KR101502790B1 - 듀얼 소결 챔버가 구비되는 태양전지 제조장치 및 그의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 듀얼 소결 챔버가 구비되는 태양전지 제조장치는 실리콘 기판이 장착되어 일 방향으로 이동시키는 컨베이어 벨트와, 상기 실리콘 기판의 상면에 금속 페이스트로 전면 전극 패턴을 인쇄하고 건조하는 제 1 인쇄 챔버와, 상기 전면 전극 패턴이 인쇄된 상기 실리콘 기판을 설정된 온도로 소결 처리하여 전면 전극을 형성하고, 상기 컨베이어 벨트의 하측에 배치되어 소결 처리되는 상기 실리콘 기판의 하면을 냉각시키는 제 1 냉각부가 구비되는 제 1 듀얼 소결 챔버와, 상기 실리콘 기판의 상하면을 뒤집어, 상기 실리콘 기판의 상면을 상기 컨베이어 벨트 상에 배치시키는 기판터닝 챔버와, 상기 실리콘 기판의 하면에 금속 페이스트로 후면 전극 패턴을 인쇄하고 건조하는 제 2 인쇄 챔버 및 상기 후면 전극 패턴이 인쇄된 상기 실리콘 기판을 소결 처리하여 후면 전극을 형성하고, 상기 컨베이어 벨트의 하측에 배치되어 소결 처리되는 상기 실리콘 기판의 상면을 냉각시키는 제 2 냉각부가 구비되는 제 2 듀얼 소결 챔버를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 태양전지 제조장치 및 태양전지 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 태양전지 제조시 기판의 전면 전극 및 후면 전극 증착을 위한 소결 공정에서 열 팽창계수의 차이로 인한 실리콘 기판의 휨(bowing)을 방지하기 위하여 소결 공정과 냉각 공정을 동시에 수행할 수 있는 듀얼 소결 챔버가 구비되는 태양전지 제조장치 및 태양전지 제조방법에 관한 것이다.
최근 석유나 석탄과 같은 화석자원 등의 에너지 자원의 고갈과 환경오염 문제 등으로 인하여, 화석자원을 대체할 수 있는 대체 에너지 자원에 대한 관심이 높아지고 있는 실정이다.
특히, 태양에너지를 전기에너지로 변환할 수 있는 태양전지는, 에너지 자원이 풍부하고 환경오염에 대한 문제점이 없어 그 연구개발이 활발히 진행되고 있다.
일반적인 태양전지는 PN접합 다이오드 형태로서, 도 1에 나타낸 바와 같이, p형 반도체층(12) 상에 n형 반도체층(13)이 구비되며, 기판 전면과 후면에 각각 전면전극(15)과 후면전극(16)이 구비될 수 있다. 또한, 기판(11) 전면 상에는 표면 반사를 최소화하기 위한 반사방지막(14)이 구비될 수 있다.
이때, p형 반도체층(12) 및 n형 반도체층(13)은 하나의 기판에 구현되는 것으로, 일반적으로 p형 실리콘 웨이퍼의 상층부에 n형 불순물 이온을 주입 및 확산(diffusion)시켜 n형 반도체층을 형성할 수 있다.
이와 같은, 태양전지(10)에 빛이 입사되면 빛과 태양전지의 반도체를 구성하는 물질과의 상호 작용으로 (-)전하를 띤 전자와 전자가 빠져나가 (+)전하를 띤 정공이 발생하여 이들이 이동하면서 전류가 흐르게 되는데, 이를 광기전력효과(光起電力效果, photovoltaic effect)라고 한다.
태양전지(10)를 구성하는 p형 반도체층(12) 및 n형 반도체층(13) 중 전자는 n형 반도체층(13) 쪽으로, 정공은 p형 반도체층(12) 쪽으로 끌어 당겨져 각각 n형 반도체층(13) 및 p형 반도체층(12)과 접합된 전극(15, 16)으로 이동하게 되어 이 전극(15, 16)들을 전선으로 연결함으로써 흐르는 전기를 통해 전력을 얻을 수 있다.
