KR20110008214A - 태양 전지를 제조하는 방법 및 소자 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 태양 전지를 제조하는 방법에 있어서, 적어도 한 면 상에 전기 전도성 재료를 각각 구비한 실리콘 함유 유리질(vitreous) 기판들을 제공하는 단계, 각 기판의 적어도 일부분을 전해조에 존재하는 전해액을 통하여 연속적으로 운반하는 단계 및 상기 운반되는 동안 상기 전해액으로부터의 물질을 상기 전기 전도성 물질로 전착하기 위한 목적으로 상기 전기 전도성 물질을, 상기 기판들이 상기 전해조를 통하여 운반되는 동안 캐소드로 작용하도록 연결하는 단계를 포함하고, 여기서 상기 기판은 운반되는 동안 컨베이어 요소에 매달려 있고 상기 기판들은 운반 방향을 따라 배치되어 있다. 본 발명은 태양 전지를 제조하는 장비를 더 포함한다.

Description

태양 전지를 제조하는 방법 및 소자 {METHOD AND DEVICE FOR PRODUCING SOLAR CELLS}
본 발명은 태양 전지를 제조하는 방법에 있어서, 적어도 한 면에서 전기 전도성 물질이 각각 제공되는 유리질 기판(vitreous)을 포함하는 실리콘을 제공하는 단계, 전해조에 존재하는 전해액을 통하여 각 기판의 적어도 일부분이 연속적으로 운반되는 단계 및 상기 운반되는 동안 상기 전기 전도성 물질에 상기 전해액으로부터 전착하는 물질 (electrodepositing material)의 용도에 대하여 상기 전해조를 통하여 상기 기판이 운반되는 동안 캐소드(cathode)로서 작용하는 상기 전기 전도성 물질을 연결하는 단계를 포함한다.
본 발명은 배타적으로 태양 전지를 제조하는 방법에 관한 것이다.
바로 지금 적어도 그러한 태양 전지의 제조는 직각의 실리콘 패널을 기판으로 주로 행해지고 있다. 그러한 기판들은 일반적으로 50 내지 300μm의 두께를 가지며, 또한 재료의 특성 때문에 매우 깨지기 쉽고 수작업으로 다루기 어렵다. 전도성 트랙은 실리콘 패널상에 입사광에 의해 패널에서 방출된 트랙 전자는 방출될 수 있는 것을 통하여 빛이 조사되는 면에 흔히 존재하고, 트랙은 연결된 부하를 포함하여 전기 회로의 요소가 된다. 효율 문제 때문에 그러한 트랙을 가능하면 작은 상기 실리콘 패널의 표면적을 덮는 것이 최선이다. 반면, 상기 트랙의 단면적은 상기 트랙을 통과할 수 있는 전류로 처리하도록 조정되어야 한다.
태양 전지의 제조에서, 은과 같은 전기 전도성이 있는 금속의 소위 시드 층(seed layer)는 상기 요구되는 최종 트랙의 형태로 적용되는 것에 대하여, 기판으로서 실리콘 패널을 사용하는 것은 잘 알려져 있다. 상기 시드 층은 그 뒤 전해 도금 또는 무전해 도금 처리에 의하여 전기 전도성 물질의 추가를 통해 더 두껍거나 높게 만들어진다. 전기 도금이 사용되는 그러한 방법의 예는 독일 출원 특허 DE10 2006 033 353 A1에 설명되어 있다. 상기 도입부에서 설명된 방법은 상기 출원에서 설명된 것과 같은 방법에 관한 것이다.
상기 출원 특허는 어떻게 기판이 세로로 줄지어서 수직 방향으로 전해조를 통과하는지에 대하여 구체적으로 설명한다. 그 목적을 달성하기 위하여, 용도는 상기 기판이 지지되고 세로로 줄지어 정렬된 컨베이어 롤러 및 캐소드 접속(cathode contact)은 상기 기판의 상부 측에 트랙이 사용될 수 있는 것을 통하여 상기 컨베이어 롤러의 직접 위에 배치된 접촉 롤러로 만들어진다. 상기 접촉 롤러는 액위(liquid level)의 부분적으로 아래에서만 연장되도록 상기 전해조에서 전해액의 액위 바로 아래에, 상기 기판은 아래를 향하는 빛의 입사면을 따라 움직인다. 각 접촉 롤러는 또한 정류기 및 애노드(anode)를 포함하는 전기회로에 전기적 스위치를 통하여 연결된다. 제어 시스템은 반드시 상기 스위치는 상기 연결된 접촉 롤러가 트랙과 접촉하는 그 순간 동안 닫힌 위치(전도 상태)에만 있도록 해야 한다. 그 뿐만 아니라, 분출 노즐(blow nozzle)은 상기 접촉 롤러가 전기 도금을 통하여 오염되는 것을 막기 위하여, 접촉 롤러의 영역에서 떨어져 전해액을 분출한다.
상기 알려진 방법은 많은 문제점을 가지고 있다. 첫 번째로 이 연결에서 상기 요구되는 전기 도금 장지는 비교적 넓은 바닥 면적을 요구한다는 것이 지적된다. 뿐만 아니라 상기 컨베이어 롤러에 의한 상기 불가피한 차단은 상기 기판이 컨베이어 롤러 위를 지나가는 기판의 일부에 전기 도금 공정의 질에 부정적인 영향을 줄 수 있다. 또한 상기 공정은 한편으로는 상기 스위치 및 상기 노즐에 요구되는 동기화, 또 다른 한편으로는 상기 전해조를 통한 상기 기판의 움직임 때문에 조절하는 것이 비교적 어렵다. 공정과 관련된 이러한 이유들 때문에, 상기 증착률이 상기 (반도체) 기판 재료의 전도 용량에 의하여 제한된다면, 더 불리하다. 실제는 이것은 상기 전해조에서 상기 기판이 상대적으로 길게 머무르게 한다.
