太阳光谱选择性吸收涂层向上溅射卷对卷镀膜生产线的制作方法

本实用新型属于太阳能热利用技术领域，涉及太阳光谱选择性吸收涂层生产设备，具体地说，涉及一种太阳光谱选择性吸收涂层向上溅射卷对卷镀膜生产线，也可以用于太阳能电池等需要柔性带材卷对卷镀膜生产的磁控溅射镀膜领域。

背景技术：

现有用于制造太阳能集热板芯镀制选择性吸收涂层的真空镀膜机分为单真空室镀膜机和步进式镀膜生产线。其中，单真空室镀膜机具有结构简单、价格低廉优势，但由于这种镀膜机采用单次循环镀膜生产方式，每完成一个镀膜生产过程就需要对真空室进行放气及抽真空的循环操作，溅射环境气氛难以重复和稳定，镀膜质量难以保证，且效率低；其次，由于单机多台生产，设备状况很难一致，同时需要多人进行操作，易造成性能差异，且需占用过多生产场地。步进式镀膜生产线在镀膜生产过程中，带材需要一片一片地进行镀膜生产，片与片之间的操作时间间隔为几分钟，这个间隔时间用于真空锁室大气与真空状况的转换，这种生产线的产能较低，单位成本较大，且进行溅射镀膜的磁控溅射单元安装在带材上方，易产生侧壁掉皮，侧壁掉下的皮落在基上形成针孔、露白等镀膜缺陷。

授权公告号为CN 202090053 U的中国实用新型专利公开了一种太阳光谱选择性吸收涂层卷对卷连续镀膜生产线，该生产线包括放卷装置、缝接装置、压辊装置、加热装置、溅射单元、抽气狭缝装置、托辊装置、冷却装置、隔离不同膜层工作气氛的狭缝装置、纠偏传输装置、保护膜复合装置和收卷装置；上述各个部分均置于真空室体中；真空室体还分别连接真空系统、充气系统和电控系统。该实用新型用狭缝隔离磁控溅射单元间不同膜层间工作气氛，各磁控溅射单元环境气氛稳定，重复性好，便于控制，适合卷对卷连续镀膜自动生产，生产效率高。但是其溅射单元安装于带材的上方，同样易产生侧壁掉皮，侧壁掉下的皮落在基上形成针孔、露白等镀膜缺陷，存在镀膜质量差的问题。

技术实现要素：

本实用新型针对现有技术存在的镀膜质量差等上述问题，提供了一种镀膜质量优的太阳光谱选择性吸收涂层向上溅射卷对卷镀膜生产线，该生产线能够改善产品质量，提高一致性，扩大产能，便于自动连续高效生产。

为了达到上述目的，本实用新型提供了一种太阳光谱选择性吸收涂层向上溅射卷对卷镀膜生产线，包括真空室体，以及分别与真空室体连接的真空系统、充气系统和电控系统，真空室体内放置有放卷装置、加热清洗装置、托辊装置、溅射单元、冷却装置、纠偏装置和收卷装置，所述溅射单元设有多个，相邻溅射单元之间设有气氛隔离单元；所述溅射单元包括安装于带材下方的磁控溅射靶和安装于磁控溅射靶上方的挡板，所述带材位于磁控溅射靶和挡板之间。

优选的，所述溅射单元还包括固定在真空室体底面上的至少一个由质量流量计分段控制的充气管和安装在真空室体侧壁上的防扰射挡板。

优选的，所述气氛隔离单元包括狭缝上挡板、狭缝下挡板和狭缝中间隔离板，狭缝上挡板、狭缝下挡板和狭缝中间隔离板组成隔离狭缝，隔离狭缝的两侧分别设有一分子泵。

进一步的，所述溅射单元和气氛隔离单元均安装有盖板。

优选的，所述加热清洗装置包括用于对带材进行加热的真空加热辊和用于对带材进行清洗的线性离子源。

进一步的，所述真空室体内还放置有张力控制装置。

优选的，张力控制装置为张力测量辊。

优选的，所述托辊装置为多个依次顺序排列的托辊。

优选的，所述真空室体为整体式结构或分体式结构。

优选的，所述真空室体为分体式结构时，包括用于放置放卷装置的第一真空室体，用于放置加热清洗装置的第二真空室体，用于放置张力控制装置、托辊装置、溅射单元和气氛隔离单元的第三真空室体，用于放置冷却装置和纠偏装置的第四真空室体，以及用于放置收卷装置的第五真空室体。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

