KR101404249B1 - Method of evaluating subsrtate - Google Patents
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Abstract
기판을 평가하는 방법이 개시된다. 기판의 상면을 텍스쳐링하여, 복수의 돌기들을 형성하는 단계; 상기 텍스쳐링된 상면을 촬영하는 단계; 상기 돌기들의 높이 중, 최고 높이 및 최저 높이를 계산하는 단계; 상기 최고 높이 및 상기 최저 높이를 이용하여, 기준 높이를 계산하는 단계; 및 상기 기준 높이보다 더 높은 돌기들을 포함하는 텍스쳐링 영역 및 상기 기준 높이보다 더 낮은 돌기들을 포함하는 비텍스쳐링 영역을 계산하는 단계를 포함한다.A method for evaluating a substrate is disclosed. Texturing an upper surface of a substrate to form a plurality of projections; Photographing the textured top surface; Calculating a maximum height and a minimum height among the heights of the protrusions; Calculating a reference height using the maximum height and the minimum height; And calculating a non-texturing region including a texturing region including protrusions higher than the reference height and protrusions lower than the reference height.
Description
실시예는 기판을 평가하는 방법에 관한 것이다.An embodiment relates to a method of evaluating a substrate.
솔라 셀(Solar cell) 용 실리콘 기판은 크게 단결정과 다결정으로 나뉠 수 있으며, 효율 측면에서 단결정 기판이 상대적으로 높은 효율을 보이는 것으로 알려져 있다. 솔라 기판 제조 공정의 경우 반도체 용 웨이퍼와는 달리 매우 단순한 공정으로 이루어져 있다.Silicon substrates for solar cells can be largely divided into monocrystals and polycrystals. In terms of efficiency, monocrystalline substrates are known to exhibit relatively high efficiency. Unlike wafers for semiconductors, the manufacturing process of the solar substrate is very simple.
잉곳 성장 후, 크롭핑(cropping)을 통해 블럭(block) 단위로 커팅(cutting)하고 스쿼링(squaring) 공정을 통해 원하는 기판의 형태를 블럭 단위에서 가공한다. 그 후 와이어 소잉(wire sawing)을 통해 낱장의 기판을 얻게 되고 소잉(sawing) 공정 등에서 오염될 수 있는 오염 물질을 제거하는 클리닝(cleaning) 공정을 거친 후 최종 제품화되어 출하되게 된다.After the ingot is grown, it is cut into blocks by cropping and the desired substrate shape is processed in a block unit through a squaring process. Thereafter, a single substrate is obtained through wire sawing, cleaning is performed to remove contaminants that may be contaminated in a sawing process, and the resulting product is finally shipped.
솔라셀 제조를 위해 가장 먼저 수행하는 공정은 텍스쳐링(texturing) 공정이다. 텍스쳐링 공정은 광학 손실을 줄이기 위한 표면 개질 공정이다. 텍스쳐링 고정으로 KOH의 이방 에칭 공정이 적용될 수 있다.The first process that is performed for the manufacture of solar cells is a texturing process. The texturing process is a surface modification process to reduce optical loss. The anisotropic etching process of KOH can be applied by texturing fixation.
이와 같이 형성된 솔라셀 기판의 상면에 대한 구체적인 평가 및 분석이 필요하다. 특히, 텍스쳐링 공정 후, 기판의 표면 특성에 따라서, 솔라 셀의 품질이 결정될 수 있다.Detailed evaluation and analysis of the top surface of the thus formed solar cell substrate is required. Particularly, after the texturing process, the quality of the solar cell can be determined according to the surface characteristics of the substrate.
실시예는 효과적으로, 신속하게, 텍스쳐링된 기판의 표면을 평가하는 방법을 제공하고자 한다.The embodiments intend to provide a method for effectively, quickly, evaluating the surface of a textured substrate.
실시예에 따른 기판을 평가하는 방법은 기판의 상면을 텍스쳐링하여, 복수의 돌기들을 형성하는 단계; 상기 텍스쳐링된 상면을 촬영하는 단계; 상기 돌기들의 높이 중, 최고 높이 및 최저 높이를 계산하는 단계; 상기 최고 높이, 상기 최저 높이 및 하기의 수식1을 이용하여, 기준 높이를 계산하는 단계; 및 상기 기준 높이보다 더 높은 돌기들을 포함하는 텍스쳐링 영역 및 상기 기준 높이보다 더 낮은 돌기들을 포함하는 비텍스쳐링 영역을 계산하는 단계를 포함한다.A method of evaluating a substrate according to an embodiment includes: texturing an upper surface of a substrate to form a plurality of projections; Photographing the textured top surface; Calculating a maximum height and a minimum height among the heights of the protrusions; Calculating a reference height using the maximum height, the minimum height, and Formula 1; And calculating a non-texturing region including a texturing region including protrusions higher than the reference height and protrusions lower than the reference height.
