KR101088261B1 - 태양전지의 검사장치 및 검사방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 태양전지 검사장치 및 그 방법에 관한 것으로, 태양전지 검사장치에 있어서, 외부의 광을 차단하는 암상자; 상기 암상자 내부에 태양전지를 지지하는 투명 지지대; 상기 투명 지지대 하부에서 상기 태양전지에 적외선을 조사하는 근 적외선 광원; 상기 태양전지 상부에 위치하여 상기 태양전지에서 방출되는 광을 검출하는 검출장치; 및 상기 태양전지에 전압을 인가하는 외부 전원장치를 포함한다.
이와 같은 본 발명을 제공하면, 태양전지 제품원가를 절감할 수 있고 제품 수율 향상 및 제품 불량최소화를 이룰 수 있게 되며, 육안이 아닌 전계발광과 근적외광 투과에 의해 발생된 광이 적외선 카메라에 의해 검출되고 검출된 데이터를 외부의 분석시스템에 의해 비교 및 분석함으로써, 제품의 효율 및 특성/품질에 따라 분류하여 제품을 출하할 수 있어서 태양전지 효율을 향상시키는 역할이 가능하게 된다.
태양전지, 검사장치, 근적외선(Near Infrared ray), 전계발광
Description
본 발명은 태양전지의 검사장치 및 검사방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전계발광 및 근적외광 투과를 이용한 태양전지의 품질 검사장치 및 검사방법에 관한 것이다.
1970년대 2차례에 걸친 국제석유가격의 상승으로 인해 석유를 소비하는 국가들을 비롯한 세계적 혼란이었던 오일 쇼크를 계기로 화석 에너지를 대체할 태양전지의 연구개발 및 상업화에 수십억 달러가 투자되면서 태양전지 상업화가 급진전 되고 있다.
이와 같은 신 재생에너지는 과다한 초기투자의 장애요인에도 불구하고 화석에너지의 고갈문제와 환경문제에 대한 핵심 해결방안이라는 점에서 선진 각 국에서는 신 재생에너지에 대한 과감한 연구개발과 보급정책 등을 추진하고 있다.
최근 유가의 불안정, 기후변화협약의 규제 대응 등 신 재생에너지의 중요성이 재인식되고 있고, 에너지공급방식이 중앙 공급식에서 지방분산화 정책으로 전환 하는 시점인 동시에 환경, 교통, 안보 등을 고려한 지방 지역 자연의 활용측면에서도 적극적인 추진이 요망되고 있는 실정이다.
이와 같이 태양전지의 중요성이 부각되는 시점에서 생산라인에서의 생산수율 향상을 위한 품질측정은 필수이다. 그러나 국내에서 생산하는 업체는 없는 실정이고 국외 제품에도 모든 생산라인에 들어가는 장비는 없는 상황이다.
도 1은 종래의 태양전지 제조공정 라인에서 검사 공정의 모식도를 예시한 도면이다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 제조공정에서 품질검사 공정은 공정1,4,5,6에서 행해지는데, 표면의 조사, 저항 및 두께의 측정, 미세균열(Microcrack) 등을 측정 및 이에 따른 셀 분류를 수행하게 되는데, 각 공정마다 분리되어 측정되기 때문에 시간이 많이 걸리고, 일반적으로 육안검사 등을 통하여 미세균열을 검사하는 것이 대부분이어서 정확성이 떨어지기 때문에 생산수율이나 불량률의 저하 등을 막는데 한계가 있었다.
상술한 문제를 해결하기 위한 본 발명의 과제는 근적외선대역(Near Infrared)을 이용한 태양전지 품질검사 장치 및 그 방법을 제공하기 위함이고, 결정질 실리콘 태양전지 제조 공정에서 차별화된 기술을 이용하여 미세균열 및 기타 태양전지 품질 검사할 수 있는 장치 및 그 방법을 제공하고자 함이다.
