一種太陽能電池燒結爐溫度測定裝置及其使用方法
2023-08-13 01:54:31 1
專利名稱：一種太陽能電池燒結爐溫度測定裝置及其使用方法
技術領域：
本發明涉及太陽能電池燒結工藝中的溫度測量領域，更具體的，涉及一種太陽能電池燒結爐溫度測定裝置及其使用方法和一種熱電偶固定裝置。
背景技術：
在太陽能電池燒結工藝中，太陽能電池片在絲網印刷後需進入高溫燒結爐進行燒結工序。燒結溫度是影響電池片質量的重要因素。因此，矽片在爐體內部溫度的準確測定具有重要意義。傳統的太陽能電池燒結爐溫度測量裝置是利用熱電偶探頭直接接觸樣本矽片進行測溫，熱電偶是溫度測量儀表中常用的測溫元件，是由兩種不同成分的導體兩端接合成迴路時，當兩接合點熱電偶溫度不同時，就會在迴路內產生熱電流。如果熱電偶的工作端與參比端存有溫差時，顯示儀表將會指示出熱電偶產生的熱電勢所對應的溫度值。熱電偶的熱電動勢將隨著測量端溫度升高而增長，通常由熱電極、絕緣套保護管和接線盒等主要部分組成，通常和顯示儀表，記錄儀表和電子調節器配套使用。上述傳統的溫度測量裝置的不足之處在於一、熱電偶探頭無法與樣本矽片固定， 溫度測定過程中容易受外界因素如履帶震動等影響，導致熱電偶探頭與矽片分離，測試溫度偏離實際溫度；二、進行溫度測定時需要兩名工作人員配合，由於絲網印刷與燒結爐間的履帶長度有限，在一名工作人員放入測試矽片後、另一名必須及時地將測試儀放入對應位置，極易造成熱電偶與矽片接觸不良，測溫不準確。
發明內容
為了克服上述現有技術中的缺陷，本發明旨在提供一種太陽能電池燒結爐溫度測定裝置及其使用方法和一種熱電偶固定裝置，其中一種熱電偶固定裝置，其特徵在於，該裝置包括外邊框結構，雙排橫梁結構，其位於上述外邊框結構內，其中一排橫梁結構上設置一個或多個熱電偶固定孔，在每個固定孔旁設置有固定結構，在另一排橫梁結構上設置有一個或多個熱電偶固定孔。根據本發明的另一個方面，提供一種溫度測定承載裝置，其特徵在於，該裝置包括具有上述的熱電偶固定裝置所述的機械結構；承載裝置，其具有外邊框結構和內邊框結構，其中外邊框高於內邊框，用於承載或固定待測物體。根據本發明的又一個方面，提供一種太陽能電池燒結爐溫度測定裝置，其特徵在於，該裝置包括熱電偶固定裝置，其具有上述熱電偶固定裝置所述的機械結構；
測溫儀，用於記錄處理熱電偶所測量的溫度相關參數並顯示；熱電偶組件，包括熱電偶和熱電偶探頭，所述熱電偶的一端連接所述測溫儀，另一端連接熱電偶探頭，所述熱電偶探頭用於與待測物體接觸並測溫。根據本發明的再一個方面，提供一種太陽能電池燒結爐溫度測定裝置的使用方法，所述裝置為上述的太陽能電池燒結爐溫度測定裝置，其中，該方法包括以下步驟將所述熱電偶的一端連接到所述測溫儀上，另一端與所述熱電偶固定裝置連接， 其中，與所述熱電偶固定裝置連接的具體步驟包括將熱電偶與熱電偶固定裝置連接的一端從設置一個或多個熱電偶固定孔的橫梁結構上的固定孔的下表面穿出，從設置一個或多個熱電偶固定孔並設置有固定結構的橫梁結構的固定孔穿入；調節熱電偶的長度，並利用固定結構將熱電偶固定，以使得熱電偶探頭與待測物體完全接觸；將所述熱電偶固定裝置和承載待測物體的承載裝置扣合在一起進行固定。本發明解決了傳統太陽能電池燒結過程中矽片溫度測定時熱電偶與矽片接觸不良進而導致測溫不準確的問題。本發明的優勢在於1、克服履帶震動、人為疏忽等眾多不穩定因素的影響，提高測試準確度，對穩定電池片質量具有重要意義，提高產品質量；2、避免了由於測試不準確導致的重複測量造成的人力、物力成本及時間的浪費。3、操作簡單，單人可獨立完成整個測溫工作，節省人力，提高工作效率。
