KR101006747B1 - 솔라셀 패널 제조장치 및 제조방법 - Google Patents

Abstract

솔라셀 패널 제조장치 및 제조방법이 개시된다. 복수의 에어 분사구가 형성되어 로딩되는 기판을 부상시키는 지지 테이블과, 지지 테이블의 상부에 위치하며, 기판에 레이저를 조사하는 레이저 가공부와, 지지 테이블의 하부에 위치하며, 레이저에 의해 기판으로부터 발생하는 파티클을 수집하는 석션부를 포함하는 솔라셀 패널 제조장치는, 솔라셀 패널을 지지 테이블 상에 부상시켜 로딩 및 이송함으로써 기판이 테이블에 물리적으로 접촉하지 않아 증착층의 스크래치(scratch)나 데미지(damage) 등의 손상을 미연에 방지할 수 있고, 증착층이 아래를 향하도록 기판을 로딩하고 그 상부에서 레이저를 조사하고 그 하부에서 파티클을 석션함으로써 레이저 식각에 의해 발생하는 파티클을 효과적으로 제거하여 패턴 간의 쇼트가 발생하지 않고 제품의 수율을 향상시킬 수 있다.

솔라셀, 기판, 부상, 에어 플로팅, 레이저

Description

솔라셀 패널 제조장치 및 제조방법{Apparatus and method for manufacturing solar cell panel}

본 발명은 솔라셀 패널 제조장치 및 제조방법에 관한 것이다.

최근 대체 에너지에 대한 관심이 높아지면서 에너지 자원이 풍부하고 환경오염에 대한 문제점이 없는 솔라셀(solar cell)이 주목받고 있다. 솔라셀은 반도체의 성질을 이용하여 태양광(photons)을 전기에너지로 변환시키는 태양 전지로서, 기본적으로 p형 반도체와 n형 반도체의 접합 구조로 이루어진다.

솔라셀에 빛이 입사되면 빛과의 상호작용에 의해 (-) 전하를 띤 전자와 (+) 전하를 띤 정공이 발생하여 이들이 이동하면서 전류가 흐르게 된다. 이를 광기전력효과(photovoltaic effect)라 하는데, 태양전지를 구성하는 p형 및 n형 반도체 중 전자는 n형 반도체 쪽으로, 정공은 p형 반도체 쪽으로 끌어 당겨져 각각 n형 반도체 및 p형 반도체와 접합된 전극으로 이동하게 되고, 이 전극을 전선으로 연결하면 전기가 흐르게 되어 전력을 얻을 수 있다.

통상, 솔라셀은 유리(glass) 등의 투명 절연 기판에 투명전극층, 반도체 광전변환층 및 이면전극층이 순차적으로 적층된 구조로 이루어진다. 투명전극층으로 는 SnO₂, ITO, ZnO 등의 물질이 사용될 수 있으며, 광전변환층은 투명전극층에 적층되는 비정질 반도체의 p층, i층, n층으로 이루어진다. 투명전극층에 사용되는 물질들은 일반적으로 금속에 비해 전기 저항이 크기 때문에, 투명전극층의 저항에 의한 전류 로스(loss)를 줄이고 원하는 출력 전압을 얻기 위해 일반적으로 솔라셀은 집적형 박막 솔라셀 패널의 형태로 사용된다.

솔라셀 패널은 다수의 단위 솔라셀이 하나의 패널에 집적된 구조로서, 유리 기판 등에 투명전극층, 광전변환층, 이면전극층을 순차적으로 적층하고 그 과정에서 각 층을 레이저 스크라이브(laser scribe)로 패터닝(patterning)함으로써 전기적으로 연결된 복수의 단위 솔라셀이 집적되도록 제조된다.

종래기술에 따라 솔라셀 패널을 제조하기 위해서는, 전극층 등이 증착된 기판을 로딩하여 레이저로 가공하게 되는데, 기판의 로딩 및 이송 과정에서 테이블과의 마찰로 인하여 증착층이 손상될 우려가 있고, 레이저 식각에 의해 발생하는 파티클이 기판 상에 잔존할 경우 제품의 수율이 떨어질 수 있으며, 기판의 정렬을 위해 중앙부에 별도의 회전 지그를 설치함으로써 장치가 크고 복잡해지는 등의 문제가 있었다.

본 발명은, 솔라셀 패널의 로딩 및 이송과정에서 기판에 손상을 방지할 수 있고, 레이저 가공에 의해 발생하는 파티클을 효과적으로 제거할 수 있으며, 기판의 정렬을 위해 별도의 회전 지그가 불필요한 솔라셀 패널 제조장치 및 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 복수의 에어 분사구가 형성되어 로딩되는 기판을 부상시키는 지지 테이블과, 지지 테이블의 상부에 위치하며, 기판에 레이저를 조사하는 레이저 가공부와, 지지 테이블의 하부에 위치하며, 레이저에 의해 기판으로부터 발생하는 파티클을 수집하는 석션부를 포함하는 솔라셀 패널 제조장치가 제공된다.

기판은 일면에 투명전극층, 광전변환층, 이면전극층 등의 증착층이 적층된 솔라셀용 기판이며, 레이저 가공부는 증착층에 패턴을 형성할 수 있다. 이 경우 증착층은 TCO, 실리콘, 금속 등의 재질로 이루어지며, 증착층의 가공을 위해 레이저의 파장은 200nm 내지 1100nm일 수 있다.