또한, 미세균열(Microcrack), 소수운반자지속시간(Minority carrier lifetime), 분류저항(Shunt resistance) 등 다양한 품질검사 항목들의 측정이 가능한 검사 장치 및 방법을 제공하고자 함이다.
상술한 문제를 해결하기 위한 본 발명의 제1 특징은 태양전지 검사장치에 있어서, 외부의 광을 차단하는 암상자; 상기 암상자 내부에 태양전지를 지지하는 투명 지지대; 상기 투명 지지대 하부에서 상기 태양전지에 적외선을 조사하는 근 적외선 광원; 상기 태양전지 상부에 위치하여 상기 태양전지에서 방출되는 광을 검출하는 검출장치; 및 상기 태양전지에 전압을 인가하는 외부 전원장치를 포함한다.
여기서, 상기 검출장치는 근적외선 CCD 카메라인 것이 바람직하고, 상기 CCD 카메라와 전기적으로 연결되고, 상기 암상자 외부에 설치된 분석장치를 포함하는 것이 바람직하며, 상기 외부 전원장치와 연결되고, 상기 태양전지의 상단 접촉부와 하단 접촉부의 제어를 위한 접촉제어부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 제2 특징은 태양전지 검사장치에 있어서, 외부의 광을 차단하는 암상자; 상기 암상자의 측면 하단부에 양측의 관통홀을 통하여 태양전지를 이동시키는 이송수단; 상기 암상자 내부에서 검사하기 위한 태양전지를 지지하는 투명 지지대; 상기 투명 지지대 하부에서 상기 태양전지에 적외선을 조사하는 근 적외선 광원; 상기 태양전지 상부에 위치하여 상기 태양전지에서 방출되는 광을 검출하는 검출장치; 및 상기 태양전지에 전압을 인가하는 외부 전원장치를 포함한다.
여기서, 바람직하게는 상기 검출장치는 근적외선 CCD 카메라인 것일 수 있고, 상기 CCD 카메라와 전기적으로 연결되고, 상기 암상자 외부에 설치된 분석장치를 포함하는 것일 수 있으며, 상기 암상자 양측면에 형성된 상기 태양전지의 이동을 위한 관통홀에 개폐를 위한 게이트가 설치된 것일 수 있다.
본 발명의 제3 특징은 태양전지 검사방법에 있어서, (a) 암상자 내부에 지지되어 있는 태양전지 하부에서 근 적외선을 조사하는 단계; (b) 상기 태양전지 상하면에 외부전원을 통하여 전압을 인가하는 단계; (c) 상기 태양전지에서 방출되는 광을 검출하는 단계; 및 (d) 상기 검출된 광을 외부 분석시스템에 의해 분석하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 (c) 단계는 근적외선 CCD 카메라를 이용하여 광을 검출하는 것이 바람직하고, 상기 (b) 단계에서 외부 전압의 인가는 상기 전원 또는 상기 태양전지의 상면 및 하면 접촉부에 의해 제어되는 것이 바람직하다.
더하여, 상기 (c) 단계에서 검출되는 광은 상기 외부 전압 인가에서 발생되는 전계발광(electroluminescence) 및 상기 근적외선이 투과된 광 중 적어도 어느 하나인 것이 바람직하다.
본 발명의 제4 특징은 태양전지 검사방법에 있어서, (a) 태양전지를 외부에서 암상자 내부로 이송수단를 이용하여 이동하는 단계 (b) 상기 암상자 내부로 이동된 상기 태양전지를 지지대로 안착하는 단계; (c) 상기 지지대 하부에서 광원을 통하여 태양전지에 근 적외선을 조사하는 단계; (d) 상기 태양전지 상하면에 외부전원을 통하여 전압을 인가하는 단계; (e) 상기 태양전지에서 방출되는 광을 근적외선 CCD 카메라로 검출하는 단계; (f) 상기 검출된 광을 외부 분석시스템에 의해 분석하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 (f) 단계는 상기 검출된 광의 스펙트럼 정보를 미리 정해진 표본 데이터와 비교하여 분석하는 것이 바람직하고, 상기 (e) 단계에서 검출된 데이터 및 상기 (f) 단계에서 분석된 데이터를 실시간으로 모니터링 하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
그리고, 바람직하게는 상기 (c) 단계에서 검출되는 광은 상기 외부 전압 인가에서 발생되는 전계발광(electroluminescence) 및 상기 근적외선이 투과된 광이 혼합된 광 중 적어도 어느 하나인 것이 바람직하다.
