KR100828254B1

KR100828254B1 - 태양전지용 실리콘 기판의 제조 공정

Info

Publication number: KR100828254B1
Application number: KR1020060105138A
Authority: KR
Inventors: 강성준
Original assignee: 미리넷솔라 주식회사
Priority date: 2006-10-27
Filing date: 2006-10-27
Publication date: 2008-05-07

Abstract

본 발명은 태양전지용 실리콘 기판의 제조 공정에 관한 것으로, 보다 상세하게는 제작하고자 하는 실리콘 기판의 크기와 두께를 갖는 기판홈이 구비된 형틀에서 기판을 제작하도록 함으로써, 별도의 잉곳성장공정 및 전단 공정과 표면구조화(텍스처링) 공정이 불필요하게 되어, 기판의 제조 공정이 보다 단순화될 수 있고, 작업의 속도가 신속하게 진행될 수 있을 뿐만 아니라, 원자재의 손실을 방지하여 원재료 사용 효율을 향상시킬 수 있고, 생산성을 향상시킬 수 있도록 한 것이다.

태양전지 전극 폴리실리콘 실리콘 기판

Description

태양전지용 실리콘 기판의 제조 공정 {Manufacture process of silicon substrate for solar battery}

도 1은 본 발명의 태양전지용 실리콘 기판제조 공정을 보인 블록도

도 2는 본 발명의 태양전지용 실리콘 기판제조 공정을 보인 개략도

도 3은 본 발명의 다른 실시예를 보인 블록도

도 4는 본 발명의 다른 실시예를 보인 개략도

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

M : 형틀 성형 공정 G : 실리콘 주입 공정

F : 냉각 및 마감 공정 C : 로울러 조정 공정

S : 실리콘 압출 공정 N : 냉각 공정

10 : 형틀 20 : 기판홈

21 : 기판홈 돌기부 30 : 열원

40 : 실리콘 기판 41 : 표면구조화면

50 : 상부 로울러 60 : 하부 로울러

61 : 로울러 돌기부

본 발명은 태양전지용 실리콘 기판의 제조 공정에 관한 것으로, 특히 실리콘 기판의 형태와 크기를 갖는 형틀에서 기판을 제작하도록 함으로써, 별도의 잉곳성장공정 및 전단작업이 불필요하여, 작업 공정이 단순화되고 작업 속도가 신속할 수 있을 뿐만 아니라, 불필요한 재료의 낭비를 방지하여, 원가를 절감시키도록 하고 생산성을 향상시킬 수 있도록 한 것이다.

일반적으로 태양전지는 태양 에너지를 전기에너지로 변환할 목적으로 제작된 광전지로서, 이러한 태양전지는 다양한 분야와 업종에서 널리 사용되고 있다.

이러한 태양전지는 그 기판을 실리콘 소재로 제조하고 있고, 원자재인 폴리 실리콘을 사용하여 실리콘 기판을 제조하기 위해서는 먼저 실리콘 잉곳을 제조하여야 하는데 이러한 실리콘 잉곳 제조방법에는 크게 단결정 제조방법과 다결정 제조방법이 있다.

상기한 다결정제조방법은 폴리실리콘을 일정 형태의 몰드에 주입하여 용융하고, 이를 적정 시간 동안 냉각시키도록 하여, 블록형태의 다결정 잉곳(ingot)을 완성한다.

또한, 단결정 잉곳제조 방법으로 가장 보편적으로 사용되는 쵸크랄스키(czochralski) 방식은 폴리실리콘을 용융하여 일정한 방향으로 원통형 단결정 잉곳을 생산한다.

이와 같이 생산된 잉곳으로부터 실리콘기판을 제조하기 위해서는 와이어 소우잉(wire sawing) 방식으로 필요한 두께로 절단하여 실리콘 기판을 제조하도록 하고 있다.