수식1Equation 1
Hr= (Hmax-Hmin)×F+HminHr = (Hmax-Hmin) F + Hmin
여기서, Hr은 기준 높이이고, Hmax는 최고 높이이고, Hmin은 최저 높이이고, F는 비율 인자이다.Here, Hr is a reference height, Hmax is a maximum height, Hmin is a minimum height, and F is a ratio factor.
실시예에 따른 기판을 평가하는 방법은 간단한 수식1을 사용하여, 텍스쳐링 영역 및 비텍스쳐링 영역을 계산할 수 있다. 특히, 수식1은 최고 높이, 최저 높이 및 비율 인자로 간단하게, 기준 높이를 계산할 수 있다.The method of evaluating the substrate according to the embodiment can calculate the texturing area and the non-texturing area using the simple expression 1. In particular, Equation 1 can calculate the reference height simply by the maximum height, the minimum height, and the ratio factor.
또한, 실시예에 따른 기판을 평가하는 방법은 상기 기준 높이보다 높은 돌기들을 포함하는 영역을 텍스쳐링 영역으로 정의하고, 상기 기준 높이보다 낮은 돌기들을 포함하는 영역을 비텍스쳐링 영역으로 정의할 수 있다.In addition, in the method of evaluating a substrate according to an embodiment, a region including protrusions higher than the reference height may be defined as a texturing region, and a region including protrusions lower than the reference height may be defined as a non-texturing region.
즉, 실시예에 따른 기판을 평가하는 방법은 효율적으로, 신속하게 텍스쳐링된 기판의 표면을 평가하고, 기판의 불량 여부를 용이하게 판단할 수 있다.That is, the method of evaluating the substrate according to the embodiment can efficiently and quickly evaluate the surface of the textured substrate and easily judge whether or not the substrate is defective.
도 1은 실시예에 따른 기판을 평가하는 방법을 도시한 블럭도이다.1 is a block diagram illustrating a method for evaluating a substrate according to an embodiment.
이하, 도면을 바탕으로 실시예에 따른 기판을 평가하는 방법을 설명한다.Hereinafter, a method for evaluating a substrate according to an embodiment will be described based on the drawings.
도 1은 실시예에 따른 기판을 평가하는 방법을 도시한 블럭도이다.1 is a block diagram illustrating a method for evaluating a substrate according to an embodiment.
도 1을 참조하면, 먼저, 기판의 적어도 일면이 텍스쳐링된다(S10). 더 자세하게, 상기 기판의 상면이 텍스쳐링될 수 있다. 상기 기판은 태양전지용 기판일 수 있다. 상기 기판은 실리콘 웨이퍼일 수 있다.Referring to FIG. 1, at least one side of a substrate is textured (S10). More specifically, the top surface of the substrate can be textured. The substrate may be a substrate for a solar cell. The substrate may be a silicon wafer.
상기 기판은 실리콘 멜트를 이용한 잉곳 성장 공정 후, 상기 잉곳의 크롭핑 및 와이어 소잉 공정을 통하여 형성될 수 있다. 상기 기판의 두께는 약 100㎛ 내지 약 500㎛일 수 있다.The substrate may be formed by an ingot growth process using a silicon melt, and a process of cropping and wire-sheeting the ingot. The thickness of the substrate may range from about 100 [mu] m to about 500 [mu] m.
상기 텍스쳐링 공정은 이방성 식각 공정에 의해서 진행될 수 있다. 상기 텍스쳐링 공정은 수산화 칼륨 수용액 등과 같은 식각액을 사용하는 이방성 식각 공정에 의해서 진행될 수 있다. 즉, 상기 기판은 수산화 칼륨 수용액 등과 같은 식각액에 딥핑되고, 상기 기판의 외부면은 이방성 식각 공정에 의해서 텍스쳐링될 수 있다.The texturing process may be performed by an anisotropic etching process. The texturing process may be performed by an anisotropic etching process using an etchant such as an aqueous solution of potassium hydroxide or the like. That is, the substrate is dipped into an etchant such as an aqueous potassium hydroxide solution, and the outer surface of the substrate can be textured by an anisotropic etching process.
