(57)【要約】      （修正有）【課題】基板の処理量を増大させた、ガルバニック・コーティング装置を提供する。【解決手段】少なくとも１つの基板１の、特に太陽電池１ａの少なくとも１つの表面２，３をガルバニック・コーティングする装置であって、電解コーティング液が満たされたコーティング・タンクを有するコーティング・バスと、基板１をコーティング・バスの中を搬送するための搬送手段と、基板１に光を照射するための少なくとも１つの光源６４を有する光源回路６０、複数のアノードを有する基板１のための整流回路５０とを有する装置において、同期した電流インパルスおよび光インパルスを発生させるための手段を有し、複数の電流インパルスの間のインパルス間隔の間には、基板１への光の照射が中断されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの基板（１）の、特に太陽電池（１ａ）の少なくとも１つの表面（２，３）をガルバニック・コーティングする装置であって、電解コーティング液（１４）が満たされたコーティング・タンク（１２）を有するコーティング・バス（１３）と、前記基板を、前記コーティング・バス（１３）の中を搬送するための搬送手段（１５）と、前記基板（１）に光を照射するための少なくとも１つの光源（６４）を有する光源回路（６０）と、複数のアノード（５４）を有する前記基板（１）のための整流回路（５０）と、を具備する装置において、
同期した電流インパルスおよび光インパルスを発生させるための手段が設けられており、複数の電流インパルスの間のインパルス間隔の間には、前記基板（１）への光の照射が中断されることを特徴とする装置。
【請求項２】
同期した電流インパルスおよび光インパルスを発生させるための前記手段は、前記整流回路（５０）および／または前記光源回路（６０）に少なくとも１つのインパルス発生器（５３）を有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記整流回路（５０）および前記光源回路（６０）は、前記インパルス発生器（５３）に接続されていることを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記光源回路（６０）は、光カプラー（５６）によって、前記整流回路（５０）と結合されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５】
前記光源回路（６０）および／または前記整流回路（５０）は、少なくとも１つの制御手段（５９，６６）を有し、この制御手段は、前記電流インパルスおよび／または前記光インパルスの長さに従って、前記光源（６４）の光度および／または前記光インパルスの強さを制御することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
前記電解コーティング液（１４）の流れを発生させる手段が設けられていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１に記載の装置。
【請求項７】
前記電解コーティング液（１４）の流れを発生させる前記手段は、電解コーティング液（１４）を導き入れるための少なくとも１つのノズルを有することを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記ノズルは、前記コーティング・バス（１３）の中で、前記コーティングされる表面（２，３）に対向して設けられていることを特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記ノズルは、前記基板（１）の前記コーティングされる表面（２，３）に垂直に向けられていることを特徴とする請求項７または８に記載の装置。
【請求項１０】
前記ノズルは、前記整流回路（５０）の前記複数のアノード（５４）の間に設けられていることを特徴とする請求項７ないし９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１１】
前記ノズルは、ベンチュリ・ノズル（４６）であることを特徴とする請求項７ないし１０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１２】
前記電解コーティング液（１４）の流れを発生させる前記手段は、循環手段（３０）を有することを特徴とする請求項６ないし１１のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１３】
