KR101428419B1 - Solar cell substrate having insulating properties and method for manufaturing thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 절연특성이 우수한 태양전지용 기판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a solar cell substrate having excellent insulating properties and a method of manufacturing the same.
지구의 온난화, 연료 자원의 고갈, 환경오염 등의 영향으로 화석연료를 사용하여 에너지를 채취하는 전통적인 에너지 채취 방법은 서서히 한계에 달하고 있다. 특히, 석유 연료의 경우에는 예측자마다 약간씩 상이하기는 하지만, 그리 멀지 않은 시간내에 바닥을 드러낼 것이라는 전망이 우세하다.
Traditional methods of collecting energy using fossil fuels are slowly reaching their limits due to global warming, depletion of fuel resources, and environmental pollution. Particularly in the case of petroleum fuels, the prognosis is that the forecast will reveal the floor within a very short period of time, albeit slightly different.
뿐만 아니라, 교토 의정서로 대표되는 에너지 기후 협약에 따르면, 화석 연료의 연소에 따라 생성되는 이산화탄소의 배출을 감소시킬 것을 강제적으로 요구하고 있다. 따라서, 현재의 체약국은 물론이며 향후에는 전세계 각국에 그 효력이 미쳐서 화석연료의 연간 사용량에 제약을 받을 것은 불을 보듯이 명확하다.
In addition, the energy-climate treaty, represented by the Kyoto Protocol, forcibly requires the reduction of carbon dioxide emissions resulting from the burning of fossil fuels. Therefore, it is clear that it will be restricted by the current use of fossil fuels, as well as the current contracting countries, and in the future to all countries around the world.
화석연료에 대체하기 위하여 사용되는 가장 대표적인 에너지원으로서는, 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 무한에 가까운 대체 에너지원으로 각광 받아왔다.
The most representative energy source used to replace fossil fuels is nuclear power. Nuclear power generation is an energetic alternative energy source that can substitute for fossil fuels such as petroleum, because it generates 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. I have received.
그러나, 구소련 체르노빌 원자력 발전소나, 동일본 대지진에 의한 일본 후쿠시마 원자력 발전소 등의 폭발 사고는 무한의 청정 에너지원으로 간주되어 왔던 원자력의 안전성을 다시 검토하게 하는 계기가 되었으며, 그 결과 원자력이 아닌 또다른 대체 에너지의 도입이 어느 때보다도 절실히 요망되고 있다.
However, the explosion of the Chernobyl nuclear power plant in Sri Lanka and the Fukushima Nuclear Power Plant in Japan caused by the Great East Japan Earthquake has led to a reexamination of the safety of nuclear power, which has been regarded as an infinite clean energy source. As a result, The introduction of energy is desperately needed more than ever.
그 밖의 대체 에너지로서 많이 사용되고 있는 에너지원으로서는 수력 발전을 들 수 있으나, 상기 수력 발전은 지형적인 인자와 기후적인 인자에 의해 많이 영향받기 때문에 그 사용이 제한적일 수 밖에 없다. 또한, 기타의 대체 에너지원들 역시 발전양이 적거나 또는 사용 지역이 크게 제한되는 등의 이유로 화석연료의 대체수단으로까지는 사용되기 어렵다.
Hydropower can be used as an alternative energy source, but its use is limited because it is affected by geographical factors and climatic factors. In addition, other alternative energy sources are also difficult to use as alternative means of fossil fuels because of the limited amount of power generation or the limited use area.
그러나, 태양 전지는 적당한 일조량만 보장된다면 어디서나 사용할 수 있을 뿐만 아니라, 발전용량과 설비규모가 거의 직선적으로 비례하기 때문에, 가정용과 같은 소용량 수요로 사용할 경우에는 건물 옥상 등에 작은 면적으로 전지판을 설치함으로써 전력생산이 가능하다는 이점이 있어, 세계적으로 그 이용이 증가되고 있을 뿐만 아니라, 그와 관련된 연구 역시 증가하고 있다.
However, since the solar cell can be used anywhere as long as only a proper amount of sunshine is ensured, the power generation capacity and the facility scale are almost linearly proportional to each other. Therefore, when the solar cell is used in a small- Production is possible, and the use thereof is increasing not only in the world but also in related research.
태양전지는 반도체의 원리를 이용한 것으로서, p-n 접합된 반도체에 일정 수준 이상의 에너지를 갖춘 빛을 조사하면 상기 반도체의 가전자가 자유롭게 이동될 수 있는 가전자로 여기되어 전자와 정공의 쌍(EHP : electron hole pair)이 생성된다. 생성된 전자와 정공은 서로 반대쪽에 위치하는 전극으로 이동하여 기전력을 발생시키게 된다.
Solar cells are based on the principle of semiconductors. When a light having a certain energy level or more is irradiated to a pn-junction semiconductor, the electrons of the semiconductor are excited as freely movable electrons to form a pair of electrons and holes (EHP ) Is generated. The generated electrons and holes move to the electrode located on the opposite side to generate an electromotive force.
