KR101094324B1 - Method for manufacturing thin-film type solar cell and laser machining device - Google Patents
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Abstract
박막형 태양전지의 제조방법 및 레이저 가공장치가 개시된다. 일 실시예에 따른 레이저 가공장치는, 적재된 박막형 태양전지 기판을 지지하면서 제1 주행축을 따라 왕복 이동가능한 이송테이블과, 작업 영역의 일부가 서로 중첩되는 복수의 레이저 유닛을 포함하는 레이저 통합부와, 제1 주행축과 교차하여 형성된 제2 주행축을 따라 레이저 통합부를 왕복 이동시키는 갠트리 유닛을 포함할 수 있으며, 아이솔레이션 공정과 에지 딜리션 공정을 통합하여 하나의 장비에서 수행가능하도록 시스템 통합함으로써 택트 타임을 단축시키고 전체적인 제조 비용을 절감할 수 있다. A method of manufacturing a thin film solar cell and a laser processing apparatus are disclosed. According to an embodiment, a laser processing apparatus includes a transfer table configured to reciprocate along a first travel axis while supporting a loaded thin film solar cell substrate, and a laser integrated part including a plurality of laser units in which portions of a work area overlap each other; And a gantry unit configured to reciprocate the laser integrator along the second travel shaft formed to intersect the first travel shaft, and integrate the isolation process and the edge removal process to integrate the system so that it can be performed in one machine. Can reduce the overall manufacturing cost.
Description
본 발명은 박막형 태양전지의 제조방법 및 레이저 가공장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for manufacturing a thin film solar cell and a laser processing apparatus.
태양전지(solar cell)는 태양으로부터 생성된 광 에너지를 광기전 효과(photovoltaic effect)에 의해 전기 에너지로 변환하는 반도체 소자이다. 태양전지는 재료의 종류에 따라 실리콘 태양전지와 화합물 반도체 태양전지 등으로 크게 분류할 수 있다. 이 중 광흡수층으로 실리콘을 사용하는 실리콘 태양전지는 단결정 또는 다결정 실리콘 태양전지와 같은 결정질 기판형 태양전지와 비정질의 박막형 태양전지 등으로 구분된다. A solar cell is a semiconductor device that converts light energy generated from the sun into electrical energy by a photovoltaic effect. Solar cells can be broadly classified into silicon solar cells and compound semiconductor solar cells according to the type of material. Among these, silicon solar cells using silicon as the light absorption layer are classified into crystalline substrate type solar cells such as single crystal or polycrystalline silicon solar cells and amorphous thin film solar cells.
결정질 기판형 태양전지는 실리콘 웨이퍼와 같은 반도체 기판을 사용하여 태양전지를 제조하게 되는 바 효율은 우수하지만, 공정상 두께를 최소화하는데 한계가 있으며 고가의 반도체 기판을 이용하기 때문에 생산 원가가 높은 문제점이 있다. The crystalline substrate type solar cell is manufactured using a semiconductor substrate, such as a silicon wafer, to produce a solar cell. The efficiency is high, but there is a limitation in minimizing the thickness in the process, and the expensive production cost is high due to the use of expensive semiconductor substrates. have.
박막형 태양전지는 유리 등과 같은 기판 상에 박막의 형태로 반도체를 형성하여 태양전지를 제조하게 되는 바 얇은 두께로 제조가 가능하고 저가의 재료를 활용할 수 있어 생산 원가를 낮출 수 있고 대량 생산에 적합한 장점이 있다. Thin-film solar cells are manufactured by forming semiconductors in the form of thin films on substrates such as glass to manufacture solar cells. The thin-film solar cell can be manufactured in a thin thickness, and can be manufactured at low cost, thereby lowering production costs and being suitable for mass production. There is this.
박막형 태양전지의 경우, 통상 수소화된 비정질 실리콘(a-Si:H, 이하 '비정질 실리콘'이라 함) 박막은 물질 자체의 특성으로 인해 캐리어의 확산거리가 결정계 실리콘 기판보다 매우 작기 때문에, p형 비정질 실리콘과 n형 비정질 실리콘 사이에 불순물이 첨가되지 않은 i형(intrinsic) 비정질 실리콘층을 삽입한 p-i-n 접합구조를 주로 사용한다. p-i-n 접합구조에서 태양광은 p형 비정질 실리콘층을 통해 광흡수층(i형 비정질 실리콘층)으로 입사된다. 이때, 광흡수층은 높은 도핑 농도를 갖는 p형 비정질 실리콘층과 n형 비정질 실리콘층에 의하여 공핍되기 때문에 공핍층이라고도 한다. 비정질의 박막형 태양전지의 광전류는 대부분 광흡수층의 공핍에서 발생된 유동전류에 기인한다.In the case of thin film solar cells, hydrogenated amorphous silicon (a-Si: H, hereinafter called 'amorphous silicon') thin film is a p-type amorphous because the carrier diffusion distance is much smaller than that of a crystalline silicon substrate due to the properties of the material itself. A pin junction structure in which an i-type (intrinsic) amorphous silicon layer is added between silicon and n-type amorphous silicon is free of impurities. In the p-i-n junction structure, sunlight is incident on the light absorption layer (i-type amorphous silicon layer) through the p-type amorphous silicon layer. In this case, the light absorption layer is also referred to as a depletion layer because it is depleted by the p-type amorphous silicon layer and the n-type amorphous silicon layer having a high doping concentration. The photocurrent of an amorphous thin film solar cell is mostly due to the flow current generated from the depletion of the light absorption layer.
도 1a 내지 도 1h는 종래 이러한 박막형 태양전지를 제조하는 방법을 단계적으로 설명하기 위한 도면이다. 도 1a 내지 도 1h를 참조하여 종래 박막형 태양전지의 제조방법을 단계적으로 설명하면 다음과 같다. 1A to 1H are diagrams for explaining step-by-step methods of manufacturing such a thin film solar cell in the related art. 1A to 1H, a method of manufacturing a conventional thin film solar cell will be described step by step as follows.
우선 도 1a에 도시된 것과 같이 기판(1) 상에 주석-도핑된 산화인듐(ITO), 플루오르-도핑된 산화주석(FTO), 알루미늄-도핑된 산화아연(AZO) 등과 같은 투명전도막(transparent conductive oxide, TCO)으로 이루어진 전면전극층(2)을 형성한다. 기판(1)은 태양광이 입사될 수 있도록 투명한 유리 등의 재질로 형성되며, 전면전극층(2)은 빛의 흡수가 작아 대부분의 빛이 통과할 수 있도록 에너지 밴드갭 폭이 넓으면서도 전기를 잘 흘려줄 수 있도록 도핑된 산화물 기판의 전도막으로 이루어진다. First, as shown in FIG. 1A, a transparent conductive film such as tin-doped indium oxide (ITO), fluorine-doped tin oxide (FTO), aluminum-doped zinc oxide (AZO), or the like is shown on the
그리고 도 1b에 도시된 것과 같이 전면전극층(2)을 패터닝하여 증착된 전면전극층(2)이 전면전극들로 서로 분리되도록 한다. 전면전극층(2)은 가시광선 영역의 파장을 흡수하지 않는 특성으로 인하여 예를 들면 1064nm 파장의 레이저를 이용하여 패터닝 공정(P1 공정)을 수행하게 된다. As shown in FIG. 1B, the
다음으로 도 1c에 도시된 것과 같이 패터닝된 전면전극층(2) 상에 반도체층(3)을 형성한다. 일반적으로 반도체층(3)은 전술할 것과 같은 p-i-n 접합구조를 가진다. 이러한 반도체층(3)은 예를 들면 화학 증착법(CVD)과 같은 방법으로 형성될 수 있다. Next, the
그리고 도 1d에 도시된 것과 같이 반도체층(3)을 패터닝하여 전면전극층(2)의 일부가 노출되도록 하고, 반도체층(3)이 서로 분리되도록 한다. 이 경우 예를 들면 532nm 파장의 레이저를 이용하여 패터닝 공정(P2 공정)을 수행하게 된다. As shown in FIG. 1D, the
다음으로 도 1e에 도시된 것과 같이 패터닝된 반도체층(3) 상에 알루미늄(Al) 등과 같은 금속으로 이루어진 후면전극층(4)을 형성한다. Next, a
그리고 도 1f에 도시된 것과 같이 후면전극층(4)을 패터닝하여 후면전극들로 서로 분리되도록 한다. 이 경우 하부의 반도체층(3)이 함께 패터닝될 수도 있다. 여기서는 예를 들면 532nm 파장의 레이저를 이용하여 패터닝 공정(P3 공정)을 수행하게 된다. As shown in FIG. 1F, the
다음으로, 도 1g에 도시된 것과 같이 전면전극층(2), 반도체층(3), 후면전극층(4)이 형성되고 각각에 대한 패터닝 공정(P1, P2, P3 공정)이 수행된 박막형 태양전지 기판에 대하여, 아이솔레이션(isolation) 공정을 수행하여 실제 광전변환을 통해 전기를 생산하는 단위셀들로 이루어진 액티브 영역(active area)과, 기판 가장자리 부분에 위치하여 액티브 영역을 둘러싸고 있으면서 액티브 영역을 보호하는 더미 영역(dummy area)으로 구분하게 된다. 이 경우 전면전극층(2)은 가시광선 영역의 파장을 흡수하지 않는 특성으로 인하여 예를 들면 저출력의 1064nm 파장의 레이저를 이용하여 제거하고, 반도체층(3)과 후면전극층(4)은 예를 들면 532nm 파장의 레이저를 이용하여 제거하게 된다. 일반적으로 532nm 파장의 레이저를 이용한 제1 홈(5a)보다 1064nm 파장의 레이저를 이용한 제2 홈(5b)의 폭이 좁은 형상을 가지는 아이솔레이션 홈이 형성된다. Next, as illustrated in FIG. 1G, the
다음으로 도 1h에 도시된 것과 같이 아이솔레이션 공정이 수행된 박막형 태양전지 기판에 대하여, 더미 영역 중 내측 일부를 제외한 나머지 영역(6)에 대하여 기판(1)을 제외한 나머지 박막층들(전면전극층(2), 반도체층(3), 후면전극층(4))을 제거하여 추후 모듈화 과정에서 소정의 프레임을 박막형 태양전지에 연결하는 과정에서 프레임과 박막형 태양전지 간에 불필요한 전기적인 접속이 발생하지 않도록 하는 에지 딜리션(edge deletion) 공정을 수행한다. 이 경우 에지 딜리션 공정은 예를 들면 샌드 블라스트(sand blast)를 이용하거나 고출력의 1064nm 파장의 레이저를 이용하여 수행될 수 있다. Next, for the thin film solar cell substrate on which the isolation process is performed as shown in FIG. 1H, the remaining thin film layers except for the
하지만, 이와 같은 종래 박막형 태양전지의 제조방법에 의하면 아이솔레이션 공정과 에지 딜리션 공정이 분리되어 있어 별도의 장비를 이용하게 되는 바 각 장비가 차지하게 되는 면적이 증가하고 장비 구입 비용이 증가하게 되며 전체 공정의 택트 타임(tact time)이 증가하게 되는 문제점이 있었다. However, according to the conventional manufacturing method of the thin-film solar cell, since the isolation process and the edge elimination process are separated, separate equipment is used, which increases the area occupied by each equipment and increases the equipment purchase cost. There was a problem that the tact time of the process is increased.