태양전지를 이루는 전면전극과 후면전극은 스크린 인쇄 등을 통해 기판 전면 및 후면 상에 도포한 후, 고온으로 소결시켜 형성할 수 있다.
예를 들어, 공개특허 제10-2009-0007063호는 태양전지 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 반도체 기판 상에 에미터층을 형성하는 단계, 에미터층상에 도전성 투명전극층을 형성하는 단계, 도전성 투명전극층 상에 도전성 투명전극층과 전기적으로 연결되는 제 1 전극을 형성하는 단계 및 반도체 기판의 후면에 제 2 전극을 형성하는 단계를 포함하고, 제 1 전극 및 제 2 전극은 전극 패턴을 형성한 후 일정 온도로 소결하도록 구성되어 있다.
상기와 같이, 태양전지 제조시, 공정효율 향상을 통해 통상 컨베이어 벨트 방식을 이용하여, 컨베이어 벨트 이동경로의 특정 지점에 소결 장비를 구비시킴으로써 태양전지 기판에 대한 소결 공정이 이루어지도록 하고 있다.
그러나, 상기와 같은 소결 공정은 고온에서 열처리 공정이 이루어지기 때문에 실리콘 기판 상·하부 전극의 열 팽창계수 차이로 인해 휘어짐이 발생할 수 있다. 또한, 최근에는 기판으로 사용되는 실리콘 웨이퍼가 100 ∼160 마이크론 정도의 두께로 초박형화로 이루어지기 때문에 실리콘 기판의 휘어짐이나 열적 손상을 초래하여 태양전지의 성능을 저하시킬 수 있다는 문제점이 크게 대두되고 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 전극 형성을 위해 고온으로 소결 공정이 수행되는 소결 챔버 내의 실리콘 기판이 이송되는 컨베이어 벨트 하부에 냉각부를 설치하여, 소결 공정과 동시에 실리콘 기판을 냉각함으로써 소결 공정 시 발생될 수 있는 실리콘 기판 상·하부 전극의 열 팽창계수 차이로 인해 발생될 수 있는 휘어짐을 방지할 수 있는 듀얼 소결 챔버가 구비되는 태양전지 제조장치 및 태양전지 제조방법의 제공을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 듀얼 소결 챔버의 후단에 냉각 챔버를 배치시킴으로써, 소결 공정 후 연속적으로 냉각 공정을 수행하여 실리콘 기판의 휘어짐을 방지할 수 있는 듀얼 소결 챔버가 구비되는 태양전지 제조장치 및 태양전지 제조방법의 제공을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 전면 전극 및 후면 전극을 형성하는 공정을 분리하여 수행함으로써, 컨베이어 벨트 상에 잔류하는 금속성분에 의해 발생될 수 있는 전극의 불량률을 최소화 시킬 수 있는 듀얼 소결 챔버가 구비되는 태양전지 제조장치 및 태양전지 제조방법의 제공을 목적으로 한다.
