KR101353808B1 - Method of manufacturing iron and nickel alloy substrate for solar cell - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수평전기주조법으로 일정한 표면거칠기가 확보되어 태양전지 효율을 향상시킬 수 있는 태양전지용 Fe-Ni 합금기판을 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 일정한 방향으로 수평 공급되는 전도성 모판의 일면 또는 양면에 철 전구체 2g/ℓ 내지 25g/ℓ, 니켈 전구체 40g/ℓ 내지 60g/ℓ 및 소디움 라우레스 황산염으로 구성되는 그룹으로부터 선택된 적어도 일종의 계면활성제 0.1g/ℓ 내지 4.0g/ℓ를 포함하는 전해액을 공급하는 단계; 상기 전도성 모판에 철과 니켈이 전착되도록 상기 전도성 모판의 일면 또는 양면에 이격되어 구비된 애노드 전극과 캐소드로 작용하는 상기 전도성 모판에 전류를 인가하는 단계; 및 상기 철과 니켈이 전착되어 형성된 철과 니켈의 합금 전착층을 분리하여 철과 니켈의 합금박을 얻는 단계를 포함하는 태양전지용 Fe-Ni 합금기판의 제조방법이 제공된다. 본 발명의 일 구현에 의한 방법에 의해 기판의 표면 거칠기가 효율적으로 제어되어 태양전지의 에너지 효율을 증대시킬 수 있는 태양전지용 Fe-Ni 합금기판을 우수한 생산성으로 연속적으로 제조할 수 있다. 뿐만 아니라, 수평전기주조법에 의해 Fe과 Ni의 합금박이 균일한 두께로 형성될 뿐만 아니라, 두께의 조절이 용이하며, 대량생산이 가능하다. 또한, 상기 방법으로 제조되는 태양전지용 Fe-Ni 합금기판은 박막으로 가벼우면서도 우수한 강도, 경도, 내구성 및/또는 내식성을 갖는다. 또한, 니켈의 함량 제어에 의해 열팽창계수가 최적화된다. The present invention relates to a method of manufacturing a Fe-Ni alloy substrate for a solar cell that can ensure a constant surface roughness by the horizontal electroforming method to improve the solar cell efficiency. According to the present invention, at least one selected from the group consisting of iron precursors 2g / l to 25g / l, nickel precursors 40g / l to 60g / l and sodium laureth sulfate on one or both sides of the conductive base plate horizontally supplied in a constant direction Supplying an electrolyte solution containing 0.1 g / l to 4.0 g / l surfactant; Applying an electric current to the conductive base plate serving as a cathode and an anode electrode provided spaced apart from one or both surfaces of the conductive base plate such that iron and nickel are electrodeposited on the conductive base plate; And separating an alloy electrodeposition layer of iron and nickel formed by electrodeposition of iron and nickel, thereby obtaining a Fe-Ni alloy substrate for a solar cell. The surface roughness of the substrate can be efficiently controlled by the method according to one embodiment of the present invention to continuously produce a Fe-Ni alloy substrate for solar cells that can increase the energy efficiency of the solar cell with excellent productivity. In addition, the alloy foil of Fe and Ni is formed to have a uniform thickness by the horizontal electroforming method, the thickness can be easily adjusted, and mass production is possible. In addition, the Fe-Ni alloy substrate for solar cells manufactured by the above method is light in weight and has excellent strength, hardness, durability and / or corrosion resistance. In addition, the thermal expansion coefficient is optimized by controlling the content of nickel.

Figure R1020110143387
Figure R1020110143387

Description

태양전지용으로 사용되는 철과 니켈의 합금기판 제조방법{METHOD OF MANUFACTURING IRON AND NICKEL ALLOY SUBSTRATE FOR SOLAR CELL}Manufacturing method of alloy substrate of iron and nickel used for solar cell {METHOD OF MANUFACTURING IRON AND NICKEL ALLOY SUBSTRATE FOR SOLAR CELL}

본 발명은 수평전기주조법으로 태양전지용으로 사용되는 철과 니켈의 합금기판(이하, 'Fe-Ni 합금기판'이라 하기도 한다.)을 제조하는 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 수평전기주조법으로 일정한 표면거칠기가 확보되어 태양전지 효율을 향상시킬 수 있는 태양전지용으로 사용되는 Fe-Ni 합금기판을 제조하는 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method of manufacturing an alloy substrate of iron and nickel (hereinafter also referred to as "Fe-Ni alloy substrate") used for solar cells by a horizontal electroforming method. In particular, the present invention relates to a method of manufacturing a Fe-Ni alloy substrate used for solar cells that can improve the solar cell efficiency by ensuring a constant surface roughness by the horizontal electroforming method.

지구의 온난화, 연료 자원의 고갈, 환경오염 등의 영향으로 화석연료를 사용하여 에너지를 채취하는 전통적인 에너지 채취 방법은 한계에 달하고 있다. 특히, 석유 연료는 그리 멀지 않은 시간내에 고갈될 것이라는 전망이 우세하다. 뿐만 아니라, 교토 의정서로 대표되는 에너지 기후 협약에 따르면, 화석 연료의 연소로 생성되는 이산화탄소의 배출 감소가 강제적으로 요구된다. 따라서, 현재의 체약국뿐만 아니라 향후 전세계 국가에서 화석연료의 연간 사용량이 제한될 것이 자명하다.
Due to global warming, exhaustion of fuel resources and environmental pollution, traditional energy harvesting methods using fossil fuels are reaching their limits. In particular, the prospect is that petroleum fuel will be exhausted in not too long time. In addition, the Energy Climate Convention, represented by the Kyoto Protocol, is compulsoryly required to reduce the emissions of carbon dioxide produced by the burning of fossil fuels. Therefore, it is obvious that the annual consumption of fossil fuels will be limited not only in the present Contracting State but also in the future.

화석연료에 대한 대표적인 대체 에너지원으로는 원자력 발전을 들 수 있다. 원자력 발전은 원료가 되는 우라늄이나 플루토늄 단위 중량당 채취 가능한 에너지의 양이 크고, 이산화탄소 등의 온실가스를 발생시키지 않으므로, 상기 석유 등의 화석연료를 대체할 수 있는 유력한 대체 에너지원으로 각광 받아왔다.
Representative alternative energy sources for fossil fuels include nuclear power. Nuclear power generation has been spotlighted as a viable alternative energy source that can replace fossil fuels such as petroleum since it has a large amount of energy that can be collected per unit weight of uranium or plutonium as a raw material and does not generate greenhouse gases such as carbon dioxide.

그러나, 구소련 체르노빌 원자력 발전소나 동일본 대지진에 의한 일본 후쿠시마 원자력 발전소 등의 폭발 사고는 무한의 청정 에너지원으로 간주되어 왔던 원자력의 안전성을 재검토하게 하는 계기가 되었으며, 그 결과 원자력 이외의 다른 대체 에너지가 절실히 요망되고 있다.
However, the explosion of the former Soviet Union Chernobyl nuclear power plant and Japan's Fukushima nuclear power plant caused by the Great East Japan Earthquake has led to a review of the safety of nuclear power, which has been regarded as an infinite clean energy source. It is requested.

그 밖의 대체 에너지로서 많이 사용되는 에너지 원으로서는 수력 발전을 들 수 있다. 그러나, 수력 발전은 지형적인 요소 및 기후에 따라 많은 영향을 받기 때문에 그 사용이 제한적일 수 밖에 없다. 또한, 기타의 대체 에너지원들 역시 발전 양이 적거나 사용 지역이 제한되는 등의 이유로 화석연료의 대체장치로 사용되기 어렵다.
Another source of energy widely used as alternative energy is hydro power generation. However, hydroelectric power is highly influenced by topographical factors and climate, so its use is limited. In addition, other alternative energy sources are also unlikely to be used as fossil fuel alternatives due to their low power generation or limited use areas.

그러나, 태양 전지는 적당한 일조량만 보장된다면 어디서나 사용할 수 있을 뿐만 아니라, 발전용량과 설비규모가 거의 정비례하기 때문에, 가정용과 같은 소용량용으로 사용할 경우에는 건물 옥상 등에 좁은 면적의 전지판을 설치함으로써 발전이 가능하다는 이점이 있으며, 따라서 세계적으로 그 이용이 증가되고 있을 뿐만 아니라, 그와 관련된 연구 역시 증가하고 있다.
However, solar cells can be used anywhere as long as the proper amount of sunshine is ensured, and the power generation capacity and equipment size are almost directly proportional to each other. Therefore, when used for small-capacity applications such as homes, solar cells can be installed by installing a small area on the roof of a building. There is an advantage, and not only is its use globally, but its research is also increasing.

태양전지는 반도체의 원리를 이용한 것으로서, p-n 접합된 반도체에 일정 수준 이상의 에너지를 갖는 빛을 조사하면 상기 반도체의 가전자가 자유롭게 이동될 수 있도록 여기되어 전자와 정공의 쌍(EHP : electron hole pair)을 생성한다. 생성된 전자와 정공은 서로 반대쪽에 위치하는 전극으로 이동하여 기전력을 발생시키게 된다.
The solar cell is based on the principle of a semiconductor. When a light having a certain level or more of energy is irradiated to a pn-bonded semiconductor, the solar cell is excited to move freely, thereby generating an electron hole pair (EHP). Create The generated electrons and holes move to the electrode located on the opposite side to generate an electromotive force.

상기 태양전지의 최초의 형태는 실리콘 기판에 불순물(B)을 도핑하여 p형 반도체를 형성시킨 다음에 그 위에 또 다른 불순물(P)을 도핑시켜 층의 일부를 n형 반도체화 함으로써 p-n 접합이 이루어지도록 한 실리콘계 태양전지로서 1세대 태양전지로 불린다.
In the first form of the solar cell, a pn junction is formed by doping an impurity (B) to a silicon substrate to form a p-type semiconductor and then doping another impurity (P) thereon to form a n-type semiconductor part of the layer. It is called the first generation solar cell as a silicon-based solar cell.

상기 실리콘계 태양전지는 에너지 전환효율과 셀 전환효율(실험실 최고의 에너지 전환효율에 대한 양산시 전환효율의 비율)이 비교적 높기 때문에, 상용화 정도가 가장 높다. 그러나, 상기 실리콘계 태양전지 모듈을 제조하기 위해서는 먼저 소재로부터 잉곳을 제조하고 잉곳을 웨이퍼화한 다음에 셀을 제조하고 모듈화하는 다소 복잡한 공정단계를 거쳐야 할 뿐만 아니라, 벌크 재질의 재료를 사용하기 때문에, 재료소비가 증가하므로 제조비용이 상승하는 문제가 있다.
Since the silicon-based solar cell has a relatively high energy conversion efficiency and cell conversion efficiency (ratio of conversion efficiency in mass production to the best energy conversion efficiency in the laboratory), the degree of commercialization is the highest. However, in order to manufacture the silicon-based solar cell module, not only has to go through a rather complicated process step of first manufacturing an ingot from a material, wafer ingots, and then manufacturing and modularizing a cell, but also using a bulk material. There is a problem that the manufacturing cost increases because of increased material consumption.

더욱이, 상기 실리콘계 태양전지는 실리콘의 결정형태가 단결정 혹은 다결정으로 되어야 하는데, 단결정 혹은 다결정을 갖는 실리콘을 제조하기 위해서는 복잡한 제조공정이 요구될 뿐 아니라 또한 제조비용이 상승한다. Moreover, the silicon-based solar cell should have a single crystal or polycrystalline silicon crystal form. In order to manufacture silicon having a single crystal or polycrystal, not only a complicated manufacturing process is required but also a manufacturing cost increases.

이러한 실리콘계 태양전지의 단점을 해결하기 위하여, 2세대 태양전지로 불리는 박막형 태양전지가 제안되었다. 박막형 태양전지는 상술한 과정으로 태양전지를 제조하는 것이 아니라, 실리콘 웨이퍼 대신 기판 위에 순차적으로 필요한 박막층을 적층하는 형태로 제조되므로 제조 과정이 단순하고, 두께가 얇고 제조비용이 저렴하다는 장점을 가진다.
In order to solve the disadvantage of the silicon-based solar cell, a thin-film solar cell called a second generation solar cell has been proposed. The thin film type solar cell is manufactured in the form of stacking a thin film layer sequentially on a substrate instead of a silicon wafer, instead of manufacturing the solar cell in the above-described process, and thus has a simple manufacturing process, a thin thickness, and a low manufacturing cost.

상기 박막형 태양전지에 적용되는 기판으로는 가공성 및 작업성을 고려하여 가요성이 우수하고 권취 및 전개가 용이한 유기 플렉서블(flexible) 기판이 주로 이용된다. 그러나, 유기 플렉서블 기판은 내열성이 충분히 확보되지 않아 가열에 의하여 쉽게 변형되기 때문에, 광 흡수층을 형성할 때 기판의 온도를 높게 할 수 없다는 단점이 있다. 또한, 유기 플렉서블 기판은 대개 투습성이 낮은 수지 기판이 사용되므로, 옥외에서 장시간 사용하는 경우에 내구성이 문제되고 외부적인 충격이나 마모에 의해 쉽게 열화된다.
As the substrate to be applied to the thin film solar cell, an organic flexible substrate having excellent flexibility and easy winding and development in consideration of workability and workability is mainly used. However, since the organic flexible substrate is not sufficiently secured in heat resistance and is easily deformed by heating, there is a disadvantage in that the temperature of the substrate cannot be increased when forming the light absorbing layer. In addition, since the organic flexible substrate is generally a resin substrate having a low moisture permeability, durability is a problem when used outdoors for a long time, and easily degraded by external impact or abrasion.