그러나 상기한 다결정 잉곳제조방법인 몰드를 이용하여 실리콘 기판을 제조하는 방법은, 생산성이 상대적으로 단결정 방법(쵸크랄스키) 방법과 비교해 비교적 우수하다고 할 수 있으나, 폴리실리콘의 용융 및 냉각 시간이 장시간 소요되는 단점이 있었다.

또한, 상기한 쵸크랄스키 방식은 잉곳의 성장시간이 장시간 소요되는 문제점 이 있었으며, 1회 공정으로 1개의 잉곳을 생산하기 때문에, 생산성이 현저하게 떨어지는 단점이 있었다.

더욱이, 몰드를 이용한 실리콘 기판 제조 방법과 쵸크랄스키 방식은, 잉곳에서 적정 두께(200~300마이크론)의 기판으로 절단하는 작업을 와이어 소우잉 방식으로 박판의 절단 가공을 하고 있으나, 이 공정 과정에서 와이어 직경(200~230마이크론) 만큼의 실리콘이 손실되기 때문에, 원자재의 낭비와 사용효율이 낮아지는 문제점이 발생하였다.

따라서 본 발명은 실리콘 기판의 크기와 두께를 갖는 기판홈이 구비된 형틀에서 기판을 제조하도록 함으로써, 별도의 잉곳성장공정 및 전단 공정이 불필요하게 되어, 기판의 제조 공정이 보다 단순화될 수 있고, 작업의 속도가 신속하게 진행될 수 있을 뿐만 아니라, 원자재의 손실을 방지하여 원재료 사용 효율을 향상시킬 수 있고, 생산성을 향상시킬 수 있도록 하는데 그 목적이 있는 것이다.

본 발명은 태양전지용 실리콘 기판을 제조하도록 한 공정에 있어서,

실리콘 기판의 크기와 두께에 따른 다수 개의 기판홈이 구비되도록 형틀을 성형하도록 하고, 형틀의 내부에는 실리콘 기판의 냉각 시간을 조절하도록 한 열원을 설치하도록 하고, 기판홈의 하부면은 돌기부를 형성하여, 완성된 기판의 하부에 표면구조화가 형성될 수 있도록 하는 형틀 성형 공정과;

성형된 형틀의 상면에 액상의 폴리실리콘을 일정량 재치하고, 형틀의 상면에 위치한 로울러를 회전시키게 되면, 로울러의 회전에 따라 형틀의 기판홈에 폴리실리콘이 주입되도록 하는 실리콘 주입 공정과;

기판홈에 주입된 폴리실리콘을 형틀의 열원으로 온도를 조절하여 일정 시간동안 냉각시키도록 하고, 냉각된 실리콘 기판을 기판홈에서 분리시키게 되면, 실리콘 기판의 하면은 형틀의 돌기부에 의한 표면구조화면을 형성하도록 하는 냉각 및 마감 공정;

으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명의 태양전지용 전극 제조 공정을 보인 블록도이고, 도 2는 본 발명의 태양전지용 전극 제조 공정을 보인 개략도이고, 도 3은 본 발명의 다른 실시예를 보인 블록도이고, 도 4는 본 발명의 다른 실시예를 보인 개략도이다.

이하, 본 발명에 따른 제조 공정을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

형틀 성형 공정 (M)

도 2에 도시된 바와 같이, 실리콘 기판의 크기와 두께에 따른 다수 개의 기판홈(20)이 구비되도록 형틀(10)을 성형하도록 하고, 형틀(10)의 내부에는 실리콘 기판의 냉각 시간을 조절하도록 한 열원(30)을 설치하도록 한다.

그리고 기판홈(20)의 하부면은 돌기부(21)를 형성하여, 완성된 기판(40)의 하부에 표면구조화면(41)이 형성될 수 있도록 한다.

상기 표면구조화면(41)은 태양광의 반사를 최소화하도록 한 것이다.