실리콘계 태양전지는 비교적 높은 에너지 전환효율과 셀 전환효율(실험실 최고의 에너지 전환효율에 대한 양산시 전환효율의 비율)이 높기 때문에, 가장 상용화 정도가 높다. 그러나, 상기 실리콘계 태양전지 모듈을 제조하기 위해서는 우선 소재로부터 잉곳을 제조하고 상기 잉곳을 웨이퍼화한 후 셀을 제조하고 모듈화한다고 하는 다소 복잡한 공정단계를 거쳐야 할 뿐만 아니라, 벌크 재질의 재료를 사용하기 때문에, 재료소비가 증가하여 제조비용이 높다는 문제가 있다.
Silicon solar cells are the most commercialized because they have a relatively high energy conversion efficiency and a high cell conversion efficiency (ratio of conversion efficiency at the time of mass production to the highest energy conversion efficiency of the laboratory). However, in order to manufacture the silicon-based solar cell module, a complicated process step such as manufacturing an ingot from a raw material and making the ingot into a wafer and then manufacturing and modifying the cell must be performed, and a bulk material is used , There is a problem that the material consumption is increased and the manufacturing cost is high.
이러한 실리콘계 태양전지의 단점을 해결하기 위하여, 2세대 태양전지로 불리우는 소위 박막형 태양전지가 제안되게 되었다. 박막형 태양저지는 상술한 과정으로 태양전지를 제조하는 것이 아니라, 기판 위에 순차적으로 필요한 박막층을 적층하는 형태로 제조하기 때문에, 그 과정이 단순하며, 두께가 얇아 재료비용이 저렴하다는 장점을 가진다.
In order to solve the disadvantages of such a silicon solar cell, a so-called thin film solar cell called a second generation solar cell has been proposed. Since the thin film type solar cell is manufactured by stacking the thin film layers sequentially required on the substrate instead of manufacturing the solar cell by the above-described process, the process is simple, and the thickness is thin and the material cost is advantageous.
그러나, 많은 경우 아직까지는 상기 실리콘계 태양전지와 비교할 때 에너지 전환효율이 높지 않아 상용화에 많은 걸림돌이 되고 있으나, 일부 높은 에너지 전환효율을 가진 태양전지가 개발되어 상용화 추진 중에 있다.
However, in many cases, compared with the silicon-based solar cell, the energy conversion efficiency is not high enough to cause commercialization. However, some high-energy conversion solar cells have been developed and commercialized.
그 중 하나로서 CI(G)S계 태양전지를 들 수 있는데, 상기 태양전지는 구리(Cu), 인듐(In), 게르마늄(Ge)(게르마늄은 포함되지 않을 수 있음. 게르마늄이 포함되지 않을 경우에는 CIS로 불림), 셀레늄(Se)을 포함하는 CI(G)S 화합물 반도체를 기본으로 한 것이다.
One of them is a CI (G) S solar cell. The solar cell may contain copper (Cu), indium (In), germanium (Ge) (germanium may not be included. (Hereinafter referred to as CIS), and CI (G) S compound semiconductors including selenium (Se).
상기 반도체는 3 또는 4가지 원소를 포함하고 있기 때문에 원소의 함량을 조절함으로써 밴드갭의 폭을 제어할 수 있어 에너지 변환효율을 상승시킬 수 있다는 장점을 가진다. 간혹 셀레늄(Se)을 황(S)으로 대체하거나 셀레늄(Se)을 황(S)과 함께 사용하는 경우도 있다. 본 발명에서는 이러한 경우 모두 CI(G)S 태양전지로 간주한다.
Since the semiconductor contains three or four elements, the width of the bandgap can be controlled by controlling the content of the element, thereby increasing the energy conversion efficiency. Occasionally, selenium (Se) is replaced with sulfur (S) or selenium (Se) with sulfur (S). In the present invention, all of these cases are regarded as CI (G) S solar cells.
CIGS(게르마늄이 포함된 경우) 태양전지는 최하층에 하부기판이 존재하며, 상기 하부기판 위에 전극으로 사용되는 하부전극이 형성된다. 상기 하부기판과 하부전극을 포함하여 통상 태양전지 기판으로 칭한다. 상기 하부전극 위에는 p형 반도체로서 광흡수층(CIGS)과 n형 반도체로서 버퍼층(예를 들면 CdS), 투명창, 상부 전극이 순차적으로 형성된다.
CIGS (when germanium is included) solar cell has a lower substrate on the lowest layer and a lower electrode used as an electrode on the lower substrate. The lower substrate and the lower electrode are generally referred to as a solar cell substrate. On the lower electrode, a light absorption layer (CIGS) as a p-type semiconductor and a buffer layer (for example, CdS) as an n-type semiconductor, a transparent window, and an upper electrode are sequentially formed.