또한, 박막형 태양전지는 에너지 전환 효율이 실리콘계 태양전지보다 일반적으로 낮기 때문에 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 태양전지용 기판에 일정 수준의 표면거칠기를 부여하여 입사된 빛이 쉽게 방출되지 않도록 함으로써, 태양전지의 효율을 증가시키는 기술들이 개발되었다. 그러나, 이러한 기술들은 나노 사이즈의 표면거칠기를 부여하기 위해서, 복잡한 공정이 요구되거나, 제조 비용이 높은 문제가 있다.
In addition, since the thin film type solar cell has generally lower energy conversion efficiency than a silicon based solar cell, in order to solve this problem, a solar cell substrate is provided with a certain level of surface roughness so that incident light is not easily emitted. Techniques for increasing efficiency have been developed. However, these techniques require complex processes or high manufacturing costs in order to impart nano-sized surface roughness.

본 발명의 일 구현은 기판의 표면 거칠기를 제어함으로써, 태양전지의 에너지 효율을 증대시킬 수 있는 태양전지용 Fe-Ni 합금기판 제조방법을 제공하는 것이다.
One embodiment of the present invention is to provide a method for manufacturing a Fe-Ni alloy substrate for a solar cell that can increase the energy efficiency of the solar cell by controlling the surface roughness of the substrate.

본 발명의 다른 구현은 열팽창계수가 최적화된 태양전지용 Fe-Ni 합금기판 제조방법을 제공하는 것이다.
Another embodiment of the present invention is to provide a method for producing a Fe-Ni alloy substrate for solar cells with an optimized thermal expansion coefficient.

본 발명의 또 다른 구현은 강도, 경도, 내식성 및/또는 내구성이 우수한 태양전지용 Fe-Ni 합금기판 제조방법을 제공하는 것이다.
Another embodiment of the present invention is to provide a method for producing a Fe-Ni alloy substrate for solar cells excellent in strength, hardness, corrosion resistance and / or durability.

나아가 본 발명은 연속공정이 가능하며 생산성 우수한 태양전지용 Fe-Ni 합금기판 제조방법을 제공하는 것이다.
Furthermore, the present invention is to provide a method for producing a Fe-Ni alloy substrate for solar cells capable of continuous process and excellent productivity.

본 발명의 또 다른 구현은 가요성있는 박막의 태양전지용 Fe-Ni 합금기판 제조방법을 제공하는 것이다.
Another embodiment of the present invention is to provide a method for producing a flexible thin film Fe-Ni alloy substrate for solar cells.

본 발명의 제 1측면에 의하면, According to the first aspect of the present invention,

일정한 방향으로 수평 공급되는 전도성 모판의 일면 또는 양면에 철 전구체 2g/ℓ 내지 25g/ℓ, 니켈 전구체 40g/ℓ 내지 60g/ℓ 및 소디움 라우레스 황산염으로 구성되는 그룹으로부터 선택된 적어도 일종의 계면활성제 0.1g/ℓ 내지 4.0g/ℓ를 포함하는 전해액을 공급하는 단계; 0.1 g / at least of a surfactant selected from the group consisting of iron precursors 2g / l to 25g / l, nickel precursors 40g / l to 60g / l and sodium laureth sulfate on one or both sides of the conductive base plate horizontally fed in a constant direction supplying an electrolyte comprising 1 to 4.0 g / l;

상기 전도성 모판에 철과 니켈이 전착되도록 상기 전도성 모판의 일면 또는 양면에 이격되어 구비된 애노드 전극과 캐소드로 작용하는 상기 전도성 모판에 전류를 인가하는 단계; 및 Applying an electric current to the conductive base plate serving as a cathode and an anode electrode provided spaced apart from one or both surfaces of the conductive base plate such that iron and nickel are electrodeposited on the conductive base plate; And

상기 철과 니켈이 전착되어 형성된 철과 니켈의 합금 전착층을 분리하여 철과 니켈의 합금박을 얻는 단계를 포함하며, 태양전지용으로 사용되는 철과 니켈의 합금기판의 제조방법이 제공된다.
Separating the alloy electrodeposition layer of iron and nickel formed by electrodepositing the iron and nickel to obtain an alloy foil of iron and nickel, there is provided a method for producing an alloy substrate of iron and nickel used for solar cells.

본 발명의 제 2측면에 의하면, 상기 제 1측면에 있어서, 상기 철 전구체는 황산철, 염화철, 질산철 및 설파민산철로 구성되는 그룹으로부터 선택된 적어도 일종이며, 상기 니켈 전구체는 황산니켈, 염화니켈, 질산니켈 및 설파민산니켈로 구성되는 그룹으로부터 선택된 적어도 일종인, 태양전지용으로 사용되는 철과 니켈의 합금기판의 제조방법이 제공된다.
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the iron precursor is at least one selected from the group consisting of iron sulfate, iron chloride, iron nitrate, and iron sulfamate, and the nickel precursor is nickel sulfate, nickel chloride, A method for producing an alloy substrate of iron and nickel for use in a solar cell, which is at least one selected from the group consisting of nickel nitrate and nickel sulfamate, is provided.

본 발명의 제 3측면에 의하면, 상기 제 1측면에 있어서, 상기 태양전지용 Fe-Ni 합금기판은 0.05㎛ 내지 0.1㎛ 표면 거칠기(Rz)의 요철면을 가지며, 태양전지용으로 사용되는 철과 니켈의 합금기판의 제조방법이 제공된다.
According to the third aspect of the present invention, in the first aspect, the Fe-Ni alloy substrate for solar cells has an uneven surface having a surface roughness (Rz) of 0.05 µm to 0.1 µm, and is composed of iron and nickel used for solar cells. A method for producing an alloy substrate is provided.

본 발명의 제 4측면에 의하면, 상기 제 1측면에 있어서, 상기 Fe-Ni 합금기판은 니켈 34중량% 내지 62중량%, 잔부 철 및 기타 불가피한 불순물을 포함하며, 태양전지용으로 사용되는 철과 니켈의 합금기판의 제조방법이 제공된다.
According to the fourth aspect of the present invention, in the first aspect, the Fe—Ni alloy substrate includes 34 wt% to 62 wt% nickel, balance iron and other unavoidable impurities, and iron and nickel used for solar cells. Provided is a method for producing an alloy substrate.

본 발명의 일 구현에 의한 방법에 의해 기판의 표면 거칠기가 효율적으로 제어되어 태양전지의 에너지 효율을 증대시킬 수 있는 태양전지용 Fe-Ni 합금기판을 우수한 생산성으로 연속적으로 제조할 수 있다. 뿐만 아니라, 수평전기주조법에 의해 Fe과 Ni의 합금박이 균일한 두께로 형성될 뿐만 아니라, 두께의 조절이 용이하며, 대량생산이 가능하다. 또한, 상기 방법으로 제조되는 태양전지용 Fe-Ni 합금기판은 박막으로 가벼우면서도 우수한 강도, 경도, 내구성 및/또는 내식성을 갖는다. 또한, 니켈의 함량 제어에 의해 열팽창계수가 최적화된다.
The surface roughness of the substrate can be efficiently controlled by the method according to one embodiment of the present invention to continuously produce a Fe-Ni alloy substrate for solar cells that can increase the energy efficiency of the solar cell with excellent productivity. In addition, the alloy foil of Fe and Ni is formed to have a uniform thickness by the horizontal electroforming method, the thickness can be easily adjusted, and mass production is possible. In addition, the Fe-Ni alloy substrate for solar cells manufactured by the above method is light in weight and has excellent strength, hardness, durability and / or corrosion resistance. In addition, the thermal expansion coefficient is optimized by controlling the content of nickel.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 태양전지용 Fe-Ni 합금기판 제조에 사용되는 수평 전기주조장치 구성의 일례를 개략적으로 나타내는 도면이다.1 is a view schematically showing an example of the configuration of a horizontal electric casting apparatus used for manufacturing a Fe-Ni alloy substrate for a solar cell according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 계면활성제를 포함하는 전해액을 이용한 수평전기주조법으로 Fe-Ni 합금기판을 제조하므로써, 캐소드 모판에서 금속 전착층이 성장하는 금속면의 표면 거칠기를 일정한 수준으로 제어함에 기초한 것이다. 구체적으로, 기판의 표면 거칠기를 최적화하므로써 태양전지의 효율을 향상시킬 수 있다.
The present invention is based on controlling the surface roughness of a metal surface on which a metal electrodeposition layer grows on a cathode base plate by manufacturing a Fe-Ni alloy substrate by a horizontal electroforming method using an electrolyte solution containing a surfactant. Specifically, the efficiency of the solar cell can be improved by optimizing the surface roughness of the substrate.

종래 압연법으로 태양전지용 금속분리판을 제조하는 경우에는 금속분리판의 두께를 감소시키기 위해서 여러 차례의 열처리 및 압연공정을 거쳐야 하는데, 이 방법은 제조공정이 복잡하고 이로 인해 공정에 많은 에너지, 비용 및 시간이 소요되는 문제가 있으며, 일정한 형상을 유지하기가 곤란하다. 또한, 두께 편차가 발생하고, 표면 거칠기가 일정하지 않음은 물론, 에지 크랙(edge crack)이 발생하는 등의 문제가 발생하며, 제조 원가가 높고, 광폭의 금속 전착층 제조에 어려움이 있었다. 또한, 태양전지 기판으로 사용하기 위해서는 기판 표면거칠기의 관리가 필수적인데, 압연법으로 기판을 제조하는 경우에는, 개재물이 표면층에 분포하여 표면 거칠기를 제어하기 어려운 단점이 있다.
In the case of manufacturing a metal separator for solar cells by the conventional rolling method, it is necessary to undergo several heat treatment and rolling processes to reduce the thickness of the metal separator. This method is complicated in manufacturing process and consequently a lot of energy and cost in the process. And there is a problem that takes time, it is difficult to maintain a constant shape. In addition, there is a problem in that thickness variation occurs, surface roughness is not constant, and edge cracks occur, manufacturing costs are high, and there is a difficulty in manufacturing a wide metal electrodeposition layer. In addition, in order to use as a solar cell substrate, it is necessary to manage the surface roughness of the substrate. In the case of manufacturing the substrate by the rolling method, inclusions are distributed in the surface layer, which makes it difficult to control the surface roughness.

한편, 드럼 셀을 이용하여 전주법으로 금속 전착층을 제조하는 경우에는, 균일한 두께 및 표면 형상을 갖는 박막을 제조하기 위해서는 드럼 표면의 관리가 중요하다. 그러나, 이러한 드럼 표면의 관리를 위해서는 전체 공정의 운전을 중단시켜야 하는 단점이 있다. 또한, 전해액에 침지되는 드럼 표면의 면적에 따라 전착 속도가 결정되므로, 전주에 사용되는 드럼의 크기에 따라 생산 속도가 제한되고 큰 드럼의 사용에는 많은 비용이 소요되는 문제가 있다. 나아가, 생산 속도를 증가시키기 위하여서는 애노드와 캐소드 사이의 전해액 유동속도를 증가시켜야 하지만 애노드와 캐소드 사이의 형상이 곡률로 구성되어 있어 전해액 유동속도가 점차적으로 감소하는 문제가 있다.
On the other hand, when manufacturing a metal electrodeposition layer by the electroforming method using a drum cell, management of the drum surface is important in order to manufacture the thin film which has uniform thickness and surface shape. However, there is a disadvantage in that the operation of the drum surface must be stopped for the entire process. In addition, since the electrodeposition speed is determined according to the area of the drum surface immersed in the electrolyte, the production speed is limited depending on the size of the drum used in the pole, and there is a problem that the use of a large drum is expensive. In addition, in order to increase the production rate, the electrolyte flow rate between the anode and the cathode must be increased, but since the shape between the anode and the cathode is composed of curvature, the electrolyte flow rate gradually decreases.

그러나, 본 발명에 의한 일 구현에서는 수평 전기주조법을 사용하므로써 박막의 태양전지용으로 사용되는 철과 니켈의 합금기판을 연속적으로 제조할 수 있다. 또한, 모판의 양면에 동시에 철과 니켈의 합금 전착층을 형성할 수 있을 뿐만 아니라 전해액이 고속으로 공급되는 고속의 유동장을 사용할 수 있으므로 생산성이 향상된다.
However, in one embodiment of the present invention, by using a horizontal electroforming method, it is possible to continuously manufacture an alloy substrate of iron and nickel used for thin film solar cells. In addition, not only an alloy electrodeposition layer of iron and nickel can be formed on both sides of the mother plate at the same time, but also a high-speed flow field through which the electrolyte is supplied at high speed can be used, thereby improving productivity.

본 발명의 일 구현예에 따른 수평 전기주조에 의한 태양전지용 Fe-Ni 합금기판 제조방법은 일정한 방향으로 수평 공급되는 전도성 모판에 전해액을 공급하는 단계, 상기 전도성 모판 표면에 철과 니켈이 전착되도록 전류를 인가하는 단계, 철과 니켈이 전착되어 형성된 Fe-Ni 합금 전착층을 분리하여 Fe-Ni 합금박을 얻는 단계를 포함한다.
In the method of manufacturing a Fe-Ni alloy substrate for a solar cell by horizontal electroforming according to an embodiment of the present invention, supplying an electrolyte solution to a conductive base plate which is horizontally supplied in a predetermined direction, so that iron and nickel are electrodeposited on the surface of the conductive base plate. The step of applying a, and a step of obtaining a Fe-Ni alloy foil by separating the Fe-Ni alloy electrodeposition layer formed by electrodepositing iron and nickel.