前記循環手段（３０）は、向流手段であることを特徴とする請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
少なくとも１つの基板の少なくとも１つの表面をガルバニック・コーティングするための方法であって、前記基板を、電解コーティング液を通って動かし、この基板に光を照射し、前記基板には、整流回路によって、ガルバニ電流を供給し、
前記ガルバニ電流および前記光を同期的にパルス化し、複数の電流インパルスの間のパルス間隔の間に、前記基板への光の照射を中断することを特徴とする方法。
【請求項１５】
前記光インパルスおよび電流インパルスの長さが、０．１ｍｓないし１００００ｍｓであることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記インパルス間隔の長さを、インパルスの長さと同一に選択することを特徴とする請求項１２または１３に記載の方法
【請求項１７】
前記電流インパルスおよび／または前記光インパルスは、矩形波インパルスであることを特徴とする請求項１４ないし１６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８】
前記光インパルスおよび／または前記電流インパルスの長さおよび／または強さを変化させることを特徴とする請求項１４ないし１７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９】
前記光インパルスが長ければ長いほど、光インパルスは一層弱いことを特徴とする請求項１２ないし１５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０】
前記電流インパルスの間隔の間に、強さＩ２≦０．５×Ｉ１（Ｉ１は電流インパルスの強さを表わす）を有する直流電流を供給することを特徴とする請求項１２ないし１６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２１】
前記電解コーティング液を、少なくとも、前記基板の前記コーティングされる表面の領域で、前記基板の搬送方向と対向する方向に流すことを特徴とする請求項１４ないし２０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２２】
前記電解コーティング液を、少なくとも、前記基板の前記コーティングされる表面の領域で乱流化させることを特徴とする請求項１４ないし２１のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前提部分に記載の、少なくとも１つの基板の少なくとも１つの表面をガルバニック・コーティングするための装置に関する。
【０００２】
本発明は、請求項１４の前提部分に記載のガルバニック・コーティングするための方法にも関する。
【背景技術】
【０００３】
特許文献１からは、前提部分に記載のコーティング装置が公知である。このコーティング装置では、複数の太陽電池が、搬送ローラによって、コーティング・バスを有するコーティング・タンクの中を、移動される。タンクの下面には、種々のタイプの光源、例えばＬＥＤが設けられている。光源の波長が、各々のコーティング液に適合されている。
【０００４】
コーティングを、光誘起によってのみ、しかしまた電気で支援されて実行することができる。光源による光の照射は、セルに電圧を発生させる。この電圧は、セル電流を引き起こす。このセル電流は、適切に構成されたコーティング・バスから、太陽電池の表面への金属の析出を引き起こす。太陽電池は、整流回路と呼ばれる電気回路（Ｇａｌｖａｎｉｋｓｔｒｏｍｋｒｅｉｓ）内で、カソードである。
【０００５】
しかしながら、光誘起および電流誘起による組み合わせのコーティングは、処理量の目覚しい増加を引き起こさない。
【０００６】
特許文献２には、電気回路中の一定の直流電圧による操作が、欠点であると見なされる。亜鉛めっきされる物体が、コーティング・バスを通る途上で、実質的に同一の電場にある。めっき速度、すなわち、析出された金属が基板上に形成されるときの速度は、しかし比較的小さい。このことは、物体の設定された移動速度の場合には、装置の長さが非常に大きくなければならないことを意味している。
【０００７】