한편, 상기 하부기판으로는 유리가 많이 사용되었다. 상기 유리내에는 Na이 포함되어 있고, 이러한 Na은 CIGS 층으로 확산되어 태양전지의 개방전압과 충실도를 높이는 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 그러나, 상기 적절한 양의 Na은 태양전지의 효율을 향상시킬 수 있으나, 과도한 확산의 경우에는 오히려 태양전지의 효율을 저하시키는 문제가 있다.
On the other hand, glass was used as the lower substrate. The glass contains Na, which is diffused into the CIGS layer to enhance the open voltage and the fidelity of the solar cell. However, the proper amount of Na can improve the efficiency of the solar cell, but in the case of excessive diffusion, there is a problem that the efficiency of the solar cell is lowered.
최근에, 고가이고 대량 생산이 적지 않으며, 정형화된 형태로만 사용될 수 있는 유리 기판 대신에 금속재질의 기판을 사용하고자 하는 시도가 다수 이루어졌다. 금속재질의 모재를 이용한 태양전지용 기판은 유리에 비해서는 저렴하며, 롤-투-롤(Roll-to-Roll) 방식으로 태양전지를 제조할 수 있으며, 여러가지 형태로 가공할 수 있기 때문에 건물 일체형 모듈(BIPV)뿐만 아니라 항공 우주용 등의 다양한 용도로 사용될 수 있다. 상기 금속재질의 모재로는 스테인레스강, 알루미늄 호일, 폴리이미드 필름와 같은 금속판이나 플라스틱 계열의 기판이 많이 사용된다. 이러한, 금속재질의 모재의 경우에는 표면 조도가 높고, 금속재질의 모재 제조시 발생되는 스파이크(spike), 덴트(dent) 등과 같은 결함으로 인하여 태양전지의 효율을 떨어뜨리는 문제를 일으키고 있다.
Recently, a number of attempts have been made to use a metal substrate instead of a glass substrate, which is expensive, mass-produced, and can only be used in a regular form. The solar cell substrate using a metal base material is inexpensive as compared with glass, and the solar cell can be manufactured by the roll-to-roll method, and since it can be processed in various forms, (BIPV) as well as for aerospace applications. As the base material of the metal material, a metal plate such as stainless steel, an aluminum foil, a polyimide film, or a plastic substrate is often used. In the case of the metal base material, the surface roughness is high, and the efficiency of the solar cell is lowered due to defects such as spikes and dents which are generated when the metal base material is manufactured.
따라서, 금속재질의 모재의 결함을 보완하기 위해서, 종래에는 졸겔(sol-gel)용액을 금속재질의 모재에 코팅 후 건조 및 경화하는 기술을 채용하였으나, 용액 중에 포함된 용제가 증발되면서 발생되는 핀홀(pin-hole) 및 크랙(crack) 등과 같은 2차 결함이 발생하는 새로운 문제가 발생하게 되었다.
Therefore, in order to compensate for the defects of the metal base material, conventionally, a sol-gel solution is coated on a metal base material, followed by drying and curing. However, in the case where the solvent contained in the solution evaporates, there arise new problems in which secondary defects such as pin-holes and cracks are generated.
본 발명의 일측면은 연속생산이 가능하여 대량생산에 적합하며, 불량이 적고, 품질이 우수한 태양전지용 기판 및 그 제조방법을 제공하고자 한다. 더불어, 후속 압연 공정에 의해 표면 조도가 매우 낮은 태양전지용 기판을 제공하고자 한다.
An aspect of the present invention is to provide a substrate for a solar cell and a method of manufacturing the same, which are suitable for mass production, capable of continuous production, have few defects, and have excellent quality. In addition, it is intended to provide a substrate for a solar cell having a very low surface roughness by a subsequent rolling process.
본 발명의 일측면인 절연특성이 우수한 태양전지용 기판의 제조방법은 태양전지의 하부기판으로 금속재질의 모재를 준비하는 단계, 상기 모재를 가열하는 단계, 상기 가열된 모재에 유리 파우더를 도포하는 단계, 상기 도포된 유리 파우더에 광선을 2회 이상 조사하여 용융유리 층을 형성하는 단계 및 상기 용융유리 층은 롤을 통과하는 단계를 포함하고, 상기 유리 파우더는 수지 코팅된 것을 특징으로 한다.
A method of manufacturing a solar cell substrate having an excellent insulation characteristic, which is one aspect of the present invention, includes the steps of preparing a base material of metal as a lower substrate of a solar cell, heating the base material, applying glass powder to the base material Irradiating the coated glass powder with light rays at least two times to form a molten glass layer, and passing the molten glass layer through a roll, wherein the glass powder is resin coated.
본 발명의 다른 일측면인 절연특성이 우수한 태양전지용 기판은 태양전지의 하부기판으로 금속재질의 모재 및 상기 모재의 일면에 형성된 유리층을 포함하고, 상기 유리층의 표면조도는 1~100㎚인 것을 특징으로 한다.
