[发明专利]一种激光烧结制晶体硅太阳能电池背电极的设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种晶体硅太阳能电池背电极设备制造领域，尤其是一种激光烧结制晶体硅太阳能电池背电极的设备。

背景技术

晶体硅太阳能电池是目前太阳能电池产业化的主流产品，其中丝网印刷然后烧结是其制备背电极的典型工艺。这道工艺对丝印设备要求较高，目前为止，国内太阳能电池生产厂家所选用的设备绝大多数都为国外设备。即使这样，这道工序仍然是破片率最高的一道工序，对于太阳能电池的成品率极为关键。

丝印中使用的铝浆或者银铝浆料随着晶体硅生产的扩大也变得非常紧俏，导致生产成本较高。同时，丝印时电极的厚度远远大于做为背电极所需的厚度，对于材料来说也是一种浪费。

为了解决上述问题，以实现高效快速生产的同时又能节约材料，降低成本，发展出一种免接触式制备晶体硅电池背电极，采用真空镀膜及激光烧结相结合的方式实现晶体硅电池背电极的制备，从而简化了工艺流程，节省了电极材料，同时也降低了破片率，本发明针对这种新的工艺方法，设计出一种连续式设备，将镀膜及激光烧结工序采用同一条生产线实现，以实现其大规模，自动化生产需要。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对新技术真空镀膜加激光烧结制备晶体硅背电极，提供一种工艺简单、质量可靠、可操作性强的连续式生产线，便其工艺在实际生产过程中得以体现，并体现其自动化特点。

技术方案：

本方案包括连续式真空室、气路控制系统，电控系统、真空抽气系统、镀膜系统、激光系统等，其中镀膜系统采用溅射镀膜方式，用以在晶体硅表面均均布置电极材料；激光系统位于真室室上方，可对真空室内的晶体硅表面的电极材料加热使其烧结成型；传动系统可分段独立无级调速的，适应各段工艺不同的传送速度。

连续真空室与气路控制系统通过导气管、阀等，与电控系统通过各种电气元件，与真空抽气系统通过真空元器件分别连接。其中气路控制系统为连续真空室中的镀膜真空室提供工艺气体；工艺气体通过阀门、质量流量计进镀膜真空室。电控系统分别与连续真空室、气路控制系统、真空机组进行连接并实施控制，电控系统对连续真空室的控制主要是进出样片、激光器功率、工艺气体压力、样片加热温度、激光器照射样片时间等；电控系统对气路控制系统的控制主要是导气阀门的开闭时间、气体流量计的测量等；电控系统对真空机组的控制主要是机械泵启动、停止，真空阀门的开闭及互锁、抽气时间等。其中真空机组与连续真空室相连接，主要对连续真空室抽真空，为溅射及激光烧结工序提供本底真空度，保证掺杂质量；真空机组中前级泵排气口与废气管路相连接，废气经管道排出后经过处理至符合环保标准后排入大气。

连续真空室依次由进片室、缓冲室、镀膜室、缓冲室、激光烧结室、缓冲室、卸片室组成，其中各缓冲室可设为若干或者取消，镀膜室及激光烧结室可设成若干，。真空室材质为可耐酸碱的不锈钢，通常采用316L不锈钢，腔室整体外形为长方形，内部为多腔室结构。进出片室装有带翻转活动阀门并可手动开关的真空门，以方便取放样片，其余各室以真空阀门相联接，可采用真空翻板阀或者真空插板阀，可在样片在各室间传送时快速开闭。

镀膜真空室内部顶端设有方形平面靶，采用用卧式溅射镀膜，其镀膜厚度控制在控制在0.5-1.0μ之间。

激光烧结真空室顶部装有真空密封的玻璃窗，其尺寸面积大于样片面积，玻璃窗上方装有激光系统，可发出若干道横向线激光或者面激光，激光的横向长度大于待处理样片的长度，保证样片全部的面积可以得到激光照射。采用激光器可为连续式固体激光器或者准分子激光器，优选为连续式固体激光器。

缓冲室、镀膜室、激光烧结室之中设有加热系统，可对基片加热。其加热系统可以在缓冲室、镀膜室、激光烧结室内设置成不同温度，以模拟普通烧结设备的加热曲线。其加热系统温控调节范围在0-500℃之间。

各腔室正面装有金属观察窗，后面由真空管道及真空阀门跟真空抽气系统相连接。各腔室内部装有可独立无级调速的传动系统及载片小车，传动系统为辊传动或者齿轮传动。其中载片小车由铝板及带有弹性的可耐高温不容易挥发的弹性压片组成，弹性片经定位销固定在铝板上适当位置。传动系统与载片小车间为磨擦式传输，保证传送速度平稳均匀

真空机组由机械机组、高真空泵及真空管道组成。其中高真空泵可以采用低温泵、分子泵等，高真空泵与真空室之间以高真空阀门相连接。机械机组跟高真空泵通过前置阀相联接，跟真空室通过粗抽阀门相连接。真空管道采用不锈钢真空管和真空波纹管连接。