WO2010040720A1

WO2010040720A1 - Transporteinrichtung und substratbeschichtungsanlage

Info

Publication number: WO2010040720A1
Application number: PCT/EP2009/062914
Authority: WO
Inventors: Tobias Brosi; Bernhard Dimmler; Michael Pisch; Bernd Sprecher
Original assignee: Würth Solar Gmbh & Co. Kg
Priority date: 2008-10-06
Filing date: 2009-10-05
Publication date: 2010-04-15
Also published as: DE102008051616A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Transporteinrichtung mit wenigstens einer drehbeweglich angeordneten Transportrolle (1₂), die einen Auflagezylinderabschnitt (6) zum seitlichen Tragen eines zu transportierenden Gegenstands aufweist, sowie auf eine Sibstratbeschichtungsanlage. Erfindungsgemäß besteht die Transportrolle mindestens in ihrem Auflagezylinderabschnitt aus einem volumenkorrosionsfesten Material, und/oder die Transportrolle ist mehrteilig gebildet. Verwendung z.B. in Substratbeschichtungsanlagen bei der Photovoltaikmodulfertigung.

Description

Transporteinrichtung und Substratbeschichtungsanlage

Die Erfindung bezieht sich auf eine Transporteinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder 12 und auf eine Substratbeschidn- tungsanlage.

Transporteinrichtungen dieser Art sind beispielsweise in Anlagen gebräuchlich, in denen Substrate beschichtet oder thermisch nachbehandelt werden, insbesondere für Anwendungen in der Dünnschichttechnologie, wie in der Dünnschichtsolarzellenfertigung. Häufig erfolgt die Be- schichtu ng in diesen Anwendungen bei erhöhten Temperaturen und/oder in einer reaktiven Atmosphärenumgebung. Dies gilt speziell auch für Dünnschichtsolarzellensubstrate, die üblicherweise mit oder ohne einen Substratträger als Auflage z.B. im Durchlaufverfahren durch eine Vakuumbeschichtungsanlage hindurch transportiert werden. Der Transport kann in horizontaler oder vertikaler Richtung oder in einer beliebigen anderen, kombinierten Richtung erfolgen. Die Transporteinrichtung muss neben dem Substrattransport sicherstellen, dass sich das Substrat nicht zu stark durchbiegt und es sich auf einer festgelegten Bahn durch die Beschichtungsanlage hindurch bewegt. Für entsprechende Anwendungen gerade auch bei erhöhten Temperaturen in reaktiver Umgebung, wie bei der Substratbeschichtung für Photo- voltaikmodule, zeigt es sich, dass in solchen Transporteinrichtungen bislang verwendete, einteilig aus einem Stahlmaterial ausgeführte Transportrollen zu Problemen führen können. Denn ein derartiges Stahlmaterial ist allenfalls oberflächlich korrosionsbeständig, indem sich eine schützende, dichte Passivierungsschicht aus Chromoxid an der Wek- stoffoberfläche ausbildet. Durch die im Betrieb auftretenden Relativbewegungen zwischen Transportrolle und Substrat bzw. Substratträger und den damit einhergehenden Reibungseffekten ist diese oberflächliche Korrosionsschutzschicht einer Abnutzung unterworfen, welche die Lebensdauer der Transportrolle merklich limitieren und Funktionsstörungen der Transporteinrichtung verursachen kann.

In Beschichtungsanlagen zur Photovoltaikmodulfertigung werden derartige Funktionsstörungen z.B. bei einer Materialkombination von nichtrostendem Stahl für die Transportrollen und Quarzglas oder Glaskeramik für das Substrat bzw. den Substratträger beobachtet, wobei es insbesondere zu einem korrosionsbedingten Materialabtrag an der Transportrolle in deren Kontaktbereich zum Substrat bzw. Substratträger kommen kann. Ein Austausch von einteilig gefertigten Transportrollen ist mit relativ hohem Zeit- und Kostenaufwand verbunden.

Der Erfindung liegt als technisches Problem die Bereitstellung einer Transporteinrichtung der eingangs genannten Art und einer Substratbe- schichtungsanlage zugrunde, die eine vergleichsweise hohe Lebensdauer und Funktionszuverlässigkeit auch beim Einsatz und Betrieb in reaktiven Umgebungen ermöglichen und/oder vergleichsweise einfach zu warten sind.

Die Erfindung löst dieses Problem durch die Bereitstellung einer Transporteinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 , 3 oder 12 sowie durch eine Substratbeschichtungsanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 13.

Bei der Transporteinrichtung nach Anspruch 1 besteht die Transportrolle mindestens in ihrem Auflagezylinderabschnitt aus einem volumenkorrosionsfesten Material. Darunter ist vorliegend ein Material zu verstehen, das im Gegensatz z.B. zu korrosionsbeständigem Stahlmaterial im Volumen korrosionsfest ist und nicht lediglich aufgrund einer Oberflächenschutzschicht korrosionsfest ist. Reibungseffekte aufgrund von Relativbewegungen im Betrieb der Transporteinrichtung führen daher bei dieser Transportrolle nicht zu den Verschleißerscheinungen des Auflagezylinderabschnitts, die sich, wie oben erläutert, bei Verwendung von korrosionsfestem Stahlmaterial ergeben. Dies kann die Lebensdauer der Transportrolle im Einsatz deutlich erhöhen.

Für die Transportrolle vorteilhaft verwendbare, volumenkorrosionsfeste Materialien sind in Ausgestaltung der Erfindung im Anspruch 2 angegeben.