Another aspect of the present invention is to provide a solar cell substrate having excellent insulation characteristics, comprising a base material of a metal as a lower substrate of a solar cell and a glass layer formed on one side of the base material, wherein the glass layer has a surface roughness of 1 to 100 nm .
덧붙여 상기한 과제의 해결수단은, 본 발명의 특징을 모두 열거한 것은 아니다. 본 발명의 다양한 특징과 그에 따른 장점과 효과는 아래의 구체적인 실시형태를 참조하여 보다 상세하게 이해될 수 있을 것이다.
In addition, the solution of the above-mentioned problems does not list all the features of the present invention. The various features of the present invention and the advantages and effects thereof will be more fully understood by reference to the following specific embodiments.
본 발명의 태양전지용 기판은 절연특성이 우수하여 제품 수득률이 높고, 우수한 품질의 기판을 확보하는 것이 가능하고 더불어, 연속생산이 가능하여 생산성이 우수한 기판을 제공하는 효과가 있다. 또한, 금속재질의 모재에 추가적인 처리를 행하지 않아도 금속재질의 모재와 유리층의 접합이 우수하여 스파이크, 덴트 등과 같은 결함이 발생되지 않는 태양전지용 기판을 제공하는 효과가 있다.
The solar cell substrate of the present invention has an advantage of providing a substrate having excellent insulating properties, high product yield, securing a substrate of excellent quality, and being capable of continuous production, and having excellent productivity. In addition, there is an effect of providing a solar cell substrate in which bonding of a metal base material and a glass layer is excellent and no defects such as spikes, dents and the like are generated without performing additional processing on the metal base material.
도 1은 본 발명을 실시하기 위한 일 실시형태를 나타낸 공정 흐름도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a process flow chart showing an embodiment for carrying out the present invention. Fig.
본 발명의 발명자들은 다양한 금속재질의 기판을 사용하면서도, 상기 종래의 유리기판과 같이 Na에 의해 발생되는 효과를 확보할 수 있는 태양전지용 기판에 대해 깊이 연구하던 중, 금속재질의 모재에 유리층을 형성시킴으로써, 종래의 문제점을 해결함과 동시에 연속생산으로 인하여 생산성을 향상시킬 수 있음을 확인하고 본 발명에 이르게 되었다.
The inventors of the present invention have been intensively studying a substrate for a solar cell capable of securing an effect generated by Na like the conventional glass substrate while using a substrate made of various metal materials, The present inventors have found that the conventional problems can be solved and the productivity can be improved due to continuous production, leading to the present invention.
이하, 본 발명의 일측면인 절연특성이 우수한 태양전지용 기판의 제조방법에 대하여 상세히 설명한다.
Hereinafter, a method of manufacturing a solar cell substrate having an excellent insulation characteristic, which is one aspect of the present invention, will be described in detail.
본 발명의 일측면인 절연특성이 우수한 태양전지용 기판의 제조방법은 태양전지의 하부기판으로 금속재질의 모재를 준비하는 단계, 상기 모재를 가열하는 단계, 상기 가열된 모재에 유리 파우더를 도포하는 단계, 상기 도포된 유리 파우더에 광선을 2회 이상 조사하여 용융유리 층을 형성하는 단계 및 상기 용융유리 층은 롤을 통과하는 단계를 포함하고, 상기 유리 파우더는 수지 코팅된 것을 특징으로 한다.
A method of manufacturing a solar cell substrate having an excellent insulation characteristic, which is one aspect of the present invention, includes the steps of preparing a base material of metal as a lower substrate of a solar cell, heating the base material, applying glass powder to the base material Irradiating the coated glass powder with light rays at least two times to form a molten glass layer, and passing the molten glass layer through a roll, wherein the glass powder is resin coated.
일단, 하부기판으로 사용할 수 있는 금속재질의 모재를 준비한다. 상기 모재는 태양전지의 가공성 및 작업성을 부여하기 위한 것으로 금속재질이라면 그 종류는 특별히 한정하지는 않으나, 그 중에서도 가공이 용이한 강 재질인 것이 바람직하다. 비제한적인 일례로써, 스테인리스강, 탄소강, Fe-Ni계 합금, Fe-Cr계 합금, Fe-Cu계 합금, 알루미늄계 금속, 티타늄계 금속, 폴리이미드 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종을 들 수 있다.
First, a metal base material usable as a lower substrate is prepared. The base material is used for imparting workability and workability of a solar cell. The material is not particularly limited as long as it is made of a metal, but it is preferable that the base material is a steel material that is easy to process. As a non-limiting example, one kind selected from the group consisting of stainless steel, carbon steel, Fe-Ni alloy, Fe-Cr alloy, Fe-Cu alloy, aluminum alloy, titanium alloy, polyimide and polyethylene terephthalate .
