KR101336075B1 - 소재의 가공장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 그 구조가 간단하여 생산설비가 경제적이며 가공작업이 빠르고 간편하게 이루어져 생산성이 증대할 수 있도록, 실리콘 융착액(L)이 수용되며 일 측에 상기 실리콘 융착액(L)이 토출되는 토출구(3)가 구비된 수용조(4)와, 상기 토출구(3)의 하부에 구비되며 전도성 심재(1)가 통과하면서 이동하고 상기 실리콘 융착액(L)이 유도되어 수용되는 홈으로 이루어진 이송로(5)가 구비된 형틀(6)로 이루어지며, 상기 토출구(3)와 형틀(6)은 전도성 재질로 이루어져 사이 간격에서 전원을 공급받아 전계(F)를 형성하는 것으로 이루어진 소재의 가공장치에 관한 것이다.

Description

소재의 가공장치{A manufacture device of a material}
본 발명은 전도성 심재로 이루어진 소재의 표면에 실리콘층을 형성하도록 된 소재의 가공장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 그 구조가 간단하여 생산설비가 경제적이며 가공작업이 빠르고 간편하게 이루어져 생산성이 증대할 수 있는 소재의 가공장치에 관한 것이다.
최근, 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예측되면서 이들을 대체할 대체 에너지에 대한 관심이 높아지고 있다. 그 중에서도 태양전지는 에너지 자원이 풍부하고 환경오염에 대한 문제점이 없어 특히 주목받고 있다.
태양전지에는 태양열을 이용하여 터빈을 회전시키는데 필요한 증기를 발생시키는 태양열 전지와, 반도체의 성질을 이용하여 태양광(photons)을 전기에너지로 변환시키는 태양광 전지가 있으며, 태양전지라고 하면 일반적으로 태양광 전지(이하 태양전지라 한다)를 일컫는다.
이러한, 태양전지는 다이오드와 같이 p형 반도체와 n형 반도체의 접합 구조를 가지며, 태양전지에 태양광이 입사되면 태양광과 태양전지의 반도체를 구성하는 물질과의 상호작용으로 (-) 전하를 띤 전자와 전자가 빠져나가 (+) 전하를 띤 정공이 발생하여 이들이 이동하면서 전류가 흐르게 된다.
이를 광기전력효과(photovoltaic effect)라 하는데, 태양전지를 구성하는 p형 및 n형 반도체 중 전자는 n형 반도체 쪽으로, 정공은 p형 반도체 쪽으로 끌어 당겨져 각각 n형반도체 및 p형 반도체와 접합된 전극으로 이동하게 되고, 이 전극들을 전선으로 연결하면 전기가 흐르므로 전력을 얻을 수 있다.
이와 같은 태양전지의 출력특성은 일반적으로 솔라시뮬레이터를 이용하여 얻어진 출력전류전압곡선 상에서 출력전류 Ip와 출력전압 Vp의 곱 Ip×Vp의 최대값(Pm)을 태양전지로 입사하는 총광에너지(S×I: S는 소자면적, I는 태양전지에 조사되는 광의 강도)로 나눈 값인 변환효율에 의해 평가된다.
태양전지의 변환효율을 향상시키기 위해서는 태양전지의 태양광에 대한 흡수율을 높이고, 캐리어들의 재결합 정도를 줄여야 하며, 반도체 기판 및 전극에서의 저항을 낮추어야 한다. 태양전지에 대한 연구들은 대체로 이들과 관련하여 진행되고 있다.
최근에는 전면에서의 전극에 의한 흡수율 감소를 없애기 위하여, 전극 모두를 후면에 설치하는 IBC(Interdigit Back Contact cell)형 태양전지가 개발되고 있다.
