KR101546320B1 - 기판 열처리 장치 - Google Patents

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KR101546320B1
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석창길
강창훈
공대영
윤성호
김경신
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(주)울텍
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Abstract

본 발명의 기판 열처리 장치는, 상측 몸체와 하측 몸체를 가지며, 건조구간, 소성구간, 및 냉각제어구간으로 구획되는 몸체부; 상기 상측 몸체와 하측 몸체 사이의 반응 공간을 따라 기판 이송 방향으로 이동하면서 기판을 이송하는 벨트; 상기 상측 몸체와 하측 몸체의 건조구간 및 소성구간에 각각 설치되어 상기 기판을 가열하는 램프; 및 상기 냉각제어구간의 반응 공간 내에 설치된 냉각 제어 장치를 구비하며, 상기 냉각 제어 장치는, 상기 냉각제어구간 안으로 이송되는 기판에 냉각용 가스를 분사하여 상기 기판을 최고온도에서 미리 정해진 온도까지 낮추는데 걸리는 냉각시간을 제어하는 것을 특징으로 한다.

Description

기판 열처리 장치{apparatus for firing substrates}
본 발명은, 건조, 소성, 냉각 처리를 순차적으로 진행하는 기판 열처리 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기판의 냉각시간을 독립적으로 제어하는 냉각 제어 장치를 구비한 기판 열처리 장치에 관한 것이다.
반도체 소자, 예를 들어 결정형 실리콘 태양전지를 대량으로 제조하기 위한 양산 라인에서는, 태양전지 기판 상에 스크린 인쇄법에 의해 도전성 금속 페이스트(paste)를 도포하고, 그 다음에 램프 방식의 기판 열처리 장치 안에서 태양전지 기판을 이송하는 동안에 태양전지 기판 상의 도전성 금속 페이스트를 가열함으로써 태양전지 전극을 열처리한다.
이러한 열처리 장치로서 램프 방식의 소성로가 사용되고 있다. 램프 방식의 소성로는, 태양전지 전극에 다양한 반응이 일어날 수 있도록 예를 들어 건조 구간, 소성 구간, 및 냉각 구간으로 구획되며, 각 구간별로 동일하거나 서로 다른 온도를 유지할 수 있도록 구성된다.
종래의 소성로(10)에서는, 도 1에 도시된 바와 같이, 몸체부(11)가 상측 몸체(11a)와 하측 몸체(11b)로 구성된다. 또한, 상측 몸체(11a)와 하측 몸체(11b)의 제1 영역(Z1) 내지 제6 영역(Z6)에 각각 적외선 램프(13)가 설치되고, 상측 몸체(11a)와 하측 몸체(11b) 사이의 반응 공간(15) 내에, 태양전지 기판(1)을 기판 이송 방향으로 이송하기 위한 컨베이어 벨트(17)가 설치되고, 몸체부(11)의 기판 진입구(15a)와 기판 진출구(15b)에 각각 인접한 상측 몸체(11a)의 가장자리부에 배기구(19)가 마련되고, 제1 영역(Z1) 내지 제6 영역(Z6) 각각의 상측 몸체(11a)에 흡기구(미도시)가 마련되어 있다. 몸체부(11)의 전방부 및 후방부에는, 각각 컨베이어 벨트(17)를 이송하기 위한 롤러(R1,R2)가 설치되어 있다.
여기서, 제1 영역(Z1) 내지 제4 영역(Z4)은, 건조 구간으로서, 태양전지 기판(1) 상에 도포된 도전성 금속 페이스트(미도시)를 적외선 램프(13)로 가열함으로써 도전성 금속 페이스트에 포함되어 있는 유기물과 글래스 바인더(glass binder)와 같은 휘발성 물질 및 비휘발성 물질을 제거하는 구간이다. 제5 영역(Z5) 내지 제6 영역(Z6)은, 소성 구간으로서, 태양전지 기판(1) 상의 건조 처리된 도전성 금속 페이스트의 금속성분을 적외선 램프(13)로 가열함으로써 태양전지 기판(1)의 반도체층(미도시)과 전기적으로 접촉하는 태양전지 전극을 형성하는 구간이다. 제6 영역(Z6) 후측의 몸체부(11)에는 가열용 램프가 설치되어 있지 않다.
