KR101131602B1 - 태양전지 제조용 열처리 이중 로딩장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 태양전지 제조용 열처리 이중 로딩장치에 관한 것으로, 기판에 확산공정이 이루어지는 확산튜브가 구비된 메인프레임과 메인프레임의 확산튜브 내측으로 상기 기판을 이송시키는 로더프레임 그리고 메인프레임의 하부에 위치하여, 상기 메인프레임 및 로더프레임을 제어하고 전력을 공급하는 하부전장프레임을 포함하고 로더프레임은 기판이 탑재되는 보트와 보트의 후방에 위치하여, 상기 확산튜브를 밀폐시키는 셔터도어 그리고 보트를 확산튜브 내측으로 이송시키고, 셔터도어가 확산튜브를 밀폐시킬 수 있도록 상기 셔터도어를 이송시키는 로더부를 포함하며, 로더부는 기판에 질소를 분사하기 위해 보트를 확산튜브 내측의 제1위치로 이송시키고, 기판에 확산공정이 이루어질 수 있도록 보트를 확산튜브 내측의 제2위치로 이송시키도록 구성된 확산장치에 관한 것이다.
본 발명에 의하면, 태양전지 제조용 열처리 이중 로딩장치는 질소세척 공정에서 산소를 제거해줌으로써 확산공정에서의 효율성을 증가시킬 수 있어 기판의 생산성 향상의 효과가 있다.

Description

태양전지 제조용 열처리 이중 로딩장치{HEAT TREATMENT DUPLEX LOADING APPARATUS FOR SOLAR CELL MANUFACTURE}
본 발명은 자동으로 로딩/언로딩을 수행하는 태양전지 제조용 열처리 이중 로딩장치에 관한 것이다.
일반적으로 태양 전지(SOLAR CELL)란 태양 에너지를 전기 에너지로 변환해주는 장치를 말하는 것으로, 이는 PN 접합면을 가지는 반도체 접합 영역에 금지대폭보다 큰 에너지의 빛이 조사되면 전자와 정공이 발생하여 접합영역에 형성된 내부전장이 전자는 N형 반도체로, 정공은 P형 반도체로 이동시켜 기전력이 발생하게 된다. 이에 따라, N형 반도체, P형 반도체 각각 부착된 전극이 부극과 정극이 되어 직류전류를 취하는 것이 가능하게 된다.
이처럼, 전기 에너지를 생산할 수 있는 태양 전지 반도체는 실리콘 또는 갈륨비소, 카드뮴텔루르, 황화카드뮴, 인듐인 및 이 재료들 사이의 복합체를 사용하여 생산이 가능하지만, 일반적으로 실리콘을 사용하여 생산되어지고 있다.
따라서, 실리콘을 이용하여 태양전지를 생산하기 위해서는 실리콘을 성장시켜 하나의 실리콘 덩어리를 형성하는 잉곳(INGOT)을 대략 200㎛의 얇은 두께로 절단하여 기판을 제조한 후, 이 기판을 여러 가공 공정을 통해 처리함으로써 생산되게 된다.
이에 따라, 태양전지는 여러공정을 거쳐 생산되고 있는데, 이는 위와 같이 제조된 기판의 광 흡수율을 높이기 위한 텍스처링공정(표면조직화공정), P-N접합을 형성시키는 확산공정(도핑공정), 웨이퍼 표면의 불순물을 제거하는 산화막 제거공정, 광반사 손실을 줄이기 위한 반사 방지막 코팅공정, 전후면 전극 인쇄공정 및 P-N접합 분리를 위한 P-N접합 분리공정 등을 통해 생산되고 있다.