Bei der Transporteinrichtung nach Anspruch 3 ist die Transportrolle mehrteilig mit einem Grundkörper und einem den Auflagezylinderabschnitt umfassenden, mit dem Grundkörper drehfest gekoppelten Laufschalenkörper oder mit einem den Auflagezylinderabschnitt umfassenden Transportrollenelement und einer in eine Buchsenaufnahme des Transportrollenelements eingefügten Einsatzbuchse gebildet. Diese mehrteilige Realisierung der Transportrolle erleichtert beträchtlich ihre Wartung und insbesondere einen etwa notwendig werdenden Austausch verschleißbelasteter Teile, z.B. des den Auflagezylinderabschnitt umfassenden Laufschalenkörpers oder der Einsatzbuchse.

In Ausgestaltung dieser Maßnahme ist gemäß Anspruch 4 der Laufschalenkörper seinerseits mehrteilig mit einer drehfest mit der Grundkörper gekoppelten Halteplatte und einer drehfest mit der Halteplatte gekoppelten Laufschale gebildet. Auch dies trägt vorteilhaft zu einer erleichterten Wartung bzw. einem erleichterten Austausch der den Auflagezylinderabschnitt umfassenden Laufschale bei. Gleiches gilt für eine Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 5 durch die dabei vorgesehene Einsatzbuchse.

In einer Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 6 umfasst die Transportrichtung mehrere, in einer Transportrichtung aufeinanderfolgend angeordnete Paare von sich quer zur Transportrichtung beabstandet gegenüberliegenden Transportrollen. In dieser Ausgestaltung kann der zu transportierende Gegenstand zwischen den sich paarig gegenüberliegenden Transportrollen bewegt und dabei mindestens randseitig auf den Auflagezylinderabschnitten der Transportrollen getragen werden. In weiterer Ausgestaltung ist nach Anspruch 7 eine sich jeweils zwischen den beiden Transportrollen eines Paares erstreckende Mittenunterstützungsstange vorgesehen, die an ihren Enden in einer Stangenaufnahme der jeweiligen Transportrolle gehalten ist, wobei die Halterung an wenigstens einem der beiden Enden drehbeweglich ausgeführt ist. Die Mittenunterstützungsstange kann eine zusätzliche Abstützung des zu transportierenden Gegenstands, z.B. eines zu beschichtenden Pho- tovoltaikmodulsubstrats, in einem Mittenbereich oder an beliebiger anderer Stelle zwischen den sich gegenüberliegenden Transportrollen bieten. Damit wird einer unerwünscht großen Durchbiegung auch von relativ dünnen Substraten entgegengewirkt.

In weiterer Ausgestaltung dieser Maßnahme ist gemäß Anspruch 8 die Stangenaufnahme an der jeweiligen Transportrolle von einem hohlen Innenraum des Auflagezylinderabschnitts gebildet, so dass dieser Funktionsabschnitt der Transportrolle eine Doppelfunktion erfüllt. In weiterer Ausgestaltung ist die Stangenaufnahme gemäß Anspruch 9 von der Einsatzbuchse gebildet, die in eine Aufnahme der Transportrolle eince- setzt ist und in die das betreffende Ende der Mittenunterstützungsstange eingefügt ist. Es zeigt sich, dass die Einsatzbuchse hinsichtlich weiterer Verringerung der Verschleißanfälligkeit und hinsichtlich hoher Funktionssicherheit insbesondere der drehbeweglichen Kopplung von Mittenunterstützungsstange und Transportrolle vorteilhaft ist. So lässt sich ein etwaiges Festkorrodieren der Mittenunterstützungsstange in ihrer jeweiligen Stangenaufnahme mit der Einsatzbuchse besonders zuverlässig verhindern.

In einer Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 10 weist die Mittenunterstützungsstange wenigstens einen zylindrischen Stützabschnitt in einem Mittenbereich auf, wobei der jeweilige Stützabschnitt einen größeren Außendurchmesser besitzt als beidseits anschließende Stangenbereiche. Durch den oder die Stützabschnitte kann der zu transportierende Gegenstand je nach Anwendungsfall ausreichend und zuverlässig nicht nur an seinen Seitenbereichen, sondern auch dazwischen abgestützt werden.

In einer Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 1 1 weist die Transportrolle ein Antriebskopplungsmittel zum Ankoppeln an einen Rotationsantrieb auf. Damit kann die aktive Bewegung des auf dem Auflagezylinderabschnitt der Transportrolle randseitig getragenen Gegenstands in der Transportrichtung bewirkt werden, wobei im Fall sich paarig gegenüberliegender Transportrollen insbesondere vorgesehen sein kann, von einem jeweiligen Transportrollenpaar nur eine der beiden Transportrollen aktiv anzutreiben, während die andere frei mitdreht. Dies macht Synchronisationsmaßnahmen bezüglich zweier Antriebe für beide Transportrollen eines jeweiligen Rollenpaares überflüssig.

Bei der Transporteinrichtung nach Anspruch 12 wird die Bewegung des zu transportierenden Gegenstands durch eine Rotationsbewegung der einen oder mehreren Transportstangen bewirkt, die in Querrichtung in- ter der gesamten Breite des zu transportierenden Gegenstands verlaufen und an einem ihrer beiden Enden durch einen zugeordneten Stangenantrieb einseitig angetrieben werden. Am anderen Ende ist die jeweilige Transportstange drehbeweglich, aber antriebslos gehalten. Im Gegensatz zu einem beidseitigen Antrieb bedarf dieser einseitige Antrieb keiner Synchronisierungsmaßnahmen, und es besteht keine Gefahr von Torsionsbelastungen der Transportstangen aufgrund fehlsynchronisierter beidseitiger Antriebe.