이에 따라서, 상기 기판에는 요철이 형성된다. 즉, 상기 기판의 상면에는 다수 개의 돌기들이 형성된다. 상기 돌기들은 피라미드 형상을 가질 수 있다. 상기 돌기들은 상기 기판의 상면에 전체적으로 형성될 수 있다.Accordingly, the substrate is provided with irregularities. That is, a plurality of protrusions are formed on the upper surface of the substrate. The protrusions may have a pyramid shape. The protrusions may be formed entirely on the upper surface of the substrate.
상기 돌기들의 높이는 약 0.001㎛ 내지 약 15㎛일 수 있다. 상기 돌기들의 높이는 약 2㎛ 내지 약 12㎛일 수 있다.The height of the protrusions may be about 0.001 탆 to about 15 탆. The height of the protrusions may be about 2 [mu] m to about 12 [mu] m.
이후, 상기 기판의 외부 표면은 촬영된다. 더 자세하게, 상기 텍스쳐링된 기판의 표면은 촬영된다. 더 자세하게, 상기 기판의 상면은 촬영된다(S20).Thereafter, the outer surface of the substrate is photographed. More specifically, the surface of the textured substrate is photographed. More specifically, the upper surface of the substrate is photographed (S20).
상기 기판의 상면은 2D 이미지 또는 3D 이미지로 촬영될 수 있다. 상기 기판의 상면은 주사 전자 현미경(scanning electron microscope;SEM) 또는 원자힘 현미경(atomic force microscope;AFM) 등을 통하여 촬영될 수 있다.The upper surface of the substrate may be photographed as a 2D image or a 3D image. The upper surface of the substrate may be photographed through a scanning electron microscope (SEM) or an atomic force microscope (AFM).
또한, 상기 기판의 상면은 레이저 현미경(laser microscope)를 통하여 촬영될 수 있다. 즉, 상기 기판의 상면에 레이저가 조사되고, 특정 영역으로의 반사되는 광을 센싱하여, 상기 기판의 상면이 촬영될 수 있다.In addition, the upper surface of the substrate may be photographed through a laser microscope. That is, a laser is irradiated on the upper surface of the substrate, and the upper surface of the substrate can be photographed by sensing light reflected to a specific region.
이후, 상기 돌기들의 높이가 각각 계산된다(S30). 더 자세하게, 상기 기판의 상면이 3D 이미지로 촬영되는 경우, 상기 돌기들의 높이가 각각 계산될 수 있다.Then, the heights of the protrusions are respectively calculated (S30). More specifically, when the upper surface of the substrate is photographed with a 3D image, the height of the projections can be calculated respectively.
상기 기판의 상면이 2D로 촬영되는 경우, 상기 돌기들의 높이는 상기 돌기들의 면적(외곽 길이)을 통하여 계산될 수 있다. 즉, 상기 돌기들이 피라미드 형상을 가지는 경우, 상기 돌기들의 외곽은 사각형 형상을 가지게 된다.When the upper surface of the substrate is photographed in 2D, the height of the projections can be calculated through the area (outer length) of the projections. That is, when the protrusions have a pyramid shape, the outer peripheries of the protrusions have a rectangular shape.
이때, 상기 기판은 단결정 구조를 가지는 경우, 상기 돌기들의 모서리 및 상기 기판의 상면 사이의 각도는 돌기들의 높이에 상관없이 거의 일정할 수 있다. 즉, 상기 기판은 실리콘 단결정으로 이루어지는 경우, 상기 돌기들은 동일한 꼭지각을 가지도록 형성될 수 있다.At this time, when the substrate has a single crystal structure, the angle between the edges of the projections and the upper surface of the substrate may be substantially constant regardless of the height of the projections. That is, when the substrate is made of silicon single crystal, the protrusions may be formed to have the same apex angle.
따라서, 상기 돌기들의 꼭지각이 측정된다. 예를 들어, 상기 돌기들의 모서리 및 상기 기판의 상면 사이의 각도가 측정될 수 있다. 이에 따라서, 상기 돌기들의 높이는 다음과 같은 수식2에 의해서 구해질 수 있다.Accordingly, the apex angle of the protrusions is measured. For example, the angle between the edge of the protrusions and the top surface of the substrate can be measured. Accordingly, the height of the protrusions can be obtained by the following equation (2).
수식2Equation 2
H = (L/√2)×tanθH = (L /? 2) x tan?
