CN102877029B - 一种太阳能电池片用纳米薄膜蒸发套件 - Google Patents

一种太阳能电池片用纳米薄膜蒸发套件 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种太阳能电池片用纳米薄膜蒸发套件，主要包括球形蒸发样品架，多尺寸样品槽，圆柱形空腔，观察窗，进气孔，真空泵接口，真空规管接口，蒸发用电极等部件组成。可以在不改变现有硅基太阳能电池片生产流程的基础上，实现对商用太阳能电池片进行多片同时蒸镀均匀微纳米级金属薄膜的目的。独特的球形蒸发样品架和多尺寸样品槽的设计，使得本发明可以对不同尺寸的太阳能电池片进行加工以及保证金属薄膜的均匀性。另外此结构使得生产线分工明确，可操作性强，生产效率高。

Description

一种太阳能电池片用纳米薄膜蒸发套件
技术领域
本发明属于太阳能电池片制造领域，具体的说就是在现有单晶硅太阳能电池生产工艺上，无需对现有生产线进行大规模的改造，利用本装置对生产过程中的太阳能电池进行进一步加工，以实现在其表面蒸镀金属薄膜。
背景技术
现有单晶太阳能电池的生产主要包括表面绒面的制备，PN结的制备，氮化硅减反射层的制备，丝网电极印刷等流程，其中绒面结构与氮化硅减反射层的作用是对入射光进行光捕获，以提高单晶硅太阳能电池对太阳光的有效吸收，而提高单晶硅太阳能电池对太阳光的有效吸收对提高太阳能电池的转换效率有着重要影响。如今有多篇文献报道，如果适当调节氮化硅减反射层的厚度，并且能够在氮化硅减反射层表面蒸镀大小合适的金属颗粒（主要是银），便可以在现有基础上进一步提高单晶硅太阳能电池对太阳光的吸收效率，从而提高转化效率。
发明内容
就目前的生产而言，并没有与单晶硅太阳能电池生产相配套的蒸发装置。同时由于现在工艺已经相当成熟，考虑到企业不能够大规模的改变生产线及生产工艺，我们必须想办法制造出一套能够适用于企业生产线的蒸发装置，并且此装置能够满足高效率的操作，同时保证金属薄膜蒸发的均匀。本发明的目的即在于提供一种具有多尺寸、低沉本、大面积、高均匀适用于工业化应用的大面积纳米金属薄膜蒸发套件。
本发明采用的技术方案为：一种太阳能电池片用纳米薄膜蒸发套件，包括球形蒸发样品架，圆柱形空腔和多尺寸样品槽；
所述的圆柱形空腔由圆形顶板，圆柱空腔，圆形底板组成；圆柱空腔侧面含有进气孔及观测窗，圆形底板含有三个圆形孔洞分别为：真空泵接口的圆形孔洞，真空电阻规管接口的圆形孔洞和真空电离规管接口的圆形孔洞，分别用来连接真空泵，真空电阻规管，真空电离规管；圆形底板含有下球壳固定架，绝缘台以及蒸发用电极，球壳固定架有四个对称圆柱及一个具有一定厚度的圆环组成，用来固定下球壳，蒸发用电极用来悬挂蒸发丝，其需穿过绝缘台与圆柱形空腔外面的导线相连接，当下球壳固定到下球壳固定架后，绝缘台与蒸发用电极能够穿过下球壳底部圆形孔洞，而蒸发用电极处于球壳球心处；
所述的球形蒸发样品架为一金属球壳，球壳镂空，镂空图案为圆孔阵列，球壳由中心处一剖为二，分为上球壳与下球壳，其中下球壳底部挖有一所述的圆形孔洞，上、下球壳的剖切处均焊有圆环固定带，分别称为上球壳圆环固定带、下球壳圆环固定带，上、下球壳圆环固定带表面应分别与上、下球壳的切面重合，当上、下球壳圆环固定带贴紧时，上、下球壳应严格吻合，即重新组装成完整球壳，上球壳与所述的圆形顶板固定连接，下球壳与所述的圆形底板固定连接；