실리콘 주입 공정 (G)

성형된 형틀(10)의 상면에 액상의 폴리실리콘(p)을 일정량 재치하고, 형틀(10)의 상면에 위치한 로울러(r)를 회전시키게 되면, 로울러(r)의 회전에 따라 형틀(10)의 기판홈(20)에 폴리실리콘(p)이 주입되도록 한다.

냉각 및 마감 공정 (F)

기판홈(20)에 주입된 폴리실리콘(p)을 형틀(10)의 열원(30)으로 온도를 조절하여 일정 시간동안 냉각시키도록 하고, 냉각된 실리콘 기판(40)을 기판홈(20)에서 분리시키게 되면, 실리콘 기판(40)의 하면은 기판홈(20)의 돌기부(21)에 의한 표면구조화면(41)을 형성하도록 한다.

미설명 부호 p는 폴리 실리콘이고, r은 로울러이다.

이하, 본 발명의 다른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

로울러 조정 공정 (C)

두 개의 로울러(50, 60)를 상하로 위치시키도록 하고, 실리콘 기판의 두께와 동일한 간격으로 상부 로울러(50)와 하부 로울러(60)의 간격을 이격시키도록 한다.

하부 로울러(60)의 외면에는 돌기부(61)를 형성하여, 완성된 기판(40)의 하부에 표면구조화면(41)을 형성될 수 있도록 한다.

실리콘 압출 공정 (S)

상, 하부 로울러(50, 60)의 회전 측에 액상의 폴리실리콘(p)을 투입하도록 하여, 상, 하부 로울러(50, 60)의 이격 간격 사이로 폴리실리콘(p)이 압출되도록 한다.

압출된 실리콘 기판(40)의 하부에는 하부 실린더(60) 외면의 돌기부(61)에 의한 표면구조화면(41)이 형성되도록 한다.

냉각 공정 (N)

이송대(t)로 이송된 실리콘 기판(40)은 이송대(t)의 열원(30)에 의하여 일정 시간 냉각되도록 하고, 필요에 따라 일정한 크기로 전단 작업할 수 있도록 한다.

미설명 부호 t는 이송대이다.

따라서 본 발명은 실리콘 기판의 크기와 두께의 기판홈이 구비된 형틀에서 기판을 제조하도록 함으로써, 별도의 전단 공정과 표면구조화(텍스쳐링) 공정이 불필요하게 되어, 기판의 제조 공정이 보다 단순화될 수 있고, 작업의 속도가 신속하게 진행될 수 있을 뿐만 아니라, 원자재의 손실을 방지하여 원재료 사용 효율을 향상시킬 수 있고, 생산성을 향상시킬 수 있도록 한 유익한 발명인 것이다.

Claims

삭제
태양전지용 실리콘 기판을 제조하도록 한 공정에 있어서,

두 개의 로울러(50, 60)를 상하로 위치시키도록 하고, 실리콘 기판의 두께와 동일한 간격으로 상부 로울러(50)와 하부 로울러(60)의 간격을 이격시키도록 하고, 하부 로울러(60)의 외면에는 돌기부(61)를 형성하여, 완성된 기판(40)의 하부에 표면구조화면(41)이 형성될 수 있도록 하는 로울러 조정 공정(C)과;

상, 하부 로울러(50, 60)의 회전 측에 액상의 폴리실리콘(p)을 투입하도록 하여, 상, 하부 로울러(50, 60)의 이격 간격 사이로 폴리 실리콘(p)이 압출되도록 하고, 압출된 실리콘 기판(40)의 하부에는 하부 실린더(60) 외면의 돌기부(61)에 의한 표면구조화면(41)이 형성되도록 하는 실리콘 압출 공정(S)과;

이송대(t)로 이송된 실리콘 기판(40)은 이송대(t)의 열원(30)에 의하여 일정 시간 냉각되도록 하고, 필요에 따라 일정한 크기로 전단 작업할 수 있도록 하는 냉각 공정(N);

으로 구성되는 것을 특징으로 하는 태양전지용 실리콘 기판의 제조 공정.