수평 전기주조로 태양전지용 Fe-Ni 합금기판을 형성함에 있어서, 모판으로는 가요성 및 전도성을 갖는 모판이라면 특별한 제한 없이 사용할 수 있다. 이와 같은 모판은 일면 또는 양면에 산화피막, 구체적으로는 금속 산화물 피막이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 금속 산화물 피막으로는 이로써 한정하는 것은 아니지만, 티타늄 산화물, 크롬 산화물, 리튬 산화물, 이리듐 산화물 또는 백금 산화물 등이 형성될 수 있다. 구체적으로는 예를 들어, 상기 금속 산화물 피막이 형성된 스테인레스, 티타늄 등의 금속기판이 사용될 수 있다. 또한 예를들어, 전도성 및 가요성을 갖는 플라스틱 기판이 사용될 수 있다. 구체적으로는 플라스틱 기판에 대한 전도성 및 가요성은 금속산화물 및/또는 금속층을 형성하는 일반적으로 알려진 방법으로 부여될 수 있다. 예를들어, 상기한 금속 산화물 피막 및/또는 백금층이 형성된 플라스틱 기판이 사용될 수 있다.
In forming the Fe-Ni alloy substrate for solar cells by horizontal electroforming, any substrate having flexibility and conductivity may be used as the substrate without particular limitation. It is preferable that such a mother plate has an oxide film, specifically, a metal oxide film formed on one or both surfaces. As the metal oxide film, titanium oxide, chromium oxide, lithium oxide, iridium oxide, platinum oxide, or the like may be formed although not limited thereto. Specifically, for example, a metal substrate such as stainless steel or titanium in which the metal oxide film is formed may be used. Also for example, plastic substrates having conductivity and flexibility can be used. Specifically, the conductivity and flexibility for plastic substrates can be imparted by generally known methods of forming metal oxides and / or metal layers. For example, a plastic substrate on which the above-described metal oxide film and / or platinum layer is formed may be used.

모판에 전착에 의해 형성되는 Fe-Ni 합금 전착층이 모판과 견고한 결합을 갖는 경우, Fe-Ni 합금 전착층을 모판에서 분리하는 것이 용이하지 않으므로, 모판 표면에 산화피막이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 모판 표면의 산화피막으로 인하여 모판 표면에 Fe-Ni 합금 전착층이 전착되더라도 모판 표면에 대한 부착력이 약하기 때문에 모판으로부터 Fe-Ni 합금 전착층을 용이하게 박리할 수 있다.
When the Fe—Ni alloy electrodeposition layer formed by electrodeposition on the mother plate has a firm bond with the mother plate, it is not easy to separate the Fe—Ni alloy electrodeposition layer from the mother plate, so that an oxide film is preferably formed on the mother plate surface. Even if the Fe—Ni alloy electrodeposition layer is electrodeposited on the surface of the mother plate due to the oxide film on the surface of the mother plate, since the adhesion to the surface of the mother plate is weak, the Fe—Ni alloy electrodeposition layer can be easily peeled from the mother plate.

필요에 따라 상기 모판의 표면은 표면 거칠기가 조절될 수 있다. 이와 같이 모판의 표면은 표면 거칠기를 조절하기 위해 모판의 표면을 연마하는 단계를 추가로 행할 수 있다. 이와 같이 모판의 표면의 조절된 표면 거칠기는 전착에 의해 얻어지는 금속전착층면에 그대로 전사된다. 상기 연마는 필요에 따라 모판의 일면 또는 양면 모두에 행할 수 있다.
If necessary, the surface roughness of the mother plate may be controlled. As such, the surface of the mother plate may be further subjected to the step of polishing the surface of the mother plate to control the surface roughness. The controlled surface roughness of the surface of the mother plate is thus transferred to the metal electrodeposition layer surface obtained by electrodeposition. The polishing can be performed on one side or both sides of the base plate as necessary.

상기 모판의 표면의 거칠기 조절은 본 기술분야에서 알려져 있는 적절한 기계적, 화학적 또는 기계 화학적 연마장치를 적용할 수 있다. 예를 들어, 폴리싱과 같은 기계적 연마, 에칭과 같은 화학적 연마, 반도체 공정에서 주로 사용되는 CMP(Chemical Mechanical Polishing) 방법과 같은 화학기계적 연마 등을 들 수 있다. 전주를 이용한 Fe-Ni 합금박 제조에 있어서, Fe-Ni 합금박의 품질은 표면거칠기에 의해 상당 부분 좌우되는 경향을 보인다. 예를 들어, 모판에 전착되는 전착층은 모판의 표면거칠기를 전사하므로 모판의 표면 거칠기가 불량한 부위가 전사되어 얻어지는 Fe-Ni 합금박은 전기, 전자 및/또는 소자 재료등으로 이용시 전기적 단락 및 불량이 야기할 우려가 있다. 따라서, 모판에 대한 표면거칠기는 얻어지는 Fe-Ni 합금박의 사용용도에 따라 적절하게 조절하는 것이 바람직하며, 특별히 한정하는 것은 아니지만, 예를 들어, 태양전지 기판용 소재의 용도로 사용하는 경우에는 200㎚ 이하의 표면거칠기를 갖도록 모판 표면을 고르고 편편하게 연마할 수 있다.
Control of the roughness of the surface of the mother plate may be applied to any suitable mechanical, chemical or mechanical chemical polishing apparatus known in the art. Examples thereof include mechanical polishing such as polishing, chemical polishing such as etching, and chemical mechanical polishing such as a chemical mechanical polishing (CMP) method mainly used in semiconductor processes. In the production of Fe-Ni alloy foil using a pole, the quality of the Fe-Ni alloy foil tends to be largely influenced by the surface roughness. For example, the electrodeposited layer electrodeposited to the mother plate transfers the surface roughness of the mother plate, so that the Fe-Ni alloy foil obtained by transferring the poor surface roughness of the mother plate is free from electrical shorts and defects when used as an electrical, electronic and / or device material. It may cause. Therefore, it is preferable to adjust the surface roughness with respect to a mother board suitably according to the usage of the obtained Fe-Ni alloy foil, and it is although it does not specifically limit, For example, when using it for the use of the material for solar cell substrates, it is 200 The substrate surface can be evenly and smoothly polished to have a surface roughness of less than or equal to nm.

나아가, 상기 모판은 전착 공정 전에 필요에 따라서 모판 표면의 불순물 등을 제거하기 위한 모판 세척단계를 추가적으로 포함할 수 있다. 상기 모판 세척은 특별히 한정하는 것은 아니며, 이 기술분야에 일반적으로 알려져 있는 방법으로 행할 수 있다. 이로써 한정하는 것은 아니지만, 예를들어, 산성용액 또는 물을 이용하여 세척할 수 있다. 산성용액은 기판 세척에 사용되는 것으로 일반적으로 알려져 있는 어떠한 산성용액일 수 있다. 그 후에, 고압 공기, 고온가스를 분사하거나 또는 모판을 가열하여 필요에 따라 추가적으로 건조할 수 있다.
Furthermore, the mother plate may further include a mother plate washing step for removing impurities, etc. on the surface of the mother plate as needed before the electrodeposition process. The mother-plate washing is not particularly limited and can be carried out by a method generally known in the art. Although not limited to this, it can wash | clean, for example using acidic solution or water. The acidic solution can be any acidic solution generally known for use in substrate cleaning. Thereafter, high pressure air, hot gas may be injected or the base plate may be heated to further dry as necessary.

상기와 같은 모판은 수평 전기주조 셀 내로 연속적으로 공급하며, 일정한 방향으로 공급한다. 여기서 상기 '전기주조 셀'이라 함은 모판 상에 전해액이 공급되어 금속 이온, 구체적으로는 철 및 니켈 이온이 전해 석출반응에 의해 모판 표면에 전착되어 Fe-Ni 합금 전착층을 형성하는 반응이 일어나는 단위 전지로 정의할 수 있다. 그리고 '일정한 방향'이란, 모판이 전기주조 셀 내로 공급된 후, 적어도 상기 수평 셀을 빠져나올 때까지 모판의 진행방향이 달라지지 않고 일 방향으로 진행함을 의미한다. 이와 같은 모판의 진행 방향을 본 명세서에서는 경우에 따라서는 '수평방향' 또는 단순히 '수평'이라고 표현되기도 하며, 나아가, 모판이 전기주조 셀을 수평방향으로 진행하여 전해액 내의 금속 이온(철 이온 및 니켈 이온)이 모판에 전해 석출되는 것을 나타내기 위해 상기 전기주조 셀을 '수평 셀'이라 하기도 한다.
Such base plates are continuously supplied into the horizontal electroforming cell and are supplied in a constant direction. In this case, the 'electro-casting cell' refers to an electrolytic solution supplied onto a mother plate where metal ions, specifically, iron and nickel ions are electrodeposited on the surface of the mother plate by an electrolytic precipitation reaction to form a Fe-Ni alloy electrodeposition layer. It can be defined as a unit cell. In addition, the term “constant direction” means that the advancing direction of the mother board does not change until at least the horizontal cell exits the horizontal cell after the mother plate is supplied into the electroforming cell and proceeds in one direction. In this specification, the advancing direction of the mother plate may be referred to as 'horizontal direction' or simply 'horizontal' in some cases, and furthermore, the mother plate advances the electroforming cell in the horizontal direction so that the metal ions (iron ions and nickel) in the electrolyte The electroforming cell is also referred to as a 'horizontal cell' to indicate that ions) are electrolytically deposited on the mother plate.

모판을 연속적으로 공급하기 위해 이로서 한정하는 것은 아니지만, 코일 형태로 권취되어 있는 모판을 수평 셀 내로 공급할 수 있으며, 나아가, 이러한 모판이 모두 공급된 경우에는 다른 코일 형태로 권취되어 있는 모판을 앞서 공급된 모판에 이어서 연속적으로 공급할 수 있다. 이때, 필요에 따라서는 앞선 모판의 후단과 뒤따르는 모판의 선단을 용접 등과 같은 소정의 접합방법으로 접합하여 연속적으로 공급할 수 있다. 나아가, 용이하게 접합하기 위해 접합되는 각각의 말단을 적당한 형상으로 가공할 수도 있다.
The present invention is not limited to this in order to continuously supply the mother board, but the mother board wound in the form of a coil can be supplied into the horizontal cell. Furthermore, when all of the mother boards are supplied, the mother board wound in the form of another coil is supplied with Subsequent to the mother plate can be fed continuously. At this time, if necessary, the rear end of the preceding base plate and the leading end of the following base plate can be joined by a predetermined bonding method such as welding and continuously supplied. Furthermore, in order to easily join, each terminal joined can also be processed to a suitable shape.

상기 모판은 모판의 폭 방향 에지부와 접촉하여 모판을 수평 셀 내로 이송시키는 한 쌍의 컨덕트 롤에 의해 수평 셀 내로 수평방향으로 공급될 수 있다. 이때, 상기 수평 셀 내로 공급되는 모판의 어느 한 면에 전해액을 공급하여 일면 전기주조를 행할 수 있음은 물론, 양면 모두에 전해액을 공급하여 양면에 철과 니켈을 전해 석출시킴으로써 Fe-Ni 합금 전착층의 생산속도를 증대시킬 수 있다.
The base plate may be supplied horizontally into the horizontal cell by a pair of conductor rolls which contact the width edge of the base plate to transfer the base plate into the horizontal cell. At this time, the electrolytic solution may be supplied to one side of the mother plate supplied into the horizontal cell to perform electroforming on one side, and the electrolytic solution may be supplied to both sides to electrolytically deposit iron and nickel on both sides to deposit the Fe-Ni alloy. Can increase the production speed.

상기와 같이 수평 셀 내로 모판이 공급되면, 모판의 일면 또는 양면에 전해액 공급 노즐을 통해 전해액을 공급하고, 모판과 애노드 전극에 의해 형성된 수평 유로를 통해 전해액이 이동하면서 인가된 전류에 의한 캐소드 전극의 역할을 하는 모판과 애노드 전극의 작용으로 의한 전해 석출로 철 이온과 니켈 이온이 모판의 표면에 석출되어 Fe-Ni 합금 전착층을 형성한다.
When the mother plate is supplied into the horizontal cell as described above, the electrolyte is supplied to one side or both sides of the mother plate through the electrolyte supply nozzle, and the electrolyte moves through the horizontal flow path formed by the mother plate and the anode electrode, and thus the cathode of the cathode is applied. Electrolytic precipitation by the action of the mother plate and the anode electrode, which plays a role, precipitates iron and nickel ions on the surface of the mother plate to form an Fe-Ni alloy electrodeposition layer.

종래의 드럼형 전기주조 셀의 경우에는 캐소드로 제공되는 모판 형상이 드럼 형상으로 곡률을 가져 전해액의 유로 역시 곡률을 형성하며, 이로 인해 전해액의 유속이 점차적으로 느려져서 전착 속도의 저하를 초래하고, 또 얻어지는 금속 전착층의 두께가 불균일하게 되는 문제점을 가지고 있다. 나아가, 드럼 표면에 산화막을 형성하는 경우, 이러한 과정에서 전해액 내에 불순물이 유입되는 결과를 초래하여, 전해액 관리가 용이하지 않은 문제가 있다.
In the case of the conventional drum type electroforming cell, the shape of the mother plate provided as the cathode has a curvature in the shape of a drum, so that the flow path of the electrolyte also forms a curvature, which causes the flow rate of the electrolyte to gradually decrease, resulting in a decrease in the electrodeposition rate. There exists a problem that the thickness of the metal electrodeposition layer obtained becomes nonuniform. Furthermore, in the case where the oxide film is formed on the drum surface, impurities are introduced into the electrolyte during this process, and thus there is a problem that the management of the electrolyte is not easy.