지지 테이블은 다공질 재료로 이루어지며, 에어 분사구는 지지 테이블의 단위면적당 20% 이상 형성되어, 상기 기판이 효과적으로 부상하도록 할 수 있다.

지지 테이블의 양단부에는 기판의 이동을 제한하도록 기판의 폭에 상응하는 간격으로 한 쌍의 가이드바가 지지 테이블로부터 돌출되도록 설치될 수 있으며, 지지 테이블의 양단부는, 그 이동정도가 각각 별도로 제어되는 한 쌍의 링크부재에 의해 지지될 수 있다. 이 경우, 로딩된 상기 기판의 정렬 여부를 판단하는 비젼부를 더 포함하며, 한 쌍의 링크부재는 비젼부로부터 데이터를 받아 기판이 정렬되도록 각각 이동할 수 있다.

석션부는 기판의 하면으로부터 3mm 내지 10mm의 거리만큼 이격되어 위치함으로써, 레이저 가공에 의해 기판으로부터 발생하는 파티클을 효과적으로 수집할 수 있다. 또한, 지지 테이블의 하부에 위치하며, 기판에 광을 조사하는 조명부 및 기판을 검사하는 비젼부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 투명절연층의 일면에 증착층이 적층된 기판을 지지 테이블에 로딩하는 단계, 기판을 정렬하는 단계, 기판에 레이저를 조사하여 증착층에 패턴을 형성하는 단계, 및 레이저에 의해 기판으로부터 발생하는 파티클을 석션하는 단계를 포함하는 솔라셀 패널 제조방법이 제공된다.

지지 테이블에는 복수의 분사구가 형성되며, 로딩 단계는, 분사구를 통해 에어를 분사함으로써 기판을 지지 테이블 상에 부상시키는 단계를 포함할 수 있다.

정렬 단계는, 기판의 소정의 위치를 촬영하여 영상 데이터를 획득하는 단계, 영상 데이터와 소정의 기준 데이터를 비교하여 정렬 오차를 산출하는 단계, 및 정렬 오차에 따라 기판을 소정 각도 회전하는 단계를 포함할 수 있다. 이 경우, 지지 테이블의 양단부는, 그 이동정도가 각각 별도로 제어되는 한 쌍의 링크부재에 의해 지지되며, 회전 단계는, 기판이 정렬되도록 한 쌍의 링크부재를 각각 이동시키는 단계를 포함할 수 있다.

로딩 단계는, 증착층이 아래를 향하도록 기판을 로딩하는 단계를 포함하고, 패턴 형성 단계는, 투명절연층을 투과하도록 레이저를 조사하여 패턴에 따라 증착층의 일부를 제거하는 단계를 포함할 수 있다.

석션 단계는, 지지 테이블의 하부에서 기판에 광을 조사하고, 기판의 하면을 촬영하여 영상 데이터를 획득하는 단계, 및 영상 데이터와 소정의 기준 데이터를 비교하여 기판의 가공 상태를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 잇점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 솔라셀 패널을 지지 테이블 상에 부상시켜 로딩 및 이송함으로써 기판이 테이블에 물리적으로 접촉하지 않아 증착층의 스크래치(scratch)나 데미지(damage) 등의 손상을 미연에 방지할 수 있고, 증착층이 아래를 향하도록 기판을 로딩하고 그 상부에서 레이저를 조사하고 그 하부에서 파티클을 석션함으로써 레이저 식각에 의해 발생하는 파티클을 효과적으로 제거하여 패턴 간의 쇼트가 발생하지 않고 제품의 수율을 향상시킬 수 있다.

또한, 지지 테이블의 양단부에 각각 별도로 이동하는 한 쌍의 링크부재를 설치함으로써, 기판의 정렬을 위한 별도의 회전 지그 없이도 한 쌍의 링크부재의 이동 정도를 각각 조절함으로써, 기판을 원하는 만큼 회전시켜 용이하게 정렬할 수 있다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

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.

본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발 명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 솔라셀 패널의 제조과정을 나타낸 흐름도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 솔라셀 패널 제조장치를 개략적으로 나타낸 사시도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 기판(1), 유리기판(3), 투명전극층(5), 광전변환층(7), 이면전극층(9), 지지 테이블(10), 분사구(12), 가이드바(14), 링크부재(16), 레이저 가공부(20)가 도시되어 있다.

본 실시예는 제조과정에서 기판(1)에 손상이 발생하지 않으며, 레이저 식각에 의한 파티클을 효과적으로 제거할 수 있는 솔라셀 패널 제조장치에 관한 것으로, 먼저 솔라셀 패널의 제조과정에 대해 설명하고, 제조장치의 상세한 구성에 대해 설명한다.

솔라셀 패널은 복수의 단위 솔라셀이 전기적으로 연결되어 하나의 패널에 집적된 형태로 제조되는데, 이를 위해 먼저 도 1의 (a)와 같이 투명절연층인 유리기판(3)을 제공하고, 도 1의 (b)와 같이 유리기판(3)에 TCO 등의 재질로 투명전극층(5)을 증착한다. 투명전극층(5)의 증착을 위해서는 플라즈마(plasma) 증착, 진공증착(evaporation), 스퍼터링(Sputtering) 등 다양한 물리적, 화학적 증착방법이 적용될 수 있다.