이때, 상기와 같은 제조공정을 거치는 과정에서 P-N접합을 형성시키는 확산공정에서 산소(O2)가 기판 표면에 있음으로 인해서 효율성이 저하된다는 문제가 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 확산공정에서 기판의 표면에 존재하는 산소(O2)로 인하여 효율성이 저하되는 것을 방지하기 위한 태양전지 제조용 열처리 이중 로딩장치를 제공하는데, 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 고안의 일 태양으로 태양전지 제조용 열처리 이중 로딩장치는 기판에 확산공정이 이루어지는 확산튜브가 구비된 메인프레임; 상기 메인프레임의 확산튜브 내측으로 상기 기판을 이송시키는 로더프레임; 및 상기 메인프레임의 하부에 위치하여, 상기 메인프레임 및 로더프레임을 제어하고 전력을 공급하는 하부전장프레임; 을 포함하고, 상기 로더프레임은, 상기 기판이 탑재되는 보트; 상기 보트의 후방에 위치하여, 상기 확산튜브를 밀폐시키는 셔터도어; 및 상기 보트를 상기 확산튜브 내측으로 이송시키고, 상기 셔터도어가 상기 확산튜브를 밀폐시킬 수 있도록 상기 셔터도어를 이송시키는 로더부; 를 포함하며, 상기 로더부는 상기 기판에 질소를 분사하기 위해 상기 보트를 상기 확산튜브 내측의 제1위치로 이송시키고, 상기 기판에 확산공정이 이루어질 수 있도록 상기 보트를 상기 확산튜브 내측의 제2위치로 이송시키는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 셔터도어에 의해 상기 확산튜브가 밀폐되면, 상기 로더부가 상기 셔터도어의 이송을 정지시키기 위해 상기 셔터도어의 위치를 감지하는 감지부; 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 셔터도어에 의해 밀폐된 상기 확산튜브의 내측에서 발생된 열을 외부와 차단하기 위해 상기 셔터도어에 장착되는 쿼츠플레이트; 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 로더부는, 상기 셔터도어를 상기 확산기판 측으로 이송시키는 셔터도어로더; 및 상기 보트를 상기 확산기판 내측으로 이송시키는 보트로더유닛; 을 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 보트로더유닛 및 상기 셔터도어로더는 상기 보트가 상기 확산기판 내측의 정확한 위치로 이송될 수 있도록 상기 보트의 이송방향에 대해 상하좌우 중 어느 한 방향 이상으로 조정이 가능한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 보트로더유닛은, 상기 보트가 거치되는 보트거치대; 및 상기 보트거치대를 이송시키는 보트거치대로더; 를 포함하고, 상기 보트거치대로더 및 상기 셔터도어로더는 상기 보트거치대의 수평을 맞출 수 있도록 상기 보트의 이송방향에 대해 상하좌우 중 어느 한 방향 이상으로 조정이 가능한 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 본 발명은 질소세척 공정에서 산소를 제거해줌으로써 확산공정에서의 효율성을 증가시킬 수 있어 기판의 생산성 향상의 효과가 있다.
둘째, 본 발명의 구조가 단순하여 기판의 로딩과 언로딩을 위한 구동 메카니즘을 최소의 설비비용으로 구현할 수 있어 공정 자동화의 실현은 물론 유지보수를 용이하게 할 수 있는 효과가 있다.
도1은 본 발명의 사시도를 도시한 것이다.
도2 내지 도4는 본 발명의 작동상태도를 도시한 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 더 구체적으로 설명하되, 이미 주지되어진 기술적 부분에 대해서는 설명의 간결함을 위해 생략하거나 압축하기로 한다.
본 발명에 있어서 태양전지 제조용 열처리 이중 로딩장치(100)는 도1 내지 도4에 도시된 바와 같이 하부전장프레임(110), 메인프레임(120) 및 로더프레임(130) 등으로 구성된다.
하부전장프레임(110)은 전체 확산공정을 컨트롤하기 위한 제어부(111)와 전원공급부가 설치되어 있는 장치로, 기기에 전원을 공급하여 전 공정을 컨트롤 하게 된다.
제어부(111)는 전 공정에 필요한 모든 기능을 제어해주도록 구성된다.
전원공급부는 전 공정에 필요한 절력을 공급해주도록 구성된다.