이와 같은 구성을 가진 소성로(10)에서는, 롤러(R1,R2)가 시계방향으로 회전함에 따라 컨베이어 벨트(17)가 화살표로 표시된 바와 같이 기판 이송 방향으로 분당 4~6미터의 속도로 이동하기 시작하면, 컨베이어 벨트(17) 상의 태양전지 기판(1)이 기판 진입구(15a)를 통하여 몸체부(11)의 반응 공간(15) 안으로 이송된다. 이어, 몸체부(11)의 건조 구간 및 소성 구간에서 태양전지 기판(1)이 이송되는 동안에, 몸체부(11)의 적외선 램프(13)가 태양전지 기판(1) 전체를 균일하게 최대온도까지 급속 가열한다. 이어, 태양전지 기판(1)의 열적 스트레스 완화 및 핸들링을 위하여, 태양전지 기판(1)은 몸체부(11)의 기판 진출구(15b)를 통하여 몸체부(11) 외부의 냉각 구간으로 이송되어 냉각된다. 따라서 태양전지 전극이 완성된다.
이와 같이 열처리되는 태양전지의 광전 변환 효율을 높이기 위하여, 각 구간에서의 반응이 적절하게 일어나도록 최적화된 공정 조건을 확립해야 한다. 즉, 구간별 온도, 벨트이송속도, 배기압력을 적절히 조정함으로써 최고온도, 구간별 온도기울기 및 온도유지시간을 최적화하는 공정조건을 확립하는 것이 요구된다.
이러한 소성로(10)와 마찬가지로, 스크린 인쇄법에 의해 도전성 금속 페이스트가 도포된 태양전지 기판을, 복수개 챔버를 통과시키는 동안에 가열용 램프에 의해 태양전지 전극을 열처리하는 기술이 특허문헌1에 개시되어 있다.
공개특허 10-2011-0024092호 공보
그런데, 도 1에 도시된 소성로(10)의 내부에서는, 흡기구로부터 몸체부(11)의 반응 공간(15)을 거쳐 배기구로 흐르는 대기상태의 공기, 압축 건기(compressed dry air: CDA)의 기류만이 존재하므로 몸체부(11) 내에서 태양전지 기판(1)의 냉각을 실시하지 않는 반면에, 몸체부(11) 외부의 냉각 구간에서 몸체부(11) 외부의 송풍장치(미도시)로부터 송풍되는 공기, 압축 건기(CDA)에 의해 태양전지 기판(1)을 서서히 냉각한다.
그러나 소성로(10)의 몸체부(11) 내에, 태양전지 기판의 냉각시간을 제어하기 위한 별도의 냉각 제어 장치가 설치되어 있지 않으므로 소성로(10) 외부의 냉각 구간에서, 태양전지 기판의 최고온도에서 예를 들어 Ag 재결정화 온도인 600℃ 정도까지의 냉각시간을 제어할 수가 없어 태양전지 전극의 냉각시간을 최적화하기가 어렵다. 그 결과, 태양전지 전극과 태양전지 반도체층의 접촉저항이 비교적 높거나, 접합 단락이 발생할 수 있으며, 그에 따라 태양전지의 병렬저항, 직렬저항 및 충실도가 대체로 양호하지 못하여 태양전지의 광전 변환 효율을 높이는데 한계가 있다.
따라서 열처리 장치 내에서 태양전지 전극의 냉각시간을 제어할 수 있는 냉각 제어 장치를 가진 열처리 장치가 요구되는 실정이다.
본 발명에 따른 기판 열처리 장치는, 상측 몸체와 하측 몸체를 가지며, 건조구간, 소성구간, 및 냉각제어구간으로 구획되는 몸체부; 상기 상측 몸체와 하측 몸체 사이의 반응 공간을 따라 기판 이송 방향으로 이동하면서 기판을 이송하는 벨트; 상기 상측 몸체와 하측 몸체의 건조구간 및 소성구간에 각각 설치되어 상기 기판을 가열하는 램프; 및 상기 냉각제어구간의 반응 공간 내에 설치된 냉각 제어 장치를 구비하며, 상기 냉각 제어 장치는, 상기 소성구간에서 가열된 후에, 상기 냉각제어구간 안으로 이송되는 기판에 대해 냉각용 가스를 분사하여 냉각시킴으로써 상기 기판의 온도를 최고온도에서 미리 정해진 온도까지 낮추는데 걸리는 냉각시간을 제어하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 냉각 제어 장치는, 상기 벨트가 기판 이송 방향으로 통과하도록 내부 공간을 갖는 본체부; 및 상기 본체부의 내부 공간에 설치되어 상기 내부 공간 내의 기판에 냉각용 가스를 분사하여 상기 냉각시간을 제어하는 냉각부를 구비하는 것이 가능하다.
