, wird es bei Nicht-Kontaktieren des Substrats anodisch geschaltet, was zu einer Entmetallisierung ("EntSchichtung") des Segments führt. Auf diese Weise nimmt die Dicke einer ggf. auf dem Segment unerwünscht abgeschiedenen Schicht aus Beschichtungsmaterial nicht weiter zu, sondern (wieder) ab; die Netto-Abscheidung von Beschichtungsmaterial ist Null. Bei von 180° abweichenden Zentriwinkeln des elektrisch leitenden Segments ist es vorteilhaft, die Entschichtungsleistung durch Anpassung z.B. der Stromstärke oder der Rotationsgeschwindigkeit zu optimieren. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Drehachse des Kontaktelements oberhalb der Oberfläche des Elektrolyten positioniert ist. Das bedeutet, dass sich mindestens die Hälfte der Umfangsfläche des Kontaktelements außerhalb des Elektrolyten befindet. Das Kontaktelement ist demnach nicht, wie aus dem Stand der Technik bekannt, vollständig im Elektrolyten eingetaucht. Eine EntSchichtung ist trotzdem möglich, da die Umfangsfläche beim Rotieren um die Drehachse Elektrolyten mit sich nimmt und auch nicht schnell trocknet, so dass die anodische Schaltung des elektrisch leitenden Segments zu einer Abgabe des Beschichtungs- materials, das beispielsweise Kupfer ist, an den Elektrolyten führt . Vorzugsweise beträgt der Abstand zwischen der Drehachse und der zu ihr parallel verlaufenden, zu kontaktierenden Substratseite 80% bis 100% des Radius der Umfangsfläche . Das bedeutet, dass nur ein kleiner Teil der Umfangsfläche im Elektrolyten angeordnet ist, wobei im Grenzfall (100%) nur eine Linienberührung zwischen Umfangsfläche und Oberfläche des Elektrolyten möglich ist. In diesem Fall muss das Substrat unmittelbar entlang der Oberfläche des Elektrolyten transportiert werden, andernfalls kann es entsprechend tiefer liegen. Besonders bevorzugt ist der besagte Abstand so bemessen, dass zumindest die Welle, und nach Möglichkeit auch ihre Lager außerhalb des Elektrolyten angeordnet sind, sofern sie sich nicht jenseits der Beckenwand befinden, da in einem solchen Fall ohnehin keine Gefahr der Beschädigung durch aggressive Medien besteht. Eine derartige Behandlungsanlage weist den Vorteil auf, dass sie aufgrund der weitgehend außerhalb des Elektrolyten angeordneten, typischerweise in Mehrzahl vorhandenen Kontaktelemente robuster und dauerhafter funktioniert und wartungsärmer ist. Der Grund hierfür liegt in der Vermeidung der bei Anlagen nach dem Stand der Technik auftretenden Probleme der Lagerung und Dichtung der Kontaktelemente innerhalb des Elektrolyten. Die zumeist sehr aggressiven Medien kommen nicht mehr oder nur noch in geringerem Maße in Berührung mit den Lagern, was zu einer verbesserten Lebensdauer und einfacheren Konstruktion derselben führt. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass ein Substrat unabhängig von dem Durchmesser des darüber befindlichen Kontaktelements weniger tief unter die Oberfläche des Elektrolyten geführt zu werden braucht.
Erfindungsgemäß ist das Kontaktelement ferner als Verbrauchs- elektrode ausgestaltet. Das bedeutet, dass es zumindest teilweise aus Beschichtungsmaterial besteht, so dass es bei entsprechender Polung fortlaufend Beschichtungsmaterial an den Elektrolyten abgibt, das sich dann auf dem Substrat niederschlägt. Der Vorteil eines als Verbrauchselektrode ausgestalteten Kontaktelements liegt darin, dass eine solche Kontaktelemente umfassende Anlage deutlich kleiner gebaut werden kann, da Teile eingespart werden. Sobald die Verbrauchselektrode den größten Teil ihres Beschichtungsmaterials an den Elektrolyten abgegeben hat, kann sie entweder ausgetauscht werden, oder sie kann durch kathodische Polung unter gleichzeitigem Einbringen von neuem Beschichtungs- material, das beispielsweise in Form von substratförmigen Platten in die Anlage eingebracht oder durch sie hindurch transportiert wird, regeneriert werden.