메인프레임(120)은 하부전장프레임(110)의 상부에 장착되는 것으로, 그 내부에는 실리콘 웨이퍼(이하 '기판'이라 함)의 산소제거 및 기판 확산 공정에 필요한 확산튜브(121)가 삽입되어 장착된다.
확산튜브(121)는 유리관으로 형성되어 지며, 내부에 기판이 삽입되어 산소제거를 위한 질소세척 공정 및 확산공정이 내부에서 이루어지도록 구성된다.
로더프레임(130)은 하부전장프레임(110)의 일면, 즉 확산튜브(121)에 기판이 삽입될 수 있도록 메인프레임(120)의 수평방향으로 설치되어지며, 로더프레임(130) 상부에 셔터도어로더(131)와 보트거치대로더(133a)가 장착되어 가이드레일(136)을 통해 이를 이동시킬 수 있도록 모터구동부(135)가 설치되게 된다.
또한, 로더프레임(130) 상부에는 셔터도어로더(131) 및 보트거치대로더(133a)의 움직임을 감지하여 제어부(111)의 신호에 따라 각 로더의 이동 및 정지를 제어하도록 위치감지센서가 장착되어 진다.
셔터도어로더(131)는 모터구동부(135)가 구동됨에 따라 가이드레일(136)을 통해 수평으로 앞뒤 이동이 가능하도록 구성된 것으로, 이는 셔터도어(132)를 장착하여 앞뒤 이동을 하게 되며, 위치감지센서에 의해 정지되는 위치가 정해지게 된다.
셔터도어(132)는 셔터도어로더(131)와 결합된 것으로 보트거치대(133b)가 관통되도록 설계되어지며 보트거치대(133b)의 앞쪽 처짐을 방지하는 역할을 해주게 된다. 이에 따라, 셔터도어로더(131)가 앞으로 이동하게 되면 셔터도어(132)도 같이 이동하게 되면서 산소가 확산튜브(121)에 유입되는 것을 차단하기 위해 확산튜브(121)의 입구를 막게 된다.
쿼츠플레이트(132a)는 셔터도어(132)의 타면에 장착되어 보트거치대(133b)가 관통되도록 설계되어지며, 이는 높은 열에 견딜 수 있도록 석영소재로 구성되어 셔터도어로더(131)가 타측인 앞으로 이동함에 따라 같이 이동하여 확산튜브(121)와 면대면으로 밀착되어 확산공정시 발생되는 열을 차단하게 된다.
보트거치대유닛(133)은 보트거치대로더(133a)와 보트거치대(133b)가 결합된 것으로 이는 보트(134)에 삽입된 기판이 질소세척 공정 및 확산공정을 이룰 수 있도록 앞뒤 이동시켜주도록 구성된다.
보트거치대로더(133a)는 셔터도어로더(131) 후방에 설치되어 보트거치대(133b)와 결합하고 있으며, 셔터도어로더(131)와 마찬가지로 제어부(111)의 신호에 의해 모터구동부(135)가 구동함에 따라 가이드레일(136)을 통해 앞으로 이동하여 위치감지센서에 의해 정지 하여 공정이 끝난 뒤에는 다시 원상태로 돌아오기 위해 뒤로 이동하게 된다.
또한, 셔터도어로더(131)와 보트거치대로더(133a)에는 상,하,전,후, 각도조절이 가능하도록 구성되어 보트거치대(133b)의 수평을 유지하도록 조정이 가능하게 된다.
보트거치대(133b)는 확산튜브(121)에 삽입되어 확산공정이 가능할 정도의 긴 봉으로 형성되며, 앞부분은 셔터로더를 관통하게 되고 그 뒷부분은 보트거치대(133b)와 결합됨으로 써 고정이 가능하게 된다. 또한 보트거치대(133b)는 앞부분이 보트(134)를 관통하여 장착되도록 구성된다.