그러나, 수평 셀의 경우 수평으로 형성된 유로를 가지므로 전해액의 유동 속도가 감소되는 현상 없이 전해액을 고속으로 공급할 수 있어 철 및 니켈 이온의 전착속도를 증가시킬 수 있다. 전해액의 공급 속도(Re, 레이놀즈 수)는 최대 5,000으로 공급할 수 있으며, 모판의 진행 속도에 따라 상대속도를 적절하게 증가 또는 감소시킬 수 있다. 또한, 전착 반응의 상태에 따라 전해액을 층류(물줄기가 흔들림이 없이 일직선으로 공급되는 유체의 유동으로, 직진성을 가짐)의 유동속도로 공급할 수도 있으며, 안정적인 전착반응이 형성된 후에는 고속의 난류(물줄기가 좌우로 흔들리면서 공급되는 유체의 유동) 유동속도로 공급할 수 있다. 초기 전착시 전해액의 유동장 속도를 크게 하면 전착층의 박리가 발생하여 전착이 실패할 수 있으며, 전착층이 수 마이크로 수준으로 성장하게 되면 전착층에 발생한 응력으로 밀착성이 향상되어 고속의 유동장을 사용할 수 있는 것이다. 한편, 고속의 유동장을 사용할 때 제한되는 유체 공급속도 영역은 전착층과 모판 사이의 표면 장력을 넘어선 유동속도 이하로 공급하는 것이 바람직하다. 전착층과 모판 사이의 표면 장력을 넘어선 유동속도로 전해액을 공급하면 전해액의 공급으로 인한 유동장과 전착층 사이의 전단응력이 전착층과 모판 사이의 표면장력을 초과하여 전착층의 박리가 발생할 수 있다.
However, in the case of the horizontal cell, since the flow path is formed horizontally, the electrolyte can be supplied at high speed without a phenomenon that the flow rate of the electrolyte is reduced, thereby increasing the electrodeposition rate of iron and nickel ions. The supply rate of electrolyte (Re, Reynolds number) can be supplied up to 5,000, and the relative speed can be appropriately increased or decreased depending on the progress of the mother plate. In addition, depending on the state of the electrodeposition reaction, the electrolyte may be supplied at a flow rate of laminar flow (the flow of fluid supplied in a straight line without shaking the water, having straightness), and a high speed turbulence (water stem) after a stable electrodeposition reaction is formed. Can be supplied at a flow rate). If the flow rate of the electrolyte is increased during initial electrodeposition, the electrodeposition layer may come off and electrodeposition may fail.If the electrodeposition layer grows to several micro levels, the adhesion may be improved by the stress generated in the electrodeposition layer, thereby enabling the use of a high speed flow field. It is. On the other hand, it is preferable to supply a fluid supply rate region limited when using a high speed flow field below the flow rate beyond the surface tension between the electrodeposition layer and the mother plate. When the electrolyte is supplied at a flow rate that exceeds the surface tension between the electrodeposited layer and the mother plate, the shear stress between the flow field and the electrodeposited layer due to the supply of the electrolyte exceeds the surface tension between the electrodeposited layer and the mother plate, which may cause the electrodeposition layer to peel off. .

상기 전해액은 전해액을 수용하는 전해조로부터 노즐을 통하여 모판의 표면에 공급되는데, 이와 같은 전해액은 모판 진행방향에 대하여 동일한 방향 및 반대 방향으로 공급될 수 있다. 이와 같이 함으로써 모판 표면에의 철 성분 및 니켈 성분의 전착 속도를 더욱 높일 수 있다.
The electrolyte is supplied to the surface of the mother plate through the nozzle from the electrolytic cell containing the electrolyte, such electrolyte may be supplied in the same direction and in the opposite direction with respect to the traveling direction of the mother plate. In this way, the electrodeposition rate of the iron component and the nickel component on the surface of the mother plate can be further increased.

한편, 필요에 따라 전착에 사용된 전해액은 다시 전해액 저장조로 회수할 수 있다. 이때, 회수되는 전해액은 전착에 의한 철 및 니켈 이온의 소모로 인하여, 철 이온 및 니켈 이온 농도가 전착에서 요구되는 농도보다 낮아질 것이므로, 적절하게 철 이온 및 니켈 이온을 보충하여 소정의 철 이온 및 니켈 이온 농도로 조절할 수 있다.
On the other hand, the electrolyte used for electrodeposition can be recovered by electrolyte storage tank again as needed. At this time, the recovered electrolyte is due to the iron and nickel ions consumed by electrodeposition, the iron ions and nickel ions concentration will be lower than the concentration required in the electrodeposition, appropriately supplement the iron ions and nickel ions to a predetermined iron ions and nickel It can be adjusted by ion concentration.

상기 전해액은 폴리에틸렌글리콜계 계면활성제, 철 전구체 및 니켈 전구체를 포함하는 수용액으로, 폴리에틸렌글리콜계 계면활성제, 철 전구체 및 니켈 전구체를 포함하는 한, 전해액의 조성은 특히 한정하는 것은 아니면, 전기주조에 통상적으로 사용하는 어떠한 전해액 일 수 있다.
The electrolyte solution is an aqueous solution containing a polyethylene glycol-based surfactant, an iron precursor and a nickel precursor, and as long as the electrolyte solution contains a polyethylene glycol-based surfactant, an iron precursor and a nickel precursor, the composition of the electrolyte is not particularly limited, and is usually used for electroforming. It may be any electrolyte used.

상기 계면활성제는 모판에 형성되는 Fe-Ni 전착층의 표면 거칠기 제어를 위해 투입된다. 계면활성제를 포함하지 않는 전해액을 사용한 전기주조로 얻어지는 전착층의 성장하는 금속표면은 매우 거칠고 불규칙적이다. 그러나, 전해액에 계면활성제를 첨가하므로써 전해액 중의 금속이온 성분이 균일하게 분산되어 표면거칠기의 정도가 작고 균일하게 제어된 전착층이 얻어진다. 따라서, 본 발명의 일 구현에 의한 방법에서는 계면활성제를 포함하는 전해액을 사용하여 형성되는 Fe-Ni 합금 전착층이 성장하는 면(이하, '전착층 성장면'이라 한다.), 즉, 전착층이 모판과 접촉되는 면의 반대면에 일정하고 균일한 표면거칠기가 부여될 수 있다. 즉, 상기 계면활성제에 의해 Fe-Ni 전착층의 표면이 일정하고 균일하게 평탄화될 수 있다. 구체적으로, Fe-Ni 합금기판의 표면거칠기(Rz)를 0.05㎛ 내지 0.1㎛로 제어함으로써, 태양전지의 에너지 효율이 향상되는 태양전지용 Fe-Ni 합금기판이 얻어진다. 상기 표면 거칠기가 0.05㎛미만이면 가둠 효과 즉, 태양전지 내에 빛이 머무는 기간이 짧아지게 되어, 태양전지의 효율 상승 효과가 불충분 할 수 있다. 한편, 상기 표면 거칠기가 0.1㎛를 초과하도록 제어하고자 하는 경우에는 기판의 박막화가 용이하지 않으므로 박막형 태양전지에 부적합하게 된다. 따라서, 상기 표면 거칠기를 0.05㎛ 내지 0.1㎛ 범위로 제어하는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명에 의해 얻어지는 Fe-Ni 합금 전착층(박막)에서 Fe과 Ni의 함량을 특히 제한하는 것은 아니지만,
The surfactant is added to control the surface roughness of the Fe—Ni electrodeposition layer formed on the mother plate. The growing metal surface of the electrodeposition layer obtained by electroforming using an electrolyte solution containing no surfactant is very rough and irregular. However, by adding a surfactant to the electrolyte solution, the metal ion components in the electrolyte solution are uniformly dispersed to obtain a uniformly controlled electrodeposition layer with a small degree of surface roughness. Therefore, in the method according to the embodiment of the present invention, the surface on which the Fe-Ni alloy electrodeposition layer formed by using an electrolyte solution containing a surfactant grows (hereinafter, referred to as an 'electrode layer growth surface'), that is, an electrodeposition layer Constant and uniform surface roughness can be imparted to the surface opposite to the surface in contact with the mother plate. That is, the surface of the Fe—Ni electrodeposition layer may be uniformly and uniformly flattened by the surfactant. Specifically, by controlling the surface roughness (Rz) of the Fe—Ni alloy substrate to 0.05 μm to 0.1 μm, a Fe-Ni alloy substrate for solar cells having improved energy efficiency of the solar cell is obtained. If the surface roughness is less than 0.05 μm, the confinement effect, that is, the duration of light staying in the solar cell is shortened, and the effect of increasing efficiency of the solar cell may be insufficient. On the other hand, when the surface roughness is to be controlled to exceed 0.1㎛ is not easy to thin the substrate is not suitable for thin film solar cells. Therefore, it is preferable to control the surface roughness in the range of 0.05 μm to 0.1 μm. In addition, the content of Fe and Ni in the Fe-Ni alloy electrodeposition layer (thin film) obtained by the present invention is not particularly limited,

Fe-Ni 합금 기판의 열팽창 계수를 태양전지를 구성하는 다른 구성성분과 유사한 수준, 예를들어, 4x10-6m/K 내지 12x10-6 m/K로 제어하기 위해서, Fe-Ni 합금 기판에서 Ni의 함량이 34-62중량%인 것이 바람직하다. 구체적으로, 상기 Fe-Ni 합금 기판은 Ni 34-62중량%, 잔부 철 및 기타 불가피한 불순물을 포함할 수 있다. 상기 기타 불가피한 불순물은 통상의 제조과정에서는 원료 또는 주위 환경으로부터 불가피하게 혼입될 수 있으므로, 이를 배제할 수는 없다. 이들 불순물들은 통상의 제조과정의 기술자라면 누구라도 알 수 있는 것이기 때문에 그 모든 내용을 특별히 본 명세서에서 언급하지는 않는다.
In order to control the coefficient of thermal expansion of the Fe-Ni alloy substrate to a level similar to the other components constituting the solar cell, for example, 4x10 -6 m / K to 12x10 -6 m / K, Ni in the Fe-Ni alloy substrate It is preferable that the content of is 34-62 wt%. Specifically, the Fe-Ni alloy substrate may include 34-62 wt% Ni, balance iron, and other unavoidable impurities. The other unavoidable impurities may be inevitably incorporated from raw materials or the surrounding environment in a conventional manufacturing process, and thus cannot be excluded. These impurities are not specifically mentioned in this specification, as they are known to any person skilled in the art of manufacturing.

상기 전해액 중 철 전구체, 니켈 전구체 및 계면활성제의 함량은 특히 한정하는 것은 아니며, 모판의 이동속도, 전해액 공급 속도, Fe-Ni 합금기판의 두께, 표면거칠기, 및 열팽창계수 및 Fe-Ni 합금기판에서 Fe과 Ni의 함량 등에 적합하게 조절할 수 있다.
The content of the iron precursor, the nickel precursor and the surfactant in the electrolyte is not particularly limited, and the movement speed of the mother plate, the electrolyte supply speed, the thickness of the Fe-Ni alloy substrate, the surface roughness, the coefficient of thermal expansion, and the Fe-Ni alloy substrate It can adjust suitably content of Fe and Ni.

예를들어, 상기 전해액은 철 전구체 2g/ℓ 내지 25g/ℓ, 니켈 전구체 40g/ℓ 내지 60g/ℓ 및 계면활성제 0.1g/ℓ 내지 4.0g/ℓ을 포함하는 수용액이며, 전도보조제, 착화제 및 응력완화제 등과 같은 전해액에 일반적으로 첨가되는 기타 첨가제를 필요에 따라 일반적으로 사용되는 양으로 포함할 수 있다.
For example, the electrolyte solution is an aqueous solution containing 2g / l to 25g / l of the iron precursor, 40g / l to 60g / l nickel precursor and 0.1g / l to 4.0g / l surfactant, the conductive aid, complexing agent and Other additives generally added to the electrolyte, such as stress relieving agents, may be included in amounts generally used as necessary.

철 전구체는 이로써 한정하는 것은 아니지만, 예를들어, 황산철, 염화철, 질산철 및 설파민산철로 구성되는 그룹으로부터 선택된 적어도 일종일 수 있다. 니켈 전구체는 이로써 한정하는 것은 아니지만, 예를들어, 황산니켈, 염화니켈, 질산니켈 및 설파민산니켈로 구성되는 그룹으로부터 선택된 적어도 일종일 수 있다. 상기 계면활성제로는 폴리에틸렌글리콜 및/또는 소디움 라우레스 황산염이 사용될 수 있다.
The iron precursor may be at least one selected from the group consisting of, for example, iron sulfate, iron chloride, iron nitrate, and iron sulfamate. The nickel precursor may be at least one selected from the group consisting of, for example, but not limited to, nickel sulfate, nickel chloride, nickel nitrate and nickel sulfamate. Polyethylene glycol and / or sodium laureth sulfate may be used as the surfactant.

상기와 같은 수평 셀을 통한 전착과정은 연속적으로 복수 회 수행할 수 있다. 이와 같이 수평 셀을 통한 전착과정을 복수 회 수행하는 경우, 각각의 수평 셀에서 전착이 수행됨으로써 얻어지는 Fe-Ni 합금 전착층의 두께를 증가시킬 수 있어, Fe-Ni 합금 전착층의 두께를 필요에 따라 제어할 수 있으며, 모판을 보다 고속으로 공급하더라도 원하는 두께를 갖는 Fe-Ni 합금 전착층을 얻을 수 있어 생산성을 향상시킬 수 있다. 전착과정을 복수로 행하는 경우, 복수의 전착과정에서 공정조건 및 전해액의 조성을 같거나 혹은 다르게 할 수 있다. 전착과정의 반복 회수는 한정되는 것은 아니며, 원하는 전착정도 등에 따라 적합하게 선택할 수 있다.
The electrodeposition process through the horizontal cell as described above may be performed a plurality of times in succession. As described above, when the electrodeposition process through the horizontal cell is performed a plurality of times, the thickness of the Fe-Ni alloy electrodeposition layer obtained by electrodeposition in each horizontal cell can be increased, so that the thickness of the Fe-Ni alloy electrodeposition layer is required. According to the present invention, the Fe-Ni alloy electrodeposition layer having a desired thickness can be obtained even if the mother plate is supplied at a higher speed, thereby improving productivity. When a plurality of electrodeposition processes are performed, the process conditions and the composition of the electrolyte solution may be the same or different in the plurality of electrodeposition processes. The number of repetitions of the electrodeposition process is not limited, and may be appropriately selected depending on the desired degree of electrodeposition.