所述的多尺寸样品槽下底面为部分球弧面，上底面为正方形平面，多尺寸样品槽上底面四周含有卡槽，用来固定太阳能电池片，其中一边的卡槽可绕此边旋转，方便太阳能电池片的取放，另外此旋转卡槽含有卡箍，与此旋转卡槽相互垂直的两个卡槽上均含有相应的卡扣，当卡箍与卡扣扣紧时，电池片方可固定，多尺寸样品槽下底面含有圆柱阵列。
其中，所述的球形蒸发样品架为内径38cm、外径39cm的金属球壳。
其中，所述的镂空图案为半径0.1cm圆孔阵列，阵列中圆孔间隔0.2cm。
其中，下球壳底部挖有圆形孔洞的半径为10cm。
其中，所述的圆柱形空腔的圆形顶板下表面含有一类圆柱体固定用部件，用来固定圆形顶板与上球壳。
其中，所述的圆柱空腔半径60cm，高80cm，厚度4cm，材质为钢。
其中，所述的多尺寸样品槽下底面为半径38cm的部分球弧面，材料为塑料。
其中，所述的圆柱阵列中圆柱半径为0.12cm，材质为橡胶，圆柱之间间隔1cm，圆柱高度1.5cm。
与现有的技术相比，本发明的优点在于：
（1）、本发明采用球形蒸发样品架，将蒸发源置于球壳中心保证了蒸发均匀。
（2）、本发明球形蒸发样品架的大小及多尺寸样品槽的大小是经过计算得出，保证了薄膜均匀性在±5%。
（3）、本发明球形蒸发样品架的圆孔阵列镂空结构与多尺寸样品槽圆柱阵列结构保证了二者的固定，而多尺寸样品槽下底面的球弧面设计保证了二者的贴合程度。
（4）、本发明将球形蒸发样品架与多尺寸样品槽分开设计是为了实际生产中操作的可实施性，即采用多线操作，一线负责将太阳能电池片安装到多尺寸样品槽中，一线负责将多尺寸样品槽安装到球形蒸发样品架中，使得太阳能电池片的安装工作变得高效。
附图说明
图1为样品的整体图，部分剖开；
图2为圆柱形空腔下底板及固定在其上的下球壳；
图3为球形蒸发样品架的镂空圆形孔洞的局部细节图；
图4为圆柱形空腔；
图5为圆柱形空腔上顶板及固定在其上的上球壳；
图6为多尺寸样品槽；
图7为多尺寸样品槽下表面局部侧面细节图。
图中：1.圆柱形空腔；2.圆柱形空腔与上顶板连接处；3.观察窗；4.进气孔；5.下球壳圆环固定带；6.下球壳；7.真空泵接口的圆形孔洞；8.下球壳固定架；9.绝缘台；10.蒸发用电极；11.真空电阻规管接口的圆形孔洞；12.真空电离规管接口的圆形孔洞；13.圆形底板；14.圆形顶板；15.类圆柱体固定用部件（固定上球壳）；16.上球壳圆环固定带；17.上球壳；18.多尺寸样品槽卡槽及卡扣；19.125*125mm2太阳能电池片；20.多尺寸样品槽；21.多尺寸样品槽旋转卡槽及卡箍；22.圆孔阵列；23.橡胶圆柱。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例进一步说明本发明。
本装置主要包括球形蒸发样品架，多尺寸样品槽20，圆柱形空腔1，观察窗3，进气孔4，真空泵接口7，真空规管接口11、12，蒸发用电极10等部件组成。
球形蒸发样品架为内径38cm、外径39cm的金属球壳，球壳镂空，镂空图案为半径0.1cm圆孔阵列22，阵列中圆孔间隔0.2cm。球壳由中心处一剖为二，分为上球壳17与下球壳6，其中下球壳底部挖有一半径10cm的圆形孔洞。上下球壳的剖切处均焊有圆环固定带，分别称为上球壳圆环固定带16、下球壳圆环固定带5，上下固定带表面应分别与上下球壳的切面重合，当上下固定带贴紧时，上下球壳应严格吻合，即重新组装成球壳。上球壳17与圆柱形空腔1的圆形顶板固定连接，下球壳6与圆柱形空腔1的下底板固定连接。
