一种加热装置、温度控制系统及镀膜设备的制作方法

本实用新型实施例涉及镀膜设备制造领域，尤其涉及一种加热装置、温度控制系统及镀膜设备。

背景技术：

在镀膜设备中，例如铜铟镓硒CIGS真空共蒸发设备中，通常需要设置加热装置。CIGS真空共蒸发设备是一种真空镀膜设备，也是制作CIGS薄膜太阳能电池的关键设备。目前，CIGS薄膜太阳能电池是较为主流的太阳能电池， CIGS薄膜太阳能电池由铜(Cu)、铟(In)、镓(Ga)、硒(Se)四种元素构成最佳比例的黄铜矿结晶薄膜太阳能电池，是组成电池板的关键技术。CIGS真空共蒸发设备由多个真空腔室组成，一般为进片室、加热室、工艺室、冷却室和出片室等，其中在加热室和工艺室中均需要实现对基板的均匀加热。现有技术中通常会在腔室的中心设置加热装置，因为基板的尺寸较大，在加热过程中会出现基板的中心区域加热温度高，而边缘区域加热温度低的现象，从而出现加热不均匀的问题，容易导致基板产生裂痕。

技术实现要素：

本实用新型实施例提供一种加热装置、温度控制系统及镀膜设备，以解决加热装置在加热过程中出现加热不均匀的问题。

第一方面，本实用新型实施例提供一种加热装置，包括：

第一加热组，所述第一加热组包括N个第一加热件，且所述N个第一加热件沿所述第一加热件轴向相垂直的方向并排设置；

第二加热组，所述第二加热组包括M对第二加热件，所述M对第二加热件分别对称设置于所述第一加热组的沿所述第一加热件轴向方向的两端，且每对第二加热件串联；

其中，N为大于1的整数，M为整数。

可选的，所述第一加热件的轴向方向与所述第二加热件的轴向方向垂直。

可选的，在M大于1的情况下，所述M对第二加热件沿所述第二加热件的轴向方向依次并排设置。

可选的，所述第一加热组在第一方向上的总长度与所述第二加热组在所述第一方向上的总长度相等，其中，所述第一方向为所述第二加热件的轴向方向。

可选的，所述第一加热件为第一电阻丝，所述第二加热件为第二电阻丝。

第二方面，本实用新型实施例提供了一种温度控制系统，包括温度控制腔室，所述温度控制腔室内设置有本实用新型实施例所述的加热装置；

所述温度控制系统还包括温度控制装置，所述温度控制装置与所述加热装置电连接，所述温度控制装置用于控制所述加热装置的加热功率使所述加热装置的温度位于第一预设温度区间。

可选的，所述温度控制腔室为镀膜设备的腔室，所述腔室内还设置有沿所述第一加热件轴向垂直的方向上可移动的镀膜基板，所述加热装置设置于所述腔室的上部，所述镀膜基板设置于所述加热装置下方。

可选的，所述温度控制系统还包括匀热件，所述匀热件设置于所述镀膜基板与所述加热装置之间。

可选的，所述温度控制装置包括：

可编程逻辑控制器PLC；

第一可控硅，所述第一可控硅分别与所述PLC和所述第一加热件电连接；

第二可控硅，所述第二可控硅分别与所述PLC和所述第二加热件电连接。

可选的，所述温度控制装置包括测温装置，所述测温装置包括：

第一测温单元，所述第一测温单元用于测量所述镀膜基板的温度；

第二测温单元，所述第二测温单元与所述PLC电连接，所述第二测温单元用于测量所述第一加热件的温度以使所述PLC根据所述第一加热件的温度控制所述第一加热件的加热功率。

第三测温单元，所述第三测温单元与所述PLC电连接，所述第三测温单元用于测量所述第二加热件的温度以使所述PLC根据所述第二加热件的温度控制所述第二加热件的加热功率。

可选的，所述匀热件为碳纤维板。

第三方面，本实用新型实施例提供了一种温度控制方法，应用于本实用新型实施例所述的温度控制系统，所述方法包括：

获取所述温度控制系统中所述加热装置的第一温度；

若所述第一温度低于第二预设温度区间，则采用功率控制模式调整所述加热装置的加热功率以使所述第一温度位于所述第二预设温度区间；

若所述第一温度位于所述第二预设温度区间，则采用温度控制模式调整所述加热装置的加热功率以使所述第一温度位于第一预设温度区间，其中，所述第一预设温度区间与所述温度控制系统中所述镀膜基板的目标温度相对应。