그러나 본 발명의 목적은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 듀얼 소결 챔버가 구비되는 태양전지 제조장치는, 실리콘 기판이 장착되어 일 방향으로 이동시키는 컨베이어 벨트와, 상기 실리콘 기판의 상면에 금속 페이스트로 전면 전극 패턴을 인쇄하고 건조하는 제 1 인쇄 챔버와, 상기 전면 전극 패턴이 인쇄된 상기 실리콘 기판을 설정된 온도로 소결 처리하여 전면 전극을 형성하고, 상기 컨베이어 벨트의 하측에 배치되어 소결 처리되는 상기 실리콘 기판의 하면을 냉각시키는 제 1 냉각부가 구비되는 제 1 듀얼 소결 챔버와, 상기 실리콘 기판의 상하면을 뒤집어, 상기 실리콘 기판의 상면을 상기 컨베이어 벨트 상에 배치시키는 기판터닝 챔버와, 상기 실리콘 기판의 하면에 금속 페이스트로 후면 전극 패턴을 인쇄하고 건조하는 제 2 인쇄 챔버 및 상기 후면 전극 패턴이 인쇄된 상기 실리콘 기판을 소결 처리하여 후면 전극을 형성하고, 상기 컨베이어 벨트의 하측에 배치되어 소결 처리되는 상기 실리콘 기판의 상면을 냉각시키는 제 2 냉각부가 구비되는 제 2 듀얼 소결 챔버를 포함하고, 상기 제 1 인쇄 챔버, 제 1 듀얼 소결 챔버, 기판터닝 챔버, 제 2 인쇄 챔버 및 제 2 듀얼 소결 챔버는 상기 컨베이어 벨트의 이동 방향을 따라 순차적으로 배치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 듀얼 소결 챔버가 구비되는 태양전지 제조장치는, 상기 제 1 냉각부가 냉각매체를 공급하는 제 1 냉각매체 공급부 및 상기 컨베이어 벨트의 하측과 평행하게 배치되어 상기 제 1 냉각매체 공급부로부터 공급되는 냉각매체가 이송되도록 내부에 유로가 형성된 제 1 냉각관을 포함하고, 상기 제 1 냉각관은 지그재그 형태로 배치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 듀얼 소결 챔버가 구비되는 태양전지 제조장치는, 상기 제 2 냉각부가 냉각매체를 공급하는 제 2 냉각매체 공급부 및 상기 컨베이어 벨트의 하측과 평행하게 배치되어 상기 제 2 냉각매체 공급부로부터 공급되는 냉각매체가 이송되도록 내부에 유로가 형성된 제 2 냉각관을 포함하고, 상기 제 2 냉각관은 지그재그 형태로 배치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 듀얼 소결 챔버가 구비되는 태양전지 제조장치는, 상기 제 1 듀얼 소결 챔버 및 제 2 듀얼 소결 챔버가 900℃ ∼ 1000℃로 상기 실리콘 기판을 소결시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 듀얼 소결 챔버가 구비되는 태양전지 제조장치는, 상기 제 1 인쇄 챔버 및 제 2 인쇄 챔버에서 인쇄되는 금속 페이스트가 Al, Ag 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군에서 선택되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 제 1 인쇄 챔버, 제 1 듀얼 소결 챔버, 기판터닝 챔버, 제 2 인쇄 챔버 및 제 2 듀얼 소결 챔버가 컨베이어 벨트의 구동 방향을 따라 순차적으로 배치되는 듀얼 소결 챔버가 구비되는 태양전지 제조장치를 이용한 태양전지 제조방법은, 상기 제 1 인쇄 챔버에서 실리콘 기판의 상면에 금속 페이스트로 전면 전극 패턴을 인쇄하고 건조하는 제 1 단계와, 상기 제 1 듀얼 소결 챔버에서 상기 전면 전극 패턴이 인쇄된 상기 실리콘 기판을 설정된 온도로 소결 처리하여 전면 전극을 형성하고, 상기 컨베이어 벨트의 하측에 배치되는 제 1 냉각부를 통해 소결 처리되는 상기 실리콘 기판의 하면을 냉각하는 제 2 단계와, 상기 기판터닝 챔버에서 상기 실리콘 기판에 대해 상하면을 뒤집어, 상기 실리콘 기판의 상면을 상기 컨베이어 벨트 상에 배치하는 제 3 단계와, 상기 제 2 인쇄 챔버에서 실리콘 기판의 하면에 금속 페이스트로 후면 전극 패턴을 인쇄하고 건조하는 제 4 단계 및 상기 제 2 듀얼 소결 챔버에서 상기 후면 전극 패턴이 인쇄된 상기 실리콘 기판을 소결 처리하여 후면 전극을 형성하고, 상기 컨베이어 벨트의 하측에 배치되는 제 2 냉각부를 통해 소결 처리되는 상기 실리콘 기판의 상면을 냉각하는 제 5 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 태양전지 제조방법은, 상기 제 2 단계 및 제 5 단계에서, 상기 제 1 듀얼 소결 챔버 및 제 2 듀얼 소결 챔버는 900℃ ∼ 1000℃로 상기 실리콘 기판을 소결시키는 것을 특징으로 한다.
