KR102327213B1 - Apparatus and method for measuring mechanical electromigration of three-dimensional planar structures - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 태양전지 및 복수의 전극을 가진 3차원 면상 구조물 타입의 테스트용 시편을 준비하는 단계; 상기 복수의 전극에 탐침 프로브를 배치하여 전압 및 전류를 인가하는 단계; 및 상기 테스트용 시편에 대한 메케니컬 일렉트로마이그레이션을 측정하는 단계를 포함한다.Preparing a test specimen of a three-dimensional planar structure type having a solar cell and a plurality of electrodes according to the present invention; disposing a probe probe on the plurality of electrodes to apply voltage and current; and measuring the mechanical electromigration of the test specimen.
Description
본 발명은 3차원 면상 구조물의 열화 측정 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 3차원 면상 구조를 가지는 태양전지 전극의 메케니컬 일렉트로마이그레이션을 측정하는 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for measuring deterioration of a three-dimensional planar structure, and more particularly, to an apparatus and method for measuring mechanical electromigration of a solar cell electrode having a three-dimensional planar structure.
일렉트로마이그레이션(electromigration)이란 반도체의 내부 미세선폭을 가지는 구리, 알루미늄 또는 합금 등이 전류에 의해 금속배선이 손상을 입는 열화고장 현상이다.Electromigration is a deterioration failure phenomenon in which a metal wiring of copper, aluminum, or an alloy having an internal fine line width of a semiconductor is damaged by an electric current.
구체적으로는, 장기간에 걸쳐 고밀도의 전류가 금속 배선에 흐르면 전자와 같은 입자에 의해 배선을 구성하는 금속 원자가 전류 방향의 반대 방향으로 이주됨으로써 국부적으로 공동(cacancy)이 형성되고 그 반대쪽에는 잉여원자들이 축적되는 현상을 의미한다.Specifically, when a high-density current flows through a metal wiring for a long period of time, metal atoms constituting the wiring are migrated in the opposite direction to the direction of the current by particles such as electrons, thereby forming a local cavity and surplus atoms on the other side. It means accumulation.
즉, 일렉트로마이그레이션이란 금속 배선을 흐르는 전류의 영향으로 인해 금속 배선을 구성하는 금속 원자 자체가 이주함으로써 금속 배선의 저항값이 달라지는 현상을 말한다.That is, electromigration refers to a phenomenon in which the resistance value of the metal wiring changes due to the migration of metal atoms constituting the metal wiring due to the influence of the current flowing through the metal wiring.
한편, 종래 반도체의 경우 JEDEC 국제규격에 의거하여 반도체에 사용되는 단일 금속배선을 시편으로 만들어 일렉트로마이그레이션을 평가하였다.On the other hand, in the case of a conventional semiconductor, electromigration was evaluated by making a single metal wire used in a semiconductor as a specimen in accordance with the JEDEC international standard.
하지만 태양전지 전극은 SnPb/Cu/TiW/ITO, Ag/ITO, Ag/ZnO 등과 같이 다양한 재로와 구조로 이루어져 있고, 단일 전극시편을 가지고만 일렉트로마이그레이션을 평가할 경우 태양전지 셀의 효율 감소에 어느정도 영향을 미치는지 평가를 할 수 없어, 반도체의 일렉트로마이그레이션을 평가하는 방법을 그대로 적용할 수 없다는 문제가 있다.However, solar cell electrodes are composed of various materials and structures such as SnPb/Cu/TiW/ITO, Ag/ITO, Ag/ZnO, etc., and when electromigration is evaluated only with a single electrode specimen, the reduction in solar cell efficiency is somewhat affected. There is a problem in that the method for evaluating the electromigration of semiconductors cannot be applied as it is because it cannot be evaluated whether it affects the
또한, 옥외환경에서 사용되는 태양전지의 환경적 특이성으로 기계적인 변화응력이 반영된 일렉트로마이그레이션 평가가 이루어져야 하나 이러한 평가를 위한 장치 및 방법이 없어 정확한 평가가 이루어지지 않고 있다.In addition, the electromigration evaluation in which the mechanical change stress is reflected due to the environmental specificity of the solar cell used in the outdoor environment should be performed.
본 발명의 실시예는 3차원 면상 구조물을 가진 태양전지 전극 전체를 대상으로 메케니컬 일렉트로마이그레이션을 측정 및 평가할 수 있는 3차원 면상 구조물의 열화 측정 장치 및 방법을 제공한다.An embodiment of the present invention provides an apparatus and method for measuring deterioration of a three-dimensional planar structure capable of measuring and evaluating mechanical electromigration for the entire solar cell electrode having a three-dimensional planar structure.