여기서, H는 각각의 돌기의 높이이고, L은 돌기의 외곽의 일 변의 길이이고, θ는 돌기의 모서리 및 기판의 상면 사이의 각도이다.Here, H is the height of each projection, L is the length of one side of the outer periphery of the projection, and? Is the angle between the edge of the projection and the upper surface of the substrate.
이와 같이, 각각의 돌기들의 높이가 구해진 후, 최고 높이 및 최저 높이가 구해진다. 즉, 상기 돌기들의 높이가 계산되면, 가장 높은 돌기의 높이 및 가장 낮은 돌기의 높이가 구해진다.Thus, after the height of each projection is obtained, the maximum height and the minimum height are obtained. That is, when the height of the protrusions is calculated, the height of the highest protrusion and the height of the lowest protrusion are obtained.
이후, 상기 최고 높이, 상기 최저 높이 및 비율 인자를 통하여, 기준 높이가 계산될 수 있다(S40).Then, the reference height can be calculated through the maximum height, the minimum height, and the ratio factor (S40).
상기 기준 높이는 다음과 같은 수식1에 의해서 계산될 수 있다.The reference height can be calculated by the following equation (1).
수식1Equation 1
Hr= (Hmax-Hmin)×F+HminHr = (Hmax-Hmin) F + Hmin
여기서, Hr은 기준 높이이고, Hmax는 최고 높이이고, Hmin은 최저 높이이고, F는 비율 인자이다.Here, Hr is a reference height, Hmax is a maximum height, Hmin is a minimum height, and F is a ratio factor.
상기 비율 인자는 측정자가 임의로 설정할 수 있다. 더 자세하게, 상기 비율 인자는 상기 기판의 특성 및 상기 기판을 통하여 형성하고자 하는 태양 전지 등의 특성에 따라서 다양하게 조절될 수 있다.The rate factor can be set by the measurer arbitrarily. More specifically, the ratio factors can be variously adjusted according to characteristics of the substrate and characteristics of a solar cell to be formed through the substrate.
상기 비율 인자는 0.35 내지 0.45일 수 있다. 더 자세하게, 상기 비율 인자는 0.38 내지 0.42일 수 있다.The ratio factor may be 0.35 to 0.45. More specifically, the ratio factor may be 0.38 to 0.42.
이후, 상기 기준 높이를 사용하여, 텍스쳐링 영역 및 비텍스쳐링 영역이 계산된다(S50).Thereafter, the texturing area and the non-texturing area are calculated using the reference height (S50).
상기 텍스쳐링 영역은 상기 기준 높이와 같거나, 보다 더 높은 돌기들이 포함되는 영역이다. 상기 비텍스쳐링 영역은 상기 기준 높이보다 더 낮은 돌기들이 포함되는 영역이다.The texturing area is an area including protrusions equal to or higher than the reference height. The non-texturing region is an area including protrusions lower than the reference height.
즉, 상기 돌기들의 높이가 각각 계산되고, 상기 기준 높이가 계산되어, 간단하게, 상기 텍스쳐링 영역 및 상기 비텍스쳐링 영역이 계산될 수 있다.That is, the heights of the protrusions are each calculated, and the reference height is calculated, so that the texturing area and the non-texturing area can be calculated simply.
이때, 상기 비율 인자가 너무 낮은 경우, 상기 기준 높이가 낮아지게 된다. 이에 따라서, 실제적으로 텍스쳐링 효과가 거의 없는 영역인, 비텍스쳐링 영역으로 표시되어야 할 부분도 텍스쳐링 영역으로 표시될 수 있다.At this time, if the ratio factor is too low, the reference height becomes low. Accordingly, the portion to be displayed as the non-texturing region, which is an area having practically no texturing effect, can also be displayed as the texturing region.
또한, 상기 비율 인자가 너무 높은 경우, 상기 기준 높이가 너무 높아지게 된다. 이에 따라서, 실제적으로 텍스쳐링 효과가 충분한 영역도 비텍스쳐링 영역으로 계산되어, 검사되는 기판은 불량으로 판단될 수 있다.In addition, when the ratio factor is too high, the reference height becomes too high. Accordingly, an area having a practically sufficient texturing effect is calculated as a non-texturing area, so that the substrate to be inspected can be judged to be defective.
또한, 상기 텍스쳐링 영역 및 상기 비텍스쳐링 영역은 모니터 등과 같은 표시부를 통하여 표시될 수 있다. 이에 따라서, 작업자는 상기 텍스쳐링 영역 및 상기 비텍스쳐링 영역을 육안으로 확인할 수 있다.In addition, the texturing area and the non-texturing area may be displayed through a display unit such as a monitor. Accordingly, the operator can visually confirm the texturing area and the non-texturing area.