바람직하게는, 상기 냉각부는, 상기 기판에 분사하는 냉각용 가스의 유량을 조절하여 상기 냉각시간을 제어하는 냉각용 가스 주입부를 구비하는 것이 가능하다.
바람직하게는, 상기 냉각부는, 상기 냉각용 가스 주입부의 일면 상에 설치되어 상기 냉각용 가스 주입부를 냉각시키는 냉각용 플레이트를 더 구비하는 것이 가능하다.
바람직하게는, 상기 냉각용 플레이트는, 상기 냉각용 가스 주입부를 냉각액에 의해 냉각시키는 것이 가능하다.
바람직하게는, 상기 냉각부는, 상기 기판의 상, 하면에 각각 상기 냉각용 가스를 분사하여 상기 냉각시간을 제어하는 제1, 2 냉각부를 구비하는 것이 가능하다.
바람직하게는, 상기 제1, 2 냉각부 각각은, 상기 기판의 상, 하면에 각각 분사하는 냉각용 가스의 유량을 조절하여 상기 냉각시간을 제어하는 제1, 2 냉각용 가스 주입부를 구비하는 것이 가능하다.
바람직하게는, 상기 제1, 2 냉각부 각각은, 상기 제1, 2 냉각용 가스 주입부의 일면 상에 설치되어 상기 제1, 2 냉각용 가스 주입부를 각각 냉각시키는 제1, 2 냉각용 플레이트를 더 구비하는 것이 가능하다.
바람직하게는, 상기 제1, 2 냉각용 플레이트 각각은, 상기 제1, 2 냉각용 가스 주입부를 각각 냉각액에 의해 냉각시키는 것이 가능하다.
본 발명에 따르면, 기판 열처리 장치 내의 냉각제어구간에 냉각 제어 장치를 추가로 설치하여 기판의 냉각시간을 제어할 수 있다.
도 1은, 종래 기술에 따른 기판 열처리 장치를 개략적으로 나타낸 단면 구성도이다.
도 2는, 본 발명에 따른 기판 열처리 장치를 개략적으로 나타낸 단면 구성도이다.
도 3은, 도 2의 냉각 제어 장치를 A-A 방향으로 절단하여 본 확대 단면 구성도이다.
도 4는, 도 3의 제1,2 냉각용 가스 주입부에서 각각 분사되는 냉각용 압축 건기(compressed dry air: CDA)의 유량별로 시간 변화에 따른 태양전지 기판의 온도 변화를 나타낸 그래프이다.
도 5는, 도 4의 A영역을 확대하여 냉각용 압축 건기의 유량별로 시간 변화에 따른 태양전지 기판의 온도 변화를 나타낸 그래프이다.
도 6은, 냉각용 가스의 4가지 유량에 따른 결정형 실리콘 태양전지의 전류-전압 특성을 나타낸 그래프이다.
이하, 본 발명의 기판 열처리 장치에 따른 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 모든 도면에 걸쳐 동일하거나 상응하는 요소에는 동일한 참조 부호를 부여하고 그 중복되는 설명을 생략하기로 한다.
도 2는, 본 발명에 따른 기판 열처리 장치를 개략적으로 나타낸 단면 구성도이고, 도 3은, 도 2의 냉각 제어 장치를 A-A 방향으로 절단하여 본 단면 구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 기판 열처리 장치(100)에서는, 몸체부(11)의 상측 몸체(11a)와 하측 몸체(11b)로 구성되고, 상측 몸체(11a)와 하측 몸체(11b)의 제1 영역(Z1) 내지 제6 영역(Z6)에 각각 가열용 램프, 예를 들어 적외선 램프(13)가 설치되고, 상측 몸체(11a)와 하측 몸체(11b) 사이의 반응 공간(15) 내에, 태양전지 기판(1)을 기판 이송 방향으로 이송하기 위한 벨트, 예를 들어 메시(mesh)형 컨베이어 벨트(17)가 설치되고, 몸체부(11)의 기판 진입구(15a)와 기판 진출구(15b)에 각각 인접한 상측 몸체(11a)의 일부분에 배기구(19)가 마련되고, 제1 영역(Z1) 내지 제6 영역(Z6)의 각각에 있어서, 상측 몸체(11a)의 일부분에 흡기구(미도시)가 마련되어 있다. 한편, 적외선 램프(13) 대신에 할로겐 램프를 비롯하여 가열용 램프로서 사용 가능한 다양한 램프도 모두 가능하다. 제1 영역(Z1) 내지 제6 영역(Z6) 각각에 적외선 램프(13)가 3개씩 설치된 것처럼 도시되어 있지만, 1개 이상 복수개 설치되는 것이 가능하다.