본 발명은 태양 전지를 제조하는 방법에 있어서, 적어도 한 면 상에 전기 전도성 재료를 각각 구비한 실리콘 함유 유리질(vitreous) 기판들을 제공하는 단계, 각 기판의 적어도 일부분을 전해조에 존재하는 전해액을 통하여 연속적으로 운반하는 단계 및 상기 운반되는 동안 상기 전해액으로부터의 물질을 상기 전기 전도성 물질로 전착하기 위한 목적으로 상기 전기 전도성 물질을, 상기 기판들이 상기 전해조를 통하여 운반되는 동안 캐소드로 작용하도록 연결하는 단계를 포함한다.
본 발명이 태양 전지의 제조에서 사용될 때, 상기 전기 전도성 물질이 적어도 한 트랙의 형태로 상기 기판의 적어도 한 쪽에 적용되는 것이 바람직하다. 한정된 수의 중심 트랙은 실제로 일반적으로 식별될 수 있고, 상기 중심 트랙을 가로지르는 수많은 평행의 보조 트랙에 수직일 수 있다. 상기 보조 트랙은 3 내지 5mm의 간격으로 제공되는 반면에, 태양 전지는 주로 두 개의 중심 트랙을 갖는다. 상기 요구되는 수송 용량 때문에, 상기 중심 트랙은 상기 보조 트랙보다 상당히 넓다.
유리하게, 상기 기판은 컨베이어 요소의 부분을 형성하는 적어도 하나의 클램프 요소에 의하여 운반되는 동안 기판의 상부의 가장자리가 물려진다.
더 바람직한 일실시예에 따르면, 적어도 하나의 트랙은 수직으로 이어지고, 상기 적어도 하나의 클램프 요소는 캐소드로서 이 트랙을 연결하기 위하여 상기 적어도 하나의 트랙의 상부 말단에서 상기 기판이 맞물린다. 상기 적어도 하나의 수직으로 이어지는 트랙은 제조되기 위한 상기 태양 전지에 대하여 버스바(busbar)인 것이 바람직하다. 그러므로 상기 적어도 하나의 클램프 요소는 상기 기판을 매다는 데 사용되는 것뿐만 아니라, 캐소드로서 상기 트랙을 연결하는 데에도 사용된다.
뿐만 아니라 각 기판은 상기 컨베이어 요소의 요소가 되는 두 개보다 더 적거나 많지 않은 클램프 요소에 의하여 옮겨지는 동안 상부의 가장자리에서 물려진다. 각 기판에 대하여 정확하게 두 개의 클램프 요소의 용도는 안정된 방법으로 상기 기판을 매달 수 있는 가능성을 제공하고, 정확히 두 개의 클램프 요소 각각이 설비될 때, 상기 기판은 더 바람직한 일실시예에 따라 적어도 일부분이 굽은 운반 경로를 따라 상기 기판이 운반되는 동안 움직일 수 있다. 그러한 굽은 운반 경로는 예를 들어 상기 컨베이어 요소가 예를 들어 직경 1.0 내지 2.0m, 바람직하게는 1.5m인 운반 휠(wheel) 주변으로 인도되도록 실현될 수 있다.
매우 유리한 일실시예에서, 상기 기판은 전해액보다 위에 위치하는 적어도 하나의 클램프 요소에 의하여 물리는 영역을 갖는다. 상기 전해액 위에 위치한 각 기판의 일부분은 전기 도금되지 않을 것이지만, 동시에 또한 이것은 이 바람직한 일실시예의 장점에 의해 상기 전해액 위에 위치할 수 있는 상기 클램프 요소 자체에 대하여 또한 적용할 수 있다.
따라서 상기 적어도 하나의 클램프 요소는 기판이 상기 적어도 하나의 클램프 요소에 의하여 상기 전해조에서 전해액을 통하여 인도된 후에 거의 세척될 필요가 없다.
본 발명은 전해액을 수용하는 전해조, 상기 전해액을 통하여 운반되는 방향에서 기판을 포함하는 연속적인 실리콘을 운반하기 위한 운반 수단, 적어도 한면에 제공되는 전기 전도성 물질을 갖는 각 기판 및 적어도 일부가 운반되는 동안 캐소드로서 상기 트랙을 연결하기 위한 접속 수단을 포함하는 태양 전지를 제조하는 장치에 관한 것이다. 그러한 장치는 위에서 언급했던 독일 등록 특허 10 2006 033 353 A1로부터 알려져 있다. 본 발명에 따른 상기 장치는 무엇보다도 상기 운반 수단은 높은 전기 도금 전류는 가능하게 되고, 전기 도금 재료의 고증착률이 성취될 수 있도록, 클램프 요소는 또한 적어도 상기 접속 수단에 필수적인 상기 기판을 매달기 위하여 기판의 상부 가장자리를 클램프 말단으로 잡도록 설계된 클램프 요소에 적합한 컨베이어 요소를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 클램프 요소는 상기 기판을 자유롭게 매달 수 있도록 설계되는 것이 바람직하다.
상기 컨베이어 요소는 첫째로 상기 컨베이어 요소의 단순한 구조를 달성하기 위해서, 둘째로 상기 기판에 제공되는 상기 전기 전도성 물질의 필수적인 캐소드 연결에 대하여 또한 상기 컨베이어 요소를 사용할 수 있게 하기 위하여 연속적인 수직 트랙을 따라 연장하는 전기 전도성 물질의 유연한 테이프를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 컨베이어 요소가 운전되는 동안, 톱니 모양은 상기 유연한 테이프에 일정한 간격으로 제공되고, 상기 운반 수단은 톱니는 상기 톱니 모양에 맞물리는 적어도 하나의 구동 기어를 더 포함한다.