이와 같은 본 발명을 제공하면, 태양전지 제품원가를 절감할 수 있고 제품 수율 향상 및 제품 불량최소화를 이룰 수 있게 되며, 육안이 아닌 전계발광과 근적외광 투과에 의해 발생된 광이 적외선 카메라에 의해 검출되고 검출된 데이터를 외 부의 분석시스템에 의해 비교 및 분석함으로써, 제품의 효율 및 특성/품질에 따라 분류하여 제품을 출하할 수 있어서 태양전지 효율을 향상시키는 역할이 가능하게 된다.
또한, 태양전지 생산라인에 하나의 시스템으로 검사를 할 수 있게 되어, 원가를 절감할 수 있고 제품 수율 향상 및 제품 불량 최소화를 이룰 수 있게 된다.
이하 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 태양전지(15)의 검사장치의 구성을 예시한 도면이다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 검사장치는 외부의 광을 차단하는 암상자(50); 상기 암상자(50) 내부에 태양전지(15)를 지지하는 투명 지지대(10); 상기 투명 지지대(10) 하부에서 상기 태양전지(15)에 적외선을 조사하는 근적외선 광원(20); 상기 태양전지(15) 상부에 위치하여 상기 태양전지(15)에서 방출되는 광을 검출하는 검출장치(30); 및 상기 태양전지(15)에 전압을 인가하는 외부 전원장치(40) 및 상기 검출된 광을 분석하는 외부 분석시스템(6)을 포함하여 구성된다.
여기서, 근적외선 광원(20)(Near Infrared Light Source)은 근적외선(750 ~ 2500 nm) 파장 대역의 빛을 방출하는 광원(20)을 말하며, 태양전지(15)에 근적외선 광 투과 방식으로 태양전지 품질 검사를 하기 위해 필요한 구성이다.
외부전원장치(40)(External bias equipment)는 전계발 광(Electroluminescence)을 위하여 태양전지 모듈에 외부 전압을 인가하는 장치를 말하고, 전계발광을 이용한 최종 태양전지 모듈의 검사에 필요한 구성이다. 검출장치(30)는 근적외선 카메라(30)(Near Infrared CCD Camera)를 사용하는 것으로, 근적외선(750 ~ 2500 nm) 대역의 빛을 측정할 수 있는 카메라(30)이다.
또한 외부전원장치(40)에 의하여 태양전지(15)에 전압을 인가하려면 태양전지(15)의 상하면에(front, rear) 접촉을 해야하고, 이러한 접촉부의 제어장치를 통해 정밀한 제어를 하게 되면 보다 다양하고 정확한 데이터를 산출할 수 있게 된다.
그리고, 분석시스템(60)은 상기 검출된 광을 기준 데이터와 비교하고 분석하는 시스템으로, 장비 제어 및 분석용 컴퓨터(Computer)를 사용한다. 또한, 근적외선 광원(20), 지지대(10) 위치 및 근적외선 카메라(30) 등 시스템의 기계적 제어와 근적외선 카메라(30)를 통해 들어온 빛의 정보를 사용자가 볼 수 있도록 화면에 표시하고, 획득된 영상을 소프트웨어적으로 처리하여 분석 및 판단한다. 또한, 획득된 순수 영상, 처리된 영상 및 분석된 결과들을 저장 및 출력하는 역할을 하기도 한다. 암상자(50)(Dark shield box)는 태양전지(15)의 웨이퍼의 정확한 품질 측정을 위해 외부의 방해조건(빛 등)을 차단하는 역할을 한다.