대한민국 공개특허 공개번호 10-2008-0087337호(ＩＢＣ형 태양전지의 제조방법 및 ＩＢＣ형 태양전지)는 후면전극형 태양전지에 관한 것으로, 제조 공정을 개선하여 제조 공정을 단순화하고 제조 비용을 감소하고 있는 효과가 있다고 하고 있으나, 기본적으로 태양전지는 다음과 같은 문제점이 있었다.
첫째, 태양광 모듈은 일측면에서만 태양광을 흡수하기 때문에 바닥에 눕혀놓는 형태로 구성되어 있어 아침시간이나 늦은 오후 시간에는 태양광의 흡수효율이 낮았다.
둘째, 태양광 흡수효율을 높이기 위해서는 태양광을 추적하는 추적기를 별도로 구성하고, 추적기에서의 추적결과에 따라 모터를 이용해 태양광 모듈을 해당 방향으로 계속 이동시켜야 태양광 모듈을 구성하는 별도의 추가비용이 소요되므로 이는 결국 태양광 모듈 생산 단가가 증가되는 문제로 이어지게 되었다.
이에 따라, 본 출원인은 상기와 같은 종래 기술의 제반 단점과 문제점을 해결하기 위한 것으로, 한국특허출원번호 제10-2011-132466호(명칭: 태양전지)를 통해 전도성 심재를 전극으로 하고, 전도성 심재의 외주면에 태양광을 흡수하는 반도체층을 형성함으로써 태양광이 있는 동안 최대의 효율로 태양광을 흡수하는 것은 물론 설치가 용이한 태양전지를 제안하였다.
그러나, 상기와 같은 본 출원인에 의해 제안된 태양전지를 제조할 때, 전도성 심재의 외주면에 반도체층을 형성하도록 된 가공장치가 제대로 구비되지 못한 문제점이 있었다.
즉, 기존의 가공장치를 이용하여 제조할 경우, 생산성이 떨어져 비경제적인 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 전도성 심재의 외주면에 반도체층을 형성하는 가공장치의 구조를 간단하여 생산설비를 경제적으로 할 수 있으며, 특히, 가공작업이 빠르고 간편하게 이루어져 생산성이 증대할 수 있도록 된 소재의 가공장치를 제공하는 것에 있다.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 소재의 가공장치는 실리콘 융착액이 수용되며 일 측에 상기 실리콘 융착액이 토출되는 토출구가 구비된 수용조, 상기 토출구의 하부에 구비되며 전도성 심재가 통과하면서 이동하고 상기 실리콘 융착액이 유도되어 수용되는 홈으로 이루어진 이송로가 구비된 형틀로 이루어지며, 상기 토출구와 형틀은 전도성 재질로 이루어져 사이 간격에서 전원을 공급받아 전계를 형성하도록 된 것을 특징으로 한다.
상기한 형틀은 상기 전도성 심재가 길이방향으로 수용되면서 이송되는 다수의 이송로를 가지는 판상의 전도성 재질로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기한 형틀과 토출구의 사이에 형성된 전계가는 상기 이송로의 내부에서 생성되도록 전원이 인가되는 것을 특징으로 한다.
상기 이송로의 내부에 생성되는 전계는 이송로를 관통하여 이동하는 전도성심재를 중심으로 포물형의 곡면을 가지게 형성되어 전계로 유도되는 실리콘 융착액이 이송로를 이동하는 상기 전도성 심재의 외주면에 점착되는 것을 특징으로 한다.
상기한 수용조에는 내부에 수용된 실리콘 융착액을 가열하여 실리콘 융착액의 온도를 유지하도록 된 것을 특징으로 한다.
상기한 토출구는 상기 수용조에 수용된 실리콘 융착액이 자유 낙하하지 않을 정도의 표면 장력을 가지는 크기로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 전도성 심재는 탄소재질로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 전도성 심재는 전도성섬유 또는 탄소섬유 중 하나인 것을 특징으로 한다.