전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.
The above-described background technology is technical information that the inventor holds for the derivation of the present invention or acquired in the process of deriving the present invention, and can not necessarily be a known technology disclosed to the general public prior to the filing of the present invention.
본 발명은, 아이솔레이션 공정과 에지 딜리션 공정을 통합하여 하나의 장비에서 수행가능하도록 시스템 통합함으로써 택트 타임을 단축시키고 전체적인 제조 비용을 절감할 수 있는 박막형 태양전지 제조방법 및 제조장치를 제공하기 위한 것이다.
The present invention is to provide a thin-film solar cell manufacturing method and apparatus that can reduce the tact time and reduce the overall manufacturing cost by integrating the isolation process and the edge reduction process to perform in a single system. .
본 발명의 일 측면에 따르면, 전면전극층, 반도체층 및 후면전극층의 형성 및 패터닝이 완료된 박막형 태양전지 기판을 레이저 가공하는 장치가 제공된다.According to an aspect of the present invention, there is provided an apparatus for laser processing a thin film solar cell substrate on which the formation and patterning of the front electrode layer, the semiconductor layer and the back electrode layer is completed.
일 실시예에 따른 레이저 가공장치는, 적재된 박막형 태양전지 기판을 지지하면서 제1 주행축을 따라 왕복 이동가능한 이송테이블과, 작업 영역의 일부가 서로 중첩되는 복수의 레이저 유닛을 포함하는 레이저 통합부와, 제1 주행축과 교차하여 형성된 제2 주행축을 따라 레이저 통합부를 왕복 이동시키는 갠트리 유닛을 포함할 수 있다.According to an embodiment, a laser processing apparatus includes a transfer table configured to reciprocate along a first travel axis while supporting a loaded thin film solar cell substrate, and a laser integrated part including a plurality of laser units in which portions of a work area overlap each other; The gantry unit reciprocates the laser integrator along a second travel shaft formed to intersect the first travel shaft.
레이저 통합부는, 제1 파장의 레이저 빔을 조사하는 제1 레이저 유닛과, 제2 파장의 레이저 빔을 조사하는 제2 레이저 유닛이 일체로 결합될 수 있다.The laser integrating unit may be integrally coupled to a first laser unit for irradiating a laser beam of a first wavelength and a second laser unit for irradiating a laser beam of a second wavelength.
제1 레이저 유닛에 의한 제1 작업 영역의 일부와 제2 레이저 유닛에 의한 제2 작업 영역의 일부가 서로 중첩되는 중첩 영역 내에 박막형 태양전지 기판의 가장자리가 위치하도록 이송테이블과 레이저 통합부가 이동할 수 있다.The transfer table and the laser integrated part may be moved such that the edge of the thin-film solar cell substrate is positioned in an overlapping area where a part of the first working area by the first laser unit and a part of the second working area by the second laser unit overlap each other. .
중첩 영역 내에서 제1 레이저 유닛에 의해 아이솔레이션(isolation) 라인의 일부가 형성되고, 제2 레이저 유닛에 의해 아이솔레이션 라인의 나머지 일부 및 에지 딜리션(edge deletion) 라인이 형성될 수 있다.A portion of the isolation line may be formed by the first laser unit in the overlap area, and the remaining portion of the isolation line and an edge deletion line may be formed by the second laser unit.
제1 레이저 유닛에 의한 레이저 빔이 선 조사되고, 제2 레이저 유닛에 의한 레이저 빔이 후 조사되도록 하여 아이솔레이션 라인이 형성될 수 있다.The isolation line may be formed by causing the laser beam by the first laser unit to be irradiated and the laser beam by the second laser unit to be irradiated later.
또는 제2 레이저 유닛에 의한 레이저 빔이 선 조사되고, 제1 레이저 유닛에 의한 레이저 빔이 후 조사되도록 하여 아이솔레이션 라인이 형성될 수 있다.Alternatively, the isolation line may be formed by pre-irradiating the laser beam by the second laser unit and post-irradiation of the laser beam by the first laser unit.
제1 파장은 가시광선 영역의 파장이고, 제2 파장은 적외선 영역의 파장일 수 있다.The first wavelength may be a wavelength in the visible light region, and the second wavelength may be a wavelength in the infrared region.
갠트리 유닛은, 제1 주행축을 중심으로 양측에 설치된 수직프레임과, 수직프레임 사이에 설치되며 표면에 제2 주행축에 대응되는 가이드레일이 형성된 수평거더를 포함할 수 있다. The gantry unit may include a vertical frame installed on both sides of the first travel shaft, and a horizontal girder provided between the vertical frames and having a guide rail corresponding to the second travel shaft on a surface thereof.
제1 레이저 유닛은, 제1 파장의 레이저 빔을 발진시키는 제1 레이저 발진기와, 가이드레일을 따라 왕복 이동 가능하도록 하는 제1 경로부재와, 제1 경로부재에 결합되고 제1 레이저 발전기에서 발진된 제1 파장의 레이저 빔의 경로를 변경하여 제1 작업 영역 내에 조사되도록 하는 제1 광학계를 포함하고, 제2 레이저 유닛은, 제2 파장의 레이저 빔을 발진시키는 제2 레이저 발진기와, 가이드레일을 따라 왕복 이동 가능하도록 하는 제2 경로부재와, 제2 경로부재에 결합되고 제2 레이저 발전기에서 발진된 제2 파장의 레이저 빔의 경로를 변경하여 제2 작업 영역 내에 조사되도록 하는 제2 광학계를 포함하되, 제1 레이저 발진기와 제2 레이저 발진기는 제2 주행축을 따라 일렬 배치되어 일체로 결합되어 있을 수 있다. The first laser unit includes a first laser oscillator for oscillating a laser beam of a first wavelength, a first path member for reciprocating along a guide rail, and a first laser oscillator coupled to the first path member and oscillated in the first laser generator. And a first optical system for changing the path of the laser beam of the first wavelength to be irradiated in the first working region, wherein the second laser unit includes a second laser oscillator for oscillating the laser beam of the second wavelength and a guide rail. A second path member for reciprocating, and a second optical system coupled to the second path member and configured to change a path of the laser beam of the second wavelength oscillated by the second laser generator to be irradiated within the second working area. However, the first laser oscillator and the second laser oscillator may be arranged in a line along the second driving axis and integrally coupled to each other.
또는 제1 레이저 유닛과 제2 레이저 유닛은 제1 파장의 레이저 빔과 제2 파장의 레이저 빔을 발진시키는 다중 레이저 발진기와 연결되되, 제1 레이저 유닛은 다중 레이저 발진기에서 발진된 제1 파장의 레이저 빔의 경로를 변경하여 제3 작업 영역 내에 조사되도록 하는 제3 광학계를 포함하고, 제2 레이저 유닛은 다중 레이저 발진기에서 발진된 제2 파장의 레이저 빔의 경로를 변경하여 제4 작업 영역 내에 조사되도록 하는 제4 광학계를 포함할 수 있다. Alternatively, the first laser unit and the second laser unit are connected to a multiple laser oscillator for oscillating the laser beam of the first wavelength and the laser beam of the second wavelength, wherein the first laser unit is a laser of the first wavelength oscillated in the multiple laser oscillator A third optical system for changing the path of the beam to be irradiated in the third working area, wherein the second laser unit changes the path of the laser beam of the second wavelength oscillated in the multiple laser oscillator to be irradiated in the fourth working area It may include a fourth optical system.
다중 레이저 발진기는 제1 파장의 레이저 빔을 발진시키는 제3 레이저 발진기와 제2 파장의 레이저 빔을 발진시키는 제4 레이저 발진기가 2층으로 적층된 구조를 가질 수 있다.The multiple laser oscillator may have a structure in which a third laser oscillator for oscillating a laser beam of a first wavelength and a fourth laser oscillator for oscillating a laser beam of a second wavelength are stacked in two layers.
한편, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 전면전극층, 반도체층 및 후면전극층의 형성 및 패터닝이 완료된 박막형 태양전지 기판을 레이저 가공하여 박막형 태양전지를 제조하는 방법이 제공된다.On the other hand, according to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a thin film solar cell by laser processing a thin film solar cell substrate is completed and patterned of the front electrode layer, the semiconductor layer and the back electrode layer.
일 실시예에 따른 박막형 태양전지 제조방법은, (a) 전면전극층, 반도체층 및 후면전극층의 형성 및 패터닝이 완료된 박막형 태양전지 기판을 이송테이블에 적재하는 단계, (b) 제1 주행축을 따라 이송테이블을 전진 이동시키면서 제1 주행축에 교차하는 갠트리 유닛의 제2 주행축 중 소정 위치에 고정된 레이저 통합부를 이용하여 박막형 태양전지 기판의 제1 가장자리를 레이저 가공하는 단계-여기서, 레이저 통합부는 작업 영역의 일부가 서로 중첩되는 복수의 레이저 유닛을 포함함-, (c) 이송테이블은 고정되고, 레이저 통합부를 제2 주행축을 따라 제1 주행축에 수직한 일방향으로 이동시키면서 박막형 태양전지 기판의 제2 가장자리를 레이저 가공하는 단계, (d) 제1 주행축을 따라 이송테이블을 후진 이동시키면서 제2 주행축 중 소정 위치에 고정된 레이저 통합부를 이용하여 박막형 태양전지 기판의 제3 가장자리를 레이저 가공하는 단계 및 (e) 이송테이블은 고정되고, 레이저 통합부를 제2 주행축을 따라 제1 주행축에 수직한 타방향으로 이동시키면서 박막형 태양전지 기판의 제4 가장자리를 레이저 가공하는 단계를 포함할 수 있다.According to one or more exemplary embodiments, a method of manufacturing a thin film solar cell includes: (a) loading a thin film solar cell substrate on which a front electrode layer, a semiconductor layer, and a rear electrode layer are formed and patterned onto a transfer table, and (b) transferring the thin film solar cell substrate along a first travel axis. Laser machining the first edge of the thin-film solar cell substrate using a laser integrated part fixed at a predetermined position of the second travel axis of the gantry unit crossing the first travel axis while moving the table forward, wherein the laser integrated part is operated A plurality of laser units, wherein a portion of the region overlaps each other, (c) the transfer table is fixed, and the laser table is moved along the second travel axis in one direction perpendicular to the first travel axis, Laser machining the edges, (d) a level fixed to a predetermined position of the second travel shaft while the transport table is moved backward along the first travel shaft Laser machining the third edge of the thin-film solar cell substrate using the low integrated portion and (e) the transfer table is fixed and moving the laser integrated portion along the second traveling axis in another direction perpendicular to the first traveling axis. Laser processing a fourth edge of the battery substrate.