다음으로, 도 1의 (c)와 같이 투명전극층(5)을 레이저 스크라이브(laser scribe)에 의해 패터닝(patterning)하여 복수의 가늘고 긴 스트립(strip) 형태의 투명전극으로 분리하고, 도 1의 (d)와 같이 투명전극층(5)을 커버하도록 a-Si 등의 재질로 광전변환층(7)을 증착한 후, 도 1의 (e)와 같이 레이저 스크라이브로 패터닝하여 복수의 광전변환층(7)으로 분할한다. 광전변환층(7) 간의 분할홈은 투명전극층(5) 간의 분리홈과 같은 방향으로 연장된다.

다음으로, 도 1의 (f)와 같이 광전변환층(7)을 커버하도록 알루미늄 등의 금속 재질로 이면전극층(9)을 증착하고 도 1의 (g)와 같이 레이저 스크라이브로 패터닝하여 복수의 이면전극으로 분리한다.

이와 같은 공정으로 제작된 솔라셀 패널에는, 서로 중첩되어 적층된 스트립 형태의 투명전극, 광전변환층(7) 및 이면전극이 하나의 단위가 되어 전체적으로 복수의 솔라셀이 집적되어 있다. 이면전극층(9)은 광전변환층(7) 간의 분할홈을 채우도록 증착되기 때문에, 도 1의 (g)에서 임의의 솔라셀의 투명전극은 그 셀에 인접한 다른 셀의 이면전극에 접속된다. 즉, 광전변환층(7) 간의 분할홈은 셀 간의 접속용 홈으로도 이용되므로 기판(1) 상의 모든 솔라셀이 서로 전기적으로 직렬 연결된다. 직렬 연결된 복수의 솔라셀의 양단부에는 외부전극이 접속된다.

본 실시예는 전술한 공정에 따라 솔라셀 패널을 제조하기 위한 장치에 관한 것으로, 기판(1)을 로딩하는 지지 테이블(10)에 에어 플로팅(air floating) 시스템을 적용하여 기판(1)을 비접촉식으로 부상시켜 가공함으로써 증착층의 스크래치나 데미지를 방지하고, 기판(1) 가공시 증착층이 아래를 향하도록 하고 기판(1)의 상부에서 유리기판(3)을 투과하도록 레이저를 조사함으로써 식각이 효과적으로 이루어지고 식각에 의한 파티클의 처리가 용이하다는 특징이 있다.

또한, 레이저 가공부(20)가 기판(1)의 상부에 위치하므로 기판(1)의 하부에 조명부나 비젼부를 설치할 수 있어 기판(1)의 가공 검사가 용이하며, 기판(1)의 정렬시 센터 부분에 별도의 진공척을 사용하는 대신 지지 테이블(10)의 양단부에 LM 등으로 구동되는 링크부재(16)를 사용함으로써 기구적으로 간단하고 저렴하게 기판(1)의 정렬을 구현할 수 있다는 특징을 갖는다.

본 실시예에 따른 솔라셀 패널 제조장치는, 가공 대상이 되는 기판(1)을 로딩하는 지지 테이블(10)과, 지지 테이블(10)의 상부에 위치하는 레이저 가공부(20)와. 지지 테이블(10)의 하부에 위치하는 석션부로 이루어진다.

지지 테이블(10)은 전술한 바와 같이 에어 플로팅 시스템이 적용된 것으로, 지지 테이블(10)의 표면에는 복수의 분사구(12)가 형성되어 있고, 분사구(12)를 통해 에어를 분사함으로써 지지 테이블(10) 상에 로딩되는 기판(1)이 지지 테이블(10)의 표면에 접촉하지 않고 소정 간격만큼 부상(浮上)한 상태로 로딩된다.

전술한 바와 같이 솔라셀용 기판(1)에는 증착층이 적층되므로 기판(1)을 로딩하여 이송시키는 과정에서 증착층에 스크래치가 발생할 수 있으며, 광전변환층(7)인 a-Si층의 경우에는 그 표면에 톱니형태의 굴곡이 유지되어야 효율적인 광전변환이 일어나게 되는데, 기판(1)을 이송하는 과정에서 그러한 굴곡이 파손되어 솔라셀에 데미지를 입을 가능성도 있다.

이 경우, 본 실시예와 같이 에어 플로팅 시스템을 적용하여 지지 테이블(10)을 설계함으로써 기판(1)이 물리적으로 접촉하지 않고 로딩 및 이송되므로, 가공 과정에서 기판(1)의 손상을 미연에 방지할 수 있으며, 나아가 지지 테이블(10) 표면에 에어 분사구(12)가 형성된 부분의 비율을 조절함으로써 기판(1)을 효과적으로 부상시킬 수 있다.

예를 들어, 지지 테이블(10)을 다공질 재료로 형성하되, 단위면적당 20% 이상의 에어 분사구(12)를 형성함으로써 가공과정에서 기판(1)이 손상되지 않고 부상한 상태를 유지하도록 할 수 있으며, 지지 테이블(10)의 표면 중 분사구(12)가 형성되어야 할 영역을 적절히 설계함으로써 기판(1)이 부상한 상태를 유지하면서도 분사구(12)가 형성되지 않은 영역에 다른 기구물을 설치할 수 있다. 이처럼, 에어 플로팅이 적용된 지지 테이블(10)의 설계를 최적화함으로써 기판(1) 가공의 자유도를 높일 수 있다.