여기서, 제1 영역(Z1) 내지 제4 영역(Z4)은, 건조 구간으로서, 태양전지 기판(1) 상에 도포된 도전성 금속 페이스트(미도시), 예를 들어 은(Ag) 페이스트, 알루미늄(Al) 페이스트 등을 적외선 램프(13)에 의해 가열함으로써 도전성 금속 페이스트에 포함되어 있는 유기물과 글래스 바인더(glass binder)와 같은 휘발성 물질 및 비휘발성 물질을 제거하는 구간이다. 제5 영역(Z5) 내지 제6 영역(Z6)은, 소성 구간으로서, 태양전지 기판(1) 상의 건조 처리된 도전성 금속 페이스트의 금속성분을 적외선 램프(13)에 의해 건조 구간보다 더 높은 온도로 가열함으로써 태양전지 기판(1)의 반도체층(미도시)과 전기적으로 접촉하는 태양전지 전극을 형성하는 구간이다. 제6 영역(Z6) 후측의 냉각제어구간은, 태양전지 기판(1) 상의 소성 처리된 태양전지 전극의 냉각시간을 제어하는 구간이다. 냉각제어구간에는 가열용 램프가 설치되어 있지 않다.
더욱이, 상기 냉각제어구간의 반응 공간(15)에는, 태양전지 전극의 냉각시간을 제어하기 위한 냉각 제어 장치(20)가 배치되어 있다.
이러한 냉각 제어 장치(20)는, 도 3에 도시된 바와 같이 구성될 수 있다. 즉, 냉각 제어 장치(20)에서는, 예를 들어 금속 재질의 본체부(21) 내부에, 태양전지 기판(1)을 기판 이송 방향으로 이송하기 위한 메시형 컨베이어 벨트(17)가 통과할 있도록 내부 공간(22)이 마련되어 있고, 컨베이어 벨트(17)로부터 이격 거리를 두고 상, 하측에 각각 제1,2 냉각부(23,25)가 배치되어 있다. 물론, 제1 냉각부(23)만이 컨베이어 벨트(17) 상측에 배치되거나 제2 냉각부(25)만이 컨베이어 벨트(17) 하측에 배치되는 것도 가능하다. 태양전지 기판(1)의 상, 하면을 균일하게 냉각하기 위하여 컨베이어 벨트(17)의 상, 하측에 각각 제1,2 냉각부(23,25)가 배치되는 것이 바람직하다.
또한, 제1 냉각부(23)는, 컨베이어 벨트(17) 상의 태양전지 기판(1)을 향하여 냉각용 가스를 하향 주입하는 제1 냉각용 가스 주입부(23a)를 가진다. 또한, 제1 냉각부(23)는, 제1 냉각용 가스 주입부(23a)의 일면, 예를 들어 상면 상에 설치되는 제1 냉각용 플레이트(23b)를 더 구비하는 것도 가능하다. 제1 냉각용 플레이트(23b)는, 적외선 램프(13)로부터 발생하는 열에 의해 제1 냉각용 가스 주입부(23a)의 온도가 상승하는 것을 방지하여 제1 냉각용 가스 주입부(23a)의 노즐을 통하여 분사되는 냉각용 가스를 일정한 온도로 유지하도록 냉각용 액체, 예를 들어 냉각수 등에 의해 제1 냉각용 가스 주입부(23a)를 냉각한다.