단계 (b) 내지 (e) 중 하나 이상의 단계에서 수행되는 박막형 태양전지 기판의 가장자리에 대한 레이저 가공은 아이솔레이션 공정 및 에지 딜리션 공정이 통합적으로 수행되는 것일 수 있다.Laser processing of the edge of the thin-film solar cell substrate performed in one or more steps of steps (b) to (e) may be an integration process and an isolation process.
레이저 통합부는, 제1 파장의 레이저 빔을 조사하는 제1 레이저 유닛과, 제2 파장의 레이저 빔을 조사하는 제2 레이저 유닛이 일체로 결합될 수 있다.The laser integrating unit may be integrally coupled to a first laser unit for irradiating a laser beam of a first wavelength and a second laser unit for irradiating a laser beam of a second wavelength.
단계 (b) 내지 (e) 중 하나 이상의 단계에서 제1 레이저 유닛에 의한 제1 작업 영역의 일부와 제2 레이저 유닛에 의한 제2 작업 영역의 일부가 서로 중첩되는 중첩 영역 내에 박막형 태양전지 기판의 가장자리가 위치하도록 이송테이블과 레이저 통합부가 이동할 수 있다.Of the thin film type solar cell substrate in an overlapping region in which at least one of the steps (b) to (e) overlaps a part of the first working area by the first laser unit and a part of the second working area by the second laser unit. The transfer table and the laser integrator can be moved so that the edge is located.
중첩 영역 내에서 제1 레이저 유닛에 의해 아이솔레이션 라인의 일부가 형성되고, 제2 레이저 유닛에 의해 아이솔레이션 라인의 나머지 일부 및 에지 딜리션 라인이 형성될 수 있다.A portion of the isolation line may be formed by the first laser unit in the overlap area, and the remaining portion of the isolation line and the edge deletion line may be formed by the second laser unit.
제1 레이저 유닛에 의한 레이저 빔이 선 조사되고, 제2 레이저 유닛에 의한 레이저 빔이 후 조사되도록 하여 아이솔레이션 라인이 형성될 수 있다.The isolation line may be formed by causing the laser beam by the first laser unit to be irradiated and the laser beam by the second laser unit to be irradiated later.
또는 제2 레이저 유닛에 의한 레이저 빔이 선 조사되고, 제1 레이저 유닛에 의한 레이저 빔이 후 조사되도록 하여 아이솔레이션 라인이 형성될 수 있다.Alternatively, the isolation line may be formed by pre-irradiating the laser beam by the second laser unit and post-irradiation of the laser beam by the first laser unit.
제1 파장은 가시광선 영역의 파장이고, 제2 파장은 적외선 영역의 파장일 수 있다.The first wavelength may be a wavelength in the visible light region, and the second wavelength may be a wavelength in the infrared region.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
Other aspects, features, and advantages will become apparent from the following drawings, claims, and detailed description of the invention.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 아이솔레이션 공정과 에지 딜리션 공정을 통합하여 하나의 장비에서 수행가능하도록 시스템 통합함으로써 택트 타임을 단축시키고 전체적인 제조 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, by integrating an isolation process and an edge deletion process to integrate the system so that it can be performed in a single device, there is an effect of shortening the tact time and reducing the overall manufacturing cost.
또한, 박막형 태양전지 기판의 4변을 레이저 가공함에 있어서 레이저 통합부를 회전시키지 않고서도 4변 전체에 대한 가공이 가능하도록 하여 회전에 소요되었던 택트 타임을 절감시킬 수 있다.
In addition, the laser processing of the four sides of the thin-film solar cell substrate enables to process the entire four sides without rotating the laser integrated portion can reduce the tact time that was required for rotation.
도 1a 내지 도 1h는 종래 이러한 박막형 태양전지를 제조하는 방법을 단계적으로 설명하기 위한 도면.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막형 태양전지 제조방법(특히, 아이솔레이션 및 에지 딜리션 통합 공정)을 수행하기 위한 레이저 가공장치를 개략적으로 나타낸 사시도.
도 2b는 도 2a에 도시된 레이저 가공장치를 나타낸 평면도.
도 2c는 도 2a에 도시된 레이저 가공장치를 나타낸 측면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공장치를 이용한 박막형 태양전지 제조방법을 나타낸 순서도.
도 4a 내지 도 4e는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막형 태양전지 제조 공정을 나타낸 개념도.
도 5a 내지 8d는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막형 태양전지 제조 과정 중의 박막형 태양전지 기판의 단면도 및 레이저 빔의 빔 스팟과 작업 영역을 도시한 도면.
도 9a 내지 9c는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막형 태양전지 제조 방법을 단계적으로 설명하기 위한 도면.
도 10a 내지 10c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막형 태양전지 제조 방법을 단계적으로 설명하기 위한 도면.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 가공장치의 개략적인 사시도.
도 12는 도 11에 도시된 레이저 통합부의 단면도.1A to 1H are diagrams for explaining step-by-step methods of manufacturing such thin film solar cells in the related art.
Figure 2a is a perspective view schematically showing a laser processing apparatus for performing a thin-film solar cell manufacturing method (in particular, integrated isolation and edge removal process) according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2B is a plan view of the laser processing apparatus shown in FIG. 2A. FIG.
FIG. 2C is a side view of the laser processing apparatus shown in FIG. 2A. FIG.
Figure 3 is a flow chart showing a thin film solar cell manufacturing method using a laser processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
4A to 4E are conceptual views illustrating a thin film solar cell manufacturing process according to an embodiment of the present invention.
5A to 8D are cross-sectional views of a thin film solar cell substrate and a beam spot and a work area of a laser beam during a thin film solar cell manufacturing process according to an embodiment of the present invention.
9A to 9C are views for explaining step-by-step a thin film solar cell manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
10a to 10c is a view for explaining a step-by-step method of manufacturing a thin film solar cell according to another embodiment of the present invention.
11 is a schematic perspective view of a laser processing apparatus according to another embodiment of the present invention.
12 is a cross-sectional view of the laser integrator shown in FIG.
본 발명은 다양한 변환을 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 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The present invention is capable of various modifications and various embodiments, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, it should be understood to include all transformations, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In the following description of the present invention, if it is determined that the detailed description of the related known technology may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "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.The terminology used herein is for the purpose of describing particular example embodiments only and is not intended to be limiting of the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms "comprise" or "have" are intended to indicate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, components, or a combination thereof.
이하, 본 발명의 실시예에 대해 관련 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막형 태양전지 제조방법(특히, 아이솔레이션 및 에지 딜리션 통합 공정)을 수행하기 위한 레이저 가공장치를 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 2b는 도 2a에 도시된 레이저 가공장치를 나타낸 평면도이며, 도 2c는 도 2a에 도시된 레이저 가공장치를 나타낸 측면도이다. 도 2a 내지 도 2c를 참조하면, 레이저 가공장치(10), 바닥플레이트(12), 박막형 태양전지 기판(50), 이송테이블(20), 수용홈(22), 제1 주행축(24), 구동부(26), 갠트리 유닛(30), 수직프레임(32), 수평거더(34), 제2 주행축(36), 레이저 통합부(40), 제1 레이저 유닛(40a), 제2 레이저 유닛(40b), 제1 레이저 발진기(41a), 제2 레이저 발진기(41b), 제1 경로부재(42a), 제1 광학계(43a), 제2 광학계(43b), 제1 작업 영역(44a), 제2 작업 영역(44b), 중첩 영역(46)이 도시되어 있다. FIG. 2A is a perspective view schematically illustrating a laser processing apparatus for performing a method of manufacturing a thin film solar cell (particularly, an integration process of isolation and edge removal) according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2B is a laser shown in FIG. 2A. It is a top view which shows a processing apparatus, and FIG. 2C is a side view which shows the laser processing apparatus shown in FIG. 2A. 2A to 2C, a
본 실시예는 서로 다른 두 파장을 가지는 두 레이저 유닛의 작업 영역(woak area) 일부가 항상 서로 중첩되도록 구성함으로써, 전면전극층, 반도체층, 후면전극층의 형성 및 패터닝이 완료된 박막형 태양전지 기판에 대하여 아이솔레이션 공정과 에지 딜리션 공정을 수행하는 과정에서 두 공정을 분리하지 않고 통합하여 수행할 수 있어 전체 공정의 택트 타임을 단축시킨 것을 특징으로 한다. In this embodiment, a part of the working area of two laser units having two different wavelengths is overlapped with each other, so that the formation and patterning of the front electrode layer, the semiconductor layer, and the rear electrode layer are completed. In the process of performing the process and the edge elimination process can be performed by combining the two processes without separation, it is characterized in that the tact time of the entire process is shortened.
이하, '박막형 태양전지 기판'은 도 1a 내지 도 1f에 도시된 전면전극층의 형성 및 패터닝, 광전변환층의 형성 및 패터닝, 후면전극층의 형성 및 패터닝 공정까지 완료된, 즉 P1~P3 공정이 완료된 박막형 태양전지 기판을 의미하는 용어로서 사용한다. Hereinafter, the 'thin film solar cell substrate' is a thin film type in which the formation and patterning of the front electrode layer, the formation and patterning of the photoelectric conversion layer, the formation and the patterning of the rear electrode layer, that is, the P1 to P3 processes are completed, as shown in FIGS. 1A to 1F. As a term meaning a solar cell substrate.
또한, '작업 영역'은 소정 위치에 위치하는 레이저 유닛으로부터 소정 간격 이격되어 위치하는 박막형 태양전지 기판의 표면을 기준으로 할 때 레이저 유닛으로부터 레이저 빔이 조사됨에 있어서 갈바노 미러 등에 의해 그 조사 위치의 제어가 가능한 최대 범위를 의미하는 용어로서 사용한다. Further, the 'working area' is a laser beam irradiated from the laser unit when the laser beam is irradiated from the laser unit based on the surface of the thin film solar cell substrate which is spaced apart from the laser unit positioned at a predetermined position by a predetermined distance. This term is used to mean the maximum range that can be controlled.