多尺寸样品槽20下底面为半径38cm的部分球弧面，上底面为正方形平面，材料为塑料，大小依据不同太阳能产品而定，对于单晶125*125的硅片，正方形平面边长为14cm，圆弧面的象限点与正方形平面中心点距离为1.3cm。多尺寸样品槽上底面四周含有卡槽，用来固定太阳能电池片，其中一边的卡槽可绕此边旋转，方便太阳能电池片的取放，另外此旋转卡槽含有卡箍，与此旋转卡槽相互垂直的两个卡槽上均含有相应的卡扣，当卡箍与卡扣扣紧时，电池片方可固定。多尺寸样品槽下底面含有圆柱阵列，圆柱半径为0.12cm，材质为橡胶，圆柱之间间隔1cm，圆柱高度1.5cm。这种结构与球形蒸发样品架相对应，可以使两者紧密固定，由于多尺寸样品槽的下底面是与球形蒸发样品架半径相同的球弧面，故两者可紧密贴合，而圆柱阵列此时嵌入圆孔阵列，故可实现固定功能。注意到此处圆柱半径略宽于圆孔半径，这种固定结构实施的可能性来自圆柱的橡胶材质的弹性。
圆柱形空腔1由圆形顶板14，圆柱空腔，圆形底板13组成。其中圆形顶板下表面含有一类圆柱体固定用部件，用来固定圆形顶板与上球壳。圆柱空腔半径60cm，高80cm，厚度4cm，材质为钢，其侧面含有进气孔4及观测窗3。圆形底板含有三个圆形孔洞7、11、12，下球壳固定架8，绝缘台9以及蒸发用电极10。三个圆形孔洞半径均为7cm，分别用来连接真空泵，真空电阻规管，真空电离规管。球壳固定架8有四个对称圆柱及一个具有一定厚度的圆环组成，用来固定下球壳6。蒸发用电极用来悬挂蒸发丝，其需穿过绝缘台与圆柱形空腔外面的导线相连接，当下球壳6固定到下球壳固定架8后，绝缘台9与蒸发用电极10能够穿过下球壳底部圆形孔洞，而蒸发用电极10恰好处于球壳球心处。下底板与圆柱形空腔1为一体结构。上顶板与圆柱形空腔1连接处须有真空垫圈，并涂抹真空脂，以保证真空，不需要用螺丝固定。
另外，仪器所连其他部件如用于抽真空的分子泵，机械泵；用于升降圆柱形空腔上顶板的升降机；电源配置，可根据实际需要自行组合，不在本装置范畴之内。
本装置的各类参数的选择是为了更加均匀的蒸发，使得误差范围±5%。球壳镂空结构的设计既可以尺寸样品槽与球壳的固定，又能适用于不同尺寸样品槽贴合。另外多功能样品槽的设计使得生产分工明确，可使样品安装与样品固定的步骤分开，便于流水线作业。
利用升降机将圆柱形空腔1上顶板升起，将事先加工过的太阳能电池片插装到多尺寸卡槽，根据需要将一定数量卡槽固定在上下球壳内表面，将锥形篮状蒸发丝挂于两蒸发用电极之间（材料根据蒸发材料选择），根据蒸发厚度将适量蒸发源置于蒸发丝内。在圆柱形空腔与上顶板连接处涂抹适量真空酯。降下圆柱形空腔上顶板，此时圆柱形空腔上顶板应与圆柱形空腔紧密贴合，上下球壳的固定带表面应紧密贴合。打开真空泵抽真空（分子泵与机械泵的级联装置），待压强降至1.2*10-3-1.3*10-3Pa时，接通蒸发电极电源，蒸发时通关观察窗观察蒸发情况，待蒸发完毕时，关闭电源。打开进气口，待内部压强变为大气压时，升起圆柱形空腔上顶板，取出电池。