Die erfindungsgemäße Substratbeschichtungsanlage nach Anspruch 13 weist vorteilhaft eine erfindungsgemäße Transporteinrichtung auf, um zu beschichtende und/oder thermisch nachzubehandelnde Substrate, z.B. für Dünnschichtsolarzellenbauelemente bzw. Photovoltaikmodule, zu transportieren.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Hierbei zeigen:

Fig. 1 eine ausschnittweise Draufsicht auf einen Seitenbereich einer Substratbeschichtungsanlage mit Transporteirrichtung für Photovoltaikmodulsubstrate,

Fig. 2 eine Draufsicht auf einen Substratträger mit aufliegendem Substrat zur Beschichtung in der Anlage von Fig. 1 mit beidseitig angeordneten Transportrollen als Teil der Substrattransporteinrichtung,

Fig. 3 eine Seitenansicht der Anordnung von Fig. 2 in Transportrichtung,

Fig. 4 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer einteiligen Transportrollenausführung, Fig. 5 bis 10 teilweise geschnittene Explosionsansichten verschiedener mehrteiliger Transportrdlenausführungen,

Fig. 1 1 eine Detailansicht eines Bereichs Xl von Fig. 3,

Fig. 12 eine Seitenansicht einer für die Transporteinrichtung verwendbaren Mittenunterstützungsstange und

Fig. 13 eine Seitenansicht einer in einer modifizierten Substrattransporteinrichtung verwendbaren, direkt antreibbaren Transportstange.

In den Fig. 1 bis 3 ist eine erfindungsgemäße Transporteinrichtung und deren Verwendung in einer Substratbeschichtungsanlage veranschaulicht, wobei es sich insbesondere um eine Vakuumbeschichtungsanlage zum Beschichten von Substraten für die Photovoltaikmodulfertigung handeln kann. Dabei sind wie auch in den übrigen Figuren nur die hier zum Verständnis der Erfindung wesentlichen Systemkomponenten gezeigt, auf die im Folgenden näher eingegangen wird, während im übrigen herkömmliche Komponenten die Transporteinrichtung und die mit ihr ausgerüstete Substratbeschichtungsanlage vervollständigen. Die ar- findungsgemäße Transporteinrichtung kann auch in Anlagen zur therrrii- schen Nachbehandlung von Substaten bzw. auf dem Substrat aufgebrachten Schichten im Feinvakuum bis Atmosphärendruck unter Schutzoder Reaktivgas eingesetzt werden.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel der Fig. 1 bis 3 weist die Transporteinrichtung eine Mehrzahl von in einer Transportrichtung T aufeinanderfolgend angeordneten Paaren von Transportrollen 1 a, 1 b; 2a, 2b; 3a, 3b auf, wobei sich die beiden Transportrollen eines jeweiligen Paares quer zur Transportrichtung beabstandet gegenüberliegen. Ein plattenförmiger Substratträger 4 trägt ein zu beschichtendes Substrat 5 und liegt an seinen beiden Querseitenrandbereichen 4a, 4b auf den Transportrollen 1 a bis 3b auf, speziell auf einem Auflagezylinderabschnitt 6 jeder Transportrolle 1 a bis 3b. Der Substratträger 4 besteht z.B. aus Glaskeramik, Graphit, einem Verbundwerkstoff oder einer technischen Keramik und kann optional entfallen, d.h. in alternativen Ausführungen wird das Substrat 5 direkt ohne den Substratträger 4 transportiert.

Der Auflagezylinderabschnitt 6 bildet ein axiales Stirnende der jeweiligen Transportrolle 1 a bis 3b. Ein an den Auflagezylinderabschnitt 6 anschließender Anschlagflansch 19 jeder Transportrolle 1 a bis 3b dient als Anschlagbegrenzung für das zu transportierende Substrat 5 bzw. den dieses tragenden Substratträger 4. Am anderen axialen Stirnende ist die jeweilige Transportrolle 1 a bis 3b mit einem Antriebskopplungsmittel zum bedarfsweisen Ankoppeln an einen Rotationsantrieb versehen, wobei das Antriebskopplungsmittel in diesem Beispiel als ein Koppelflansch 7 ausgebildet ist. Vorzugsweise wird von jedem Paar sich gegenüberliegender Transportrollen 1 a, 1 b; 2a, 2b; 3a, 3b je eine der beiden Transportrollen aktiv durch Ankopplung an einen zugehörigen Rotationsantrieb angetrieben, z.B. die auf einer Seite liegenden Transportrollen, wie die in der Ansicht von Fig. 2 linken Transportrollen 1 a, 2a, 3a. Mit einem mittleren Schaftabschnitt 12 überbrückt die in Fig. 1 gezeigte Transportrolle 1 a einen Reaktorkammerbereich, in welchem sich weitere herkömmliche Bauteile 13 befinden können. Der Rotationsantrieb umfasst eine Antriebswelle 8, an die der Koppelflansch 7 der betreffenden, aktiv angetriebenen Transportrolle drehfest gekoppelt ist, wobei die Antriebswelle 8 mittels einer Drehdurchführung 9 durch eine Reaktorkammerwand 10 der Beschichtungsanlage durchgeführt ist und ihrerseits von einer Antriebskurbel 11 angetrieben wird.