다만, 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.However, the technical task to be achieved by the present embodiment is not limited to the technical task as described above, and other technical tasks may exist.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 제 1 측면에 따른 태양전지 및 복수의 전극을 가진 3차원 면상 구조물 타입의 테스트용 시편을 준비하는 단계; 상기 복수의 전극에 탐침 프로브를 배치하여 전압 및 전류를 인가하는 단계; 및 상기 테스트용 시편에 대한 메케니컬 일렉트로마이그레이션을 측정하는 단계를 포함한다. As a technical means for achieving the above-mentioned technical problem, preparing a test specimen of a three-dimensional planar structure type having a solar cell and a plurality of electrodes according to the first aspect of the present invention; disposing a probe probe on the plurality of electrodes to apply voltage and current; and measuring the mechanical electromigration of the test specimen.
상기 복수의 전극에 탐침 프로브를 배치하여 전압 및 전류를 인가하는 단계는, 상기 테스트용 시편의 전면 배선전극에 양의 전압 및 양의 전류 단자를 접속시키는 단계; 상기 테스트용 시편의 후면 배선전극에 음의 전류 단자를 접속시키는 단계; 및 상기 테스트용 시편의 전면 면전극에 음의 전압 단자를 접속시키는 단계를 포함할 수 있다.The applying of voltage and current by disposing a probe probe to the plurality of electrodes may include: connecting positive voltage and positive current terminals to a front wiring electrode of the test specimen; connecting a negative current terminal to the rear wiring electrode of the test specimen; and connecting a negative voltage terminal to the front surface electrode of the test specimen.
상기 테스트용 시편의 전면 배선전극에 양의 전압 및 양의 전류 단자를 접속시키는 단계는, 상기 테스트용 시편의 전면 배선전극의 길이방향 전체를 탐침 가능하도록 형성된 상기 탐침 프로브를 배치하는 단계 및 상기 탐침 프로브에 양의 전압 및 양의 전류 단자를 접속시키는 단계를 포함할 수 있다.The step of connecting the positive voltage and positive current terminals to the front wiring electrode of the test specimen includes disposing the probe probe formed so as to be able to probe the entire length of the front wiring electrode of the test specimen in the longitudinal direction, and the probe connecting the positive voltage and positive current terminals to the probe.
상기 탐침 프로브는 상기 전면 배선전극과 일정 간격 이격된 탐침 돌기를 포함하되, 상기 탐침 돌기는 상기 전면 배선전극의 길이방향에 대한 수직방향의 구획 개수 이상이 형성될 수 있다.The probe probe may include a probe protrusion spaced apart from the front wiring electrode by a predetermined distance, and the probe protrusion may be formed in a number of sections perpendicular to the longitudinal direction of the front wiring electrode or more.
상기 테스트용 시편은 배면 시트, 상기 배면 시트의 상면에 형성되는 고분자 봉지재층 및 상기 고분자 봉지재층의 상면에 형성되는 태양전지 셀을 포함할 수 있다.The test specimen may include a back sheet, a polymer encapsulant layer formed on the upper surface of the back sheet, and a solar cell formed on the upper surface of the polymer encapsulation material layer.
본 발명의 일 실시예는 상기 테스트용 시편을 기 설정된 온도 조건으로 조절하는 단계를 더 포함하되, 상기 기 설정된 온도 조건은 특정 수치로 설정된 온도 조건 또는 기 설정된 사이클동안 가변되는 온도 범위를 갖는 온도 조건일 수 있다.An embodiment of the present invention further comprises the step of adjusting the test specimen to a preset temperature condition, wherein the preset temperature condition is a temperature condition set to a specific value or a temperature condition having a variable temperature range during a preset cycle can be
또한, 본 발명의 제 2 측면에 따른 태양전지 및 복수의 전극을 가진 3차원 면상 구조물 타입의 테스트용 시편에 대한 열화 측정을 위한 장치는 상기 복수의 전극에 배치되는 탐침 프로브, 및 상기 탐침 프로브와 상기 복수의 전극에 전압 및 전류 단자를 고정 접속시키기 위한 포지셔너를 포함하는 프로브 조립체, 상기 탐침 프로브 및 상기 복수의 전극에 전류를 공급하는 전류 공급부, 상기 복수의 전극의 전압을 측정하는 전압 측정부 및 상기 전압 측정 결과에 기초하여 상기 테스트용 시편에 대한 메케니컬 일렉트로마이그레이션 여부를 판단하는 제어부를 포함한다.In addition, the apparatus for measuring deterioration of a test specimen of a three-dimensional planar structure type having a solar cell and a plurality of electrodes according to the second aspect of the present invention includes a probe disposed on the plurality of electrodes, and the probe and A probe assembly including a positioner for fixedly connecting voltage and current terminals to the plurality of electrodes, a current supply unit for supplying current to the probe probe and the plurality of electrodes, a voltage measuring unit for measuring voltages of the plurality of electrodes, and and a controller configured to determine whether to perform mechanical electromigration of the test specimen based on the voltage measurement result.