상기 톱니 모양은 직각이고 상기 톱니는 수평 단면에서 적어도 대체로 삼각형태를 갖는다면, 아주 많지 않은 수직 방향에서 상기 기판의 파도모양의 기복을 이루는 움직임조차 없이 상기 전해액을 통한 상기 기판은 매우 안정하고 직선으로 운반될 수 있다.
그 중에서도 각 컨베이어 요소가 상기 클램프 말단부분을 구성하는 상기 각각의 두 부분의 제일 아랫부분인 두 부분을 포함하는 구성적인 이유에 있어 바람직하다.
조립되는 부분의 수를 줄이기 위하여, 상기 두 부분 중 하나는 한 부분은 상기 유연한 테이프의 하부 가장자리로부터 하강하는 것이 바람직한 상기 유연한 테이프에 필수적인 것이 유리하다.
상기 클램프 말단부분은 상기 전해액을 통과하기 위하여 상기 유연한 테이프 자체가 절대 필요하지 않도록, 상기 유연한 테이프의 하부 가장자리 아래로 연장하는 것이 바람직하다.
위에서 설명한 이점은 태양 전지를 제조할 때 적용될 뿐만 아니라, 기판이 일반적으로 전기 도금될 때도 적용된다. 이러한 이유로 본 발명은 또한 전해액을 담기 위한 전해조를 포함하는 전기 도금 기판, 전해액을 통하여 운반방향으로 연속적으로 기반은 운반하기 위한 운반 수단에 관한 것이고, 상기 운반 수단은 연속적인 수평 트랙을 따라 이동하는 전기 전도성 물질의 유연한 테이프 및 상기 클램프 말단부분들은 상기 유연한 테이프의 하부 가장자리보다 아래로 이동하는 상기 전해조에서 적어도 부분적으로 상기 기판을 매달기 위하여 기판의 상부 가장자리인 클램프 말단부분을 이용하여 고정하기 위하여 설계된 클램프 요소에 적합한 컨베이어 요소를 포함한다.
각 클램프 요소에 대하여 두 부분의 용도는 요구되는 것과 같이 상기 캐소드에 상기 기판의 한쪽 또는 양쪽 측면에 전기 전도성 물질을 연결할 수 있는 공정에 대하여 유리하다. 이 연결에서 상기 두 요소 중 하나는 전기 전도성 물질로 만들어지고, 다른 하나는 적어도 부분적으로 전기 절연체로 만들어지는 것이 유리하다. 적어도 부분적으로 전기 절연체로 만들어진 상기 요소는 예를 들어 세라믹으로 만들어질 수 있고, 합성 수지는 또한 절연 물질로 코팅될 수 있다. 상기 두 부분은 요소 자체의 탄력의 영향 하에서 다른 하나를 지탱하는 것이 구성적으로 유리하다.
가능하다면 최대한 상기 기판에 가해지는 기계 부하(mechanical load)를 줄이기 위하여, 작업분량이 상기 전해조에 들어가 나가는 동안, 운반 방향과 마주보는 방향에서 경사진 슬롯은 적어도 하나의 벽, 더 바람직하게는 상기 전해조의 서로 마주보는 두 벽에 제공된다. 그러한 경사진 슬롯은 각 기판의 상기 상부 측은 처음으로 상기 전해조에 투입 및/또는 처음으로 제거되는 것과 같이 상기 전해조에 각 기판이 서서히 투입되는 것이 가능하도록 한다.
상기 전해조를 가로지르는 동안 상기 기판에 가해지는 기계적 부하를 줄이기 위한 기회는 상기 전해액을 통하여 상기 기판을 따르는 경로의 상호 반대면에서 제공되는 타공(hole)을 갖는 패널이 제안된다. 펌프에 의하여 계속적으로 순환되는 상기 전해액의 매우 거친 흐름에 대하여 상기 기판에 차단되었던 상기 패널은 당업자에게 잘 알려져 있다.
애노드는 적어도 하나의 패널과 이 애노드 자체가 절대 상기 패널 및 상기 기판 사이에서 상기 전해액의 흐름에 의하여 방해받지 않도록, 상기 적어도 하나의 패널에 평행하게 연장하는 상기 전해조의 벽면 사이에서 제공되는 것이 유리하다.
상기 기판의 바로 옆에서의 상기 전해액의 흐름은 상기 전해조의 적어도 하나의 수직으로 세워둔 벽은 상기 패널의 외곽면에서 상기 전해액에 대하여 과도한 흐름의 경계로 제공된다는 점에서 더 줄일 수 있다.
본 발명은 바람직한 일실시예의 서술 및 동반되는 도를 참고로 하여 아래에서 더 자세하게 설명될 것이다.
본 발명의 목적은 본 발명의 바람직한 실시예에 의해서 설명되거나 설명되지 않는 앞서 언급한 문제점을 제거하거나 적어도 완화하는 것이다. 이 목적을 달성하기 위하여 첫 번째로, 본 발명에 따른 방법은 상기 기판은 옮겨지는 동안 컨베이어 요소에 매달리고, 상기 옮겨지는 방향으로 이동하는 것에 특징이 있다. 상기 기판은 매달린 상태로 옮겨지기 때문에, 상기 기판은 수직방향이고, 상기 기판은 옮겨지는 방향으로 이동하기 때문에, 상기 전해조는 비교적 좁아서 요구되는 바닥 면적을 줄일 수 있다. 또한 상기 기판은 이 매달린 상태로 옮겨지기 때문에 상기 기판의 표면의 대부분은 깨끗하게 유지되며 따라서 최적으로 전기 도금될 수 있다. 본 발명은 대체적으로 두께가 최대 500μm인 유리질 기판의 취약한 특성에도 불구하고, 상기 기판은 전해조에서 전해액을 통하여 매달린 상태로 옮겨질 수 있다는 놀라운 사실에 근거한다.
