一种镀膜设备的制作方法

本发明涉及光伏硅片真空磁控溅射镀膜，具体涉及一种镀膜设备。

背景技术：

1、铜栅线种子层是光伏电池制备中的关键功能层，其膜层质量直接影响电池的光电转换性能。铜膜通常采用溅射镀膜工艺制备，该工艺利用高能粒子轰击铜靶材，使铜原子逸出并沉积于基底表面形成膜层。然而，溅射过程伴随持续的高热输入，镀膜设备核心区域温度升高明显。实践表明，工艺温度对铜膜溅射损伤及电池效率具有极大影响：该工艺存在临界温度阈值140℃，当工艺温度超过140℃时，铜膜将产生显著的溅射热损伤，且温度越高，损伤越严重；铜膜热损伤会进一步导致电池效率衰减，量产工况下电池效率最大损失可达0.3%，严重制约产品良率与整机效率指标。因此，将溅射镀膜工艺温度稳定控制在140℃安全阈值以内，是保障铜膜质量与电池效率的关键。

2、现有镀膜设备的冷却体系主要采用传统外置管路冷却结构，即在设备外部布置冷却管路，通过冷却介质带走热量。然而，该结构存在以下缺陷：

3、其一，传统外置管路冷却结构的整体有效换热面积小，换热结构布局单一，冷却管路仅能通过单点、线性的方式与发热部位接触换热，缺乏大面积贴合式散热基体，无法覆盖铜栅线种子层镀膜的核心发热区域，散热覆盖不全，存在明显的散热死角，导致单位时间内可导出的热量十分有限。

4、其二，现有冷却结构的换热通量不足，不具备工艺过程快速降温及动态控温能力。铜膜溅射工艺属于连续高热输入工况，产热集中、热负荷大，而传统管路结构的换热上限远低于溅射产热功率，在溅射持续产热的工况下，散热速度小于产热速度，导致设备核心温度无法得到有效压制，工艺温度持续爬升，极易突破140℃的工艺安全阈值。

5、其三，工艺温度一旦超过140℃，铜栅线种子层铜膜的微观结构将发生不可逆变化，出现晶粒粗大、膜层应力不均、局部微裂纹等缺陷，热应力集中、晶粒异常生长直接造成种子层铜膜的溅射损伤；该损伤进一步导致电池的接触性能与导电性能下降，最终体现为电池效率衰减，形成“温升—膜层损伤—效率损失”的固定缺陷传导链路，且该链路不可逆，无法在后续工序中修复。

6、其四，现有常规的改进方式仅为加大冷却水流量、提高水压、微调管路走向等，此类手段属于被动的常规参数优化，仅能在小幅度上提升对流换热系数，无法从根本上增加有效换热接触面积、突破原有冷却结构的换热极限，因而无法解决工艺温度持续爬升的根源问题，不能将工艺温度稳定控制在140℃安全阈值以内，铜膜损伤与电池效率损失的问题无法得到根治。

7、综上所述，现有镀膜设备的冷却结构受限于换热面积不足、换热通量有限、缺乏针对核心发热区域的贴合式高密度换热布局，无法满足铜栅线种子层铜膜溅射镀膜工艺严苛的温控要求，亟需一种能够从结构上大幅提升换热面积与换热能力、具备快速动态散热性能的冷却方案，以实现工艺温度的稳定控制，避免铜膜热损伤及由此引起的电池效率损失。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种结构紧凑、操作便捷且有利于提高产能的镀膜设备。

2、为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

3、一种镀膜设备，包括真空腔室、阴极组件、侧部水冷组件和底部水冷组件；所述阴极组件由真空腔室顶部贯穿至真空腔室内部；所述侧部水冷组件设置在真空腔室内侧上部，并位于阴极组件两侧；所述底部水冷组件设置在真空腔室内侧下部，并位于阴极组件下方；待镀膜的电池片平铺放置与底部水冷组件上方，并朝向阴极组件；所述侧部水冷组件和底部水冷组件共同构成一体化集成式水路冷却结构，并连接至中控系统，以实现自动控制冷却水流量。

4、作为本发明的进一步改进，所述侧部水冷组件包括回水管和进水管；所述回水管与进水管平行布置形成水冷换热主体，水冷换热主体的两端分别连通进出水端与回水支持端；所述进出水端装配有外接循环水路的进出水接头，以用于通入循环冷却水，形成独立封闭侧部冷却回路。

