KR101317060B1 - 박막 태양전지 패널의 고압액 분사 세정장치 및 방법 - Google Patents

박막 태양전지 패널의 고압액 분사 세정장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

박막 태양전지 패널에 일정 간격으로 배치된 다수의 스크라이브 내에 부착된 파티클을 확실하게 제거할 수 있고, 나아가 표면의 막형성면에 상처를 입히거나 박막을 박리하거나 하는 우려가 없는 고압액 분사 세정장치를 제공한다. 박막 태양전지 패널의 각 스크라이브의 위치에 대응하여 분사 노즐을 노즐 홀더의 길이방향을 따라 일정 간격을 두고 배열하고, 노즐 홀더를 그 양측의 지지부로 노즐 홀더의 길이방향으로 이동이 자유롭게 지지하고, 태양전지 패널을 스크라이브에 평행하게 상대적으로 반송하면서 노즐 홀더의 각 분사 노즐에서 일체의 직선형로 분사하는 고압액을 태양전지 패널의 다수의 스크라이브에 대해 평행하게 분사시켜 세정한다.

Description

박막 태양전지 패널의 고압액 분사 세정장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CLEANING THIN FILM SOLAR CELL PANEL BY JETTING HIGH-PRESSURE LIQUID}
본원은, 2009년 4월 7일 출원한 특허출원 2009-093207의 우선권을 주장하는 것으로, 그 전체를 참조로 본 출원의 일부를 이루는 것으로서 인용한다.
본 발명은, 주로 박막 태양전지 패널(panel)의 폭방향으로 일정 간격으로 배치된 스크라이브(scribe)(얕은 홈(groove)) 내에 부착된 파티클(particle)(태양전지 패널의 제조공정에서 생기는 글라스(glass) 기판 표면의 미세한 입자나 유기물이나 금속 불순물)을 제거하기 위하여 박막 태양전지 패널에 대하여 고압액을 분사하는, 박막 태양전지 패널의 고압액 분사 세정장치에 관한 것이다.
상기한 박막 태양전지 패널의 제조에서는, 글라스(glass) 판 상에 투명전극막(TCO(transparent conductive oxide)막)이 배치된 글라스 판을 수용하는 단계, 투명전극막에 레이저(laser)로 스크라이브를 형성하는 단계, 투명전극막 상에 CVD(chemical vapor deposition)로 실리콘(silicon) 등으로 이루어지는 반도체 광전변환층을 형성하는 단계, 반도체 광전변환층에 레이저로 스크라이브를 형성하는 단계, 반도체 광전변환층 상에 도체막을 형성하는 단계, 도체막 및 반도체 광전변환층에 레이저로 스크라이브를 형성하는 단계 등의 복수의 제조공정을 거친 후, 이면측에 글라스 판을 접합한다. 이 글라스 판을 접합하는 공정 전에, 파티클을 제거하기 위한 세정작업을 해야 한다. 도 6c에 도시된 바와 같이, 스크라이브(102) 내에 파티클(99)이 부착되어 있으면, 직렬로 접속된 광전변환소자층(광전변환셀(cell))(101) 사이에서 절연 불량이 생겨 목적하는 발전량이 얻어지지 않기 때문이다. 그래서 종래에는, 스크라이브 내의 파티클을 제거하기 위하여, 롤 브러시(roll brush)가 사용되고 있다(예를 들면 비특허문헌1 참조). 이러한 롤 브러시는, 회전하고 있는 브러시를, 세정액을 뿌려가면서 스크라이브 안으로 누르고 세정대상물을 브러시와 상대적으로 이동시켜서 스크라이브 내에 부착된 파티클을 문질러 떼어 내도록 사용된다.
이와 같은 롤 브러시를 사용한 세정장치에 관한 선행기술로, 「세정대상물로서의 박막 태양전지 패널이 그 분할라인인 스크라이브를 컨베이어(conveyor)의 주행방향과 평행하게 한 상태로 컨베이어 상에 놓여지고, 컨베이어의 주행에 따라 태양전지 패널이 수세(水洗) 챔버 안으로 도입된다. 그리고 수세 챔버 안에 있어서는, 컨베이어의 상면을 향하여 도전 브러시가 설치되고, 분사 노즐(nozzle) 기구의 노즐공(孔)에서 세정수가 분사하고 있다. 따라서 태양전지 패널은 컨베이어의 주행 중에 분사되는 세정수에 의해 세정됨과 아울러 도전 브러시의 선단(先端)이 태양전지 패널의 광전변환셀 집적영역 및 주위영역과 접촉하여 전기적으로 도통상태가 되어서 동전위로 유지된다.」고 하는 세정장치가 제안되어 있다(예를 들면, 특허문헌1 참조).
특개 2001-044467호 공보(단락 0028~0031 및 도 1~도 3)
2007년 1월 발행 「일렉트로닉스를 지지하는 세정기술(발행처: 주식회사 도레 리서치 센터 조사연구부문)」(27~28쪽)
하지만, 상기한 롤 브러시에 의해 태양전지 패널의 스크라이브 내의 파티클을 제거하는 방법에서는, 다음과 같은 점에서 문제가 있다.
첫째, 도 6a에 나타낸 바와 같이 스크라이브(102)의 폭(W)은 50~80㎛인데 반하여, 롤 브러시의 브러시 반경(R)은 100㎛ 이상이기 때문에, 스크라이브(102) 내의 모서리부에 부착된 파티클(99)을 제거하기 어렵다. 또한, 롤 브러시의 브러시 선경(線徑)이 굵은 것도 스크라이브(102) 내의 파티클(99)의 제거를 어렵게 하고 있다.
