一种CIGS共蒸法的红外测温装置及其测温控制方法

技术领域

本发明属于太阳能电池领域，涉及一种柔性太阳能电池片的CIGS共蒸法温控设备，特别涉及一种CIGS共蒸法的红外测温装置及其测温控制方法。

背景技术

柔性太阳能电池片是在柔性可卷绕的基底上形成太阳能光伏材料镀层。铜铟镓硒（CIGS）薄膜电池是一种质量功率比高、稳定性好的太阳能光伏材料，被普遍认为是最具发展前景的柔性太阳能电池材料。多元共蒸法是最广泛应用的CIGS镀膜方法，在真空环境下完成镀膜，利用铜、铟、镓、硒各元素共蒸，在基底表面反应形成多晶镀层。蒸汽镀膜在真空、高温、高腐蚀的环境下完成，无法直接干预，因此，如何通过温度、气压等的控制来得到更为稳定、均匀的蒸汽羽流，间接控制镀膜层的均匀性，是质量控制的关键。

在CIGS柔性太阳能电池片的制造中，将铜、铟、镓、硒各金属蒸发源通过高温熔化，金属原子在加热的情况下，由液态向气态升华，并以蒸气压的形式沉积到基底表面。在上述过程中，基底表面的温度对沉积的均匀性和厚度有直接的影响。因此在CIGS共蒸法中，对基底的温度进行检测、反馈，从而为加热系统提供实时调节的依据，可以显著提升CIGS柔性太阳能电池片的质量稳定性。但是CIGS共蒸法在真空腔内完成，腔体内为高温、低压且充斥着高腐蚀性蒸汽的环境，现有的温度传感器无法满足CIGS共蒸法的测温需求。而且真空腔的高温蒸汽一旦在温度传感器的探头上沉积，将直接阻挡信号的传递，导致温度传感器无法正常工作。

发明内容

本发明的目的在于解决CIGS共蒸法的真空腔内为高温、低压且充斥着高腐蚀性蒸汽的环境，现有的温度传感器均无法直接满足CIGS共蒸法的基底测温需求的问题，同时也解决真空腔内高温蒸汽在温度传感器探头上沉积的问题，提供一种CIGS共蒸法的红外测温装置及其测温控制方法，可以对伸入真空腔内的探头形成防护，且在温度传感器探头处进行加热保温，避免高温蒸汽沉积。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种CIGS共蒸法的红外测温装置，包括真空腔，真空腔的上部设有匀速收放卷输送的作为沉积基底的不锈钢卷，不锈钢卷的上方设有加热器，其特征在于：不锈钢卷中部为沉积段，沉积段的下方设有测温机构，所述测温机构包括密封的罩体，罩体上表面为高透玻璃板，罩体内设有朝上设置的探头，所述高透玻璃板上贴设有加热板，所述加热板在与探头对齐处留有窗口，所述罩体下表面与真空腔下壁之间设有走线管，走线管内穿设有连接探头的光纤，走线管上盘设有水冷盘管。加热器采用辐射方式对不锈钢卷的沉积段进行加热，沉积段的温度稳定性与CIGS镀膜均匀性直接相关，因此，本装置采用测温机构对沉积段进行持续测温。工作状态下，真空腔内的温度达到270摄氏度左右，常规的红外测温装置难以直接伸入真空腔内进行测温，但如果红外测温装置的探头设置在真空腔外、距离测温点过远，测温的精度不高，难以满足温控需求。本装置在真空腔内设置罩体，罩体内设置探头，探头通过光纤连接外置的红外测温仪和激光测距仪，可以让探头在靠近不锈钢卷的位置就近测温，且本装置采用激光测距仪对测温点进行标定，避免测温点不准确导致反馈的温度信息不准。工作状态下，罩体外为高温、高腐蚀性硒蒸汽环境，光纤的走线管采用水冷盘管进行降温，在光纤路径上形成低温环境，保障光纤和探头的工作稳定性。罩体上表面采用高透玻璃板，并在高透玻璃板的上表面贴设加热板，加热板既可以隔绝罩体内水冷盘管的局部低温，使其无法对不锈钢卷的温度造成影响，又能对高透玻璃板进行加温，避免硒蒸汽在高透玻璃板表面沉积，导致光路阻断。

作为优选，所述光纤外端连接有红外测温仪和激光测距仪，红外测温仪和激光测距仪共用探头和光纤，或者红外测温仪和激光测距仪分别对应设置并列的探头和光纤。激光发射和接受的光传导方向不同、红外的波长与测距激光的波长不同，因此可以通过同一根光纤传送信号，也可以并列设置多根光纤进行信号传递。

