真空压力平衡系统及平衡工艺

技术领域

本申请涉及真空镀膜领域，尤其是涉及一种真空压力平衡系统及平衡工艺。

背景技术

随着太阳能技术的发展，太阳能电池也逐渐被广泛使用。目前太阳能电池主要使用的是硅太阳能电池，其中电池片是太阳能电池的核心部件。电池片通常是由硅片生产而来的，在其工艺步骤中，通常会需要对硅片进行镀膜。

目前，现有的镀膜设备,一般包括镀膜用的真空箱，当装有硅片的载板被输送至真空箱中后，关闭真空箱，通过真空泵抽取真空箱内的气体，使真空箱内的气压下降至工艺所需的气压，随后对真空箱内的硅片进行镀膜。

传统工艺中，对于真空箱的抽真空都是通过设置多个真空泵同时工作来实现，但是，真空箱内气压在短时间内发生急剧变化的情况下，会导致硅片受到冲击，从而产生损坏，因此，真空箱在抽真空时，要先将真空箱内的气压下降到一个适当的值，然后再快速抽真空到工艺所需的压力，而这就使得真空箱在抽真空的过程中所耗费的时间较长。

发明内容

为了能够缩短真空箱抽真空所需的时间，本申请提供一种真空压力平衡系统及平衡工艺。

第一方面，本申请提供一种真空压力平衡系统，采用如下技术方案：

一种真空压力平衡系统，包括真空箱和一级平衡装置，所述一级平衡装置包括平衡桶和第一真空泵，所述真空箱通过第一真空管与第一真空泵相连，所述真空箱与平衡桶通过平衡管相连，所述平衡桶通过第一抽气管与第一真空管相连，所述第一抽气管与第一真空管的连接部位设有密封装置。

通过采用上述技术方案，第一真空泵通过第一抽气管将平衡桶内的气压抽取到工作时的气压，并通过密封装置保持在第一真空泵抽气时的气密性。随后在对真空箱进行抽真空的过程中，平衡桶通过平衡管实现与真空箱内的气压平衡，真空泵通过真空管实现对真空箱进行抽气，从而实现真空箱的抽真空过程，使得真空箱能够达到提高真空箱达到工艺所需压力的速度，从而通过气压平衡的方式缩短了真空箱抽真空的时间。

在一个具体的可实施方案中，还包括二级平衡装置，所述二级平衡装置包括缓冲箱和第二真空泵，所述真空箱通过缓冲管与缓冲箱相连，所述平衡桶通过第三抽气管与第二真空管相连，所述缓冲箱通过第二真空管与第二真空泵相连，所述真空箱与第二真空管通过第二抽气管相连，所述第二抽气管与第二真空管的连接部位也设有密封装置。

通过采用上述技术方案，第二真空泵通过第二抽气管将缓冲箱内的气压抽取到工作时的气压，并通过密封装置保持在第二真空泵抽气时的气密性。在对与平衡桶平衡后的真空箱进行抽真空的过程中，缓冲箱通过缓冲管与真空箱内的气压进行再次平衡，从而实现进一步缩短真空箱的抽真空的时间，使得真空箱在抽真空的过程中，经过平衡桶和缓冲箱的两次平衡之后，能够达到进一步提高真空箱达到工艺所需压力的速度。

在一个具体的可实施方案中，所述平衡管上设有第一控制阀，所述第一抽气管上设有第二控制阀，所述第三抽气管上设有第四控制阀，所述第二抽气管上设有第五控制阀，所述缓冲管上设有第六控制阀。

通过采用上述技术方案，通过设置第一控制阀，从而实现平衡管的通断的控制，设置第二控制阀实现第一抽气管的通断的控制，设置第四控制阀实现第三抽气管的通断的控制，设置第五控制阀实现第二抽气管的通断的控制，设置第六控制阀实现缓冲管的通断的控制。

在一个具体的可实施方案中，所述密封装置包括公接头和母接头，所述母接头安装在第一真空管和第二真空管上，所述公接头安装在第一抽气管和第二抽气管上，所述公接头用于插接在母接头上。

通过采用上述技术方案，将公接头设置在第一抽气管和第二抽气管上，将母接头设置在真空管上，以便于第一抽气管和第二抽气管通过公接头与真空管上的母接头相连，从而实现第一抽气管和第二抽气管与真空管相连。

