加热系统和用于加热大面积基板的方法技术方案

本发明专利技术涉及一种加热系统，并且涉及用于加热大面积基板的方法。热大面积基板的方法。热大面积基板的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】加热系统和用于加热大面积基板的方法


[0001]本专利技术涉及一种加热系统以及用于加热大面积基板的方法。

技术介绍

[0002]对于各种工艺，例如在薄膜光伏中，需要将尺寸为例如1.5m
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2m的大面积基板加热到例如700℃的温度。由于温度升高，基板的稳定性可能降低；特别是在使用玻璃的情况下，当超过玻璃软化点时会发生这种情况。因此，在加热过程期间，基板需要在其整个表面上或部分地由载体板支撑。在最简单的情况下，基板通常放置在直接或间接加热的加热板上。然而，由于基板的轻微不均匀性，例如，这可能导致基板与加热板之间局部不同的接触，这影响加热过程并且导致基板中的相当大的温度不均匀性。这些局部温差可能对过程产生不利影响，或者由于热应力导致基板的破坏。特别是当热传导差的基板(例如玻璃)被例如以5K/s的速率非常快速地加热时，这些问题更频繁地发生。
[0003]为了解决这个问题，DE 199 36 081A1提出通过所谓的透明主体进行加热，所述透明主体包括对相关电磁辐射的特定透射和特定吸收。这意图部分地直接通过穿过透明主体的电磁辐射加热基板并且部分地间接通过借助与透明主体接触进行的热传导来加热基板，所述透明主体通过吸收进行加热。透明主体可包括间隔件，基板抵靠间隔件搁置。然而，这种类型的加热是不利的，即，难以进行精确控制。然而，只有在满足窄公差的情况下才能实现要加热的基板与透明载体主体之间的完全温度相等。这种平衡已经受到例如基板的厚度比或吸收率的变化干扰。例如当将反射层或高吸收层施加到基板时，发生这种吸收率的变化。因此，需要还允许载体与基板之间的更高温差的用于大面积基板的加热系统。

