阅读说明：本技术 用于光伏电池镀膜的立式pecvd设备 (Vertical PECVD equipment for coating film on photovoltaic cell ) 是由 李晔纯 成秋云 罗志敏 张弥涛 于 2019-10-31 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种用于光伏电池镀膜的立式PECVD设备,包括六轴插取片机器人和硅片过渡传输导轨,还包括三个立式镀膜反应柜,三个立式镀膜反应柜围成C形区域,硅片过渡传输导轨设于C形区域的开口处,六轴插取片机器人设于C形区域内。该用于光伏电池镀膜的立式PECVD设备布局合理、集约程度高、生产效率高以及生产成本低。(The invention discloses vertical PECVD equipment for coating a photovoltaic cell, which comprises a six-axis film inserting and taking robot, a silicon wafer transition transmission guide rail and three vertical film coating reaction cabinets, wherein the three vertical film coating reaction cabinets enclose a C-shaped area, the silicon wafer transition transmission guide rail is arranged at an opening of the C-shaped area, and the six-axis film inserting and taking robot is arranged in the C-shaped area. The vertical PECVD equipment for coating the photovoltaic cell is reasonable in layout, high in intensive degree, high in production efficiency and low in production cost.)

用于光伏电池镀膜的立式PECVD设备

技术领域

发明涉及光伏电池镀膜设备技术领域，尤其涉及一种用于光伏电池镀膜的立式PECVD设备。

背景技术

目前，光伏电池减反射膜制备普遍采用卧式PECVD设备，卧式PECVD设备由净化台、废气室、炉体柜、气源真空柜等部分组成。净化台装有推舟系统、自动上下料系统等机构，推舟系统与反应管相对应，将石墨舟送入反应管，自动上下料系统实现石墨舟在缓存架和推舟系统之间的搬运；废气室包括有炉门机构及废气收集与排放装置，炉门机构实现炉门对工艺管的真空密封，废气收集与排放装置可将炉门打开后工艺管内反应后的残余气体及热气及时被排出设备内；炉体柜中从下至上装有5个反应室，反应室是由加热炉体、一个石英管及一组密封法兰构成的真空热反应容器，用来在硅片上淀积减反射膜；气源真空柜则装有工艺气体系统、真空系统以及射频电源柜等，每根反应管配置独立的气体输送系统和真空系统，气体从工艺管的前端送入，真空系统由干式真空泵、抽气管道、调节管内压力的真空蝶阀等组成，射频电源是为反应管中形成等离子体提供电能的部件。卧式PECVD设备布局不合理，集约程度低，造成生产效率低，生产成本高。而且，卧式PECVD设备的载片工具为卧式的石墨舟，石墨舟4由若干石墨片组装而成，采用垂直插片方式，在石墨片有三个卡点固定硅片，自动插取片机中的插取片机器人将硅片从石墨舟上端贴着石墨片***石墨舟中，卧式PECVD这种紧贴石墨片插片的方式易造成硅片划伤；在反应时硅片在卡点处无法镀上膜，将形成卡点印；同时，将硅片垂直***石墨舟卡点时若位置不准确易造成硅片破碎。

发明内容

发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种布局合理、集约程度高、生产效率高以及生产成本低的用于光伏电池镀膜的立式PECVD设备。

为解决上述技术问题，发明采用以下技术方案：

一种用于光伏电池镀膜的立式PECVD设备，包括六轴插取片机器人和硅片过渡传输导轨，还包括三个立式镀膜反应柜，三个所述立式镀膜反应柜围成C形区域，所述硅片过渡传输导轨设于C形区域的开口处，所述六轴插取片机器人设于C形区域内。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述立式镀膜反应柜内装设有镀膜反应室，所述镀膜反应室内设有真空热反应腔和石墨舟升降机构，所述石墨舟升降机构上装设有呈立式设置的石墨舟，所述真空热反应腔的顶部设有用于石墨舟出入的出入口。