또한, '아이솔레이션 및 에지 딜리션 통합 공정'은 아이솔레이션 공정과 에지 딜리션 공정이 순차적으로 수행되는 것이 아니라 박막형 태양전지 기판의 가장자리를 따라 함께 수행되는 것을 의미하는 용어로서 사용한다. In addition, the 'isolation and edge elimination process' is used as a term meaning that the isolation process and the edge elimination process are performed together along the edge of the thin film solar cell substrate, not sequentially.
본 실시예에 따른 레이저 가공장치(10)는, 적재된 박막형 태양전지 기판(50)을 지지하면서 제1 주행축(24)을 따라 왕복 이동이 가능한 이송테이블(20)과, 작업 영역의 일부가 서로 중첩되는 두 레이저 유닛(40a, 40b)이 일체로 결합된 레이저 통합부(40)와, 레이저 통합부(40)를 제1 주행축(24)과 교차하는 제2 주행축(36)을 따라 왕복 이동시키는 갠트리 유닛(30)을 기본 골격으로 한다. The
종래에는 가시광선 파장의 레이저 빔과 저출력의 적외선 파장의 레이저 빔을 이용한 아이솔레이션 공정과, 고출력의 적외선 파장의 레이저 빔을 이용한 에지 딜리션 공정이 별도의 장비에서 개별적으로 수행되어야 했기 때문에 공정의 택트 타임이 증가하고 최소 3 종류의 레이저 유닛을 필요로 하는 문제점이 있다. Conventionally, the isolation process using the laser beam of visible wavelengths and the laser beam of low power infrared rays, and the edge removal process using the laser beam of high power infrared wavelengths have to be performed separately in separate equipment, so the tact time of the process There is a problem that this increases and requires at least three types of laser units.
따라서, 본 실시예에서는 제1 파장(λ1)(가시광선 파장으로, 예를 들어 532nm)의 레이저 빔을 조사하는 제1 레이저 유닛과 제2 파장(λ2)(적외선 파장으로, 예를 들어 고출력의 1064nm)의 레이저 빔을 조사하는 제2 레이저 유닛, 즉 2 종류의 레이저 유닛을 이용하여 아이솔레이션 공정과 에지 딜리션 공정을 함께 수행함으로써 공정의 택트 타임이 단축되고 필요로 하는 장비의 수도 감소시킬 수 있게 된다. Therefore, in the present embodiment, the first laser unit and the second wavelength λ2 (infrared wavelength, for example, high power) that irradiate a laser beam of the first wavelength λ1 (in the visible light wavelength, for example, 532 nm) 1064nm) is used to perform the isolation process and the edge elimination process together using a second laser unit that irradiates a laser beam of two types, that is, two kinds of laser units, so that the process's tact time can be shortened and the number of equipments required can be reduced. do.
이하에서는 박막형 태양전지 기판(50)이 직사각형 형상으로 이루어진 것으로 가정하여 설명하기로 한다. 이는 발명의 이해와 설명의 편의를 위함으로, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, it will be described on the assumption that the thin film type
이송테이블(20)은 소정의 초기 위치에서 박막형 태양전지 기판(50)을 내부의 수용홈(22) 내에 적재하여 이동한다. 이송테이블(20)의 이동 경로를 규정하는 제1 주행축(24)을 따라 Y축 방향으로 이송테이블(20)은 이동하게 되며, 이를 위해 제1 주행축(24)은 소정의 경로를 따라 이송테이블(20)이 이동할 수 있도록 하는 LM(linear motor) 가이드 혹은 볼스크류 등으로 이루어질 수 있다. 도면에서는 바닥플레이트(12)의 수평중심선(Y축 방향)을 중심으로 양측에 소정 간격 이격되어 설치된 가이드레일이 제1 주행축(24)으로서 기능하는 예시가 도시되어 있다. The transfer table 20 loads and moves the thin film
Y축 방향으로 연장되어 있어 이송테이블(20)에 동력을 전달하는 구동부(26)가 바닥플레이트(12)에 설치되어 있을 수 있다. 이송테이블(20)은 구동부(26)로부터 전달된 동력에 의해 제1 주행축(24)을 따라 Y축 방향으로 왕복 이동이 가능하다. A driving
제1 주행축(24)의 일단에서 박막형 태양전지 기판(50)이 공급되어 제1 주행축(24)의 타단으로 박막형 태양전지 기판(50)이 반출된다고 할 때, 제1 주행축(24)의 일단에는 레이저 가공될 박막형 태양전지 기판(50)을 공급하는 로딩부(미도시)가 위치하고, 제1 주행축(24)의 타단에는 레이저 가공된 박막형 태양전지 기판(50)을 반출하는 언로딩부(미도시)가 위치한다. When the thin film
제1 주행축(24)을 따라 이송테이블(20)은 로딩부로 이동하여 레이저 가공될 다른 박막형 태양전지 기판을 적재하여 이동시킬 수 있는데, 이 과정에서 그립퍼와 같이 상부에서 박막형 태양전지 기판을 잡아 올리는 방식 등 다양한 적재 방식이 적용될 수 있다. The transfer table 20 along the
이송테이블(20)은 박막형 태양전지 기판(50)을 적재한 상태에서 제1 주행축(24)을 따라 이동하며 소정 위치에 설치된 갠트리 유닛(30)을 통과함으로써 아이솔레이션 및 에지 딜리션 통합 공정이 수행되어 이송테이블(20)에 적재된 박막형 태양전지 기판(50)의 가장자리가 레이저 가공되도록 하는 역할을 하므로, 적재된 박막형 태양전지 기판(50)이 이송테이블(20)에 고정되어 움직이지 않도록 하는 것이 좋다. The transfer table 20 moves along the
또한, 수용홈(22) 내에는 얼라인(align)부가 구비되어 있어, 본 실시예에 따른 레이저 가공장치는 레이저 통합부(40)가 박막형 태양전지 기판(50)의 가장자리에 대하여 아이솔레이션 및 에지 딜리션 통합 공정을 수행함에 있어서 정확한 레이저 가공이 이루어질 수 있도록 할 수 있다. In addition, an alignment part is provided in the receiving
또한, 수용홈(22) 내에는 레이저 가공 공정 중에 발생하는 먼지, 이물 등을 집진하는 집진부가 더 구비되어 있을 수 있다. In addition, the receiving
언로딩부에서도 로딩부에서와 마찬가지로 그립퍼와 같이 상부에서 박막형 태양전지 기판을 잡아 올리는 방식 등 다양한 반출 방식이 적용될 수 있다. In the unloading unit, as in the loading unit, various carrying methods such as a method of pulling up a thin film solar cell substrate from the top, such as a gripper, may be applied.
이후 이송테이블(20)은 제1 주행축(24)을 따라 로딩부로 복귀 이동하여 후속 레이저 가공될 박막형 태양전지 기판을 적재하여 상술한 과정을 반복하게 된다. Thereafter, the transfer table 20 moves back to the loading unit along the
갠트리 유닛(30)은 이송테이블(20)의 제1 주행축(24)과 소정 위치에서 교차하도록 배치되며, 제1 파장의 레이저 빔을 조사하는 제1 레이저 유닛(40a)과 제2 파장의 레이저 빔을 조사하는 제2 레이저 유닛(40b)이 일체로 결합된 레이저 통합부(40)가 갠트리 유닛(30)을 따라 왕복 이동가능하도록 하여, 이송테이블(20)에 적재된 박막형 태양전지 기판(50)이 로딩부에서 로딩되어 언로딩부로 이동하는 과정 중에 박막형 태양전지 기판(50)의 각 가장자리에 대하여 레이저 가공을 통해 아이솔레이션 및 에지 딜리션 통합 공정이 수행되도록 한다. The
본 실시예에서는 아이솔레이션 공정 및 에지 딜리션 공정이 통합 수행될 수 있도록 레이저 통합부(40)에는 제1 레이저 유닛(40a)과 제2 레이저 유닛(40b)이 일체로 결합되어 있고, 그 작업 영역 일부가 항상 서로 중첩되도록 한다. In the present embodiment, the
갠트리 유닛(30)은, 제1 주행축(24)의 양측에 수직 방향으로 설치되는 수직프레임(32)과, 수직프레임(32) 사이에 설치되는 수평거더(34)를 포함한다. 수평거더(34)에는 레이저 통합부(40)의 이동 경로가 되는 제2 주행축(26)이 제1 주행축(24)과 교차하도록 X축 방향으로 형성되어 있다. 도면에서는 수평거더(34)의 상면 및 측면에 가이드레일이 형성되어 있어 제2 주행축(36)의 기능을 수행하는 것으로 도시되어 있지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 실시예에 따라 수평거더(34)의 하면에 형성될 수도 있음은 물론이다. The
레이저 통합부(40)의 이동 경로를 규정하는 제2 주행축(36)을 따라 레이저 통합부(40)는 왕복 이동하게 되며, 이를 위해 제2 주행축(36)은 소정의 경로를 따라 레이저 통합부(40)가 이동할 수 있도록 하는 LM 가이드 혹은 볼스크류 등으로 이루어질 수 있다. The
레이저 통합부(40)는 제1 파장의 레이저 빔을 조사하는 제1 레이저 유닛(40a)과 제2 파장의 레이저 빔을 조사하는 제2 레이저 유닛(40b)이 일체로 결합되어 있다. 제1 레이저 유닛(40a)에 의한 제1 작업 영역(44a)과 제2 레이저 유닛(40b)에 의한 제2 작업 영역(44b)은 그 일부가 서로 중첩되는 중첩 영역(46)을 가지고 있으며, 중첩 영역(46) 내에 이송테이블(20) 상에 적재된 박막형 태양전지 기판의 가장자리가 위치하도록 하여 아이솔레이션 공정 및 에지 딜리션 공정이 함께 수행될 수 있도록 한다. The
제1 레이저 유닛(40a)은 가시광선 영역의 파장인 제1 파장(λ1), 예를 들면 532nm 파장의 레이저 빔을 조사하며, 아이솔레이션 공정 수행에 이용된다. 제1 파장의 레이저 빔의 빔 스팟(beam spot)의 크기는 수십 내지 수백 ㎛ 일 수 있다. The
제1 레이저 유닛(40a)은 제1 파장의 레이저 빔을 발진시켜 출력하는 제1 레이저 발진기(41a)와, 수평거더(34)의 표면에 형성된 가이드레일에 따른 왕복 이동 경로를 제공하는 제1 경로부재(42a)와, 제1 레이저 발진기(41a)로부터 발진된 레이저 빔의 경로를 변화시켜 제1 작업 영역(44a) 내에서 원하는 위치에 조사하기 위한 제1 광학계(43a)를 포함한다. 여기서, 제1 광학계(43a)는 갈바노 미러와 하나 이상의 미러를 포함하고 있다. 그리고 제1 레이저 발진기(41a)의 하면에는 수평거더(34)의 상면에 형성된 가이드레일에 대응되는 가이드홈이 형성되어 있어 제2 수평축(36)을 따라 왕복 이동되도록 할 수 있다. The