아울러, 본 발명에 따른 태양전지 제조방법은, 상기 제 1 단계 및 제 4 단계에서, 상기 실리콘 기판에 인쇄되는 금속 페이스트는 Al, Ag 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군에서 선택되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 듀얼 소결 챔버가 구비되는 태양전지 제조장치 및 태양전지 제조방법에 따르면, 전극 형성을 위해 고온으로 소결 공정이 수행되는 듀얼 소결 챔버 내에 실리콘 기판이 이송되는 컨베이어 벨트 하부에 냉각부를 설치하여, 소결 공정과 동시에 실리콘 기판을 냉각함으로써 소결 공정 시 발생될 수 있는 실리콘 기판의 휘어짐을 방지할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면 듀얼 소결 챔버의 후단에 냉각 챔버를 배치시킴으로써, 소결 공정 후 연속적으로 냉각 공정을 수행하여 실리콘 기판의 휘어짐을 방지할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명의 듀얼 소결 챔버가 구비되는 태양전지 제조장치 및 태양전지 제조방법은 전면 전극 및 후면 전극을 형성하는 공정을 분리하여 수행함으로써, 컨베이어 벨트 상에 잔류하는 금속성분에 의해 전극 형성시 발생되는 전극 불량을 방지할 수 있는 이점이 있다.
도 1은, p형 실리콘 기판으로 이루어지는 태양전지를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는, 본 발명에 따른 듀얼 소결 챔버가 구비되는 태양전지 제조장치의 구성을 개략적으로 나타내는 구성도이다.
도 3은, 본 발명에 따른 듀얼 소결 챔버의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 4는, 본 발명에 따른 듀얼 소결 챔버가 구비되는 태양전지 제조장치를 이용하여 태양전지를 제조하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 2는, 본 발명에 따른 듀얼 소결 챔버가 구비되는 태양전지 제조장치의 구성을 개략적으로 나타내는 구성도이다.
도 3은, 본 발명에 따른 듀얼 소결 챔버의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 4는, 본 발명에 따른 듀얼 소결 챔버가 구비되는 태양전지 제조장치를 이용하여 태양전지를 제조하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예의 상세한 설명은 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
본 발명의 개념에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 듀얼 소결 챔버가 구비되는 태양전지 제조장치의 구성을 개략적으로 나타내는 구성도이고, 도 3은 듀얼 소결 챔버의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 태양전지 제조장치(1)는, 제 1 인쇄 챔버(110), 제 1 듀얼 소결 챔버(120), 기판터닝 챔버(130), 제 2 인쇄 챔버(140) 및 제 2 듀얼 소결 챔버(150)를 포함하고, 제 1 듀얼 소결 챔버(120) 및 제 2 듀얼 소결 챔버(150)에는 각각 제 1 냉각부(200) 및 제 2 냉각부(300)가 구비될 수 있다.
특히, 태양전지 제조장치(1)를 이루는 각 구성들은, 다수개의 롤러(101)의 회전 구동과 연동하여 일 방향으로 이동되는 컨베이어 벨트(100)의 구동 방향을 따라 순차적으로 배치될 수 있다. 따라서, 컨베이어 벨트(100)에 장착되는 실리콘(Si) 기판(11)은, 이 컨베이어 벨트(100)의 이동에 따라 각 각 챔버로 이동될 수 있다.
