KR101395698B1 - 태양전지의 전면전극을 제조하는 제조장치 및 그 제조방법 - Google Patents
태양전지의 전면전극을 제조하는 제조장치 및 그 제조방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR101395698B1 KR101395698B1 KR1020120075421A KR20120075421A KR101395698B1 KR 101395698 B1 KR101395698 B1 KR 101395698B1 KR 1020120075421 A KR1020120075421 A KR 1020120075421A KR 20120075421 A KR20120075421 A KR 20120075421A KR 101395698 B1 KR101395698 B1 KR 101395698B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- substrate
- front electrode
- manufacturing
- solar cell
- metal paste
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 75
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 36
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 87
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 40
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 40
- 238000010017 direct printing Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 53
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 53
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 7
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 4
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims 2
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 abstract description 10
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 5
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021419 crystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 230000009969 flowable effect Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000000116 mitigating effect Effects 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
- H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/677—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations
- H01L21/67703—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations between different workstations
- H01L21/67706—Mechanical details, e.g. roller, belt
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
- H01L31/0224—Electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
- H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 전면전극을 제조하는 제조장치는, 상기 태양전지에 사용되는 기판을 고정시키는 베이스; 및 유동성이 있는 금속 페이스트(paste)를 이용하는 직접 인쇄 방식(Direct Printing Process)을 통해, 상기 기판에 대한 수직 단면이 삼각형인 전면전극을 상기 기판 상에 형성시키는 전극 형성 유닛을 포함하여 구성됨으로써, 기존 스크린 인쇄 방식에 의해 제작된 전면전극보다 종횡비가 뛰어난 전면전극을 형성할 수 있을 뿐만 아니라, 전면전극에 의해 반사되는 태양 빛을 흡수하는 면적을 증가시킬 수 있어 결과적으로 태양전지의 효율을 증대시킬 수 있다는 장점이 있다.
Description
본 발명은 태양전지의 전면전극을 제조하는 제조장치 및 그 제조방법에 관한 것이고, 보다 구체적으로 기판에 대한 수직 단면이 삼각형인 전면전극을 제조하는 제조장치 및 그 제조방법에 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 주목 받고 있다. 태양전지에는 태양열을 이용하여 터빈을 회전시키는데 필요한 증기를 발생시키는 태양열 전지와, 반도체의 성질을 이용하여 광전자(photon)를 전기에너지로 변환시키는 태양광 전지가 있으며, 태양전지라고 하면 일반적으로 태양광 전지(이하, '태양전지'라 한다)를 일컫는다.
이러한 태양전지는 실리콘(Si) 반도체로 이루어지고, 상부에 전면전극 및 하부에 후면전극이 형성되는 기판을 포함할 수 있다.
이때, 전면전극의 균일도와 형태는 태양전지의 효율과 매우 밀접한 관계를 가지고 있다.
최근 양산되는 태양전지에는 전면전극을 형성하기 위하여 대부분 한국공개특허 제10-2011-0126315호(발명의 명칭: 태양 전지 및 그 제조 방법)에서 개시하고 있는 것과 같은 스크린 인쇄 방식(Screen Printing Process)을 적용하고 있다. 스크린 인쇄 방식은 스퀴즈를 통해, 겔 형태의 금속성 페이스트(Paste)를 스크린의 틈 사이로 밀어 넣어서 태양전지의 기판 상에 얇은 전극을 형성하는 방식이다.
다만, 이러한 스크린 인쇄 방식을 사용하여 전면전극을 형성하면 전면전극의 균일도와 형태를 조절하기 힘들고, 그로 인해 전극 면적 대비 높이의 비(이하, '종횡비'라 한다; Aspect Ratio)가 나빠진다는 문제점이 있다.
구체적으로, 전면전극의 면적은 기판의 수광 면적과 반비례 관계에 있고, 전면전극의 단면적은 실리콘 반도체 내 전자의 이동도와 비례 관계에 있다. 즉, 기판을 위에서 바라다 본 경우 전면전극이 차지하고 있는 면적을 감소시킬수록 수광 면적이 증가하여 많은 태양 빛을 흡수할 수 있고, 전면전극 자체의 단면적을 증가시킬수록 많은 전자의 이동이 가능해져 태양전지의 효율을 높일 수 있다.