所述石墨舟包括多层间隔设置的石墨片，所述石墨片上设有向上凸起的用于支撑硅片的硅片支撑部。

所述六轴插取片机器人的活动端装设有多层间隔设置的插取板，各插取板上均设有真空吸盘，相邻插取板之间的间距与相邻石墨片之间的间距相同。

所述石墨舟升降机构包括垂直运动模组、石墨舟装载组件和用于密封出入口的密封炉门，所述石墨舟装载组件的顶端设于垂直运动模组上，所述密封炉门设于石墨舟装载组件的顶部，所述石墨舟装载于石墨舟装载组件内。

所述垂直运动模组包括丝杆、垂直升降架和伺服电机，所述垂直升降架滑设于镀膜反应室内，所述丝杆装设于镀膜反应室内，所述丝杆的一端与伺服电机连接，另一端与垂直升降架螺纹连接，所述石墨舟装载组件吊设于垂直升降架的顶部。

还包括抽真空机构，所述抽真空机构与各立式镀膜反应柜连接。

所述真空机构包括一个抽空真空泵和三个压力控制真空泵，所述抽空真空泵与各立式镀膜反应柜均连接，三个压力控制真空泵与三个立式镀膜反应柜一一对应连接。

所述硅片过渡传输导轨包括并排设置的上料导轨和下料导轨。

所述上料导轨和下料导轨均为两根。

与现有技术相比，发明的优点在于：

本发明的用于光伏电池镀膜的立式PECVD设备，包括六轴插取片机器人和硅片过渡传输导轨，还包括三个立式镀膜反应柜，三个立式镀膜反应柜围成C形区域，硅片过渡传输导轨设于C形区域的开口处，六轴插取片机器人设于C形区域内。该用于光伏电池镀膜的立式PECVD设备布局合理、集约程度高，能够通过一台六轴插取片机器人为三个立式镀膜反应柜交替服务，增加了六轴插取片机器人的利用率，提高了生产效率，降低了生产成本。

进一步地，由于石墨舟立式设置，硅片能采用水平放置插片取代了卧式PECVD设备的垂直卡槽插片，有利于减少硅片破损率、消除卧式PECVD在镀膜时必定会产生的卡点印、降低硅片背面的绕镀现象以及降低硅片减反射膜上的划伤缺陷，为实现薄片化生产，降低电池制造成本提供有力保障。

附图说明

图1是本发明用于光伏电池镀膜的立式PECVD设备的俯视结构示意图。

图2是本发明用于光伏电池镀膜的立式PECVD设备的主视结构示意图。

图3是本发明用于光伏电池镀膜的立式PECVD设备的侧视结构示意图。

图4是本发明的立式镀膜反应柜的主视结构示意图。

图5是本发明的立式镀膜反应柜的侧视结构示意图。

图6是本发明的立式镀膜反应柜的俯视结构示意图。

图7是本发明的石墨舟的结构示意图。

图8是本发明石墨舟的插片示意图。

图9是本发明石墨舟和硅片的结合示意图。

图10是本发明的插取板的立体结构示意图。

图11是本发明的第一管控柜的立体结构示意图。

图12是本发明的第二管控柜的立体结构示意图。

图13是本发明的配电柜的立体结构示意图。

图中各标号表示：

1、六轴插取片机器人；11、插取板；12、真空吸盘；2、硅片过渡传输导轨；21、上料导轨；22、下料导轨；3、立式镀膜反应柜；31、镀膜反应室；32、真空热反应腔；321、出入口；33、石墨舟升降机构；331、垂直运动模组；3311、丝杆；3312、垂直升降架；3313、伺服电机；332、石墨舟装载组件；333、密封炉门；4、石墨舟；41、石墨片；42、硅片支撑部；43、间隙；5、真空机构；51、抽空真空泵；52、压力控制真空泵；6、管控柜；61、冷却水循环模块；62、气源控制模块；63、PLC控制模块；64、射频电源模块；7、配电柜；8、硅片。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对发明做进一步详细说明。