より速いめっき速度という目標に達するためには、特許文献２には、電気回路すなわち整流回路を、電流インパルスで作動させることが提案されている。この処置によって、めっき速度を何倍も増大することができることが明らかになった。複数の電流インパルスの間にある無電流の時間は、電流インパルスの振幅が、適切に増大することによって、埋め合わせられる。
【特許文献１】ＤＥ  １０  ２００７  ０３８  １２０  Ａ１
【特許文献２】ＤＥ  ４２  ２５  ９６１  Ａ１
【発明の概要】
【０００８】
本発明の課題は、コーティング装置における基板の処理量を一層増大させることである。
【０００９】
この課題は、請求項１に記載の装置および請求項１４に記載の方法によって解決される。
【００１０】
装置は、同期した電流インパルスおよび光インパルスを発生させるための手段が設けられており、複数の電流インパルスの間の間隔では、基板への光の照射が中断されていることを特徴とする。
【００１１】
電流インパルスによってのみならず、電流インパルスに同期した光インパルスによっても、操作されるとき、処理量が増大されることが可能であることが明らかになった。同期したインパルスは、電流インパルスが供給されているときには常に、光インパルスが供給されていることを意味する。複数の電流インパルスの間のパルス間隔は、光インパルスのパルス間隔と同時に生じる。コーティングされる基板表面への光の照射を中断するために、例えば、光源を遮蔽することができる。間隔における光源の遮蔽も可能である。光源としてＬＥＤを用いることは好ましい。
【００１２】
このような同期した光インパルスによって、めっき速度を、特許文献１に記載の連続照射手段に比較して、一層増大することができる。
【００１３】
同期した電流インパルスおよび光インパルスを発生させるための手段が、整流回路および／または光源回路に少なくとも１つのインパルス発生器を有することは好ましい。
【００１４】
整流回路および／または光源回路が、インパルス発生器に接続されていることは好ましい。
【００１５】
２つの回路が接続されているインパルス発生器が設けられていてもよいことは好ましい。実際また、各々の回路には、同期したインパルスを発生させるために適切に接続されている固有のインパルス発生器が設けられていてもよい。
【００１６】
光源回路が、光カプラーによって、整流回路と結合されていることは好ましい。光カプラーによる結合は、入力端と出力端の電気分離の故に、妨害の影響が一方の回路から他方の回路へ伝達され得ないという、利点を有する。従って、光カプラーによる双方の回路の結合は、発生されたパルスの、改善された安定性および均一性という利点を有する。
【００１７】
他の実施形態によれば、整流回路および／または光源回路は、少なくとも１つの制御手段を有し、この制御手段は、電流インパルスおよび／または光インパルスの長さに従って、光源の光度および／または光インパルスの強さを制御する。少なくとも１つの制御装置によって、光インパルスおよび／または電流インパルスの強さによって、析出される金属層の形態に影響を与える。最適な性質を有するグレーディング金属層を析出することができる。他の可能性は、例えば、光インパルスの強さおよび電流インパルスの強さを同時に変えることにある。その方法は、例えば、電流インパルスを、コーティング中に減少させ、光インパルスを同時に増加させることによってである。
【００１８】
析出速度、従ってまた処理量を更に増大させるために、電解コーティング液の流れを発生させる手段が設けられていることは好ましい。基板が、静止している電解コーティング液の中を動かされるので、流れは、基板の表面に沿って既に存在する。このような発生手段によって、電解コーティング液を、同様に流動させることが意図される。それ故に、基板の移動の故に既に存在する流れに加えて、基板の表面に、追加の流れが発生される。
【００１９】
例えば電流インパルスの強さによって、電流密度が増大されることによって、処理量は、増大される。何故ならば、このことによって、達成されるべき層の厚さが、より速く析出されるからである。しかし、電流密度は、任意に高く選択することができない。何故ならば、いわゆる限界電流密度を考慮しなければならないからである。限界電流密度は、コーティングされるカソードの表面における遊離金属イオン濃度がゼロに近づくときの電流密度を意味する。
【００２０】