Durch die permanente Be- und EntSchichtung der Verbrauchs¬ elektrode, also der elektrisch leitenden Teile des Kontakt¬ elements, wird auf effektive Weise eine Oxidierung der- bzw. desselben verhindert, so dass ein stabiler Prozess mit gleichmäßiger Abscheidung erreicht wird.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist das Kontaktelement als Rohr oder Stange aus Beschichtungsmaterial , z.B. aus Kupfer, ausgestaltet und weist entlang mindestens eines zum Kontaktieren des Substrats vorgesehenen Längsabschnitts seiner Umfangsfläche eine elektrische Isolierschicht auf. Diese Isolierschicht kann sich jedoch auch auf nicht zum Kontaktieren des Substrats vorgesehene Längsabschnitte erstrecken, sofern dies konstruktiv vorteilhaft ist. Diese Ausführungsform ist konstruktiv besonders einfach und kostengünstig zu realisieren.
Nach einer anderen Ausführungsform ist das Kontaktelement als eine oder mehrere Scheiben ausgestaltet, die auf der als Rohr oder Stange ausgebildeten Welle angeordnet sind. Für den Fall eines im Wesentlichen rohr- oder stangenförmigen Kontaktelements ist bevorzugt, dass die Isolierschicht als Kunststoffteil ausgestaltet ist, das auf die Umfangsflache aufsteckbar ist und diese teilweise abdeckt. Das Aufstecken kann dabei entlang der Längsachse erfolgen (Aufschieben) , oder es kann seitlich "aufgeclipst " werden. Sofern der Zentriwinkel des isolierenden Segments kleiner als ca. 190° ist, ist es klar, dass Vorkehrungen zu treffen sind, um die Isolierschicht am Rohr bzw. an der Stange zu halten, da sie andernfalls abfallen würde. Derartige Vorkehrungen können z.B. Abschnitte mit vergrößertem Zentriwinkel sein, die sich dann an Stellen befinden, welche außerhalb der Substratspur liegen. Aber auch Kunststoffzapfen, die mit entsprechend in die rohr- oder stangenförmige Welle eingebrachten Bohrungen zusammenwirken, können der Befestigung dienen. Bevorzugt ist die Isolierschicht wiederverwendbar.
Nach einer weiteren Ausführungsform weist die Welle des Kontaktelements zur umpolbaren Verbindung mit der Stromquelle an einem freien, also nicht zum Kontaktieren des Substrats vorgesehenen Längs- oder Endabschnitt eine mit der Welle mit rotierbare Schleifkontaktfläche auf. Diese Schleifkontaktfläche wirkt mit entsprechend angeordneten bevorzugt feststehenden Stiften oder dergleichen zusammen, welche ihrerseits mit den Polen der Stromquelle verbunden und bevorzugt außerhalb des Elektrolyten angeordnet sind.
Die Schleifkontaktfläche ist bevorzugt scheibenförmig ausge¬ staltet und mit zwei bogenförmigen Kontaktstreifen versehen, welche entsprechend den an der Umfangsfläche angeordneten Segmenten ausgestaltet sind. Das bedeutet, dass ihre Bogenwinkel den beiden Zentriwinkeln der Segmente entsprechen und so angeordnet sind, dass eine Umpolung gerade dann stattfindet, wenn an der Substratoberfläche ein Segmentwechsel stattfindet. Es ist klar, dass beide Kontaktstreifen mit dem elektrisch leitenden Segment verbunden sind.
Besonders bevorzugt ist die Schleifkontaktfläche vollständig außerhalb des Elektrolyten angeordnet. Dies ist beispielsweise dadurch erreichbar, dass die Beckenwand einen entsprechenden Durchgang aufweist, durch welchen die Welle geführt werden kann. Somit treten keine durch aggressive Medien verursachten Probleme an der Schleifkontaktfläche auf. Hat die Welle einen deutlich kleineren Durchmesser als die Umfangsflache, ist es auch möglich, die Welle oberhalb des Beckenrands auf die Außenseite des Beckens zu führen, oder es ist ausreichend Platz zwischen dem tiefsten Punkt der Schleifkontaktfläche und der Oberfläche des Elektro¬ lyten, so dass kein Flüssigkeitskontakt zu befürchten ist. Nach einer weiteren Ausführungsform ist das Kontaktelement gleichzeitig ein Niederhalter zur Vermeidung des Aufschwimmens der Substrate. Mit anderen Worten, das Kontaktelement ist derart ausgestaltet und angeordnet, dass es ein Aufschwimmen des flachen Substrats und dessen Verlassen der Transportspur vermeidet. Niederhalter sind aus dem Stand der Technik bekannt, werden jedoch ausschließlich zum Führen der Substrate, nicht jedoch zum elektrischen Kontaktieren verwendet.