(1)本实用新型提供的卷对卷镀膜生产线，以卷为单位(长约几千米)生产，整个工作过程不破坏真空，溅射环境气氛的重复性、稳定性、一致性和质量容易保证，生产效率高。

(2)本实用新型提供的卷对卷镀膜生产线，溅射单元的磁控溅射靶安装于带材下方，对带材镀制涂层时，磁控溅射靶由下向上溅射沉积涂层，在带材下表面成膜，有效地防止了因侧壁掉皮落在带材上导致形成针孔、露白等镀膜缺陷的发生，镀膜质量优。

(3)本实用新型提供的卷对卷镀膜生产线，用气氛隔离单元隔离溅射单元间不同膜层间工作气氛，各溅射单元环境气氛稳定，重复性好，便于控制。

(4)本实用新型提供的卷对卷镀膜生产线，使用连续镀膜工艺后，一条生产线生产效率可相当于十几、几十台单室真空镀膜机的生产规模，可以减少设备数量、节省人力、少用厂房，节约投资。

(5)本实用新型提供的卷对卷镀膜生产线，整体布局紧凑，节省空间。

附图说明

图1为本实用新型一实施例的结构示意图。

图2为本实用新型一实施例溅射单元与气氛隔离单元的结构示意图。

图3为本实用新型另一实施例的结构示意图。

图中，1、真空室体，101、第一真空室体，102、第二真空室体，103、第三真空室体，104、第四真空室体，105、第五真空室体，2、充气系统，3、放卷装置，4、加热清洗装置，5、托辊装置，501，托辊，6、溅射单元，601、磁控溅射靶，602、挡板，603、充气管，604、防扰射挡板，7、冷却装置，8、纠偏装置，9、收卷装置,10、气氛隔离单元，1001、狭缝上挡板，1002、狭缝下挡板，1003、狭缝中间挡板，1004、分子泵，11、带材，12、盖板，13、张力控制装置。

具体实施方式

下面，通过示例性的实施方式对本实用新型进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“内”、“上”“中”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“第五”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

参见图1、图2，本实用新型一实施例，提供了一种太阳光谱选择性吸收涂层向上溅射卷对卷镀膜生产线，包括整体式真空室体1，以及分别与真空室体1连接的真空系统、充气系统2和电控系统，真空室体1内放置有放卷装置3、加热清洗装置4、托辊装置5、溅射单元6、冷却装置7、纠偏装置8和收卷装置9，所述溅射单元6设有三个，相邻溅射单元6之间设有气氛隔离单元10；所述溅射单元6包括安装于带材11下方的磁控溅射靶601和安装于磁控溅射靶601上方的挡板602，所述带材11位于磁控溅射靶601和挡板602之间。

参见图2，所述溅射单元还包括固定在真空室体底面上的两个由质量流量计分段控制的充气管603和安装在真空室体侧壁上的防扰射挡板604。在镀膜生产中，防扰射挡板604可以将不合格的溅射物进行必要的截留。

为了能够对真空室体内的气体进行抽除，并进行对相邻两个溅射单元进行隔离，参见图2，所述气氛隔离单元10包括狭缝上挡板1001、狭缝下挡板1002和狭缝中间隔离板1003，狭缝上挡板1001、狭缝下挡板1002和狭缝中间隔离板1003组成隔离狭缝，隔离狭缝的两侧分别设有一分子泵1004。通过分子泵1004对隔离狭缝两侧进行抽气。

参见图2，为了便于溅射单元和气氛隔离单元的安装及维修，所述溅射单元和气氛隔离单元均安装有盖板12。

所述加热清洗装置4包括用于对带材11进行加热的真空加热辊和用于对带材11进行清洗的线性离子源。进行镀膜时，真空加热辊对带材进行加热，要求可加热到150℃以上，线性离子源对带材进行清洗。

为了避免带材过分下垂，参见图1、图2，所述托辊装置5为八个依次顺序排列的托辊501，托辊5放置于带材11的下方，用于托住带材11。

为了使带材平稳输送，在本实用新型某一优选实施例中，所述八个托辊均匀分布，相邻两个托辊之间的间隔相同。

参见图2，在本实用新型另一实施例中，所述真空室体1内还放置有张力控制装置13，用于控制带材的张力。

在本实用新型某一优选实施例中，所述张力控制装置包括张力测量辊，通过张力测量辊来测量带材张力。

参见图3，在本实用新型又一实施例中，所述真空室体为分体式制作，所述真空室体1包括用于放置放卷装置的第一真空室体101，用于放置加热清洗装置的第二真空室体102，用于放置张力控制装置、托辊装置、溅射单元和气氛隔离单元的第三真空室体103，用于放置冷却装置和纠偏装置的第四真空室体104，以及用于放置收卷装置的第五真空室体105。