图1至图13示出了本用于光伏电池镀膜的立式PECVD设备的一种实施例，本用于光伏电池镀膜的立式PECVD设备包括六轴插取片机器人1和硅片过渡传输导轨2，还包括三个立式镀膜反应柜3，三个立式镀膜反应柜3围成C形区域，硅片过渡传输导轨2设于C形区域的开口处，六轴插取片机器人1设于C形区域内。硅片过渡传输导轨2用于传输硅片8，即可将未镀膜的硅片8传输至六轴插取片机器人1，又可将已镀膜的硅片8传输出去，也就是说，硅片过渡传输导轨2是立式PECVD设备的进出料的通道，一是将待镀膜硅片8从花篮(图中未示出)中取出，运至六轴插取片机器人1处，二是将完成镀膜的硅片8运至花篮中，以待进行下道工序。六轴插取片机器人1用于取放硅片8，其主要连接进出料传输线(硅片过渡传输导轨2)和石墨舟4，即可将硅片过渡传输导轨2上未镀膜的硅片8吸取传送至立式镀膜反应柜3，又可将立式镀膜反应柜3内已镀膜的硅片8吸取传送至硅片过渡传输导轨2上，立式镀膜反应柜3用于镀膜硅片8。该用于光伏电池镀膜的立式PECVD设备布局合理、集约程度高，能够通过一台六轴插取片机器人1为三个立式镀膜反应柜3交替服务，增加了六轴插取片机器人1的利用率，提高了生产效率，降低了生产成本。

本实施例中，如图4和图5所示，立式镀膜反应柜3内装设有镀膜反应室31，镀膜反应室31内设有真空热反应腔32和石墨舟升降机构33，石墨舟升降机构33上装设有呈立式设置的石墨舟4，真空热反应腔32的顶部设有用于石墨舟4出入的出入口321。该结构中，立式镀膜反应柜3垂直固定，石墨舟升降机构33能够驱动石墨舟4从出入口321由上至下竖直***真空热反应腔32内，使得石墨舟4上的硅片8能够保持水平。具体地，每个立式镀膜反应柜3内设有两个镀膜反应室31，共六个镀膜反应室31。如图7至图9所示，石墨舟4包括多层间隔设置的石墨片41，石墨片41水平设置，石墨片41上设有向上凸起的用于支撑硅片8的硅片支撑部42，(另外实施例中，硅片支撑部42能高度可调节式的设于石墨片41上，可通过调节硅片支撑部42的高度控制石墨片41与硅片8之间的间隙43的大小来调节绕镀，绕镀是指气体进入硅片8背面的间隙43后，在硅片8的背面形成的薄膜，间隙的宽度不多，绕镀程度就不同，不同的产品对绕镀程度的要求不同)，如图10所示，六轴插取片机器人1的活动端装设有多层间隔设置的插取板11，相邻插取板11之间的间距与相邻石墨片41之间的间距相同，各插取板11上均设有真空吸盘12，优选为十层插取板11，每块插取板11上均设有四个真空吸盘12，即每层插取板11可吸附两片156×156(mm²)的硅片8，共可吸附20片硅片8，真空吸盘12采用伯努利真空原理吸附硅片8。插取板11在向石墨片41传输硅片8时，各插取板11对应***各石墨片41之间，即使得插取板11和石墨片41在竖直方向交错设置，以使硅片8水平***石墨舟4内，然后水平放置在石墨片41上。需要说明的是，硅片支撑部42可设置成高度可调的结构。

本实施例中，采用反应室垂直固定和硅片8水平插片的设计方式。单台设备主要包括6管镀膜反应室31和一个六轴插取片机器人1，装片量达450片/管，产能4000片/小时；六轴插取片机器人1可完成进出料传输线和石墨舟4之间的自动插取片，提高自动化集约程度；硅片8采用水平放置插片取代了卧式PECVD设备的垂直卡槽插片，有利于减少硅片8破损率、消除卧式PECVD在镀膜时必定会产生的卡点印、降低硅片8背面的绕镀现象以及降低硅片8减反射膜上的划伤缺陷，为实现薄片化生产，降低电池制造成本提供有力保障。