상기 Fe-Ni 합금의 전착층(박막)의 두께는 특별히 한정하지 않는다. 다만, 합금박의 두께가 20㎛ 미만인 경우에는 얻어지는 합금박이 지나치게 얇아 이후의 취급이 용이하지 않고, 70㎛를 초과하는 경우에는 압연에 의한 금속박을 제조하는 것에 비하여 경제성이 떨어질 수 있다. 따라서 20-70㎛의 두께로 합금 전착층을 성장시키는 것이 합금박의 취급 용이성 및 경제성 측면에서 바람직하다.
The thickness of the electrodeposition layer (thin film) of the said Fe-Ni alloy is not specifically limited. However, when the thickness of the alloy foil is less than 20 μm, the resulting alloy foil is too thin, so that subsequent handling is not easy, and when it exceeds 70 μm, the economy may be inferior to that of manufacturing the metal foil by rolling. Therefore, it is preferable to grow an alloy electrodeposition layer in the thickness of 20-70 micrometers from the viewpoint of the ease of handling and economics of alloy foil.

한편, 상기 모판상에 형성된 Fe-Ni 합금 전착층의 표면에 전해액이 잔류할 수 있으므로, Fe-Ni 합금 전착층의 표면을 필요에 따라 임의로 세척하는 것이 바람직하다. 이러한 세척에는 산성용액 또는 물을 이용하여 세척할 수 있으며, 나아가, 잔류 전해액을 효과적으로 제거하기 위하여 유연한 브러쉬(brush) 등을 사용할 수도 있다. 상기 산성용액은 금속표면 세척에 사용가능한 것으로 알려져 있는 어떠한 것일 수 있으며, 특히 한정하는 것은 아니다. 이와 같은 세척은 모판에 철과 니켈이 전착되어 전착층이 형성된 상태에서 수행할 수도 있으나, Fe-Ni 합금 전착층을 모판으로부터 분리한 후에 Fe-Ni 합금박을 세척 할 수도 있다. 그 후, 필요에 따라 임의로 Fe-Ni 합금 전착층 또는 Fe-Ni 합금박 표면에 고압 공기 또는 고온 가스를 분사하거나 또는 가열 등의 방법으로 건조시킬 수 있다.
On the other hand, since the electrolyte may remain on the surface of the Fe-Ni alloy electrodeposition layer formed on the mother plate, it is preferable to optionally wash the surface of the Fe-Ni alloy electrodeposition layer as necessary. Such washing may be performed using an acidic solution or water, and in addition, a flexible brush or the like may be used to effectively remove the residual electrolyte. The acidic solution may be any one known to be usable for metal surface cleaning, and is not particularly limited. Such washing may be performed in a state in which an electrodeposition layer is formed by electrodepositing iron and nickel on the mother plate, but the Fe—Ni alloy foil may be washed after separating the Fe—Ni alloy electrodeposition layer from the mother plate. Thereafter, if desired, high pressure air or hot gas may be sprayed on the surface of the Fe—Ni alloy electrodeposition layer or the Fe—Ni alloy foil or dried by a method such as heating.

상기 전착된 Fe-Ni 합금 전착층을 모판으로부터 분리하여 태양전기 기판으로 사용되는 Fe-Ni 합금박을 얻는다. 모판과 Fe-Ni 합금 전착층과의 전단응력의 차이를 이용하여 모판으로부터 Fe-Ni 합금 전착층을 분리할 수 있다. Fe-Ni 합금 전착층은 모판상의 산화피막에 대하여 표면 장력으로 결합되어 있기 때문에, 전단응력 차이로 용이하게 분리할 수 있다. 이와 같은 전단응력 차이에 의한 Fe-Ni 합금 전착층의 분리는 복수의 롤러를 통과시킴으로써 수행할 수 있다. 나아가, Fe-Ni 합금 전착층의 이동 속도와 모판의 이동속도 차이에 의한 전단력으로 분리할 수 도 있다. 한편, 모판의 양면에 전착층이 형성된 경우에는 상부와 하부의 Fe-Ni 합금 전착층을 동시에 분리할 수도 있으며, 또는 시간차를 주어 분리할 수도 있다. The electrodeposited Fe—Ni alloy electrodeposition layer is separated from the mother board to obtain a Fe—Ni alloy foil used as a solar electric substrate. The difference in the shear stress between the base plate and the Fe-Ni alloy electrodeposition layer can be used to separate the Fe-Ni alloy electrodeposition layer from the base plate. Since the Fe-Ni alloy electrodeposition layer is bonded by the surface tension with respect to the oxide film on a base plate, it can isolate easily by the shear stress difference. Separation of the Fe—Ni alloy electrodeposition layer due to such a shear stress difference can be carried out by passing through a plurality of rollers. Furthermore, it can be separated by the shear force due to the difference in the moving speed of the Fe-Ni alloy electrodeposition layer and the moving speed of the mother plate. On the other hand, when the electrodeposition layer is formed on both sides of the mother plate, the upper and lower Fe-Ni alloy electrodeposition layer may be separated at the same time, or may be separated by giving a time difference.

상기 얻어진 Fe-Ni 합금박은 사용되는 용도에 따라 다양한 작업 공정 온도에노출될 수 있다. 예를들어, 합금박이 300~600℃의 고온으로 공정처리되는 경우에, 비정상 결정립 성장이 발생하여 Fe-Ni 합금박의 나노 구조 미세조직이 마이크로 구조의 조직으로 변화를 초래하게 된다. 이와 같은 비정상 결정립의 성장에 의한 미세 조직의 변화는 Fe-Ni 합금박을 적용하여 목적으로 하는 제품을 제조하는 공정 중에 제품에 대한 불량을 발생시킬 수 있다. 예를 들어, Fe-Ni 합금박에 전자회로 등이 형성된 경우에는 고온의 공정 중에 그 회로의 박리 또는 단선을 야기할 수 있다. 따라서, 비정상 결정립 성장을 야기하는 온도 영역에서 얻어진 Fe-Ni 합금박이 사용되는 경우에는, 필요에 따라 임의로 사전에 Fe-Ni 전착층 또는 모판에서 Fe-Ni 전착층을 분리하여 얻은 Fe-Ni 합금박을 열처리하여 미리 마이크로 구조의 미세조직으로 변화시킴으로써 공정 중에 미세조직이 변화하는 것을 미연에 방지하는 것이 바람직하다.
The obtained Fe—Ni alloy foil may be exposed to various working process temperatures depending on the intended use. For example, when the alloy foil is processed to a high temperature of 300 ~ 600 ℃, abnormal grain growth occurs to cause the nano-structure microstructure of the Fe-Ni alloy foil changes to the microstructured structure. Such a change in the microstructure due to the growth of abnormal grains may cause a defect in the product during the process of manufacturing the target product by applying the Fe-Ni alloy foil. For example, when an electronic circuit etc. are formed in Fe-Ni alloy foil, it may cause peeling or disconnection of the circuit during a high temperature process. Therefore, when the Fe-Ni alloy foil obtained in the temperature range causing abnormal grain growth is used, the Fe-Ni alloy foil obtained by separating the Fe-Ni electrodeposition layer from the Fe-Ni electrodeposition layer or the mother plate arbitrarily as needed, It is preferable to prevent the change of the microstructure during the process by heat-treating and changing the microstructure of the microstructure in advance.

상기한 열처리 조건은 목적으로 하는 미세조직에 따라 달라질 수 있는 것으로서 특별히 한정하지 않으나, 300~600℃의 온도에서 필요에 따라 임의로 열처리하는 것이 바람직하다. 이때, 열처리시 표면의 산화를 방지하기 위하여 질소, 아르곤 등의 불활성 가스 분위기를 사용하는 것이 바람직하며, 열처리 방법으로는 유도가열, 직접가열, 접촉가열 등이 사용될 수 있다. 모판에서 분리하기 전의 Fe-Ni 합금층을 열처리하거나 혹은 모판에서 Fe-Ni 합금층을 분리한 Fe-Ni 합금박을 열처리할 수도 있으며, 효율면에서 Fe-Ni 합금박을 열처리하는 것이 바람직하다.
The heat treatment conditions described above may vary depending on the target microstructure, but are not particularly limited, but it is preferable that the heat treatment is optionally performed at a temperature of 300 to 600 ° C. In this case, in order to prevent oxidation of the surface during heat treatment, it is preferable to use an inert gas atmosphere such as nitrogen and argon, and induction heating, direct heating, contact heating, etc. may be used as the heat treatment method. It is preferable to heat-treat the Fe-Ni alloy layer before separating from the mother board, or to heat-treat the Fe-Ni alloy foil from which the Fe-Ni alloy layer was separated from the mother board, and to heat-treat the Fe-Ni alloy foil from an efficiency point of view.

상기 얻어진 Fe-Ni 합금박은 권취할 수 있으며, 권취량에 따라 적절히 절단할 수 있다. 나아가, 상기 금속층이 분리된 모판 또한 권취하여, 모판으로서 재사용될 수 있다. 다만, 분리된 모판에는 전착과정에서의 전해액이나 기타 불순물이 존재할 수 있는바, 세척 후 건조하여 모판의 표면이 청정한 상태를 유지하는 것이 바람직하다. 나아가, 모판의 연속적 공급을 위해 모판을 접합한 경우에는 모판의 권취량에 따라 적절한 길이로 절단할 수 있으며, 이때, 접합부위를 기준으로 절단하는 것이 바람직하다.
The obtained Fe-Ni alloy foil can be wound up and can be cut suitably according to the winding amount. Furthermore, the base plate from which the metal layer is separated can also be wound up and reused as the base plate. However, the separated mother plate may have an electrolyte solution or other impurities in the electrodeposition process, it is preferable to keep the surface of the mother plate clean by drying after washing. Furthermore, when the mother plate is bonded for continuous supply of the mother plate, the mother plate may be cut to an appropriate length according to the amount of winding of the mother plate, and in this case, it is preferable to cut based on the bonding portion.

상기 수평 전기주조 공정에서의 공정조건 및 전해액 조성 등은 특히 한정하는 것은 아니며, 전기 주조 및 도금 공정에서 일반적으로 행하여지는 범위에서 행할 수 있다.
The process conditions and the electrolyte composition in the horizontal electroforming step are not particularly limited and can be performed in a range generally performed in the electroforming and plating processes.

본 발명의 일 구현에 의한 방법으로 얻어지는 태양전지용 Fe-Ni 합금기판은 일면, 구체적으로는 수평 전기주조시, 모판과 접촉되는 면의 반대면인 Fe-Ni 합금 전착층이 성장하는 면에 0.05㎛ 내지 0.1㎛의 표면거칠기(Rz)를 갖는다. 이와 같이, 일면에 0.05㎛ 내지 0.1㎛의 표면거칠기(Rz)를 갖는 Fe-Ni 합금기판을 태양전지용 기판으로 사용하므로써 태양전지의 효율이 향상된다. 구체적으로 상기 Fe-Ni 합금기판의 상기 표면거칠기를 갖는 요철면에 투명 전극층이 구비된 태양전지는, 상기 요철면에 의해 태양전지내에 입사되는 빛이 난반사된다. 한편, 난반사되는 빛은 태양전지 내에 오랫동안 머무르게 되어 상기 기판 위에 형성되는 광 흡수층의 효율이 상승되고 이에 따라 태양전지의 효율이 향상된다.
The Fe-Ni alloy substrate for solar cells obtained by the method according to the embodiment of the present invention is 0.05 μm on one surface, specifically, on the surface on which the Fe-Ni alloy electrodeposition layer, which is the opposite surface of the surface in contact with the mother plate, grows during horizontal electroforming. It has a surface roughness Rz of 0.1 micrometer. In this way, the Fe-Ni alloy substrate having a surface roughness (Rz) of 0.05 µm to 0.1 µm on one surface is used as the solar cell substrate, thereby improving the efficiency of the solar cell. Specifically, in the solar cell having a transparent electrode layer on the concave-convex surface having the surface roughness of the Fe—Ni alloy substrate, light incident on the solar cell is diffusely reflected by the concave-convex surface. Meanwhile, the diffused light stays in the solar cell for a long time, so that the efficiency of the light absorbing layer formed on the substrate is increased, thereby improving the efficiency of the solar cell.

상기 Fe-Ni 합금기판은 가벼우면서도 유연하고, 값이 싸며, 대량생산이 가능하다는 장점이 있다. 즉, 일정 수준 이상의 강도 및/또는 경도가 확보될 뿐만 아니라 유연하기 때문에, 물리적 충격에 의한 균열 혹은 파단이 잘 발생하지 않아, 내구성 확보 측면에서 유리하다. 또한, 우수한 내식성을 나타낸다. 나아가, 제조 비용이 저렴하고, 대량생산이 가능하기 때문에 생산성 측면에서도 유리하다는 이점이 있다. 더욱이, 롤과 같은 형태로 쉽게 변화되기 때문에, 보관이 용이하고, 고객사의 요구에 맞게 기판의 크기를 제어하는 것이 쉽다.
The Fe-Ni alloy substrate has the advantage of being lightweight, flexible, inexpensive, and capable of mass production. That is, since not only a certain level of strength and / or hardness is secured but also flexible, cracking or breaking due to physical impact does not easily occur, which is advantageous in terms of securing durability. It also exhibits excellent corrosion resistance. Furthermore, there is an advantage in terms of productivity because the manufacturing cost is low and mass production is possible. Moreover, since it is easily changed into a roll-like form, it is easy to store and to control the size of the substrate to meet the needs of the customer.