더 바람직하게, 상기 기판은 상기 기판과 함께 움직이거나 움직이지 않을 추가적인 시설은 상기 전해조에서 상기 기판을 지지하기 위해 필요하지 않도록, 옮겨지는 동안 컨베이어 요소로부터 자유롭게 매달린다.
도 1은 본 발명에 따른 장치의 일부 바람직한 일실시예의 투영도 이다.
도 2는 도 1에 나타낸 상기 장치의 측면도이다.
도 3은 도 1에 나타낸 상기 장치의 수직 단면도이다.
도 4는 도 1에 나타낸 상기 장치에서 사용된 기판에 매달려 있는 상태의 일부 컨베이어 요소의 투영도이다.
도 5는 도 4에 나타낸 상기 컨베이어 요소의 수직 단면도이다.
도 6은 도 4에 나타낸 상기 컨베이어 요소의 운반 휠의 위치에서 본 투영도이다.
상기 도 1, 2 및 3은 다양한 입면도 및 부분도로 나타낸 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 나타낸다. 상기 장치(1)는 직각이고 패널 모양의 기판(2)을 전기 도금하기 위하여 설계된다. 본 발명에서 특히, 이 기판들은 측면의 길이는 약 125mm 내지 210mm 사이이고, 두께가 50μm 내지 300μm인 특히 정사각형 실리콘 패널과 같은 비금속이고 유리질로 구성된다. 매우 취약하고 쉽게 균열이 가는 것이 이런 종류의 물질의 특성이다. 그러한 기판은 태양 전지의 제조에서 사용된다. 실재하는 예에서, 전기 전도성 물질은 두 개의 (수직 방향) 일직선형 중심 트랙들(81) 또는 버스바(81) 및 다수의 (수평 방향) 일직선형 보조 트랙들(82)의 형태로 각 기판(2)의 일면(도 1 및 도 2에서 정면에 보이는 면)에, 상기 보조 트랙들(82)은 각각 상기 중심 트랙들(81)과 교차하고, 그에 맞춰 전기 접속 안에 있도록 예를 들어 기상 증착(vapor deposition) 또는 프린팅을 이용하여 구비되어 왔다. 전기 도금에 앞서, 상기 보조 트랙들(82)의 폭이 50 내지 150μm, 바람직하게는 약 80μm인 반면에, 상기 중심 트랙들(81) 및 상기 보조 트랙들(82)의 두께는 최대에서 5μm, 바람직하게는 2 내지 3μm이다.
상기 장치(1)은 전해액에 대하여 상호 반대인 측면 벽(4), 상호 반대인 말단 벽(5) 및 바닥(6)으로 구성된 전해조(3)를 포함한다. 정면을 향하는 측면 벽(4) 및 말단 벽(5)은 전해조(3)의 내부가 보이도록, 명확성을 돕기 위하여 도 1에는 표시하지 않는다. 각 말단 벽(5)은 슬라이드(표시하지 않음)가 오목한 구조(recess)들(7)에 수용될 수 있는 것으로 상호 마주보는 두 개의 U자 형 가이드 슬롯(8)을 각각 같은 두 개의 오목한 구조(7)로 제공된다. 그러한 슬라이드의 상부의 가장자리는 배수관(overflow)으로서 기여하고, 전해조(3)에서 전해액의 액위의 경계를 분명히 한다. 수직 공급 튜브(11)는 동작되는 동안 펌핑 수단(표시하지 않음)에 의하여 계속적으로 순환되고, 공급 튜브(11)는 바닥을 통하여 이어지는 상기 전해액의 공급을 위하여 제공되고, 도 3에 표시한 것과 같이, 전해조(3)의 중앙부에 관하여 두 개의 상호 마주보는 면에서 분출하는 수평 튜브(12)로 바닥(6)에 인접한 전해조(3) 내부로 분출한다.
또한 전해조(3)의 내부에 측면 벽(4) 중 하나와 평행하게 이어지는 애노드(13)(명확하게 하기 위하여 도 2에 표시하지 않음)가 있다. 애노드(13)는 평면이고 도 1의 오른쪽 바닥 코너에 묘사한 것과 같이 실제로 격자 무늬를 갖는다. 애노드(13)는 정류기(16), 그 중에서도 접촉 스트립(15)을 통하여 (캐소드적으로) 연결된 두 개의 스트립(14)에 매달린다.
또한 앞으로 더 자세하게 설명되고, 정규적으로 제공되는 두 개의 상호 마주보는 배전판(17) 및 상대적으로 밀집한 타공 패턴(18)은 전해조(3) 내부에 존재한다. 배전판(17) 사이의 공간은 기판(2)을 수용하기 위한 것, 즉 후자는 이 공간에서 전해조(3)의 전해액을 통하여 운반되기 위한 것이다.