둘째, 스크라이브 내의 투명전극막 면에 눌러진 롤 브러시는, 회전하면서 파티클을 문질러 떼어 내므로 브러시 내에 이물질이 혼입하면 박막이 상처를 입을 우려가 있다. 또한, 브러시의 마모에 따른 롤 브러시의 패널에 대한 높이 위치의 조정이나 브러시 교환 등의 보수(maintenance)가 필요해져 롤 브러시를 가동시키기 위한 노력이 든다.
한편, 20~200㎏/㎠로 가압한 세정액을 노즐공에서부터 분사시키고 웨이퍼(wafer)나 마스크(mask) 표면에 맞추어 파티클을 제거하는 고압액 분사 세정장치가 제안되어 있다. 그러나 통상, 이와 같은 장치는 태양전지 패널의 전면(全面)에 고압액을 분사시켜 세정하도록 구성되어 있다. 이 때문에, 스크라이브 내에만 고압액을 집중적으로 분사시켜 파티클을 확실하게 제거하는 것이 곤란하다. 또한, 상기 고압액 분사 세정장치에 있어서 파티클의 제거능력을 향상시키기 위하여, 노즐공에서 분사하는 고압액의 가압력을 너무 높이면, 태양전지 패널 표면의 박막이 박리될 우려가 있다.
본 발명은 상기한 점을 감안하여 안출된 것으로, 박막 태양전지 패널에 일정 간격으로 배치된 다수의 스크라이브 내에 부착된 파티클을 확실하게 제거할 수 있고, 나아가 표면의 막형성면에 상처를 입히거나 박막이 박리되거나 하는 우려가 없는, 박막 태양전지 패널의 고압액 분사 세정장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 박막 태양전지 패널의 고압액 분사 세정장치는, 박막 태양전지 패널의 폭방향과 직교하는 방향으로 연속하고 또한 상기 폭방향으로 일정 간격으로 나열하여 배치된 복수의 스크라이브 각각에 대하여, 고압액을 일체의 직선형으로 분사하여 세정하는 복수의 고압액 분사 노즐과, 상기 각 스크라이브에 대응하여 상기 복수의 분사 노즐이 길이방향을 따라 배열된 노즐 홀더와, 상기 노즐 홀더를 지지하는 지지부와, 상기 노즐 홀더에 대하여 상기 태양전지 패널을 상기 노즐 홀더의 길이방향에 직교하는 방향이면서 상기 태양전지 패널의 상기 스크라이브가 연속하는 방향과 평행하게 상대적으로 반송하는 반송장치를 구비하는 것이다.
상기 구성을 가지는 고압액 분사 세정장치에 따르면, 다수의 분사 노즐에서 고압액이 일직선형으로 분사되기 때문에 높은 세정강도가 얻어진다. 또한, 각 분사 노즐에서 고압액이 태양전지 패널의 스크라이브를 향하여 평행하면서도 일직선형으로 분사되어 태양전지 패널의 각 스크라이브 내에 부딪히므로 각 스크라이브 내의 파티클이 문질러 떼어지는 것처럼 제거된다. 이런 상태에서, 노즐 홀더에 대하여 태양전지 패널이 스크라이브와 평행한 방향으로 상대적으로 반송되므로 각 스크라이브 내에 고압액이 일직선형으로 분사되어 스크라이브 내의 파티클이 제거된다. 더욱이 도 6b에 나타낸 바와 같이 1개의 분사 노즐(3)에서 일직선형으로 분사되는 고압액의 외경(306)(실시예의 경우)은, 태양전지 패널(100)의 표면에 부딪힌 범위, 예를 들면 약 140㎛이고, 스크라이브(102)의 폭보다 약간 크게 설정되어 있다.
게다가 상기 고압액 분사 세정장치에 있어서 상기 지지부는, 상기 노즐 홀더를 그 길이방향으로 이동이 자유롭게 지지함과 아울러 상기 노즐 홀더를 그 길이방향으로 미소 이동시켜 각 분사 노즐의 위치결정을 가능하게 하는 미소위치결정장치를 구비하는 것이 바람직하다. 더욱이 여기서 「위치결정」이란 어느 1개의 분사 노즐에서 분사되는 고압액이 맞는 위치와, 이 분사 노즐에 대응하는 1개의 스크라이브의 위치를 일치시키는 것을 말한다. 이와 같이 하면, 상기 노즐 홀더의 분사 노즐에서 분사되는 고압액이 태양전지 패널에 맞는 위치가 태양전지 패널의 반송 등에 의해 스크라이브에서 벗어날 경우에는, 미소위치결정장치에 의해 고압액이 맞는 위치를 조정하여 스크라이브의 위치에 정확하게 일치시킬 수가 있다. 또한, 노즐 홀더의 1개의 분사 노즐에서 분사되는 고압액이 맞는 위치와 태양전지 패널의 1개의 스크라이브의 위치를 일치시킴으로써 태양전지 패널의 모든 스크라이브에 대하여 노즐 홀더에서 분사되는 고압액이 정확하게 맞게 된다.
또한, 상기 고압액 분사 세정장치에 있어서, 상기 분사 노즐은, 분사하는 고압액의 분사압이 가변하여도 좋다. 이와 같이 하면, 태양전지 패널의 각 스크라이브 내의 표면에 노출된 투명전극 등 박막의 경도에 따라 고압액의 분사압을 조정할 수 있으므로 고압액에 맞아도 박막이 박리하지 않는 압력으로 고압액의 분사압을 설정할 수 있다.