상기 전류 공급부는 상기 탐침 프로브를 통해 상기 테스트용 시편의 전면 배선전극에 양의 전류 단자가 접속되고, 상기 테스트용 시편의 후면 배선전극에 음의 전류 단자가 접속되어 전류를 인가하고, 상기 전압 측정부는 상기 테스트용 시편의 전면 배선전극에 양의 전압 단자가 접속되고, 상기 테스트용 시편의 전면 면전극에 음의 전압 단자가 접속되어 전압을 측정할 수 있다.The current supply unit has a positive current terminal connected to the front wiring electrode of the test specimen through the probe probe, and a negative current terminal connected to the rear wiring electrode of the test specimen to apply a current, and measure the voltage The negative voltage terminal may be connected to the front wiring electrode of the test specimen and the negative voltage terminal may be connected to the front surface electrode of the test specimen to measure the voltage.
전술한 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 반도체와 같이 단일 금속배선을 시편으로 하여 일렉트로마이그레이션을 측정하던 기존 방법과는 달리, 다양한 재료와 구조를 갖는 태양전지 전극의 전체를 대상으로 일렉트로마이그레이션을 측정할 수 있다.According to any one of the above-described means for solving the problems of the present invention, unlike the conventional method of measuring electromigration using a single metal wire such as a semiconductor as a specimen, the electromigration of the entire solar cell electrode having various materials and structures is performed. Migration can be measured.
또한, 기존과 같은 일렉트로마이그레이션을 단순 측정이 아닌, 태양전지 전극의 3차원 면상 구조물을 대상으로 메케니컬 일렉트로마이그레이션 측정이 가능하다는 장점이 있다.In addition, there is an advantage in that it is possible to measure mechanical electromigration by targeting a three-dimensional planar structure of a solar cell electrode, rather than simply measuring electromigration as in the past.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열화 측정 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 열화 측정 장치에서의 전압/전류 회로도이다.
도 3a 및 도 3b는 테스트용 시편을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 면상 구조물의 열화 측정 방법의 순서도이다.
도 5a 내지 도 5c는 열화 측정 장치의 구현 예시도이다.
도 6a 내지 도 6b는 메케니컬 일렉트로마이그레이션 테스트 결과를 통한 저항 변화를 도시한 그래프이다.1 is a view for explaining a deterioration measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a voltage/current circuit diagram in the deterioration measuring apparatus.
3A and 3B are views for explaining a test specimen.
4 is a flowchart of a method for measuring deterioration of a three-dimensional planar structure according to an embodiment of the present invention.
5A to 5C are exemplary implementation views of a deterioration measuring apparatus.
6A to 6B are graphs illustrating resistance changes through mechanical electromigration test results.
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 생략하였다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail so that those of ordinary skill in the art can easily implement them with reference to the accompanying drawings. However, the present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein. And in order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted.
명세서 전체에서 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.When a part "includes" a component throughout the specification, this means that other components may be further included, rather than excluding other components, unless otherwise stated.