通過閱讀參照以下附圖所作的對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明的其它特徵、目的和優點將會變得更明顯圖1是根據本發明的一個實施例的現有技術中測溫過程中熱電偶與矽片脫離的情形的結構示意圖。圖2是根據本發明的一個實施例的溫度測定承載裝置的結構框圖。圖3是根據本發明的一個實施例的承載裝置的斜視圖。圖4是根據本發明的一個實施例的熱電偶固定裝置的斜視圖。圖5是根據本發明的一個實施例的固定結構的斜視圖。圖6是根據本發明的一個實施例的測溫儀與熱電偶固定裝置的組合結構示意圖。附圖中相同或相似的附圖標記代表相同或相似的部件。
具體實施例方式下面參照附圖1-6對本發明作進一步詳細的描述。參見圖1，圖1是根據本發明的一個實施例的現有技術中測溫過程中熱電偶與矽片脫離的情形的結構示意圖。其中，具體包括測溫儀101，熱電偶102，熱電偶探頭103，矽片104，燒結爐履帶105。熱電偶102的一端與測溫儀101連接，另一端連接有熱電偶探頭 103，用於與待測物體矽片104接觸，以測量矽片104的溫度。在燒結工序中，將測溫儀101， 熱電偶102，熱電偶探頭103，矽片104全部置於燒結爐履帶105上，隨著履帶的運動，將上述部件101-104送入高溫燒結爐，根據對燒結過程中矽片104的溫度測量情況，判斷燒結工序中溫度的選擇是否合適。傳統的測溫儀是溫度計的一種，它利用紅外線原理來感應物體表面溫度，操作簡單，對高溫測量尤其便利。常見的是紅外測溫儀，包括紅外熱像儀、紅外熱電視、紅外點溫儀三種。熱電偶通常由熱電極、絕緣套保護管和接線盒等主要部分組成，通常和顯示儀表，記錄儀表和電子調節器配套使用，是溫度測量儀表中常用的測溫元件。熱電偶的熱電動熱將隨著測量端的熱電偶探頭的溫度升高而增長，因此熱電偶探頭和待測物體的接觸程度直接決定了待測物體的溫度測量的準確性。而矽片104也可以利用鍺片及各種半導體晶片代替。如圖所示，熱電偶探頭103由於履帶振動等外在因素的影響與待測物體即矽片104脫離，從而使得矽片溫度測量的不準確，從而導致測溫儀上顯示的溫度有誤差， 而導致燒結溫度控制不理想，從而影響了電池片的質量。圖2是根據本發明的一個實施例的溫度測定承載裝置的結構框圖。左側部分是熱電偶固定裝置201，右側部分是承載裝置202，中間是連接結構-合頁203，兩側是固定結構 204-安全鎖1和安全鎖2。其中，熱電偶固定裝置201具體包括外邊框結構205，雙排橫梁結構，其位於上述外邊框結構內，其中一排橫梁結構206上設置3個熱電偶固定孔208，在每個固定孔旁設置有固定結構209，在另一排橫梁結構207上設置有一個熱電偶固定孔208。 具體地，傳統的固定方式可以採用支架固定，磁性吸附固定，壓簧固定，螺紋固定，卡套固定等多種固定方式，也可以將熱電偶探頭直接固定到待測物體上。而上述固定方式需要較高的工藝或需要昂貴的材料，製作比較麻煩，同時，直接將熱電偶探頭固定到待測物體上靈活性不夠，而且造價昂貴。而採用固定孔結構製作簡單，花費也較少。固定結構可以包括其他固定方式，例如固定卡槽、固定螺紋、固定壓簧等。而承載裝置可以包括框架結構、卡槽承載結構、嵌合承載結構等多種方式。此外，連接結構還可以採用螺紋連接；鍵、卡勾、花鍵和銷連接；過盈連接；焊、粘、鉚連接等多種連接方式。而固定結構可以採用框架結構、支架結構、卡槽結構、固定板等多種固定方式。而上述的雙橫梁結構可以實現熱電偶的雙重固定， 其中，雙橫梁結構可以平行設置，也可以成一定角度設置。