장치(1)는 앞으로 더 자세하게 설명되고 기판(2)의 운반을 위하여 기판(2)이 매달릴 수 있는 연속적인 컨베이어 요소(21)를 더 포함한다. 맨 앞에 위치한 말단 벽(5)은 기판들(2)이 상기 전해조로의 접근할 수 있도록 수직 슬롯(23)이 구비되고, 기판들(2)은 연속적인 컨베이어 요소(21)에 의하여 운반 방향(22)으로 운반된다. 슬롯(23)은 기판(2)의 상부 면이 같은 기판(2)의 하부 면보다 빨리 슬롯(23)을 통과 하도록 운반 방향(22)에 대하여 비스듬한 방향을 갖는다. 따라서 각 기판(2)은 기판(2)의 기계적 부하를 제한하는 점진적인 방법으로 슬롯(23)을 통하여 전해조(3)로 들어간다. 전해조(3) 속의 전해액은 슬롯(23)을 통하여 전해조(3)를 벗어나는 경향이 있는 것을 기억해야 한다.
가능한 한 슬롯(23)을 통하여 전해액의 이 분출을 제한하기 위하여, 기판의 최고 높이를 넘어 이어지는 튜브(표시하지 않음)들은 슬롯(23)의 영역에서 기판(2)의 측면 중 하나에서 제공된다. 이 튜브들은 공동적으로 슬롯(23)의 윤곽을 분명히 하고, 각각의 말단 벽(5)의 요소가 되는 기울어진 측벽(sloping profile)(25)에 속한 서로 마주보는 U자형의 오목한 구조(24) 내부에 구비된다.
상기 튜브들은 액체 압력의 영향 하에서 서로 움직이는 경향이 있다. 기판은 슬롯(23)을 통과하고 있는 동안, 상기 튜브는 기판(2)의 상호 반대면에서 지탱할 것이고, 여기서 상기 수직 슬롯은 기판(2)이 슬롯(23)에 존재하지 않을 때 서로 가로놓인 상기 튜브에 의하여 전체적으로 닫힐 수 있다. 상기 튜브는 기판(2)은 아무런 제약을 받지 않고 들어갈 수 있도록 스트립부(63)의 일부분(65) 또는 테이프(51)(둘 다 아래서 더 설명될 것이다)에 의하여 배치될 수 있다.
전해조(3)를 빠져나가기 위하여, 수직 슬롯은 또한 슬롯은 평행한 방향이고 튜브에 의해 또한 차단될 수 있는 반대면 말단 벽(5)에서 제공된다. 출구 측에서 상기 슬롯의 경사면은 기판(2)의 상부 측은 우선 적절한 슬롯 및 마지막으로 기판(2)의 하부 측을 통하여 전해조를 빠져나가는 것이다. 따라서 기판은 기판의 기계적 부하를 제한하는 전해조(3)로부터 기판(2)의 점진적으로 탈출한다.
전해조(3)에 있는 동안 기판(2)은 전해적으로 처리된다. 이렇게 처리하는 동안 전해액은 위에서 언급했던 것과 같이 연속적으로 전해조(3)에서 순환된다. 특히, 정화된 전해액은 45˚ 각도에서 바닥(6) 및 벽(4)으로 상호 반대면의 두 개의 수평 튜브(12)를 통하여 전해조(3)로 들어가고, 주로 상부 방향으로 상호 반대면 벽의 방향으로 흐른다. 특히 애노드(13)의 측면에서, 상기 전해액은 이 애노드로부터 전해액에 녹아드는 금속이온의 함량이 높아질 것이다. 비교적 큰 부분은 나중에 말단 벽(5)의 상부 측에서 오목한 구조(7)에 구비되는 슬라이드의 상부 가장자리를 지나 다시 전해조를 빠져나간다. 전해액의 제한된 양은 전기 전도성 물질의 성장에 대하여 금속이온을 기판(2)에 제공하기 위하여 배전판(17)에 있는 타공(18)을 통하여 배전판(17) 사이의 공간으로 들어갈 것이다. 배전판(17)의 용도는 상기 전해액의 흐름으로 인하여 기판(2)에 가중되는 기계적 부하를 최소한으로 줄이는 기판(2)의 바로 옆에서 전해액의 상대적으로 차분한 흐름을 만드는 것이다.
위에서 언급했던 것과 같이, 연속적인 컨베이어 요소(21)는 전해조(3)를 통하여 기판(2)을 운반하기 위하여 사용된다. 연속적인 컨베이어 요소(21)은 예를 들어, 도 6에 나타난 운반 휠(52)의 가능한 일실시예인 두 개의 운반 휠 주변에 마련된 연속적인 테이프(51)를 포함한다. 컨베이어 요소(21)의 구동은 도 6에서 컨베이어 요소가 팽팽하게 된 주변의 휠(52)과 같은 구동되는 운반 휠에 의하여 제공되는 반면에 하나의 기어(75) 및 하나의 압력 롤러(76)의 쌍들에 의해 인도된다. 한 쌍(75, 76)은 전해조(3)의 상부을 향하는 흐름과 하부을 향하는 흐름 모두에 제공된다. 기어(75) 및 압력 롤러(76)는 유전체 재료로 만들어진다. 기어(75)의 톱니(78)는 이것에 예외가 있어서, 기어(75) 및 압력 롤러(76)의 유리한 마모 조건 때문에 스테인리스 강과 같은 금속으로 만들어진다. 홈(77)은 홈 톱니(78가는 압력 롤러(76)와 마주보는 기어(75)의 옆으로 이동하는 톱니(78)와 같은 높이에서 각 압력 롤러(76)에 제공된다. 따라서 컨베이어 요소(21)가 인도된다. 톱니(78)의 단면은 테이프(51)는 위에서 언급한 합동작업을 하는 동안 같은 수준으로 유지되도록 적어도 대체로 삼각형인 이 연결에 주목된다. 본 발명의 바람직한 일실시예에서, 테이프(51)를 더 유연하게 하기 위하여, 타공(79) 또는 적어도 두 번째 타공(79)마다 이어진 수직 슬릿(88)은 테이프(51)의 바로 상부 가장자리까지 선택되었다.