電流インパルスの強さが限界電流密度を上回るとき、この領域では、電解質中の金属イオンの減少の故に、ガス状の水素が発生される。電解質は、既に析出された金属層に、とりわけ孔を発生させる。その結果、金属層の形態が損なわれる。このことは、金属層の粉砕をもたらすことになる。
【００２１】
基板のカソード面の表面における電解コーティング液の流れ速度Ｖｓが、高くなるにつれて、限界電流密度が一層大きくなることは明らかであった。
【００２２】
電解コーティング液の流れを発生させる手段の第１の実施形態によれば、電解コーティング液を導き入れるための少なくとも１つのノズルが設けられている。１つまたは複数のノズルによって、電解コーティング液を乱流化する。コーティングされる表面に沿って、電解コーティング液の中の基板の送りによって、引き起こされる流れを、乱流が圧倒しまたは強化するほどに、乱流をかように大きく選択することは好ましい。
【００２３】
ノズルが、コーティング・バスの中で、コーティングされる表面に対向して設けられていることは好ましい。
【００２４】
ノズルが、基板のコーティングされる表面に垂直に向けられていることは好ましい。このことによって、流れが、基板の、コーティングされる表面に向けられる。それ故に、流れが基板にぶつかる際には、渦が発生される。かような渦は、基板の表面に、電解コーティング液の、基板の送りによって引き起こされた相対速度よりも大きい速度を有する。
【００２５】
ノズルが、整流回路の複数のアノードの間に設けられていることは好ましい。ノズルから出る電解コーティング液は、コーティングされる表面へとスムーズに流れることができ、その流れがアノードによって弱められることはない。
【００２６】
ノズルが、電解コーティング液の高い流出速度を得るために用いられるベンチュリ・ノズルであることは、好ましい。
【００２７】
電解コーティング液の流れ速度を発生させる手段の第２の実施形態によれば、循環手段が設けられている。
【００２８】
循環手段が、向流手段であることは好ましい。向流手段は、電解コーティング液を、コーティング・バスの中で基板の搬送方向と対向する方向に向けられている流れに変える。コーティング・タンクの入口が、搬送方向の終点に設けられており、コーティング・タンクの出口が、搬送方向の始点に設けられていることは好ましい。従って、電解コーティング液が、搬送方向と対向する方向に、コーティング・タンクから吸い取られることは好ましい。入口および出口が、搬送手段の高さに、すなわち搬送される基板の高さに設けられていることは好ましい。その目的は、向流が、コーティング・バスに設けられた他の構造物によって妨げられないためである。
【００２９】
ノズルを有する手段を、循環手段と同様に、単独で用いることができる。しかしながら、２つの手段を組み合わせて設けることも好ましい。
【００３０】
基板の少なくとも１つの表面をガルバニック・コーティングするための方法は、ガルバニ電流および光を同期的にパルス化し、複数の電流インパルスの間のインパルス間隔の間に、基板への光の照射を中断することを特徴とする。
【００３１】
光インパルスおよび電流インパルスの長さが、０．１ｍｓないし１００００ｍｓであることは好ましい。好ましいインパルスの長さは、１ｍｓないし１０００ｍｓ、特に１ｍｓないし１００ｍｓである。
【００３２】
パルスの長さを、インパルス間隔の長さと同一に選択することは好ましい。
【００３３】
電流インパルスおよび／または光インパルスが、矩形波インパルスであることは好ましい。
【００３４】
光インパルスおよび／または電流インパルスの強さおよび／または長さを変化させることが可能である。インパルスの変化は、例えば、最適な性質を有するグレーディング金属層を、析出することを可能にする。１つまたは複数の制御手段によって、かようにして、個別的なめっきプログラムが実現される。
【００３５】
光インパルスが長ければ長いほど、光インパルスは一層弱く選択することが好都合であることが明らかになった。例えば、光度は、インパルスの長さが１００ｍｓであるとき、最大光度の１０％であり、インパルスの長さが１ｍｓであるとき、２０％であり、パルスの長さが０．５ｍｓであるとき、８０％であることが可能である。
【００３６】
処理量を一層改善するためには、電流インパルスの間隔の間に、強さＩ２≦０．５×Ｉ１（Ｉ１は電流インパルスの強さを表わす）を有する直流電流を供給することができる。電流強さＩ２を、コーティングされるカソード面における金属イオン濃度に関して電解コーティング液の必要な再生が損なわれないほどに、低く選択することは好ましい。
【００３７】