본 발명은 3차원 면상 구조물의 열화 측정 장치(100) 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an
최근 고효율 태양전지를 개발하기 위해 다양한 전극물질과 구조가 개발 및 적용되고 있다. 전극은 태양전지에서 발생된 전기를 수집하여 외부로 보내주는 역할을 하는데, 이때 전극의 성능이 열화되면 직렬저항이 증가하여 태양전지 성능 저하를 발생시킨다. 따라서 전극에 대한 열화를 측정하여 내구성을 객관적으로 측정할 필요가 있다.Recently, various electrode materials and structures have been developed and applied to develop high-efficiency solar cells. The electrode collects electricity generated from the solar cell and sends it to the outside. At this time, if the performance of the electrode is deteriorated, the series resistance increases and thus the performance of the solar cell is deteriorated. Therefore, it is necessary to objectively measure the durability by measuring the deterioration of the electrode.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 이러한 태양전지 전극에 대한 일렉트로마이그레이션을 측정할 수 있으며, 반도체와 같이 단일 금속배선을 대상으로 일렉트로마이그레이션을 측정하는 것이 아닌 태양전지 전극 전체에 대한 메케니컬 일렉트로마이그레이션을 측정할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, it is possible to measure the electromigration of such a solar cell electrode, and mechanical electromigration for the entire solar cell electrode rather than measuring the electromigration for a single metal wiring such as a semiconductor. can be measured.
이하에서는 도 1 내지 도 3b를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 열화 측정 장치(100)에 대해 설명하도록 한다.Hereinafter, the
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열화 측정 장치(100)를 설명하기 위한 도면이다. 도 2는 열화 측정 장치(100)에서의 전압/전류 회로도이다. 도 3a 및 도 3b는 테스트용 시편(10)을 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining a
본 발명의 일 실시예는 태양전지 및 복수의 전극을 포함하는 3차원 면상 구조물 타입의 테스트용 시편(10)을 제작하여 사용하는 것을 특징으로 한다.One embodiment of the present invention is characterized in that the use of the production of the
도 3a를 참조하면, 테스트용 시편(10)은 맨 아래에 배면시트(backsheet, 10a)를 준비하고, 배면시트(10a)의 상면에 고분자 봉지재층(10b)을 형성한다. Referring to FIG. 3A , a
이때, 고분자 봉지재층(10b)을 구비하지 않고 단일 태양전지를 사용하는 것도 고려할 수 있으나, 고분자와 접합된 조건이 실사용 조건과 동일한 응력 변화 조건을 인가할 수 있다는 장점이 있다. 즉, 고분자 봉지재는 온도에 따라 그 형태가 가변되는 정도가 크기 때문에, 테스트용 시편(10) 제작시 고분자 봉지재를 사용할 경우, 실제 외부 환경에 노출되는 태양전지 전극과 동일한 조건에서의 테스트가 가능하다는 장점이 있다.In this case, it is also possible to consider using a single solar cell without the
여기에서, 고분자 봉지재로는 EVA, PoE, PVB 등이 사용될 수 있다. Here, EVA, PoE, PVB, etc. may be used as the polymer encapsulant.
고분자 봉지재층(10b)을 형성하고 나면 고분자 봉지재층(10b)의 상면에 태양전지 셀(Solar cell, 10c)을 형성한다.After forming the
이와 같이 제작된 테스트용 시편(10)은 도 3b와 같다.The
다시 도 1을 참조하면, 테스트용 시편(10)에 형성된 복수의 전극(11~13)에 프로브 조립체(110)를 이용하여 전압 및 전류를 인가시킨다.Referring again to FIG. 1 , voltage and current are applied to the plurality of
프로브 조립체(110)는 복수의 전극(11~13)에 배치되는 탐침 프로브(111)를 포함하고, 탐침 프로브(111)와 복수의 전극(11~13)에 대하여 전압 및 전류 단자를 고정 접속시키기 위한 포지셔너(112a, 112b)를 포함한다.The
이때, 포지셔너는 탐침 프로브(111)에 전압 단자 및 전류 단자를 고정 접속시키기 위한 탐침 프로브용 포지셔너(112a)와 면 전극(13)에 전압 단자를 고정 접속시키기 위한 면전극용 포지셔너(112b)가 구비될 수 있다.At this time, the positioner is provided with a
구체적으로, 테스트용 시편(10)의 전면 배선전극(11)에 양의 전압 및 양의 전류 단자를 접속시킨다.Specifically, positive voltage and positive current terminals are connected to the
그리고 테스트용 시편(10)의 후면 배선 전극(12)에는 음의 전류 단자를 접속시킨다. 이에 따라 전류 공급부(130)를 통해 공급되는 전류는 3차원 면상 구조물 전체를 순환하게 된다.And a negative current terminal is connected to the
이와 더불어, 테스트용 시편(10)의 전면 면전극(13)에 음의 전압 단자를 접속시키고, 전압 측정부(140)는 전류 공급부(130)에 의해 인가된 전류에 따른 복수의 전극(11~13)에 대한 전압을 측정한다.In addition, a negative voltage terminal is connected to the