本实施例中，如图4和图5所示，石墨舟升降机构33包括垂直运动模组331、石墨舟装载组件332和用于密封出入口321的密封炉门333，石墨舟装载组件332的顶端设于垂直运动模组331上，密封炉门333设于石墨舟装载组件332的顶部，石墨舟4装载于石墨舟装载组件332内。具体地，垂直运动模组331包括丝杆3311、垂直升降架3312和伺服电机3313，垂直升降架3312滑设于镀膜反应室31内，丝杆3311装设于镀膜反应室31内、且一端与伺服电机3313连接，另一端与垂直升降架3312螺纹连接，石墨舟装载组件332吊设于垂直升降架3312的顶部。进一步地，丝杆3311为滚珠丝杠，镀膜反应室31内设有线性滑轨，垂直升降架3312滑设于线性滑轨上，垂直运动是由伺服电机3313驱动滚珠丝杠推动垂直升降架3312沿滑轨实现上下运动；密封炉门333通过真空波纹管吊装在垂直升降架3312上，可使密封炉门333在密封时与真空热反应腔32的出入口321处的水冷法兰自适应贴实。***石墨舟4过程，起初石墨舟4位于真空热反应腔32的上方，伺服电机3313驱动丝杆3311转动，丝杆3311的螺纹带动垂直升降架3312下降运动，直到石墨舟装载组件332和石墨舟4由出入口321***真空热反应腔32内，且密封炉门333刚好堵住出入口321为止；反之，取出石墨舟4，操作方便。

本实施例中，如图1所示，还包括抽真空机构5，抽真空机构5与各立式镀膜反应柜3连接。具体地，抽真空机构5包括一个抽空真空泵51和三个压力控制真空泵52，抽空真空泵51与各立式镀膜反应柜3均连接，用于使各立式镀膜反应柜3内的真空热反应腔32内被抽至真空状态，三个压力控制真空泵52与三个立式镀膜反应柜3一一对应连接，即每个压力控制真空泵52控制一个立式镀膜反应柜3的真空热反应腔32内的气压，使真空热反应腔32内的气压处于对有利于镀膜的范围值内。使用四个真空泵，即可满足六管工艺满负荷生产，又可减少两台真空泵的成本投入。

本实施例中，如图1所示，硅片过渡传输导轨2共有四条，包括并排设置的上料导轨21和下料导轨22，具体地，上料导轨21和下料导轨22均为两根(或者更多根)，上料时，当一条上料导轨21在进行上料工作时，另外一条作为缓存工位储存硅片8以待取片，下料时，当一条下料导轨22在进行下料工作时，另外一条作为缓存工位清空硅片8以待放片。

本实施例中，如图11和图12所示，还包括管控柜6，管控柜6内设有冷却水循环模块61、气源控制模块62、PLC控制模块63和射频电源模块64，各模块与各立式镀膜反应柜3相应连接，其中，气源控制模块62包括耐腐蚀的不锈钢管道、隔膜阀、单向阀、质量流量计等，实现对工艺反应气体、氮气、压缩空气的控制；射频电源模块64包括射频电源柜，内部装有射频电源，为工艺反应提供等离子体增强的电能；冷却水循环模块61为整个设备提供冷却水，确保反应室、射频电源、真空泵等需要冷却的部件正常运行；PLC控制模块63用于控制各镀膜反应室31的运行。具体地，管控柜6可为一个、两个或者多个，本实施中，管控柜6为两个，其中一个设为如图11所示的第一管控柜，另一个设为如图12所示的第二管控柜，第一管控柜内设有两套冷却水循环模块61、气源控制模块62、PLC控制模块63和射频电源模块64，分别控制四个镀膜反应室31的运行，第二管控柜内仅设有一套冷却水循环模块61、气源控制模块62、PLC控制模块63和射频电源模块64，用于控制两个镀膜反应室31的运行。

本实施例中，如图13所示，还包括配电柜7，配电柜7主要放置各类控制元器件如接线端子排、配电开关、温控仪器等，为设备提供电能供应，控制设备的加热功率等。

虽然发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离发明技术方案的内容，依据发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在发明技术方案保护的范围内。