作为优选，所述走线管延伸至罩体内，所述探头向上伸出走线管的上端。

作为优选，所述光纤表面设有聚酰亚胺涂层。聚酰亚胺涂层可以避免光纤收到硒蒸气的腐蚀。

作为优选，所述不锈钢卷的两端分别设置有放卷装置和收卷装置，放卷装置和收卷装置之间设有若干传送辊。

作为优选，所述罩体上表面与不锈钢卷沉积段的垂直距离为10-50cm，所述探头与罩体上表面垂直距离为1-5cm。

作为优选，所述光纤与探头连接的一端架设在导向架上，所述导向架沿光纤轴向依次设置有前导向轮组和后导向轮组，前导向轮组环周均匀设置有若干前导向轮，前导向轮和导向架之间通过弹性摆杆连接，各前导向轮沿走线管内壁滚动导向；后导向轮组环周均匀设置有若干后导向轮，后导向轮和导向架之间通过弹性摆杆连接，各后导向轮沿走线管内壁滚动导向。前导向轮组和后导向轮组可以对导向架进行校正，使光纤与探头连接端始终保持在走线管的轴线方向，保证探头正对不锈钢卷。

作为优选，所述前导向轮组包括两个间隔180度的前导向轮，所述后导向轮组包括两个间隔180度的后导向轮，前导向轮组和后导向轮组呈十字型交错布置。两前导向轮实现横向限位，两后导向轮实现纵向限位，十字交错，保证导向架居中。

一种CIGS共蒸法的红外测温装置的测温控制方法，其特征在于：红外测温装置的探头同时获取激光测距信号和红外测温信号；

停机状态下，放置探头，探头垂直于不锈钢卷的底面，对探头和不锈钢卷的标准距离标定为L，对探头与罩体上表面距离标定为D，设定不锈钢卷沉积段工作温度为T；

开机工作状态下，使用红外测温装置持续监测，当激光测距信号L

本发明可以采用探入式的红外测温探头在近点对真空腔内的不锈钢卷进行测温控制，利用罩体及水冷盘管的设置使光纤和探头在高温高腐蚀性的真空腔内正常工作，且利用加热板进行高低温隔断、避免对不锈钢卷的温度造成影响，同时，也利用加热板对罩体进行加热，避免硒蒸气沉积阻断测温光路，使本装置能持续稳定的对不锈钢卷沉积段进行温度监控，保障温控系统的稳定运行。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步说明。

图1是本发明的一种结构示意图。

图2是本发明的图1中A处结构示意图。

图中：1、真空腔，2、罩体，3、不锈钢卷，4、放卷装置，5、收卷装置，6、加热器，7、探头，8、光纤，9、走线管，10、水冷盘管，11、红外测温仪，12、激光测距仪，13、加热板，14、窗口，15、导向架，16、前导向轮，17、第一弹性摆杆，18、后导向轮，19、第二弹性摆杆，20、高透玻璃板。

具体实施方式

下面通过具体实施例并结合附图对本发明进一步说明。

实施例：一种CIGS共蒸法的红外测温装置，如图1所示。本装置包括真空腔1，真空腔1的上部设有匀速收放卷输送的作为沉积基底的不锈钢卷3，不锈钢卷的上方设有加热器6，不锈钢卷3的两端分别设置有放卷装置4和收卷装置5，放卷装置和收卷装置之间设有若干传送辊。不锈钢卷3中部为沉积段，沉积段的下方设有测温机构，所述测温机构包括密封的罩体2，罩体上表面为高透玻璃板20，罩体内设有朝上设置的探头7，所述高透玻璃板上贴设有加热板13，所述加热板在与探头7对齐处留有窗口14。罩体2内部与真空腔1下壁之间设有走线管9，走线管9内穿设有连接探头7的光纤8，探头向上伸出走线管的上端。走线管为双层管，双层管之间盘设有水冷盘管10。光纤8外端通过走线管9伸出真空腔1外并连接有红外测温仪11和激光测距仪12，红外测温仪和激光测距仪利用光纤传递的信号波长不同，可以共用探头和光纤。光纤8表面设有聚酰亚胺涂层。罩体上表面与不锈钢卷沉积段的垂直距离为15cm，所述探头与罩体上表面垂直距离为2cm。

如图2所示，光纤8与探头7连接的一端架设在导向架15上，所述导向架15沿光纤轴向依次设置有前导向轮组和后导向轮组，前导向轮组包括两个间隔180度的前导向轮16，前导向轮和导向架之间通过第一弹性摆杆17连接，各前导向轮16沿走线管9内壁滚动导向；后导向轮组包括两个间隔180度的后导向轮18，后导向轮和导向架之间通过第二弹性摆杆19连接，各后导向轮沿走线管内壁滚动导向。前导向轮组和后导向轮组呈十字型交错布置。

上述CIGS共蒸法的红外测温装置的测温控制方法如下，红外测温装置的探头同时获取激光测距信号和红外测温信号；停机状态下，放置探头，探头垂直于不锈钢卷的底面，对探头和不锈钢卷的标准距离标定为L，对探头与罩体上表面距离标定为D，设定不锈钢卷沉积段工作温度为T；开机工作状态下，使用红外测温装置持续监测，当激光测距信号L