Zwischen den beiden gegenüberliegenden Transportrollen 1 a, 1 b; 2a, 2b; 3a, 3b eines jeden Transportrollenpaares verläuft jeweils eine Mt- tenunterstützungsstange 14, die an ihren beiden axialen Enden drehbeweglich an der jeweiligen Transportrolle gehalten ist, wie in Fig. 3 für das Transportrollenpaar 1a, 1 b zu erkennen. Die Mittenunterstützungsstange 14 besteht z.B. aus Quarzglas, Graphit, einem Verbundwerkstoff, oder einer technischen Keramik, wobei auch Materialkombinationen möglich sind, insbesondere bei mehrteiliger Ausführung der Stange 14.

Die Fig. 4 bis 10 zeigen verschiedene vorteilhafte Transportrollenvarianten zur Verwendung in entsprechenden Ausführungsformen der in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Substrattransporteinrichtung. Zum leichteren Verständnis sind im Folgenden gleiche Bezugszeichen für identische oder funktionell äquivalente Elemente verwendet.

Eine in Fig. 4 gezeigte Transportrolle 1i ist einteilig aus einem volumenkorrosionsfesten Material gefertigt, z.B. aus einem Sintermetall, Molybdän, Titan, Quarzglas, Graphit, einem Verbundwerkstoff, wie einem glasfaserverstärkten Kunststoff oder einem kohlefaserverstärkten Kunststoff, einer technischen Keramik, wie einer Silicatkeramik, einer Oxidkeramik oder einer Nichtoxidkeramik, oder aus einer Kombination mehrerer dieser Materialien. Bei einem solchen volumenkorrosionsfesten Material wird der Korrosionsschutz nicht durch eine schützende Oberflächenschicht bewirkt, die einem Abtrag durch Reibung bzw. Verschleiß unterliegen kann, sondern dadurch, dass das Material als solches, d.h. im Volumen, nicht korrosionsanfällig ist.

Selbst wenn daher die Transportrolle 1i Reibungsbelastungen im Betrieb unterliegt, bleibt der Korrosionsschutz bestehen. Dies gilt insbesondere für den Auflagezylinderabschnitt 6, der aufgrund des auf ihm aufliegenden Substratträgers oder Substrats im Transportbetrieb Reibungseffekten ausgesetzt und dadurch verschleißanfällig ist. Gleiches gilt hinsichtlich der drehbeweglichen Ankopplung der Mittenunterstü- zungsstange. Diese Ankopplung ist bei der Transportrolle 1i dadurch realisiert, dass der Auflagezylinderabschnitt 6 hohlzylindrisch gestaltet ist und so einen hohlen Innenraum 6a als Stangenaufnahme bereitstellt, in welcher das betreffende axiale Ende der Mittenunterstützungsstange drehbeweglich aufnehmbar ist. Da die Transportrolle 1 _Λ insgesamt und damit auch der Auflagezylinderabschnitt 6 aus volumenkorrosionsfestem Material besteht, bleibt die drehbewegliche Halterung der Mittenunterstützungsstange in der Stangenaufnahme 6a auch im Fall von betriebsbedingter Reibungsbelastung an der Innenseite des Auflagezylinderabschnitts 6 zuverlässig erhalten, ohne dass es zu einem Verklemmen der Mittenunterstützungsstange in ihrer Stangenaufnahme 6a aufgrund von Korrosionserscheinungen kommt.

Fig. 5 zeigt eine Transportrolle I2, die zweiteilig mit einem Grundkörper 15a und einem Laufschalenkörper 15b gebildet ist, der drehfest mit dem Grundkörper 15a gekoppelt ist, im gezeigten Beispiel mittels Schraubverbindungen 16. Dabei ist mindestens der Laufschalenkörper 15b aus einem volumenkorrosionsfesten Material gefertigt, z.B. einem Keramikmaterial, und beinhaltet den verschleißbehafteten Auflagezylinderabschnitt 6, der auch in diesem Beispiel gleichzeitig die Stangenaufnahme 6a für die drehbewegliche Halterung der zugehörigen Mittenunterstützungsstange bereitstellt. Der Grundkörper 15a braucht nicht zwingend aus volumenkorrosionsfestem Material bestehen, sondern kann kostengünstig z.B. auch aus Stahlmaterial gefertigt sein.

Die zweiteilige Transportrollenausführung gemäß Fig. 5 hat den Vorteil, dass der verschleißanfällige Teil in Form des Laufschalenkörpers 15b zur Gewährleistung hoher Funktionssicherheit aus dem volumenkorrosionsfesten Material besteht und zudem im Bedarfsfall relativ einfach getauscht werden kann, indem er vom Grundkörper 15a abgenommen wird, so dass der Grundkörper 15a im Einbauzustand in der Beschidn- tungsanlage verbleiben kann. Eine in Fig. 6 gezeigte Transportrolle I3 ist ebenfalls zweiteilig aus einem Grundkörper 16a und einem Laufschalenkörper 16b gefertigt, wobei in diesem Beispiel der Laufschalenkörper 16b zusätzlich zum Auflagezylinderabschnitt 6 auch eine erste Anschlagflanschhälfte 17 aufweist, die in Verbindung mit einer entsprechenden zweiten Anschlagflanschhälfte 18 des Grundkörpers 16a den Anschlagflansch 19 der montierten Transportrolle I3 bildet. Zur lagegenauen Zentrierung ist der Grundkörper 16a mit einem axialen Fortsatz 20 versehen, der passgenau in einer korrespondierenden Aufnahme 21 des Lagerschalenkörpers 16b aufnehmbar ist.