상기 Fe-Ni 합금기판은 니켈 34중량% 내지 62중량%, 잔부 철 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 것으로 기판의 열팽창 계수가 최적화된다. 태양전지는 온도의 변화에 따라, 기판 혹은 그 위에 적층되는 재료의 응력에 대한 저항력이 다르므로, 상기 기판 및 다른 재료가 균열 혹은 파단될 수 있다. 따라서, 태양전지를 구성하는 각 재료들 간의 열팽창 계수가 거의 유사한 수준으로 제어되어야 한다. 니켈을 34중량% 내지 62중량% 포함하는 Fe-Ni 합금기판은 니켈 함량의 제어에 의해 열팽창 계수가 최적화된다. 구체적으로는 약 4 x 10-6 m/K 내지 약 12 x 10-6 m/K의 열팽창계수를 가지며, 따라서, 상기 합금기판을 이용한 태양 전지의 균열 및 파단이 방지된다.
The Fe-Ni alloy substrate includes 34 wt% to 62 wt% nickel, balance iron, and other unavoidable impurities, thereby optimizing the coefficient of thermal expansion of the substrate. Since the solar cell has a different resistance to the stress of the substrate or the material laminated thereon according to the change in temperature, the substrate and other materials may crack or break. Therefore, the coefficient of thermal expansion between the materials constituting the solar cell should be controlled to a nearly similar level. In the Fe-Ni alloy substrate containing 34 wt% to 62 wt% nickel, the thermal expansion coefficient is optimized by controlling the nickel content. Specifically, it has a coefficient of thermal expansion of about 4 × 10 −6 m / K to about 12 × 10 −6 m / K, thus preventing cracking and breaking of the solar cell using the alloy substrate.

이하, 본 발명의 일 구현에 의한 수평 전기주조법에 의한 태양전지용 Fe-Ni 합금기판 제조방법을 도 1의 수평전기주조장치를 참조하여 설명한다. 도 1은 수평전주 장치의 일 예로서 본 발명의 일 구현에 의한 수평 전기주조법에 의한 태양전지용 Fe-Ni 합금기판 제조에 사용되는 수평 전기주조 장치를 도 1로서 한정하는 것은 아니다.
Hereinafter, a method of manufacturing a Fe-Ni alloy substrate for a solar cell by a horizontal electroforming method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the horizontal electroforming apparatus of FIG. 1. 1 is not limited to the horizontal electroforming apparatus used for manufacturing a Fe-Ni alloy substrate for solar cells by the horizontal electroforming method according to an embodiment of the present invention as an example of the horizontal electroforming apparatus as FIG.

상기 수평 전주장치(100)는 모판 공급장치(10), 수평 셀(30), 전해액 공급장치 및 Fe-Ni 합금박 분리장치(51)를 포함한다.
The horizontal pole device 100 includes a mother plate supply device 10, a horizontal cell 30, an electrolyte supply device and a Fe-Ni alloy foil separator 51.

상기 모판 공급장치(10)는 모판(11)을 공급하는 권취기를 포함할 수 있다. 상기 권취기는 모판(11)을 연속적으로 공급하도록 복수 개 구비될 수 있으며, 하나의 권취기에서 모판(11)이 소진되는 경우에 다른 권취기에서 새로운 모판(11)을 공급할 수 있다. 이러한 모판(11)은 연속적인 공급을 위해, 미리 제공된 모판(11)의 말단과 다음에 제공될 모판(11)의 선단을 접합하기 위한 용접과 같은 접합장치(12)을 포함할 수 있다.
The mother plate feeding device 10 may include a winding machine for supplying the mother plate 11. The winding machine may be provided in plural to continuously supply the base plate 11, and when the base plate 11 is exhausted in one winding machine, the new base plate 11 may be supplied in another winding machine. Such base plate 11 may comprise a joining device 12, such as welding, for joining the ends of the base plate 11 provided in advance and the tip of the base plate 11 to be provided next, for continuous feeding.

나아가, 모판(11)에 전착되는 전착층은 모판(11)의 표면 거칠기를 전사하므로, 모판(11)의 표면 거칠기가 얻어지는 Fe-Ni 합금박에도 거의 동일하게 표현된다. 따라서, 모판(11)에 적절한 표면거칠기를 부여하기 위한 연마장치(13)을 필요에 따라 추가로 포함할 수 있다. 이와 같은 연마장치(13)은 특별히 한정하지 않는 것으로서, 폴리싱과 같은 기계적 연마, 에칭과 같은 화학적 연마, 반도체 공정에서 주로 사용되는 CMP 방법과 같은 화학기계적 연마를 들 수 있다. 상기 화학적 연마, 기계적 연마 및 화학기계적 연마장치는 어느 하나를 단독으로 사용하여도 좋고, 이들을 조합하여 사용하여도 좋다.
Furthermore, since the electrodeposition layer electrodeposited on the base plate 11 transfers the surface roughness of the base plate 11, it is represented in substantially the same way to the Fe-Ni alloy foil from which the surface roughness of the base plate 11 is obtained. Therefore, the polishing apparatus 13 for providing the appropriate surface roughness to the base plate 11 can be further included as needed. Such a polishing apparatus 13 is not particularly limited, and may include mechanical polishing such as polishing, chemical polishing such as etching, and chemical mechanical polishing such as a CMP method mainly used in semiconductor processes. The chemical polishing, mechanical polishing and chemical mechanical polishing apparatuses may be used alone or in combination thereof.

상기 모판(11) 표면에는 불순물이 존재할 수 있으므로, 이를 제거하기 위해 필요에 따라 추가로 세척이 필요할 수 있으며, 따라서, 전 세척장치(14)를 필요에 따라 추가적으로 포함할 수 있다. 이와 같은 모판(11) 표면의 세척은 희석한 염산 또는 황산과 같은 산성용액 또는 물을 사용할 수 있다. 나아가, 모판(11)의 건조를 위한 건조장치(미도시)를 필요에 따라 추가로 포함할 수 있다. 건조는 공기를 고압으로 가하거나 또는 고온의 가스를 가함으로써 수행할 수 있다. 또는 모판(11)을 가열하여 수행할 수도 있다.
Impurities may be present on the surface of the mother plate 11, so that additional washing may be necessary as necessary to remove them, and thus, the pre-cleaning device 14 may be additionally included as necessary. The cleaning of the surface of the base plate 11 may use an acid solution such as diluted hydrochloric acid or sulfuric acid or water. Furthermore, a drying apparatus (not shown) for drying the mother plate 11 may be further included as necessary. Drying can be carried out by adding air to a high pressure or by adding a hot gas. Alternatively, the mother plate 11 may be heated.

본 발명의 일 구현예에 따른 수평 전주장치(100)는 상기 모판 공급장치(10)와는 분리되어 있는 수평 셀(30)을 포함한다. 종래의 드럼을 이용한 전주 장치의 경우, 드럼 표면 표면 거칠기를 조정하기 위한 드럼 표면 연마시에 발생한 이물질이 전해액에 혼입되어 전해액을 오염시키는 문제가 있었으나, 상기와 같이 수평 셀(30)이 모판 공급장치(10)와 분리됨으로 인해, 이와 같은 문제점을 방지할 수 있다.
Horizontal pole apparatus 100 according to an embodiment of the present invention includes a horizontal cell 30 that is separated from the mother plate feeding device (10). In the case of a conventional electroforming apparatus using a drum, there was a problem that foreign matters generated during drum surface polishing to adjust the surface roughness of the drum were mixed in the electrolyte and contaminated the electrolyte. Since it is separated from (10), such a problem can be prevented.

상기 수평 셀(30)은, 모판(11)의 이송과 캐소드 전원의 연결 기능을 하는 컨덕트 롤(conduct roll)(31),(31'), 상기 모판(11)과 일정한 간격으로 이격되고, 모판(11)의 일면 또는 양면에 배치되는 애노드 전극(32), 상기 컨덕트 롤(31),(31')과 애노드 전극(32)에 각각 (-) 전하 및 (+) 전하를 띄는 전류를 공급하는 전류 공급장치(33) 및 전해반응을 위해 전해액을 수용하는 전해액 공급장치를 포함한다.
The horizontal cell 30 is spaced apart at regular intervals from the conductor rolls 31 and 31 ′, which serve to transfer the base plate 11 and connect the cathode power, and the base plate 11. Currents having negative (+) and positive (+) charges are respectively applied to the anode electrode 32, the conductive rolls 31, 31 ′, and the anode electrode 32 disposed on one or both surfaces of the mother plate 11. And a current supply device 33 for supplying the electrolyte and an electrolyte solution containing the electrolyte solution for the electrolytic reaction.

상기 컨덕트 롤(31),(31')은 모판을 수평 셀(30) 내로 이송시키고, 또 수평 셀(30)로부터 배출시키는 이송장치로서 기능을 할 뿐만 아니라, 모판(11)과 전류 공급장치(33)의 캐소드 전원을 연결하여 애노드 전극(32)과 모판(11)과의 전해반응에 의해 철 이온 및 니켈 이온이 모판에 석출되도록 하는 전해 석출반응을 수행한다. 이러한 컨덕트 롤(31) 및 (31')은 모판(11)의 폭 방향에 대한 양 가장자리와 접촉하여 모판(11)을 수평 셀(30) 내로 이송시키고, 또한 수평 셀(30)로부터 배출시킨다.
The conductor rolls 31 and 31 'function as a transfer device for transferring the mother plate into the horizontal cell 30 and discharging it from the horizontal cell 30, as well as the mother plate 11 and the current supply device. By connecting the cathode power source (33), an electrolytic precipitation reaction is performed such that iron and nickel ions are deposited on the mother plate by an electrolytic reaction between the anode electrode 32 and the mother plate 11. These conductor rolls 31 and 31 'contact the two edges of the base plate 11 in the width direction to transfer the base plate 11 into the horizontal cell 30 and also discharge it from the horizontal cell 30. .

본 발명의 일 구현예에 있어서, 모판(11)으로 가요성있는 전도성 모판을 사용하므로, 수평 셀(30)을 통과할 때 자중에 의해 쳐짐 현상이 발생할 수 있으며, 이 경우 모판(11)과 애노드 전극(32)의 간격이 달라져서 전류밀도 차이가 유발될 수 있고 따라서, 균일한 두께의 Fe-Ni 합금박이 얻어지지 않을 수 있다. 따라서, 모판(11)의 쳐짐을 방지하기 위해서 입구측 컨덕트 롤(31)과 출구측 컨덕트 롤(31')의 회전속도를 달리하여, 즉, 출구측 컨덕트 롤(31')의 회전속도를 입구측 컨덕트 롤(31)의 회전속도보다 빠르게 하여 모판의 자중에 의한 쳐짐 현상을 방지하는 것이 바람직하다.
In one embodiment of the present invention, since a flexible conductive mother board is used as the mother board 11, a drooping phenomenon may occur when passing through the horizontal cell 30, in which case the mother board 11 and the anode The spacing of the electrodes 32 may vary to cause a difference in current density, and therefore, a Fe—Ni alloy foil of uniform thickness may not be obtained. Accordingly, in order to prevent the base plate 11 from sagging, the rotational speeds of the inlet conductor roll 31 and the outlet conductor roll 31 'are varied, that is, the outlet conductor roll 31' is rotated. It is preferable to make the speed faster than the rotational speed of the inlet-side conductor roll 31 to prevent sagging due to the weight of the mother plate.

한편, 상기 컨덕트 롤(31),(31')은 전류 공급장치(33)로부터 공급된 전류를 모판(11)에 전달하여, 모판(11)이 캐소드 전극으로 기능할 수 있도록 함으로써 애노드 전극(32)과의 작용에 의해 전해 석출반응이 일어나도록 할 수 있다.
Meanwhile, the conductive rolls 31 and 31 ′ transmit current supplied from the current supply device 33 to the base plate 11 so that the base plate 11 can function as a cathode electrode. It is possible to cause the electrolytic precipitation reaction by the action of 32).

상기 애노드 전극(32)은 수평 셀(30)을 통과하는 모판(11)과 일정한 간격을 이격되어 배치된다. 상기 애노드 전극(32)은 모판(11)과 이격되어 위치하므로 그 사이로 전해액이 공급되어 유통되는 유로가 형성된다. 또한, 상기한 바와 같이, 애노드 전극(32)은 캐소드 전극인 모판(11)과의 작용에 의해 전해액 내의 철 및 니켈 이온을 모판(11)에 전해 석출시키는 전해반응이 일어나도록 한다. 전해액이 고속으로 공급되는 경우, 모판(11) 표면으로의 철 및 니켈 이온의 전착속도를 증가시킬 수 있는데, 종래의 드럼 셀을 이용한 전주의 경우에는 유로가 곡률을 형성하여 전해액의 유속을 점차 느리게 되므로 전착 속도가 느려지는 문제가 있었다. 그러나, 상기와 같이 전해액의 유로가 평면으로 형성됨으로써 전해액의 공급에 대한 유동장의 속도 저하가 최소화된다.
The anode electrode 32 is spaced apart from the base plate 11 passing through the horizontal cell 30 by a predetermined interval. Since the anode electrode 32 is spaced apart from the base plate 11, a flow path through which an electrolyte is supplied and distributed therebetween is formed. In addition, as described above, the anode electrode 32 causes an electrolytic reaction to electrolytically deposit iron and nickel ions in the electrolyte onto the mother plate 11 by the action of the mother plate 11 as a cathode electrode. When the electrolyte is supplied at high speed, the electrodeposition speed of iron and nickel ions to the surface of the base plate 11 can be increased. In the case of electroforming using a conventional drum cell, the flow path forms a curvature so that the flow rate of the electrolyte is gradually decreased. Therefore, there was a problem that the electrodeposition speed is slowed. However, as described above, the flow path of the electrolyte is formed in a plane, thereby minimizing the decrease in the speed of the flow field with respect to the supply of the electrolyte.

상기 애노드 전극(32)은 모판(11)의 양면에 금속의 전해 석출 반응이 일어나도록 하기 위해 모판(11)의 상하 양면에 이격되어 설치될 수 있다. 이와 같이 함으로써 Fe-Ni 합금박의 생산량을 높일 수 있다.
The anode electrode 32 may be spaced apart from each other on the upper and lower surfaces of the mother plate 11 so that an electrolytic precipitation reaction of metal occurs on both sides of the mother plate 11. By doing this, the production amount of the Fe-Ni alloy foil can be increased.