실제로 스크린 인쇄 방식을 사용하여 전면전극을 형성시키면, 설계하고자 한 전면전극의 면적보다 큰 면적으로 인쇄가 이루어질 뿐만 아니라 전면전극의 높이를 제어하기 어려워, 태양전지의 효율이 감소하게 된다. 예를 들어, 80㎛의 전극 라인 폭을 위한 스크린의 틈 사이로 금속성 페이스트를 밀어 넣어 200㎛만큼의 높이로 인쇄하려 하여도, 금속성 페이스트의 특성상 높이는 목표 수치보다 낮아지면서 면적은 목표 수치보다 커지게 된다. 또한, 형성된 전극 라인에 대한 열처리 시에 종 방향 및 횡 방향 특성이 나빠져, 결국 태양전지의 효율이 떨어지게 된다는 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 일부 실시예는 전면전극을 제조하는 경우 기존의 2차원적인 제어에서 벗어나, 3차원적인 제어를 통해 뛰어난 종횡비를 가지는 태양전지의 전면전극을 제조하는 제조장치 및 그 제조방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명의 일부 실시예는 전면전극에 의해 반사된 태양 빛을 흡수할 수 있는 면적을 증대시켜 전체적인 태양전지의 효율을 높일 수 있는 태양전지의 전면전극을 제조하는 제조장치 및 그 제조방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 제 1 측면 (일 실시예)에 따른 태양전지의 전면전극을 제조하는 제조장치는, 기판을 고정시키는 베이스; 및 유동성이 있는 금속 페이스트(paste)를 이용하는 직접 인쇄 방식(Direct Printing Process)을 통해, 상기 기판에 대한 수직 단면이 삼각형인 전면전극을 상기 기판 상에 형성시키는 전극 형성 유닛을 포함하여 구성된다.
또한, 본 발명의 제 2 측면 (다른 실시예)에 따른 태양전지의 전면전극을 제조하는 제조방법은, (a) 기판을 고정시키는 단계; 및 (b) 유동성이 있는 금속 페이스트(paste)를 이용하는 직접 인쇄 방식(Direct Printing Process)을 통해, 상기 기판에 대한 수직 단면이 삼각형인 전면전극을 상기 기판 상에 형성시키는 단계를 포함하여 구성된다.
전술한 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나인 태양전지의 전면전극을 제조하는 제조장치 및 그 제조방법에 의하면, 직접 인쇄 방식을 통해 태양전지의 전면전극을 기판 상에 형성시킴으로써, 기존 스크린 인쇄 방식에 의해 제작된 전면전극보다 종횡비가 뛰어난 전면전극을 3차원적인 정밀 제어를 통해 형성시킬 수 있다.
또한, 전술한 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나인 태양전지의 전면전극을 제조하는 제조방법 및 그 제조방법에 의하면, 직접 인쇄 방식을 통해 기판에 대한 수직 단면이 삼각형인 전면전극을 균일하게 형성시킴으로써, 전면전극에 반사되는 태양 빛을 흡수할 수 있는 면적을 간접적으로 증가시킬 수 있고 결과적으로 태양전지의 전체적인 효율을 증대시킬 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 전면전극을 제조하는 제조장치의 전체 구조를 간략하게 도시한 도면,
도 2는 도 1에서의 전극 형성 유닛을 구체적으로 설명하기 위한 도면,
도 3 및 도 4는 도 2에 표시된 A 부분을 확대하여 도시한 도면,
도 5는 종래 방식에 의해 제작된 전면전극과 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 전면전극을 제조하는 제조장치에 의해 제작된 전면전극을 비교하여 설명하기 위한 도면,
도 6은 기판이 상부에 물결 무늬 형상을 가진 경우에 대해 설명하기 위한 도면,
도 7은 도 1에서의 베이스를 구체적으로 설명하기 위한 도면,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 전면전극을 제조하는 제조방법에 대해 제조장치와 함께 구체적으로 도시한 도면,
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 전면전극을 제조하는 제조방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2는 도 1에서의 전극 형성 유닛을 구체적으로 설명하기 위한 도면,
도 3 및 도 4는 도 2에 표시된 A 부분을 확대하여 도시한 도면,
도 5는 종래 방식에 의해 제작된 전면전극과 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 전면전극을 제조하는 제조장치에 의해 제작된 전면전극을 비교하여 설명하기 위한 도면,
도 6은 기판이 상부에 물결 무늬 형상을 가진 경우에 대해 설명하기 위한 도면,
도 7은 도 1에서의 베이스를 구체적으로 설명하기 위한 도면,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 전면전극을 제조하는 제조방법에 대해 제조장치와 함께 구체적으로 도시한 도면,
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 전면전극을 제조하는 제조방법을 설명하기 위한 순서도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 전면전극을 제조하는 제조장치 및 그 제조방법은, 기존의 스크린 인쇄 방식(Screen Printing Process)과는 다른 직접 인쇄 방식(Direct Printing Process)을 적용하여 태양전지의 전면전극을 제조하되, 제조되는 전면전극의 기판에 대한 수직 단면이 삼각형인 특징을 가짐으로써, 뛰어난 종횡비의 태양전지를 생산할 수 있고, 생산되는 태양전지의 성능도 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 전면전극을 제조하는 제조장치의 전체 구조를 간략하게 도시한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 전면전극을 제조하는 제조장치는 스크린 인쇄 방식에서 사용되던 스크린 구성없이, 유동성이 있는 금속 페이스트를 이용하여 직접 기판(10)에 전면전극을 형성시키는 장치로서, 베이스(200) 및 전극 형성 유닛(100)을 포함하여 구성된다.