또한, 상기 고압액 분사 세정장치에 있어서, 상기 지지부는, 상기 분사 노즐에서 분사되는 고압액의 방향을 조절할 수 있도록, 상기 노즐 홀더를 그 길이방향의 축 둘레로 회전 가능하게 지지할 수 있다. 이와 같이 하면, 태양전지 패널의 스크라이브 내의 노출면에 대하여 수직방향으로 직상에서뿐만 아니라 어느 정도(노출면에 대해 45°혹은 30° 이하로) 경사지게 한 각도로 고압액을 맞게 하도록 조정할 수 있으므로 스크라이브 내에서의 파티클 제거를 효율적으로 행할 수 있다.
또한, 상기 고압액 분사 세정장치에 있어서, 상기 노즐 홀더는, 그 길이방향을 따라 연속하고 또한 상기 복수의 분사 노즐과 연통하는 고압액 공급로를 구비하고, 해당 고압액 공급로에 고압액을 공급하는 가소성 고압액 공급관의 일단이 접속되어 있어도 좋다. 이와 같이 하면, 노즐 홀더를 상기 지지부에 대하여 길이방향으로 이동시켜도 노즐 홀더의 이동 시에 가소성 고압액 공급관이 굴곡 변형하여 노즐 홀더 단부의 변위를 흡수한다. 그리고 고압액 공급관을 통하여 고압액 공급로 안으로 공급되는 고압액은 고압액 공급로 내에 임(臨)하는(연통하는) 각 분사 노즐에서 거의 균등하게 세정액이 고압 상태로 분사된다.
또한, 상기 고압액 분사 세정장치는, 제2 노즐 홀더를 더 구비하며, 이 제2 노즐 홀더는, 상기 태양전지 패널의 표면을 향하여 상기 고압액보다도 저압인 액을 부채꼴로 확산하도록 분사하는 1개 이상의 제2 노즐을 구비하여도 좋다. 이와 같이 하면, 고압액 분사 세정장치에 의해 태양전지 패널의 스크라이브 세정과 동시에 태양전지 패널의 표면 세정을 행할 수 있다.
본 발명에 따른 고압액 분사 세정장치는 상기 구성을 가지기 때문에 아래와 같은 우수한 효과가 있다. 즉,
첫째, 태양전지 패널의 각 스크라이브 내에 부착된 도전성이나 반도전성 파티클을 확실하게 세정하여 광전변환소자 사이가 단락하는 등 태양전지 패널의 품질 저하의 원인이 되는 것을 방지한다.
둘째, 태양전지 패널의 각 스크라이브의 위치 및 그 주변에만 확실하게 고압액을 분사하여 제거하므로 태양전지 패널의 외표면 등 스크라이브 내 이외의 박막을 박리하거나 상처를 입히거나 하는 우려가 없다.
셋째, 태양전지 패널의 각 스크라이브 내에만 집중적으로 고압액을 분사시켜 파티클을 제거하므로 파티클 내의 모서리부에 부착된 파티클도 확실하게 제거할 수 있어 효율적으로 세정할 수 있다.
넷째, 태양전지 패널의 스크라이브 내의 박막뿐 아니라 외표면의 박막에 대해서도 고압액의 압력이 너무 강하여 박리하는 등 품질에 악영향을 미치는 우려가 없다.
도 1은, 본 발명의 실시예1에 따른 박막 태양전지 패널의 고압액 분사 세정장치를 나타낸 정면도이다.
도 2a는, 본 발명의 세정장치(1)에 사용되고 있는 고압액 분사 노즐(40)을 나타낸 정면도이다.
도 2b는, 도 2a의 b-b 단면도이다.
도 2c는, 노즐 홀더(nozzle holder)의 실시예를 나타낸 것으로, 도 2d의 c-c 단면도이다.
도 2d는, 도 2c의 d-d 단면도이다.
도 3a는, 고압액 공급관(9)을 홀더(holder)(2)의 일단에 접속한 상태의 정면을 나타낸 설명도이다.
도 3b는, 고압액 공급관(9)의 다른 실시예를 나타낸 것으로, 고압 호스(hose)로 이루어지는 고압액 공급관(9a)을 접속한 상태의 정면을 나타낸 설명도이다.
도 4는, 박막 태양전지 패널의 일부를 확대하여 나타낸 단면도이다.
도 5는, 본 발명의 실시예1에 따른 고압액 분사 세정장치를 개략적으로 나타낸 전방상방으로부터 바라본 사시도이다.
도 6a는, 종래의 일반적인 박막 태양전지 패널의 일부를 확대하여 개략적으로 나타낸 단면도이며, 롤 브러시와 스크라이브의 폭과의 관계를 나타내고 있다.
도 6b는, 박막 태양전지 패널의 일부를 더 확대하여 상세하게 나타낸 일부를 단면으로 표시한 사시도이며, 태양전지 패널에 부딪치는 고압액의 외경과 스크라이브의 폭과의 관계에 관하여 나타내고 있다.
도 6c는, 종래의 일반적인 박막 태양전지 패널의 일부를 확대하여 상세하게 나타낸 일부를 단면으로 표시한 사시도이다.
도 7은, 본 발명의 실시예3에 따른 고압액 분사 세정장치를 나타낸 전방상방으로부터 바라본 사시도이다.