제2 레이저 유닛(40b)은 적외선 영역의 파장인 제2 파장(λ2), 예를 들면 고출력의 1064nm 파장의 레이저 빔을 조사하며, 아이솔레이션 공정 및 에지 딜리션 공정 수행에 모두 이용된다. 제2 파장의 레이저 빔의 빔 스팟의 크기는 수십 내지 수백 ㎛ 일 수 있다. The
제2 레이저 유닛(40b)은 제2 파장의 레이저 빔을 발진시켜 출력하는 제2 레이저 발진기(41b)와, 수평거더(34)의 표면에 형성된 가이드레일에 따른 왕복 이동 경로를 제공하는 제2 경로부재(미도시)와, 제2 레이저 발진기(41b)로부터 발진된 레이저 빔의 경로를 변화시켜 제2 작업 영역(44b) 내에서 원하는 위치에 조사하기 위한 제2 광학계(43b)를 포함한다. 여기서, 제2 광학계(43b)는 갈바노 미러와 하나 이상의 미러를 포함하고 있다. 그리고 제2 레이저 발진기(41b)의 하면에는 수평거더(34)의 상면에 형성된 가이드레일에 대응되는 가이드홈이 형성되어 있어 제2 수평축(36)을 따라 왕복 이동되도록 할 수 있다. The
박막형 태양전지 기판(50)의 가장자리 중 제1 주행축(24)과 평행한 가장자리를 가공하는 경우 레이저 통합부(40)는 소정 위치에 정지된 상태로 위치하고 이송테이블(20)이 제1 주행축(24)을 따라 이동하여 해당 가장자리에 대한 레이저 가공이 이루어지도록 한다. 그리고 제1 주행축(24)과 교차하는, 즉 제2 주행축(36)과 평행한 가장자리를 가공하는 경우 이송테이블(20)은 소정 위치에 정지된 상태로 위치하고 레이저 통합부(40)가 제2 주행축(36)을 따라 이동하여 해당 가장자리에 대한 레이저 가공이 이루어지도록 한다. 여기서, 이송테이블(20)의 제1 주행축(24)을 따른 이동 속도와 레이저 통합부(40)의 제2 주행축(36)을 따른 이동 속도는 각 가장자리에서의 레이저 가공 속도에 따라 조정될 수 있다. When machining the edge parallel to the
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공장치를 이용한 박막형 태양전지 제조방법을 나타낸 순서도이고, 도 4a 내지 도 4e는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막형 태양전지 제조 공정을 나타낸 개념도이며, 도 5a 내지 8d는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막형 태양전지 제조 과정 중의 박막형 태양전지 기판의 단면도 및 레이저 빔의 빔 스팟과 작업 영역을 도시한 도면이다. 도 4a 내지 도 8d를 참조하면, 박막형 태양전지 기판(50), 이송테이블(20), 제1 주행축(24), 갠트리 유닛(30), 제2 주행축(36), 레이저 통합부(40), 제1 레이저 유닛(40a), 제2 레이저 유닛(40b), 기판(1), 전면전극층(2), 반도체층(3), 후면전극층(4), 아이솔레이션 라인(52a, 52b, 52c, 52d), 에지 딜리션 라인(54a, 54b, 54c, 54d), 제1 작업 영역(44a), 제2 작업 영역(44b), 중첩 영역(46), 제1 빔 스팟(60a), 제2 빔 스팟(60b)이 도시되어 있다. 3 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a thin film solar cell using a laser processing apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 4A to 4E are conceptual views illustrating a process of manufacturing a thin film solar cell according to an embodiment of the present invention. 5A to 8D are cross-sectional views of a thin film solar cell substrate and a beam spot and a work area of a laser beam during a thin film solar cell manufacturing process according to an exemplary embodiment of the present invention. 4A to 8D, the thin film
본 실시예는 전면전극층의 형성 및 패터닝, 반도체층의 형성 및 패터닝, 후면전극층의 형성 및 패터닝이 완료된 박막형 태양전지 기판(50)에 대하여 전술한 레이저 가공장치를 구동하여 아이솔레이션 공정과 에지 딜리션 공정을 통합 수행하는 방법에 대한 것으로, 본 실시예에 따른 레이저 가공장치 외에도 다양한 구성요소가 추가, 변경, 생략될 수 있음은 물론이다. In the present embodiment, the above-described laser processing apparatus is driven on the thin film
또한, 이하에서는 박막형 태양전지 기판(50)의 가장자리에 대하여 반시계 방향으로 레이저 가공함으로써 박막형 태양전지 기판(50)의 4변에 모두 아이솔레이션 라인 및 에지 딜리션 라인이 형성되도록 하는 공정에 관한 것이지만, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되지는 않으며, 시계 방향으로 레이저 가공할 수도 있음은 물론이다. Further, hereinafter, the present invention relates to a process of forming an isolation line and an edge reduction line on all four sides of the thin film
후술하는 바와 같이 본 실시예는 박막형 태양전지 기판(50)의 가장자리를 가공함에 있어서 아이솔레이션 및 에지 딜리션 통합 공정을 진행하여 전체 공정의 택트 타임을 단축시키는 방법으로서, 편의상 박막형 태양전지 기판(50)이 이송테이블(20)에 적재된 단계에서부터 설명한다. As will be described later, the present embodiment is a method of shortening the tact time of the entire process by proceeding the integration of the isolation and edge removal process in processing the edge of the thin film
박막형 태양전지 기판(50)이 로딩부에서 적재되고 갠트리 유닛(30)을 통과하여 언로딩부에서 반출된다고 할 때, 박막형 태양전지 기판(50)의 이동방향을 기준으로 로딩부 쪽을 전방, 언로딩부 쪽을 후방이라 지칭하여 설명한다. When the thin film
도 4a에 도시된 바와 같이, 이송테이블(20)에 박막형 태양전지 기판(50)이 적재되고(단계 S110), 이송테이블(20)은 제1 주행축(24)을 따라 후방을 향하여 전진 이동한다(단계 S120). As shown in FIG. 4A, the thin film
여기서, 제1 주행축(24)을 따라 이동되는 박막형 태양전지 기판(50)에 대하여 정확한 아이솔레이션 및 에지 딜리션 통합 공정을 수행하기 위해 정렬 작업이 선행될 수 있다. 정렬 작업은 이송테이블(20)의 수용홈(22) 내에 구비된 얼라인부(미도시)에 의해 수행된다. Here, the alignment operation may be performed to perform an accurate isolation and edge degradation integration process on the thin film
다음으로, 도 4b에 도시된 것과 같이 이송테이블(20) 상에 적재된 박막형 태양전지 기판(50)(혹은 필요에 따라 정렬 작업이 완료된 박막형 태양전지 기판(50))은 이송테이블(20)을 따라 후방을 향하여 이동하면서 레이저 통합부(40)에 의해 제1 가장자리에 대하여 아이솔레이션 및 에지 딜리션 통합 공정이 수행된다(단계 S130). 여기서 제1 가장자리에 대한 레이저 가공이 원활히 이루어질 수 있도록 레이저 통합부(40)를 소정 위치에 정지된 상태(제1 상태)로 위치시키게 된다. Next, as illustrated in FIG. 4B, the thin film solar cell substrate 50 (or the thin film
도 5a 및 5b를 참조하면, 박막형 태양전지 기판(50)의 제1 가장자리를 레이저 가공함에 있어서, 제1 레이저 유닛(40a)에 의한 제1 작업 영역(44a)과 제2 레이저 유닛(40b)에 의한 제2 작업 영역(44b) 및 중첩 영역(46)이 도시되어 있다. 5A and 5B, in laser processing the first edge of the thin film
중첩 영역(46) 내에서 레이저 가공에 의해 아이솔레이션 라인(52a)과 에지 딜리션 라인(54a)이 형성되도록 레이저 통합부(40)를 제1 상태로 위치시키게 되며, 이송테이블(20)의 전진 이동에 의해 박막형 태양전지 기판(50)이 전진 이동함에 따라 아이솔레이션 라인(52a)과 에지 딜리션 라인(54a)이 형성된다. The
아이솔레이션 라인(52a)을 형성할 때, 제1 레이저 유닛(40a)으로부터 조사되는 제1 파장(λ1)의 레이저 빔에 의한 제1 빔 스팟(60a)과, 제2 레이저 유닛(40b)으로부터 조사되는 제2 파장(λ2)의 레이저 빔에 의한 제2 빔 스팟(60b)은 서로 중첩되어 액티브 영역에 인접한 부분에서 계단 형상을 가지게 됨으로써 전면전극층(2)과 후면전극층(4)간의 전기적인 접속을 방지하게 된다. When forming the
또한, 에지 딜리션 라인(54a)은 제2 레이저 유닛(40b)으로부터 조사되는 제2 파장(λ2)의 레이저 빔에 의한 제2 빔 스팟(60b)이 시간 흐름상 중첩되어 박막형 태양전지 기판(50)의 외측으로 전면전극층(2), 반도체층(3), 후면전극층(4)을 제거하게 된다. In addition, in the
제1 가장자리에 대한 레이저 가공이 완료된 후, 도 4c에 도시된 것과 같이 레이저 통합부(40)가 갠트리 유닛(30)을 따라 제1 주행축(24)에 수직한 제2 주행축(36)을 따라 일방향(도 4c에서는 하방향)을 향하여 이동하면서 제2 가장자리에 대한 아이솔레이션 및 에지 딜리션 통합 공정이 수행된다(단계 S140). 여기서 제2 가장자리에 대한 레이저 가공이 원활히 이루어질 수 있도록 이송테이블(20)을 소정 위치에 정지된 상태로 위치시키게 된다. After the laser processing on the first edge is completed, as shown in FIG. 4C, the
도 6a 및 6b를 참조하면, 박막형 태양전지 기판(50)의 제2 가장자리를 레이저 가공함에 있어서, 제1 레이저 유닛(40a)에 의한 제1 작업 영역(44a)과 제2 레이저 유닛(40b)에 의한 제2 작업 영역(44b) 및 중첩 영역(46)이 도시되어 있다. 6A and 6B, in laser processing the second edge of the thin film
중첩 영역(46) 내에서 레이저 가공에 의해 아이솔레이션 라인(52b)과 에지 딜리션 라인(54b)이 형성되도록 이송테이블(20)을 소정 위치에 정지된 상태로 위치시키게 되며, 레이저 통합부(40)가 하방향 이동함에 따라 아이솔레이션 라인(52b)과 에지 딜리션 라인(54b)이 형성된다. The transfer table 20 is positioned in a stationary state at a predetermined position such that the