연속적인 컨베이어 요소(21)는 규칙적인 간격을 두고 탄력 있는 클램프 요소(53)을 더 포함한다. 이 클램프 요소(53)간의 거리는 기판에 두 개의 중심 트랙(81) 사이의 거리에 해당한다. 또한 기판(2)은 서로 접해있는 중심 트랙(81)은 또한 같은 거리가 되도록, 다른 기판으로부터 떨어져 있다. 이것은 관련된 기판(2)의 두 중심 트랙(81)의 정확한 위치에서 기판(2)의 상부 가장자리에 인접한 두 클램프 요소(53)에 의한 집는 힘으로 각 기판(2)을 잡는 것이 가능하도록 한다.
특히 도 5에서 볼 수 있는 것과 같이, 각 클램프 요소(53)는 두 부분, 즉 클립부(54) 및 스트립부(55)를 포함한다. 실제로 클립부(54)는 꼭대기부터 바닥까지 위로 구부러진 핑거(finger)(56), 수평인 부분(57), 비스듬히 아래를 향한 부분(58) 및 아래로 구부러진 핑거(59)를 포함하는 구부러진 스트립이다. 수평인 부분(57) 및 비스듬히 아래를 향하는 부분(58)은 약 45˚의 각도로 둘려져 있다. 수평인 부분(57)은 위로 굽어진 핑거(56)에 인접한 연속적인 테이프(51)에 좁은 수평한 통로로 통과된다. 그러한 좁은 통로(60)는 연속적인 테이프(51)의 전체 길이를 넘는 규칙적 간격으로 제공된다.
스트립부(55)는 클립부(54)가 제조되었던 것으로부터의 스트립보다 조금 넓다. 스트립부(55)는 경미한 오프셋 굴곡부(61)를 제외하여 수직으로 이어진다. 오프셋 굴곡부(61)보다 상부에 위치한 스트립부(55)의 일부분(64)은 연속적인 테이프(51)에 수평하게 이어지고, 여기서 오프셋 굴곡부(61)보다 하부에 위치한 스트립부(55)의 일부분(65)은 이 테이프와 함께 라인에 가로 놓인다. 스트립부(55)는 오프셋 굴곡부(61)보다 바로 위의 위로 굽어진 태그(62)로 제공되고, 태그는 각 클램프 요소(53)의 영역에서 연속적인 테이프(51)의 하부의 가장자리에 제공되는 오목한 구조(그림에 표시하지 않음) 들어간다. 클립부(54)의 비스듬히 아래를 향한 부분(58)은 아래로 굽은 핑거(59)로 통과하는 타공(63)은 오프센 굴곡부(61)보다 부분적으로 아래 및 부분적으로 상부의 스트립부(55)로 제공된다. 기판(2)은 클립부(54)의 아래로 굽은 핑거(59)와 타공(63)보다 아래에 위치한 스트립부의 일부분(55) 사이에서 집어진다.
컨베이어 요소(21)은 기판을 적재한다. 적재부에서 컨베이어 요소(21)의 트랙 아래 및 옆에 포개진 기판(2)은 볼록한 진공 그리퍼(gripper)를 나타낸다. 이 진공 그리퍼는 더미로부터 가장 위의 기판(2)을 취하고, 예를 들어 도 1에 나타낸 것과 같이, 기판(2)이 수직 방향이 될 때까지 운반 방향(22)에 평행한 수평축에 대하여 회전한다. 두 개의 클램프 요소(53)는 못이 클립부(54)의 비스듬히 아래를 향한 부분에 대하여 화살표(85)의 방향으로 압력을 가하는 적재하는 구역(loading station)에서 열리고, 테이프(51)는 클램핑 메커니즘(clamping mechanism)에 의하여 고정된다. 그 결과 아래로 굽은 핑거(59)는 클립부(54)의 탄력에 반하여 비스듬히 상부 방향으로 스트립부(55)의 하부 부분(65)으로부터 멀리 이동할 것이다. 이 개방 조건이 달성되자마자 조작 수단은 기판(2)이 상기 조종 수단에 의하여 컨베이어 요소(51)를 따라 이동되는 동안 스트립부(55)의 하부 부분(65)에 반하여 수직 방향의 기판(2)을 배치할 것이다. 위에서 언급한 상기 못(stud)은 클램프 요소(53)이 다시 닫히고, 그로 인하여 기판 상에 그리퍼의 동작이 끝나도록 클램프 요소(53)으로부터 멀리 이동된다. 위에서 언급한 순환은 스스로 연속적으로 반복한다. 용량을 늘리기 위하여 상기 기판은 그 대신에 더미의 가장 상부 기판들은 동시에 상기 컨베이어 요소에 매달리도록 기판들의 많은 더미, 예를 들어 두 더미로부터 공급될 것이다. 컨베이어 요소의 방출은 바로 반대 배열에서 일어난다.