도 1에 도시된 것처럼, 베이스(200) 위의 기판(10)이 위치를 잡으면, 전극 형성 유닛(100)은 베이스(200)의 위쪽에서 미리 설정된 수치 값에 따라 제어되어 전면전극을 형성한다.
여기서, 기판(10)은 흡수한 태양빛을 전기에너지로 변환하는 광전 효과를 일으키는 구성으로서, PN 접합을 이루는 결정질 실리콘 반도체 칩 혹은 웨이퍼 형태일 수 있으나, 특별히 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 전면전극을 제조하는 제조장치를 구성하는 각 구성에 대해 도 2 및 도 7을 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.
도 2는 도 1에서의 전극 형성 유닛을 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
전극 형성 유닛(100)은 유동성이 있는 금속 페이스트(20)를 이용하는 직접 인쇄 방식(Direct Printing Process)을 통해, 태양전지의 기판에 대한 수직 단면이 삼각형인 전면전극을 기판 상에 형성시킨다.
전극 형성 유닛(100)의 3차원적인 제어를 통해 전면전극은 기판에 대한 수직 단면이 삼각형이고, 기판에 대한 수평 단면이 원형 혹은 타원형에 가까운 형상으로 형성될 수 있다.
이렇게 형성된 전면전극은 종래 스크린 인쇄 방식에 의해 형성되는 전면전극보다 뛰어난 종횡비를 가지게 된다. 즉, 기판에 대한 수직 단면이 삼각형인 전면전극은 낮은 저항 수치를 보이고, 반사되어 손실되는 태양 빛의 양을 최소화할 수 있어 수광 면적을 넓히는 데에도 유리하다.
이때, 유동성이 있는 금속 페이스트(20)는 기판에 대한 수직 단면이 삼각형인 전면전극 형성에 사용되는 재료로서, 은(Ag), 니켈(Ni), 구리(Cu), 알루미늄(Al) 등으로 이루어진 혹은 이들의 조합으로 이루어진 유동성이 있는 페이스트가 금속 페이스트(20)로 사용될 수 있다.
구체적으로, 전극 형성 유닛(100)은 주입구(110), 열풍 공급기(120) 및 제어기(140)를 포함하여 구성될 수 있다.
주입구(110)는 상술한 기판 상에 금속 페이스트를 주입하는 구성으로, 복수 개의 주입구(110)를 통해 동시에 금속 페이스트가 배출될 수 있다. 주입구(110)의 끝부분(112)은 삼각뿔 혹은 원뿔 형태이면서 꼭지점 부분(tip)에 구멍이 형성된 형태일 수 있지만, 특별히 제한되는 것은 아니다. 덧붙여, 복수 개의 주입구(110)는 서로 일정 간격(b)을 두고 나란하게 배치되어, 일정 간격(b)을 가지는 복수 개의 전극 라인을 기판(10) 상에 형성시킬 수 있다. 이때, 끝부분(112) 직경 및 일정 간격(b)은 후술할 제어기(140)에 의해 가변적으로 조절 가능하다.