도 8은, 본 발명의 실시예4에 따른 고압액 분사 세정장치를 나타낸 전방상방으로부터 바라본 사시도이다.
도 9는, 본 발명의 실시예5에 따른 고압액 분사 세정장치를 나타낸 전방상방으로부터 바라본 사시도이다.
도 10은, 본 발명의 실시예6에 따른 고압액 분사 세정장치를 나타낸 전방상방으로부터 바라본 사시도이다.
이하, 본 발명에 따른 고압액 분사 세정장치의 실시예에 관하여 설명한다.
실시예1
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 실시예의 고압액 분사 세정장치(1)는 고정식 세정장치로, 다수의 고압액 분사 노즐(3)을 일정 간격(305)(도 5 참조)을 두고 하면에 배열한 노즐 홀더(2)를 구비하고 있다. 분사 노즐(3)의 간격(305)은, 인접하는 스크라이브(102) 사이의 거리와 대응하고 있다. 이하에서는, 인접하는 스크라이브(102) 사이의 거리를 스크라이브 폭이라고 한다. 노즐 홀더(2)의 본체(201)는, 상방으로부터 바라보아서 장방형상의 사각형태로 이루어지고, 그 하면에 다수의 고압액 분사 노즐(3)이 등간격으로 배열되어 있다. 이하에서는, 복수의 노즐(3)이 열을 이루며 나열되어 있는 방향을 노즐 홀더 본체(201)의 「길이방향」이라고 한다. 노즐 홀더 본체(201)의 길이방향의 길이는 세정대상물인 태양전지 패널(100)의 폭보다 약간 길다. 그리고 태양전지 패널(100)의 폭을 충분하게 커버(cover)하고 적어도 태양전지 패널(100)의 모든 스크라이브(102)에 대하여 고압액을 분사할 수 있도록, 복수의 분사 노즐(3)이 노즐 홀더 본체(201)의 하면에 장착되어 있다.
본 예의 고압액 분사 세정장치(1)로 세정하는 태양전지 패널(100)은, 도 4에 나타낸 바와 같이 판 글라스(104) 상에 폭 10㎜ 전후의 광전변환소자층(101)이 폭 50~80㎛ 정도의 스크라이브(102)를 사이에 두고 직렬로 접속되어 있다. 태양전지 패널(100)의 폭은 예를 들면 2200㎜ 전후의 것이 있고, 도 5에 나타낸 바와 같이 다수(예를 들면 100~200개 정도)의 스크라이브(102)가 태양전지 패널(100)의 폭방향으로 나열되어 있다. 각 스크라이브(102)는, 태양전지 패널(100)의 폭방향과 직교하는 방향(이하에서는, 스크라이브(102)의 「길이방향」이라고 한다)에 연속하여 연장하고 있다.
한편, 고압액 분사 세정장치(1)의 노즐 홀더 본체(201)의 길이방향으로 일정 간격으로 설치되는 분사 노즐(3)은, 태양전지 패널(100)의 각 스크라이브(102)에 대응하는 위치에 스크라이브 폭과 노즐 간격(305)이 일치하도록 배치되어 있다. 도 2a는 본 발명의 세정장치(1)에 사용되고 있는 고압액 분사 노즐(40)을 나타낸 정면도이고, 도 2b는 도 2a의 b-b 단면도이다. 도 2a에 나타낸 바와 같이, 스테인레스(stainless)제 노즐 본체(41)의 중심부에 배치된 팁(tip)공(42)에, 다이아몬드(diamond)나 사파이어(sapphire) 등 보석의 중심위치에 분사공(44)을 뚫어 설치한 노즐 팁(43)이 매설되고, 노즐 본체(41)의 1개의 고압액 분사공(40k)에서 고압액이 일체의 직선형으로 분사된다. 분사 노즐(40)의 형상은 본 예에 나타낸 팁 방식 외에 플레이트(plate)에 직접 노즐공을 가공한 방식이어도 좋다. 더욱이 45는 스트레이트(straight)공, 46은 앞쪽을 향하여 원추형으로 확경(擴徑)한 테이퍼(taper)공이다. 각 분사 노즐(3)에서 분사되는 고압액(WJ)은, 도 6b에 나타낸 바와 같이 태양전지 패널(100)에 부딪히는 위치에서 고압액(WJ)의 외경(306)이 스크라이브(102)의 폭보다 커지도록 조정되고 있다. 상기한 대로 분사 노즐(3)은 노즐 홀더 본체(201)의 하면에 설치되어 있고, 분사 노즐 (3)의 분사공은 수직하방을 향하고 있으므로 분사 노즐(3)에서 수직하방으로 고압액을 분사할 수가 있다. 단, 분사 노즐(3)의 분사공 방향, 즉, 분사 노즐(3)에서의 분사액 분사방향은 이에 한정되지 아니 한다. 예를 들면, 분사 노즐(3)의 분사공 방향이 수직하방으로 어느 각도(θ)를 가지고 있고, 분사 노즐(3)에서 분사된 고압액이 태양전지 패널(100)에 대하여 상기 어느 각도(θ)에 대한 각도(90°- θ)로 부딪치도록 구성하여도 좋다. 또한, 예를 들면, 분사 노즐(3)의 분사공 방향을 가동(可動)으로 하여도 좋다. 이에 따르면, 분사 노즐(3)에서 분사되는 고압액의 분사각도를 태양전지 패널(100)의 스크라이브(102)의 상황에 적합하도록 조정할 수가 있다.