또한, 실리콘 기판(11)은 컨베이어 벨트(100) 상에 직접 장착되거나, 또는 도시하지는 않았지만, 별도의 트레이(tray)에 고정되어 컨베이어 벨트(100) 상에 장착될 수 있다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 제 1 인쇄 챔버(110)에서는 실리콘 기판(11)의 상면에 금속 페이스트, 예를 들어, Al, Ag 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군에서 선택되는 금속 페이스트로 전면 전극 패턴(15')을 인쇄하고, 인쇄된 전면 전극 패턴(15')을 건조하는 것으로, 제 1 인쇄 챔버(110)에서는 스크린 프린팅 방식 또는 그라비아 인쇄 방식 등 다양한 방식으로 실리콘 기판(11)에 전면 전극 패턴(15')을 인쇄할 수 있다.
또한, 금속 페이스트는 Al, Ag 및 이들의 혼합물 외에, Ni, Cu, Ti, Pd, Cr, W, 전도성 고분자 및 이들의 혼합물 등 필요에 따라 다양한 재료를 선택할 수도 있다.
제 1 듀얼 소결 챔버(120)는 실리콘 기판(11)에 인쇄된 전면 전극 패턴(15')을 설정된 온도, 예를 들어, 900℃ ∼ 1000℃의 고온으로 실리콘 기판(11)을 소결시켜 상면에 전면 전극(15)을 형성할 수 있다. 이 경우, 사용되는 실리콘 기판(11)은 100 ∼160 마이크론 정도의 두께로 소결 공정 시 기판의 휘어짐이 발생될 수 있다.
따라서, 도면에 나타낸 바와 같이 제 1 듀얼 소결 챔버(120)에는, 실리콘 기판(11)에 대한 소결 처리와 동시에 냉각 처리를 수행할 수 있는 제 1 냉각부(200)가 구비될 수 있다.
이 냉각부(200)는 실리콘 기판(11)의 하면을 냉각시키기 위해, 컨베이어 벨트(100)의 하측과 평행하게 지그재그 형태로 배치되고 냉각매체를 이송시킬 수 있도록 내부에 유로가 형성된 제 1 냉각관(210)과, 제 1 듀얼 소결 챔버(120)의 외측에 배치되어 제 1 냉각관(210)에 냉각매체를 공급하는 제 1 냉각매체 공급부(220)를 포함할 수 있다.
이때, 제 1 냉각매체 공급부(220)에서 공급되는 냉각매체, 예를 들어, 액체 질소나 냉각수 등이 제 1 냉각관(210)을 통해 이송되어, 제 1 듀얼 소결 챔버(120)에서 소결 처리되는 실리콘 기판(11)의 하면을 냉각시킴으로써 고열로 인한 실리콘 기판(11)의 휘어짐을 방지할 수 있다.
또한, 기판터닝 챔버(130)에서는, 구체적으로 도시하지는 않았지만, 로봇 암(arm)이나 별도의 수단을 이용하여 실리콘 기판(11)의 상·하면을 뒤집어, 실리콘 기판(11)의 상면을 컨베이어 벨트(100) 상에 배치시킬 수 있다.
제 2 인쇄 챔버(150)는 실리콘 기판(11)의 하면에, 상면에 사용된 금속 페이스트와 동일한 재질의 금속 페이스트로 후면 전극 패턴(16')을 인쇄하고 건조할 수 있다.
또한, 제 2 듀얼 소결 챔버(150)는 인쇄된 후면 전극 패턴(16')을 900℃ ∼ 1000℃의 고온으로 소결하여 후면 전극(16)을 형성하고, 제 1 듀얼 소결 챔버(120)와 동일하게, 실리콘 기판(11)에 대한 소결 처리와 동시에 냉각 처리를 수행할 수 있도록 제 2 냉각부(300)가 구비될 수 있다.
제 2 냉각부(300)는 실리콘 기판(11)의 상면을 냉각시키기 위해, 컨베이어 벨트(100)의 하측과 평행하게 지그재그 형태로 배치되는 제 2 냉각관(310) 및 제 2 냉각관(310)에 냉각매체를 공급하는 제 2 냉각매체 공급부(320)를 포함하여 구성될 수 있다.