열풍 공급기(120)는 미리 설정된 시간 동안 미리 설정된 온도 구간의 열풍을 제공하여 상술한 주입구(110)로부터 배출되는 금속 페이스트(20)를 건조시킨다. 복수 개의 주입구(110)에서 배출되는 금속 페이스트(20)는 열풍 공급기(120)로부터 제공되는 약 150℃ 내지 200℃ 정도의 열풍에 의해 외부에서 안쪽으로 급속도로 건조되고, 금속 페이스트(20)는 그 건조된 부분에 의해 더 이상의 퍼짐 형상 없이 균일한 형상을 이룰 수 있게 된다.
제어기(140)는 복수 개의 주입구(110)와 연결되어 금속 페이스트의 주입 양을 조절하는데, 기판에 대한 수직 단면이 삼각형인 전면전극을 형성시키기 위해 제어기(140)는 금속 페이스트(20)의 주입 양을 시간의 흐름에 따라 점차적으로 감소시킬 수 있다.
또한, 제어기(140)는 복수 개의 주입구(110)와 기판 간의 주입 거리를 조절하는데, 기판에 대한 수직 단면이 삼각형인 전면전극을 형성시키기 위해 제어기(140)는 주입 거리를 시간의 흐름에 따라 점차적으로 증가시킬 수 있다.
덧붙여, 제어기(140)는 주입구(110)의 끝부분(112) 직경 및 복수 개의 주입구(110) 간의 일정 간격(b)을 기판 설계 혹은 태양전지의 특성에 따라 가변적으로 조절할 수 있다.
나아가, 전극 형성 유닛(100)은 냉각라인(130)을 더 포함하여 구성될 수 있다. 냉각라인(130)은 주입구(110) 인근 또는 측면에 배치되어 금속 페이스트(20)의 유동성을 유지시킨다. 특히, 주입구(110)의 끝부분(112) 근처에서 금속 페이스트(20)가 굳지 않도록 냉각라인(130)이 금속 페이스트(20)의 온도를 낮춰줄 수 있다. 즉, 주입구(110)에서 배출된 금속 페이스트(20)는 상술한 열풍 공급기(120)의 열풍에 의해 건조되어 굳기 시작하지만, 주입구(110) 안의 금속 페이스트(20)는 냉각라인(130)에 의해 유동성을 유지하고 있을 수 있다.
이와 같은 제어기(140)의 금속 페이스트(20)에 대한 주입 조절 및 냉각라인(130)의 유동성 유지를 통해 전극 형성 유닛(100)은 기판에 대한 수직 단면이 삼각형인 전면전극을 기판 상에 형성시킬 수 있다.
도 3 및 도 4는 도 2에 표시된 A 부분을 확대하여 도시한 도면이다.
도 3 및 도 4처럼 금속 페이스트(20)는 제어기(140)에 의해 주입 양 및 주입 거리가 조절되어 주입구(110)의 끝부분(112)을 통해 배출되게 된다. 도 3의 주입 거리(a1)와 도 4의 주입 거리(a2)처럼 제어기(140)는 주입 거리를 자동 조절할 수 있고, 주입 양도 동시에 조절하여 기판(10)에 대한 수직 단면이 삼각형인 전면전극(30)을 기판(10) 상에 형성시킬 수 있다. 또한, 각 주입구(110)의 끝부분(112) 직경(c)은 기판 설계 혹은 태양전지의 특성에 따라 전극 형성 유닛(100)의 동작 중에 가변적으로 조절하거나 전극 형성 유닛(100)의 동작 전에 약 80㎛로 설정해둘 수 있다.
열풍 공급기(120)는 일 예로 복수 개의 주입구(110) 사이에 0.2cm의 열풍구를 가지고 각각 배치되어 주입구(110) 밖의 금속 페이스트(20)를 급속도로 건조시켜줄 수 있다. 상술한 열풍 공급기(120)와 동시에 동작하는 냉각라인(130)은 일 예로 주입구(110)의 측면에 배치되어 주입구(110) 내 금속 페이스트(20)의 유동성을 유지시켜줄 수 있다.
구체적으로, 주입구(110)를 통해 배출되는 금속 페이스트(20)는 기판 상에서 점점 층을 이루면서 적층되고, 유동성에 의해 금속 페이스트(20)가 분산되기 전에 적층된 금속 페이스트(20)를 열풍에 의해 건조시킨다. 특히, 금속 페이스트(20)의 적층 높이가 증가함에 따라, 제어기(140)는 주입 양을 점차적으로 감소시키면서 주입 거리를 점차적으로 증가시킬 수 있다. 이러한 제어기(140)의 조절은 반복된 실험 결과 및 태양전지 설계를 바탕으로 정밀하게 이루어지므로, 형성된 전면전극(30) 라인의 기판에 대한 수직 단면은 균일한 삼각형일 수 있다.
