[发明专利]一种垂直梯度冷凝制造薄膜电池的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种制造薄膜电池的装置，特别是一种温度梯度控制的薄膜电池的制造装置。

背景技术

传统硅晶电池由于由硅晶体组成，电池主要部分易碎，易产生隐形裂纹，大多有一层钢化玻璃作为防护，造成重量大，携带不便，抗震能力差，造价高，效率降低。

薄膜太阳能电池具有轻质、高效、高比功率、耗材少等一系列优点。目前主要采用提纯技术得到高纯度的单质，采用电化学法、物理气相沉积法和化学气相沉积法等方法使其沉积成薄膜。这些方法都是比较成熟的技术，但是它们也存在一定的缺陷。如不仅投资巨大，设备非常复杂，而且无法高效低成本大规模的制备化合物型半导体薄膜材料，从而使这些材料的制备成本非常高，价格极其昂贵，大大制约了太阳能电池的发展。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种高温得到反应物并在低温区将反应物沉积在基片表面形成太阳能薄膜电池的装置。

为解决上述的技术问题，本发明的垂直梯度冷凝制造薄膜电池的装置包括机体和加热炉体，所述加热炉体设置在机体内部，所述加热炉体外部设置有分段温控系统，所述分段温控系统外部设置有保温层；所述保温层中间设置有分隔区，将保温层分为上下两段；所述加热炉体上端设有基片吊篮，所述加热炉体下端设有原料反应平台，所述炉体上下端分别连接有独立的上、下端升降系统；所述加热炉体上下端设置有密封水冷法兰，所述密封水冷法兰上连接有水冷系统；气路控制系统和真空系统穿过所述下端密封水冷法兰与炉体相通；所述分段温控系统、升降系统、水冷系统、气路控制系统和真空系统都与控制系统相连接。

采用上述结构后，通过将加热炉体分为上下炉体，中间设置分隔区，通过在下炉体原料反应平台上高温反应得到需要的反应物。通入气体将反应物带入到上炉体，中间通过分隔区冷却，反应物沉积在上炉体的基片上，形成薄膜电池。通过对上下炉体的分区温控，使得炉体内各个位置的温度达到制造薄膜电池的要求，这样的成型过程更加的简单快捷。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1中A的放大示意图。

图中：1为上机体，2为下机体，3为炉体，4为原料反应平台，5为基片吊篮，6为上端密封水冷法兰，7为下端密封水冷法兰，8为保温层，9为电机，10为丝杠，11为套筒，12为圆柱形凸起，13为旋转电机，14为磁流体密封，15为分隔区，16为陶瓷板，17为电阻丝

具体实施方式

如图1所示的垂直梯度冷凝制造薄膜电池的装置，包括机体和加热炉体3，所述加热炉体3设置在机体内部，机体内部设置有固定加热炉体的框架。所述机体分为上机体1和下机体2，上机体1和下机体2上分别开有可打开的窗口，由于整个机体的高度在4米左右，将机体分为上、下两部分可以更加方便操作。这样整个装置在正常运行时将门关上，通过控制系统实现对薄膜电池制造过程的控制，控制系统采用PLC控制器。当需要取送料或者维修时，将机体上的窗口打开可以方便实施各项操作。

所述加热炉体3上设置有分段温控系统，所述分段温控系统外部设置有保温层8(图中阴影部分的总和)，保温层8可以有效保证炉体3内的热量不流失，使得每段温控系统的温度保持稳定。所述保温层8中间设置有分隔区15，将保温层8分为上下两段。上段保温层内设置有3个温控层，在下段保温层内设置有4个温控层(如图中阴影部分所示)，从下往上每个温控层控制的温度依次递减。这样精确控制每个温控层的温度，使得反应物料能在下段炉体中的高温环境下发生反应，产生所需的反应生成物，然后反应生成物通过下端通入的气体向上冷却沉积在基片表面。设置分隔区15的作用就是为了能够使反应产生物经过分隔区时迅速得到冷却，达到沉积所需的温度；炉体的高度设置为1.5米，中间分隔区15的宽度为20-30厘米。如图2所示，所述保温层8采用保温棉，所述保温层8外围用不锈钢铁皮包裹，所述分段温控系统为保温棉和炉体3之间固定有陶瓷板16，所述陶瓷板16上绕有电阻丝17，所述加热炉体3为碳化硅管。所述每个温控层内电阻丝是分开独立的，所述电阻丝的两端分别与固定在保温层8外的正负电极相连接，每个保温层的电阻丝通过一组单独电极来控制，这样才能实现对每个温控区的单独控温。所述每个温控层都连接有温度传感器，这里采用铂铑热电偶作为温度传感器，因为铂铑热电偶的稳定性好，测量温区宽，使用寿命长，上限高(0-1800℃)。