可选的，所述采用功率控制模式调整所述加热装置的加热功率包括：采用第一比例积分微分PID控制算法调整所述加热装置的加热功率，且当所述加热装置的加热功率大于预设功率时，采用预设功率对所述加热件进行加热；

所述采用温度控制模式调整所述加热装置的加热功率包括：采用第二PID 控制算法调整所述加热装置的加热功率。

第四方面，本实用新型实施例提供了一种镀膜设备，包括本实用新型实施例所述的温度控制系统。

可选的，所述镀膜设备为铜铟镓硒CIGS真空共蒸发设备。

本实用新型实施例提供的加热装置，包括第一加热组和第二加热组，所述第一加热组包括N个并排设置的第一加热件；所述第二加热组包括M对第二加热件，所述M对第二加热件分别对称设置于所述第一加热组的沿所述第一加热件轴向方向的两端，且每对第二加热件串联；其中，N为大于1的整数， M为整数。本实用新型实施例解决了现有加热装置在加热过程中出现加热不均匀的问题，能够实现均匀的加热效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的加热装置的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的温度控制腔室的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的温度控制装置的结构示意图；

图4是本实用新型实施例提供的温度控制方法的流程示意图；

其中图中：

1-加热装置；2-第二加热组；3-第一加热组；4-第二加热件；5-第一加热件；6-温度控制腔室；7-镀膜基板；8-匀热件；9-第一测温单元；10-温度控制装置；11-PLC；12-第一可控硅；13-第二可控硅，14-第二测温单元；15-第三测温单元；16-断路器；17-熔断器；18-供电系统。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参照图1所示，本实用新型实施例提供一种加热装置1，包括：

第一加热组3，所述第一加热组3包括N个第一加热件5，且所述N个第一加热件5沿所述第一加热件5轴向相垂直的方向并排设置；

第二加热组2，第二加热组2包括M对第二加热件4，M对第二加热件4 分别对称设置于第一加热组3的沿第一加热件5轴向方向的两端，且每对第二加热件4串联；

其中，N为大于1的整数，M为整数。

其中，第一加热件5可以是螺旋状的电阻丝，也可以是圆柱体结构的加热件，本实用新型实施例对此不进行限定。第二加热件4可以是螺旋状的电阻丝，也可以是圆柱体结构的加热件，本实用新型实施例对此不进行限定。

通过第一加热组3和第二加热组2构成加热装置1，可以将加热区分为中心加热区和边缘加热区，第一加热组3对中心加热区进行加热，第二加热组2 对边缘加热区进行加热，分别进行加热控制，能够实现均匀的加热效果。

优选的，N与M的值相等。

优选的，N的值为13，M的值为13。

可选的，第一加热件5的轴向方向与第二加热件4的轴向方向垂直。

其中，中心加热区的第一加热件5沿所述第一加热件5轴向相垂直的方向并排设置，边缘加热区的第二加热件4的轴向垂直于第一加热件5的轴向布置，由于热量扩散是以加热件轴线方向成圆柱体扩散的，因此将两组加热件垂直布置，可以使得加热更为彻底充分，热扩散面积更为均匀，能够实现更为均匀的加热效果。

可选的，在M大于1的情况下，M对第二加热件4沿第二加热件4的轴向方向依次并排设置。

通过设置M对第二加热件4沿第二加热件4的轴向方向依次并排设置，使得第二加热件4围绕第一加热件5布置，能够同时实现中心加热区和边缘加热区的均匀加热。

可选的，第一加热组3在第一方向上的总长度与第二加热组2在第一方向上的总长度相等，其中，第一方向为第二加热组2的轴向方向。

通过设置第一加热组3和第二加热组2在第一方向上的总长度相等，使得整个加热区域都布置有加热件，能够实现更为均匀的加热效果。

可选的，第一加热件5为第一电阻丝，第二加热件4为第二电阻丝。

参照图2及图3所示，本实用新型实施例提供了一种温度控制系统，包括温度控制腔室6，如图3所示，温度控制腔室6内设置有本实用新型实施例的加热装置1；

温度控制系统还包括温度控制装置10，如图3所示，温度控制装置10与加热装置1电连接，温度控制装置10用于控制加热装置1的加热功率使加热装置1的温度位于第一预设温度区间。