이와 같이 접압 및 전류 단자가 접속됨에 따른 회로도는 도 2와 같다. 전압 측정부(140)는 면전극(13)과 배선전극(11) 사이의 저항변화(Rmetal+RITO-Metal)를 측정하며, 제어부(150)는 이를 토대로 전극(11~13)의 메케니컬 일렉트로마이그레이션을 측정할 수 있다.A circuit diagram in which the voltage and current terminals are connected in this way is shown in FIG. 2 . The
한편, 본 발명의 일 실시예에서 탐침 프로브(111)는 테스트용 시편(10)의 전면 배선전극(11)의 길이방향 전체를 탐침 가능하도록 형성되어 배치되는 것을 특징으로 한다. On the other hand, in an embodiment of the present invention, the
즉, 길이방향 전체를 탐침 가능하도록 형성된 탐침 프로브(111)를 이용하여 양의 전압 및 양의 전류 단자를 접속시킨다.That is, the positive voltage and positive current terminals are connected using the
또한, 탐침 프로브(111)는 전면 배선전극(11)과 일정 간격 이격된 복수의 탐침 돌기(111a)를 포함한다. 이때 복수의 탐침 돌기(111a)들은 전면 배선전극(11)의 길이방향에 대한 수직방향의 구획 개수 이상이 형성되는 것을 특징으로 한다. In addition, the
태양전지 전극에 전류가 인가되고, 이와 더불어 테스트용 시편(10)에 온도 조건까지 부가될 경우 테스트용 시편(10)의 온도에 따른 변화로 탐침 프로브(111)의 접속 상태가 불완전해질 수 있다. When a current is applied to the solar cell electrode and a temperature condition is also added to the
이러한 문제를 해소하기 위하여 본 발명의 일 실시예는 전면 배선전극(11)의 길이방향에 대한 수직방향의 구획 개수보다 더 많은 탐침 돌기(111a)가 배치되도록, 즉 하나의 구획에 대하여 최소한 2개 이상의 탐침 돌기(111a)가 배치되도록 한다.In order to solve this problem, in one embodiment of the present invention,
이와 같은 전압 및 전류 단자의 배치와 전류 공급이 완료되면, 제어부(150)는 전압 측정 결과에 기초하여 시간에 따른 테스트용 시편(10)에 대한 메케니컬 일렉트로마이그레이션 여부를 측정 및 판단한다.When the arrangement of the voltage and current terminals and the supply of current are completed, the
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 열화 측정 장치(100)는 테스트용 시편(10)에 온도 조건을 부가하는 온도 조절부(미도시)를 더 포함할 수 있다.Meanwhile, the
온도 조절부(미도시)는 테스트용 시편(10)을 기 설정된 온도 조건으로 조절할 수 있다. 이때, 기 설정된 온도 조건은 예를 들어 30도와 같이 특정 수치로 설정된 온도조건일 수 있다.A temperature controller (not shown) may adjust the
또는, 예를 들어 1시간에 10도와 30도 사이, 1일에 10도와 30도 사이와 같이 기 설정된 사이클동안 가변되는 온도 범위를 갖는 온도 조건일 수 있다. Alternatively, for example, it may be a temperature condition having a variable temperature range during a preset cycle, such as between 10 and 30 degrees per hour and between 10 and 30 degrees per day.
이러한 온도 조건은 0도 내지 100도의 범위를 가질 수 있으나, 실온에서의 태양전지 전극에서 측정되는 온도 범위로 설정됨이 바람직하다.This temperature condition may have a range of 0 degrees to 100 degrees, but is preferably set to a temperature range measured by the solar cell electrode at room temperature.
본 발명의 일 실시예는 이와 같이 가능한 실온 상태에서와 유사한 온도 조건을 가미함으로써, 테스트용 시편(10)에 실제와 유사한 스트레스가 인가되도록 하여 메케니컬 일렉트로마이그레이션을 유발시키고 이를 측정할 수 있다.In one embodiment of the present invention, mechanical electromigration can be induced and measured by adding a temperature condition similar to that in the room temperature state as described above, so that a stress similar to the actual stress is applied to the
이하에서는 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 열화 측정 장치(100)에서의 3차원 면상 구조물의 열화 측정 방법에 대해 설명하도록 한다.Hereinafter, a method for measuring deterioration of a three-dimensional planar structure in the
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 면상 구조물의 열화 측정 방법의 순서도이다.4 is a flowchart of a method for measuring deterioration of a three-dimensional planar structure according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 면상 구조물의 열화 측정 방법은 먼저, 태양전지 및 복수의 전극(11~13)을 가진 3차원 면상 구조물 타입의 테스트용 시편(10)을 준비한다(S110).In the method of measuring deterioration of a three-dimensional planar structure according to an embodiment of the present invention, first, a
다음으로, 복수의 전극(11~13)에 탐침 프로브(111)를 배치하여 전압 및 전류를 인가하고(S120), 테스트용 시편(10)에 대한 메케니컬 일렉트로마이그레이션을 측정한다(S130).Next, the probe probes 111 are disposed on the plurality of electrodes 11-13 to apply voltage and current (S120), and mechanical electromigration is measured for the test specimen 10 (S130).