도 5에 나타낸 바와 같이 본 예의 고압액 분사 세정장치(1)는, 태양전지 패널(100)을 노즐 홀더(2)의 길이방향(복수의 분사 노즐(3)이 나열되어 있는 방향)에 대하여 직교하는 방향으로, 다시 말하면, 스크라이브(102)와 평행한 방향으로 일정 속도로 반송하면서 세정한다. 도 1에 나타낸 바와 같이 태양전지 패널(100)의 세정실(10)의 양 측방에 주지지대(11)와 부지지대(12)가 세정실(10)을 사이에 두도록 설치되어 있다. 노즐 홀더(2)는 양측의 지지대(11,12) 사이에 걸쳐서 배치되고, 각 지지대(11,12) 상에 설치된 리니어 가이드(linear motion guide)(13,14)에 대하여 노즐 홀더(2)가 길이방향으로 이동 가능하게 지지되어 있다. 노즐 홀더(2)는 본체(201)의 양 측방에 단면 사각형의 지지간(支持杆)(202,203)이 돌출되어 결합되어 있다. 이들 각 지지대(11,12), 리니어 가이드(13,14), 및 지지간(202,203) 등으로 노즐 홀더(2)의 본체(201)의 지지부가 구성되어 있다. 일 측(주지지대(11) 측)의 지지간(203)의 외단부에는, 볼나사(ball screw)의 너트(nut)부(15) 측이 일체로 고정되고 너트부(15)에 볼나사 축(16)의 선단부가 나사 결합되어 있다.
볼나사 축(16)은, 주지지대(11) 상에 설치된 1쌍의 축받침 장치(17)에 의해 회전 가능하게 지지되어 있다. 주지지대(11) 상에 스텝핑모터(stepping motor) 또는 서보모터(servo motor)(18)가 L형 스테이(stay)(19)에 의해 지지되고, 스텝핑모터 또는 서보모터(18)의 구동축(181)의 선단에 볼나사 축(16)의 기단(基端) 측이 일체 회전 가능하게 연결되어 있다. 그리고 스텝핑모터 또는 서보모터(18)에 의해 볼나사 축(16)을 특정 방향으로 소정 회전시킴으로써 노즐 홀더(2)가 길이방향으로 미소 거리 이동하여 어느 1개의 분사 노즐(3)에서 분사되는 고압액이 부딪치는 위치와 이 분사 노즐(3)에 대응하는 1개의 스크라이브(102)의 위치를 맞추도록 위치 결정된다. 본 실시예에서는, 도 5에 나타낸 바와 같이 노즐 홀더(2)의 길이방향의 일측단(여기서는 지면 좌측단)의 분사 노즐(3)에서 분사되는 고압액이 부딪치는, 태양전지 패널(100)의 스크라이브(102)의 위치에 있어서, 그 상방으로의 연장선 상에 스크라이브 위치 센서(20)가 도시를 생략한 세정실(10)의 프레임에 설치되어 있다. 이런 위치 센서(20)가 태양전지 패널(100) 좌측단의 스크라이브(102)의 위치를 사전에 검지하여, 위치 센서(20)에 접속된 스텝핑모터 또는 서보모터(18)에 의해 노즐 홀더(2) 좌측단의 분사 노즐(3)에서 분사되는 고압액이 좌측단의 스크라이브(102)에 부딪히도록 위치 결정한다. 이 결과, 노즐 홀더(2)의 나머지 복수의 분사 노즐(3)에서 분사되는 고압액이 부딪치는 위치도, 태양전지 패널(100)의 각 스크라이브(102)의 위치에 일치하게 된다. 따라서 태양전지 패널(100)을 노즐 홀더(2)의 길이방향에 대하여 직교하는 방향으로 반송하는 장치에, 후술하는 직동(直動)용 캐리지(carriage)(21)와 같은 고정도(高精度)의 반송장치를 사용하는 대신에, 예를 들면 벨트 컨베이어를 사용하여 태양전지 패널(100)을 반송할 수가 있다. 더욱이, 상기에 있어서, 노즐 홀더 본체(201)는 길이방향의 양단이 지지되어 있지만, 노즐 홀더 본체(201)의 길이방향의 길이에 따라서는 어느 일측의 단부가 지지되어 있어도 좋다. 이 경우, 노즐 홀더 본체(201)의 길이방향의 일측 단부가 노즐 홀더(2)의 길이방향으로 이동 가능하게 지지대에 지지되도록 구성된다. 이와 같이 하면, 노즐 홀더(2)의 길이방향 이동 기구를 보다 간편하게 구성할 수가 있다.
또한, 도 5에 나타낸 바와 같이 태양전지 패널(100)은 직동용 캐리지(21) 상에 놓여 각 스크라이브(102)의 길이방향과 평행하게 이동한다. 이를 위하여, 본 실시예에서는, 세정실(10)의 일측에 있어서, 레일(rail)(22)이 지지대(11,12) 사이에 걸쳐서 배치된 노즐 홀더(2)의 길이방향에 직교하는 방향으로 부설되어 있고, 레일(22)을 따라 반송대차(23)가 주행한다. 반송대차(23)는 1쌍의 연결부재(24,24)로 직동용 캐리지(21)에 연결되고, 반송대차(23)의 주행에 따라 직동용 캐리지(21)가 레일(22)과 평행하게 반송된다. 더욱이 태양전지 패널(100)은 직동용 캐리지(21) 상에 흡반(吸盤)(25)을 통하여 고정되고, 직동용 캐리지(21)에 의해 반송된다.