其中，腔室6可以为长方形的腔室，加热装置1可以设置于腔室6的中间位置，也可以设置于腔室6的顶部，还可以设置于腔室6的底部，本实用新型实施例对此不进行限定。腔室6的长度可以与第一加热组3在第一方向上的总长度相同，腔室6的宽度可以与第一加热件5轴向方向的长度和一对第二加热件4在第一加热件5轴向方向的长度的总和相等。

通过在温度控制腔室6内设置具备有均匀加热效果的加热装置1，能够实现对腔室6的均匀加热。

可选的，温度控制腔室6为镀膜设备的腔室，腔室6内还设置有沿第一加热件5轴向垂直的方向上可移动的镀膜基板7，加热装置1设置于腔室6的上部，镀膜基板7设置于加热装置1下方。

其中，镀膜基板7可以通过齿轮等传送装置沿第一加热件5轴向垂直的方向上进行移动。镀膜基板7可以为玻璃基板。加热装置1设置于腔室6的上部，具体的，所述腔室6可以设置有上盖，所述上盖位于腔体6的上方，用于密封所述腔室6，加热装置1可以设置于所述上盖的下方，所述镀膜基板7设置于加热装置1下方，具体的，镀膜基板7设置于加热装置1的下方。具体的，在蒸镀工艺中，将腔室6抽成真空，玻璃基板从腔室6的一端移动到另一端，蒸镀时利用电阻加热或电子束加热等方式加热金属源使位于腔室6底部的金属源蒸发，飞溅至玻璃基板上形成薄膜。

通过将镀膜基板7设置于加热装置1下方，热量从加热装置1传递至镀膜基板7，通过加热装置1能够实现镀膜基板7的均匀加热。

可选的，如图2所示，温度控制系统还包括匀热件8，匀热件8设置于镀膜基板7与加热装置1之间。

在镀膜基板7与加热装置1之间设置匀热件8，热量从加热装置1在匀热件8上进行匀热后再传递至镀膜基板7，能够进一步实现镀膜基板7的均匀加热。

可选的，如图3所示，温度控制装置10包括：

可编程逻辑控制器PLC11；

第一可控硅12，第一可控硅12分别与PLC11和第一加热件5电连接；

第二可控硅13，第二可控硅13分别与PLC11和第二加热件4电连接。

其中，PLC11能够根据设定的参数控制加热装置1的加热功率实现温度自校正，第一可控硅12用于控制第一加热件5的加热功率，第二可控硅13用于控制第二加热件4的加热功率。每个第一加热件5和每对串联的第二加热件4 均单独控制加热功率。温度控制装置10还包括供电系统18、断路器16及熔断器17，供电系统18电连接断路器16，断路器16电连接熔断器17，熔断器 17电连接第一可控硅12和第二可控硅13。

通过对单个第一加热件5和串联的两个第二加热件4进行单独的加热功率控制，控制更为精细，温度控制效果更佳。

可选的，温度控制装置10包括测温装置，测温装置包括：

第一测温单元9，第一测温单元9用于测量镀膜基板7的温度；

第二测温单元14，第二测温单元14与PLC11电连接，第二测温单元14 用于测量第一加热件5的温度以使PLC11根据第一加热件5的温度控制第一加热件5的加热功率。

第三测温单元15，第三测温单元15与PLC11电连接，第三测温单元15 用于测量第二加热件4的温度以使PLC11根据第二加热件4的温度控制第二加热件4的加热功率。