따라서, 제 2 듀얼 소결 챔버(150)에서 소결 처리되는 실리콘 기판(11)에 대해, 냉각 처리를 수행함으로써 고열로 인한 실리콘 기판(11)의 휘어짐, 즉 실리콘 기판(11)의 열 팽창계수의 차이로 인한 휘어짐을 방지할 수 있는 특징이 있다.
특히, 본 발명의 태양전지 제조장치(1)는 일 방향으로 이송되는 컨베이어 벨트(100)를 사용하여 각 챔버에서 연속 공정을 수행함으로써 대량으로 태양전지(10)를 제조할 수 있는 특징이 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 듀얼 소결 챔버를 구비하는 태양전지 제조장치(1)를 이용하여 태양전지를 제조하는 방법을 나타내는 흐름도로, 도 2 내지 도 4를 참조하면, 먼저, 컨베이어 벨트(100)에 장착된 실리콘 기판(11)이 일 방향으로 이동되어 제 1 인쇄 챔버(110)로 이송되면, 제 1 인쇄 챔버(110)에서는 실리콘 기판(11)의 상면에 금속 페이스트로 전면 전극 패턴(15')을 인쇄하여 건조한다(S101).
이후, 전면 전극 패턴(15')이 인쇄된 실리콘 기판(11)이 컨베이어 벨트(100)의 이동에 의해 제 1 듀얼 소결 챔버(120)로 인입되면, 설정된 온도(900℃ ∼ 1000℃, 바람직하게는 약 980℃)로 인입된 실리콘 기판(11)을 소결 처리하고, 동시에 제 1 냉각매체 공급부(220)로부터 컨베이어 벨트의 하측과 평행하게 배치되는 제 1 냉각관(210)에 공급되는 냉각매체를 이용하여 실리콘 기판(11)의 하면을 냉각시키면서 전면 전극(15)을 형성한다(S102).
다음에, 컨베이어 벨트(100)를 따라 기판터닝 챔버(130)로 인입된 실리콘 기판(11)에 대해 기판터닝 챔버(130)에서는 실리콘 기판(11)의 상·하면을 뒤집어(S103), 실리콘 기판(11)의 상면을 컨베이어 벨트(100) 상에 배치시킨 후, 하면이 상측을 향해 배치된 실리콘 기판(11)은 제 2 인쇄 챔버(140)에 인입되고, 제 2 인쇄 챔버(140)에서는 실리콘 기판(11)의 하면에 금속 페이스트로 후면 전극 패턴(16')을 인쇄하여 건조시킨다(S104).
이후, 제 2 듀얼 소결 챔버(150)에서는 단계(S102)와 같이, 설정된 고온으로 소결 처리하면서, 제 2 냉각매체 공급부(320)로부터 컨베이어 벨트의 하측과 평행하게 배치되는 제 2 냉각관(310)에 공급되는 냉각매체를 이용하여 실리콘 기판(11)의 상면을 냉각시키면서 후면 전극(16)을 형성함으로써(S105), 전면 전극(15) 및 후면 전극(16)이 형성된 태양전지(10)를 제조할 수 있다.
상기에서와 같이, 본 발명에서는 전극 형성을 위해 소결 공정을 수행하면서 동시에 실리콘 기판의 하부에 대한 냉각 공정을 수행함으로써, 소결 공정 시 발생될 수 있는 실리콘 기판 상·하부 전극(전면 전극 및 후면 전극)의 열 팽창계수 차이로 인해 발생될 수 있는 휘어짐을 방지할 수 있다.