此外，沒有設置固定結構上的橫梁結構上也可以設置多個熱電偶固定孔，而設置有固定結構的橫梁結構上也可以設置2個或多於3個熱電偶固定孔。上述裝置均採用耐高溫材料製成。耐高溫材料包括耐火材料和耐熱材料，有無機化合物，也有高分子聚合物材料。耐火材料通常是指能耐1580°C以上溫度的無機物材料。它們是修建窯爐、燃燒室和其他需耐高溫的建築材料。一般用石英砂、粘土、菱鎂礦、白雲石等作原料而製成，耐高溫隔熱保溫塗料志盛，是一種組份無機塗料，耐溫幅度在-80-180(TC， 導熱係數為0. 03ff/m. K，可抑制高溫物體和低溫物體的熱輻射和傳導熱，對於高溫物體可以保持70%的熱量不損失。志盛塗料在1100°C的物體表面塗上8mm耐高溫隔熱保溫塗料，物體表面溫度就能從1100°C降低到100°C以內。另外耐高溫隔熱保溫塗料還有絕緣、重量輕、 施工方便、使用壽命長等特點，也可用做無機材料耐高溫耐酸鹼膠聯劑使用，附著物體牢固。如耐火水泥、鎂磚等。從廣義上講，無機耐火、耐熱材料是指這些化合物的硬度高、脆性好、耐化學腐蝕性能好，而且熔點在1500以上。主要分金屬與非金屬化合物和非金屬間化合物兩類。前者如鎢、鉬、鉭、鈮、釩、鉻、鈦、鋯等難熔金屬以及稀土金屬的硼化物、碳化物、 氮化物、矽化物、磷化物和硫化物等；後者如碳化硼、碳化矽、氮化硼、氮化矽、磷化硼、磷化矽等。後者有極重要的用途，可用作高溫耐火材料(如磨料、鑄模、噴嘴、高溫熱電偶套管)、耐熱材料(如火箭的結構元件、核工程材料、電熱元件)、電工材料(如高溫熱電偶、引燃電極)，此外還用作耐化學腐蝕材料和硬質材料等。耐熱聚合物可用作耐高溫薄膜絕緣材料、 耐高溫纖維、耐高溫塗料、耐高溫粘合劑等。按照耐高溫的時間，又分瞬間耐高溫材料和較長時間的耐高溫材料。前者在1000 10000°C能耐幾秒到幾分鐘。其中燒蝕材料也是耐高溫材料。例如在300 600°C，在空氣中能保持它的機械強度、耐化學腐蝕等。圖3是根據本發明的一個實施例的承載裝置的斜視圖。它主要用於承載待測物體，如矽片和鍺片等半導體晶片。它可以以各種幾何形狀製作，只要能更好承載和固定待測物體，可以根據待測物體的形狀製作，通常是以框架結構或固定板的結構形成。為了適應高溫燒結爐的高溫環境，通常採用金屬材料或者耐高溫材料製作而成。圖4是根據本發明的一個實施例的熱電偶固定裝置的斜視圖。如圖所示，其具有長方形的外邊框結構，平行設定的雙排橫梁結構，其位於上述外邊框結構內，其中一排橫梁結構上設置3個熱電偶固定孔，在每個固定孔旁設置有固定結構，在另一排橫梁結構上設置有一個熱電偶固定孔。當然，沒有設置固定結構上的橫梁結構上也可以設置多個熱電偶固定孔，而設置有固定結構的橫梁結構上也可以設置2個或多於3個熱電偶固定孔。圖5是根據本發明的一個實施例的固定結構的斜視圖。如圖所示，所述的固定結構包括固定軸部分和劃片部分，其中固定軸部分與橫梁結構採用軸連接方式，劃片部分採用傳統的轉動手柄方式。而固定軸可以與橫梁結構採用多種連接方式，例如螺紋連接；鍵、 卡勾、花鍵和銷連接；過盈連接；焊、粘、鉚連接等。而劃片部分也可以採用卡勾、滑動槽等各種滑動結構。圖6是根據本發明的一個實施例的測溫儀與熱電偶固定裝置的組合結構示意圖。 包括測溫儀601、熱電偶602、熱電偶固定裝置603和待測物體矽片604。其中，測溫儀的傳感器孔與熱電偶的冷端連接，而熱電偶探頭端即熱電偶的熱端與待測物體接觸並測量待測物體(矽片、鍺片等半導體晶片)的溫度。而熱電偶的冷端和熱端之間的導線部分通過熱電偶固定裝置的雙排橫梁結構上的熱電偶固定孔實現固定，從而實現待測物體矽片的準確測溫。