Auf diese Weise kann wiederum auf Bauteile verzichtet werden, was zu einer kleineren und kostengünstigeren Konstruktion führt. Nach einer anderen, mit den vorstehenden Ausführungsformen kombinierbaren weiteren Ausführungsform ist das Kontaktelement gleichzeitig ein rollenförmiges Transportmittel. Mit anderen Worten, das Substrat liegt auf zusätzlichen, dann unterhalb derselben im Elektrolyten positionierten Kontaktelementen auf, welche mittels Rotation zu einem fortlaufenden Transport des Substrats durch das Becken führen.
Auch auf diese Weise kann auf Bauteile, vorliegend separate Transportrollen, verzichtet werden, was ebenfalls zu einer kleineren und kostengünstigeren Konstruktion führt. In bestimmten Fällen kann der Austausch des Elektrolyten im Bereich unterhalb des Substrats - insbesondere dann, wenn sich dort Kontaktelemente befinden - nicht vollständig zufrieden- stellend sein, so dass sich eine nicht ausreichend homogene Beschichtung an der Substratunterseite ausbildet. Daher sind nach einer weiteren Ausführungsform innerhalb des Elektrolyten Schwalldüsen zur fortlaufenden Anströmung der ebenfalls innerhalb des Elektrolyten angeordneten Teile des Kontaktelements mit dem Elektrolyten angeordnet.
In anderen Fällen kann es vorkommen, dass die oben angesprochene Benetzung des Kontaktelements während der Phase, in der sich das elektrisch leitende Segment außerhalb des Elektrolyten befindet, nicht vollständig zufriedenstellend ist. Daher sind nach einer weiteren und bevorzugten Ausführungsform außerhalb des Elektrolyten, also oberhalb seiner Oberfläche, Schwalldüsen zur fortlaufenden Benetzung der ebenfalls außerhalb des Elektrolyten angeordneten Teile des Kontaktelements mit dem Elektrolyten angeordnet. Mit anderen Worten, die Schwalldüsen geben den aus dem Becken, und/oder beispielsweise auch aus einem separaten Reservoir stammenden Elektrolyten in Richtung der Kontaktelemente ab, so dass diese weitgehend vollständig benetzt sind. Auf diese Weise kann die Konstruktion weiterhin wie vorstehend beschrieben einfach gehalten werden, ohne den Erfolg der EntSchichtung in Frage zu stellen.
Die vorliegende Erfindung löst die aus dem Stand der Technik bekannten Probleme auf einfache und effektive Art und Weise. Sie erlaubt eine robuste, dauerhaft funktionierende und wartungsarme elektrische Kontaktierung von zu metallisierenden Substraten in nasschemischen Durchlaufanlagen . Eine erfindungsgemäß ausgestaltete Anlage ist im Vergleich zu bekannten Anlagen kleiner. Die Wartung ist vereinfacht, und die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung verbessert das Beschichtungsergebnis. Figurenbeschreibung
In der Figur 1 wird die Erfindung schematisch erläutert.
Demnach ist ein als Solarzelle ausgestaltetes flaches Substrat 1 in einem Elektrolyten angeordnet (nicht dargestellt) . Seine Oberseite wird von einem Kontaktelement 2 berührt, genauer von einem elektrisch leitenden Segment 3A desselben. Die gezeigte, der Berührung des Substrats 1 dienende Umfangsfläche des Kontaktelements 2 ist scheibenförmig, kann aber nach einer nicht dargestellten Ausführungsform auch zylinderförmig sein. Gegenüber dem elektrisch leitenden Segment 3A ist ein elektrisch isoliertes Segment 3B angeordnet.
Das Kontaktelement 2 weist eine Welle 4 mit Drehachse 5 auf, um die das Kontaktelement 2 und insbesondere die Umfangsfläche rotieren kann (Pfeil 7) . Die leitenden und mit dem Elektrolyten in Kontakt stehenden Komponenten (leitendes Segment 3A, Welle 4) bestehen zumindest teilweise aus einem zum Verbrauch geeigneten Material und bilden so eine Verbrauchselektrode. Wie dargestellt, befindet sich im Elektrolyten zusätzlich eine von der erfindungsgemäßen Vorrichtung separate und mit der Stromquelle 6 elektrisch verbundene Verbrauchselektrode 12, auf welche nach einer nicht dargestellten bevorzugten Ausführungsform jedoch vorteilhafterweise verzichtet werden kann.