在一个具体的可实施方案中，所述密封装置还包括锁定机构，所述锁定机构包括锁定块、锁定杆和复位弹片，所述公接头插接在母接头上的一端设有限位环，所述锁定块安装在母接头上，且所述锁定块用于对限位环进行限位，所述复位弹片的一端安装在母接头上，所述复位弹片的另一端与锁定块相连，所述锁定杆的一端安装在锁定块上，另一端穿过母接头的侧壁并向外延伸，所述母接头的外侧壁上还设有用于对锁定杆进行限位的限位件。

通过采用上述技术方案，通过锁定块对公接头上的限位环进行限位，从而保持公接头与母接头连接的紧密性。当需要拆卸公接头时，通过拉动限位环，从而使锁定块与限位环分离，从而实现公接头与母接头的分离。

在一个具体的可实施方案中，所述限位件包括锁定环，所述锁定环安装在锁定杆位于母接头外的一端，所述母接头的侧壁上安装有锁定钩，所述锁定钩用于对锁定环进行定位。

通过采用上述技术方案，当公接头安装在母接头上时，通过将锁定环与母接头上的锁定钩相连，从而对锁定环进行定位，以便于减少因误操作导致的公接头与母接头分离的情况。

在一个具体的可实施方案中，所述密封装置还包括密封机构，所述密封机构包括密封环、密封圈、密封块和密封弹簧，所述密封环安装在母接头与公接头相连的一端的内壁上，所述密封块安装在母接头的内壁上，所述密封圈安装在母接头的内壁上，且位于密封环与密封块之间，所述密封圈的一端与密封块的侧壁相连，另一端与密封环相连，所述密封环的侧壁上安装有密封板，且所述密封板位于密封圈与母接头的内壁之间，所述密封弹簧安装在母接头内，且所述密封弹簧的一端与密封环的侧壁相连，另一端与密封块的侧壁相连。

通过采用上述技术方案，当公接头插接在母接头上时，通过公接头上的限位环推动密封块沿着母接头的内壁滑动，并压缩密封弹簧，同时，通过密封板带动密封环移动，从而使得密封环带动密封圈的一端向母接头内移动，从而使密封圈与密封环相连的一端向另一端移动，从而使密封圈的中部拱起并抵触公接头的外壁，从而实现提高公接头与母接头连接部位的气密性。

第二方面，本申请还提供一种真空压力平衡工艺，采用如下技术方案：

一种真空压力平衡工艺，包括如下步骤：

一级平衡：将真空箱与一级平衡装置连通，使真空箱内的气压与一级平衡装置内的气压达到平衡，降低真空箱内的气压后，将真空箱与一级平衡装置断开；

抽真空：将真空箱抽真空，使真空箱内的压力达到工艺所需压力，随后停止对真空箱抽真空；

恢复一级平衡装置内的压力：将一级平衡装置内抽真空，使一级平衡装置内的压力重新恢复到初始压力，随后停止对一级平衡装置抽真空。

通过采用上述技术方案，利用气压低于真空箱内的气压的一级平衡装置与真空箱内的气压进行平衡，从而快速实现降低真空箱内的气压，从而缩短了气压下降的时间，然后再通过对真空箱内进行继续抽真空处理，从而使真空箱内的气压降低至工艺所需的气压，从而缩短了真空箱抽真空所需的时间。

在一个具体的可实施方案中，所述一级平衡步骤和抽真空步骤之间还包括二级平衡，将二级平衡装置中的缓冲箱与真空箱连通，使缓冲箱内的气压与真空箱内的气压平衡，降低真空箱内的气压，随后将缓冲箱与真空箱断开。

通过采用上述技术方案，当真空箱内的压力与缓冲箱内的压力接近时，通过缓冲箱内的气压与真空箱内的气压进行压力平衡，从而实现快速进一步的降低真空箱内的气压，以便于进一步提升真空箱抽真空的速度。

在一个具体的可实施方案中，在所述抽真空步骤之后，还包括恢复二级平衡装置中的压力，对缓冲箱内抽真空，降低缓冲箱中的压力至工作压力，随后停止对缓冲箱内抽真空。

通过采用上述技术方案，当需要恢复缓冲箱内的压力时，通过真空泵抽取缓冲箱内的气体，从而使得缓冲箱内的气压重新下降至其工作时的气压，以便于缓冲箱能够持续对真空箱内的气压进行平衡。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益效果：