具體導線固定方式是將熱電偶與熱電偶固定裝置連接的一端，即熱電偶導線與熱電偶探頭連接的一端，從設置一個熱電偶固定孔的橫梁結構上的固定孔的下表面穿出，從設置3 個熱電偶固定孔並設置有固定結構的橫梁結構的固定孔穿入；調節熱電偶的長度，並利用固定結構將熱電偶固定，以使得熱電偶探頭與待測物體完全接觸；利用連接結構和固定結構將合扣在一起進行固定。其中，沒有設置固定結構上的橫梁結構上也可以設置多個熱電偶固定孔，而設置有固定結構的橫梁結構上也可以設置2個或多於3個熱電偶固定孔。其中，測溫儀是溫度計的一種，也是一種常見的測量儀表，其利用紅外線傳輸數字的原理來感應物體表面溫度，操作比較方便，特別是高溫物體的測量。目前用得比較多的是紅外測溫儀。紅外測溫儀器主要有3種類型紅外熱像儀、紅外熱電視、紅外測溫儀(點溫儀)。利用熱像儀檢測在線電氣設備的方法是紅外溫度記錄法。紅外溫度記錄法是工業上用來無損探測，檢測設備性能和掌握其運行狀態的一項新技術。與傳統的測溫方式(如熱電偶、不同熔點的蠟片等放置在被測物表面或體內)相比，熱像儀可在一定距離內實時、定量、在線檢測發熱點的溫度，通過掃描，還可以繪出設備在運行中的溫度梯度熱像圖，而且靈敏度高，不受電磁場幹擾，便於現場使用。它可以在-20°C 2000°C的寬量程內以0. 050C 的高解析度檢測電氣設備的熱致故障，揭示出如導線接頭或線夾發熱，以及電氣設備中的局部過熱點等等。而熱電偶是一種感溫元件，是一種儀表。它直接測量溫度，並把溫度信號轉換成熱電動勢信號，通過電器儀錶轉換成被測介質的溫度。熱電偶測溫的基本原理是兩種不同成份的材質導體組成閉合迴路，當兩端存在溫度梯度時，迴路中就會有電流通過，此時兩端之間就存在電動勢——熱電動勢，這就是所謂的塞貝克效應。兩種不同成份的均質導體為熱電極，溫度較高的一端為工作端，溫度較低的一端為自由端，自由端通常處於某個恆定的溫度下。根據熱電動勢與溫度的函數關係，製成熱電偶分度表；分度表是自由端溫度在0°c時的條件下得到的，不同的熱電偶具有不同的分度表。在熱電偶迴路中接入第三種金屬材料時，只要該材料兩個接點的溫度相同，熱電偶所產生的熱電勢將保持不變，即不受第三種金屬接入迴路中的影響。因此，在熱電偶測溫時，可接入測量儀表，測得熱電動勢後，即可知道被測介質的溫度。熱電偶測量溫度時要求其冷端(測量端為熱端，通過引線與測量電路連接的端稱為冷端)的溫度保持不變，其熱電勢大小才與測量溫度呈一定的比例關係。若測量時，冷端的(環境)溫度變化，將嚴重影響測量的準確性。在冷端採取一定措施補償由於冷端溫度變化造成的影響稱為熱電偶的冷端補償。圖6所示的所有元件均採用耐高溫材料製作而成，以適應太陽能電池燒結爐的高
溫環境。對於本領域技術人員而言，顯然本發明不限於上述示範性實施例的細節，而且在不背離本發明的精神或基本特徵的情況下，能夠以其他的具體形式實現本發明。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示範性的，而且是非限制性的，本發明的範圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和範圍內的所有變化涵括在本發明內。不應將權利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權利要求。此外，顯然「包括」 一詞不排除其他單元或步驟，單數不排除複數。系統權利要求中陳述的多個單元或裝置也可以由一個單元或裝置通過軟體或者硬體來實現。
權利要求