다음으로, 모재와 수지로 코팅된 유리 입자의 접착성을 향상시키기 위하여 상기 모재에 열을 공급한다. 이때, 모재는 수지의 녹는점(melting point) 이상에서 수지의 녹는점+50℃까지의 온도범위로 열을 공급하는 것이 바람직하다. 상기 수지의 녹는점 온도까지 열을 공급함으로써, 코팅된 유리입자가 모재에 코팅되면서 모재에 접착되는 효과가 있다. 반면에, 수지의 녹는점+50℃를 초과하는 경우에는 모재에 코팅된 입자가 탈착되는 비율이 높아진다.
Next, heat is supplied to the base material to improve adhesion of the base material and the resin-coated glass particles. At this time, it is preferable that the base material supply heat at a temperature ranging from the melting point of the resin to the melting point of the resin + 50 ° C. By supplying heat to the melting point temperature of the resin, the coated glass particles are coated on the base material and adhere to the base material. On the other hand, when the melting point of the resin is higher than +50 DEG C, the rate at which the particles coated on the base material are desorbed increases.
상기 모재에 열은 열 공급부에 의하여 열을 공급하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 근적외선(Near Infra-Red), 인덕션 히터(induction heater)등과 같은 열 공급기에 의하여 열을 공급해 주는 것이 바람직하다.
It is preferable that heat is supplied to the base material by the heat supply part. For example, it is preferable to supply heat by a heat supplier such as Near Infra-Red, induction heater or the like.
그 후, 유리 파우더를 도포하는 단계를 후속할 수 있다. 상기 유리 파우더는 유리를 수지 코팅한 상태인 것이 바람직하다.
Thereafter, the step of applying the glass powder may be followed. Preferably, the glass powder is glass-resin-coated.
이때, 상기 유리의 종류는 특별히 한정하지는 않으나, 소다석회 규산염 유리, 붕규산염유리, 인산염유리, 알루미노실리케이트 유리 등을 들 수 있다. 상기 수지의 종류 또한 특별히 한정하지는 않으나, 아크릴 수지, 우레탄 수지 등의 열가소성 수지를 들 수 있다.
At this time, the kind of the glass is not particularly limited, and examples thereof include soda lime silicate glass, borosilicate glass, phosphate glass, and aluminosilicate glass. The type of the resin is not particularly limited, but thermoplastic resins such as acrylic resin and urethane resin can be mentioned.
상기 유리 입자의 크기는 10㎛ 이하인 것이 바람직하다. 상기 유리 입자의 크기가 10㎛를 초과하는 경우에는 입자를 용융시키기 위해 소용되는 에너지가 많이 소요되어 생산속도를 저하시키거나, 미용융된 입자로 인해서 표면의 조도가 커지는 문제가 있다.
The size of the glass particles is preferably 10 mu m or less. When the size of the glass particles is more than 10 mu m, there is a problem that the energy consumed to melt the particles is large, which lowers the production rate or increases the surface roughness due to the unmelted particles.
상기 모재와 상기 유리파우더를 접착 시킨 후, 2회 이상의 광선(근적외선, 적외선 등)을 조사하여 용융유리 층을 형성한다.
After the base material is adhered to the glass powder, the glass powder is irradiated with two or more rays of light (near-infrared rays, infrared rays, etc.) to form a molten glass layer.
유리 입자에 코팅된 수지를 제거하여, 순수한 유리입자만이 코팅층에 존재하도록 2회 이상의 광선을 조사하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 2차의 광선을 조사한다.
It is preferable to remove the resin coated on the glass particles and irradiate the glass layer with two or more rays so that only the pure glass particles are present in the coating layer. More preferably, secondary rays are irradiated.
상기 다단의 광선에서 개시 광선을 조사하는 경우, 도 1에 나타난 바와 같이, 상기 유리 파우더의 수지 코팅이 제거된 유리입자만 존재하는 상태인 것이 바람직하고, 종료 광선을 조사하는 경우, 유리 입자가 녹아 용융유리 층을 형성한 것이 바람직하다.
In the case of irradiating the starting ray in the multi-stage light beam, as shown in Fig. 1, it is preferable that only the glass particles from which the resin coating of the glass powder is removed are present, and when irradiating the end ray, It is preferable to form a molten glass layer.
이에, 상기 개시광선은 유리 파우더에서 수지 코팅을 제거할 수 있을 정도의 온도범위로 조사하는 것이 바람직하고, 상기 종료 광선은 수지 코팅이 제거된 유리 입자를 용융상태로 존재시킬 수 있을 정도의 온도범위로 조사하는 것이 바람직하다.
The starting ray is preferably irradiated in a temperature range that allows the resin coating to be removed from the glass powder, and the finishing ray is a temperature range in which the glass particles from which the resin coating has been removed can exist in a molten state .
보다 바람직하게는 상기 개시 광선은 400~500℃의 온도범위로 설정하는 것이 바람직하고 상기 종료 광선은 600~800℃의 온도범위로 설정한다. 상기 개시 광선의 온도가 400℃미만인 경우 유리 입자에 코팅된 수지가 제거되지 못하는 문제가 있으며, 500℃를 초과하는 경우에는 필요 이상의 에너지가 소요되는 문제가 있다. 또한, 종료 광선의 온도가 600℃미만인 경우에는 유리 입자가 용융되지 못하는 문제가 있으며, 800℃를 초과하는 경우 필요 이상의 에너지가 소요되는 문제가 있다.