其中，第一测温单元9可以为高温计，第二测温单元14和第三测温单元 15可以为热电偶。第一测温单元9测量的镀膜基板7的温度可以用于调节第一加热件5和第二加热件4进行温度控制的目标温度。因为腔室6内存在温差，所以镀膜基板7的温度与加热装置1的温度不一定相同，而PLC11是根据第一加热件5和第二加热件4的温度分别控制第一加热件5和第二加热件4的加热功率，因此根据镀膜基板7的温度对控制的目标温度进行微调，能够较为准确地控制镀膜基板7的温度。例如：需要控制镀膜基板7的温度为500℃，此时，设定的第一加热件5的目标温度为502℃，当通过PLC11控制第一加热件 5的加热功率使第一加热件5的温度达到目标温度502℃时，通过第一测温单元9测得镀膜基板7的温度实际只有499℃，通过经验调节第一加热件5的目标温度，比如调节到503℃，以使镀膜基板7的温度达到500℃。第一测温单元9可以包括多个，具体的可以包括三个，间隔布置于腔体内，可以根据距离第一加热件5和第二加热件4距离最近的第一测温单元9的值调节第一加热件 5和第二加热件4进行温度控制的目标温度。

可选的，匀热件8为碳纤维板。

通过碳纤维板进行匀热，匀热效果较佳。

参照图4所示，本实用新型实施例提供了一种温度控制方法，应用于本实用新型实施例的温度控制系统，该方法包括：

101、获取所述温度控制系统中所述加热装置的第一温度。

102、若所述第一温度低于第二预设温度区间，则采用功率控制模式调整所述加热装置的加热功率以使所述第一温度位于所述第二预设温度区间。

103、若所述第一温度位于所述第二预设温度区间，则采用温度控制模式调整所述加热装置的加热功率以使所述第一温度位于第一预设温度区间，其中，所述第一预设温度区间与所述温度控制系统中所述镀膜基板的目标温度相对应。

其中，第二预设温度区间的最大值小于第一预设温度区间的最小值，第二预设温度区间可以是[149℃,151℃]，第一预设温度区间可以是[499℃,501℃]。第一预设温度区间与温度控制系统中镀膜基板7的目标温度相对应可以是，根据镀膜基板7的目标温度调节第一预设温度区间。因为腔室6内存在温差，所以镀膜基板7的温度与加热装置1的温度不一定相同，因此根据镀膜基板7 的温度对第一预设温度区间进行微调，能够较为准确地控制镀膜基板7的温度。例如：需要控制镀膜基板7的目标温度为500℃，此时，设定的加热装置1的第一预设温度区间为[501.9℃,502.1℃]，当通过PLC11控制加热装置1的加热功率使加热装置1的温度达到第一预设温度区间值时，测得镀膜基板7的温度实际只有495℃，通过经验调节加热装置1的第一预设温度区间，比如调节到 [506.9℃,507.1℃]，以使镀膜基板7的温度达到目标温度。

通过功率控制模式将温度控制到第二预设温度区间，然后再通过温度控制模式将温度控制到第一预设温度区间，采用分段控制温度，能够实现较为准确的温度控制。

可选的，采用功率控制模式调整加热装置1的加热功率包括：采用第一 PID(比例积分微分，Proportion Integration Differentiation)控制算法调整加热装置1的加热功率，且当加热装置1的加热功率大于预设功率时，采用预设功率对加热件进行加热；

采用温度控制模式调整加热装置1的加热功率包括：采用第二PID控制算法调整加热装置1的加热功率。

其中，PID控制算法是一种闭环控制算法，其计算公式为：

其中，u(t)为输出值，KP为比例因子，TI为积分因子，TD为微分因子，e(t) 为偏差，t为时间。PID控制算法能够消除偏差值，将控制对象稳定在设定目标值。在本实用新型实施例中，偏差值可以为加热装置1的目标温度即第一预设温度区间的居中值与当前温度的偏差。比例因子、积分因子和微分因子可以是通过经验获得，也可以采用经验法整定，也可以采用衰减曲线法整定，也可以采用临界比例度法整定，本实用新型实施例对此不进行限定。

优选的，预设功率值为30％。

通过在功率控制模式下限定加热装置1的加热功率，防止过高的加热功率的输出导致温升过快，而温升过快不易于稳定控制。同时采用PID控制算法对温度进行自动控制，控温的准确性高。

本实用新型实施例还提供了一种镀膜设备，包括本实用新型实施例所述的温度控制系统。

可选的，镀膜设备为铜铟镓硒CIGS真空共蒸发设备。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

在本实用新型实施例的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“轴向”“径向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型实施例和简化描述，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。在本实用新型实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。固定连接可以为焊接、螺纹连接和加紧等常见技术方案。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。