1.本申请通过在对真空箱进行抽真空的过程中，利用压力比真空箱内的压力低的平衡桶先对真空箱内的气压进行平衡，从而使真空箱内的气压快速下降至设定范围，然后通过真空泵将真空箱内的气压抽取至工艺所需的其他，从而缩短了真空箱抽真空所需的时间，并能够减少真空箱内的硅片因气压突然降低至工艺所需的气压时受到的冲击。

2.本申请通过设置缓冲箱，在真空箱内的压力下降至接近缓冲箱内的压力时，通过缓冲箱与真空箱进行压力平衡，从而进一步缩短真空箱抽真空所需的时间。

3.本申请通过在第一抽气管与真空管、第二抽气管与真空管相连的部位设置密封装置，方便通过密封装置保持真空管与第一抽气管、真空管与第二抽气管相连的部位的气密性。

附图说明

图1是本申请真空压力平衡系统的结构示意图。

图2是本申请实施例中真空箱和第一真空管连接的示意图。

图3是本申请实施例中平衡桶与第二真空管相连的示意图。

图4是本申请实施例中密封装置的结构示意图。

图5是本申请实施例中密封装置的剖视图。

图6是本申请实施例中密封装置的爆炸图。

图7是本申请实施例中公接头与母接头分离时的示意图。

附图标记说明：

1、真空箱；11、第一延伸管；12、第三控制阀；2、缓冲箱；21、第二延伸管；22、缓冲管；23、第六控制阀；24、第七控制阀；3、平衡桶；31、平衡管；32、第一控制阀；4、第一真空泵；41、第一真空管；5、第二真空泵；51、第二真空管；6、第一抽气管；61、第二控制阀；7、第二抽气管；71、第五控制阀；8、第三抽气管；81、第四控制阀；9、密封装置；91、公接头；92、母接头；93、锁定机构；931、锁定块；932、锁定杆；933、锁定环；934、锁定钩；935、限位环；936、复位弹片；94、密封机构；941、密封环；942、密封板；943、密封弹簧；944、密封块；945、密封槽；946、密封圈。

具体实施方式

以下结合附图对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开了一种真空压力平衡系统，参照图1和图2，包括真空箱1、一级平衡装置和二级平衡装置，一级平衡装置包括平衡桶3和第一真空泵4，二级平衡装置包括缓冲箱2和第二真空泵5，第一真空泵4上连接有第一真空管41，第二真空泵5上连接有第二真空管51。真空箱1的底壁上固定安装有第一延伸管11，第一延伸管11与第一真空管41远离第一真空泵4的一端相连，第一延伸管11通过平衡管31与平衡桶3相连，平衡桶3通过第一抽气管6与第一真空管41相连。缓冲箱2的底壁上固定安装有第二延伸管21，第二真空管51远离第二真空泵5的一端与第二延伸管21相连，第二真空管51通过第二抽气管7与真空箱1相连，第二真空管51还通过第三抽气管8与平衡桶3相连，真空箱1和缓冲箱2通过缓冲管22相连。

参照图2和图3，平衡桶3内的工作压力位于大气压力与工艺所需压力之间，缓冲箱2内的工作压力位于平衡桶3内的工作压力与工艺所需的压力之间。

参照图2和图3，平衡管31上设有第一控制阀32，第一抽气管6上设有第二控制阀61，第一延伸管11上设置有第三控制阀12，平衡管31与第一延伸管11相连的部位位于第三控制阀12的上方，第一抽气管6与第一真空管41相连的部位位于第三控制阀12的下方。第三抽气管8上设有第四控制阀81，第二抽气管7上设有第五控制阀71，缓冲管22上设有第六控制阀23，第二延伸管21上设有第七控制阀24，第七控制阀24位于第四控制阀81和第五控制阀71的上方。

参照图3和图4，第一抽气管6通过密封装置9与第一真空管41相连、第二抽气管7通过密封装置9与第二真空管51相连。密封装置9包括公接头91、母接头92和锁定机构93，母接头92固定安装在第一真空管41和第二真空管51上，公接头91固定安装在第一抽气管6和第二抽气管7上，且公接头91插接在母接头92上。