마찬가지로, 제2 냉각부(25)는, 컨베이어 벨트(17) 상의 태양전지 기판(1)을 향하여 냉각용 가스를 상향 주입하는 제2 냉각용 가스 주입부(25a)를 가진다. 또한, 제2 냉각부(25)는, 제2 냉각용 가스 주입부(25a)의 일면, 예를 들어 하면 상에 설치되는 제2 냉각용 플레이트(25b)를 더 구비하는 것도 가능하다. 제2 냉각용 플레이트(25b)는, 적외선 램프(13)로부터 발생하는 열에 의해 제2 냉각용 가스 주입부(25a)의 온도가 상승하는 것을 방지하여 제2 냉각용 가스 주입부(25a)의 노즐을 통하여 분사되는 냉각용 가스를 일정 온도로 유지하도록 냉각용 액체, 예를 들어 냉각수 등에 의해 제2 냉각용 가스 주입부(25a)를 냉각한다.
또한, 제1, 2 냉각용 가스 주입부(23a,25a)는, 냉각용 가스 공급관(미도시)을 통하여 몸체부(11) 외측의 냉각용 가스 저장고(미도시)에 연결되어 있다. 제1, 2 냉각용 가스 주입부(23a,25a)에 각각 공급하는 냉각용 가스의 유량을 제어하도록 제1, 2 냉각용 가스 주입부(23a,25a)의 냉각용 가스 공급관(미도시)에 각각 가스 유량 조절기(미도시)가 설치될 수 있다.
한편, 제1, 2 냉각용 가스 주입부(23a,25a)는, 항상 냉각용 가스를 분사하도록 제어할 수 있다. 물론, 태양전지 기판(1)이 급속 냉각구간에 들어오는 것을 제1 센서(미도시)에 의해 감지하고 냉각용 가스를 분사하기 시작하고 급속 냉각구간을 빠져나가는 것을 제2 센서(미도시)에 의해 감지하여 냉각용 가스의 분사를 중지하도록 냉각가스 주입 기간을 제어하는 것도 가능하다.
또한, 제1, 2 냉각용 플레이트(23b,25b)는 냉각수 공급관(미도시)을 통하여 몸체부(11) 외측의 냉각수 저장고(미도시)에 연결된다. 제1, 2 냉각용 플레이트(23b,25b)에 공급하는 냉각수의 유량을 제어하도록 제1, 2 냉각용 플레이트(23b,25b)의 냉각수 공급관(미도시)에 각각 냉각수 유량 조절기(미도시)가 설치될 수 있다. 제1, 2 냉각용 플레이트(23b,25b) 내의 냉각수의 온도를 일정하게 유지하도록 제1, 2 냉각용 플레이트(23b,25b)와 상기 냉각수 저장고 사이의 냉각수 공급관(미도시)에, 냉각수를 순환 냉각시키는 냉각수 순환 냉각부(미도시), 예를 들어 순환 펌프 등을 설치하는 것도 가능하다.
한편, 제1, 2 냉각용 가스 주입부(23a,25a)의 냉각용 가스로는 예를 들어 압축 건기(CDA), 질소(N2) 등을 사용하는 것이 가능하며, 냉각용 가스를 예를 들어 0~80 slm(standard liter per minute)의 유량으로 공급하는 것이 가능하다.
이와 같이 구성되는 냉각 장치(20)를 구비한 기판 열처리 장치(100)의 경우, 먼저, 롤러(R1,R2)가 시계방향으로 회전함에 따라 컨베이어 벨트(17)가 화살표로 표시된 바와 같이 기판 이송 방향으로 예를 들어 분당 4~6미터의 속도로 태양전지 기판(1)을 이송하기 시작한다.
이후, 태양전지 기판(1)이 몸체부(11)의 건조 구간 및 소성 구간으로 이송되면, 상측 몸체(11a)와 하측 몸체(11b)의 적외선 램프(13)가 태양전지 기판(1)의 상, 하면에 각각 광을 조사하여 태양전지 기판(1) 상의 도전성 금속 페이스트, 예를 들어 은(Ag) 페이스트를 건조하고 소성시킨다. 이때, 태양전지 기판(1)의 상, 하면 전체는 균일하게 최고온도, 예를 들어 약 800℃의 온도까지 급속 가열된다.
이어서, 태양전지 기판(1)이 몸체부(11)의 건조 구간 및 소성 구간을 거쳐 냉각제어구간으로 이송되면, 냉각 제어 장치(20)의 제1,2 냉각부(23,25)에 의해 태양전지 기판(1)의 상, 하면을 각각 냉각시킨다. 즉, 제1,2 냉각부(23,25)의 제1, 2 냉각용 가스 주입부(23a,25a)가 냉각용 가스, 예를 들어 압축 건기(CDA), 질소(N2) 등을 태양전지 기판(1)의 상, 하면에 각각 분사하여 태양전지 기판(1)을 최고온도에서 미리 정해진 온도, 예를 들어 Ag 재결정화 온도인 600℃ 정도까지 급냉시킨다. 따라서 태양전지 기판(1)을 최고온도에서 예를 들어 Ag 재결정화 온도인 600℃ 정도까지의 냉각시간을 제어할 수가 있다.