아이솔레이션 라인(52b)을 형성할 때, 제1 레이저 유닛(40a)으로부터 조사되는 제1 파장(λ1)의 레이저 빔에 의한 제1 빔 스팟(60a)과, 제2 레이저 유닛(40b)으로부터 조사되는 제2 파장(λ2)의 레이저 빔에 의한 제2 빔 스팟(60b)은 서로 중첩되어 액티브 영역에 인접한 부분에서 계단 형상을 가지게 됨으로써 전면전극층(2)과 후면전극층(4)간의 전기적인 접속을 방지하게 된다. When forming the
또한, 에지 딜리션 라인(54b)은 제2 레이저 유닛(40b)으로부터 조사되는 제2 파장(λ2)의 레이저 빔에 의한 제2 빔 스팟(60b)이 시간 흐름상 중첩되어 박막형 태양전지 기판(50)의 외측으로 전면전극층(2), 반도체층(3), 후면전극층(4)을 제거하게 된다. In addition, in the
제2 가장자리에 대한 레이저 가공이 완료된 후, 도 4d에 도시된 것과 같이 이송테이블(20) 상에 적재된 박막형 태양전지 기판(50)은 이송테이블(20)을 따라 전방을 향하여 이동하면서 레이저 통합부(40)에 의해 제3 가장자리에 대한 아이솔레이션 및 에지 딜리션 통합 공정이 수행된다(단계 S150). 여기서 제3 가장자리에 대한 레이저 가공이 원활히 이루어질 수 있도록 레이저 통합부(40)를 소정 위치에 정지된 상태(제2 상태)로 위치시키고 있게 된다. After the laser processing on the second edge is completed, the thin film type
도 7a 및 7b를 참조하면, 박막형 태양전지 기판(50)의 제3 가장자리를 레이저 가공함에 있어서, 제1 레이저 유닛(40a)에 의한 제1 작업 영역(44a)과 제2 레이저 유닛(40b)에 의한 제2 작업 영역(44b) 및 중첩 영역(46)이 도시되어 있다. Referring to FIGS. 7A and 7B, in laser machining the third edge of the thin film
중첩 영역(46) 내에서 레이저 가공에 의해 아이솔레이션 라인(52c)과 에지 딜리션 라인(54c)이 형성되도록 레이저 통합부(40)를 제2 상태에 위치시키게 되며, 이송테이블(20)의 후진 이동에 의해 박막형 태양전지 기판(50)이 후진 이동함에 따라 아이솔레이션 라인(52c)과 에지 딜리션 라인(54c)이 형성된다. The
아이솔레이션 라인(52c)을 형성할 때, 제1 레이저 유닛(40a)으로부터 조사되는 제1 파장(λ1)의 레이저 빔에 의한 제1 빔 스팟(60a)과, 제2 레이저 유닛(40b)으로부터 조사되는 제2 파장(λ2)의 레이저 빔에 의한 제2 빔 스팟(60b)은 서로 중첩되어 액티브 영역에 인접한 부분에서 계단 형상을 가지게 됨으로써 전면전극층(2)과 후면전극층(4)간의 전기적인 접속을 방지하게 된다. When forming the
또한, 에지 딜리션 라인(54c)은 제2 레이저 유닛(40b)으로부터 조사되는 제2 파장(λ2)의 레이저 빔에 의한 제2 빔 스팟(60b)이 시간 흐름상 중첩되어 박막형 태양전지 기판(50)의 외측으로 전면전극층(2), 반도체층(3), 후면전극층(4)을 제거하게 된다. In addition, in the
제3 가장자리에 대한 레이저 가공이 완료된 후, 도 4e에 도시된 것과 같이 레이저 통합부(40)가 갠트리 유닛(30)을 따라 제1 주행축(24)에 수직한 타방향(도 4e에서는 상방향)을 향하여 이동하면서 제4 가장자리에 대한 아이솔레이션 및 에지 딜리션 통합 공정이 수행된다(단계 S160). 여기서 제4 가장자리에 대한 레이저 가공이 원활히 이루어질 수 있도록 이송테이블(20)을 소정 위치에 정지된 상태로 위치시키고 있게 된다. After the laser processing on the third edge is completed, the other direction in which the
도 8a 및 8b를 참조하면, 박막형 태양전지 기판(50)의 제4 가장자리를 레이저 가공함에 있어서, 제1 레이저 유닛(40a)에 의한 제1 작업 영역(44a)과 제2 레이저 유닛(40b)에 의한 제2 작업 영역(44b) 및 중첩 영역(46)이 도시되어 있다. Referring to FIGS. 8A and 8B, in laser machining the fourth edge of the thin film
중첩 영역(46) 내에서 레이저 가공에 의해 아이솔레이션 라인(52d)과 에지 딜리션 라인(54d)이 형성되도록 이송테이블(20)을 소정 위치에 정지된 상태로 위치시키게 되며, 레이저 통합부(40)가 상방향 이동함에 따라 아이솔레이션 라인(52d)과 에지 딜리션 라인(54d)이 형성된다. The transfer table 20 is positioned at a predetermined position in a stationary state such that the
아이솔레이션 라인(52d)을 형성할 때, 제1 레이저 유닛(40a)으로부터 조사되는 제1 파장(λ1)의 레이저 빔에 의한 제1 빔 스팟(60a)과, 제2 레이저 유닛(40b)으로부터 조사되는 제2 파장(λ2)의 레이저 빔에 의한 제2 빔 스팟(60b)은 서로 중첩되어 액티브 영역에 인접한 부분에서 계단 형상을 가지게 됨으로써 전면전극층(2)과 후면전극층(4)간의 전기적인 접속을 방지하게 된다. When forming the
또한, 에지 딜리션 라인(54d)은 제2 레이저 유닛(40b)으로부터 조사되는 제2 파장(λ2)의 레이저 빔에 의한 제2 빔 스팟(60b)이 시간 흐름상 중첩되어 박막형 태양전지 기판(50)의 외측으로 전면전극층(2), 반도체층(3), 후면전극층(4)을 제거하게 된다. In addition, in the
제4 가장자리에 대한 레이저 가공이 완료된 후, 이송테이블(20)은 전진 이동하여 4변 전체에 대하여 레이저 가공된 박막형 태양전지 기판(50)을 언로딩부로 반출하여(단계 S170) 아이솔레이션 및 에지 딜리션을 위한 레이저 가공 공정을 완료하게 된다. After the laser processing on the fourth edge is completed, the transfer table 20 moves forward to carry out the laser-processed thin film
본 실시예에서, 레이저 가공에 의해 형성된 아이솔레이션 라인의 폭은 수십 내지 수백 ㎛이며, 에지 딜리션 라인의 폭은 수 내지 수십 mm이다. In this embodiment, the width of the isolation line formed by laser processing is several tens to hundreds of micrometers, and the width of the edge deletion line is several to several tens of mm.
또한, 본 실시예에서, 박막형 태양전지 기판의 4변을 레이저 가공함에 있어서 레이저 통합부를 회전시키지 않고서도 4변 전체에 대한 가공이 가능하도록 하여 회전에 소요되었던 택트 타임을 절감시킬 수 있다. In addition, in this embodiment, the four sides of the thin-film solar cell substrate in the laser processing can be processed for the entire four sides without rotating the laser integrated portion it is possible to reduce the tact time required for rotation.
상술한 본 발명의 실시예에 따른 박막형 태양전지 제조방법은 기록매체에 저장된 후 소정의 장치, 예를 들면, 레이저 가공장치와 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.The thin film type solar cell manufacturing method according to the embodiment of the present invention described above may be performed in combination with a predetermined apparatus, for example, a laser processing apparatus after being stored in a recording medium. Here, the recording medium may be a magnetic or optical recording medium such as a hard disk, a video tape, a CD, a VCD, a DVD, or a database of a client or server computer built offline or online.
도 9a 내지 9c는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막형 태양전지 제조 방법을 단계적으로 설명하기 위한 도면이다. 9A to 9C are views for explaining a method of manufacturing a thin film solar cell according to an embodiment of the present invention step by step.
본 실시예는 고출력의 제2 파장(λ2)을 가지는 레이저 빔을 선 조사하고, 제1 파장(λ1)을 가지는 레이저 빔을 후 조사하는 방법에 관한 것이다. This embodiment relates to a method of pre-irradiating a laser beam having a high output second wavelength [lambda] 2, and post-irradiating a laser beam having a first wavelength [lambda] 1.
도 9a를 참조하면, 전면전극층(2)의 형성 및 패터닝, 반도체층(3)의 형성 및 패터닝, 후면전극층(4)의 형성 및 패터닝이 완료된 박막형 태양전지 기판(50)이 도시되어 있다. Referring to FIG. 9A, a thin film
도 9b를 참조하면, 제2 레이저 유닛(40b)을 이용하여 액티브 영역을 제외한 외측 부분에 대해서 제2 파장의 레이저 빔을 조사하여 아이솔레이션 라인 일부(52-1)와 에지 딜리션 라인(54)을 형성한다. Referring to FIG. 9B, a portion of the isolation line 52-1 and the
이후 도 9c에 도시된 것과 같이, 제2 파장의 레이저 빔에 의해 형성된 아이솔레이션 라인의 일부 중 액티브 영역에 인접한 부분(52-2)에 대하여 제1 파장의 레이저 빔이 조사되도록 하여 계단 형상을 가지도록 함으로써 전면전극층(2)과 후면전극층(4)간의 전기적인 접속을 방지할 수 있게 된다. Thereafter, as shown in FIG. 9C, the laser beam of the first wavelength is irradiated to the portion 52-2 adjacent to the active region of the isolation line formed by the laser beam of the second wavelength so as to have a step shape. As a result, electrical connection between the
도 10a 내지 10c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막형 태양전지 제조 방법을 단계적으로 설명하기 위한 도면이다. 10A to 10C are diagrams for explaining a method of manufacturing a thin film solar cell according to another exemplary embodiment of the present invention.