도 2c 및 도 2d는 다수의 분사 노즐(3)을 하면에 배열한 노즐 홀더 본체(201)의 실시예를 나타낸 도면이다. 이들 도면에 나타낸 바와 같이, 본 예의 노즐 홀더 본체(201)는, 단면 사각형상의 긴 홀더 본체(201)의 상부에 고압액 공급로(32)가 길이방향을 따라 설치되어 있다. 또한, 다수의 분사 노즐(3)을 일정 피치(pitch)로 장착한 노즐부(4)가 홀더 본체(201)의 하부에 설치되고, 노즐부(4)에는 각 분사 노즐(3)의 하방을 향하는 하단을 개방한 개구(403)가 형성되어 있다. 게다가 노즐 홀더 본체(201) 하부의 길이방향의 일단부에는, 고압액 공급로(32)에 연통하는 접속공(404)이 배치되고, 이 접속공(404)에 고압액 공급로(32)의 일단이 접속되어 있다. 접속공(404)의 위치는 이에 한정되지 않지만, 이 접속공(404)에 접속되는 고압액 공급로(32)의 배관을 용이하게 하기 위하여, 접속공(404)은 노즐 홀더 본체(201) 하부의 일단부에 마련되는 것이 바람직하다. 더욱이 본 예의 경우, 금속제 또는 고무제로 외주면에 금속 블레이드(와이어)를 감아서 강화한 고압 호스(hose)로 이루어지는 가소성을 가진 고압액 공급관(9)(도 3a 참조)을 고압액 공급로(32)의 일단부에 접속한다.
금속제 공급관(9)의 타단은, 고압액 공급 펌프(pump)(미도시)에 접속되고, 이 고압액 공급 펌프에서 금속제 공급관(9)을 통하여 노즐 홀더 본체(201)의 고압액 공급로(32)의 일단에 접속되고, 그 고압액 공급로(32)에서 각 분사 노즐(3)로 고압액이 공급되고, 각 분사 노즐(3)에서 일직선형으로 고압액이 분사된다. 고압액 공급 펌프는 물을 가압하여 송출하는 것이며, 이 고압액 공급 펌프의 출력 회전수를 변화시킴으로써 분사 노즐(3)에서 분사되는 고압액의 분사압을 변화시킬 수가 있다. 더욱이 금속제 고압액 공급관(9)은, 도 1에 나타낸 바와 같이 나선형으로 복수회 감은 부분을 횡방향으로 배치하여 고압액 공급로(32)의 일단부의 상단에 접속하고 있지만, 고압액 공급로(32)가 가소성을 구비하고 있으면 나선형으로 하지 않아도 좋고, 예를 들면 직선형으로 하여 공급관(9)의 전체가 만곡(彎曲)하도록 하여도 좋다. 또한, 도 3b는 고압 호스로 이루어지는 고압액 공급관(9a)의 다른 실시예를 나타내고 있다.
실시예2
도시는 생략하였지만, 도 1에 나타낸 고압액 분사 세정장치(1)에 있어서, 노즐 홀더(2)의 본체(201)를 양 측방에서 연장하여 설치되는 지지간(202,203)에 대하여 이들의 축 둘레로 소정의 각도를 회전할 수 있도록 구성되어 있다.
본 실시예2에 따른 고압액 분사 세정장치(1)는, 태양전지 패널(100)의 스크라이브(102) 내의 파티클(99)을, 직상에서 고압액을 수직으로 맞게 한 것만으로는 제거하기 어려운 경우에, 특히 유효하다. 예를 들면 노즐 홀더 본체(201)를 회전시킴으로써 고압액의 분사 방향 및 각도를 조정하여 노즐 홀더(2)를 향해 반송되어 오는 태양전지 패널(100)에 대하여 대향하도록 예각으로 고압액을 맞게 할 수 있다. 본 실시예2의 고압액 분사 세정장치(1)에서는, 분사 노즐(3)에서 분사되는 고압액의 압력을 조정함과 동시에 도 6b에 나타낸 태양전지 패널(100)에 대하여 고압액이 맞는 각도를 조정함으로써 스크라이브(102) 내의 파티클(99)을 확실하게 제거하여 파티클(99) 제거를 효율적으로 행할 수가 있다.
실시예3
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 고압액 분사 세정장치를 나타낸 전방상방으로부터 바라본 사시도이다. 도 7에 나타낸 바와 같이 본 실시예3에 따른 고압액 분사 세정장치(1-3)가 상기 실시예1의 고압액 분사 세정장치(1)와 다른 점은, 이하와 같다. 태양전지 패널(100)을 세정대(110) 상에 놓고 정위치에 고정한 상태에서 노즐 홀더(2)를 태양전지 패널(100)의 스크라이브(102)의 길이방향으로 이동하도록 하고 있다.
이를 위하여, 세정대(110)의 양 측방에 레일(22)을 부설하고, 각 레일(22)을 따라 주행하는 반송대차(23) 상에 노즐 홀더(2)를 지지대(11,12)마다 탑재하고 있다. 스크라이브 위치 센서(20)는 노즐 홀더(2)에, 도시를 생략한 지지구로 지지하고, 노즐 홀더(2)와 일체로 이동하도록 하고 있다. 그 외의 구성 및 사용 태양에 관해서는 상기 실시예1과 공통되므로 공통되는 부재에는 동일 부호를 부여하고 설명을 생략한다.