이와 같은 기판에 대한 수직 단면이 삼각형인 전면전극(30)은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 전면전극을 제조하는 제조장치의 직접 인쇄 방식을 통해 형성되는 것이고, 기존의 스크린 인쇄 방식에 의해 형성되는 전면전극을 포함하는 태양전지보다 성능 또는 효율이 월등하게 향상된다.
도 5는 종래 방식에 의해 제작된 전면전극과 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 전면전극을 제조하는 제조장치에 의해 제작된 전면전극을 비교하여 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 통해 종래 방식에 의해 기판(10) 상에 형성된 전면전극(22)과 본 발명의 직접 인쇄 방식에 의해 기판(10) 상에 형성된 전면전극(30) 간의 형상을 확인할 수 있다. 본 발명에서의 전면전극(30)은 종횡비가 기존의 전면전극(22)에 비해 뛰어나고, 형상의 특수성으로 인해 빛을 근처 기판(10) 쪽으로 반사시켜 다른 형태의 전면전극(22a, 22b)에 비해 더 넓은 수광 면적을 간접적으로 확보할 수 있다.
이러한 반사를 통해 얻을 수 있는 수광 면적 증가 및 태양전지의 효율 증대 효과는 기판(10)의 형상이 도 6과 같을 때 최대로 높일 수 있다. 도 6은 기판이 상부에 물결 무늬 형상을 가진 경우에 대해 설명하기 위한 도면이다.
후술할 베이스(200) 상에 고정되는 기판(10')이 상부에 물결 무늬 형상을 가지는 경우, 전극 형성 유닛(100)은 물결 무늬 형상의 골에 기판에 대한 수직 단면이 삼각형인 전면전극(30)을 형성시킬 수 있다. 물결 무늬 형상에서 위로 솟아있는 부분을 마루라고 하고, 아래로 내려와 있는 부분을 골이라고 할 수 있다. 또한, 물결 무늬 형상을 가진 기판(10')의 상부에 반사방지막(12) 등이 적층된 상태일 수 있다.
이 경우 전면전극(30) 자체의 면적으로 인해 태양 빛을 흡수할 수 있는 면적이 감소하지만, 기판에 대한 수직 단면이 삼각형인 전면전극(30)에 의해 반사된 태양 빛이 상부에 물결 무늬 형상을 가진 기판의 골과 마루 사이 부분으로 대부분 흡수될 수 있으므로, 전체적인 태양전지의 효율은 향상된다.
아울러, 도 7은 도 1에서의 베이스를 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
베이스(200)는 기판을 고정시키고, 상술한 전극 형성 유닛(100)의 아래에 위치한다.
구체적으로, 베이스(200)는 기판을 이송시키는 이송 벨트(210) 및 상술한 전극 형성 유닛(100)이 동작하는 경우 전극 형성 유닛(100)에 의해 기판에 가해지는 충격을 완화시키는 탄성체(220)를 포함하여 구성될 수 있다.
태양전지의 전면전극을 제조하는 공정 이전에도 기판 생성 공정, 세정 공정, 이물질 제거 공정, 반사방지막 형성 공정 등이 있을 수 있다. 이러한 공정에서 전면전극 제조 공정으로 기판을 이동시키는 경우, 이송 벨트(210)가 사용될 수 있고, 단선을 방지하기 위해 와이어나 섬유로 된 이송 벨트(210)의 코어 부분을 제외한 나머지 이송 벨트(210) 부분은 매우 부드러운 고무 재질로 이루어질 수 있다. 이송 벨트(210)는 직접 인쇄 방식에 의해 전면전극이 인쇄되는 과정에서 기판에 작용하는 응력을 최소화하기 위한 구조로 제작될 수 있다. 특히, 이송 벨트(210)의 대부분은 베이스(200)에 형성된 홈에 삽입되고, 이송 벨트(200)의 일부(수십 ㎛)만이 기판을 이동시키기 위해 베이스(200) 밖으로 돌출되어 있을 수 있다.