電解コーティング液を、基板のコーティングされる表面の領域で、基板の搬送方向と対向する方向に流すことは好ましい。
【００３８】
この向流に加えて、または向流とは別に、電解コーティング液を、少なくとも、基板のコーティングされる表面の領域で、乱流化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】コーティング・タンクの垂直断面略図を示す。
【図２】２つの回路と、複数の光源を配置したものの略図を示す。
【図３】２つの回路の他の実施形態を示す。
【図４】コーティング・プロセスを説明するためのインパルス線図を示す。
【図５】コーティング・プロセスを説明するための他のインパルス線図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下、本発明の、例として示した実施形態を、図面を参照して詳述する。図１には、基板１をコーティングするための装置１０の断面が略示されている。基板１としては、この実施形態では、複数の太陽電池１ａが用いられる。装置１０は、コーティング・タンク１２を有する。コーティング・タンクは、電解コーティング液１４を貯めているコーティング・バス１３を有する。
【００４１】
コーティング・タンク１２の上方領域には、搬送手段１５が設けられている。搬送手段は、上方の搬送ローラ１６および下方の搬送ローラ１８を有し、両者の間には、太陽電池１ａが保持され、矢印方向５に搬送される。コーティング・タンク１２には、コーティングされる太陽電池１ａが、コーティング・バス１３の中に完全に入るほどに、コーティング液１４が満たされている。
【００４２】
コーティング・バス１３の中に流れを発生させるために、第１の液体導管３６を有する循環手段３０が設けられている。コーティング・タンク１２は、搬送手段１５の下方に、第１の出口２２を有する。出口には、第１の液体導管３６が接続されている。この第１の液体導管３６に設けられた第１のポンプ３２によって、コーティング液１４が、コーティング・タンク１２から、第１の出口２２を通って、ポンプで排出され、第１の入口２０を通って、コーティング・タンク１２に再度供給される。第１の入口は、コーティング・タンク１２の底部領域に設けられている。
【００４３】
コーティング・タンク１２の内部には、流入装置４０の供給管４２が、第１の液体導管３６に接続されている。供給管４２の他端には、水平方向に設けられた分配管４４が接続されている。分配管には、複数のベンチュリ・ノズル４６が設けられている。これらのベンチュリ・ノズル４６は、垂直方向に向けられており、従って、太陽電池１ａに対し垂直に設けられている。これらのベンチュリ・ノズル４６からは、供給されたコーティング液が、高速で流れ出て、従って、下方に向いたコーティングされる太陽電池１ａの表面３へ、実質的に垂直にぶつかる（図２参照）。
【００４４】
コーティング液のこの流れが、装置の構成要素によって妨げられないように、これらのベンチュリ・ノズル４６は、整流回路５０の複数のアノード５４の間に設けられている（図２参照）。これらのアノード５４の上方には、ＬＥＤストリップライトである複数の光源６４が設けられている。配列されたストリップライトは、略示されているのみである。特に、太陽電池１ａの表面３では、下方から来る流れが乱流となる。それ故に、コーティング液１４が、コーティングされる表面３の領域で、インパルス間隔の間に、急速に再生することが可能である。
【００４５】
コーティング・バスの中で搬送方向５と対向する方向の流れを更に発生させるために、コーティング・タンク１２は、左側の下方領域に、第２の出口２３を有する。この出口には、第２のポンプ３４を有する第２の液体導管３８が接続されている。この液体導管３８は、コーティング・バス１２の上方領域に設けられた第２の入口２１に通じている。第２の入口２１は、太陽電池１ａの領域に設けられている。それ故に、第２の入口２１と第１の出口２２との間には、水平方向の流れが、搬送方向５と対向する方向に発生される。
【００４６】
装置１０は、例えば、第２の液体導管３８を有しなくてもよい。他の変形例は、流入装置４０および第２の液体導管３８なしに、あるいは、流入装置４０なしに、しかし第２の液体導管３８をもってデザインされていてもよい。第２の液体導管３８を有しない実施形態では、第１の液体導管３６が、コーティング・バス１２の第２の入口２１に接続されていることは好ましい。
【００４７】