Die drehsichere Fixierung des Lagerschalenkörpers 16b am Grundkörper 16a ist durch die Schraubverbindungen 16 realisiert. Der Lagerschalenkörper 16b besteht aus einem volumenkorrosionsfesten Material, hier z.B. aus Molybdän, während der Grundkörper 16a auch aus einem anderen Material bestehen kann, wie aus Stahl. Hinsichtlich der Eigenschaften und Vorteile gilt im Übrigen für die Transportrolle I3 von Fig. 6 das Gleiche wie oben für die Transportrolle I2 der Fig. 5 erwähnt.

Eine in Fig. 7 gezeigte Transportrolle 1₄ ist dreiteilig mit einem Grundkörper 22a entsprechend demjenigen von Fig. 6 sowie einer Halteplatte 22b und einer Laufschale 22c gefertigt, d.h. in diesem Beispiel ist der Laufschalenkörper zweiteilig aus der Halteplatte 22b und der Laufschale 22c gebildet. Die Halteplatte 22b ist drehfest mittels Schraubverbindungen 23 an der Anschlagflanschhälfte 18 des Grundkörpers 22a fixiert, und die Laufschale 22c ist mittels Schraubverbindungen 24 drehfest an der Halteplatte 22b fixiert, wobei die lagegenaue Zentrierung wiederum vom axialen Fortsatz 20 am Grundkörper 22a und der passgenauen Aufnahme 21 am hier zweiteiligen Lagerschalenkörper 22b, 22c gewährleistet wird. Die Laufschale 22c ist aus volumenkorrosionsfestem Material gefertigt, z.B. einer Keramik, während hinsichtlich Materialwahl für den Grundkörper 22a auf die obigen Ausführungen zu den vorangegan- genen Beispielen verwiesen werden kann. Die Halteplatte 22b besteht z.B. aus Molybdän, braucht aber nicht unbedingt aus volumenkorrosionsbeständigem Material bestehen.

Die Lagerschale 22c beinhaltet wiederum den verschleißbehafteten Auflagezylinderabschnitt 6 mit der in ihm integrierten Stangenaufnahme 6a, so dass bezüglich der entsprechenden Eigenschaften und Vorteile einer solchen Laufschale 22c aus volumenkorrosionsbeständigem Material auf die obigen Ausführungen zu den vorausgegangenen Ausführungsbeispielen verwiesen werden kann. Im Beispiel von Fig. 7 kann bei Bedarf die Lagerschale 22c als separates Bauteil abgenommen und getauscht werden, wobei der Grundkörper 22a samt Halteplatte 22b im Einbauzustand verbleiben kann. Außerdem kann im Bedarfsfall auch die Halteplatte 22b abgenommen und getauscht werden, ohne dazu den Grundkörper 22a der Transportrolle 1₄ ausbauen zu müssen.

Eine in Fig. 8 gezeigte Transportrolle 1₅ ist zweiteilig aus einem Grundkörper bzw. Transportrollenelement 25a und einer Einsatzbuchse 25b gefertigt. Bei dieser Ausführungsvariante sind der Anschlagflansch 19 und der Auflagezylinderabschnitt 6 Teil des Grundkörpers 25a. Die Einsatzbuchse 25b ist in das Innere des auch hier hohlzylindrisch ausgeführten Auflagezylinderabschnitts 6 drehbeweglich eingesetzt, d.h. das Innere des Auflagezylinderabschnitts 6 dient hier als Buchsenaufnahme 26 zum drehbeweglichen Aufnehmen der Einsatzbuchse 25b. Das Innere der Einsatzbuchse 25b dient seinerseits als Stangenaufnahme 27 zum drehbeweglichen Halten der zugeordneten Mittenunterstützungsstange.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist mindestens die Einsatzbuchse 25b aus volumenkorrosionsbeständigem Material gefertigt, hier z.B. aus Graphit, was die Korrosionsbeständigkeit der drehbeweglichen Aufnahme der Mittenunterstützungsstange und damit die Funktionszuverlässg- keit dieser Verbindung erhöht, wie dies zu den obigen Ausführungsbeispielen der Fig. 4 bis 7 für die Stangenaufnahme 6a des Auflagezylinderabschnitts 6 erläutert wurde. Dabei kann im Beispiel von Fig. 8 die Buchse 25b bei Bedarf separat abgenommen und getauscht werden. Falls je nach Anwendungsfall auch der Auflagezylinderabschnitt 6 einer hohen Verschleißbelastung unterliegt, kann der Grundkörper 25a ebenfalls aus volumenkorrosionsfestem Material gefertigt sein. Wenn dies nicht erforderlich ist, sind auch andere Materialien für den Grundkörper 25a möglich, z.B. Stahl.