An einem nicht zum Kontaktieren des Substrats 1 vorgesehenen Endabschnitt 8 weist das Kontaktelement 2 zur umpolbaren Verbindung mit der Stromquelle 6 eine mit der Welle 4 mit rotierbare Schleifkontaktfläche 9 auf. Diese ist vorzugsweise vollständig, zumindest aber teilweise außerhalb des Elektrolyten angeordnet. Diese Schleifkontaktfläche 9 wirkt mit entsprechend angeordneten Schleifkontakten 10 zusammen, welche ihrerseits mit den Polen der Stromquelle 6 verbunden sind. Die Schleifkontaktfläche 9 ist vorliegend scheibenförmig ausge¬ staltet und mit zwei bogenförmigen Kontaktstreifen IIA, IIB versehen, welche entsprechend den an der Umfangsflache angeordneten Segmenten 3A, 3B ausgestaltet sind. Das bedeutet, dass ihre Bogenwinkel den beiden Zentriwinkeln der Segmente 3A, 3B entsprechen und so angeordnet sind, dass eine Umpolung gerade dann stattfindet, wenn an der Substratoberfläche ein Segmentwechsel stattfindet. Es ist klar, dass beide Kontakt¬ streifen mit dem elektrisch leitenden Segment 3B verbunden sind, was vorliegend über die Welle 4 erreichbar ist.
Der Kontaktstreifen IIA stellt somit den Kontaktbereich für die Kontaktelement-Entschichtung dar, und der Kontaktstreifen IIB dient als Kontaktbereich für die Substrat-Beschichtung . Nicht dargestellt sind elektrische Leitungen von den Kontaktstreifen zum leitenden Teil der Umfangsfläche bzw. zur Welle.
Bezugs zeichenliste
1 Substrat
2 Kontaktelement
3A elektrisch leitendes Segment 3B elektrisch isoliertes Segment
4 Welle
5 Drehachse
6 Stromquelle
7 Pfeil 8 nicht zum Kontaktieren vorgesehener Längs- oder Endabschnitt
9 Schleifkontaktfläche
10 Schleifkontakt IIA Kontaktstreifen IIB Kontaktstreifen
12 Verbrauchselektrode

Claims

Patentansprüche
1. Nasschemische Behandlungsanlage zum elektrochemischen Beschichten von flachen Substraten (1) mit Beschichtungsmaterial, mit einem Becken zur Aufnahme eines Elektrolyten, und mit Transportmitteln, mit welchen die flachen Substrate
(1) horizontal durch den Elektrolyten transportierbar sind, sowie mit mindestens einem Kontaktelement (2), welches eine Welle (4) mit Drehachse (5) und eine zum Abrollen auf dem Substrat (1) geeignete zylindrische Umfangsflache aufweist, wobei die Umfangsflache mindestens ein elektrisch isoliertes
Segment (3B) und mindestens ein elektrisch leitendes Segment (3A) umfasst, das mit einer Stromquelle (6) umpolbar verbind¬ bar ist, wobei die Drehachse (5) des Kontaktelements (2) oberhalb der Oberfläche des Elektrolyten positioniert ist, und wobei das Kontaktelement (2) als Verbrauchselektrode ausgestaltet ist.
2. Behandlungsanlage nach Anspruch 1, wobei das Kontaktelement
(2) als Rohr oder Stange aus Beschichtungsmaterial ausge¬ staltet ist und entlang mindestens eines zum Kontaktieren des Substrats (1) vorgesehenen Längsabschnitts seiner Umfangs- fläche eine elektrische Isolierschicht aufweist.
3. Behandlungsanlage nach Anspruch 2, wobei die Isolierschicht als Kunststoffteil ausgestaltet ist, das auf die Umfangs- fläche aufsteckbar ist.
4. Behandlungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Welle (4) des Kontaktelements (2) zur umpolbaren Verbindung mit der Stromquelle (6) an einem nicht zum Kontaktieren des Substrats (1) vorgesehenen Längs- oder Endabschnitt (8) eine Schleifkontaktfläche (9) aufweist.
5. Behandlungsanlage nach Anspruch 4, wobei die Schleifkontakt¬ fläche (9) vollständig außerhalb des Elektrolyten angeordnet ist . Behandlungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Kontaktelement (2) ein Niederhalter zur Vermeidung des Aufschwimmens der Substrate (1) ist.
Behandlungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Kontaktelement (2) ein rollenförmiges Transportmit¬ tel ist.
Behandlungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei innerhalb des Elektrolyten Schwalldüsen zur fortlaufenden Anströmung der ebenfalls innerhalb des Elektrolyten angeordneten Teile des Kontaktelements (2) mit dem Elektro¬ lyten angeordnet sind.
Behandlungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei außerhalb des Elektrolyten Schwalldüsen zur fortlaufenden Benetzung der ebenfalls außerhalb des Elektrolyten angeordneten Teile des Kontaktelements (2) mit dem Elektroly¬ ten angeordnet sind.
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