상기 전도성 심재는 금속재질로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 전도성 심재는 은(Ag)으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 전도성 심재는 알루미늄(Al)으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 탄소섬유의 표면에는 금속피막이 도금되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 금속피막은 은(Ag) 피막인 것을 특징으로 한다.
상기 금속피막은 알루미늄(Al) 피막인 것을 특징으로 한다.
상기한 이송로는 단면상 원형의 전도성 심재가 수용되도록 단면 형상이 정사각 형상으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기한 이송로는 판상의 전도성 심재가 수용되어 이송되도록 단면 형상이 직사각 형상으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 이루어진 본 발명에 의한 소재의 가공장치는 전도성 심재의 외주면에 반도체층을 형성하는 가공장치의 구조가 간단하여 생산설비를 경제적으로 할 수 있으며, 특히, 전도성 심재의 외주면에 실리콘 융착액을 이송로에 형성되는 전계에 의해 균일하도록 융착하여 접착할 수 있어, 가공작업이 빠르고 간편하게 이루어져 생산성이 증대할 수 있는 효과를 가진다.
도 1 및 도 2는 태양전지의 구조를 보인 예시도,
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 일 실시예에 의한 소재의 가공장치를 보인 개략 예시도,
도 5 및 도 6은 본 실시예에 의한 소재의 가공장치에 의해 소재가가공되는 것을 개략하여 보인 일부 발췌 확대 예시도,
도 7은 본 발명에 따른 다른 실시예에 의한 소재의 가공장치를 구성하는 형틀을 보인 개략 단면 예시도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 다른 바람직한 실시예에 의한 소재의 가공장치를 상세히 설명하면 다음과 같다.
아울러, 본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며 이 경우는 해당되는 발명의 설명부분에서 상세히 그 의미를 기재하였으므로, 단순한 용어의 명칭이 아닌 용어가 가지는 의미로서 본 발명을 파악하여야 함을 밝혀두고자 한다. 또한 실시예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고, 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.
도 3 및 도 4는 본 실시예에 의한 소재의 가공장치를 구조를 보인 도면으로, 도 3은 전도성 심재의 이송방향에 대해 측면도이고, 도 4는 정면도이다.
도 3 및 도 4에서 도시된 바와 같이, 본 실시예에 의한 소재의 가공장치는 전도성 심재(1)로 이루어진 소재의 외주면에 실리콘층(2)을 형성하여 가공하는 것에 사용된다.
즉, 도 1 및 도 2에서 도시된 바와 같이 전도성 심재(1)의 외주면에 실리콘으로 이루어진 반도체층이 형성되도록 소재(전도성 심재)의 외주면에 실리콘 융착액(L)을 융착하여 가공하게 된다.
이때, 상기 전도성 심재(1)는 도 1 및 도 2에서 도시된 바와 같이 그 단면 형상이 원으로 이루어진 원기둥형상으로 이루어질 수 있으며, 도 7에서 도시된 바와 같이 판상의 판형으로 이루어질 수 있다.
여기서, 전도성 심재(1)는 태양전지의 전극으로써, 탄소재질이나 금속재질 및 전도성 섬유 중 하나로 구성할 수 있다.
그리고, 탄소재질로 구성하는 경우에는 탄소섬유로 구성할 수 있다.
한편, 전도성 심재를 금속 재질로 구성하는 경우에는 그 재질을 특별히 한정할 필요는 없으나 은 또는 알루미늄으로 구성하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 전도성 심재(1)의 외주면에는 금속피막이 형성될 수 있으며, 상기 금속피막은 역시 은 또는 알루미늄 피막으로 구성할 수 있다.
이와 같은, 본 실시예에 의한 소재의 가공장치는 실리콘 융착액(L)이 수용되며 일 측에 상기 실리콘 융착액(L)이 토출되는 토출구(3)가 구비된 수용조(4)와, 상기 토출구(3)의 하부에 구비되며 전도성 심재(1)가 통과하면서 이동하고 상기 실리콘 융착액(L)이 유도되어 수용되는 홈으로 이루어진 이송로(5)가 구비된 형틀(6)로 이루어지며, 상기 토출구(3)와 형틀(6)은 전도성 재질로 이루어져 사이 간격에서 전원을 공급받아 전계(F)를 형성하는 것으로 구성된다.