레이저 가공부(20)는 기판(1)의 상부에서 레이저를 조사하여 증착층을 패터닝한다. 레이저 가공부(20)는 복수의 레이저빔을 발사하여 기판(1)의 패터닝 효율을 높일 수 있는데, 예를 들어 10개의 레이저빔이 발사될 때 기판(1)에 50개의 패턴을 형성하고자 할 경우에는 기판(1)이 레이저 가공부(20)를 5회 통과하도록 함으로써 패터닝을 완료할 수 있다.

본 실시예에 따른 가공 대상 기판(1)은 일면에 증착층이 적층된 솔라셀용 기판(1)으로서, 증착층은 TCO 등의 재질로 이루어진 투명전극층(5), 또는 투명전극층(5)에 적층된 a-Si 등의 재질로 이루어진 광전변환층(7), 또는 투명전극층(5) 및 광전변환층(7)에 적층된 금속 등의 재질로 이루어진 이면전극층(9)으로 구성될 수 있다.

전술한 바와 같이 레이저 가공부(20)는 레이저를 조사하여 증착층을 식각함으로써 패턴을 형성하게 되는데, 본 실시예에 따른 레이저 스크라이브는 증착층이 아래를 향하도록 기판(1)을 로딩하고 기판(1)의 상부에서 유리기판(3)을 투과하도록 레이저빔을 조사함으로써 각 증착층을 식각하게 된다.

이와 같이 유리기판(3)을 투과하도록 레이저빔을 조사할 경우, 각 증착층이 효과적으로 식각되도록 하기 위해 레이저빔의 파장을 적절하게 조절할 수 있다. 예를 들어 투명전극층(5)을 식각하기 위해서는 200nm 내지 1100nm, 광전변환층(7)을 식각하기 위해서는 200nm 내지 1100nm, 이면전극층(9)을 식각하기 위해서는 200nm 내지 1100nm의 파장을 갖는 레이저를 사용할 수 있다.

이처럼, 레이저 가공부(20)를 기판(1)의 상부에 위치시키고 유리기판(3)을 투과하도록 레이저를 조사하여 증착층을 식각하면, 패턴이 보다 안정적으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 유리기판(3)에 투명전극층(5)이 증착된 상태에서 식각을 할 경우, 투명전극층(5) 쪽에서 레이저를 조사하여 가공을 하게 되면 투명전극층(5)의 표면부터 식각이 되기 시작하여 투명전극층(5)이 유리기판(3)에 접하는 부분에서는 식각되는 정도가 상대적으로 적어 쇼트가 발생할 우려를 배제할 수 없다.

그러나, 본 실시예에서와 같이 증착층이 아래를 향하도록 로딩하고 유리기판(3) 쪽에서 레이저를 조사하여 식각하게 되면 투명전극층(5)이 유리기판(3)에 접하는 부분부터 식각이 되므로 쇼트가 발생할 우려를 미연에 방지할 수 있다.

또한, 본 실시예에서와 같이 지지 테이블(10)의 상부에 레이저 가공부(20)를 설치함으로써 지지 테이블(10)의 하부에 공간을 확보할 수 있으며, 이와 같이 지지 테이블(10)의 하부 공간에, 후술하는 것처럼, 조명부, 비젼부, 석션부 등의 구성요소를 설계할 수 있어, 기구적으로 효율적이고 자유로운 장치 설계가 가능하다.

지지 테이블(10)의 하부에 위치한 석션부는 레이저 식각에 의해 증착층의 일부가 제거됨으로써 발생하는 파티클을 수집한다. 석션부에는 진공 라인을 연결함으로써 파티클이 보다 능동적으로 수집되도록 할 수 있다.

전술한 바와 같이 증착층이 아래를 향하고 유리기판(3)이 위를 향하도록 로딩한 상태에서, 기판(1)의 상부에는 레이저 가공부(20)가 위치하고 기판(1)의 하부에는 석션부가 위치하므로, 레이저 가공을 통해 기판(1)으로부터 발생하는 파티클, 즉 증착층의 일부가 제거된 부산물들은 곧바로 아래쪽으로 떨어지게 된다. 기판(1)의 하부에는 진공 라인에 연결된 석션부가 위치하므로 기판(1)으로부터 아래로 떨어지는 파티클을 효과적으로 흡입하여 수집할 수 있게 된다.

이로써, 레이저 식각에 의해 발생하는 파티클이나 분진이 기판(1)의 표면에 잔존하거나 부착됨에 따라 발생할 수 있는 수율의 저하 문제를 해결할 수 있으며, 기판(1)으로부터 발생하는 파티클을 제거하기 위해 기판(1)의 표면을 이동하면서 파티클을 흡입, 수집하는 별도의 구동 장치를 생략하고, 기판(1)이 가공되는 지점, 즉 레이저 가공부(20)가 위치하는 지점의 기판(1)의 하부에 본 실시예에 따른 석션부를 설치하여 파티클을 효과적으로 수집할 수 있다.

도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 지지 테이블을 나타낸 개념도이다. 도 3을 참조하면, 기판(1), 지지 테이블(10), 분사구(12), 가이드바(14), 링크부재(16)가 도시되어 있다.

본 실시예에 따른 지지 테이블(10)은 에어를 분사하여 기판(1)을 부상시킨 상태로 로딩 및 이송시키므로, 지지 테이블(10)의 양단부에는 부상된 기판(1)이 임 의로 움직이지 않고 제 위치에 고정되어 있도록, 즉 기판(1)의 임의 이동을 제한하도록 가이드바(14)를 설치할 수 있다.