실시예4
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 고압액 분사 세정장치를 나타낸 전방상방으로부터 바라본 사시도이다. 도 8에 나타낸 바와 같이 본 실시예4에 따른 고압액 분사 세정장치(1-4)가 상기 실시예1의 고압액 분사 세정장치(1)와 다른 점은, 이하와 같다. 비용 절감을 도모하기 위하여, 서보모터(18)나 리니어 가이드(13,14) 등의 미동위치 결정기구를 생략함과 아울러 스크라이브 위치 센서(20)도 생략하고 있다. 한편, 노즐 홀더(2)의 분사 노즐(3)에서 분사되는 고압액의 분류(噴流) 형상을 하방으로 향해서 약간 확산하도록 하든지 고압액의 분류경(噴流徑)을 크게 하든지 하여 태양전지 패널(100)의 스크라이브(102)에 맞는 위치가 다소 벗어나도 스크라이브(102) 내의 파티클(99)을 제거할 수 있도록 하고 있다. 더욱이 노즐 홀더(2)에 대하여 태양전지 패널(100)을 상대적으로 이동시키는 기구로서는, 상기 실시예1 및 상기 실시예3 중 어느 하나이어도 가능하지만, 기구는 상기 실시예1의 편이 간단하다. 그 외의 구성 및 사용 태양에 관해서는 상기 실시예1과 공통하므로 공통하는 부재에는 동일 부호를 부여하고 설명을 생략한다.
실시예5
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 고압액 분사 세정장치를 나타낸 전방상방으로부터 바라본 사시도이다. 도 9에 나타낸 바와 같이 본 실시예5에 따른 고압액 분사 세정장치(1-5)는 상기 실시예4의 고압액 분사 세정장치(1-4)와 마찬가지로 비용 절감을 도모하기 위하여, 구조를 간략화한 것으로, 상기 실시예4와 같이 분사되는 고압액(WJ)의 분류(噴流) 형상을 하방으로 향해서 약간 확산시키는 대신에 노즐 홀더(2)의 일단에 전자발진기(26)를 설치하여 노즐 홀더(2)를 길이방향으로 미진동시키도록 하고 있다. 이에 따라 태양전지 패널(100)의 스크라이브(102)에 맞는 위치가 다소 벗어나도 스크라이브(102) 내의 파티클(99)(도 6b)을 제거할 수 있도록 하고 있다. 더욱이 노즐 홀더(2)에 대하여 태양전지 패널(100)을 상대적으로 이동시키는 기구로서는, 상기 실시예1 및 상기 실시예3 중 어느 하나의 경우도 적용 가능하지만, 기구는 상기 실시예1의 편이 간단하기 때문에 태양전지 패널(100)을 이동시키도록 하고 있다. 그 외의 구성 및 사용 태양에 관해서는 상기 실시예1과 공통되므로 공통되는 부재에는 동일 부호를 부여하고 설명을 생략한다.
실시예6
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 고압액 분사 세정장치를 나타낸 전방상방으로부터 바라본 사시도이다. 도 10에 나타낸 바와 같이 본 실시예6에 따른 고압액 분사 세정장치(1-6)는 상기 실시예1의 고압액 분사 세정장치(1)에, 노즐 홀더(2a)를 포함하는 세정기구를 조합하고 있다. 노즐 홀더(2a)는, 태양전지 패널(100)의 전(全) 표면에 대해서 부채꼴로 확산한 가압력이 약한 세정액을 분출하는 것이다. 노즐 홀더(2a)는 태양전지 패널(100)의 폭방향에 대하여 경사지게 해서 배치하고 있다.
노즐 홀더(2a)는, 복수의 분사 노즐(3a)을 구비하고 있다. 이들 분사 노즐(3a)에서는 부채꼴로 확산하는 세정액이 태양전지 패널(100)을 향하여 분사된다. 분사 노즐(3a)의 분사압은, 노즐 홀더(2)의 고압액 분사 노즐(3)의 분사압과 비교하여 충분히 낮다. 따라서 이 분사 노즐(3a)에서 분사되는 세정액에 의해 태양전지 패널(100)의 표면이 상처를 입지 않고 세정된다. 더욱이 세정액이 부채꼴로 확산하는 분사 노즐(3a)을 설치하는 대신에 가압력이 약한 세정액을 일체의 직선형으로 분사시키면서 노즐 홀더(2a)를 길이방향의 축 둘레로 소정의 회전각도(예를 들면 30°)의 범위 내에서 예를 들면 모터와 피스톤크랭크(piston crank) 기구 등을 이용하여 왕복 회전시키도록 하여도 좋다. 본 예의 고압액 분사 세정장치(1-6)에 의해, 노즐 홀더(2)의 분사 노즐(3)에서 분사되는 고압 세정액으로 태양전지 패널(100)의 스크라이브(102) 안을 강력하게 세정함과 동시에, 노즐 홀더(2a)의 분사 노즐(3a)에서 분사되는 가압력이 약한 세정액으로 태양전지 패널(100)의 표면을 균일하게 세정할 수가 있다. 분사 노즐(3a)에서 분사되는 세정액의 가압력은, 태양전지 패널(100)의 막형성면에 형성된 박막에 손상을 주지 않도록 조정된다. 이와 같이 하여 태양전지 패널(100)을 전체적으로 균일하게 세정하는 것이 가능해진다.
이상과 같이, 도면을 참조하면서 바람직한 실시예를 설명하였지만, 당업자이면 본건 명세서를 보고 자명한 범위 내에서 다양한 변경 및 수정을 용이하게 상정할 수 있을 것이다. 따라서 이와 같은 변경 및 수정은, 청구범위에서 정해지는 발명의 범위 내의 것으로 해석된다.