技术实现思路

[0004]因此，本专利技术的目的是提供一种克服现有技术的缺点的改进的加热系统和改进的用于加热大面积基板的方法。
[0005]此目的通过如权利要求1、2和6所述的加热系统以及如权利要求26和27所述的方法来实现。
[0006]因此，根据第一方面，本专利技术提供一种用于加热大面积基板的加热系统。所述加热系统包括具有上侧和下侧的感受体板，其中感受体板对红外辐射不透明。此外，所述加热系统包括位于感受体板上方的多个间隔件，所述多个间隔件由具有低热导率的材料组成。最后，所述加热系统包括红外辐射源，所述红外辐射源被布置和配置来通过红外辐射加热感受体板的下侧。
[0007]本专利技术是基于以下事实，即通过来自红外辐射源的红外辐射间接加热感受体板，然后通过热辐射和/或热传导将吸收的能量传递到要加热的基板，其中由于间隔件，可实现均匀加热，因为不会发生开头所描述的问题，即以下问题：由于基板的轻微不均匀性，在基板与和加热板之间发生局部不同的接触，这影响加热过程并且导致基板中相当大的温度不均匀性。因为感受体板对红外辐射不透明，所以红外辐射源对基板的直接加热不会发生。感
受体板的特别是在横向方向上的良好热导率改进了由感受体板发射的辐射的均匀性，使得可补偿红外辐射源的任何小的不均匀性。因此，可非常精确地控制所感受体加热的板通过热辐射和/或热传导对基板的加热。
[0008]在本专利技术的上下文中，大面积基板意指面积为至少0.7m2、优选地至少1m2、更优选地至少2m2并且特别优选地至少3m2的基板。基板可以是例如有涂层或无涂层玻璃板、具有或不具有电子部件的有涂层或无涂层硅晶片。然而，本专利技术基本上适用于任何基板。
[0009]根据第二方面，本专利技术涉及一种用于加热大面积基板的加热系统。所述加热系统包括感受体板，所述感受体板具有上侧和下侧，以及位于感受体板上方的多个间隔件，所述多个间隔件由具有低热导率的材料组成。此外，所述加热系统包括红外辐射源，所述红外辐射源被布置和配置来通过红外辐射加热感受体板的下侧。感受体板由以下这种材料构成并且被设定尺寸成使得在下文进一步定义的使用下文进一步定义的参考基板进行加热测试期间，感受体板被加热成使得感受体板在前20s加热期间的最大加热速率比参考基板在前20s加热期间的最大加热速率大至少4倍。这一大的温度梯度反映了感受体板的加热非常快速，感受体板进而通过热辐射以及在可能的情况下通过存在于感受体板与基板之间的导热气体进行的热传导(优选地在大气压下)以一定时间延迟加热基板。
[0010]如果感受体板的上侧与要加热的基板之间不存在真空，则基板的加热通常是基于热辐射、感受体板与基板之间的接触点处的直接热传导以及通过位于感受体板与基板之间的流体进行的热传导的组合。在小距离的情况下，后者相对强烈地依赖于距离，使得此部件可能再次导致加热的不均匀性。因此，优选的是，感受体板与基板之间的距离被选择为使得热传导变得非常小并且也仅非常微弱地依赖于距离。因此，优选的是，此距离为至少1mm，并且特别优选地至少2mm，或者间隔件从感受体板的上侧突出至少2mm。更优选地，此距离为至少2.5mm，并且特别优选地至少3mm。
[0011]在详细的模拟和实验过程中，很明显，从大约2mm的最小距离起，感受体板与基板之间的间隙对加热过程的影响可忽略不计。换句话讲，从大约2mm的最小距离起，例如由基板不均匀性引起的距离变化不再起作用，使得可利用相应尺寸的间隔件实现非常均匀的加热。
[0012]为使间隔件对加热过程的可能干扰保持为低，它们的几何形状应当保持尽可能小，因此，另一方面，优选的是，间隔件从感受体板的上侧突出至多10mm，更优选地至多8mm并且特别优选地至多5mm。
[0013]间隔件可直接布置在感受体板的上侧上或与之连接。替代地，间隔件还可布置在感受体板上方距感受体板的上侧一定距离处。例如，间隔件可由对应载体条或在感受体板上方延伸的格栅保持。然而，布置在感受体板上方的间隔件优选地仅位于感受体板的上侧上方或其上，并且优选地不延伸到感受体板中，特别是不延伸穿过感受体板。相反，间隔件是优选地仅在感受体板的上侧与基板的下侧之间延伸的结构。
[0014]关于意图通过本专利技术实现的目的，进一步优选的是，间隔件是永久存在于感受体板上方的静态结构。特别地，在处理基板期间并且特别是在加热过程期间，间隔件将存在于感受体板上方，并且在加热过程期间，基板将支撑在间隔件上。
[0015]此外，为了基板的快速加热过程，优选的是，感受体板的温度在加热过程期间显著高于基板的温度。因此，感受体板优选地由以下这种材料构成并且被设定尺寸成使得在下
文进一步定义的使用下文进一步定义的参考基板进行加热测试期间，感受体板被加热成使得在加热的前90s加热期间，感受体板与参考基板之间的最大温差为至少100K，优选地至少200K，更优选地至少300K，甚至更优选地至少400K并且特别优选地至少500K。这些高初始温差也反映了感受体板的加热非常快速以及感受体板到基板上的相关联的辐射功率高。