이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 실시예는 태양전지(15) 하부에 위치해 있는 근적외선 광원(20)을 조사하여 태양전지(15)를 투과시켜 발생된 광을 검출하는 근적외선 투과 광 검출방법과, 태양전지(15)의 상하면에 외부 전압을 인가하여 발생되는 광을 검출하는 전계발광 검출방법을 함께 사용할 수 있는 시스템으로 구성되어 있다.
도 3은 본 발명에 따른 실시예에 적용되는 전계발광 원리의 모식도를 나타낸 도면이다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 전계발광(Electroluminescence)은 고체 외부에 전기장을 가해주어 내부 전자를 여기상태(Excite state)로 만들었다가 그 전자가 다시 안정된 상태로 돌아오면서 가지고 있는 에너지를 빛의 형태로 방출되는 현상을 말한다.
빛의 형태로 방출되는 에너지는 고체의 에너지 밴드갭(Energy band gap)에 따르게 되는데 태양전지의 재료가 되어지는 Si, CIS, CdTe등의 에너지 밴드갭은 도 4에 나타낸 바와 같다.
태양전지에서 주로 사용되는 재료들의 전계발광에 의한 방출되는 빛(또는 근적외선 광원(20)에서 나온 빛의 투과에 의해)의 파장이 근적외선(750nm ~ 2500nm)대역이어서 근적외선 카메라(30)로 측정하여 스펙트럼 및 표본 데이터와의 비교 분석하면, 태양전지(15) 또는 웨이퍼의 미세균열(Microcrack), 소수운반자지속시간(Minority carrier lifetime), 분로저항(Shunt resistance) 등 다양한 품질검사 등을 행할 수 있게 된다.
보다 상세히 설명하면, 대부분의 보통 태양전지는 대면적의 p-n접합 다이오드로서, 광전 에너지 변환을 위해 기본적으로 갖춰야 하는 요건은 반도체 구조 내에 전자들이 비대칭적으로 존재해야 한다는 것이다.
태양전지 재료(반도체, 화합물 등)에서의 n-type 지역은 큰 전자밀도(electron density)와 작은 정공밀도(hole density)를 가지고 있고, p-type 지역은 그와 정반대 밀도 분포를 갖는다. p-type반도체와 n-type반도체의 접합으로 이 루어진 다이오드는 캐리어(carrier)의 농도 구배에 의한 확산으로 전하(charge)의 불균형이 생기고 전기장(electric field)이 형성되어 더 이상 캐리어의 확산이 일어나지 않는다.
그리고, 다이오드에 물질의 전도대(conduction band)와 가전자대(valence band) 사이의 에너지 차이인 밴드갭 에너지 이상의 빛을 가했을 경우, 빛에너지를 받아서 전자들은 가전자대에서 전도대로 여기(excite)되고, 전도대로 여기된 전자들은 자유롭게 이동하게 되는데, 가전자대에는 전자들이 빠져나간 자리에 정공이 생성하여, 이 정공을 여기운반자(excess carrier)라고 하며 전도대 또는 가전자대 내에서 농도차이에 의해서 확산이 일어난다.
p-type반도체에서 여기된 전자들과 n-type반도체에서 만들어진 정공을 각각의 소수운반자(Minority carrier)의 역할을 하고, 기존 접합 전의 p-type 또는 n-type반도체내의 carrier(p-type의 정공, n-type의 전자)는 이와 구분해 다수운반자(Majority carrier)의 역할을 한다.
다수운반자들은 전기장으로 생긴 에너지 장막(Energy barrier)때문에 흐름의 방해를 받지만 p-type의 소수운반자(minority carrier)인 전자는 n-type쪽으로 각각 이동가능하다. 여기서, 규격으로 요구하는 지속시간(Lifetime)은 주로 소수운반자지속시간(Minority carrier lifetime)을 의미한다.