Eine in Fig. 9 gezeigte Transportrolle % ist dreiteilig aus einem zweiteiligen Transportrollenelement mit einem Grundkörper 28a und einer Laufschale 28b, welche den Auflagezylinderabschnitt 6 mit innerem Buch- senaufnahmeraum 26 umfasst, und einer Einsatzbuchse 28c gefertigt und stellt auf diese Weise eine Kombination der Ausführungsformen der Fig. 5 und 8 dar. Wie im Beispiel von Fig. 5 ist die Laufschale 28b mittels der Schraubverbindungen 16 drehfest am den Anschlagflansch 19 beinhaltenden Grundkörper 28a fixiert, und wie im Beispiel von Fig. 8 ist die Einsatzbuchse 28c drehbeweglich in den Buchsenaufnahmeraum 26 des Auflagezylinderabschnitts 6 eingesetzt, wobei ihr Innenraum wiederum als Stangenaufnahmeraum 27 zum drehbeweglichen Aufnehmen des betreffenden axialen Endes der Mittenunterstützungsstange fungiert. Wiederum besteht die Buchse 28c aus volumenkorrosionsbeständigem Material, wie Graphit. Auch für die Laufschale 28b wird vorzugsweise ein volumenkorrosionsbeständiges Material verwendet, z.B. ein Keramikmaterial. Der Grundkörper 28a kann aus einem anderen Material bestehen, z.B. aus Stahl. Dementsprechend kombiniert das Ausführungsbeispiel von Fig. 9 die Vorteile und Eigenschaften, wie sie oben zu den Ausführungsbeispielen der Fig. 5 und 8 erläutert sind, worauf verwiesen werden kann. Eine in Fig. 10 gezeigte Transportrolle I7 ist vierteilig aus einem dreiteiligen Transportrollenelement, die einen Grundkörper 29a, eine Halteplatte 29b und eine Laufschale 29c umfasst, und einer Einsatzbuchse 29d gefertigt und stellt eine entsprechende Kombination des dreiteiligen Ausführungsbeispiels von Fig. 7 mit dem zweiteiligen Ausführungsbeispiel von Fig. 8 dar, wobei Grundkörper 29a, Halteplatte 29b und Laufschale 29c dem Beispiel von Fig. 7 entsprechen und die Einsatzbuchse 29d derjenigen von Fig. 8 entspricht, so dass zur Beschreibung dieser vier Komponenten 29a bis 29d sowie deren Eigenschaften und Vorteile auf die obigen Ausführungen zu den korrespondierenden Komponenten der Fig. 7 und 8 verwiesen werden kann, auch was die drehfeste Verbindung der Halteplatte 29b am Grundkörper 29a mittels der Schraubverbindungen 23 sowie der Laufschale 29c an der Halteplatte 29b mittels der Schraubverbindungen 24 betrifft. Wie im Beispiel von Fig. 8 fungiert im Ausführungsbeispiel von Fig. 10 das Innere des Auflagezylinderabschnitts 6 als Buchsenaufnahmeraum 26 zum drehbeweglichen Aufnehmen der Einsatzbuchse 29d. Hinsichtlich Materialwahl für die vier Komponenten 29a bis 29d gilt das oben zu den korrespondierenden Komponenten der Ausführungsbeispiele der Fig. 7 und 8 Gesagte. So können z.B. die Buchse 29d aus Graphit, die Laufschale 29c aus Keramik, die Halteplatte 29b aus Molybdän und der Grundkäper 29a aus Stahl bestehen.

Fig. 1 1 veranschaulicht die Transportrolle I7 von Fig. 10 in eingebautem Zustand. Dabei ist in Fig. 1 1 zusätzlich die drehbeweglich mit ihrem betreffenden axialen Ende 14a in die Stangenaufnahme 27 der Buchse 29d eingefügte Mittenunterstützungsstange 14 zu erkennen. Des Weiteren ist zu erkennen, dass der Substratträger 4 mit seinem seitlichen Randbereich 4a auf der Außenmantelfläche des Auflagezylinderabschnitts 6 der Laufschale 29c aufliegt. Zwischen dem Substratträger 4 und der Mittenunterstützungsstange 14 verbleibt ein gewisser Spalt jedenfalls im in Fig. 1 1 gezeigten Bereich, die Mittenunterstützung>stange 14 kann aber im hier nicht gezeigten Mittenbereich des Substratträgers 4 und des auf ihm liegenden Substrats 5 als zusätzliche, mittige Abstützung dienen. Die Mittenunterstützungsstange 14 kann dadurch ein unerwünscht starkes Durchbiegen von Substratträger 4 und Substrat 5 verhindern, was insbesondere bei flexiblen oder relativ dünnen Substraten bzw. Substratträgern von Bedeutung ist. Dabei dreht sich die Mittenunterstützungsstange 14 frei in ihren axial endseitigen Aufnahmen in den gegenüberliegend paarig angeordneten Transportrollen. Ein Verklemmen wird durch Wahl des volumenkorrosionsfesten Materials für die Einsatzbuchsen bzw. die Stangenaufnahmen an den die Mittenunterstützungsstange haltenden Transportrollen zuverlässig verhindert, so dass es auch nicht zu Torsionsbelastungen und einem damit einhergehenden Bruch der Mittenunterstützungsstange kommen kann.