즉, 상기 토출구(3)와 상기 형틀(4)에 전원을 인가하면 상기 토출구(3)와 형틀(6)의 사이에 전계(F)(電界, electric field)를 형성하여 정전력(靜電力)이 작용하게 된다.
이에 따라, 토출구(3)에 위치된 실리콘 융착액(L)이 정전력에 의해 형틀(6) 측으로 유도되어 이송로(5)의 내부로 이동하게 된다.
따라서, 이송로(5)의 내부에 수용되어 이송되는 상기 전도성 심재(1)의 외주면에 실리콘 융착액(L)이 융착되어 실리콘층(2)을 형성하면서 가공된다.
상기에서 토출구(3)의 위치는 상기 수용조(4)에서 실리콘 융착액(L)이 토출되는 위치면 만족하는 것으로, 그 위치가 한정되지 아니한다.
다만, 도 3에서 도시된 바와 같이 수용조(4)의 수직상에서 하부에 위치되는 것이 가장 바람직하다.
상기와 같이 이송로(5)의 내부에서 전도성 심재(1)의 외주면에 실리콘 융착액(L)이 융착 가공될 수 있도록, 상기한 형틀(6)과 토출구(3)의 사이에 형성된 전계(F)를 상기 이송로(5)의 내부에서 생성될 수 있도록 전원이 인가되는 것이 바람직하다.
상기에서 형틀(6)의 이송로(5)에 형성되는 전계(F)의 하부는 도 5에서 도시된 바와 같이 전도성 심재(1)를 중심으로 원형을 이루기 때문에, 실리콘 융착액(L)이 이송로(5)의 내부에서 원형을 이루어 전도성 심재(1)의 외주면에 고른 두께로 융착하게 된다.
즉, 상기 이송로(5)의 내부에 생성되는 전계(F)는 이송로(5)를 관통하여 이동하는 전도성 심재(1)를 중심으로 포물형의 곡면을 가지게 형성되어 전계(F)로 유도되는 실리콘 융착액(L)이 이송로(5)를 이동하는 상기 전도성 심재(1)의 외주면에 융착된다.
그리고, 상기한 형틀(6)은 도 4에서 도시된 바와 같이, 상기 전도성 심재(1)가 길이방향으로 수용되면서 이송되는 다수의 이송로(5)를 가지는 판상의 전도성 재질로 이루어져, 다수의 전도성 심재(1)를 동시에 가공할 수 있다.
물론, 도 7에서 도시된 바와 같이 상기 전도성 심재(1)가 판 형상일 경우, 단일의 이송로(5)로 구비될 수도 있으며, 이 경우 상기한 이송로(5)는 판상의 전도성 심재(1)가 수용되어 이송되도록 단면 형상이 직사각 형상으로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 상기에서 토출구(3)는 수용된 실리콘 융착액(1)이 자유 낙하하지 않을 정도의 표면 장력을 가지는 직경으로 이루어지는 것이 바람직하며, 전원이 인가되어 전계(F)가 형성될 경우 정전력에 의해 형틀(6)의 이송로(5)로 유도되는 것이 가장 바람직하다.
즉, 평상시에는 상기 실리콘 융착액(L)이 표면장력에 의해 토출구(3)에서 외부로 유출되지 않지만, 전계(F)가 형성될 경우에만 정전력의 형성 방향으로 실리콘 융착액(L)이 유도되어 가공된다.
이때, 상기 실리콘 융착액(L)은 토출구(3)에 인가되는 전원에 의해 극성을 가지어 또 다른 극성을 가진 형틀(6) 측으로 이동하게 되어 가공이 원활하게 이루어진다.