본 실시예는 제1 파장(λ1)을 가지는 레이저 빔을 선 조사하고, 고출력의 제2 파장(λ2)을 가지는 레이저 빔을 후 조사하는 방법에 관한 것이다. The present embodiment relates to a method of pre-irradiating a laser beam having a first wavelength [lambda] 1 and a later irradiation of a laser beam having a second wavelength [lambda] 2 of high power.
도 10a를 참조하면, 전면전극층(2)의 형성 및 패터닝, 반도체층(3)의 형성 및 패터닝, 후면전극층(4)의 형성 및 패터닝이 완료된 박막형 태양전지 기판(50)이 도시되어 있다. Referring to FIG. 10A, a thin film
도 10b를 참조하면, 제1 레이저 유닛(40a)을 이용하여 액티브 영역의 외측 부분에 대해서 제1 파장의 레이저 빔을 조사하여 아이솔레이션 라인 일부(52-3)를 형성한다. Referring to FIG. 10B, a portion of the isolation line 52-3 is formed by irradiating a laser beam having a first wavelength to an outer portion of the active region using the
이후 도 10c에 도시된 것과 같이, 제1 파장의 레이저 빔에 의해 형성된 아이솔레이션 라인의 일부 중 액티브 영역에 인접하지 않은 부분(52-4)에 대하여 제2 파장의 레이저 빔이 조사되도록 하여 계단 형상을 가지도록 함으로써 전면전극층(2)과 후면전극층(4)간의 전기적인 접속을 방지할 수 있게 된다. 그리고 제2 파장의 레이저 빔을 조사하여 에지 딜리션 라인(54)도 함께 형성한다. Thereafter, as shown in FIG. 10C, a stepped shape is formed by irradiating the laser beam of the second wavelength to a portion 52-4 of the isolation line formed by the laser beam of the first wavelength, which is not adjacent to the active region. By having it, the electrical connection between the
이상에서는 레이저 가공장치(10)가 도 2에 도시된 것과 같이 레이저 통합부(40)를 구성하는 제1 레이저 유닛(40a) 및 제2 레이저 유닛(40b)은 제2 주행축(36)을 따라 일렬 배치되어 일체로 결합되는 구조를 가지는 것으로 가정하여 설명하였다. 하지만, 실시예에 따라 도 11에 도시된 것과 같은 결합 구조를 가질 수도 있을 것이다. In the above, as shown in FIG. 2, the
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 가공장치의 개략적인 사시도이고, 도 12는 도 11에 도시된 레이저 통합부의 단면도이다. 도 11 및 도 12를 참조하면, 박막형 태양전지 기판(50), 바닥플레이트(12), 이송테이블(20), 제1 주행축(24), 갠트리 유닛(30), 수직프레임(32), 수평거더(34), 제2 주행축(36), 레이저 통합부(40'), 다중 레이저 발진기(41c), 제3 경로부재(42c), 제3 광학계(43c), 제4 광학계(43d), 제3 레이저 발진기(41c-1), 제4 레이저 발진기(41c-2), 제1 미러(48a), 제2 미러(48b)가 도시되어 있다. 11 is a schematic perspective view of a laser processing apparatus according to another embodiment of the present invention, and FIG. 12 is a cross-sectional view of the laser integrating unit shown in FIG. 11. 11 and 12, a thin film
본 실시예에 따른 레이저 가공장치에 포함되는 레이저 통합부(40')는, 가시광선 영역의 파장을 가지는 레이저 빔과 적외선 영역의 파장을 가지는 레이저 빔의 발진이 가능한 다중 레이저 발진기(41c)와, 다중 레이저 발진기(41c)를 제2 주행축(36)을 따라 왕복 이동시키는 제3 경로부재(42c)와, 다중 레이저 발진기(41c)로부터 발진된 적외선 영역의 파장을 가지는 레이저 빔의 경로를 변경시켜 제3 작업 영역 중 임의의 위치에 조사시키는 제3 광학계(43c)와, 다중 레이저 발진기(41c)로부터 발진된 가시광선 영역의 파장을 가지는 레이저 빔의 경로를 변경시켜 제4 작업 영역 중 임의의 위치에 조사시키는 제4 광학계(43d)를 포함한다. 여기에서는 제3 광학계(43c) 및 제4 광학계(43d)가 복수의 레이저 유닛에 대응되며, 복수의 레이저 유닛이 하나의 다중 레이저 발진기(41c)에 연결되어 있는 것으로 볼 수 있다. The laser integrating unit 40 'included in the laser processing apparatus according to the present embodiment includes a
도 12을 참조하면, 다중 레이저 발진기(41c)는 가시광선 영역의 파장을 가지는 레이저 빔을 발진하는 제3 레이저 발진기(41c-1) 및 적외선 영역의 파장을 가지는 레이저 빔을 발진하는 제4 레이저 발진기(41c-2)가 2층으로 적층된 구조를 가질 수도 있을 것이다. 이때 제3 레이저 발진기(41c-1)가 상층에 위치하고, 제4 레이저 발진기(41c-2)가 하층에 위치하도록 배치된 경우가 도시되어 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 아니하며, 제3 레이저 발진기가 하층에 위치하고 제4 레이저 발진기가 상층에 위치할 수도 있을 것이다. Referring to FIG. 12, the
상층에 위치한 레이저 발진기로부터 발진된 레이저 빔이 제1 미러(48a)를 통해 제3 광학계(43c)로 진행하도록 하며, 하층에 위치한 레이저 발진기로부터 발진된 레이저 빔이 제2 미러(48b)를 통해 제4 광학계(43d)로 진행하도록 한다. The laser beam oscillated from the laser oscillator located in the upper layer passes through the
제3 광학계(43c)와 제4 광학계(43d)는 제2 주행축(36)에 대하여 수직한 방향, 즉 제1 주행축(24)을 따라 일렬 배치되어 일체로 결합되는 구조를 가지고 있다. 이와 같은 결합 구조를 가지더라도 제3 광학계(43c)에 의한 제3 작업 영역과 제4 광학계(43d)에 의한 제4 작업 영역의 일부가 서로 중첩되는 중첩 영역이 확보됨으로써 전술한 것과 같이 박막형 태양전지 기판(50)의 가장자리 부분에서 아이솔레이션 및 에지 딜리션 통합 공정을 수행할 수 있을 것이다. The third
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 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.
Although the above has been described with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art to which the present invention pertains without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below It will be appreciated that modifications and variations can be made.
1: 기판 2: 전면전극층
3: 반도체층 4: 후면전극층
5a, 5b: 홈 6: 더미 영역 외측
10: 레이저 가공장치 20: 이송테이블
22: 수용홈 24: 제1 주행축
30: 갠트리 유닛 32: 수직프레임
34: 수평거더 36: 제2 주행축
40, 40': 레이저 통합부 40a, 40b: 레이저유닛
41a, 41b: 레이저 발진기 41c: 다중 레이저 발진기
42a, 42c: 경로 부재 43a, 43b, 43c, 43d: 광학계
48a, 48b: 미러 50: 박막형 태양전지 기판
52a, 52b, 52c, 52d: 아이솔레이션 라인
54a, 54b, 54c, 54d: 에지 딜리션 라인
60a, 60b: 빔 스팟1: substrate 2: front electrode layer
3: semiconductor layer 4: back electrode layer
5a, 5b: groove 6: outside the dummy area
10: laser processing apparatus 20: transfer table
22: receiving groove 24: the first driving shaft
30: gantry unit 32: vertical frame
34: horizontal girder 36: second running shaft
40, 40 ': laser integrated
41a, 41b:
42a, 42c:
48a and 48b: mirror 50: thin film solar cell substrate
52a, 52b, 52c, 52d: isolation line
54a, 54b, 54c, 54d: edge deletion lines
60a, 60b: beam spot
Claims (19)
적재된 상기 박막형 태양전지 기판을 지지하면서 제1 주행축을 따라 왕복 이동가능한 이송테이블과;
제1 파장의 레이저 빔을 조사하는 제1 레이저 유닛과 제2 파장의 레이저 빔을 조사하는 제2 레이저 유닛이 일체로 결합된 레이저 통합부와;
상기 제1 주행축과 교차하여 형성된 제2 주행축을 따라 상기 레이저 통합부를 왕복 이동시키는 갠트리 유닛을 포함하되,
상기 제1 레이저 유닛에 의한 제1 작업 영역의 일부와 상기 제2 레이저 유닛에 의한 제2 작업 영역의 일부가 서로 중첩되는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
An apparatus for laser processing a thin-film solar cell substrate having the formation and patterning of the front electrode layer, the semiconductor layer and the back electrode layer,
A transfer table capable of reciprocating along a first travel shaft while supporting the loaded thin film solar cell substrate;
A laser integrated part integrally coupled with a first laser unit for irradiating a laser beam of a first wavelength and a second laser unit for irradiating a laser beam of a second wavelength;
And a gantry unit configured to reciprocate the laser integrated part along a second travel shaft formed to intersect the first travel shaft,
And a part of the first working area by the first laser unit and a part of the second working area by the second laser unit overlap each other.
상기 제1 작업 영역의 일부와 상기 제2 작업 영역의 일부가 서로 중첩되는 중첩 영역 내에 상기 박막형 태양전지 기판의 가장자리가 위치하도록 상기 이송테이블과 상기 레이저 통합부가 독립적으로 이동하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
The method of claim 1,
Wherein the transfer table and the laser integrator are independently moved such that an edge of the thin film solar cell substrate is positioned in an overlapping area where a part of the first working area and a part of the second working area overlap each other. Device.
상기 중첩 영역 내에서 상기 제1 레이저 유닛에 의해 아이솔레이션(isolation) 라인의 일부가 형성되고, 상기 제2 레이저 유닛에 의해 상기 아이솔레이션 라인의 나머지 일부 및 에지 딜리션(edge deletion) 라인이 형성되는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
The method of claim 3,
A portion of an isolation line is formed by the first laser unit in the overlapping region, and a remaining portion of the isolation line and an edge deletion line are formed by the second laser unit. Laser processing equipment.
상기 제1 레이저 유닛에 의한 레이저 빔이 선 조사되고, 상기 제2 레이저 유닛에 의한 레이저 빔이 후 조사되도록 하여 상기 아이솔레이션 라인이 형성되는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
The method of claim 4, wherein
And the isolation line is formed by pre-irradiating a laser beam by the first laser unit and post-irradiation of the laser beam by the second laser unit.