이처럼, 태양전지가 충분한 에너지를 받으면, 전도대에 있는 전자들이 가전대로 이동하였다가 다시 전도대로 내려앉을 때 에너지를 방출하게 되는데 이것을 전계발광이라한다. 여기서 지속시간(Lifetime)은 방출 에너지는 시간이 지나면서 급속이 줄어드는데, 에너지 방출량이 초기 방출량의 1/e로 줄어들 때까지의 시간을 의미하며, 지속시간이 높을수록 오염이 적다는 것을 의미하고 분순물이 적어서 태양전지가 고효율의 에너지를 얻을 수 있게 된다.
전계발광을 이용한 태양전지 품질측정 기술은 태양전지의 전기적 성질을 알 수 있고, 광학적 성질도 알 수 있어 전극배선이 이루어 진 후 최종적으로 태양전지 품질측정을 하는데 매우 적합하다.
도 5는 구멍난 실리콘 웨이퍼의 가시광 이미지와 전계발광이미지를 비교한 사진이다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 가시광 즉, 사람의 눈이나 확대경에 의해 관찰한 이미지 보다, 전계방광에 의해 나타난 이미지가 더욱 선명하고, 마이크로 크랙이나 균열, 회로 패턴등을 상세히 검사할 수 있음을 알 수 있다.
그러므로, 도 2에 나타낸 바와 같이, 태양전지(15)의 하부에 위치해 있는 근적외선 광원(20)에서 태양전지(15)를 통과하여 발생된 근적외광(17)을 근적외선 CCD 카메라(30)를 통해서 검출하고, 검출된 데이터를 암상자(50) 외부에 있는 컴퓨터와 같은 분석시스템(60)에 의해 비교 및 분석된다.
그리고, 태양전지(15)의 상.하면의 접촉부에 외부전원에 의한 전압을 인가하게 되면, 상술한 태양전지(15)의 전계발광을 통해 발생된 근적외선 대역의 광을 상기 근적외선 CCD 카메라(30)를 통해 검출하고, 외부 분석시스템(60)에 의해 역시 비교 및 분석된다.
이와 같이, 본 발명에 따른 실시예는 하나의 시스템에 의해서 2가지 특성의 분석 시스템을 구현할 수 있으므로 실험, 제작 등의 다양한 분야에서 품질검사의 시간을 단축시킬 수 있을 뿐만 아니라, 제품의 수율 향상 및 눈에 보이지 않는 결점(Microcrack)은 육안으로 쉽게 검출되지 않는 점에 반해 본 발명은 근적외선 CCD 카메라(30)에 의한 정밀 검사로서 불량률을 상당히 낮출 수 있는 효과가 있다.
도 6은 본 발명에 따른 실시예로서, 연속공정의 태양전지(15)의 검사장치의 구성을 예시한 도면이다. 도 6에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 장치는 외부의 광을 차단하는 암상자(50); 상기 암상자(50)의 측면 하단부에 양측의 관통홀을 통하여 태양전지(15)를 이동시키는 이송수단(55); 상기 암상자(50) 내부에서 검사하기 위한 태양전지(15)를 지지하는 투명 지지대(10); 상기 투명 지지대(10) 하부에서 상기 태양전지(15)에 적외선을 조사하는 근 적외선 광원(20); 상기 태양전지(15) 상부에 위치하여 상기 태양전지(15)에서 방출되는 광을 검출하는 검출장치(30); 및 상기 태양전지(15)에 전압을 인가하는 외부 전원장치(40)를 포함하여 구성된다.
여기서, 이송수단(55)은 컨베이어 벨트와 같은 연속공정시 사용하는 이송수단(55)이다. 본 발명의 실시예에서는 암상자(50)의 측면 양측에 관통홀을 형성시키고, 이 홀을 통하여 태양전지(15)를 출입시키도록 이송수단(55)이 구비되어 있는 것으로 태양전지(15) 제조 공정 라인의 한 섹터에 본 발명의 장치를 설치하게 되면, 생산시간을 훨씬 단축 시킬 수 있을 뿐만 아니라, 고효율의 제품을 생산할 수 있는 효과가 있다.