More preferably, the starting ray is preferably set in a temperature range of 400 to 500 ° C, and the end ray is set in a temperature range of 600 to 800 ° C. If the temperature of the initiating light is lower than 400 ° C, there is a problem that the resin coated on the glass particles can not be removed. If the temperature is higher than 500 ° C, energy more than necessary is required. If the temperature of the ending ray is less than 600 캜, the glass particles can not be melted. If the temperature exceeds 800 캜, more energy is required than necessary.
또한, 상기 광선의 종류는 특별히 한정하지 않는다. 다만, 코팅 강판 제조 속도를 향상시키는 효과를 보다 확보하기 위하여, 상기 광선은 근적외선(NIR)인 것이 바람직하다.
The type of the light beam is not particularly limited. However, in order to further secure the effect of improving the coating steel sheet production speed, it is preferable that the light beam is near-infrared (NIR).
상기 용융유리층의 표면을 평탄화를 위하여 롤에 의해 압연하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 압연하는 단계에서는 평탄화가 완료된 용융상태의 유리층은 자연적으로 경화될 수 있다.
And rolling the surface of the molten glass layer by a roll for planarization. Further, in the rolling step, the molten glass layer in which the planarization is completed can be naturally cured.
상기 롤의 속도는 1~50mpm인 것이 바람직하다. 상기 롤의 속도가 1mpm미만인 경우에는 상기 용융유리층이 압연롤에 밀착되어 탈착시키기 어려운 문제가 있으며, 50mpm을 초과하는 경우 유리층이 냉각되는 시간이 짧아 평탄화가 어렵다.
The speed of the roll is preferably 1 to 50 mpm. When the speed of the roll is less than 1 mpm, there is a problem that the molten glass layer is in close contact with the rolling roll and is difficult to be desorbed. When the speed is more than 50 mpm, the cooling time of the glass layer is short.
또한, 본 발명에서는 생산성을 향상시키기 위하여 롤-투-롤(Roll-to-Roll)법에 의한 연속 공정을 적용하는 것이 바람직하다.
Also, in the present invention, it is preferable to apply a continuous process by a roll-to-roll method in order to improve the productivity.
이하, 본 발명의 다른 일측면인 절연특성이 우수한 태양전지용 기판에 대하여 상세히 설명한다.
Hereinafter, a solar cell substrate having an excellent insulating characteristic, which is another aspect of the present invention, will be described in detail.
본 발명의 다른 일측면인 절연특성이 우수한 태양전지용 기판은 태양전지의 하부기판으로 금속재질의 모재 및 상기 모재의 일면에 형성된 유리층을 포함하고, 상기 유리층의 표면조도는 1~100㎚인 것을 특징으로 한다.
Another aspect of the present invention is to provide a solar cell substrate having excellent insulation characteristics, comprising a base material of a metal as a lower substrate of a solar cell and a glass layer formed on one side of the base material, wherein the glass layer has a surface roughness of 1 to 100 nm .
상기 모재의 일면에 형성된 유리층을 형성한다. 상기 유리층은 모재의 제조과정에서 발생되는 스파이크(spike), 덴트(dent) 등과 같은 결함을 보완해 주는 효과가 있다. 또한, 유리내의 Na을 이용할 수 있게 됨으로써, 태양전지의 개방전압과 충실도를 높이는 효과가 있다.
A glass layer formed on one side of the base material is formed. The glass layer compensates for defects such as spikes and dents generated during the manufacturing process of the base material. Further, since Na in the glass can be used, there is an effect of increasing the open-circuit voltage and the fidelity of the solar cell.
상기 유리층은 모재의 결함을 커버할 수 있을 만한 두께로 형성하는 것이 바람직하다. 즉, 상기 유리층의 두께는 0.5~5㎛인 것이 바람직하다. 상기 유리층의 두께가 0.5㎛ 미만인 경우에는 전술된 모재의 결함을 충분히 커버할 수 없는 문제가 있으며, 5㎛를 초과하는 경우에는 과도한 두께로 인한 제조원가가 상승하는 문제가 있다.
The glass layer is preferably formed to have a thickness enough to cover defects of the base material. That is, the thickness of the glass layer is preferably 0.5 to 5 占 퐉. When the thickness of the glass layer is less than 0.5 탆, defects of the above-described base material can not be sufficiently covered. When the thickness exceeds 5 탆, the manufacturing cost increases due to excessive thickness.
또한, 상기 유리층의 표면 조도(Rz)는 1~100㎚인 것이 바람직하다. 상기 유리층의 표면조도가 1㎚미만인 경우에는 과도한 표면 평탄화 기능 부여로 인해 제조원가가 상승된다. 반면에, 100㎚을 초과하는 경우에는 태양전지의 단락이 발생되는 문제가 있다.