보트(134)는 보트거치대(133b)가 관통하고 관통된 상태에서 보트거치대(133b) 앞부분에 장착되어지며, 이는 다수개의 기판을 탑재하도록 구성되어, 보트거치대로더(133a)의 이동에 따라 이와 결합된 보트거치대(133b)에 의해 앞뒤 이동을 하게 된다.
모터구동부(135)는 로터프레임 내부에 셔터도어로더(131)와 보트거치대로더(133a)가 수평으로 이동 할 수 있도록 모터가 장착된 것으로, 이는 각 로더에 모터에서 발생된 동력이 전달되도록 이송벨트 및 벨트체결구 등으로 구성되어, 모터가 제어부(111)에 의해 구동됨에 따라 셔터도어로더(131)와 보트거치대로더(133a)가 이동 및 정지하게 된다.
가이드레일(136)은 셔터도어로더(131)와 보트거치대로더(133a)가 이탈되지 않고 정방향으로 이동 가능하도록 셔터도어로더(131)와 보트거치대로더(133a)의 좌우 양측에 장착되어 가이드역할을 하게 된다.
즉, 본 발명인 태양전지 제조용 열처리 이중 로딩장치(100)는 확산공정을 위해 자동으로 로딩/언로딩을 수행하는 장치로 도1 내지 도4에 도시된 바와 같이 다수개의 기판(약 1~25매)이 안착된 보트(134)를 보트거치대(133b) 앞부분에 장착시킨 후 공정 진행 준비가 완료되면 제어부(111)의 신호에 따라 모터구동부(135)의 모터가 작동하게 되며, 셔터도어로더(131)와 보트거치대로더(133a)가 가이드레일(136)을 따라 확산튜브(121)의 질소세척 공정 위치까지 보트(134)를 이동시키게 된다. 여기서 셔터도어로더(131)와 보트거치대로더(133a)가 정지하는 위치는 각 로더가 위치감지센서에 감지되면 이는 제어부(111)에 신호를 보내게 되며, 신호를 받은 제어부(111)는 모터구동부(135)의 모터를 정지시킴으로써 셔터도어로더(131)와 보트거치대로더(133a)가 정지하게 된다.
이에 따라, 보트(134)가 질소세척 공정부분까지 이동하게 되면, 셔터도어(132)는 확산튜브(121)와 수직방향으로 평행을 이루어 밀착되어 짐으로써 확산튜브(121)의 입구를 막게 되며 셔터도어(132)의 타면에 결합된 쿼츠플레이트(132a)는 확산공정에서 발생되는 열을 차단하도록 확산튜브(121)에 직접적으로 면대면으로 밀착되어 짐으로써 산소가 확산튜브(121) 내부로 침투하지 못하게 된다. 따라서 이러한 단계를 마치게 되면 제1차 공정인 질소세척 공정이 이루어지게 된다.
이러한 상태에서 질소세척 공정이 끝나게 되면 확산공정을 위해 보트거치대로더(133a)는 보트거치대(133b)에 장착된 보트(134)를 확산튜브(121) 중심부까지 이송을 수행하게 되며, 이러한 단계를 마치게 되면 제2차 공정인 확산공정이 이루어지게 된다.
한편 여기서의 보트(134)와 쿼츠플레이트(132a)는 1200℃의 고온까지 견딜 수 있도록 석영소재로 구성되어지는 것이 바람직하다.
이에 따라, 제2차 공정인 확산공정까지 마무리가 되면 언로딩 동작을 수행하기 위하여 셔터도어로더(131)와 보트거치대로더(133a)는 동시에 로더프레임(130)의 타측으로 동시 이동을 한 후 셔터도어로더(131)는 위치감지센서에 의해 정지한 후 보트거치대로더(133a)는 계속 이동하여 원래 있던 자리인 후면부 끝까지 이송동작을 수행하며 위치감지센서가 있는 곳에서 정지하게 된다. 이로써 모든 공정이 완료되게 된다.