상기 제2 레이저 유닛에 의한 레이저 빔이 선 조사되고, 상기 제1 레이저 유닛에 의한 레이저 빔이 후 조사되도록 하여 상기 아이솔레이션 라인이 형성되는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
The method of claim 4, wherein
And the isolation line is formed by pre-irradiating a laser beam by the second laser unit and post-irradiation of the laser beam by the first laser unit.
상기 제1 파장은 가시광선 영역의 파장이고, 상기 제2 파장은 적외선 영역의 파장인 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
The method according to any one of claims 1 and 3 to 6,
The first wavelength is a wavelength of the visible light region, the second wavelength is a laser processing apparatus, characterized in that the wavelength.
상기 갠트리 유닛은, 상기 제1 주행축을 중심으로 양측에 설치된 수직프레임과, 상기 수직프레임 사이에 설치되며 표면에 상기 제2 주행축에 대응되는 가이드레일이 형성된 수평거더를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
The method of claim 1,
The gantry unit includes a vertical frame installed on both sides of the first travel shaft, and a horizontal girder installed between the vertical frames and having a guide rail formed on a surface thereof corresponding to the second travel shaft. Processing equipment.
상기 제1 레이저 유닛은, 상기 제1 파장의 레이저 빔을 발진시키는 제1 레이저 발진기와, 상기 가이드레일을 따라 왕복 이동 가능하도록 하는 제1 경로부재와, 상기 제1 경로부재에 결합되고 상기 제1 레이저 발전기에서 발진된 상기 제1 파장의 레이저 빔의 경로를 변경하여 제1 작업 영역 내에 조사되도록 하는 제1 광학계를 포함하고,
상기 제2 레이저 유닛은, 상기 제2 파장의 레이저 빔을 발진시키는 제2 레이저 발진기와, 상기 가이드레일을 따라 왕복 이동 가능하도록 하는 제2 경로부재와, 상기 제2 경로부재에 결합되고 상기 제2 레이저 발전기에서 발진된 상기 제2 파장의 레이저 빔의 경로를 변경하여 제2 작업 영역 내에 조사되도록 하는 제2 광학계를 포함하되,
상기 제1 레이저 발진기와 상기 제2 레이저 발진기는 상기 제2 주행축을 따라 일렬 배치되어 일체로 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
The method of claim 8,
The first laser unit includes a first laser oscillator for oscillating the laser beam of the first wavelength, a first path member for reciprocating along the guide rail, and the first path member and being coupled to the first path member. A first optical system for changing the path of the laser beam of the first wavelength oscillated in the laser generator to be irradiated in the first working region,
The second laser unit may include a second laser oscillator for oscillating the laser beam of the second wavelength, a second path member for reciprocating along the guide rail, and a second path member coupled to the second path member. Including a second optical system for changing the path of the laser beam of the second wavelength oscillated in the laser generator to be irradiated in the second working area,
And the first laser oscillator and the second laser oscillator are arranged in a line along the second travel axis and integrally coupled to each other.
상기 제1 레이저 유닛과 상기 제2 레이저 유닛은 상기 제1 파장의 레이저 빔과 상기 제2 파장의 레이저 빔을 발진시키는 다중 레이저 발진기와 연결되되,
상기 제1 레이저 유닛은 상기 다중 레이저 발진기에서 발진된 상기 제1 파장의 레이저 빔의 경로를 변경하여 제3 작업 영역 내에 조사되도록 하는 제3 광학계를 포함하고,
상기 제2 레이저 유닛은 상기 다중 레이저 발진기에서 발진된 상기 제2 파장의 레이저 빔의 경로를 변경하여 제4 작업 영역 내에 조사되도록 하는 제4 광학계를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
The method of claim 8,
The first laser unit and the second laser unit are connected to a multiple laser oscillator for oscillating the laser beam of the first wavelength and the laser beam of the second wavelength,
The first laser unit includes a third optical system for changing the path of the laser beam of the first wavelength oscillated by the multiple laser oscillator to be irradiated in a third working area,
And the second laser unit comprises a fourth optical system for changing the path of the laser beam of the second wavelength oscillated by the multiple laser oscillator to be irradiated within a fourth working area.
상기 다중 레이저 발진기는 상기 제1 파장의 레이저 빔을 발진시키는 제3 레이저 발진기와 상기 제2 파장의 레이저 빔을 발진시키는 제4 레이저 발진기가 2층으로 적층된 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
The method of claim 10,
The multiple laser oscillator has a structure in which a third laser oscillator for oscillating the laser beam of the first wavelength and a fourth laser oscillator for oscillating the laser beam of the second wavelength are stacked in two layers. .
(a) 전면전극층, 반도체층 및 후면전극층의 형성 및 패터닝이 완료된 박막형 태양전지 기판을 이송테이블에 적재하는 단계;
(b) 제1 주행축을 따라 상기 이송테이블을 전진 이동시키면서 상기 제1 주행축에 교차하는 갠트리 유닛의 제2 주행축 중 소정 위치에 고정된 레이저 통합부를 이용하여 상기 박막형 태양전지 기판의 제1 가장자리를 레이저 가공하는 단계-여기서, 상기 레이저 통합부는 작업 영역의 일부가 서로 중첩되는 복수의 레이저 유닛을 포함함-;
(c) 상기 이송테이블은 고정되고, 상기 레이저 통합부를 상기 제2 주행축을 따라 상기 제1 주행축에 수직한 일방향으로 이동시키면서 상기 박막형 태양전지 기판의 제2 가장자리를 레이저 가공하는 단계;
(d) 상기 제1 주행축을 따라 상기 이송테이블을 후진 이동시키면서 상기 제2 주행축 중 소정 위치에 고정된 레이저 통합부를 이용하여 상기 박막형 태양전지 기판의 제3 가장자리를 레이저 가공하는 단계; 및
(e) 상기 이송테이블은 고정되고, 상기 레이저 통합부를 상기 제2 주행축을 따라 상기 제1 주행축에 수직한 타방향으로 이동시키면서 상기 박막형 태양전지 기판의 제4 가장자리를 레이저 가공하는 단계를 포함하는 박막형 태양전지 제조방법.
As a method of manufacturing a thin film solar cell,
(a) loading the thin film type solar cell substrate on which the front electrode layer, the semiconductor layer and the back electrode layer have been formed and patterned, onto a transfer table;
(b) a first edge of the thin-film solar cell substrate using a laser integrated part fixed to a predetermined position of a second travel axis of the gantry unit crossing the first travel axis while moving the transfer table forward along the first travel axis; Laser processing, wherein the laser integrated portion includes a plurality of laser units in which portions of the working area overlap each other;
(c) the transfer table is fixed, and laser processing a second edge of the thin film solar cell substrate while moving the laser integrator in one direction perpendicular to the first travel axis along the second travel axis;
(d) laser processing a third edge of the thin film solar cell substrate using a laser integrated part fixed to a predetermined position of the second driving axis while moving the transfer table backward along the first driving axis; And
(e) the transfer table is fixed, and laser processing the fourth edge of the thin film solar cell substrate while moving the laser integrator along the second travel axis in another direction perpendicular to the first travel axis. Thin film solar cell manufacturing method.
상기 단계 (b) 내지 (e) 중 하나 이상의 단계에서 수행되는 상기 박막형 태양전지 기판의 가장자리에 대한 레이저 가공은 아이솔레이션(isolation) 공정 및 에지 딜리션(edge deletion) 공정이 통합적으로 수행되는 것임을 특징으로 하는 박막형 태양전지 제조방법.
The method of claim 12,
Laser processing of the edge of the thin-film solar cell substrate performed in at least one of the steps (b) to (e) is characterized in that the isolation process and the edge deletion process are performed in an integrated manner. Thin-film solar cell manufacturing method.
상기 레이저 통합부는, 제1 파장의 레이저 빔을 조사하는 제1 레이저 유닛과, 제2 파장의 레이저 빔을 조사하는 제2 레이저 유닛이 일체로 결합된 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지 제조방법.
The method of claim 12,
The laser integrating unit is a thin-film solar cell manufacturing method characterized in that the first laser unit for irradiating a laser beam of the first wavelength and the second laser unit for irradiating a laser beam of the second wavelength is integrally combined.
상기 단계 (b) 내지 (e) 중 하나 이상의 단계에서 상기 제1 레이저 유닛에 의한 제1 작업 영역의 일부와 상기 제2 레이저 유닛에 의한 제2 작업 영역의 일부가 서로 중첩되는 중첩 영역 내에 상기 박막형 태양전지 기판의 가장자리가 위치하도록 상기 이송테이블과 상기 레이저 통합부가 이동하는 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지 제조방법.
The method of claim 14,
The thin film type in an overlapping region in which a part of the first working area by the first laser unit and a part of the second working area by the second laser unit overlap each other in at least one of the steps (b) to (e). Thin film solar cell manufacturing method characterized in that the transfer table and the laser integrated portion is moved so that the edge of the solar cell substrate.
상기 중첩 영역 내에서 상기 제1 레이저 유닛에 의해 아이솔레이션(isolation) 라인의 일부가 형성되고, 상기 제2 레이저 유닛에 의해 상기 아이솔레이션 라인의 나머지 일부 및 에지 딜리션(edge deletion) 라인이 형성되는 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지 제조방법.
16. The method of claim 15,
A portion of an isolation line is formed by the first laser unit in the overlapping region, and a remaining portion of the isolation line and an edge deletion line are formed by the second laser unit. Thin-film solar cell manufacturing method.
상기 제1 레이저 유닛에 의한 레이저 빔이 선 조사되고, 상기 제2 레이저 유닛에 의한 레이저 빔이 후 조사되도록 하여 상기 아이솔레이션 라인이 형성되는 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지 제조방법.
The method of claim 16,
And a line is irradiated with the laser beam by the first laser unit and irradiated with the laser beam by the second laser unit to form the isolation line.
상기 제2 레이저 유닛에 의한 레이저 빔이 선 조사되고, 상기 제1 레이저 유닛에 의한 레이저 빔이 후 조사되도록 하여 상기 아이솔레이션 라인이 형성되는 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지 제조방법.
The method of claim 16,
And the isolation line is formed by pre-irradiating a laser beam by the second laser unit and post-irradiation of the laser beam by the first laser unit.
상기 제1 파장은 가시광선 영역의 파장이고, 상기 제2 파장은 적외선 영역의 파장인 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지 제조방법. The method according to any one of claims 14 to 18,
The first wavelength is a wavelength of the visible light region, the second wavelength is a thin film solar cell manufacturing method, characterized in that the wavelength of the infrared region.
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