図２には、太陽電池１ａが、拡大断面図で示されている。この太陽電池は、裏面２に、金属被覆部を有し、コンタクト・フィンガを形成するために、表面３に、適切なペースト４からなるストリップを有する。電極構造を形成するために、スクリーン印刷用ペーストを用いることは好ましい。電気化学析出中に、このスクリーン印刷用ペーストの領域にのみ、金属が、電解コーティング液から析出される。
【００４８】
上方の搬送ローラ１６は、太陽電池１ａの金属製の裏面２に接触し、従って、ガルバニ電流を加えるために用いられる。この目的のために、整流回路５０が設けられている。この整流回路は、複数の上方の搬送ローラ１６のうちの１つを、好ましくは銀アノードであるアノード５４に接続する。整流回路５０には、電源５２およびインパルス発生器５３が設けられている。インパルス発生器５３によって、電流インパルスを、太陽電池１ａおよびアノード５４に供給することができる。
【００４９】
更に、コーティングされる表面３に照射するために、１つの光源６４、例えばＬＥＤが示されているが、実際には、複数の光源が設けられている。この光源６４は、電源６２を有する光源回路６０に接続されている。
【００５０】
２つの回路５０および６０は、光カプラー５６によって、互いに接続されている。光カプラー５６の入力端５７は整流回路５０に接続されており、出力端５８は光源回路６０に接続されている。
【００５１】
光カプラー５６は、電流インパルスが供給されると同時に、光源６４がスイッチオンされ、それ故に、同時に光インパルスも発生されるように、切り換えられている。電流インパルスの間隔の間に、光源６４がスイッチオフされる。
【００５２】
図３には、光カプラー５６が設けられてない他の実施形態が示されている。光カプラーの代わりに、光源回路６０が、インパルス発生器５３に直接接続されている。インパルス発生器は、２つの回路５０，６０のためのインパルスを発生する。
【００５３】
更に１つの制御手段６６が光源回路６０に設けられていることが選択的にできる。この制御手段６６は、光インパルスの強さを、例えば、インパルスの長さに従って制御することができる。
【００５４】
同様に、整流回路５０には、制御手段５９が設けられている。この制御手段によって、電流インパルスの異なった長さおよび高さを調節することができる。２つの制御手段５９，６６によって、個々のコーティング段階を有する完全自動のガルバニック・コーティングプログラムが実現される。このことは、グレーディング層を、ペースト部４によって定められた電極構造上に形成するために、特別な利点を有する。
【００５５】
図４には、電流インパルスおよび光インパルスの２つのダイアグラムが示されている。光インパルスおよび電流インパルスは、同じ長さである。複数の電気パルス同士の間、および複数の光インパルス同士の間には、それぞれ、インパルスと同じく長い間隔がある。光インパルスおよび電流インパルスは、完全に同期化されている。インパルス間隔の間には、光度がゼロである。このことを、光源のオフによってまたは光源の遮蔽によって達成することができる。
【００５６】
図５に示された他の実施形態では、電流インパルスの間隔の間に、電流の強さＩ１を有する直流電流が供給される。電流の強さＩ１は、電流の強さＩ２の５０％である。光インパルスは、図４の光インパルスに対応している。
【符号の説明】
【００５７】
１  基板
１ａ  太陽電池
２  裏面
３  表面
４  ペースト部
５  搬送方向
１０  装置
１２  コーティング・タンク
１３  コーティング・バス
１４  電解コーティング液
１５  搬送手段
１６  上方の搬送ローラ
１８  下方の搬送ローラ
２０  第１の入口
２１  第２の入口
２２  第１の出口
２３  第２の出口
３０  循環手段
３２  第１のポンプ
３４  第２のポンプ
３６  第１の液体導管
３８  第２の液体導管
４０  流入装置
４２  供給管
４４  分配管
４６  ベンチュリ・ノズル
５０  整流回路
５２  電源
５３  インパルス発生器
５４  アノード
５６  光カプラー
５７  光カプラーの入力端
５８  光カプラーの出力端
５９  制御手段
６０  光源回路
６２  電源
６４  光源、ＬＥＤ
６６  制御手段。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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