탄성체(220)는 전극 형성 유닛이 기판 상에 직접 인쇄 방식에 의해 전면전극을 형성시키기 위해 동작하는 경우, 전극 형성 유닛에 의해 웨이퍼 등과 같은 기판이 깨어지거나 파손되는 것을 방지하고, 이를 위해 부드러우면서 충격을 흡수할 수 있는 매우 얇은 형태의 스프링 부재나 저공압/저유압 완충 피스톤 등으로 제작될 수 있다.
또한, 베이스(200)는 진공 상태를 유지시키는 데에 사용되는 다수의 구멍(230)을 구비하고, 기판과 베이스가 결합된 상태에서 이 구멍(230)을 통해 진공 상태를 유지시켜 태양전지의 기판을 고정시킬 수 있다. 기판 상에 점성을 가지는 금속성 페이스트를 이용하여 인쇄하기 때문에, 인쇄 완료 후 전극 형성 유닛을 리프팅할 때 기판이 함께 올라가는 일이 생길 수 있다. 이때, 도 7에 도시된 것처럼 베이스(200) 내부를 상하 방향으로 통과하도록 형성된 다수의 구멍(230)을 통해 진공 상태를 유지시키고, 이를 통해 기판이 전극 형성 유닛을 따라 올라가는 문제를 방지할 수 있다.
지금까지 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 전면전극을 제조하는 제조장치를 통해, 기존 스크린 인쇄 방식에 의해 제작된 전면전극보다 종횡비가 뛰어난 전면전극을 형성시킬 수 있다. 또한, 형성된 전면전극의 기판에 대한 수직 단면이 삼각형 형상이므로, 전면전극에 의해 반사되는 태양 빛을 흡수하는 면적을 증가시킬 수 있고 결과적으로 태양전지의 효율을 증대시킬 수 있다는 장점이 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 전면전극을 제조하는 제조방법에 대해 도 8 및 도 9를 참고하여 설명하기로 한다. 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 전면전극을 제조하는 제조방법에 대해 제조장치와 함께 구체적으로 도시한 도면이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 전면전극을 제조하는 제조방법에 대해 설명하기 위한 순서도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 전면전극을 제조하는 제조방법은, 상술한 태양전지의 전면전극을 제조하는 제조장치를 이용하여 기판에 대한 수직 단면이 삼각형인 전면전극을 형성시키는 방법이다.
우선, 도 8의 ①, ② 과정에서 도시된 것처럼 태양전지에 사용되는 기판(10)을 베이스(200)에 고정시키고(S910), 기판(10)이 정확하게 전극 형성 유닛(100) 아래에 위치하도록 이송 벨트를 통해 제어한다.
이어서, 도 8의 ③ 내지 ⑥ 과정에서 도시된 것처럼 전극 형성 유닛(100)이 이동하여 유동성이 있는 금속 페이스트(paste)를 이용하는 직접 인쇄 방식(Direct Printing Process)을 통해, 기판(10) 상에 전면전극(30) 라인을 형성시킨다. 이렇게 형성되는 전면전극은 기판에 대하여 삼각형의 수직 단면을 가지고, 도 8처럼 나란하게 배열될 수 있다.
구체적으로, 전극 형성 유닛은 금속 페이스트의 주입 양 및 복수 개의 주입구와 기판 간의 주입 거리를 조절한다(S920). 또한, 각 주입구의 끝부분 직경 및 복수 개의 주입구 간의 일정 간격을 조절한다(S930). 이와 함께 미리 설정된 시간 동안 미리 설정된 온도 구간 내에서 제공되는 열풍을 통해 각 주입구로부터 배출되는 금속 페이스트를 건조시킨다(S940).
다시 말하자면, 미세한 주입구를 통하여 기판 상에 주입하는 금속성 페이스트의 주입 양을 점차적으로 감소시키면서, 주입 거리를 점차적으로 증가시키는 제어가 가능하다. 이와 동시에 고온의 열풍으로 건조시키면서 전면전극을 인쇄하면, 도 3 및 도 4에서 도시된 것처럼 기판에 대한 수직단면이 삼각형인 전면전극을 형성시킬 수 있다(S950). 이때, 전면전극의 수평 단면은 원형 또는 타원형에 가까운 형태를 이루고, 아래에서 위로 갈수록 점차적으로 좁아지는 특징을 가지고 있을 수 있다.