클램프 요소(53)의 클램프 부분은 테이프(51)의 아래로 이어진다고 언급한 것은 중요하다. 이것은 테이프(51) 자체가 전해조(3)에서 상기 전해액을 통하여 기판(2)을 운반하는 동안 상기 전해액에 일부분조차 담궈질 필요 없는 주요한 이득을 가져온다. 이것은 테이프(51)의 캐소드 전압 때문에, 테이프(51)는 또한 테이프(51)에 증착되는 물질을 제거하기 위하여 테이프(51)의 철저하고 주기적인 세척이 필요한 전기 도금될 것이라는 것을 암시한다.각 기판(2)이 전해액 속에 충분히 담궈지는 것이 요구된다면, 클램프 요소(53)의 클램프 부분은 또한 상기 전해 용액 속에 어쩔 수 없이 담궈질 것이다. 이 부분들은 그리고 나서 이 부분들이 캐소드에 연결될 때까지 주기적으로 철저하게 세척되어야 할 것이다. 한편, 상기 전해액에 거의 완전히 기판(2)을 담그는 것, 즉 클램프 요소(53)가 여전히 상기 전해액 바로 위에 있는 수준까지 담그는 것은 매우 유리할 것이다. 이것은 클램프 요소 자체가 전기 화학적으로 처리되지 않는 이점을 제공한다. 이것의 단점은 상기 전해액 상부에 위치한 각 기판(2)의 일부분은 마찬가지로 처리되지 않는 것이다. 그러나 후자의 단점은 클램프 요소(53)가 상부의 가장자리 매우 가깝게 기판(2)을 집는다는 사실을 고려하여 실제로 매우 제한적일 것이다.
중심 트랙(81) 및 중심 트랙(81)을 통한 보조 트랙(82)의 캐소드와의 연결은 전해조(3) 상부에 고정된 위치를 제공하고, 스테인레스 강인 연속적인 테이프(51)의 양쪽 측면과 이동하는 전도성 접속을 하도록 만드는 접속 쇠테(contact shoes)를 통하여 달성된다. 접속 쇠테(91)는 블록은 운반 방향(22)에 평행하게 이어지는 수평 회전축(93)에 대하여 한정된 회전 동작을 할 수 있는 하부 면에서 회전 블록(92)으로 제공된다. 가로대(95) 상의 팽팽한 줄(94)의 각각의 회전축(92)의 외부 면에서 지탱하는 각 동작은 회전 블록(92) 및 서로에 대한 접속 쇠테를 억지로 동작하게 한다. 접속 쇠테(91)는 그 중에서도 케이블(96) 및 접속 스트립(97)을 통하여 정류기의 캐소드 측에 전기적으로 접속한다.
존재하는 실시예에서, 각 클램프 요소(53)의 클립부(54)는 보조 트랙과의 전기 전도성 접속이 아래로 굽은 핑거(59)를 통하여 수립되도록, 스테인레스 강과 같은 전기 전도성 재료로 만들어진다. 클립부(54) 및 테이프(51) 사이의 전기 전도성 접속은 통로(60)의 위치에 수평한 부분(57) 및 테이프(51) 사이의 접속에 의하여 이뤄진다.
전기 도금이 또한 기판(2)의 다른 면에서도 얻어진다면, 스트립부(55)는 또한 전기 전도성 재료로 만들어져야 할 것이고, 스트립부(55)의 하부 말단은 기판(2)의 적절한 면에서 상기 전기 전도성 재료로 전기 전도성 접속을 만들도록 해야 할 것이다.
전기 도금이 한 면에만 요구된다면, 스트립부(55)는 합성 수지 또는 세라믹과 같은 절연체로 제조되거나 적어도 스트립부(55)가 클립부(54) 또는 테이프(51)와의 전기 전도 접속되지 않는 것이 바람직하다. 예를 들어 이것은 기판(2) 및 스트립부(55) 사이의 접속 위치에서, 스트립부(55)가 고무와 같은 절연체로 만들어진 접속 요소로 제공되거나, 금속제 스트립부(55)가 HALAR®ECTFE와 같은 절연층으로 코팅된 것을 사용한다면 성취될 것이다.
특히 위에서 설명한 일실시예에서, 스트립부(55) 및 클립부(54) 중 하나는 또한 테이프(51)와 전기 전도성 접속을 하는 전기 전도성 물질로 만들어진 스트립부(55) 및 클립부(54) 중 하나와 절연체로 만들어진 스트립부(55) 및 클립부(54) 중 다른 하나는 (금속제) 리드프레임(leadframe)을 도금하는 데 매우 유리하게 사용될 수 있다. 그러한 테이프는 테이프(51)에서 Sn 도금을 제외하고 더 균일한 도금 공정으로 나타날 것이다. 또한 전해조(3)까지 도금될지도 모르는 클립부만 정기적인 세척이 필요할 것이다. 테이프(51)의 수명은 증가할 것이다.
대안적인 일실시예에서, 스트립부(55) 또는 도 5에서 아래에서 테이프(51)로 조정되는 적어도 스트립부의 하부는 테이프(51)의 필수적인 부분이 될 수 있으며, 그런 경우에는 유사한 재료로 만들어지는 것이 명확하다.
이 필수적인 부분들은 테이프(51)의 하부 가장자리(89)로부터 하부로 이어질 수도 있는 테두리를 형성할 수도 있다.

Claims (25)

  1. 적어도 한 면 상에 전기 전도성 재료를 각각 구비한 실리콘 함유 유리질(vitreous) 기판들을 제공하는 단계;
    각 기판의 적어도 일부분을 전해조에 존재하는 전해액을 통하여 연속적으로 운반하는 단계; 및
    상기 운반되는 동안 상기 전해액으로부터의 물질을 상기 전기 전도성 물질로 전착하기 위한 목적으로 상기 전기 전도성 물질을, 상기 기판들이 상기 전해조를 통하여 운반되는 동안 캐소드로 작용하도록 연결하는 단계를 포함하고,
    상기 기판들은 운반되는 동안 컨베이어 요소에 매달려 있고 상기 기판들은 운반 방향을 따라 배치되어 있는 태양전지의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기판은 운반하는 동안 방해받지 않고 매달리는 태양 전지를 제조하는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 전기 전도성 물질은 적어도 하나의 트랙의 형태에서 상기 기판의 적어도 한쪽 면에 적용되는 태양 전지를 제조하는 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판은 상기 컨베이어 요소의 요소가 되는 적어도 하나의 클램프 요소에 의하여 운반되는 동안 기판의 상부 가장자리 부분이 고정되는 태양 전지를 제조하는 방법.