한편 상술한 설명에서, 단계 S110 내지 S130는 본 발명의 구현예에 따라서, 추가적인 단계들로 더 분할되거나, 더 적은 단계들로 조합될 수 있다. 또한, 일부 단계는 필요에 따라 생략될 수도 있고, 단계 간의 순서가 변경될 수도 있다. 아울러, 기타 생략된 내용이라 하더라도 도 1 내지 도 3b에서의 열화 측정 장치(100)에 관하여 이미 기술된 내용은 도 4의 열화 측정 방법에도 적용된다.Meanwhile, in the above description, steps S110 to S130 may be further divided into additional steps or combined into fewer steps according to an embodiment of the present invention. In addition, some steps may be omitted as necessary, and the order between steps may be changed. In addition, the contents already described with respect to the
이하에서는 도 5a 내지 도 6b를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 열화 측정 장치(100)와 이를 이용하여 테스트한 결과를 설명하도록 한다.Hereinafter, the
도 5a 내지 도 5c는 열화 측정 장치(100)의 구현 예시도이다.5A to 5C are exemplary implementation views of the
도 5a는 열화 측정 장치(100)의 설계 예시도로서, 고정판(A) 위에 온도 조절 기판(B)을 올려놓은 다음, 온도 조절 기판(B) 상에 테스트용 시편(10)을 올려 놓는다. 이때, 온도 조절 기판은 금속 기판일 수 있으며, 온도 조절부(미도시)에 의하여 가해진 온도를 인가받아 테스트용 시편(10)에 전달한다.FIG. 5A is an exemplary design view of the
그 다음 프로브 조립체(110)를 지그(C)를 이용하여 고정판(A) 위에 고정 배치시고, 탐침 프로브(111)를 테스트용 시편(10)의 전면 배선전극(11) 위에 배치되도록 한다. 이때, 탐침 프로브(111)는 포지셔너를 이용하여 위치가 고정되도록 한다.Then, the
이와 같은 배치 방법에 따라 배치된 결과는 도 5b와 같다. 이때, 도 5a는 탐침 프로브용 포지셔너(112a)만 도시한 것이며, 도 5b는 면전극용 포지셔너(112b)를 함께 배치시킨 것이다.A result of the arrangement according to this arrangement method is shown in FIG. 5B . At this time, FIG. 5A shows only the
한편, 테스트용 시편(10)의 메케니컬 일렉트로마이그레이션을 테스트하기 위해서는 도 5c와 같이 암실 상태(P1)가 유지되도록 한다. 이는 빛이 있는 조건에서 태양전지는 발전되기 때문에, 이를 차단하기 위하여 암실 상태(P1)가 유지되도록 한다.Meanwhile, in order to test the mechanical electromigration of the
도 6a는 TiW 시드층이 20nm인 경우이고, 도 6b는 TiW 시드층이 100nm인 경우로 도 6a보다 태양전지 전극의 두께가 5배 두껍도록 형성하여 테스트한 결과이다.6A is a case in which the TiW seed layer is 20 nm, and FIG. 6B is a case in which the TiW seed layer is 100 nm. The solar cell electrode is formed to be 5 times thicker than that of FIG. 6A and is a test result.
태양전지 전극이 완전히 노화된 경우의 저항을 100%라 할 때, 약 1000시간을 테스트한 결과 해당 태양전지 전극의 저항 변화율은 약 10%정도까지 우상향되고 있어, 메케니컬 일렉트로마이그레이션에 의한 손상 정도가 적음을 확인할 수 있다.When the resistance when the solar cell electrode is completely aged is 100%, as a result of testing for about 1000 hours, the resistance change rate of the solar cell electrode is upwardly upward to about 10%, and the degree of damage caused by mechanical electromigration It can be seen that is small.