이후, 태양전지 기판(1)이 몸체부(11)의 기판 진출구(15b)를 거쳐 몸체부(11) 외부의 냉각 구간으로 진출하면, 태양전지 기판(1)의 열적 스트레스 완화 및 핸들링을 위하여, 태양전지 기판(1)을 몸체부(11) 외부의 송풍장치(미도시)로부터 송풍되는 공기, 압축 건기에 의해 서서히 냉각한다. 따라서 태양전지 전극이 완성된다.
한편, 이와 같은 방식으로 태양전지 전극이 열처리 완료된 태양전지 기판을, 제1, 2 냉각용 가스 주입부(23a,25a)의 4가지 유량조건별로 3개씩 제조하였으며, 각 유량조건별 3개씩의 태양전지 기판에 대해 열처리 전체 구간에 걸쳐 온도를 예를 들어 0.1초 단위로 측정하고 그 평균값을 구하여 도 4a에 도시된 바와 같이 그래프로 나타내었다.
여기서, 제1, 2 냉각용 가스 주입부(23a,25a)의 4가지 유량조건 각각은, 제1 유량조건, 제2 유량조건, 제3 유량조건, 및 제4 유량조건이다. 제1 유량조건에서는, 제1, 2 냉각용 가스 주입부(23a,25a)에서 각각 분사되는 냉각용 가스, 예를 들어 압축 건기(CDA)의 유량이 모두 제로(0)이다. 제2 유량조건에서는, 제1, 2 냉각용 가스 주입부(23a,25a)에서 각각 분사되는 압축 건기(CDA)의 유량이 모두 20slm이다. 제3 유량조건에서는, 제1, 2 냉각용 가스 주입부(23a,25a)에서 각각 분사되는 압축 건기(CDA)의 유량이 모두 40slm이다. 제4 유량조건에서는, 제1, 2 냉각용 가스 주입부(23a,25a)에서 각각 분사되는 압축 건기(CDA)의 유량이 모두 60slm이다.
또한, 각 유량조건별 3개씩의 태양전지 기판에 대해 열처리 전체 구간에 걸쳐 태양전지 기판의 온도를 예를 들어 0.1초 단위로 측정하였으며, 그 평균값을 구하여 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 그래프로 나타내었다.
도 4의 그래프에서, 압축 건기(CDA)의 유량이 증가할수록 태양전지 기판의 냉각시간, 즉 태양전지 기판을 최고온도에서 예를 들어 Ag 재결정화 온도인 600℃ 정도까지 낮추는데 걸리는 냉각시간이 짧아지는 것으로 나타났다. 또한, 도 4의 A 영역을 확대한 도 5의 그래프에서, 압축 건기(CDA)의 유량이 증가할수록 상기 냉각시간이 짧아지는 것을 더욱 분명하게 확인할 수 있다. 상기 냉각시간은, 제1 유량조건에서 2.9초, 제2 유량조건에서 2.7초, 제3 유량조건에서 2.3초, 제4 유량조건에서 2.1초이었다.
이후, 이와 같은 열처리 방식으로 태양전지 전극을 갖는 결정형 실리콘 태양전지 소자(미도시)를 제조한 후, 상기 냉각시간의 변화, 또는 압축 건기(CDA)의 4가지 유량 변화에 따른 결정형 실리콘 태양전지의 전류-전압 특성을 측정하였으며, 그 결과를 도 6에 도시된 바와 같이 그래프로 나타내었다.
도 6의 그래프에서, 냉각시간이 2.3초인 제3 유량조건에서 광전 변환 효율은, 약 18.277%로 나타났다. 이는, 제1 유량조건에서 광전 변환 효율 18.037%, 제2 유량조건에서 광전 변환 효율 17.964%, 제4 유량조건에서의 광전 변환 효율 17.995%보다 높게 나타났으며, 도 1에 도시된 종래의 소성로(10)를 이용하여 제조된 태양전지의 광전 변환 효율 17.976%보다 높게 나타났다.