상기 본 발명의 내용은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
10 : 태양전지 11 : 실리콘(Si) 기판
15 : 전면 전극 16 : 후면 전극
100 : 컨베이어 벨트 110 : 제 1 인쇄 챔버
120 : 제 1 듀얼 소결 챔버 130 : 기판터닝 챔버
140 : 제 2 인쇄 챔버 150 : 제 2 듀얼 소결 챔버
200 : 제 1 냉각부 210 : 제 1 냉각관
220 : 제 1 냉각매체 공급부 300 : 제 2 냉각부
310 : 제 2 냉각관 330 : 제 2 냉각매체 공급부
15 : 전면 전극 16 : 후면 전극
100 : 컨베이어 벨트 110 : 제 1 인쇄 챔버
120 : 제 1 듀얼 소결 챔버 130 : 기판터닝 챔버
140 : 제 2 인쇄 챔버 150 : 제 2 듀얼 소결 챔버
200 : 제 1 냉각부 210 : 제 1 냉각관
220 : 제 1 냉각매체 공급부 300 : 제 2 냉각부
310 : 제 2 냉각관 330 : 제 2 냉각매체 공급부
Claims (8)
- 실리콘 기판이 장착되어 일 방향으로 이동시키는 컨베이어 벨트;
상기 실리콘 기판의 상면에 금속 페이스트로 전면 전극 패턴을 인쇄하고 건조하는 제 1 인쇄 챔버;
상기 전면 전극 패턴이 인쇄된 상기 실리콘 기판을 설정된 온도로 소결 처리하여 전면 전극을 형성하고, 상기 컨베이어 벨트의 하측에 배치되어 소결 처리되는 상기 실리콘 기판의 하면을 냉각시키는 제 1 냉각부가 구비되는 제 1 듀얼 소결 챔버;
상기 실리콘 기판의 상하면을 뒤집어, 상기 실리콘 기판의 상면을 상기 컨베이어 벨트 상에 배치시키는 기판터닝 챔버;
상기 실리콘 기판의 하면에 금속 페이스트로 후면 전극 패턴을 인쇄하고 건조하는 제 2 인쇄 챔버; 및
상기 후면 전극 패턴이 인쇄된 상기 실리콘 기판을 소결 처리하여 후면 전극을 형성하고, 상기 컨베이어 벨트의 하측에 배치되어 소결 처리되는 상기 실리콘 기판의 상면을 냉각시키는 제 2 냉각부가 구비되는 제 2 듀얼 소결 챔버;를 포함하고,
상기 제 1 인쇄 챔버, 제 1 듀얼 소결 챔버, 기판터닝 챔버, 제 2 인쇄 챔버 및 제 2 듀얼 소결 챔버는 상기 컨베이어 벨트의 이동 방향을 따라 순차적으로 배치되며,
상기 제 1 냉각부는,
냉각매체를 공급하는 제 1 냉각매체 공급부; 및
상기 컨베이어 벨트의 하측과 평행하게 배치되어 상기 제 1 냉각매체 공급부로부터 공급되는 냉각매체가 이송되도록 내부에 유로가 형성된 제 1 냉각관;을 포함하고,
상기 제 1 냉각관은 지그재그 형태로 배치되는 것을 특징으로 하는 듀얼 소결 챔버가 구비되는 태양전지 제조장치.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 냉각부는,
냉각매체를 공급하는 제 2 냉각매체 공급부; 및
상기 컨베이어 벨트의 하측과 평행하게 배치되어 상기 제 2 냉각매체 공급부로부터 공급되는 냉각매체가 이송되도록 내부에 유로가 형성된 제 2 냉각관;을 포함하고,
상기 제 2 냉각관은 지그재그 형태로 배치되는 것을 특징으로 하는 듀얼 소결 챔버가 구비되는 태양전지 제조장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 듀얼 소결 챔버 및 제 2 듀얼 소결 챔버는 900℃ ∼ 1000℃로 상기 실리콘 기판을 소결시키는 것을 특징으로 하는 듀얼 소결 챔버가 구비되는 태양전지 제조장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 인쇄 챔버 및 제 2 인쇄 챔버에서 인쇄되는 금속 페이스트는 Al, Ag 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 듀얼 소결 챔버가 구비되는 태양전지 제조장치.
- 삭제
- 삭제
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