이러한 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 전면전극을 제조하는 제조방법에 의하면, 기존 스크린 인쇄 방식에 의해 제작된 전면전극보다 종횡비가 뛰어난 전면전극을 형성할 수 있고, 전면전극에 반사되는 태양 빛에 대한 수광 면적도 간접적으로 증가시켜 태양전지의 효율도 증대시킬 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 기판 100: 전극 형성 유닛
200: 베이스
200: 베이스
Claims (12)
- 삭제
- 태양전지의 전면전극을 제조하는 제조장치에 있어서,
기판을 고정시키는 베이스; 및
유동성이 있는 금속 페이스트(paste)를 이용하는 직접 인쇄 방식(Direct Printing Process)을 통해, 상기 기판에 대한 수직 단면이 삼각형인 전면전극을 상기 기판 상에 형성시키는 전극 형성 유닛을 포함하고,
상기 전극 형성 유닛은
상기 기판 상에 상기 금속 페이스트를 주입하는 복수 개의 주입구;
미리 설정된 시간 동안 미리 설정된 온도 구간의 열풍을 제공하여 상기 주입구로부터 배출되는 금속 페이스트를 건조시키는 열풍 공급기; 및
상기 금속 페이스트의 주입 양 및 상기 복수 개의 주입구와 상기 기판 간의 주입 거리를 조절하는 제어기를 포함하는
태양전지의 전면전극을 제조하는 제조장치.
- 삭제
- 제 2 항에 있어서, 상기 제어기는 상기 금속 페이스트의 주입 양을 점차적으로 감소시키면서 상기 주입 거리를 점차적으로 증가시키는
태양전지의 전면전극을 제조하는 제조장치.
- 제 2 항에 있어서, 상기 복수 개의 주입구 인근에 배치되어 상기 금속 페이스트의 유동성을 유지시키는 냉각라인을 더 포함하는
태양전지의 전면전극을 제조하는 제조장치.
- 제 2 항에 있어서, 상기 기판은 물결 무늬 형상을 가지고,
상기 전극 형성 유닛은 상기 기판의 물결 무늬 형상의 골에 상기 전면전극을 형성시키는
태양전지의 전면전극을 제조하는 제조장치.
- 제 2 항에 있어서,
상기 베이스는 진공 상태를 유지시키는 데에 사용되는 다수의 구멍을 구비하고, 상기 기판과 베이스가 결합된 상태에서 진공 상태를 유지시켜 상기 기판을 고정시키는
태양전지의 전면전극을 제조하는 제조장치.
- 제 2 항에 있어서,
상기 베이스는 상기 기판을 이송시키는 이송 벨트; 및
상기 전극 형성 유닛이 동작하는 경우 상기 전극 형성 유닛에 의해 상기 기판에 가해지는 충격을 완화시키는 탄성체를 포함하는
태양전지의 전면전극을 제조하는 제조장치.
- 삭제
- 태양전지의 전면전극 제조방법에 있어서,
(a) 기판을 고정시키는 단계; 및
(b) 유동성이 있는 금속 페이스트(paste)를 이용하는 직접 인쇄 방식(Direct Printing Process)을 통해, 상기 기판에 대한 수직 단면이 삼각형인 전면전극을 상기 기판 상에 형성시키는 단계를 포함하고,
상기 (b) 단계는,
전극 형성 유닛의 주입구를 통해 상기 금속 페이스트를 주입하면서 상기 주입구와 상기 기판 간의 주입 거리를 조절하는 단계; 및
미리 설정된 시간 동안 미리 설정된 온도 구간 내에서 공급되는 열풍을 통해 상기 주입구로부터 배출되는 금속 페이스트를 건조시키는 단계를 포함하는
태양전지의 전면전극을 제조하는 제조방법.