이처럼, 본 발명의 실시예는 제조공정의 라인에 한 섹터에서 특정공정 후(패터닝 공정 전 또는 후) 연속으로 이송수단(55)에 의해 암상자(50)로 태양전지(15)를 이송시키고, 외부전압 인가에 의한 전계발광 및 근적외광(17) 투과에 의한 검사 방법을 하나의 시스템에서 수행하도록 함으로써, 생산시간 단축, 수율 향상, 불량률 저하 및 고효율의 태양전지(15) 생산이라는 다양한 효과를 얻을 수 있게 된다.
도 7은 본 발명에 따른 실시예로서, 태양전지(15)의 검사방법의 흐름도를 예시한 도면이다. 도 7에 나타낸 바와 같이, 검사방법은 (a) 태양전지(15)를 외부에서 암상자(50) 내부로 이송수단(55)를 이용하여 이송하는 단계(s100); (b) 상기 암상자(50) 내부로 이동된 상기 태양전지(15)를 지지대(10)로 안착하는 단계(s200); (c) 상기 태양전지(15) 상하면에 외부전원을 통하여 전압을 인가하는 단계(s300); (d) 상기 지지대(10) 하부에서 광원(20)을 통하여 상기 태양전지(15)에 근 적외선을 조사하는 단계(s400); (e) 상기 태양전지(15)에서 방출되는 광을 근적외선 CCD 카메라(30)로 검출하는 단계(s500); 및 (f) 상기 검출된 광을 외부 분석시스템(60)에 의해 분석하는 단계(s600)를 포함하여 구성된다.
보다 구체적으로 설명하면, 품질검사 웨이퍼가 이송수단(55)에 의해 암상자(50)의 출입 게이트(57)를 통과하여 암상자(50) 내부로 이송되고(s100), 출입 게이트(57)가 차단된 후 웨이퍼를 지지대(10)에 안착시킨 후(s200), 전계발광을 위해 하단 접촉부와 상단 접촉부를 태양전지(15)에 접촉(contact)시키고, 외부전원을 통해 전압(bias)을 인가하면(s300), 태양전지(15)에서 광자(Photon)들을 방출시킨다. 그리고, 근적외광(17) 투과를 위해 태양전지(15) 하부에 위치한 근적외선 광원(20)을 태양전지(15) 방향으로 조사하게 되면, 투명지지대(10)와 태양전지태양전지(15)를 투과하게 된다.(s400)
상술한 양쪽의 작용에 의해 태양전지(15)에서 근적외 광을 방출하고, 방출된 근적외 광은 태양전지(15) 상부에 위치한 근적외선 CCD 카메라(30)를 통해 검출하며(s500), 카메라(30)에서 검출된 정보(data)는 외부의 분석시스템(60)(컴퓨터 등)으로 전송 후 처리한다. 이렇게 정보 처리 결과 산출된 정보를 랭크별로 분류한 후 기준 데이터와 비교 및 분석하고(s600), 측정이 끝난 태양전지(15)은 출입 게이트(57)를 개방한 후 이송수단(55)에 의해 후속 공정 섹터로 이동시킨다. 또한, 상기 검출되어 비교 및 분석된 데이터는 분석시스템(60)의 모니터에 의하여 실시간으로 모니터링 가능하다.
여기서, 상술한 근적외광 투과를 이용한 품질 측정 방법은 미세균열(Microcrack) 부분 성질의 변화로 인한 스펙트럼의 변화를 비교분석하는 것도 가능하고, 미세균열(Microcrack) 부분의 물리적인 손상을 이용한 파장의 차이를 이용한 방법을 사용하는 것도 가능하다.