参照图5和图6，锁定机构93包括锁定块931、锁定杆932和复位弹片936，公接头91插接在母接头92内的一端的外壁上固定安装有限位环935，锁定块931滑动安装在母接头92的内壁上，且锁定块931的滑动轴线与母接头92的轴线垂直，锁定块931用于对限位环935进行限位，锁定杆932的一端固定安装在锁定块931位于母接头92的内壁内的一端，锁定杆932的另一端穿过母接头92的侧壁并向外延伸，锁定杆932位于母接头92外的一端转动安装有锁定环933，母接头92的外侧壁上固定安装有锁定钩934，锁定环933与锁定钩934卡接。母接头92的端部靠近锁定块931处开设有容置腔，复位弹片936安装在容置腔内，且复位弹片936的一端与容置腔的内壁相连，另一端与锁定块931靠近锁定杆932一侧的侧壁抵触。

参照图5和图6，当公接头91插接在母接头92上时，公接头91上的限位环935沿着母接头92的内壁滑动至锁定块931处，使得限位环935越过锁定块931，此时锁定块931在复位弹片936的作用下伸入母接头92内，使得限位环935远离母接头92一侧的侧壁与锁定块931的侧壁抵触，然后将锁定环933与锁定钩934卡接，从而实现对公接头91的锁定。当需要将公接头91和母接头92分开时，通过将锁定环933与锁定钩934分离，然后拉动锁定环933，从而通过锁定杆932带动锁定块931向母接头92的内壁方向移动，使得锁定块931与限位环935分离，从而便于将公接头91从母接头92上拆卸下来。

参照图5和图6，密封装置9还包括密封机构94，密封机构94包括密封环941、密封圈946、密封块944和密封弹簧943，密封块944固定安装在母接头92的内壁上，且密封块944位于母接头92内靠近第一真空管41或第二真空管51处，密封环941滑动安装在母接头92的内壁上，且密封环941位于母接头92的内壁上靠近锁定块931处，密封环941的内圈的直径大于公接头91外圈的直径，并且密封环941的侧壁用于与限位环935的侧壁抵触。密封环941靠近密封块944的一侧的侧壁上固定安装有密封板942，密封板942向密封块944的方向延伸，密封块944的侧壁上开设有供密封板942插接的密封槽945，密封板942靠近母接头92内壁的一侧的侧壁与锁定块931远离锁定杆932的一端的侧壁抵触。

参照图5和图6，密封弹簧943的一端固定安装在密封环941靠近密封块944一侧的侧壁上，另一端固定安装在密封块944的侧壁上。密封圈946安装在母接头92内，并且位于密封块944与密封环941之间，且密封圈946的一端与密封环941的侧壁固定相连，另一端与密封块944的侧壁固定相连，且密封弹簧943位于密封圈946与密封板942之间。

参照图5和图6，当公接头91插接至母接头92中时，公接头91上的限位环935抵触密封环941，并将密封环941向密封块944的方向推动，从而压缩密封弹簧943，并使得密封板942插接至密封槽945中，同时密封圈946在密封环941的带动下向密封块944的方向移动，从而使密封圈946受到挤压并向公接头91的方向凸起，使得密封圈946填充满公接头91的端部与密封块944之间的空隙，从而实现密封。当公接头91上的限位环935移动至锁定块931与密封块944之间时，锁定块931在复位弹片936的作用下外伸出容置腔，从而使得锁定块931与限位环935远离密封块944的一侧的侧壁抵触，从而对限位环935进行限位，从而实现将公接头91连接在母接头92上的动作。

参照图5和图7，当将公接头91从母接头92上拆卸下来时，拉动锁定环933，使得锁定块931与锁定钩934分离，从而解除锁定块931对限位环935的限位，此时，密封环941在密封弹簧943的作用下向远离密封块944的方向移动复位，从而推动限位环935向远离密封块944的方向移动，并且密封环941带动密封板942向远离密封块944的方向移动，使得密封板942移动至锁定块931处，并使得密封圈946从形变状态恢复平整，然后松开锁定环933，使得锁定块931在复位弹片936的作用下抵触密封板942的侧壁。