Further, the surface roughness (Rz) of the glass layer is preferably 1 to 100 nm. When the surface roughness of the glass layer is less than 1 nm, the production cost is increased due to the excessive surface planarization function. On the other hand, when it exceeds 100 nm, there is a problem that a short circuit of the solar cell occurs.
또한, 상기 유리층의 표면조도는 압연하여 평탄화함으로써 구현될 수 있다. 상기 유리층에 압연을 행함으로써, 태양전지 기판에서의 빛의 반사, 즉 반사율을 최대화시킴으로써 태양전지의 효율을 극대화할 수 있다.
Further, the surface roughness of the glass layer can be realized by rolling and planarizing. By rolling the glass layer, the efficiency of the solar cell can be maximized by maximizing the reflection of light on the solar cell substrate, that is, the reflectance.
따라서, 본 발명의 일측면인 절연특성이 우수한 태양전지용 기판은 금속재질의 모재 및 상기 모재의 일면에 형성된 유리층을 포함하고, 상기 유리층의 일면을 압연에 의하여 평탄화시킴으로써, 절연특성이 우수하고, 연속생산이 가능한 태양전지용 기판을 제공하는 것이 가능하다.
Therefore, a solar cell substrate having excellent insulation characteristics, which is one aspect of the present invention, includes a base material made of a metal and a glass layer formed on one side of the base material, and one side of the glass layer is planarized by rolling, , It is possible to provide a substrate for a solar cell capable of continuous production.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하여 보다 상세하게 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 권리범위를 한정하기 위한 것이 아니라는 점에 유의할 필요가 있다. 본 발명의 권리범위는 특허청구범위에 기재된 사항과 이로부터 합리적으로 유추되는 사항에 의해 결정되는 것이기 때문이다.
Hereinafter, the present invention will be described more specifically by way of examples. It should be noted, however, that the following examples are intended to illustrate the invention in more detail and not to limit the scope of the invention. The scope of the present invention is determined by the matters set forth in the claims and the matters reasonably inferred therefrom.
(실시예)(Example)
도 1에 나타난 바와 같은 공정 흐름도에 의하여 발명예 1 내지 3, 비교예 1 내지 3을 제조하였다.
Inventive Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 were produced by the process flow chart as shown in Fig.
먼저, 하기 표 1을 만족하는 모재(100)을 준비한 후, 상기 준비된 모재(100)에 인덕션 히터(200)을 이용하여 200~250℃의 온도로 열을 공급하였다. 상기와 같이 열을 공급받은 모재에 하기 표 1 에 제시된 유리 파우더를 도포한다. 그 후, 개시 광선 조사부(300) 및 종료 광선 조사부(400)에 의하여 NIR(근적외선)을 조사하고 이때, 광선 조사부의 온도범위는 하기 표 1에 제시된 범위로 조사하였다. 이후, 롤에 의하여 압연을 행한 후 최종 태양전지용 기판을 제조하였다.
First, the
상기 제조된 최종 태양전지용 기판의 단락전류밀도(Jsc), 개방전압(Voc), 채움인자(FF: Fill Factor, 최대출력값을 Voc*Jsc로 나눈 값), 효율, Rsh, Rs voc 등의 특성을 평가하여 하기 표 2에 나타내었다.
The short circuit current density (Jsc), the open circuit voltage (Voc), the fill factor (FF: value obtained by dividing the maximum output value by Voc * Jsc), efficiency, Rsh and Rs voc The results are shown in Table 2 below.
발명예 4는 발명예 1의 기판을 이용하여 제작된 CIGS 태양전지이며, 발명예 5는 발명예 2의 기판을 이용하여 제작된 CIGS 태양전지이다. 또한 비교예 4는 일반적인 유리기판을 이용하여 제작된 CIGS 태양전지이며, 비교예 5는 유리층이 코팅되지 않은 STS 소재를 이용하여 제작된 CIGS 태양전지이다. 표 2에서 알수 있듯이 유리층을 코팅하여 제조된 CIGS 태양전지는 전지 효율이 유리층이 코팅되지 않은 STS 소재를 적용한 태양전지뿐만 아니라, 유리기판을 적용한 태양전지보다 우수한 태양전지 특성을 나타내는 것을 알수 있다.
Inventive Example 4 is a CIGS solar cell manufactured using a substrate of Inventive Example 1, and Inventive Example 5 is a CIGS solar cell manufactured using a substrate of Inventive Example 2. Comparative Example 4 is a CIGS solar cell fabricated using a general glass substrate, and Comparative Example 5 is a CIGS solar cell fabricated using a STS material not coated with a glass layer. As shown in Table 2, it can be seen that the CIGS solar cell prepared by coating the glass layer exhibits solar cell characteristics superior to the solar cell to which the glass substrate is applied as well as the solar cell to which the STS material having no glass layer is coated .