以上所述，仅为本发明中的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可理解想到的变换或替换，都应涵盖在本发明的包含范围之内，因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种太阳能电池片用纳米薄膜蒸发套件，其特征在于：包括球形蒸发样品架，圆柱形空腔（1）和多尺寸样品槽（20）；
所述的圆柱形空腔（1）由圆形顶板（14），圆柱空腔，圆形底板（13）组成；圆柱空腔侧面含有进气孔（4）及观测窗（3），圆形底板含有三个圆形孔洞分别为：真空泵接口的圆形孔洞（7），真空电阻规管接口的圆形孔洞（11）和真空电离规管接口的圆形孔洞（12），分别用来连接真空泵，真空电阻规管，真空电离规管；圆形底板含有下球壳固定架（8），绝缘台（9）以及蒸发用电极（10），下球壳固定架（8）有四个对称圆柱及一个具有一定厚度的圆环组成，用来固定下球壳（6），蒸发用电极（10）用来悬挂蒸发丝，其需穿过绝缘台（9）与圆柱形空腔外面的导线相连接，当下球壳（6）固定到下球壳固定架（8）后，绝缘台（9）与蒸发用电极（10）能够穿过下球壳底部圆形孔洞，而蒸发用电极（10）处于球壳球心处；
所述的球形蒸发样品架为一金属球壳，球壳镂空，镂空图案为圆孔阵列，球壳由中心处一剖为二，分为上球壳（17）与下球壳（6），其中下球壳（6）底部挖有一所述的圆形孔洞，上、下球壳的剖切处均焊有圆环固定带，分别称为上球壳圆环固定带（16）、下球壳圆环固定带（5），上、下球壳圆环固定带表面应分别与上、下球壳的切面重合，当上、下球壳圆环固定带贴紧时，上、下球壳应严格吻合，即重新组装成完整球壳，上球壳与所述的圆形顶板（14）固定连接，下球壳与所述的圆形底板（13）固定连接；
所述的多尺寸样品槽（20）下底面为部分球弧面，上底面为正方形平面，多尺寸样品槽上底面四周含有卡槽，用来固定太阳能电池片，其中一边的卡槽可绕此边旋转，方便太阳能电池片的取放，另外此旋转卡槽含有卡箍，与此旋转卡槽相互垂直的两个卡槽上均含有相应的卡扣，当卡箍与卡扣扣紧时，电池片方可固定，多尺寸样品槽下底面含有圆柱阵列。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能电池片用纳米薄膜蒸发套件，其特征在于：所述的球形蒸发样品架为内径38cm、外径39cm的金属球壳。
3.根据权利要求2所述的一种太阳能电池片用纳米薄膜蒸发套件，其特征在于：所述的镂空图案为半径0.1cm圆孔阵列，阵列中圆孔间隔0.2cm。
4.根据权利要求2所述的一种太阳能电池片用纳米薄膜蒸发套件，其特征在于：下球壳（6）底部挖有圆形孔洞的半径为10cm。
5.根据权利要求1所述的一种太阳能电池片用纳米薄膜蒸发套件，其特征在于：所述的圆柱形空腔的圆形顶板下表面含有一类圆柱体固定用部件（15），用来固定圆形顶板与上球壳。
6.根据权利要求1所述的一种太阳能电池片用纳米薄膜蒸发套件，其特征在于：所述的圆柱空腔半径60cm，高80cm，厚度4cm，材质为钢。
7.根据权利要求1所述的一种太阳能电池片用纳米薄膜蒸发套件，其特征在于：所述的多尺寸样品槽（20）下底面为半径38cm的部分球弧面，材料为塑料。
8.根据权利要求1所述的一种太阳能电池片用纳米薄膜蒸发套件，其特征在于：所述的圆柱阵列中圆柱半径为0.12cm，材质为橡胶，圆柱之间间隔1cm，圆柱高度1.5cm。
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