参照图1，本申请中其他位置的管道之间的连接位置也同样可以设置密封装置9进行密封。

本申请实施例的工作原理为：将真空平衡系统中的管路完成连接，利用密封装置9对管路的连接部位进行密封处理，并控制第一真空泵4和第二真空泵5保持抽气状态，并保持第一控制阀32、第二控制阀61、第三控制阀12、第四控制阀81、第五控制阀71、第六控制阀23和第七控制阀24均处于关闭状态。

当需要真空平衡系统工作时，打开第一控制阀32，使得平衡桶3与真空箱1连通，从而使得平衡桶3内的压力与真空箱1内的压力平衡，从而降低真空箱1内的压力至合适的范围，以免真空箱1内的硅片受到急剧变化的压力的冲击。随后，关闭第一控制阀32，同时打开第三控制阀12和第五控制阀71，通过第一真空泵4和第二真空泵5对真空箱1进行抽气，从而降低真空箱1内的气压。当真空箱1内的压力接近缓冲箱2内的压力时，关闭第三控制阀12和第五控制阀71，打开第六控制阀23，使缓冲箱2与真空箱1进行压力平衡，从而快速降低真空箱1内的压力，然后关闭第六控制阀23，继续打开第三控制阀12和第五控制阀71，将真空箱1内的压力下降至工艺所需的压力后，关闭第三控制阀12和第五控制阀71。

当真空箱1内达到工艺所需的压力后，保持第三控制阀12和第五控制阀71关闭，打开第二控制阀61和第四控制阀81，通过第一真空泵4和第二真空泵5抽取平衡桶3内的压力，从而使平衡桶3内的压力下降至工作状态的压力值，随后关闭第二控制阀61和第四控制阀81，接着打开第七控制阀24，通过第二真空泵5抽取缓冲箱2内的气体，使缓冲箱2内的压力下降至其工作时的压力后，关闭第七控制阀24。

当需要对管路进行检修时，通过控制第一真空泵4和第二真空泵5停机，然后控制锁定机构93解除公接头91与母接头92之间的锁定状态，从而实现公接头91和母接头92的拆卸，从而实现对管路的检修。

本申请实施例还公开一种真空压力平衡工艺，包括如下步骤，参照图1和图2，

一级平衡：将真空箱1与一级平衡装置中的平衡桶3通过管道相连，并将真空箱1与平衡桶3连通，使真空箱1内的气压与平衡桶3内的气压达到平衡，降低真空箱1内的气压后，将真空箱1与平衡桶3相连的管道封闭。

抽真空：将真空箱1与第一真空泵4通过管道相连，并将真空箱1与第二真空泵5通过管道相连，由第一真空泵4和第二真空泵5对真空箱1内继续抽真空，使真空箱1内的压力继续下降至接近缓冲箱2内的压力后，将真空箱1与第一真空泵4和第二真空泵5相连的管道封闭。

二级平衡步骤：将真空箱1与缓冲箱2通过管道相连，将缓冲箱2与第二真空泵5通过管道相连。当真空箱1内的压力接近缓冲箱2内的压力后，将真空箱1与缓冲箱2相连的管道开启，使缓冲箱2内的气压与真空箱1内的气压平衡，继续降低真空箱1内的气压后，将真空箱1与缓冲箱2相连的管道关闭。同时打开真空箱1与第一真空泵4相连的管道，由第一真空泵4继续抽取真空箱1内的气体，从而使真空箱1内的压力下降至工艺所需的压力，随后关闭真空箱1与第一真空泵4相连的管道。

恢复一级平衡装置内的压力：将第一真空泵4与平衡桶3通过管道相连，将平衡桶3与第二真空泵5通过管道相连。将第一真空泵4与平衡桶3相连的管道打开，将平衡桶3与第二真空泵5相连的管道打开，使平衡桶3内的压力重新恢复到工作压力后，关闭第一真空泵4与平衡桶3相连的管道，关闭平衡桶3与第二真空泵5相连的管道，此时，平衡桶3内的压力位于大气压力与工艺所需压力之间。

恢复二级平衡装置内的压力：将缓冲箱2与第二真空泵5通过管道相连。打开缓冲箱2与第二真空泵5相连的管道，降低缓冲箱2中的压力，使缓冲箱2中的压力达到工作压力后，关闭缓冲箱2与第二真空泵5相连的管道，此时，缓冲箱2内的压力位于平衡桶3内的压力与工艺所需压力之间。

以上为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化均应涵盖于本申请的保护范围之内。