상기 전해액은 예를들어, 황산철, 염화철, 질산철 및 설파민산철로 구성되는 그룹으로부터 선택된 적어도 일종의 철 전구체 2g/ℓ 내지 25g/ℓ, 황산니켈, 염화니켈, 질산니켈 및 설파민산니켈로 구성되는 그룹으로부터 선택된 적어도 일종의 니켈 전구체 40g/ℓ 내지 60g/ℓ, 폴리에틸렌글리콜 및 소디움 라우레스 황산염로 구성되는 그룹으로부터 선택된 적어도 일종의 계면활성제 0.1g/ℓ 내지 4.0g/ℓ, 및 전도보조제, 착화제 및 응력완화제 등과 같은 기타 첨가제를 필요에 따라 일반적으로 사용되는 양으로 포함할 수 있다.
The electrolyte solution is composed of, for example, at least one iron precursor of 2g / l to 25g / l selected from the group consisting of iron sulfate, iron chloride, iron nitrate and iron sulfamate, nickel sulfate, nickel chloride, nickel nitrate and nickel sulfamate 40 g / l to 60 g / l of at least one kind of nickel precursor selected from the group, 0.1 g / l to 4.0 g / l of at least one surfactant selected from the group consisting of polyethylene glycol and sodium laureth sulfate, and conducting aids, complexing agents and stresses Other additives such as emollients and the like may be included in amounts generally used as required.

한편, 상기 전류 공급장치(33)는 컨덕트 롤(31),(31')과 애노드 전극(32)에 각각 (-)전류와 (+) 전류를 공급하는 것으로서, 일반적으로 적용될 수 있는 것이라면 특별한 제한없이 본 발명에서도 적용될 수 있는 것으로서, 여기서는 구체적인 설명은 생략한다.
Meanwhile, the current supply device 33 supplies negative current and positive current to the conductor rolls 31, 31 'and the anode electrode 32, respectively. As applicable to the present invention without limitation, a detailed description thereof will be omitted.

상기 전해액 공급장치는 전해액을 저장 및 수용하는 전해액 저장조(34)와 전해액을 모판(11) 표면에 공급하는 전해액 공급노즐(38)을 포함하며, 전해액 공급관을 통해 상기 전해액 저장조(34)로부터 전해액 공급노즐(38)로 이동된다. 상기 전해액 공급노즐(38)은 모판(11)의 일면에만 공급되도록 설치될 수 있으며, 모판(11)의 양면에 전해액을 공급할 수 있도록 양면에 설치될 수도 있다.
The electrolyte supply device includes an electrolyte storage tank 34 for storing and accommodating an electrolyte solution and an electrolyte supply nozzle 38 for supplying an electrolyte solution to the surface of the base plate 11, and supplying an electrolyte solution from the electrolyte storage tank 34 through an electrolyte supply pipe. It is moved to the nozzle 38. The electrolyte supply nozzle 38 may be installed to be supplied only to one surface of the mother plate 11, or may be installed on both sides of the electrolyte supply to both surfaces of the mother plate 11.

상기 전해액 저장조(34)는 전해액의 가열을 위한 전해액 가열기(35), 전해액에 포함된 슬러지 등의 불순물을 제거하기 위한 전해액 여과기(36), 전해액을 수평 셀에 공급하기 위한 전해액 펌프(37) 등을 필요에 따라 추가로 포함할 수 있다.
The electrolyte reservoir 34 is an electrolyte heater 35 for heating the electrolyte, an electrolyte filter 36 for removing impurities such as sludge contained in the electrolyte, an electrolyte pump 37 for supplying the electrolyte to a horizontal cell, and the like. It may further include as needed.

한편, 모판(11)의 중심부에 비하여 폭 방향의 양 가장자리에는 경우에 따라 전류밀도가 상대적으로 낮아질 수 있는데, 이러한 모판(11) 가장자리에는 석출되는 Fe-Ni 합금의 전착량이 적어져서 Fe-Ni 합금박의 두께가 상대적으로 얇아지게 되고 전체적으로 균일한 두께의 Fe-Ni 합금박이 얻어지지 않을 수 있다. 또한, 이러한 경우에는, 얻어진 Fe-Ni 합금층을 모판(11)으로부터 분리하는 경우에, Fe-Ni 합금박의 가장자리가 찢어져서 불량이 발생될 우려가 있으며. 모판(11)에서 분리된 Fe-Ni 합금박을 균일한 두께가 되도록 하기 위해 두께가 얇은 가장자리를 절단하는 후처리 공정이 필요하게 된다. 따라서, 모판의 가장자리 부분에서 Fe-Ni 합금의 석출을 방지하여 두께 편차를 방지할 필요가 있으며, 이를 위해 모판의 가장자리에 전해액이 공급되지 않도록 에지 마스크(edge mask)(미도시)를 구비할 수 있다. 이와 같은 에지 마스크를 구비함으로써 모판(11)의 가장자리에 두께가 얇은 Fe-Ni 합금층의 전착이 방지된다.
On the other hand, the current density may be relatively low at both edges in the width direction as compared to the center of the base plate 11, the amount of electrodeposited Fe-Ni alloy deposited on the edge of the base plate 11 is less Fe-Ni alloy The thickness of the foil becomes relatively thin and the overall uniform thickness of the Fe-Ni alloy foil may not be obtained. In this case, when the obtained Fe—Ni alloy layer is separated from the base plate 11, the edge of the Fe—Ni alloy foil may be torn and a defect may occur. In order to make the Fe-Ni alloy foil separated from the base plate 11 to have a uniform thickness, a post-treatment process of cutting a thin edge is required. Therefore, it is necessary to prevent the thickness variation by preventing the precipitation of the Fe-Ni alloy at the edge portion of the mother plate, and for this purpose, an edge mask (not shown) may be provided so that electrolyte is not supplied to the edge of the mother plate. have. By providing such an edge mask, electrodeposition of the thin Fe-Ni alloy layer at the edge of the base plate 11 is prevented.

상기 전해액 공급 노즐(38)은 모판(11)과 애노드 전극(32)이 형성하는 수평 통로를 통하여 전해액을 고속으로 공급한다. 이때, 전해액은 전해액 공급 노즐(38)을 중심으로 모판(11)의 진행방향과 동일한 방향 및 반대방향으로 전해액이 공급되도록 설치될 수 있다. 이와 같이 함으로써 실질적으로 2회 전착시키는 효과를 얻을 수 있다. 즉, 반대 방향으로 공급되는 전해액은 모판(11)과의 상대속도 차에 의해 전해액이 모판(11)과 접촉하는 시간이 짧아서 상대적으로 적은 량이 전착되는 1차 전착의 효과를 얻을 수 있고, 동일한 방향으로 공급되는 전해액은 보다 긴 시간 동안 모판(11)과 접촉하므로 1차 전착에 비하여 상대적으로 많은 량이 전착되는 2차 전착의 효과를 얻을 수 있다.
The electrolyte supply nozzle 38 supplies the electrolyte at a high speed through the horizontal passage formed by the mother plate 11 and the anode electrode 32. In this case, the electrolyte may be installed such that the electrolyte is supplied in the same direction and in the opposite direction to the traveling direction of the base plate 11 with respect to the electrolyte supply nozzle 38. By doing in this way, the effect of electrodeposition substantially can be acquired. That is, the electrolyte supplied in the opposite direction has a short time for the electrolyte contacting the mother plate 11 due to the difference in relative speed with the mother plate 11, thereby obtaining the effect of primary electrodeposition in which a relatively small amount of electrodeposits are electrodeposited. Since the electrolyte supplied to the contact with the base plate 11 for a longer time can be obtained the effect of the secondary electrodeposition of a relatively large amount of electrodeposition compared to the primary electrodeposition.

상기와 같은 수평 셀(30)은, 모판(11) 진행방향으로 직렬로 복수 개 설치될 수 있다. 복수 개의 수평 셀(30)이 설치되더라도 모판(11) 진행방향으로 직렬로 배치됨으로써 이동 중에 모판(11)으로부터 전착층이 박리되는 문제가 발생하지 않는다. 복수 개의 수평 셀을 설치함으로써 하나의 셀을 통한 전착량을 적게 하면서 보다 고속으로 모판을 진행시키더라도 모판(11) 상에 원하는 두께의 전착층을 형성할 수 있어, Fe-Ni 합금박의 생산성을 향상시킬 수 있다. 복수 개의 수평 셀(30)에서의 전착 조건 및 전해액은 같거나 다를 수 있다.
The horizontal cells 30 as described above may be provided in plural in series in the traveling direction of the mother plate 11. Even if a plurality of horizontal cells 30 are installed, the electrodeposited layer is peeled from the mother plate 11 during movement by being disposed in series in the mother plate 11 traveling direction. By installing a plurality of horizontal cells, an electrodeposition layer having a desired thickness can be formed on the base plate 11 even though the base plate advances at a higher speed while reducing the electrodeposition amount through one cell, thereby improving the productivity of the Fe-Ni alloy foil. Can be improved. Electrodeposition conditions and electrolyte solutions in the plurality of horizontal cells 30 may be the same or different.

상기와 같이 하여 전착층이 형성된 모판(11)은 출구측 컨덕트 롤(31')을 통해 배출되며, 배출된 후에는 Fe-Ni 합금박 분리장치(51)에 의해 모판(11)으로부터 Fe-Ni 합금층을 분리하여 Fe-Ni 합금박(50)을 얻는다. 상기 Fe-Ni 합금박(50)은 표면에 산화 피막이 형성되어 있는 모판(11)에 표면 장력에 의해 결합되어 있으므로 Fe-Ni 합금박(50)과 모판(11)의 전단력 차이로 분리할 수 있다. 따라서, 상기 Fe-Ni 합금박 분리장치(51)는 모판(11)으로부터 Fe-Ni 합금박(50)을 분리하기 위한 전단응력을 부여할 수 있는 것이 바람직하며, 예를 들어, 다수 개의 롤러를 설치할 수 있다. 또한 Fe-Ni 합금박(50)과 모판(11)의 이동속도 차이로, 상부와 하부의 Fe-Ni 합금박(50)을 동시에 또는 시차를 주어서 분리할 수도 있다.
The base plate 11 in which the electrodeposition layer is formed as described above is discharged through the outlet-side conductor roll 31 ', and after discharge, the Fe-Ni alloy foil separating device 51 is used to remove the Fe- from the base plate 11. The Ni alloy layer is separated to obtain the Fe—Ni alloy foil 50. Since the Fe-Ni alloy foil 50 is bonded by the surface tension to the base plate 11 having an oxide film formed on the surface thereof, the Fe-Ni alloy foil 50 may be separated by a difference in shear force between the Fe-Ni alloy foil 50 and the base plate 11. . Therefore, the Fe-Ni alloy foil separator 51 is preferably capable of imparting a shear stress for separating the Fe-Ni alloy foil 50 from the base plate 11, for example, a plurality of rollers Can be installed. In addition, due to the difference in the moving speed of the Fe-Ni alloy foil 50 and the mother plate 11, it is possible to separate the upper and lower Fe-Ni alloy foil 50 at the same time or at a time difference.

상기 Fe-Ni합금 박막의 표면거칠기(Rz), 구체적으로는 구체적으로는 수평 전기주조시, 모판과 접촉되는 면의 반대면인 Fe-Ni 합금 전착층이 성장하는 면에 0.05㎛ 내지 0.1㎛의 표면거칠기(Rz)를 갖는다. 또한, 상기 Fe-Ni합금 박막의 열팽창 계수는 4x10-6m/K 내지 12x10-6 m/K이다, 상기 Fe-Ni합금 박막의 두께는 20㎛ 내지 70㎛일 수 있다.
The surface roughness (Rz) of the Fe-Ni alloy thin film, specifically, in the horizontal electroforming, the surface of the Fe-Ni alloy electrodeposition layer, which is the opposite surface of the contact with the mother plate grows of 0.05㎛ to 0.1㎛ It has a surface roughness Rz. In addition, the thermal expansion coefficient of the Fe-Ni alloy thin film is 4x10 -6 m / K to 12x10 -6 m / K, the thickness of the Fe-Ni alloy thin film may be 20㎛ to 70㎛.

한편, 수평 전주장치(100)는 모판(11)에서 분리된 Fe-Ni 합금박(50) 및 모판(11)을 권취하는 Fe-Ni 합금박 권취장치(55) 및 모판 권취장치(72)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 실린더 형상의 권취기에 감을 수 있다. 상기 권취기의 권취량에 따라 적당 양으로 권취하고, 절단한 후 다른 권취기에 감을 수 있다. 상기 절단을 위해 필요에 따라 Fe-Ni 합금박 절단 장치(54) 및 모판 절단 장치(71)를 포함할 수 있으며, 모판(11)의 접착부위에서 절단하는 것이 보다 바람직하다.
On the other hand, the horizontal pole device 100 is a Fe-Ni alloy foil winding device 55 and the mother board winding device 72 winding the Fe-Ni alloy foil 50 and the mother board 11 separated from the base plate 11 It may include. For example, it can be wound up to a cylindrical winder. According to the winding amount of the winder, it may be wound in an appropriate amount, cut and wound around another winder. Fe-Ni alloy foil cutting device 54 and the mother plate cutting device 71 as necessary for the cutting, it is more preferable to cut at the bonding portion of the base plate (11).

또한, 본 발명의 일 구현예에 따른 수평 전주장치(100)는 필요에 따라 수평 셀(30)로부터 배출된 후 Fe-Ni 합금박(50)을 분리하기 전 또는 분리한 후에 필요에 따라 Fe-Ni 합금박의 후처리 장치를 필요에 따라 추가로 포함할 수 있다. 이와 같은 후처리 장치로는 후 세척장치(52) 및 건조장치(미도시), 열처리 장치(53) 등을 들 수 있다.
In addition, the horizontal pole device 100 according to an embodiment of the present invention is discharged from the horizontal cell 30 as necessary before or after separating the Fe-Ni alloy foil 50 or after the Fe- as necessary The aftertreatment apparatus of Ni alloy foil can be further included as needed. Examples of such a post-treatment apparatus include a post-cleaning apparatus 52, a drying apparatus (not shown), a heat treatment apparatus 53, and the like.