이때, 메케니컬 일렉트로마이그레이션에 의한 손상 정도는 그래프 상에서의 기울기가 완만할수록 좋은 상태를 나타내며, 약 1000시간 동안 20% 이내이면 아직 사용 가능한 상태를 의미한다.At this time, the degree of damage due to mechanical electromigration indicates a better state as the slope on the graph is gentle, and if it is within 20% for about 1000 hours, it means that it is still usable.
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.The description of the present invention described above is for illustration, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can understand that it can be easily modified into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive. For example, each component described as a single type may be implemented in a dispersed form, and likewise components described as distributed may be implemented in a combined form.
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.The scope of the present invention is indicated by the following claims rather than the above detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be interpreted as being included in the scope of the present invention. do.
100: 열화 측정 장치
110: 프로브 조립체
111: 탐침 프로브
112a: 탐침 프로브용 포지셔너
112b: 면전극용 포지셔너
130: 전류 공급부
140: 전압 측정부
150: 제어부100: deterioration measuring device
110: probe assembly
111: probe probe
112a: positioner for probe probe
112b: positioner for surface electrode
130: current supply
140: voltage measuring unit
150: control unit
Claims (8)
상기 복수의 전극에 탐침 프로브를 배치하여 전압 및 전류를 인가하는 단계;
상기 테스트용 시편을 기 설정된 온도 조건으로 조절하는 단계; 및
상기 테스트용 시편에 대한 메케니컬 일렉트로마이그레이션을 측정하는 단계를 포함하고,
상기 복수의 전극은 전면 배선전극, 후면 배선전극 및 전면 면전극을 포함하고,
상기 탐침 프로브는 상기 전면 배선전극과 일정 간격 이격된 복수의 탐침 돌기를 포함하되,
상기 온도 조건이 부가됨에 따라 상기 테스트용 시편의 온도에 따른 변화로 탐침 프로브의 접속 상태가 불완전해지는 것을 방지하기 위하여, 상기 복수의 탐침 돌기들은 상기 전면 배선전극의 길이방향에 대한 수직방향의 구획 개수를 초과하도록 형성되는 것인 3차원 면상 구조물의 열화 측정 방법.Preparing a test specimen of a three-dimensional planar structure type having a solar cell and a plurality of electrodes;
disposing a probe probe on the plurality of electrodes to apply voltage and current;
adjusting the test specimen to a preset temperature condition; and
Measuring the mechanical electromigration of the test specimen,
The plurality of electrodes includes a front wiring electrode, a rear wiring electrode and a front surface electrode,
The probe probe includes a plurality of probe protrusions spaced apart from the front wiring electrode by a predetermined interval,
In order to prevent the connection state of the probe probe from being incomplete due to a change according to the temperature of the test specimen as the temperature condition is added, the plurality of probe protrusions are the number of divisions in the vertical direction with respect to the longitudinal direction of the front wiring electrode. A method of measuring deterioration of a three-dimensional planar structure that is formed to exceed.
상기 복수의 전극에 탐침 프로브를 배치하여 전압 및 전류를 인가하는 단계는,
상기 테스트용 시편의 전면 배선전극에 양의 전압 및 양의 전류 단자를 접속시키는 단계;
상기 테스트용 시편의 후면 배선전극에 음의 전류 단자를 접속시키는 단계; 및
상기 테스트용 시편의 전면 면전극에 음의 전압 단자를 접속시키는 단계를 포함하는 3차원 면상 구조물의 열화 측정 방법.The method of claim 1,
The step of applying a voltage and a current by placing a probe probe on the plurality of electrodes,
connecting positive voltage and positive current terminals to the front wiring electrode of the test specimen;
connecting a negative current terminal to the rear wiring electrode of the test specimen; and
A method for measuring deterioration of a three-dimensional planar structure comprising the step of connecting a negative voltage terminal to the front surface electrode of the test specimen.
상기 테스트용 시편의 전면 배선전극에 양의 전압 및 양의 전류 단자를 접속시키는 단계는,
상기 테스트용 시편의 전면 배선전극의 길이방향 전체를 탐침 가능하도록 형성된 상기 탐침 프로브를 배치하는 단계 및
상기 탐침 프로브에 양의 전압 및 양의 전류 단자를 접속시키는 단계를 포함하는 것인 3차원 면상 구조물의 열화 측정 방법.3. The method of claim 2,
The step of connecting positive voltage and positive current terminals to the front wiring electrode of the test specimen comprises:
disposing the probe probe formed so as to probe the entire length direction of the front wiring electrode of the test specimen; and
A method for measuring deterioration of a three-dimensional planar structure comprising the step of connecting positive voltage and positive current terminals to the probe probe.