이는 전계발광을 사용할 수 없는 공정에서 사용이 가능하며, 초기상태의 웨이퍼나 전극배선 전후에 모두 가능하다.
더하여, 전계발광(Electroluminescence)을 이용한 품질 측정 방법은 미세균열 외에도 부수적으로 나오는 데이터를 이용하여 다양한 품질 검사가 가능하다. 예를 들어, 분로저항(Shunt resistance)은 외부전원(External bias)을 인가할 때 병렬로 매우 작은 저항을 같이 연결하여 태양전지(15) 자체의 전기적 특성을 알아낼 수 있는데, 이를 이용하면 태양전지(15)의 전기적인 등급을 상대적으로 비교 분석 가능하다.
그리고 분석 시스템의 프로그램 개발을 통하여 보다 정확하고, 빠른 검사 정 보 처리가 가능할 뿐만 아니라, 영상처리기술을 통하여 선명하고 정확한 검사를 수행할 수 있으며, 태양전지(15)의 상하면의 접촉부의 정밀한 제어를 통해 양산의 속도 및 세밀한 데이터 산출 등의 효과를 얻을 수 있게 된다.
이처럼 본 발명에 따른 태양전지(15) 검사장치 및 검사방법을 이용하게 되면, 태양전지(15) 생산라인에 하나의 시스템으로 검사를 할 수 있게 되어, 원가를 절감할 수 있고 제품 수율 향상 및 제품 불량 최소화를 이룰 수 있게 되며, 육안이 아닌 전계발광과 근적외광(17) 투과에 의해 발생된 광을 적외선 카메라(30)에 의해 검출되고 검출된 데이터를 외부의 분석시스템(60)에 의해 비교 및 분석함으로써, 제품의 효율 및 특성/품질에 따라 분류하여 제품을 출하할 수 있어서 태양전지(15) 효율을 향상시키는 역할이 가능하게 된다.
이상의 설명에서 본 발명은 특정의 실시 예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.
도 1은 종래의 태양전지 제조공정 라인에서 검사 공정의 모식도를 예시한 도면,
도 2는 본 발명에 따른 태양전지의 검사장치의 구성을 예시한 도면,
도 3은 본 발명에 따른 실시예에 적용되는 전계발광 원리의 모식도를 나타낸 도면,
도 4는 태양전지의 재료가 되어지는 Si, CIS, CdTe등의 에너지 밴드갭을 나타낸 도면,
도 5는 구멍난 실리콘 웨이퍼의 가시광 이미지와 전계발광이미지를 비교한 사진,
도 6은 본 발명에 따른 실시예로서, 연속공정의 태양전지의 검사장치의 구성을 예시한 도면,
도 7은 본 발명에 따른 실시예로서, 태양전지의 검사방법의 흐름도를 예시한 도면이다.
<도면의 주요부분에 대한 분호의 설명>
10: 지지대, 15: 태양전지, 20: 근적외선 광원, 30: 근적외선 카메라
40: 외부전원장치, 17 : 근적외광, 50: 암상자, 55: 이송수단, 57: 게이트
60: 분석시스템
Claims (16)
- 태양전지 검사장치에 있어서,외부의 광을 차단하는 암상자;상기 암상자 내부에 태양전지를 지지하는 투명 지지대;상기 투명 지지대 하부에서 상기 태양전지에 적외선을 조사하는 근 적외선 광원;상기 태양전지 상부에 위치하여 상기 태양전지에서 방출되는 광을 검출하는 검출장치; 및상기 태양전지에 전압을 인가하는 외부 전원장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 통합형 태양전지 검사장치.
- 제1항에 있어서,상기 검출장치는 근적외선 CCD 카메라인 것을 특징으로 하는 통합형 태양전지 검사장치.
- 제2항에 있어서,상기 CCD 카메라와 전기적으로 연결되고, 상기 암상자 외부에 설치된 분석장 치를 포함하는 것을 특징으로 하는 통합형 태양전지 검사장치.