Während in den Fig. 1 bis 3 eine Ausführung gezeigt ist, bei der die Mittenunterstützungsstange als Hohlstange mit konstantem Außendurchmesser gefertigt ist, ist in alternativen Ausführungsformen die Mittenunterstützungsstange mit einem oder mehreren zylindrischen Stützabschnitten versehen, die einer zusätzlichen Abstützung des Substrats 5 bzw. des Substratträgers 4 dienen. Fig. 12 zeigt hierzu ein Ausfün- rungsbeispiel einer Mittenunterstützungsstange 14', die einen zylindrischen Stützabschnitt 30 in einem Mittenbereich aufweist, wobei dieser Stützabschnitt 30 einen größeren Außendurchmesser als beidseits anschließende Stangenbereiche 31 a, 31 b aufweist, an die endseitig abgesetzte axiale Endbereiche 32a, 32b anschließen, mit denen die Mittenunterstützungsstange 14' im Einbauzustand drehbeweglich in den zugehörigen Transportrollen gehalten wird. Der Außendurchmesser des mittigen Stützabschnitts 30 ist z.B. etwa gleich groß oder nur geringfügig kleiner gewählt als der Außendurchmesser der Auflagezylinderabschnitte der Transportrollen, auf denen sich das Substrat bzw. der Substratträger randseitig abstützt, so dass das Substrat bzw. der Substratträger auch auf dem mittigen Stützabschnitt 30 zur Auflage kommt. Der Quθ"- schnitt der Stangenbereiche 31 a, 31 b zwischen Stützabschnitt 30 und den axialen Enden 32a, 32b kann beliebig gewählt werden, z.B. kreisrund, oval, oder mehreckig, solange sein Durchmesser kleiner als der Außendurchmesser des Stützabschnitts 30 bleibt. Es versteht sich, dass in weiteren alternativen Ausführungen die Mittanunterstützungsstange mehrere derartige Stützabschnitte aufweisen kann, die mit axialem Abstand voneinander entlang der Stangenlänge gebildet sind.

Mit der erfindungsgemäßen Transporteinrichtung lassen sich somitzu beschichtende Substrate in einer entsprechenden Substratbeschidn- tungsanlage funktionssicher und zuverlässig entlang der gewünschten Transportrichtung bewegen, z.B. kontinuierlich in einem Durchlaufpro- zess, wobei der Transport in horizontaler, vertikaler oder beliebiger anderer Richtung erfolgen kann. Die Transportrollen treiben den Substrattransport und sind dazu drehbeweglich gehalten. Gleichzeitig dienen sie dem drehbeweglichen Halten der Mittenunterstützungsstangen. Vorzugsweise wird jeweils eine Transportrolle jedes Transportrollenpaares aktiv von einem zugehörigen Rotationsantrieb in Drehung versetzt. Gegenüber einem beidseitigen Transportrollenantrieb hat dies den Vorteil, dass keine Synchronisierung der Antriebe von zwei sich als Paar gegenüberliegenden Transportrollen benötigt wird und auch nicht die Gefahr besteht, dass übermäßige Torsionsbelastungen auf die zugehörige Mittenunterstützungsstange einwirken, falls diese doch einmal in ihren end- seitigen axialen Aufnahmen verklemmen sollte. Im übrigen wird jedoch dies und die Gefahr einer übermäßigen korrosiven Abnutzung und damit auch Durchmesserverringerung des Auflagezylinderabschnitts der Transportrollen durch Wahl eines volumenkorrosionsfesten Materials für die Stangenaufnahme und für die Substratauflagefläche der Transportrolle verhindert.

Die Erfindung umfasst neben diesen Realisierungen mit Transportrollen und darin drehbeweglich aufgenommenen Mittenunterstützungsstangen auch Ausführungsformen mit direkt angetriebenen Transportstangen, d.h. in diesen Ausführungsformen ersetzt eine solche Transportstange je ein Paar gegenüberliegender Transportrollen und die zugehörige Mittenunterstützungsstange. Fig. 13 zeigt eine entsprechende Transportstange 33, in diesem Fall ausgeführt als zylindrische Stange mit über ihre Länge gleichbleibendem Außendurchmesser mit Ausnahme axial abgesetzter Enden 34a, 34b. Die Transportstange 33 kann beispielsweise in der Beschichtungsanlage von Fig. 1 die jeweilige Mittenunterstützungsstange nebst zugehörigen Transportrollen ersetzen und dabei mit ihrem einen axialen Ende über die Drehdurchführung 9 an den Rotationsantrieb 8, 1 1 angekoppelt werden, während sie mit ihrem gegenüberliegenden axialen Ende in einer geeigneten, herkömmlichen Weise frei drehbeweglich gehalten ist. Bei einer solchen Transporteinrichtung wird folglich das zu beschichtende Substrat über seine ganze Breite von den einseitig aktiv angetriebenen Transportstangen bewegt. Es versteht sich, dass auch bei dieser Realisierungsvariante der Erfind u ng i n alternativen Ausführungsformen Transportstangen mit abschnittsweise unterschiedlichem Querschnitt vorgesehen sein können, so dass mehrere Abschnitte größeren Außendurchmessers mit zwischenliegenden Abschnitten geringeren Außendurchmessers abwedn- seln, wobei die Abschnitte mit größerem Außendurchmesser die antreibenden Transportstangenbereiche bilden, auf denen das zu beschichtende Substrat bzw. der Substratträger aufliegt. Gleichzeitig fungieren die Transportstangen bzw. deren Abschnitte größeren Durchmessers als Abstützungen, die ein unerwünscht großes Durchbiegen des Substrats bzw. Substratträgers verhindern. Wiederum können die Transportstangen aus einem volumenkorrosionsfesten Material gefertigt sein.