1.一種熱電偶固定裝置，其特徵在於，該裝置包括外邊框結構；雙排橫梁結構，其位於上述外邊框結構內，其中一排橫梁結構上設置一個或多個熱電偶固定孔，在每個固定孔旁設置有固定結構，在另一排橫梁結構上設置有一個或多個熱電偶固定孔。
2.如權利要求1所述的熱電偶固定裝置，其中，所述的固定結構可以是壓簧劃片、卡套劃片或螺紋劃片等機械固定裝置。
3.如權利要求1所述的熱電偶固定裝置，其中，所述的雙排橫梁結構可以平行設置，也可以成一定角度設置。
4.如權利要求1-3任意一項所述的熱電偶固定裝置，其中的機械結構和部件可以採用金屬或其他耐高溫材料製成。
5.一種溫度測定承載裝置，其特徵在於，該裝置包括如權利要求1-4任意一項所述的熱電偶固定裝置；承載裝置，其具有外邊框結構和內邊框結構，其中外邊框高於內邊框，用於承載或固定待測物體；
6.如權利要求5所述的溫度測定承載裝置，其中設置所述熱電偶固定裝置和承載裝置的邊框大小，使二者完全扣合在一起。
7.如權利要求5所述的溫度測定承載裝置，其中還包括連接結構，用於連接所述的熱電偶固定裝置和承載裝置。
8.如權利要求7所述的溫度測定承載裝置，其中，所述的連接結構可以是合頁連接結構、螺紋連接結構、銷連接結構或過盈連接等機械連接裝置。
9.如權利要求5所述的溫度測定承載裝置，其中還包括鎖合結構，用於鎖合所述的熱電偶固定裝置和承載裝置。
10.如權利要求9所述的溫度測定承載裝置，其中，所述的鎖合結構可以是安全鎖、插銷栓或固定槽等機械鎖合裝置。
11.如權利要求5所述的溫度測定承載裝置，其中所述的待測物體可以是矽片或鍺片等各種半導體晶片。
12.如權利要求5-11任意一項所述的溫度測定承載裝置，其中所述的機械結構和部件可以採用金屬或其他耐高溫材料製成。
13.—種太陽能電池燒結爐溫度測定裝置，其特徵在於，該裝置包括如權利要求5-12任意一項所述的溫度測定承載裝置；測溫儀，用於記錄處理熱電偶所測量的溫度相關參數並顯示；熱電偶組件，包括熱電偶和熱電偶探頭，所述熱電偶的一端連接所述測溫儀，另一端連接熱電偶探頭，所述熱電偶探頭用於與待測物體接觸並測溫。
14.一種太陽能電池燒結爐溫度測定裝置的使用方法，所述裝置為如權利要求13所述的太陽能電池燒結爐溫度測定裝置，其中，該方法包括以下步驟將所述熱電偶的一端連接到所述測溫儀上，另一端與所述熱電偶固定裝置連接，其中， 與所述熱電偶固定裝置連接的具體步驟包括將熱電偶與熱電偶固定裝置連接的一端從設置一個或多個熱電偶固定孔的橫梁結構上的固定孔的下表面穿出，從設置一個或多個熱電偶固定孔並設置有固定結構的橫梁結構的固定孔穿入；調節熱電偶的長度，並利用固定結構將熱電偶固定，以使得熱電偶探頭與待測物體完全接觸；將所述熱電偶固定裝置和承載待測物體的承載裝置扣合在一起進行固定。
全文摘要
本發明公開了一種熱電偶固定裝置，該裝置包括外邊框結構；雙排橫梁結構，其位於上述外邊框結構內，其中一排橫梁結構上設置一個或多個熱電偶固定孔，在每個固定孔旁設置有固定結構，在另一排橫梁結構上設置有一個或多個熱電偶固定孔。本發明還公開了一種溫度測定承載裝置、一種利用上述熱電偶固定裝置的太陽能電池燒結爐溫度測定裝置及其使用方法。上述裝置和方法提高了在太陽能電池燒結工藝中溫度測量的準確度，避免了由於測試不準確導致的重複測量，提高了工作效率。
文檔編號G01K7/02GK102353468SQ20111018300
公開日2012年2月15日 申請日期2011年6月30日 優先權日2011年6月30日
發明者楊立友, 胡金豔, 韓瑋智 申請人:浙江正泰太陽能科技有限公司