- 삭제
- 제 10 항에 있어서,
상기 조절하는 단계에서 상기 금속 페이스트의 주입 양을 점차적으로 감소시키면서 상기 주입 거리를 점차적으로 증가시키고,
상기 건조시키는 단계는 상기 조절하는 단계와 동시에 이루어지는
태양전지의 전면전극을 제조하는 제조방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120075421A KR101395698B1 (ko) | 2012-07-11 | 2012-07-11 | 태양전지의 전면전극을 제조하는 제조장치 및 그 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120075421A KR101395698B1 (ko) | 2012-07-11 | 2012-07-11 | 태양전지의 전면전극을 제조하는 제조장치 및 그 제조방법 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020130148793A Division KR101463121B1 (ko) | 2013-12-02 | 2013-12-02 | 태양전지의 전면전극을 제조하는 제조장치 및 그 제조방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20140009608A KR20140009608A (ko) | 2014-01-23 |
| KR101395698B1 true KR101395698B1 (ko) | 2014-05-19 |
Family
ID=50142661
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020120075421A KR101395698B1 (ko) | 2012-07-11 | 2012-07-11 | 태양전지의 전면전극을 제조하는 제조장치 및 그 제조방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101395698B1 (ko) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114613876B (zh) * | 2020-11-25 | 2023-09-19 | 南京航空航天大学 | 一种用于微细栅线制备的高精压印方法及装置 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR0159421B1 (ko) * | 1994-04-11 | 1998-11-16 | 우찌가사끼 노리이찌로우 | 페이스트 도포기 |
| KR20100021609A (ko) * | 2007-05-17 | 2010-02-25 | 퀸 메리 앤드 웨스트필드 컬리지 | 정전 스프레이 장치 및 정전 스프레이 방법 |
| JP2010219173A (ja) | 2009-03-15 | 2010-09-30 | Motoaki Masuda | 太陽電池電極の形成方法 |
| KR20110018659A (ko) * | 2009-08-18 | 2011-02-24 | 현대중공업 주식회사 | 태양전지의 전면전극 형성용 마스크 |
-
2012
- 2012-07-11 KR KR1020120075421A patent/KR101395698B1/ko not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR0159421B1 (ko) * | 1994-04-11 | 1998-11-16 | 우찌가사끼 노리이찌로우 | 페이스트 도포기 |
| KR20100021609A (ko) * | 2007-05-17 | 2010-02-25 | 퀸 메리 앤드 웨스트필드 컬리지 | 정전 스프레이 장치 및 정전 스프레이 방법 |
| JP2010219173A (ja) | 2009-03-15 | 2010-09-30 | Motoaki Masuda | 太陽電池電極の形成方法 |
| KR20110018659A (ko) * | 2009-08-18 | 2011-02-24 | 현대중공업 주식회사 | 태양전지의 전면전극 형성용 마스크 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20140009608A (ko) | 2014-01-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20120192932A1 (en) | Solar cell and its electrode structure | |
| EP2869350A1 (en) | Solar cell module | |
| JP2009521102A (ja) | 物理的に分離分散した電気接点を有する太陽電池 | |
| KR101956734B1 (ko) | 태양 전지 및 그의 제조 방법 | |
| EP3588585B1 (en) | P-type perc double-sided solar cell, assembly thereof, system thereof and preparation method therefor | |
| EP3588583A1 (en) | P-type perc double-sided solar cell and module and system thereof, and preparation method therefor | |
| US10964828B2 (en) | Bifacial P-type PERC solar cell and module, system, and preparation method thereof | |
| US20110023962A1 (en) | Solar Cell Element and Solar Cell Module | |
| US10763377B2 (en) | Bifacial P-type PERC solar cell and module, system, and preparation method thereof | |
| EP2869349B1 (en) | Solar cell and solar cell module | |
| CN105702755A (zh) | 一种晶硅太阳能电池的正面电极 | |
| CN105633177A (zh) | 一种晶硅太阳能电池 | |
| CN105529374A (zh) | 一种晶硅太阳能电池的正面电极 | |
| KR101395698B1 (ko) | 태양전지의 전면전극을 제조하는 제조장치 및 그 제조방법 | |
| KR101463121B1 (ko) | 태양전지의 전면전극을 제조하는 제조장치 및 그 제조방법 | |
| KR101338236B1 (ko) | 태양전지 및 그 태양전지를 제조하는 제조방법 | |
| CN107947737A (zh) | 一种用于多主栅太阳能电池的测试装置 | |
| CN106784050A (zh) | 太阳能铝背全覆盖无主栅晶硅电池片及其生产工艺 | |
| CN107662401A (zh) | 一种印刷无主栅电池片正面电极的设备及工艺 | |
| CN103337526A (zh) | 一种太阳能电池正面电极布局结构 | |
| CN105552145A (zh) | 一种晶硅太阳能电池 | |
| US20200381571A1 (en) | Bifacial p-type perc solar cell beneficial to sunlight absorption and preparation method therefor | |
| CN204651330U (zh) | 一种太阳能电池结构 | |
| CN208240706U (zh) | 一种新型太阳能电池片 | |
| CN202905727U (zh) | 一种太阳能电池正面电极布局结构 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| A107 | Divisional application of patent | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20170329 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20180508 Year of fee payment: 5 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |