KR102065147B1 - Silicon layer on carbon fiber fabric for solar cell and a method of manufacturing the above - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 태양전지용 탄소섬유상의 실리콘층 및 그 제조방법으로 탄소섬유를 준비하는 단계; 상기 탄소섬유를 전처리 하는 단계; 상기 탄소섬유상에 실리콘 파우더 젯으로 실리콘 파우더를 분사하는 단계; 상기 실리콘 파우더가 분사된 상기 탄소섬유에 전원을 인가하여 직가열하는 단계; 상기 실리콘 파우더가 멜팅된 상기 탄소섬유를 냉각챔버에서 냉각하는 단계를 특징으로 한다.The present invention comprises the steps of preparing a carbon fiber by a silicon layer on the carbon fiber for solar cells and a method of manufacturing the same; Pretreating the carbon fibers; Spraying silicon powder on the carbon fiber with a silicon powder jet; Direct heating by applying power to the carbon fiber sprayed with the silicon powder; Cooling the carbon fiber in which the silicon powder is melted in a cooling chamber.

Description

태양전지용 탄소섬유상의 실리콘층 및 그 제조방법{SILICON LAYER ON CARBON FIBER FABRIC FOR SOLAR CELL AND A METHOD OF MANUFACTURING THE ABOVE}Silicon fiber-like silicon layer for solar cell and its manufacturing method {SILICON LAYER ON CARBON FIBER FABRIC FOR SOLAR CELL AND A METHOD OF MANUFACTURING THE ABOVE}

본 발명은 실리콘 분말의 증착 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 태양전지용 탄소섬유상의 실리콘층을 제조하는 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for depositing silicon powder, and more particularly, to a method for producing a carbon fiber-like silicon layer for solar cells.

실리콘 태양전지는 도전형 반도체로 각각 이룰어진 실리콘 기판 및 에미터층과 실리콘 기판과 에미터층 위에 각각 형성된 전극으로 구성된다.The silicon solar cell includes a silicon substrate and an emitter layer each made of a conductive semiconductor, and electrodes formed on the silicon substrate and the emitter layer, respectively.

실리콘 태양전지는, 태양광이 입사되면 반도쳉서 복수의 전자 정공 쌍이 생성되고, 생성된 전자 정공 쌍은 광전효과(photovoltaic effect)에 의해 저자와 정공으로 각각 분리되어 각각 n형의 반도체와 p형 반도체 쪽으로 이동한다. 즉 저자는 에미터층 쪽으로, 정공은 실리콘 기판 쪽으로 이동하고, 실리콘 기판과 에미터층에 전기적으로 연결된 전극에 의해 수집된다.In the solar cell, when solar light is incident, a plurality of electron hole pairs are generated, and the generated electron hole pairs are separated into a writer and a hole by a photovoltaic effect, respectively, and are each n-type semiconductor and p-type semiconductor. To the side. That is, the author moves toward the emitter layer, the holes move toward the silicon substrate, and are collected by electrodes electrically connected to the silicon substrate and the emitter layer.

실리콘 태양전지의 제조방법은, 실리콘 기판을 준비하는 단계, 준비된 실리콘 기판에 에미터층을 형성하는 단계, 패시베이션을 형성하는 단계 및 전극을 형성하는 단계로 구분될 수 있다.The method of manufacturing a silicon solar cell may be divided into preparing a silicon substrate, forming an emitter layer on the prepared silicon substrate, forming a passivation, and forming an electrode.

특히 실리콘 기판을 준비하는 단계에서 결정질 실리콘은 기판 소재 비용이 전체 가격대비 차지하는 비중이 높고 단속적이고 복잡한 공정을 거쳐야 하기 때문에 가격 저감에 있어서 한계가 있다. 또한 최근의 실리콘 원소재 가격 급등은 전체적인 태양광 발전 시스템의 발전단가에 부담이 되고 있다.Particularly, in the stage of preparing a silicon substrate, crystalline silicon has a limitation in cost reduction because the cost of the substrate material accounts for a high proportion of the overall price and requires an intermittent and complicated process. In addition, the recent surge in the price of silicon raw materials is a burden on the development cost of the overall photovoltaic system.

이러한 문제를 극복하기 위하여 실리콘 웨이퍼의 두께를 줄이는 기술과 함께 박막형 태양전지가 대안으로 제시되고 있다. 박막 태양전지는 수?의 박막을 태양전지 광흡수층으로 이용함으써 원소재 소모가 극히 적으며, 반도체 공정을 사용하기 때문에 연속공정이 가능하다. In order to overcome this problem, a thin film solar cell has been proposed as an alternative along with a technology for reducing the thickness of a silicon wafer. Thin film solar cell uses few thin films as solar cell light absorbing layer, so it consumes very little raw materials, and because it uses semiconductor process, continuous process is possible.

실리콘 웨이퍼의 두께가 얇아지면 제조 단가를 줄일 수 있을 뿐 아니라, 유연성이 생겨 휠 수 있는 특성을 갖는 반면, 실리콘 웨이퍼의 강도는 급격히 낮아져 충격에 약해지고 수율이 낮아지는 문제가 발생할 수 있다.When the thickness of the silicon wafer is thin, not only the manufacturing cost may be reduced, but also flexibility may be generated and the characteristics may be bent, while the strength of the silicon wafer may be sharply lowered, thereby weakening the impact and lowering the yield.

실리콘 박막 태양전지는 비정질 실리콘 박막을 스퍼터링 또는 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)방법등으로 증착 조건에 따라서 또는 후처리 공정에 의해서 비정질 실리콘, 폴리실리콘 마이크로 크리스탈 실리콘으로 나뉜다. Silicon thin film solar cells are divided into amorphous silicon and polysilicon micro crystalline silicon according to deposition conditions or by a post-treatment process by sputtering or plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD).

실리콘 박막 태양전지는 비정질 또는 마이크로 크리스탈 실리콘 중 하나의 박막을 광 흡수층으로 하는 박막형 태양전지와 이중 접합 구조로서 비정질과 마이크로 크리스탈 실리콘 박막의 두개 광 흡수층을 갖는 이중 접합 구조 태양전지 등으로 나뉜다.The silicon thin film solar cell is divided into a thin film solar cell having one thin film of amorphous or micro crystalline silicon as a light absorbing layer and a double junction structure solar cell having two light absorbing layers of amorphous and micro crystal silicon thin film as a double junction structure.

단일접합구조 태양전지는 제조원가가 매우 싸다는 장점이 있으나 비정질 실리콘의 광의 흡수에 따라 열화되는 특성으로 인한 태양전지의 안정화 효율이 낮다. 이중 접합 구조 태양전지는 단일접합구조 태양전지에 비해서는 상대적으로 높은 효율을 보여주지만 효율의 증가정도가 월등히 높지 않고 공정은 2배이상 복잡해지며 생산효율도 떨어지는 단점을 갖고 있다.
The single junction structure solar cell has an advantage that the manufacturing cost is very low, but the stabilization efficiency of the solar cell is low due to the deterioration characteristic by the absorption of the light of amorphous silicon. The double junction structure solar cell shows relatively higher efficiency than the single junction structure solar cell, but the increase in efficiency is not very high, and the process is more than twice as complicated and the production efficiency is also low.

본 발명은, 종래의 실리콘 웨이퍼 태양전지의 효율에 대응하면서도 유연성을 갖는 평면뿐 아니라 곡면에도 사용할 수 있는 제조단가를 낮춘 태양전지용 실리콘 기판을 제공하는데 그 목적이 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a silicon substrate for a solar cell having a low manufacturing cost that can be used for curved surfaces as well as flexible surfaces while corresponding to the efficiency of conventional silicon wafer solar cells.

태양전지용 탄소섬유상의 실리콘층은 탄소섬유; 상기 탄소섬유상에 분사되는 실리콘 파우더가 멜팅되어 실리콘 층을 이루는 것을 특징으로 한다.The silicon layer on the carbon fiber for solar cells is carbon fiber; Silicon powder sprayed on the carbon fiber is characterized in that the silicon layer is melted.

상기 탄소섬유는 롤에 말린 직물형태이거나 매엽식인 것을 특징으로 한다.The carbon fiber is characterized in that the rolled or woven fabric in roll form.

상기 탄소섬유는 금속으로 상기 탄소섬유의 상부가 코팅된 것을 특징으로한다.The carbon fiber is characterized in that the upper portion of the carbon fiber is coated with a metal.

태양전지용 탄소섬유상의 실리콘층 제조방법은 탄소섬유를 준비하는 단계; 상기 탄소섬유를 전처리 하는 단계; 상기 탄소섬유상에 실리콘 파우더 젯으로 실리콘 파우더를 분사하는 단계; 상기 실리콘 파우더가 분사된 상기 탄소섬유에 전원을 인가하여 직가열하는 단계;; 상기 실리콘 파우더가 멜팅된 상기 탄소섬유를 냉각챔버에서 냉각하는 단계를 특징으로 한다.Method for producing a silicon layer on the carbon fiber for solar cells comprises the steps of preparing a carbon fiber; Pretreating the carbon fibers; Spraying silicon powder on the carbon fiber with a silicon powder jet; Direct heating by applying power to the carbon fiber sprayed with the silicon powder; Cooling the carbon fiber in which the silicon powder is melted in a cooling chamber.

상기 탄소섬유를 전처리 하는 단계는 고주파 전기방전 또는 플라즈마 처리를 하는 것을 특징으로 한다. The pre-treatment of the carbon fiber is characterized in that the high-frequency electric discharge or plasma treatment.

상기 실리콘 파우더는 실리콘 파우더 젯, 스크린 인쇄, 스텐실 인쇄, 잉크젯 인쇄, 에어로졸 인쇄중 어느 하나로 상기 탄소섬유상에 도포하는 것을 특징으로 한다.The silicon powder is applied to the carbon fiber by any one of silicon powder jet, screen printing, stencil printing, inkjet printing, aerosol printing.

상기 전원은 직류전원 또는 교류전원인 것을 특징으로 한다.The power source is characterized in that the DC power source or AC power source.

상기 냉각챔버는 공랭식 또는 수냉식으로 냉각하는 것을 특징으로 한다.
The cooling chamber may be cooled by air cooling or water cooling.

이와 같이 본 발명은 탄소섬유상에 실리콘 분말을 증착하고 증착된 실리콘 분말을 후 처리함으로써, 실리콘 웨이퍼 태양전지의 효율에 대응하면서도 유연성을 갖을 뿐 아니라 제조 단가를 낮춘 태양전지용 실리콘 기판을 제조할 수 있다.
As described above, according to the present invention, the silicon powder is deposited on the carbon fiber and the processed silicon powder is post-processed, thereby manufacturing a silicon substrate for a solar cell, which not only has flexibility but also lowers manufacturing cost in response to the efficiency of the silicon wafer solar cell.

도 1 및 도 2는 탄소섬유상에 실리콘층을 적층한 계층구조를 나타낸 것이다.
도 3은 롤 투 롤(Roll to Roll)공정을 통하여 탄소섬유(100)에 실리콘 파우더를 분사하는 과정(A), 탄소섬유(100)에 전원(300)을 인가하여 직가열 하는 과정(B'), 냉각처리하는 과정(C)을 개략적으로 도시한 것이다.
도 4는 실리콘 파우더(210)를 실리콘 파우더 젯(jet)(200)의 주입구(220)를 통하여 분사하는 것을 도시한 것이다.
도 5는 직가열 방식으로 탄소섬유(100)상에 분사된 실리콘 파우더(120)가 실리콘층(110)으로 형성되는 제조과정을 도시한 것이다.
도 6은 도3에서 도시한 롤 투 롤(Roll to Roll)공정을 통하여 탄소섬유(100)에 실리콘 파우더를 분사하는 과정(A), 탄소섬유(100)에 전원(300)을 인가하여 직가열 하는 과정(B'), 냉각처리하는 과정(C)을 순서도로 나타낸 것이다.
도 7은 탄소섬유(100)상에 실리콘 파우더(120)를 분사하기 전 전처리(pre treatment)하는 과정이다.
도 8은 탄소섬유(100)에 실리콘 파우더를 분사하는 과정(A)에 앞서 탄소섬유(100)를 전처리하는 과정을 포함한 탄소섬유상에 실리콘층을 증착하는 제조공정을 순서도로 나타낸 것이다. 1 and 2 show a hierarchical structure in which a silicon layer is laminated on carbon fibers.
3 is a process of spraying silicon powder on the carbon fiber 100 through a roll to roll process (A), a process of directly heating the carbon fiber 100 by applying a power source 300 (B ') ), Schematically shows a process (C) for cooling.
4 illustrates the injection of the silicon powder 210 through the injection hole 220 of the silicon powder jet 200.
FIG. 5 illustrates a manufacturing process in which the silicon powder 120 sprayed onto the carbon fiber 100 by the direct heating method is formed of the silicon layer 110.
6 is a process (A) of spraying silicon powder on the carbon fiber 100 through the roll to roll process shown in FIG. 3 (A), by applying a power source 300 to the carbon fiber 100 directly heating The process (B '), the cooling process (C) is shown in a flow chart.
7 is a process of pretreatment before spraying the silicon powder 120 on the carbon fiber (100).
8 is a flowchart illustrating a manufacturing process of depositing a silicon layer on a carbon fiber including a process of pretreating the carbon fiber 100 prior to the process (A) of spraying silicon powder on the carbon fiber 100.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공 되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 구성은 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.
In order to fully understand the present invention, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Embodiment of the present invention may be modified in various forms, the scope of the invention should not be construed as limited to the embodiments described in detail below. This embodiment is provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art. Therefore, the shape of the elements in the drawings and the like may be exaggerated to emphasize a more clear description. It should be noted that the same configuration in each drawing is shown with the same reference numerals. Detailed descriptions of well-known functions and configurations that are determined to unnecessarily obscure the subject matter of the present invention are omitted.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 태양전지용 실리콘 기판의 제조방법에 대해 설명한다.
Hereinafter, a method of manufacturing a silicon substrate for a silicon solar cell according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1 및 도 2는 탄소섬유상에 실리콘층을 적층한 계층구조를 나타낸 것이다.1 and 2 show a hierarchical structure in which a silicon layer is laminated on carbon fibers.

도 1(a)는 탄소섬유(100)상에 실리콘층(110)이 적층 단면도이다. 도 1(b)는 직물형태의 탄소섬유(100)상에 실리콘 파우더를 분사하고 열 또는 전기적인 처리를 통하여 실리콘층(110)이 적층된 것을 나타낸 것이다. 도 2(a)는 탄소섬유(100)상에 금속층(120)을 적층한 다음 실리콘층(110)을 적층한 태양전지용 실리콘 기판 단면도이다. 실리콘층(110)은 금속층(120)이 탄소섬유(100)상에 코팅되어 있는 것이거나 탄소섬유(100) 상부에 이베포레이션 또는 스퍼터링 같은 방법을 통하여 증착한 금속층(120) 상부에 실리콘 파우더를 분사하고 열 또는 전기장을 인가하여 실리콘층(110)을 형성한다. 금속층(120)은 알루미늄 또는 니켈 또는 은 등과 같은 물질로서 상부의 실리콘과 열처리후 실리사이드를 형성하여 다결정 실리콘으로 형성 될 수 있다. 도 2(b)는 직물형태의 탄소섬유(100)상에 실리콘 파우더를 분사하고 열 또는 전기적인 처리를 통하여 실리콘층(110)이 적층된 것을 나타낸 것이다.
FIG. 1A is a cross-sectional view of a silicon layer 110 laminated on a carbon fiber 100. Figure 1 (b) shows that the silicon layer 110 is laminated by spraying the silicon powder on the carbon fiber 100 in the form of fabric and thermal or electrical treatment. 2A is a cross-sectional view of a silicon substrate for a solar cell in which a metal layer 120 is laminated on a carbon fiber 100 and then a silicon layer 110 is laminated. The silicon layer 110 may be formed by coating the metal layer 120 on the carbon fiber 100 or by depositing silicon powder on the metal layer 120 deposited by a method such as evaporation or sputtering on the carbon fiber 100. The silicon layer 110 is formed by spraying and applying a heat or electric field. The metal layer 120 may be formed of polycrystalline silicon by forming a silicide after heat treatment with silicon on the upper layer, such as aluminum, nickel, or silver. Figure 2 (b) shows that the silicon layer 110 is laminated through the thermal or electrical treatment by spraying the silicon powder on the carbon fiber 100 in the form of a fabric.

도 3은 롤 투 롤(Roll to Roll)공정을 통하여 탄소섬유(100)에 실리콘 파우더를 분사하는 과정(A), 탄소섬유(100)에 전원(300)을 인가하여 직가열하는 과정(B′), 냉각처리하는 과정(C)을 개략적으로 도시한 것이다.3 is a process of spraying silicon powder on the carbon fiber 100 through a roll to roll process (A), and a process of directly heating the carbon fiber 100 by applying a power source 300 (B ′). ), Schematically shows a process (C) for cooling.

먼저, 롤(260)에 말린 형태의 직물형태의 탄소섬유(100)가 태양전지용 기판으로 마련된다. 여기에 실리콘 파우더(210)를 실리콘 파우더 젯(jet)(200)의 주입구(220)를 통하여 분사한다. First, the carbon fiber 100 in the form of a fabric dried on the roll 260 is provided as a solar cell substrate. The silicon powder 210 is injected through the inlet 220 of the silicon powder jet 200.

다음으로, 도시한 바와 같이 탄소섬유(100)에 전원(300)을 인가하여 직가열 하는 과정(B′)에서는 탄소섬유(100)상에 전원(300)을 인가하여 탄소섬유(100)에 전류가 흐르게 한다. 이때, 흐르는 전류로 인해 탄소섬유(100)의 온도가 상승하고, 상승한 온도로 인하여 분사된 실리콘 파우더(210)가 멜팅(melting) 또는 어닐링(annealing)된다. 사용되는 전원(300)은 직류전원 또는 교류전원이 모두 가능하다Next, in the process (B ′) of directly heating by applying the power source 300 to the carbon fiber 100, as shown in the drawing, the power source 300 is applied to the carbon fiber 100 to apply current to the carbon fiber 100. Let flow. At this time, the temperature of the carbon fiber 100 increases due to the flowing current, and the injected silicon powder 210 is melted or annealed due to the elevated temperature. The power supply 300 used may be either a direct current power source or an alternating current source.

냉각처리하는 과정(C)은 파우더젯(200), 가스공급부(240)가 구비된 퍼니스(230)와 인라인(in-line)으로 연결되어 있으며, 냉각챔버(250) 내부로 열처리 된 탄소섬유(100)상의 실리콘층(110)을 냉각시키는 것이다. 냉각챔버(250)의 냉각채널은 공랭식 또는 수냉식이 가능하다.
The cooling process (C) is connected in-line with the furnace 230 provided with the powder jet 200 and the gas supply unit 240, and the carbon fibers heat-treated into the cooling chamber 250 ( The silicon layer 110 on 100 is cooled. The cooling channel of the cooling chamber 250 may be air cooled or water cooled.

도 4는 실리콘 파우더(210)를 실리콘 파우더 젯(jet)(200)의 주입구(220)를 통하여 분사하는 것을 도시한 것이다. 도면상에는 실리콘 파우더 젯(200)을 통한 실리콘 파우더(210)를 탄소섬유(100)상에 증착하는 제조과정에 대해서만 도시하였으나, 실리콘 파우더(210)를 탄소섬유(100)상에 증착하는 방법은 스크린 인쇄, 스텐실 인쇄, 잉크젯 인쇄, 에어로졸 인쇄 등의 방법에 의해서도 가능하다.
4 illustrates the injection of the silicon powder 210 through the injection hole 220 of the silicon powder jet 200. Although only the manufacturing process of depositing the silicon powder 210 on the carbon fiber 100 through the silicon powder jet 200 is illustrated in the drawing, the method of depositing the silicon powder 210 on the carbon fiber 100 may be performed by screening. Printing, stencil printing, inkjet printing, aerosol printing and the like are also possible.

도 5는 직가열 방식으로 탄소섬유(100)상에 분사된 실리콘 파우더(120)가 실리콘층(110)으로 형성되는 제조과정을 도시한 것이다. FIG. 5 illustrates a manufacturing process in which the silicon powder 120 sprayed onto the carbon fiber 100 by the direct heating method is formed of the silicon layer 110.

먼저, 탄소섬유(100)는 일정방향으로 진행하고 있으며 롤에 감겨있는 형태의 직물형상이다. 이러한 탄소섬유(100)의 진행방향과 수직인 방향으로 탄소섬유(100)에 전원(300)이 인가될 수 있도록 엘렉트로드(electrode)(310)가 구비된다. 인가되는 전원은 교류, 직류 모두 가능하다. 전원(300)이 엘렉트로드(310)에 인가되면 탄소섬유(100)는 엘렉트로드(310)를 중심으로 진행방향쪽으로 인가된 전원(300)으로 인하여 분사된 실리콘 파우더(120)가 녹아 탄소섬유(100)상에 실리콘층(110)을 형성하게 된다.
First, the carbon fiber 100 is proceeding in a predetermined direction and is a fabric shape of the form wound on a roll. An electrode 310 is provided to enable the power supply 300 to be applied to the carbon fiber 100 in a direction perpendicular to the moving direction of the carbon fiber 100. The power supply can be either AC or DC. When the power source 300 is applied to the direct rod 310, the carbon fiber 100 melts the silicon powder 120 sprayed due to the power source 300 applied toward the traveling direction about the direct rod 310 to melt the carbon fiber ( The silicon layer 110 is formed on 100.

도 6은 도3에서 도시한 롤 투 롤(Roll to Roll)공정을 통하여 탄소섬유(100)에 실리콘 파우더를 분사하는 과정(A), 탄소섬유(100)에 전원(300)을 인가하여 직가열 하는 과정(B′), 냉각처리하는 과정(C)을 순서도로 나타낸 것이다. 6 is a process (A) of spraying silicon powder on the carbon fiber 100 through the roll to roll process shown in FIG. 3, by applying a power source 300 to the carbon fiber 100, and heating it directly. The process (B '), the cooling process (C) is shown in a flow chart.

S300은 먼저 탄소섬유(100)를 기판으로 구비하는 과정이다. 이 구비된 탄소섬유(100)는 롤에 말려 있는 형태 또는 필요한 모양에 맞추어 절단기로 절단된 매엽식 기판 형태의 탄소섬유(100)기판이다. 탄소섬유(100)기판은 탄소섬유(100)만으로 이루어져있거나 탄소섬유(100)상에 금속 코팅된 금속층(120)이 코팅되어 있는 탄소섬유(100) 기판이다. S300 is a process of first providing the carbon fiber 100 as a substrate. The provided carbon fiber 100 is a substrate of a carbon fiber 100 in the form of a sheet type substrate cut by a cutter according to the shape or required shape rolled on a roll. The carbon fiber 100 substrate is a carbon fiber 100 substrate composed of only the carbon fiber 100 or coated with a metal layer 120 coated with a metal on the carbon fiber 100.

S310은 준비된 탄소섬유(100) 또는 금속층(120)이 코팅된 탄소섬유(100)에 실리콘 파우더(210)를 실리콘 파우더 젯(jet)(200)의 주입구(220)를 통하여 분사하는 과정이다. S310 is a process of spraying the silicon powder 210 to the prepared carbon fiber 100 or the metal layer 120 coated carbon fiber 100 through the injection hole 220 of the silicon powder jet (200).

S320은 탄소섬유(100)에 전원(300)을 인가하여 직가열 하는 과정(B′)이다. 이 과정에서는 탄소섬유(100)상에 전원(300)을 인가하여 탄소섬유(100)에 전류가 흐르게 된다. 이때, 흐르는 전류로 인해 탄소섬유(100)의 온도가 상승하고, 상승한 온도로 인하여 분사된 실리콘 파우더(210)가 멜팅(melting) 또는 어닐링(annealing)된다. 사용되는 전원(300)은 직류전원 또는 교류전원이 모두 가능하다.S320 is a process (B ′) of directly heating the carbon fiber 100 by applying a power source 300. In this process, a current is applied to the carbon fiber 100 by applying a power source 300 on the carbon fiber 100. At this time, the temperature of the carbon fiber 100 increases due to the flowing current, and the injected silicon powder 210 is melted or annealed due to the elevated temperature. The power supply 300 used may be either a direct current power source or an AC power source.

S330은 탄소섬유(100)상에 직가열로 인하여 형성된 실리콘층(110)을 냉각하는 과정이다. 냉각챔버 내부에서 냉각되는 탄소섬유(100)상의 실리콘층(110)은 수냉식 또는 공랭식 방법으로 냉각된다.
S330 is a process of cooling the silicon layer 110 formed on the carbon fiber 100 by direct heating. The silicon layer 110 on the carbon fiber 100 cooled inside the cooling chamber is cooled by a water-cooled or air-cooled method.

도 7은 탄소섬유(100)상에 실리콘 파우더(120)를 분사하기 전 전처리(pre treatment)하는 과정으로서, 프로세스 챔버(270)에서 고주파 전기방전에 의해 표면을 처리하여 친수성을 향상시키고 접착력을 향상시키는 표면개질 공정이다. 상술한 바와 같은 코로나 방전처리를 하거나 플라즈마처리를 할 수 도 있다. 또한, 퍼니스(230)에서 열처리를 한 다음 실리콘 파우더(120)를 증착하는 방법도 가능하다. 이 때, 열처리시 대기중에서 어닐링하는 방법과 불활성가스분위기에서 어닐링 하는 방법 모두 가능하다.
7 is a process of pretreatment before spraying the silicon powder 120 on the carbon fiber 100, by treating the surface by a high frequency electric discharge in the process chamber 270 to improve hydrophilicity and improve adhesion Surface modification process. Corona discharge treatment or plasma treatment may be performed as described above. In addition, it is also possible to heat-treat the furnace 230 and then deposit the silicon powder 120. At this time, both the method of annealing in the air during the heat treatment and the method of annealing in an inert gas atmosphere are possible.

도 8은 탄소섬유(100)에 실리콘 파우더를 분사하는 과정(A)에 앞서 탄소섬유(100)를 전처리하는 과정을 포함한 탄소섬유상에 실리콘층을 증착하는 제조공정을 순서도로 나타낸 것이다. 8 is a flowchart illustrating a manufacturing process of depositing a silicon layer on a carbon fiber including a process of pretreating the carbon fiber 100 prior to the process (A) of spraying silicon powder on the carbon fiber 100.

S305는 먼저 탄소섬유(100)를 기판으로 구비하는 과정이다. 이 구비된 탄소섬유(100)는 롤에 말려 있는 형태 또는 필요한 모양에 맞추어 절단기로 절단된 매엽식 기판 형태의 탄소섬유(100)기판이다. 탄소섬유(100)기판은 탄소섬유(100)만으로 이루어져있거나 탄소섬유(100)상에 금속 코팅된 금속층(120)이 코팅되어 있는 탄소섬유(100) 기판이다. S305 is a process of first providing the carbon fiber 100 as a substrate. The provided carbon fiber 100 is a substrate of a carbon fiber 100 in the form of a sheet type substrate cut by a cutter according to the shape or required shape rolled on a roll. The carbon fiber 100 substrate is a carbon fiber 100 substrate composed of only the carbon fiber 100 or coated with a metal layer 120 coated with a metal on the carbon fiber 100.

S315는 전처리 과정으로서, 탄소섬유(100)의 표면개질을 위한 코로나 방전 또는 플라즈마처리를 한다. 또는 퍼니스(230)에서 열처리를 할 수 도 있다. S315 is a pretreatment process and performs corona discharge or plasma treatment for surface modification of the carbon fiber 100. Alternatively, the furnace 230 may be heat treated.

S325는 준비된 탄소섬유(100) 또는 금속층(120)이 코팅된 탄소섬유(100)에 실리콘 파우더(210)를 실리콘 파우더 젯(jet)(200)의 주입구(220)를 통하여 분사하는 과정이다. S325 is a process of spraying the silicon powder 210 to the prepared carbon fiber 100 or the metal layer 120 coated carbon fiber 100 through the injection hole 220 of the silicon powder jet (200).

S335는 탄소섬유(100)에 전원(300)을 인가하여 직가열 하는 과정(B′)이다. 이 과정에서는 탄소섬유(100)상에 전원(300)을 인가하여 탄소섬유(100)에 전류가 흐르게 된다. 이때, 흐르는 전류로 인해 탄소섬유(100)의 온도가 상승하고, 상승한 온도로 인하여 분사된 실리콘 파우더(210)가 어닐링(annealing)된다. 사용되는 전원(300)은 직류전원 또는 교류전원이 모두 가능하다.S335 is a process (B ′) of directly heating by applying a power source 300 to the carbon fiber 100. In this process, a current is applied to the carbon fiber 100 by applying a power source 300 on the carbon fiber 100. At this time, the temperature of the carbon fiber 100 is increased due to the flowing current, and the injected silicon powder 210 is annealed due to the elevated temperature. The power supply 300 used may be either a direct current power source or an AC power source.

S345는 탄소섬유(100)상에 증착된 실리콘층(110)을 냉각시켜 경화하는 과정이다.
S345 is a process of cooling and curing the silicon layer 110 deposited on the carbon fiber 100.

이상에서 설명된 본 발명의 마그네틱 코어 냉각용 냉각키트 및 이를 구비한 플라즈마 반응기의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그럼으로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
Embodiments of the magnetic core cooling cooling kit and the plasma reactor having the same described above are merely illustrative, and those skilled in the art to which the present invention pertains have various modifications and equivalents. It will be appreciated that other embodiments are possible. Therefore, it will be understood that the present invention is not limited only to the form mentioned in the above detailed description. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims. It is also to be understood that the present invention includes all modifications, equivalents, and substitutes within the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

100: 탄소섬유 110: 실리콘층
120: 금속층 200: 실리콘 파우더 젯
220: 주입구 230: 퍼니스
250: 냉각챔버 260 : 롤
270: 프로세스 챔버 300 : 전원
310: 엘렉트로드100: carbon fiber 110: silicon layer
120: metal layer 200: silicon powder jet
220: injection hole 230: furnace
250: cooling chamber 260: roll
270: process chamber 300: power
310: direct rod

Claims (8)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 탄소섬유를 준비하는 단계;
상기 탄소섬유를 전처리하는 단계;
상기 탄소섬유상에 실리콘 파우더 젯으로 실리콘 파우더를 분사하는 단계;
상기 실리콘 파우더가 분사된 상기 탄소섬유에 전원을 인가하여 직가열하는 단계;
상기 직가열하는 단계를 거친 다음 냉각챔버에서 냉각하는 것을 특징으로 하는 태양전지용 탄소섬유상의 실리콘층 제조방법.
Preparing carbon fibers;
Pretreating the carbon fibers;
Spraying silicon powder on the carbon fiber with a silicon powder jet;
Direct heating by applying power to the carbon fiber sprayed with the silicon powder;
After the direct heating step and cooling in a cooling chamber of the solar cell carbon fiber-like silicon layer manufacturing method.
제 4항에 있어서,
상기 탄소섬유를 전처리 하는 단계는 고주파 전기방전 또는 플라즈마 처리를 하는 것을 특징으로 하는 태양전지용 탄소섬유상의 실리콘층 제조방법.
The method of claim 4, wherein
The pre-treatment of the carbon fiber is a method for producing a carbon fiber-like silicon layer for a solar cell, characterized in that the high-frequency electric discharge or plasma treatment.
제 4항에 있어서,
상기 실리콘 파우더는 실리콘 파우더 젯, 스크린 인쇄, 스텐실 인쇄, 잉크젯 인쇄, 에어로졸 인쇄중 어느 하나로 상기 탄소섬유상에 도포하는 것을 특징으로 하는 태양전지용 탄소섬유상의 실리콘층 제조방법.
The method of claim 4, wherein
The silicon powder is silicon powder jet, screen printing, stencil printing, inkjet printing, aerosol printing any one of the carbon fiber-like silicon layer manufacturing method for a solar cell, characterized in that applied to the carbon fiber.
제 4항에 있어서,
상기 전원은 직류전원 또는 교류전원인 것을 특징으로 하는 태양전지용 탄소섬유상의 실리콘층 제조방법.
The method of claim 4, wherein
The power source is a carbon fiber-like silicon layer manufacturing method for a solar cell, characterized in that the DC power or AC power.
제 4항에 있어서,
상기 냉각챔버는 공랭식 또는 수냉식으로 냉각하는 것을 특징으로 하는 태양전지용 탄소섬유상의 실리콘층 제조방법.

The method of claim 4, wherein
The cooling chamber is a carbon fiber-like silicon layer manufacturing method for solar cells, characterized in that the cooling by air-cooling or water cooling.

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2005232648A (en) 2004-02-23 2005-09-02 Osaka Gas Co Ltd Carbon fiber felt and insulating material
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