그리고, 상기한 수용조(4)에는 내부에 수용된 실리콘 융착액(L)을 가열하여 실리콘 융착액(L)의 온도를 유지하도록 가열수단(7)이 구비되는 것이 바람직하다.
즉, 실리콘 융착액(L)이 장기간 수용조(4)에 수용되더라도 온도를 유지하여 응고되는 것을 방지하게 된다.
상기한 바와 같이 본 실시예에 의한 소재의 가공장치는 전도성 심재(1)의 외주면에 실리콘층(2)(반도체층)을 형성하는 가공장치의 구조가 간단하여 생산설비를 경제적으로 할 수 있으며, 특히, 가공작업이 빠르고 간편하게 이루어져 생산성이 증대할 수 있다.
이상과 같은 예로 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 예들에 국한되는 것이 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서 본 발명에 개시된 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 예들에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
1 : 전도성 심재 2 : 실리콘층
3 : 토출구 4 : 수용조
5 : 이송로 6 : 형틀
7 : 가열수단 L : 실리콘 융착액
F : 전계

Claims (16)

  1. 실리콘 융착액이 수용되며 일 측에 상기 실리콘 융착액이 토출되는 토출구가 구비된 수용조,
    상기 토출구의 하부에 구비되며 전도성 심재가 통과하면서 이동하고 상기 실리콘 융착액이 유도되어 수용되는 홈으로 이루어진 이송로가 구비된 형틀로 이루어지며, 상기 토출구와 형틀은 전도성재질로 이루어져 사이 간격에서 전원을 공급받아 전계를 형성하도록 된 것을 특징으로 하는 소재의 가공장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기한 형틀은 상기 전도성 심재가 길이방향으로 수용되면서 이송되는 다수의 이송로를 가지는 판상의 전도성 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 소재의 가공장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기한 형틀과 토출구의 사이에 형성된 전계가 상기 이송로의 내부에서 생성되도록 전원이 인가되는 것을 특징으로 하는 소재의 가공장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 이송로의 내부에 생성되는 전계는 이송로를 관통하여 이동하는 전도성심재를 중심으로 포물형의 곡면을 가지게 형성되어 전계로 유도되는 실리콘 융착액이 이송로를 이동하는 상기 전도성 심재의 외주면에 융착되는 것을 특징으로 하는 소재의 가공장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기한 수용조는 내부에 수용된 실리콘 융착액을 가열하여 실리콘 융착액의 온도를 유지하도록 된 것을 특징으로 하는 소재의 가공장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기한 토출구는 상기 수용조에 수용된 실리콘 융착액이 자유 낙하하지 않을 정도의 표면 장력을 가지는 크기로 이루어진 것을 특징으로 하는 소재의 가공장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 전도성 심재는 탄소재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 소재의 가공장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 전도성 심재는 전도성섬유 또는 탄소섬유 중 하나인 것을 특징으로 하는 소재의 가공장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 전도성 심재는 금속재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 소재의 가공장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 전도성 심재는 은(Ag)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 소재의 가공장치.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 전도성 심재는 알루미늄(Al)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 소재의 가공장치.
  12. 제 7항에 있어서,
    탄소섬유의 표면에는 금속피막이 도금되어 있는 것을 특징으로 하는 소재의 가공장치
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 금속피막은 은(Ag) 피막인 것을 특징으로 하는 소재의 가공장치.
  14. 제 12항에 있어서,
    상기 금속피막은 알루미늄(Al) 피막인 것을 특징으로 하는 소재의 가공장치.
  15. 제 1항에 있어서,
    상기한 이송로는 단면상 원형의 전도성 심재가 수용되는 단면 형상이 정사각 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 소재의 가공장치.
  16. 제 1항에 있어서,
    상기한 이송로는 판상의 전도성 심재가 수용되어 이송되는 단면 형상이 직사각 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 소재의 가공장치.
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