도 3에는 지지 테이블(10)의 양단부에 로딩되는 기판(1)의 폭만큼 이격된 한 쌍의 가이드바(14)가 설치된 예가 도시되어 있다. 가이드바(14)는 지지 테이블(10)로부터 부상된 기판(1)이 다른 곳으로 이동하지 않고 제 위치를 유지하도록 하는 역할을 하므로, 기판(1)이 지지 테이블(10)로 부상된 높이보다는 높게 돌출되도록 설치되는 것이 좋으며, 기판(1)이 가이드바(14)에 접촉됨에 따라 그 단부가 손상되는 것을 방지하기 위해 가이드바(14)의 표면은 완충성이 있는 재질로 구성할 수 있다.

이처럼 지지 테이블(10)의 양단부에, 기판(1)이 지지 테이블(10)로부터 부상된 높이보다 높게 돌출되도록 설치된 가이드바(14)가 기판(1)의 이동을 제한한 상태에서 지지 테이블(10)을 이동시켜 레이저 가공부(20)를 통과하도록 함으로써, 이에 따라 기판(1)이 레이저 가공부(20)를 통과하면서 증착층이 패터닝된다.

한편, 본 실시예에 따른 솔라셀 패널은 유리기판(3)에 증착된 전극층 등에 일 방향으로 연장된 분할홈을 식각하여 제조되므로, 레이저 가공부(20)를 통과하는 솔라셀용 기판(1)은 매번 동일한 방향으로 이송되어야 한다.

이를 위해 지지 테이블(10) 상에 기판(1)을 로딩한 후 기판(1)의 정렬 상태를 검사하고, 기판(1)이 제 위치에 정렬되지 않았을 경우에는 지지 테이블(10)을 소정 각도만큼 회전시켜 기판(1)이 제 위치에 정렬되도록 한다.

지지 테이블(10)의 정렬을 위해 본 실시예에 따른 제조장치는, 기판(1)의 중 앙부를 지지하는 진공척 등의 별도의 회전 지그를 설치하지 않고, 테이블의 양단을 한 쌍의 링크부재(16)로 지지하고 각 링크부재(16)의 이동을 별개로 제어함으로써 지지 테이블(10)을 회전시킬 수 있도록 구성하였다.

즉, 본 실시예에 따른 지지 테이블(10)의 양단부는 한 쌍의 링크부재(16)로 지지되며, 도 3에 도시된 것처럼 지지 테이블(10)을 시계 방향으로 회전시키고자 할 때에는 진행방향에 대해 좌측 링크부재(16)를 우측 링크부재(16)보다 더 많이 이동시키고, 지지 테이블(10)을 반시계 방향으로 회전시키고자 할 때에는 우측 링크부재(16)를 좌측 링크부재(16)보다 더 많이 이동시킨다. 이에 따라 지지 테이블(10)에 로딩된 기판(1)을 회전시켜 원하는 위치로 정렬시킬 수 있다.

지지 테이블(10)을 소정 각도 회전시켜 기판(1)의 위치를 정렬하기 위하여, 최초에 로딩된 기판(1)을 검사하여 제 위치에 정렬되었는지, 아니면 소정 각도만큼 오차를 가지고 위치하였는지를 판단한 후, 정렬 오차가 있는 경우에는 지지 테이블(10)을 오차만큼 역으로 회전시켜 기판(1)이 제 위치에 정렬되도록 할 수 있다.

이를 위해 본 실시예에 따른 제조장치에는 로딩된 기판(1)의 정렬 여부를 판단하는 비젼부가 포함될 수 있다. 비젼부는 기판(1) 상의 특정 지점, 예를 들면 정렬을 위해 별도로 표시된 '얼라인 마크(align mark)'를 촬영한 후, 미리 저장되어 있는 기준 데이터와 비교하여 기판(1)이 얼마만큼의 정렬 오차를 가지고 로딩되었는지를 판단할 수 있다.

이 경우, 전술한 한 쌍의 링크부재(16)는 비젼부로부터 정렬 오차에 해당하는 데이터를 받아 좌측 또는 우측의 링크부재(16)를 이동시켜 기판(1)이 제 위치에 정렬되도록 지지 테이블(10)을 회전시킨다.

도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 솔라셀 패널 제조장치를 나타낸 측면도이다. 도 4를 참조하면, 기판(1), 지지 테이블(10), 가이드바(14), 링크부재(16), 레이저 가공부(20), 석션부(30), 조명부(32), 비젼부(34)가 도시되어 있다.

전술한 바와 같이 본 실시예에 따른 솔라셀 패널 제조장치는 지지 테이블(10)의 하부에 공간을 확보하여 조명부(32), 비젼부(34), 석션부(30) 등의 구성요소를 자유롭게 설치할 수 있다.

지지 테이블(10)의 하부는 진공 라인에 연결된 석션부(30)를 설치할 수 있으며, 석션부(30)는 레이저 가공에 의해 기판(1)으로부터 아래로 떨어지는 파티클을 흡입하여 수집한다. 석션부(30)의 수집 효율을 좋게 하기 위해, 본 실시예에서는 석션부(30)를 기판(1)의 하면으로부터 3mm 내지 10mm의 거리만큼 이격되도록 배치할 수 있다.