[0016]在本专利技术的上下文中，红外辐射被理解为在0.5μm与10.0μm之间的波长范围。因此，对于在0.5μm与10.0μm之间的整个波长范围内的电磁辐射，感受体板优选地具有小于10％、更优选地小于5％、甚至更优选地小于3％并且特别优选地小于1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于加热大面积基板的加热系统，其包括：感受体板(1)，所述感受体板具有上侧(1a)和下侧(1b)，其中所述感受体板(1)对红外辐射不透明；多个间隔件(2a；2b；2c)，所述多个间隔件位于所述感受体板(1)上方，所述多个间隔件由具有低热导率的材料组成并且从所述感受体板(1)的所述上侧(1a)突出至少1mm；以及红外辐射源(3)，所述红外辐射源被布置和配置来通过红外辐射加热所述感受体板(1)的所述下侧(1b)。2.一种用于加热大面积基板的加热系统，其包括：感受体板(1)，所述感受体板具有上侧(1a)和下侧(1b)；多个间隔件(2a；2b；2c)，所述多个间隔件位于所述感受体板(1)上方，所述多个间隔件由具有低热导率的材料组成；以及红外辐射源(3)，所述红外辐射源被布置和配置来通过红外辐射加热所述感受体板(1)的所述下侧(1b)；其中所述感受体板(1)由以下这种材料形成并且被设定尺寸成使得在说明书中所定义的使用说明书中所定义的参考基板进行加热测试期间，所述感受体板(1)被加热成使得所述感受体板在前20s加热期间的最大加热速率比所述参考基板在前20s加热期间的最大加热速率大至少4倍。3.如权利要求2所述的加热系统，其中所述感受体板在前20s加热期间的所述最大加热速率比所述参考基板在前20s加热期间的所述最大加热速率大至少6倍，优选地至少10倍。4.如权利要求2或3所述的加热系统，其中所述感受体板(1)由以下这种材料形成并且被设定尺寸成使得在说明书中所定义的使用说明书中所定义的所述参考基板进行所述加热测试期间，所述感受体板(1)被加热成使得在前90s加热期间所述感受体板与所述参考基板之间的最大温差为至少100K，优选地至少200K，更优选地至少300K，甚至更优选地至少400K并且特别优选地至少500K。5.如前述权利要求中任一项所述的加热系统，其中所述间隔件(2a；2b；2c)从所述感受体板(1)的所述上侧(1a)突出至少1mm，优选地至少2mm。6.一种用于加热大面积基板的加热系统，其包括：感受体板(1)，所述感受体板具有上侧(1a)和下侧(1b)；多个间隔件(2a；2b；2c)，所述多个间隔件位于所述感受体板(1)上方，所述多个间隔件由具有低热导率的材料组成；其中所述间隔件(2a；2b；2c)从所述感受体板(1)的所述上侧(1a)突出至少1mm；以及加热源，所述加热源直接布置在所述感受体板(1)处或所述感受体板中并且被配置来直接加热所述感受体板(1)。7.如权利要求6所述的加热系统，其中所述间隔件(2a；2b；2c)从所述感受体板(1)的所述上侧(1a)突出至少2mm。8.如权利要求6或7所述的加热系统，其中所述感受体板(1)由以下这种材料形成并且被设定尺寸成使得在说明书中所定义的使用说明书中所定义的参考基板进行加热测试期间，所述感受体板(1)被加热成使得所述感受体板在前20s加热期间的最大加热速率比所述参考基板在前20s加热期间的最大加热速率大至少4倍，优选地至少6倍，特别优选地至少10
倍。9.如权利要求6、7或8所述的加热系统，其中所述感受体板(1)由以下这种材料形成并且被设定尺寸成使得在说明书中所定义的使用说明书中所定义的所述参考基板进行所述加热测试期间，所述感受体板(1)被加热成使得在前90s加热期间，所述感受体板与所述参考基板之间的最大温差为至少100K，优选地至少200K，更优选地至少300K，甚至更优选地至少400K并且特别优选地至少500K。10.如前述权利要求中任一项所述的加热系统，其中在20℃与1,000℃之间的整个温度范围内，所述间隔件(2a；2b；2c)在垂直于由所述感受体板定义的平面的方向上的热导率小于15W/m/K，优选地小于12W/m/K，特别优选地小于6.0W/m/K。11.如前述权利要求中任一项所述的加热系统，其中所述间隔件(2a；2b；2c)从所述感受体板(1)的所述上侧(1a)突出至多10mm，优选地至多8mm，并且特别优选地至多5mm。12.如前述权利要求中任一项所述的加热系统，其中所述感受体板(1)的厚度小于5mm，优选地小于3mm，特别优选地小于2mm。13.如前述权利要求中任一项所述的加热系统，其中所述感受体板(1)的所述上侧(1a)包括至少0.7m2、优选地至少1m2、更优选至少2m2并且特别优选地至少3m2的面积。14.如前述权利要求中任一项所述的加热系统，其中对于在0.5μm与10.0μm之间的整个波长范围内的红外辐射，所述感受体板(1)具有小于10％、优选地小于5％、甚至更优选地小于3％并且特别优选地小于1％的透射率。15.如前述权利要求中任一项所述的加热系统，其中对于在0.5μm与10.0μm之间的整个波长范围内的红外辐射，所述感受体板(1)具有至少45％、优选地至少50％并且更优选地至少55％的吸收率。16.如前述权利要求中任一项所述的加热系统，其还包括：(另外的)红外辐射源，所述(另外的)红外辐射源被布置和配置来通过红外辐射加热所述感受体板(1)的所述上侧(1a)。17.如前述权利要求中任一项所述的加热系统，其还包括：另外的感受体板，所述另外的感受体板具有上侧和下侧；以及(另外的)红外辐射源，所述(另外的)红外辐射源被布置和配置来通过红外辐射加热所述另外的感受体板的所述上侧。18.如权利要求17所述的加热系统，其中所述感受体板对红外辐射不透明。19.如权利要求17或18所述的加热系统，其中所述感受体板由以下这种材料形成并且被设定尺寸成使得在说明书中所定义的使用说明书中所定义的所述参考基板进行所述加热测试期间，所述另外的感受体板被加热成使得所述另外的感受体板在前20s加热期间的最大加热速率比所述参考基板在前20s加热期间的最大加热速率大至少4倍，优选地至少6倍，特别优选地至少10倍。20.如权利要求17、18或19所述的加热系统，其中所述另外的感受体板由以下这种材料形成并且被设定尺寸成使得在说明书中所定义的使用说明书中所定义...

【专利技术属性】
技术研发人员：伯恩哈德，
申请(专利权)人：新格拉斯科技集团，
类型：发明
国别省市：