- 제1항에 있어서,상기 외부 전원장치와 연결되고, 상기 태양전지의 상단 접촉부와 하단 접촉부의 제어를 위한 접촉제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통합형 태양전지 검사장치.
- 태양전지 검사장치에 있어서,외부의 광을 차단하는 암상자;상기 암상자의 측면 하단부에 양측의 관통홀을 통하여 태양전지를 이동시키는 이송수단;상기 암상자 내부에서 검사하기 위한 태양전지를 지지하는 투명 지지대;상기 투명 지지대 하부에서 상기 태양전지에 적외선을 조사하는 근 적외선 광원;상기 태양전지 상부에 위치하여 상기 태양전지에서 방출되는 광을 검출하는 검출장치; 및상기 태양전지에 전압을 인가하는 외부 전원장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 연속공정 통합형 태양전지 검사장치.
- 제5항에 있어서,상기 검출장치는 근적외선 CCD 카메라인 것을 특징으로 하는 연속공정 통합형 태양전지 검사장치.
- 제6항에 있어서,상기 CCD 카메라와 전기적으로 연결되고, 상기 암상자 외부에 설치된 분석장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 연속공정 통합형 태양전지 검사장치.
- 제5항에 있어서,상기 암상자 양측면에 형성된 상기 태양전지의 이동을 위한 관통홀에 개폐를 위한 게이트가 설치된 것을 특징으로 하는 연속공정 통합형 태양전지 검사장치.
- 태양전지 검사방법에 있어서,(a) 암상자 내부에 지지되어 있는 태양전지 하부에서 근 적외선을 조사하는 단계;(b) 상기 태양전지 상하면에 외부전원을 통하여 전압을 인가하는 단계;(c) 상기 태양전지에서 방출되는 광을 검출하는 단계;(d) 상기 검출된 광을 외부 분석시스템에 의해 분석하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 통합형 태양전지 검사방법.
- 제9항에 있어서,상기 (c) 단계는 근적외선 CCD 카메라를 이용하여 광을 검출하는 것을 특징으로 하는 통합형 태양전지 검사방법.
- 제9항에 있어서,상기 (b) 단계에서 인가된 전압은 상기 전원 또는 상기 태양전지의 상면 및 하면 접촉부에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 통합형 태양전지 검사방법.
- 제9항에 있어서,상기 (c) 단계에서 검출되는 광은 상기 인가된 전압에서 발생되는 전계발광(electroluminescence) 및 상기 근적외선이 투과된 광 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 통합형 태양전지 검사방법.
- 태양전지 검사방법에 있어서,(a) 태양전지를 외부에서 암상자 내부로 이송수단를 이용하여 이송하는 단계(b) 상기 암상자 내부로 이동된 상기 태양전지를 지지대로 안착하는 단계;(c) 상기 태양전지 상하면에 외부전원을 통하여 전압을 인가하는 단계;(d) 상기 지지대 하부에서 광원을 통하여 상기 태양전지에 근 적외선을 조사하는 단계;(e) 상기 태양전지에서 방출되는 광을 근적외선 CCD 카메라로 검출하는 단계;(f) 상기 검출된 광을 외부 분석시스템에 의해 분석하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 통합형 태양전지 검사방법.
- 제13항에 있어서,상기 (f) 단계는 상기 검출된 광의 스펙트럼 정보를 미리 정해진 표본 데이터와 비교하여 분석하는 것을 특징으로 하는 통합형 태양전지 검사방법.
- 제14항에 있어서,상기 (e) 단계에서 검출된 데이터 및 상기 (f) 단계에서 분석된 데이터를 실시간으로 모니터링 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 통합형 태양전지 검사방법.
- 제13항에 있어서,상기 (c) 단계에서 검출되는 광은 상기 인가된 전압에서 발생되는 전계발광(electroluminescence) 및 상기 근적외선이 투과된 광이 혼합된 광 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 통합형 태양전지 검사방법.
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