상기한 바와 같이 본 발명의 고압액 분사 세정장치(및 방법)에 따르면, 박막 태양전지 패널에 대해서 고압액을 분사함으로써 해당 박막 태양전지 패널에 배치된 스크라이브(얕은 홈) 내에 부착된 파티클을 효과적으로 제거할 수 있으므로 박막 태양전지 패널의 세정을 위한 장치로서 유용하다.
1, 1-3, 1-4, 1-5, 1-6: 고압액 분사 세정장치
2: 노즐 홀더
201: 노즐 홀더 본체
202, 203: 지지간
3: 분사 노즐
4: 노즐부
403: 개구
404: 접속공
9, 9a: 고압액 공급관
10: 세정실
110: 세정대
11: 주지지대
12: 부지지대
13, 14: 리니어 가이드
15: 너트부
16: 볼나사 축
17: 축받침 장치
18: 서보모터
19: L형 스테이
20: 스크라이브 위치 센서
21: 직동용 캐리지
22: 레일
23: 반송대차
24: 연결부재
25: 흡반
26: 전자발진기
32: 고압액 공급로
100: 태양전지 패널
102: 스크라이브
103: 광전변환소자층
104: 판 글라스

Claims (9)

  1. 박막 태양전지 패널의 폭방향과 직교하는 방향으로 연속하며 상기 폭방향으로 일정 간격으로 나열하여 배치된 복수의 스크라이브 각각에 대하여, 고압액을 일체의 직선형으로 분사하여 세정하는 복수의 고압액 분사 노즐과,
    상기 각 스크라이브에 대응하여 상기 복수의 분사 노즐이 길이방향을 따라 배열된 노즐 홀더와,
    상기 노즐 홀더를 지지하는 지지부와,
    상기 노즐 홀더에 대하여 상기 태양전지 패널을 상기 노즐 홀더의 길이방향에 직교하는 방향이면서 상기 태양전지 패널의 상기 스크라이브가 연속하는 방향과 평행하게 상대적으로 반송하는 반송장치와,
    상기 스크라이브의 상방으로의 연장선상에 설치된 스크라이브 위치 센서를 구비하고,
    상기 지지부는, 상기 노즐 홀더를 그 길이방향으로 이동이 자유롭게 지지하면서, 상기 노즐 홀더를 그 길이방향으로 미소 이동시켜 각 분사 노즐의 위치결정을 가능하게 하는 미소위치결정장치를 구비하고,
    상기 스크라이브 위치 센서가 상기 스크라이브 위치를 사전에 검지하고 상기 분사 노즐에서 분사되는 고압액이 상기 스크라이브에 부딪히도록 위치 결정하는 것을 특징으로 하는 박막 태양전지 패널의 고압액 분사 세정장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 분사 노즐은, 분사하는 고압액의 분사압이 가변하는 것을 특징으로 하는 박막 태양전지 패널의 고압액 분사 세정장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 지지부는, 상기 분사 노즐에서 분사되는 고압액의 방향을 조절할 수 있도록, 상기 노즐 홀더를 그 길이방향의 축 둘레로 회전 가능하게 지지하는 것을 특징으로 하는 박막 태양전지 패널의 고압액 분사 세정장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 노즐 홀더는, 그 길이방향을 따라 연속하며 상기 복수의 분사 노즐과 연통하는 고압액 공급로를 구비하고, 해당 고압액 공급로에 고압액을 공급하는 가소성 고압액 공급관의 일단이 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 박막 태양전지 패널의 고압액 분사 세정장치.
  6. 제1항에 있어서, 제2 노즐 홀더를 더 구비하며,
    상기 제2 노즐 홀더는, 상기 태양전지 패널의 표면을 향하여 상기 고압액보다도 저압인 액을 부채꼴로 확산하도록 분사하는 1개 이상의 제2 노즐을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 박막 태양전지 패널의 고압액 분사 세정장치.
  7. 폭방향과 직교하는 방향으로 연속하며 상기 폭방향으로 일정 간격으로 나열하여 배치된 복수의 스크라이브를 가지는 태양전지 패널을, 상기 각 스크라이브에 대응하도록 복수의 분사 노즐이 길이방향을 따라 상기 일정 간격으로 배열된 노즐 홀더에 대해서, 해당 노즐 홀더의 길이방향에 직교하는 방향이며 상기 스크라이브가 연속하는 방향과 평행하게 상대적으로 반송하면서 각 고압액 분사 노즐에 대응하는 스크라이브에 대해서 고압액을 일체의 직선형으로 분사하는 박막 태양전지 패널의 고압액 분사 세정방법으로서,
    상기 스크라이브 위치를 사전에 검지하고, 상기 분사 노즐에서 분사되는 고압액이 상기 스크라이브에 부딪히도록 상기 노즐 홀더를 그 길이 방향으로 미소 이동시켜 위치 결정한 후, 각 고압액 분사 노즐에서 고압액을 분사하는 것을 특징으로 하는 박막 태양전지 패널의 고압액 분사 세정방법.
  8. 삭제
  9. 제7항에 있어서, 상기 노즐 홀더를 그 길이방향의 축 둘레로 회전시키고, 상기 분사 노즐에서 분사되는 고압액의 방향을 조절하고 나서, 각 고압액 분사 노즐에서 고압액을 분사하는 것을 특징으로 하는 박막 태양전지 패널의 고압액 분사 세정방법.
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