在本实用新型上述实施例中，所述磁控溅射靶601可以是单旋转阴极，也可以是双旋转阴极。

上述实施例所述的卷对卷镀膜生产线的工作流程为：

破坏真空室体的真空并放大气，吊出第一真空室体内部的空的放卷辊桶，吊入满卷的放卷辊桶；将新放入带材一端与原设备中部带材连接；在第五真空室体内，将已镀好的带材在收卷处切断，取出镀好的带材；装入新卷芯，开动传输系统预卷一段带材固定于收卷装置；重新合上真空室盖，对真空室体抽真空，加热清洗装置加温到要求的温度，并将对带材进行清洗，冷却装置开始工作；待上述工作完成，真空室体内达到要求的预真空(高真空)状态后，按工艺要求充入工艺气体，并按要求参数开启各溅射单元，再开启包括放卷装置、张力控制装置、纠偏装置及收卷装置等传输系统，连续镀制所要求的涂层；待镀完一卷带材(需保留一小段以备和下一带材缝接及作预收卷固定)，停止传输、加热、清洗、冷却及溅射单元工作，并关闭工艺气体充入，最后停止真空系统各真空泵抽气；放大气破坏真空，打开真空室体进行下一带材镀制生产再重复上述整个循环过程。

本实用新型上述实施例中卷对卷镀膜生产线组成及功能简介如下：

放卷装置：用来配合纠偏装置传输放卷。

加热清洗装置：用于加热及清洗带材，要求可加热到150℃以上。

张力控制装置：用于测量并控制带材张力。

托辊装置：用于托住带材以防止带材过分下垂。

溅射单元：用于镀制所要求的涂层。

气氛隔离单元：用于抽除真空室体内气体并起隔离作用。

冷却装置：用于冷却涂覆膜层后过热的带材，以便收卷。

纠偏装置：用于放置带材走偏。

收卷装置：用于配合纠偏转置传输收卷。

真空室体：用于容纳上述各装置的真空腔体，以保证上述各装置在所要求的真空环境下运行，真空室体可整体或分体制作。

真空系统：由粗真空泵、中真空泵、高真空泵组成，用来抽出真空室体内的气体。

充气系统：由阀门、质量流量计(MFC)及管件等组成，用来对溅射单元提供所需的工作气体。

电控系统：由各种电控元器件、计算机及控制软件组成，用来对整条生产线进行控制。

为了满足不同溅射单元对不同工艺气氛的要求，使得涂层的质量更容易得到调控，在本实用新型上述实施例中，各部位配备相同或不同的真空泵组成真空系统，来分别控制各部位对真空度的不同要求，并在各溅射单元间配置一个或多个气氛隔离单元实施有效隔壁，各溅射单元的功能可分别控制。

在本实施例上述实施例中，各个溅射单元都装有一个或多个由质量流量计分段控制的充气管，充入的工艺气体可分段分区控制，能实现对溅射镀膜均匀性的调控。

在本实用新型上述实施例中，毎一带材溅射镀膜过程连续不停，所以溅射环境气氛的重复性、稳定性、一致性和镀膜质量容易保证，生产效率高。

在本实用新型上述实施例中，可根据涂层的特点，各溅射单元的溅射靶材可以由不同材料构成，例如铝、不锈钢、镍、钼、钛、硅等，因此可非常方便地根据红外反射、复合吸收、半透明、减反射膜层不同要求来决定多种组合匹配，具有良好的灵活性；并可适应于其他应用领域。

本实用新型所述卷对卷镀膜生产线也可以采用更多得真空室体，每个真空室体又可以有多个溅射单元或多个气氛隔离单元(实现抽气和隔离功效)；因此，在本实用新型中，(1)真空室体、溅射单元数量可以根据需溅射涂层的工艺要求来定；(2)按工艺不同，各溅射单元可以采用不同材料靶材，以满足不同膜系对膜层材料的需求；(3)各气氛隔离单元也可以按需要配置不同类型、型号的真空泵组成真空系统，以满足最佳工艺要求；(4)本实用新型所述卷对卷镀膜生产线也可用于类似需柔性带材卷对卷镀膜生产的其他应用领域，如柔性太阳能电池制造领域。

上述实施例用来解释本实用新型，而不是对本实用新型进行限制，在本实用新型的精神和权利要求的保护范围内，对本实用新型做出的任何修改和改变，都落入本实用新型的保护范围。