앞서 설명한 바와 같이, 실시예에 따른 기판을 평가하는 방법은 간단한 상기 수식1을 사용하여, 상기 텍스쳐링 영역 및 상기 비텍스쳐링 영역을 계산할 수 있다. 특히, 수식1은 최고 높이, 최저 높이 및 비율 인자로 간단하게, 기준 높이를 계산할 수 있다.As described above, the method for evaluating the substrate according to the embodiment can calculate the texturing area and the non-texturing area using the simple expression (1). In particular, Equation 1 can calculate the reference height simply by the maximum height, the minimum height, and the ratio factor.
또한, 실시예에 따른 기판을 평가하는 방법은 상기 기준 높이보다 높은 돌기들을 포함하는 영역을 텍스쳐링 영역으로 정의하고, 상기 기준 높이보다 낮은 돌기들을 포함하는 영역을 비텍스쳐링 영역으로 정의할 수 있다.In addition, in the method of evaluating a substrate according to an embodiment, a region including protrusions higher than the reference height may be defined as a texturing region, and a region including protrusions lower than the reference height may be defined as a non-texturing region.
즉, 실시예에 따른 기판을 평가하는 방법은 효율적으로, 신속하게 텍스쳐링된 기판의 표면을 평가하고, 상기 기판의 불량 여부를 용이하게 판단할 수 있다.That is, the method of evaluating the substrate according to the embodiment can efficiently and quickly evaluate the surface of the textured substrate and easily judge whether or not the substrate is defective.
또한, 실시예에 따른 기판을 평가하는 방법은 2D 촬영을 통하여, 용이하게, 각각의 돌기들의 높이를 측정할 수 있다.In addition, the method of evaluating the substrate according to the embodiment can easily measure the height of each projection through 2D photographing.
이와 같이 평가된 기판은 실리콘계 태양전지의 실리콘 기판으로 사용될 수 있다.The substrate thus evaluated can be used as a silicon substrate of a silicon-based solar cell.
또한, 이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.In addition, the features, structures, effects and the like described in the embodiments are included in at least one embodiment of the present invention, and are not necessarily limited to only one embodiment. Furthermore, the features, structures, effects and the like illustrated in the embodiments can be combined and modified by other persons skilled in the art to which the embodiments belong. Therefore, it should be understood that the present invention is not limited to these combinations and modifications.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It will be understood that various modifications and applications are possible. For example, each component specifically shown in the embodiments can be modified and implemented. It is to be understood that all changes and modifications that come within the meaning and range of equivalency of the claims are therefore intended to be embraced therein.
Claims (7)
상기 텍스쳐링된 상면을 촬영하는 단계;
상기 돌기들의 높이 중, 최고 높이 및 최저 높이를 계산하는 단계;
상기 기판의 특성 및 상기 기판을 통하여 형성하고자 하는 제품의 특성을 고려한 비율인자(F)를 결정하는 단계;
상기 최고 높이, 상기 최저 높이 및 상기 설정된 비율인자를 대입한 하기의 수식1을 이용하여, 기준 높이를 계산하는 단계; 및
상기 기준 높이보다 더 높은 돌기들을 포함하는 텍스쳐링 영역 및 상기 기준 높이보다 더 낮은 돌기들을 포함하는 비텍스쳐링 영역을 계산하는 단계를 포함하고,
상기 비율인자는 0.35 내지 0.45인 기판을 평가하는 방법.
수식1
Hr= (Hmax-Hmin)×F+Hmin
여기서, Hr은 기준 높이이고, Hmax는 최고 높이이고, Hmin은 최저 높이이고, F는 비율 인자이다.Texturing an upper surface of a substrate to form a plurality of projections;
Photographing the textured top surface;
Calculating a maximum height and a minimum height among the heights of the protrusions;
Determining a ratio factor (F) that takes into account characteristics of the substrate and characteristics of a product to be formed through the substrate;
Calculating a reference height using the maximum height, the minimum height, and the set ratio factor; And
Calculating a non-texturing area including a texturing area including protrusions higher than the reference height and protrusions lower than the reference height,
Wherein the ratio factor is 0.35 to 0.45.
Equation 1
Hr = (Hmax-Hmin) F + Hmin
Here, Hr is a reference height, Hmax is a maximum height, Hmin is a minimum height, and F is a ratio factor.
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2012
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