상기 세척장치(52)는 Fe-Ni 합금박(50)의 표면에 존재할 수 있는 전해액 및/또는 이물질을 희석한 염산 또는 황산과 같은 산성용액 또는 물을 이용하여 제거하는 장치로서, 고압 스프레이 등의 통상의 장치를 사용할 수 있다. 상기 건조장치는 세척 후에, Fe-Ni 합금박(50) 표면에 존재하는 세척액을 제거하기 위해 공기를 고압으로 분사하거나 또는 고온 가스를 분사하는 분사장치일 수 있으며, 또는 가열하여 건조시키는 가열장치일 수 있다.
The cleaning device 52 is a device for removing by using an acid solution such as hydrochloric acid or sulfuric acid diluted with an electrolyte and / or foreign substances that may exist on the surface of the Fe-Ni alloy foil 50, such as a high pressure spray Ordinary devices can be used. The drying apparatus may be an injector that injects air at high pressure or injects high temperature gas to remove the washing liquid present on the surface of the Fe-Ni alloy foil 50 after washing, or may be a heating apparatus for drying by heating. Can be.

상기 열처리 장치(53)은 전착에 의하여 형성된 Fe-Ni 전착층 혹은 Fe-Ni 박막(50)이 고온공정으로 처리되는 경우의 비정상적인 결정립의 성장에 의한 미세조직의 변화를 방지하기 위한 것이다. Fe-Ni 전착층 혹은 Fe-Ni 합금박(50)은 350~600℃로 열처리될 수 있으며, 열처리시 표면의 산화를 방지하기 위하여 질소, 또는 아르곤 가스 분위기와 같은 불활성 가스 분위기를 사용하는 것이 바람직하며, 열처리 방법으로는 유도가열, 직접가열, 접촉가열 등이 사용될 수 있다.
The heat treatment apparatus 53 is for preventing a change in the microstructure due to abnormal grain growth when the Fe—Ni electrodeposition layer or the Fe—Ni thin film 50 formed by electrodeposition is processed by a high temperature process. Fe-Ni electrodeposition layer or Fe-Ni alloy foil 50 may be heat-treated at 350 ~ 600 ℃, it is preferable to use an inert gas atmosphere, such as nitrogen, argon gas atmosphere to prevent surface oxidation during heat treatment. In addition, as the heat treatment method, induction heating, direct heating, contact heating may be used.

상기한 바와 같이, 본 발명의 각 구현예에 따른 전주법에 의한 Fe-Ni 합금박 제조방법 및 수평 전주장치에 대하여 설명하였으나, 이러한 방법 및 장치는 이들 구현예에 의한 것으로 한정되는 것이 아니며, 이를 적절하게 변경할 수 있음을 본 발명이 속하는 분야의 기술자라면 이해할 수 있을 것이다.
As described above, the method for manufacturing the Fe-Ni alloy foil and the horizontal pole device by the pole method according to each embodiment of the present invention has been described, but such a method and device is not limited to these embodiments, and It will be understood by those skilled in the art that the present invention may be appropriately modified.

이하, 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것이며 이로써 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples. The following examples are provided to aid the understanding of the present invention and are not intended to limit the invention.

실시예 1Example 1

모판으로 슈퍼미러 가공에 의해 표면거칠기(Rz)를 200㎚로 연마하고 수세한 STS 304 강판을 도 1과 같은 구성을 갖는 수평전주장치의 모판공급장치(10) 및 컨덕트 롤(31)을 통해 전주셀의 애노드 전극(32) 사이에 50mpm(meter per minute)의 공급속도로 공급하였다. 상기 전주셀의 애노드(32)와 모판(10)에 의해 형성되는 전해액 유로에 전해액 노즐(38)을 통해 전해액을 레이놀즈 수(Re) 1000으로 공급하였다. 상기 전해액으로는 FeCl2·4H2O 10 g/ℓ, NiCl2·6H2O 55 g/ℓ, 폴리에틸렌글리콜 3.0g/ℓ 및 H3BO3 25 g/ℓ 를 포함하며, pH 1.5~3.5, 온도 55℃인 수용액을 사용하였다. 전류밀도 5 A/d㎡로 전해반응을 행하여 상기 모판의 양면에 두께 40㎛의 Fe-Ni 전착층을 형성하였다. 상기 형성된 Fe-Ni 전착층을 분리하여 Fe-Ni 합금기판을 얻었다. 상기 얻어진 박막을 충분히 수세한 후 건조하였다. 상기 제조된 Fe-Ni 합금기판은 니켈 42wt%, 잔부 철 및 기타 불가피한 불순물을 포함하며, 열팽창계수는 5.6 x 10-6 m/K, 전착면의 반대측 면(전착층 성장면)의 표면거칠기(Rz)는 0.06㎛였다.
The surface roughness (Rz) was polished to 200 nm by supermirror processing, and the STS 304 steel sheet washed with water through the substrate feeding device 10 and the conductor roll 31 of the horizontal pole device having the configuration as shown in FIG. The anode electrode 32 of the main cell was supplied at a feed rate of 50 mpm (meter per minute). The electrolyte was supplied to the Reynolds number (Re) 1000 through the electrolyte nozzle 38 in the electrolyte flow path formed by the anode 32 and the mother plate 10 of the pole cell. The electrolyte solution includes FeCl 2 · 4H 2 O 10 g / L, NiCl 2 · 6H 2 O 55 g / L, polyethylene glycol 3.0 g / L and H 3 BO 3 25 g / L, pH 1.5 ~ 3.5, An aqueous solution having a temperature of 55 ° C. was used. An electrolytic reaction was carried out at a current density of 5 A / dm 2 to form a Fe—Ni electrodeposition layer having a thickness of 40 μm on both sides of the mother plate. The formed Fe-Ni electrodeposited layer was separated to obtain an Fe-Ni alloy substrate. The thin film thus obtained was sufficiently washed with water and then dried. The prepared Fe-Ni alloy substrate contains 42wt% nickel, residual iron and other unavoidable impurities, and the coefficient of thermal expansion is 5.6 x 10 -6 m / K, the surface roughness of the opposite side of the electrodeposition surface (electrode layer growth surface) ( Rz) was 0.06 micrometer.

상기 얻어진 Fe-Ni 합금기판, 스테인레스 스틸 기판(두께 40㎛, 표면거칠기(Rz) 402nm, 압연법으로 제조) 및 및 유리기판위에 기판위에 a-태양전지 소자/ Al2O3-SiO2 버퍼층/Al/TCO/p-Si:H/i-Si:H/n-Si:H/TCO층을 순차적으로 형성하여 시편 소자를 제작하였다.
The obtained Fe—Ni alloy substrate, stainless steel substrate (thickness 40 μm, surface roughness (Rz) 402 nm, manufactured by rolling method), and a-solar cell device / Al 2 O 3 -SiO 2 buffer layer / An Al / TCO / p-Si: H / i-Si: H / n-Si: H / TCO layer was sequentially formed to fabricate a specimen device.

상기 본 실시예에서 얻어진 Fe-Ni 합금기판 소자와 유기기판 소자의 물성을 태양전측정하여 하기 표 1에 나타내었다. The physical properties of the Fe-Ni alloy substrate element and the organic substrate element obtained in the present embodiment are shown in Table 1 by solar field measurement.

Fe-Ni 합금기판Fe-Ni alloy substrate 유리기판Glass substrate Jsc(mA/㎠)Jsc (mA / cm 2) 15.9815.98 16.316.3 Voc(V)Voc (V) 0.7890.789 0.7950.795 FF.(%)FF. (%) 55.355.3 5656 Eff.(%)Eff. (%) 7.147.14 7.227.22

상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 의한 방법으로 제조된 Fe-Ni 합금기판을 사용하여 제조된 태양기판 소자는 기존 유리기판을 사용하여 제조된 태양기판 소자와 유사한 성능을 나타냄을 알 수 있었다.
As shown in Table 1, it can be seen that the solar substrate device manufactured using the Fe-Ni alloy substrate manufactured by the method according to the present invention exhibits similar performance to the solar substrate device manufactured using the conventional glass substrate. .

한편, 본 발명에 의한 Fe-Ni 합금기판 및 상기 종래의 압연법으로 제조된 스테인레스 스틸 기판을 사용하여 상기와 같은 시편 소자를 20회 제작하였다. 이 경우에, Fe-Ni 합금기판을 사용한 소자는 전기적 단락이 발생하지 않았으나, 스테인레스 스틸 기판을 사용한 소자는 20회중 18회에서 높은 표면거칠기로 인하여 전기적 단락이 발생하였다. 따라서, 본 발명에 의한 방법으로 제조된 Fe-Ni 합금기판 기판을 사용하므로써 전기적 단락 없이 양호한 태양전지 소자를 제조할 수 있음을 확인하였다. On the other hand, using the Fe-Ni alloy substrate according to the present invention and the stainless steel substrate manufactured by the conventional rolling method, the specimen element as described above was produced 20 times. In this case, the device using the Fe-Ni alloy substrate did not generate an electrical short, but the device using the stainless steel substrate generated an electrical short due to the high surface roughness at 18 of 20 times. Therefore, it was confirmed that by using the Fe-Ni alloy substrate substrate prepared by the method according to the present invention, a good solar cell device can be manufactured without an electric short circuit.

10: 모판 공급장치 11: 모판
12: 접합 장치 13: 연마 장치
14: 전 세척 장치 30: 수평 셀
31, 31': 컨덕트 롤 32: 애노드 전극
33: 전류 공급 장치 34: 전해액 저장조
35: 전해액 가열기 36: 전해액 여과기
37: 전해액 펌프 38: 전해액 노즐
50: Fe-Ni 합금박 51: 박리 롤
52: 후 세척장치 53: 열처리 장치
54: Fe-Ni 합금박 절단 장치 55: Fe-Ni 합금박 권취장치
71: 모판 절단 장치 72: 모판 권취 장치
100: 수평 전주장치
10: Feeder 11: Feeder
12: bonding apparatus 13: polishing apparatus
14: electric cleaning device 30: horizontal cell
31, 31 ': Conductor roll 32: anode electrode
33: current supply device 34: electrolyte storage tank
35: Electrolyte heater 36: Electrolyte filter
37: Electrolyte pump 38: Electrolyte nozzle
50: Fe-Ni alloy foil 51: peeling roll
52: Post-cleaning device 53: Heat treatment device
54: Fe-Ni alloy foil cutting device 55: Fe-Ni alloy foil winding device
71: Cutting board cutting device 72: Flattening device
100: horizontal pole

Claims (4)

일정한 방향으로 수평 공급되는 재사용 가능한 전도성 모판의 일면 또는 양면에 철 전구체 2g/ℓ 내지 25g/ℓ, 니켈 전구체 40g/ℓ 내지 60g/ℓ 및 소디움 라우레스 황산염으로 구성되는 그룹으로부터 선택된 적어도 일종의 계면활성제 0.1g/ℓ 내지 4.0g/ℓ를 포함하는 전해액을 공급하는 단계;
상기 전도성 모판에 철과 니켈이 전착되도록 상기 전도성 모판의 일면 또는 양면에 이격되어 구비된 애노드 전극과 캐소드로 작용하는 상기 전도성 모판에 전류를 인가하는 단계; 및
상기 철과 니켈이 전착되어 형성된 철과 니켈의 합금 전착층을 분리하여 철과 니켈의 합금박을 얻는 단계를 포함하며, 태양전지용으로 사용되는 철과 니켈의 합금기판의 제조방법.
At least one surfactant selected from the group consisting of 2g / l to 25g / l of iron precursor, 40g / l to 60g / l of nickel precursor and sodium laureth sulfate on one or both sides of the reusable conductive base plate horizontally fed in a constant direction supplying an electrolyte comprising g / l to 4.0 g / l;
Applying an electric current to the conductive base plate serving as a cathode and an anode electrode provided spaced apart from one or both surfaces of the conductive base plate such that iron and nickel are electrodeposited on the conductive base plate; And
And separating an alloy electrodeposition layer of iron and nickel formed by electrodepositing iron and nickel to obtain an alloy foil of iron and nickel, wherein the alloy substrate of iron and nickel is used for a solar cell.
제 1항에 있어서, 상기 철 전구체는 황산철, 염화철, 질산철 및 설파민산철로 구성되는 그룹으로부터 선택된 적어도 일종이며, 상기 니켈 전구체는 황산니켈, 염화니켈, 질산니켈 및 설파민산니켈로 구성되는 그룹으로부터 선택된 적어도 일종이며, 태양전지용으로 사용되는 철과 니켈의 합금기판의 제조방법.
The method of claim 1, wherein the iron precursor is at least one selected from the group consisting of iron sulfate, iron chloride, iron nitrate, and iron sulfamate, and the nickel precursor is a group consisting of nickel sulfate, nickel chloride, nickel nitrate, and nickel sulfamate A method for producing an alloy substrate of iron and nickel, which is at least one selected from and used for solar cells.
제 1항에 있어서, 상기 태양전지용 Fe-Ni 합금기판은 0.05㎛ 내지 0.1㎛ 표면 거칠기(Rz)의 요철면을 가지며, 태양전지용으로 사용되는 철과 니켈의 합금기판의 제조방법.
The method of claim 1, wherein the Fe-Ni alloy substrate for solar cells has an uneven surface having a surface roughness (Rz) of 0.05 µm to 0.1 µm, and an alloy substrate of iron and nickel used for solar cells.
제 1항에 있어서, 상기 Fe-Ni 합금기판은 니켈 34중량% 내지 62중량%, 잔부 철 및 기타 불가피한 불순물을 포함하며, 태양전지용으로 사용되는 철과 니켈의 합금기판의 제조방법.The method of claim 1, wherein the Fe—Ni alloy substrate contains 34 wt% to 62 wt% nickel, balance iron, and other unavoidable impurities, and the iron and nickel alloy substrate is used for a solar cell.
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