따라서 본 발명의 기판 열처리 장치는, 상기 냉각시간을 적절히 제어하여 태양전지의 광전 변환 효율을 종래의 소성로보다 높게 향상시킬 수 있다.
한편, 상기 설명으로부터, 당업자에게는, 본 발명의 많은 개선이나 다른 실시예가 분명하다. 따라서 상기 설명은, 예시로서만 해석되어야 하며, 본 발명을 실행하는 최선의 양태를 당업자에게 교시할 목적으로 제공된 것이다. 본 발명의 정신을 벗어나지 않고 그 구조 및/또는 기능의 상세를 실질적으로 변경할 수 있다.
1: 태양전지 기판
11: 몸체부
11a: 상측 몸체
11b: 하측 몸체
13: 적외선 램프
15: 반응 공간
15a: 기판 진입구
15b: 기판 진출구
17: 컨베이어 벨트
20: 냉각 장치
21: 본체부
22: 내부 공간
23: 제1 냉각부
23a: 제1 냉각용 가스 주입부
23b: 제1 냉각용 플레이트
25: 제2 냉각부
25a: 제2 냉각용 가스 주입부
25b: 제2 냉각용 플레이트
100: 기판 열처리 장치
Z1~Z6: 제1 영역~제6 영역

Claims (9)

  1. 상측 몸체와 하측 몸체를 가지며, 건조구간, 소성구간, 및 냉각제어구간으로 구획되는 몸체부;
    상기 상측 몸체와 하측 몸체 사이의 반응 공간을 따라 기판 이송 방향으로 이동하면서 기판을 이송하는 벨트;
    상기 상측 몸체와 하측 몸체의 건조구간 및 소성구간에 각각 설치되어 상기 기판을 가열하는 램프; 및
    상기 냉각제어구간의 반응 공간 내에 설치된 냉각 제어 장치를 구비하며,
    상기 냉각 제어 장치는, 상기 소성구간에서 가열된 후에, 상기 냉각제어구간 안으로 이송되는 기판에 대해 냉각용 가스를 분사하여 냉각시킴으로써 상기 기판의 온도를 최고온도에서 미리 정해진 온도까지 낮추는데 걸리는 냉각시간을 제어하는 것을 특징으로 하는 기판 열처리 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 냉각 제어 장치는, 상기 벨트가 기판 이송 방향으로 통과하도록 내부 공간을 갖는 본체부; 및
    상기 본체부의 내부 공간에 설치되어 상기 내부 공간 내의 기판에 냉각용 가스를 분사하여 상기 냉각시간을 제어하는 냉각부를 구비한 것을 특징으로 하는 기판 열처리 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 냉각부는, 상기 기판에 분사하는 냉각용 가스의 유량을 조절하여 상기 냉각시간을 제어하는 냉각용 가스 주입부를 구비한 것을 특징으로 하는 기판 열처리 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 냉각부는, 상기 냉각용 가스 주입부의 일면 상에 설치되어 상기 냉각용 가스 주입부를 냉각시키는 냉각용 플레이트를 더 구비한 것을 특징으로 하는 기판 열처리 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 냉각용 플레이트는, 상기 냉각용 가스 주입부를 냉각액에 의해 냉각시키는 것을 특징으로 하는 기판 열처리 장치.
  6. 제2항에 있어서, 상기 냉각부는, 상기 기판의 상, 하면에 각각 상기 냉각용 가스를 분사하여 상기 냉각시간을 제어하는 제1, 2 냉각부를 구비한 것을 특징으로 하는 기판 열처리 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제1, 2 냉각부 각각은, 상기 기판의 상, 하면에 각각 분사하는 냉각용 가스의 유량을 조절하여 상기 냉각시간을 제어하는 제1, 2 냉각용 가스 주입부를 구비한 것을 특징으로 하는 기판 열처리 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제1, 2 냉각부 각각은, 상기 제1, 2 냉각용 가스 주입부의 일면 상에 설치되어 상기 제1, 2 냉각용 가스 주입부를 각각 냉각시키는 제1, 2 냉각용 플레이트를 더 구비한 것을 특징으로 하는 기판 열처리 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제1, 2 냉각용 플레이트 각각은, 상기 제1, 2 냉각용 가스 주입부를 각각 냉각액에 의해 냉각시키는 것을 특징으로 하는 기판 열처리 장치.
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