상기 테스트용 시편은 배면 시트, 상기 배면 시트의 상면에 형성되는 고분자 봉지재층 및 상기 고분자 봉지재층의 상면에 형성되는 태양전지 셀을 포함하는 것인 3차원 면상 구조물의 열화 측정 방법.The method of claim 1,
The test specimen is a three-dimensional planar structure deterioration measuring method comprising a back sheet, a polymer encapsulant layer formed on the upper surface of the back sheet, and a solar cell formed on the upper surface of the polymer encapsulant layer.
상기 기 설정된 온도 조건은 특정 수치로 설정된 온도 조건 또는 기 설정된 사이클동안 가변되는 온도 범위를 갖는 온도 조건인 것인 3차원 면상 구조물의 열화 측정 방법.The method of claim 1,
The preset temperature condition is a temperature condition set to a specific value or a temperature condition having a temperature range that varies during a preset cycle. A method for measuring deterioration of a three-dimensional planar structure.
상기 복수의 전극에 배치되는 탐침 프로브, 및 상기 탐침 프로브와 상기 복수의 전극에 전압 및 전류 단자를 고정 접속시키기 위한 포지셔너를 포함하는 프로브 조립체,
상기 탐침 프로브 및 상기 복수의 전극에 전류를 공급하는 전류 공급부,
상기 복수의 전극의 전압을 측정하는 전압 측정부,
테스트용 시편을 기 설정된 온도 조건으로 조절하는 온도 조절부 및
상기 전압 측정 결과에 기초하여 상기 테스트용 시편에 대한 메케니컬 일렉트로마이그레이션 여부를 판단하는 제어부를 포함하고,
상기 탐침 프로브는 상기 전면 배선전극과 일정 간격 이격된 복수의 탐침 돌기를 포함하되,
상기 온도 조건이 부가됨에 따라 상기 테스트용 시편의 온도에 따른 변화로 탐침 프로브의 접속 상태가 불완전해지는 것을 방지하기 위하여, 상기 복수의 탐침 돌기들은 상기 전면 배선전극의 길이방향에 대한 수직방향의 구획 개수 이상이 형성되는 것인 열화 측정 장치.An apparatus for measuring deterioration of a test specimen of a three-dimensional planar structure type having a plurality of electrodes including a solar cell and a front wiring electrode, a rear wiring electrode and a front surface electrode,
A probe assembly including a probe probe disposed on the plurality of electrodes, and a positioner for fixedly connecting voltage and current terminals to the probe probe and the plurality of electrodes;
a current supply unit for supplying current to the probe probe and the plurality of electrodes;
a voltage measuring unit for measuring the voltages of the plurality of electrodes;
a temperature control unit for adjusting the test specimen to a preset temperature condition; and
A control unit for determining whether or not mechanical electromigration of the test specimen is performed on the basis of the voltage measurement result,
The probe probe includes a plurality of probe protrusions spaced apart from the front wiring electrode by a predetermined interval,
In order to prevent the connection state of the probe probe from being incomplete due to a change according to the temperature of the test specimen as the temperature condition is added, the plurality of probe protrusions are the number of divisions in the vertical direction with respect to the longitudinal direction of the front wiring electrode. A deterioration measuring device in which an abnormality is formed.
상기 전류 공급부는 상기 탐침 프로브를 통해 상기 테스트용 시편의 전면 배선전극에 양의 전류 단자가 접속되고, 상기 테스트용 시편의 후면 배선전극에 음의 전류 단자가 접속되어 전류를 인가하고,
상기 전압 측정부는 상기 테스트용 시편의 전면 배선전극에 양의 전압 단자가 접속되고, 상기 테스트용 시편의 전면 면전극에 음의 전압 단자가 접속되어 전압을 측정하는 것인 열화 측정 장치.8. The method of claim 7,
The current supply unit has a positive current terminal connected to the front wiring electrode of the test specimen through the probe probe, and a negative current terminal is connected to the rear wiring electrode of the test specimen to apply a current,
The voltage measuring unit has a positive voltage terminal connected to the front wiring electrode of the test specimen and a negative voltage terminal connected to the front surface electrode of the test specimen to measure the voltage.
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