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims. It will be possible.
100: 모재
200: 열공급부
300: 개시 광선 조사부
400: 종료 광선 조사부
500: 압연롤
600: 태양전지용 기판100: base metal
200: Thermal treatment
300:
400:
500: rolling roll
600: substrate for solar cell
Claims (9)
상기 모재를 가열하는 단계;
상기 가열된 모재에 유리 파우더를 도포하는 단계;
상기 도포된 유리 파우더에 광선을 2회 이상 조사하여 용융유리 층을 형성하는 단계; 및
상기 용융유리 층은 롤을 통과하는 단계를 포함하고, 상기 유리 파우더는 수지 코팅된 절연특성이 우수한 태양전지용 기판의 제조방법.
Preparing a metal base material as a lower substrate of the solar cell;
Heating the base material;
Applying glass powder to the heated base material;
Irradiating the coated glass powder with light rays at least two times to form a molten glass layer; And
Wherein the molten glass layer includes a step of passing through a roll, and the glass powder is resin-coated and has excellent insulating properties.
상기 가열하는 단계는 유리전이온도에서 수지의 녹는점 사이의 온도에서 가열하는 절연특성이 우수한 태양전지용 기판의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the step of heating is excellent in an insulating property of heating at a temperature between melting points of the resin at a glass transition temperature.
상기 광선은 근적외선(NIR)인 것을 특징으로 하는 절연특성이 우수한 태양전지용 기판의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the light beam is near-infrared (NIR).
상기 2회 이상의 광선을 조사하는 경우, 개시 광선 온도는 400~450℃이고, 종료 광선 온도는 600~800℃로 행하는 절연특성이 우수한 태양전지용 기판의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the starting light ray temperature is 400 to 450 占 폚 and the end light ray temperature is 600 to 800 占 폚 when the two or more light rays are irradiated.
상기 롤의 속도는 1~50mpm인 절연특성이 우수한 태양전지용 기판의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the speed of the roll is 1 to 50 mpm.
상기 기판은 롤-투-롤(Roll-to-Roll)법에 의해 이루어지는 절연특성이 우수한 태양전지용 기판의 제조방법.
6. The method according to any one of claims 1 to 5,
Wherein the substrate is excellent in insulation property by a roll-to-roll method.
상기 모재의 일면에 형성된 유리층을 포함하고, 상기 유리층의 표면조도는 1~100㎚인 절연특성이 우수한 태양전지용 기판.
A metal base material as a lower substrate of the solar cell; And
And a glass layer formed on one surface of the base material, wherein the surface roughness of the glass layer is 1 to 100 nm.
상기 모재는 스테인리스강, 탄소강, Fe-Ni계 합금, Fe-Cr계 합금, Fe-Cu계 합금, 알루미늄계 금속, 티타늄계 금속, 폴리이미드 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상인 절연특성이 우수한 태양전지용 기판.
8. The method of claim 7,
Wherein the base material is at least one selected from the group consisting of stainless steel, carbon steel, an Fe-Ni alloy, an Fe-Cr alloy, an Fe-Cu alloy, an aluminum metal, a titanium metal, polyimide and polyethylene terephthalate This excellent solar cell substrate.
상기 유리층의 두께는 0.5~5㎛인 절연특성이 우수한 태양전지용 기판.
8. The method of claim 7,
Wherein the thickness of the glass layer is 0.5 to 5 占 퐉.
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| KR1020130104309A KR101428419B1 (en) | 2013-08-30 | 2013-08-30 | Solar cell substrate having insulating properties and method for manufaturing thereof |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020130104309A KR101428419B1 (en) | 2013-08-30 | 2013-08-30 | Solar cell substrate having insulating properties and method for manufaturing thereof |
Publications (1)
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| KR101428419B1 true KR101428419B1 (en) | 2014-08-08 |
Family
ID=51749969
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| KR1020130104309A KR101428419B1 (en) | 2013-08-30 | 2013-08-30 | Solar cell substrate having insulating properties and method for manufaturing thereof |
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| KR (1) | KR101428419B1 (en) |
Citations (4)
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|---|---|---|---|---|
| KR20040080576A (en) * | 2003-03-12 | 2004-09-20 | 준 신 이 | A method to fabricate long life-time solar cell modules using a back integrated cell |
| JP2006211817A (en) | 2005-01-27 | 2006-08-10 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | Linear motor, manufacturing method thereof, and stage device using the linear motor |
| KR20060115990A (en) * | 2003-08-12 | 2006-11-13 | 산드빅 인터렉츄얼 프로퍼티 에이비 | New metal strip product |
| WO2009051122A1 (en) | 2007-10-19 | 2009-04-23 | Kaneka Corporation | Thin film solar cell module |
-
2013
- 2013-08-30 KR KR1020130104309A patent/KR101428419B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO2009051122A1 (en) | 2007-10-19 | 2009-04-23 | Kaneka Corporation | Thin film solar cell module |
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