석션부(30)가 기판(1)에 너무 가깝게 위치하면 장치의 설계 및 제작이 힘들고 석션부(30)로부터 떨어진 위치에서 발생하는 파티클은 제대로 흡입할 수 없으며, 석션부(30)가 기판(1)으로부터 너무 멀리 떨어져 위치하면 기판(1)의 표면까지 흡입력이 미치지 않아 파티클이 석션부(30)로 떨어지지 않아 효과적인 수집이 어려워 질 수 있다.

또한, 석션부(30)가 기판(1)의 하면으로부터 떨어진 거리를 조절 가능하도록 함으로써, 필요에 따라 석션부(30)를 기판(1)에 가깝거나 멀도록 이동시켜가면서 효율적으로 파티클의 흡입, 수집이 이루어지도록 할 수 있다.

한편, 지지 테이블(10)의 하부에 확보된 공간에는 석션부(30) 외에도 기판(1)에 광을 조사하는 조명부(32) 및 기판(1)의 소정 지점을 촬영하여 기판(1)의 상태를 검사하는 비젼부(34)가 더 설치될 수 있다.

조명부(32)는 기판(1)의 가공 상태를 검사하기 위해 기판(1)에 광을 조사하는 구성요소로서, 기판(1)의 아래쪽에서 광을 조사하고 기판(1)의 위쪽에 카메라 등을 설치하여 기판(1)을 검사할 경우, 카메라는 기판(1)을 투과한 광을 받아 영상 이미지를 획득하게 되므로, 반사광에 의한 간섭이 없어 보다 확실하고 안정적인 기판(1) 검사가 가능하게 된다.

한편, 지지 테이블(10)의 하부에도 카메라 등의 비젼부(34)를 설치하여 기판(1)의 가공 상태, 즉 기판(1)에 적층된 증착층이 레이저 스크라이브에 의해 제대로 식각되었는지 여부를 검사할 수 있다. 전술한 바와 같이, 기판(1)의 상부에서 레이저를 조사하여 증착층을 식각하면 투명전극층(5)이 유리기판(3)에 접하는 부분부터 식각이 되므로 안정적으로 패턴이 형성되며, 이 때 레이저 가공부(20)는 기판(1)의 가공 상태를 검사하는 비젼부(34)로부터 데이터를 받아 원하는 폭만큼 패턴이 형성되도록 레이저빔을 조사할 수 있다.

도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 솔라셀 패널 제조방법을 나타낸 순서도이다. 이하, 전술한 솔라셀 패널 제조장치를 사용하여 솔라셀 패널을 제조하는 공정에 대해 구체적으로 설명한다.

본 실시예에 따라 솔라셀 패널을 제조하기 위해서는, 먼저, 유리기판(3) 등 의 투명절연층의 일면에 투명전극층(5), 광전변환층(7), 이면전극층(9) 등의 증착층이 적층된 솔라셀용 기판(1)을 지지 테이블(10) 상에 로딩한다(S10).

기판(1)은 증착층이 아래를 향하도록 로딩함으로써, 전술한 것처럼 패턴이 보다 안정적으로 형성되고, 식각에 의해 발생하는 파티클이 기판(1)에 잔존하지 않고 자연스럽게 석션부(30)로 떨어지도록 할 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 실시예에 따른 지지 테이블(10)은 에어 플로팅 시스템을 적용한 것으로, 표면에 다수의 분사구(12)가 형성되어 있고 기판(1)을 로딩하는 과정에서 분사구(12)를 통해 에어를 분사하므로, 기판(1)은 지지 테이블(10) 상에 부상한 상태로 로딩된다(S12). 이처럼, 가공 대상이 되는 기판(1)을 부상시켜 로딩, 이송함으로써 기판(1)에 스크래치나 데미지 등의 손상이 발생하는 것을 최소화할 수 있다.

복수의 핀이 표면으로부터 돌출되도록 설치된 구조인 종래의 지지 테이블의 경우, 기판(1)을 로딩 및 이송하는 과정에서 기판(1)의 표면이 손상될 우려가 있으며, 특히 위에서처럼 증착층이 아래를 향하도록, 즉 증착층이 복수의 핀에 접하도록 기판(1)을 로딩할 경우 증착층이 손상될 가능성이 더욱 커지게 된다. 종래에는 지지 테이블로부터 돌출되도록 설치되는 핀의 위치를 설계하여 이러한 증착층의 손상을 방지하고자 하였으나, 기판(1)이 핀에 물리적으로 접촉하는 방식이므로 그 방지 효과에는 한계가 있었다.

본 실시예에 따른 지지 테이블(10)은 에어 플로팅 시스템을 적용한 것으로, 종래의 지지 테이블에서처럼 핀의 위치를 설계할 필요가 없고, 증착층이 아래를 향하도록, 즉 증착층이 지지 테이블(10)에 접하도록 기판(1)을 로딩하더라도 증착층 의 손상을 방지할 수 있다. 따라서, 증착층이 아래를 향하도록 기판(1)을 로딩하여 가공하는 경우, 지지 테이블(10)에 에어 플로팅 시스템을 적용함으로써 기판(1)의 손상 방지 효과를 극대화될 수 있다.

기판(1)을 로딩한 후에는 기판(1)이 제 위치로 정렬시킨다(S20). 기판(1)의 정렬을 위해서는 비젼부로 기판(1)을 검사한 후, 정렬 오차 값을 산출하여 그에 따라 지지 테이블(10)을 회전시킬 수 있다.