따라서 본 발명은, 1차공정인 질소세척 공정에서 산소를 제거해줌으로써 2차공정인 확산공정에서의 효율성을 증가시킬 수 있으며, 본 발명의 구조가 단순하여 기판의 로딩과 언로딩을 위한 구동 메카니즘을 최소의 설비비용으로 구현할 수 있어 공정 자동화의 실현은 물론 유지보수가 용이하다는 장점이 있다.
위에서 설명한 바와 같이 본 발명에 대한 구체적인 설명은 첨부된 도면을 참조한 실시예에 의해서 이루어졌지만, 상술한 실시예는 본 발명의 바람직한 예를 들어 설명하였을 뿐이기 때문에, 본 발명이 상기의 실시예에만 국한되는 것으로 이해되어져서는 아니 되며, 본 발명의 권리범위는 후술하는 청구범위 및 그 등가개념으로 이해되어져야 할 것이다.
100 : 열처리 이중 로딩장치
110 : 하부전장프레임
111 : 제어부
120 : 메인프레임
121 : 확산튜브
130 : 로더프레임
131 : 셔터도어로더
132 : 셔터도어
132a : 쿼츠플레이트
133 : 보트거치대유닛
133a : 보트거치대로더
133b : 보트거치대
134 : 보트
135 : 모터구동부
136 : 가이드레일

Claims (6)

  1. 기판에 확산공정이 이루어지는 확산튜브가 구비된 메인프레임;
    상기 메인프레임의 확산튜브 내측으로 상기 기판을 이송시키는 로더프레임; 및
    상기 메인프레임의 하부에 위치하여, 상기 메인프레임 및 로더프레임을 제어하고 전력을 공급하는 하부전장프레임; 을 포함하고,
    상기 로더프레임은,
    상기 기판이 탑재되는 보트;
    상기 보트의 후방에 위치하여, 상기 확산튜브를 밀폐시키는 셔터도어; 및
    상기 보트를 상기 확산튜브 내측으로 이송시키고, 상기 셔터도어가 상기 확산튜브를 밀폐시킬 수 있도록 상기 셔터도어를 이송시키는 로더부; 를 포함하며,
    상기 로더부는,
    상기 셔터도어를 상기 확산튜브 측으로 이송시키는 셔터도어로더; 및
    상기 보트를 상기 확산튜브 내측으로 이송시키는 보트로더유닛; 을 포함하며,
    상기 로더부는 상기 기판에 질소를 분사하기 위해 상기 보트를 상기 확산튜브 내측의 제1위치로 이송시키고, 상기 기판에 확산공정이 이루어질 수 있도록 상기 보트를 상기 확산튜브 내측의 제2위치로 이송시키고,
    상기 보트로더유닛은,
    상기 보트가 거치되는 보트거치대; 및
    상기 보트거치대를 이송시키는 보트거치대로더; 를 포함하고,
    상기 보트거치대로더 및 상기 셔터도어로더는 상기 보트거치대의 수평을 맞출 수 있도록 상기 보트의 이송방향에 대해 상하좌우 중 어느 한 방향 이상으로 조정이 가능한 것을 특징으로 하는
    태양전지 제조용 열처리 이중 로딩장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 셔터도어에 의해 상기 확산튜브가 밀폐되면, 상기 로더부가 상기 셔터도어의 이송을 정지시키기 위해 상기 셔터도어의 위치를 감지하는 감지부; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
    태양전지 제조용 열처리 이중 로딩장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 셔터도어에 의해 밀폐된 상기 확산튜브의 내측에서 발생된 열을 외부와 차단하기 위해 상기 셔터도어에 장착되는 쿼츠플레이트; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
    태양전지 제조용 열처리 이중 로딩장치.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 보트로더유닛 및 상기 셔터도어로더는 상기 보트가 상기 확산튜브 내측의 정확한 위치로 이송될 수 있도록 상기 보트의 이송방향에 대해 상하좌우 중 어느 한 방향 이상으로 조정이 가능한 것을 특징으로 하는
    태양전지 제조용 열처리 이중 로딩장치.
  6. 삭제
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