  5. 제3항 및 제4항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 트랙은 수직하게 이동하고, 상기 적어도 하나의 클램프 요소는 캐소드로서 이 트랙에 연결하기 위한 상기 적어도 하나의 트랙의 상부 가장자리에서 상기 기판을 맞물리는 태양전지를 제조하는 방법.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    각 기판은 상기 컨베이어 요소의 요소가 되는 두 개보다 많지 않고 적지 않은 클램프 요소에 의하여 운반되는 동안 상부 가장자리에서 고정되는 태양전지를 제조하는 방법.
  7. 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 클램프 요소에 의해서 고정되는 조건에 있는 상기 기판은 운반되는 동안 적어도 부분적으로 굽어진 경로를 따라 이동하는 태양전지를 제조하는 방법.
  8. 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판은 상기 전해 용액보다 위에 위치한 상기 적어도 하나의 클램프 요소에 의하여 고정된 부분을 갖는 태양전지를 제조하는 방법.
  9. 전해액을 수용하는 전해조;
    연속적인 기판들을 상기 전해액을 통하여 운반 방향에서 운반하기 위한 운반 수단;
    적어도 한 면에 전기 전도성 물질이 제공되는 각 기판; 및
    적어도 부분적으로 운반되는 동안 캐소드로서 상기 트랙을 연결하기 위한 접속 수단을 포함하고, 상기 운반 수단은 클램프 말단에 의하여 기판의 상부 가장자리를 잡기 위하여 구비되어 상기 기판이 상기 전해조에서 적어도 부분적으로 매달려 있도록 하기 위한 클램프 요소가 구비된 컨베이어 요소를 포함하고, 클램프 요소는 상기 접속 수단과 함께 적어도 부분적으로 필수적인 태양 전지를 제조하는 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 클램프 요소는 상기 기판을 방해받지 않도록 상기 기판을 매달도록 설계된 태양 전지를 제조하는 장치.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 컨베이어 요소는 연속적인 수평 트랙을 따라 연장한 전기 전도성 물질의 플렉서블 테이프를 포함하는 태양 전지를 제조하는 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 톱니 모양은 상기 플렉서블 테이프에 정기적인 간격으로 제공되고, 상기 운반 수단은 톱니는 상기 톱니 모양에 맞물리는 적어도 하나의 구동 기어를 더 포함하는 태양 전지를 제조하는 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 톱니 모양은 직각이고, 상기 톱니의 수직 단면은 적어도 거의 삼각형을 갖는 것을 특징으로 하는 태양 전지를 제조하는 장치.
  14. 제9항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    각 클램프 요소는 클램프 말단들을 구성하는 각각의 두 부분의 최말단인 두 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지를 제조하는 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    두 부분 중 하나는 상기 플렉서블 테이프로 내장된 태양 전지를 제조하는 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 두 부분 중 하나는 상기 플렉서블 테이프 하부의 가장자리로부터 하부으로 연장되는 테두리인 태양 전지를 제조하는 장치.
  17. 제11항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 클램프 말단은 상기 플렉서블 테이프의 하부 가장자리 아래로 연장하는 태양 전지를 제조하는 장치.
  18. 제14항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    두 부분 중 하나는 전기 전도성 물질로 만들어지고, 두 부분 중 다른 하나는 적어도 부분적으로 전기적으로 절연된 물질로 만들어진다.
  19. 제14항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    두 개의 부분은 그 자체의 탄력의 영향하에 상기 테이프 상에서 지지하는 장치.
  20. 제9항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    운반 방향과 정반대 방향에 있는 경사진 슬롯은 적어도 하나의 벽 또는 두 개의 상호 마주보는 전해조의 벽으로 제공되는 장치.
  21. 제9항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    안쪽에 타공(hole)이 있는 패널은 상기 전해조를 통하여 상기 기판이 뒤따르는 경로의 상호 마주보는 면에서 제공되는 장치.
  22. 제21항에 있어서,
    애노드는 적어도 하나의 상기 패널과 상기 적어도 하나의 패널에 평행하게 이어지는 상기 전해조의 벽 사이에 제공되는 장치.
  23. 제22항 또는 제23항에 있어서,
    적어도 하나의 상기 전해조의 수직인 벽은 상기 패널의 외부 면에서 상기 전해액에 대하여 배수관 가장자리(overflow edge)를 구비하는 장치.
  24. 전해액을 수용하는 전해조;
    연속된 기판들을 상기 전해액을 통하여 운반 방향으로 운반하기 위한 운반 수단; 및
    연속적인 수평 트랙 따라 형성된 전기 전도성 물질로 이루어진 플렉서블 테이프가 구비되고, 클램프 말단에 의하여 기판의 상부 가장자리를 잡기 위하여 구비되어 상기 기판이 상기 전해조에서 적어도 부분적으로 매달려 있도록 하기 위한 클램프 요소가 구비된 컨베이어 요소를 포함하는 운반 수단을 포함하고,
    상기 클램프 말단은 상기 플렉서블 테이프의 하부 가장자리 아래에 연장되어 있는 기판 도금 장치.
  25. 제24항에 있어서,
    각 클램프 요소는 두 부분, 상기 클램프 말단을 구성하는 각각의 두 부분의 밑바닥 말단 및 전기 전도성 재료로 만들어지는 상기 두 부분 중 하나 및 적어도 부분적으로 전기적으로 절연된 재료로 만들어진 상기 두 부분 중 다른 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
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