즉, 기판(1)의 소정의 위치, 예를 들면 얼라인 마크를 비젼부로 촬영하여 영상 데이터를 획득하고(S22), 획득된 영상 데이터와 미리 저장된 기준 데이터를 비교하여 기판(1)이 제 위치로부터 벗어난 정도, 즉 정렬 오차를 산출한 후(S24), 정렬 오차가 제거되도록 지지 테이블(10)을 회전시켜 기판(1)이 제 위치에 정렬되도록 한다(S26).

지지 테이블(10)의 회전을 위해 전술한 것처럼 한 쌍의 링크부재(16)를 사용한 경우, 각 링크부재(16)의 이동 정도를 조절함으로써, 예를 들어 지지 테이블(10)을 시계 방향으로 회전시키고자 할 때에는 진행방향에 대해 좌측 링크부재(16)를 우측 링크부재(16)보다 더 많이 이동시키고, 지지 테이블(10)을 반시계 방향으로 회전시키고자 할 때에는 우측 링크부재(16)를 좌측 링크부재(16)보다 더 많이 이동시키는 방식으로 지지 테이블(10)을 회전시켜 기판(1)이 원하는 위치로 정렬되도록 할 수 있다(S28).

기판(1)을 정렬한 후에는 기판(1)이 레이저 가공부(20)를 통과하도록 지지 테이블(10)을 이동시키면서 기판(1)에 레이저를 조사하여 증착층이 식각되도록 한 다. 이로써, 증착층에 패턴이 형성된다(S30). 레이저 가공부(20)에서 복수의 레이저빔을 발사함으로써 패터닝의 효율을 높일 수 있음은 전술한 바와 같다.

한편, 본 실시예에서는 기판(1)이 이동하면서 레이저 식각이 이루어지는 경우를 설명하였으나, 기판(1)과 레이저 가공부(20)는 상대적으로 이동하면 되므로 기판(1)이 고정된 상태에서 레이저 가공부(20)가 이동하거나, 기판(1)과 레이저 가공부(20)가 서로 반대 방향으로 이동하면서 레이저 식각이 진행되도록 할 수도 있음은 물론이다.

전술한 것처럼, 증착층이 아래를 향하도록 기판(1)을 로딩한 경우, 레이저빔은 유리기판(3) 등의 투명절연층을 투과하여 증착층에 조사되며, 그 결과 증착층의, 일부가 식각, 제거되어 패턴이 형성된다(S32). 유리기판(3)을 투과하도록 레이저빔을 조사할 경우, 각 증착층이 효과적으로 식각되도록 하기 위해 레이저빔의 파장을 적절하게 조절할 수 있음은 전술한 바와 같다.

증착층이 아래를 향하도록 하고 기판(1)의 상부에서 레이저를 조사하여 식각을 하게 되면, 그에 따라 발생하는 파티클은 기판(1)의 아래쪽으로 떨어지게 되며, 이는 기판(1)의 하부에 위치하는 석션부(30)에 의해 수집된다(S40). 석션부(30)에는 진공 라인을 연결하여 파티클을 흡입함으로써 보다 능동적으로 파티클을 수집할 수 있음은 전술한 바와 같다.

레이저 가공의 진행 중 또는 레이저 가공이 완료된 후에는 가공된 기판(1)을 검사하여 각 증착층에 패턴이 제대로 형성되었는지 여부를 판단할 수 있다. 이를 위해 전술한 것처럼 지지 테이블(10)의 하부에 확보된 공간에 조명부(32)와 비젼 부(34)를 설치하여, 가공된 기판(1)에 광을 조사하고, 기판(1)의 가공된 부위를 촬영하여 영상 데이터를 획득한다(S42).

조명부(32)를 기판(1)의 하부에 설치한 경우 기판(1)의 상부에 위치하는 카메라는 기판(1)을 투과한 광을 받아 영상 이미지를 획득하게 되므로, 반사광에 의한 간섭이 없어 보다 확실하고 안정적인 기판(1) 검사가 가능하게 된다.

지지 테이블(10)의 하부에 비젼부(34)를 설치한 경우, 비젼부(34)는 기판(1)의 가공된 부위를 촬영하여 영상 데이터를 획득하고, 이를 미리 저장된 기준 데이터와 비교하여 기판(1)의 가공 상태를 판단할 수 있으며(S44), 그 결과에 따라 레이저 가공부(20)에서 조사되는 레이저의 파장, 에너지 등을 조절함으로써 원하는 폭만큼 패턴이 형성되도록 할 수 있다.

가공이 완료된 기판(1)은 지지 테이블(10)로부터 언로딩되어 다음 공정으로 이송된다. 기판(1)을 지지 테이블(10)에 로딩하거나, 언로딩하는 경우 자동 공급 및 반출을 위해 지지 테이블(10)에 인접하여 진공 피커(picker)를 설치할 수 있는데, 로딩의 경우 진공 피커는 기판(1)을 흡착하여 지지 테이블(10)에 안착시키며, 언로딩의 경우 지지 테이블(10)에 적재된 기판(1)을 진공 피커가 흡착하여 다음 공정 라인으로 반출하는 역할을 한다.