5、作为本发明的进一步改进，所述水冷换热主体的两端还分别设有第一垫块和第二垫块，所述第一垫块和第二垫块为绝缘垫块，以实现侧部水冷组件绝缘。

6、作为本发明的进一步改进，所述水冷换热主体的两端还分别设有第一垫块和第二垫块，所述第一垫块和第二垫块为导电垫块，以实现侧部水冷组件辅助阳极导电。

7、作为本发明的进一步改进，所述底部水冷组件包括基板和换热流道，所述换热流道呈蛇形迂回覆盖在基板上。

8、作为本发明的进一步改进，所述基板上并排设有多个固定件，以用于固定换热流道；换热流道与基板的装配面之间填充有高导热垫层。

9、作为本发明的进一步改进，所述基板采用铝合金、无氧铜或铜铝爆炸复合板制备得到。

10、作为本发明的进一步改进，所述基板通过支撑立柱水平架设固定在真空腔室下部。

11、作为本发明的进一步改进，所述电池片上设有接触式测温部件，以实时监测电池片的温度，并将温度数据传输至中控系统。

12、作为本发明的进一步改进，所述中控系统将电池片的温度与侧部水冷组件和底部水冷组件的冷却水流量进行联动控制，以实现真空腔室内的工艺温度控制在140℃阈值以下。

13、与现有技术相比，本发明的优点在于：

14、本发明的镀膜设备，通过一体化集成式水路冷却结构，以大面积板式贴合换热替代传统点状、线状管路换热，从根源上增大高温区域有效换热面积与散热通量，使设备散热速率匹配甚至高于溅射工艺持续产热速率，彻底解决传统冷却结构热量累积与温度爬升问题。底部水冷组件采用蛇形迂回式全覆盖流道布局，结合高导热金属基板与非接触辐射换热机制，实现电池片整面均匀冷却，规避直接贴合造成的局部过冷、片体形变及膜层沉积不均。侧部水冷组件支持绝缘与导电双模式切换，兼顾靶材散热与辅助阳极功能，同步带走溅射产热与电子附加热量。配合接触式测温与中控系统联动控制，构建闭环稳态温控体系，将镀膜工艺温度长期稳定控制在140℃安全阈值以内，有效抑制铜栅线种子层铜膜微观热畸变与溅射损伤，优化铜膜导电与界面接触性能，将电池光电转换效率损伤由最高0.3%稳定降至0.1%以下，显著提升镀膜均匀性、工艺稳定性与量产良率。

1.一种镀膜设备，其特征在于，包括真空腔室（100）、阴极组件（200）、侧部水冷组件（300）和底部水冷组件（500）；所述阴极组件（200）由真空腔室（100）顶部贯穿至真空腔室（100）内部；所述侧部水冷组件（300）设置在真空腔室（100）内侧上部，并位于阴极组件（200）两侧；所述底部水冷组件（500）设置在真空腔室（100）内侧下部，并位于阴极组件（200）下方；待镀膜的电池片（400）平铺放置与底部水冷组件（500）上方，并朝向阴极组件（200）；所述侧部水冷组件（300）和底部水冷组件（500）共同构成一体化集成式水路冷却结构，并连接至中控系统，以实现自动控制冷却水流量。

2.根据权利要求1所述的镀膜设备，其特征在于，所述侧部水冷组件（300）包括回水管（303）和进水管（304）；所述回水管（303）与进水管（304）平行布置形成水冷换热主体，水冷换热主体的两端分别连通进出水端（305）与回水支持端（302）；所述进出水端（305）装配有外接循环水路的进出水接头（306），以用于通入循环冷却水，形成独立封闭侧部冷却回路。

3.根据权利要求2所述的镀膜设备，其特征在于，所述水冷换热主体的两端还分别设有第一垫块（301）和第二垫块（307），所述第一垫块（301）和第二垫块（307）为绝缘垫块，以实现侧部水冷组件（300）绝缘。

4.根据权利要求2所述的镀膜设备，其特征在于，所述水冷换热主体的两端还分别设有第一垫块（301）和第二垫块（307），所述第一垫块（301）和第二垫块（307）为导电垫块，以实现侧部水冷组件（300）辅助阳极导电。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的镀膜设备，其特征在于，所述底部水冷组件（500）包括基板（501）和换热流道（502），所述换热流道（502）呈蛇形迂回覆盖在基板（501）上。

6.根据权利要求5所述的镀膜设备，其特征在于，所述基板（501）上并排设有多个固定件（503），以用于固定换热流道（502）；换热流道（502）与基板（501）的装配面之间填充有高导热垫层。

7.根据权利要求6所述的镀膜设备，其特征在于，所述基板（501）采用铝合金、无氧铜或铜铝爆炸复合板制备得到。

8.根据权利要求6所述的镀膜设备，其特征在于，所述基板（501）通过支撑立柱（600）水平架设固定在真空腔室（100）下部。

9.根据权利要求1至4中任意一项所述的镀膜设备，其特征在于，所述电池片（400）上设有接触式测温部件，以实时监测电池片（400）的温度，并将温度数据传输至中控系统。

10.根据权利要求9所述的镀膜设备，其特征在于，所述中控系统将电池片（400）的温度与侧部水冷组件（300）和底部水冷组件（500）的冷却水流量进行联动控制，以实现真空腔室（100）内的工艺温度控制在140℃阈值以下。