Die Erfindung ist, wie erläutert, besonders vorteilhaft z.B. für Vakuumbe- schichtungsanlagen bei der Photovoltaikmodulfertigung verwendbar. Insbesondere zeigt sich, dass die erfindungsgemäße Transporteinrichtung zur Verwendung gerade auch in tellur-, seien- und/oder schwefel- haltigen Umgebungen bzw. Atmosphären z.B. bei der Deposition von CIS (Kupfer-lndium-Schwefel/SelenJ-Absorberschichten und von Cad- miumtellurid-Schichten für Dünnschichtsolarzellen vorteilhaft geeignet ist. Darüber hinaus ist die Erfindung auch in beliebigen anderen Sub- stratbeschichtungsanwendungen einsetzbar, bei denen ein zu beschichtendes Substrat zu transportieren ist, insbesondere unter Prozessbedingungen mit erhöhten Temperaturen und/oder reaktiven bzw. aggressiven Atmosphärenumgebungen.

Claims

Patentansprüche

1. Transporteinrichtung mit

- wenigstens einer drehbeweglich angeordneten Transportrolle (1 a, 1 b; 2a, 2b; 3a, 3b), die einen Auflagezylinderabschnitt (6) zum seitlichen Tragen eines zu transportierenden Gegenstands (4, 5) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass

- die Transportrolle mindestens in ihrem Auflagezylinderabschnitt (6) aus einem volumenkorrosionsfesten Material besteht.

2. Transporteinrichtung nach Anspruch 1 , weiter dadurch gekeimzeichnet, dass das volumenkorrosionsfeste Material ein Material ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Sintermetallen, Molybdän, Titan, Quarzglas, Graphit, Verbundwerkstoffen, techri- schen Keramiken und Kombinationen hiervon besteht.

3. Transporteinrichtung, insbesondere nach Anspruch 1 oder 2, mit

- die Transportrolle mehrteilig mit einem Grundkörper (15a) und einem den Auflagezylinderabschnitt umfassenden, mit dem Grundkörper drehfest gekoppelten Laufschalenkörper (15b) oder mit einem den Auflagezylinderabschnitt umfassenden Transportrollenelement (25a) und einer in eine Buchsenaif- nahme (26) desselben eingefügten Einsatzbuchse (25b) gebl- det ist.

4. Transporteinrichtung nach Anspruch 3, weiter dadurch gekennzeichnet, dass der Laufschalenkörper mehrteilig mit einer drφfest mit dem Grundkörper gekoppelten Halteplatte (29b) und einer drehfest mit der Halteplatte gekoppelten, den Auflagezylinderεb- schnitt umfassenden Laufschale (29c) gebildet ist.

5. Transporteinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, weiter dadurch gekennzeichnet, dass der an der Laufschale oder an dem Laufscha- lenkörper vorgesehene Auflagez^linderabschnitt eine Buchsenaufnahme (26) aufweist, in die eine Einsatzbuchse (28c) eingefügt ist.

6. Transporteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, weiter dadurch gekennzeichnet, dass mehrere, in einer Transportrichtung des zu transportierenden Gegenstands aufeinanderfolgend ang^eordnete Paare von sich quer zur Transportrichtung beabstandet gegenüberliegenden Transportrollen vorgesehen sind, die den zu transportierenden Gegenstand an zwei gegenüberliegenden Randseiten tragen.

7. Transporteinrichtung nach Anspruch 6, weiter gekennzeichnet durch eine sich jeweils zwischen den beiden Transpotrollen eines Paares erstreckende Mittenunterstützungsstange (14), die an h- ren Enden in einer Stangenaufnahme (6a, 27) der jeweilgen Transportrolle gehalten ist, wobei sie an wenigstens einem der beiden Enden drehbeweglich gehalten ist.

8. Transporteinrichtung nach Anspruch 7, weiter dadurch gekennzeichnet, dass die Stangenaufnahme an der jeweiligen Transpoit- rolle von einem hohlen Innenraum (6a) des Auflagezyinderab- schnitts gebildet ist.

9. Transporteinrichtung nach Anspruch 7, weiter dadurch gekennzeichnet, dass die Stangenaufnahme von der Einsatzbuchse oe- bildet ist.

10. Transporteinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, weiter dadurch gekennzeichnet, dass die Mittenunterstützungsstange wenigstens einen zylindrischen Stützabschnitt (30) in einem Mt- tenbereich aufweist, wobei der wenigstens eine Stützabschnitt e- nen größeren Außendurchmesser als beidseits anschließende Stangenbereiche (31 a, 31 b) besitzt.

11. Transporteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, weiter dadurch gekennzeichnet, dass die Transportrolle ein Antriebε- kopplungsmittel (7) zum Ankoppeln an einen Rotationsantrieb (8, 11 ) beinhaltet.

12. Transporteinrichtung mit

- einer oder mehreren, in einer Transportrichtung aufeinande^rfolgend angeordneten Transportstangen (33), wobei sich die jeweilige Transportstange quer zur Transportrichtung erstreckt und einen zu transportierenden Gegenstand trägt, der durch eine Rotationsbewegung der jeweiligen Transportstange in Transportrichtung bewegt wird und über den hinaus die Trans- portstange an ihren beiden Enden vorsteht, und

- Stangenhaltemittel, welche die jeweilige Transportstange an beiden Enden drehbeweglich halten, gekennzeichnet durch

- einen Stangenantrieb (8, 11 ), der die jeweilige Transportstange (33) einseitig an einem ihrer beiden Enden zu der Rotationsbewegung antreibt.

3. Substratbeschichtungsanlage, insbesondere zur Beschichtung von Substraten für Dünnschichtsolarzellenbauelemente, gekennzeichnet durch eine Transporteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12 zum Transport von zu beschichtenden Substraten.