상술한 본 발명의 실시예에 따른 솔라셀 패널 제조방법은 기록매체에 저장된 후 소정의 장치, 예를 들면, 솔라셀 패널 제조장치와 결합하여 수행될 수 있다. 여기서, 기록매체는 하드 디스크, 비디오테이프, CD, VCD, DVD와 같은 자기 또는 광 기록매체이거나 또는 오프라인 또는 온라인상에 구축된 클라이언트 또는 서버 컴퓨터의 데이터베이스일 수도 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 솔라셀 패널의 제조과정을 나타낸 흐름도.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 솔라셀 패널 제조장치를 개략적으로 나타낸 사시도.

도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 지지 테이블을 나타낸 개념도.

도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 솔라셀 패널 제조장치를 나타낸 측면도.

도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 솔라셀 패널 제조방법을 나타낸 순서도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 기판 3 : 유리기판

5 : 투명전극층 7 : 광전변환층

9 : 이면전극층 10 : 지지 테이블

12 : 분사구 14 : 가이드바

16 : 링크부재 20 : 레이저 가공부

30 : 석션부 32 : 조명부

34 : 비젼부

Claims (15)

1. 복수의 에어 분사구가 형성되어 로딩되는 기판을 부상시키는 지지 테이블과;

   상기 지지 테이블의 상부에 위치하며, 상기 기판에 레이저를 조사하는 레이저 가공부와;

   상기 지지 테이블의 하부에 위치하며, 상기 레이저에 의해 상기 기판으로부터 발생하는 파티클을 수집하는 석션부를 포함하는 솔라셀 패널 제조장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 기판은 일면에 투명전극층, 광전변환층 및 이면전극층으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 증착층이 적층된 솔라셀용 기판이며, 상기 레이저 가공부는 상기 증착층에 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 솔라셀 패널 제조장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 증착층은 TCO, 실리콘 및 금속으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 재질을 포함하며, 상기 레이저의 파장은 200nm 내지 1100nm인 것을 특징으로 하는 솔라셀 패널 제조장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 지지 테이블은 다공질 재료로 이루어지며, 상기 에어 분사구는 상기 지지 테이블의 단위면적당 20% 이상 형성되는 것을 특징으로 하는 솔라셀 패널 제조장치.
5. 제1항에 있어서,

   상기 지지 테이블의 양단부에는, 상기 기판의 이동을 제한하도록 상기 기판의 폭에 상응하는 간격으로 한 쌍의 가이드바가 지지 테이블로부터 돌출되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 솔라셀 패널 제조장치.
6. 제1항에 있어서,

   상기 지지 테이블의 양단부는, 그 이동정도가 각각 별도로 제어되는 한 쌍의 링크부재에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 솔라셀 패널 제조장치.
7. 제6항에 있어서,

   로딩된 상기 기판의 정렬 여부를 판단하는 비젼부를 더 포함하며,

   상기 한 쌍의 링크부재는 상기 비젼부로부터 데이터를 받아 상기 기판이 정렬되도록 각각 이동하는 것을 특징으로 하는 솔라셀 패널 제조장치.
8. 제1항에 있어서,

   상기 석션부는 상기 기판의 하면으로부터 3mm 내지 10mm의 거리만큼 이격되어 위치하는 것을 특징으로 하는 솔라셀 패널 제조장치.
9. 제1항에 있어서,

   상기 지지 테이블의 하부에 위치하며, 상기 기판에 광을 조사하는 조명부 및 상기 기판을 검사하는 비젼부를 더 포함하는 솔라셀 패널 제조장치.
10. 투명절연층의 일면에 증착층이 적층된 기판을, 상기 증착층이 아래를 향하도록 지지 테이블에 로딩하는 단계;

    상기 기판을 정렬하는 단계;

    상기 투명절연층을 투과하도록 상기 기판에 레이저를 조사하여 상기 증착층의 일부를 제거함으로써, 상기 증착층에 패턴을 형성하는 단계; 및

    상기 레이저에 의해 상기 기판으로부터 발생하는 파티클을 석션하는 단계를 포함하는 솔라셀 패널 제조방법.
11. 제10항에 있어서,

    상기 지지 테이블에는 복수의 분사구가 형성되며, 상기 로딩 단계는, 상기 분사구를 통해 에어를 분사함으로써 상기 기판을 상기 지지 테이블 상에 부상시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 솔라셀 패널 제조방법.
12. 제10항에 있어서,

    상기 정렬 단계는,

    상기 기판의 소정의 위치를 촬영하여 영상 데이터를 획득하는 단계;

    상기 영상 데이터와 소정의 기준 데이터를 비교하여 정렬 오차를 산출하는 단계; 및

    상기 정렬 오차에 따라 상기 기판을 소정 각도 회전하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 솔라셀 패널 제조방법.
13. 제12항에 있어서,

    상기 지지 테이블의 양단부는, 그 이동정도가 각각 별도로 제어되는 한 쌍의 링크부재에 의해 지지되며,

    상기 회전 단계는,

    상기 기판이 정렬되도록 상기 한 쌍의 링크부재를 각각 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 솔라셀 패널 제조방법.
14. 삭제
15. 제10항에 있어서,

    상기 석션 단계는,

    상기 지지 테이블의 하부에서 상기 기판에 광을 조사하고, 상기 기판의 하면을 촬영하여 영상 데이터를 획득하는 단계; 및

    상기 영상 데이터와 소정의 기준 데이터를 비교하여 상기 기판의 가공 상태를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 솔라셀 패널 제조방법.

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