KR20090040846A - 박막 태양전지 소자들에 대한 프로세스 테스트기들 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전반적으로 표준 태양 전지(photovoltaic cell) 프로세스를 이용하는 테스트기들 및 이들의 제조 방법들에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 레이저 스크러빙에 의해 한정되는 프로세스 레이아웃들, 프로세스 테스트기들을 생성하기 위한 방법, 태양전지 라인 진단을 위해 프로세스 테스트기들을 사용하는 방법, 태양전지 모듈 생성시 프로세스 테스트기들의 배치, 및 디자인 룰 테스트기들을 생성하는 방법에 관한 것이다.
Description
본 발명의 실시예들은 전반적으로 태양전지 소자들 및 이들의 제조 프로세스에 관한 것이다. 특히, 본 발명의 실시예들은 프로세스 테스트기들, 프로세스 테스트기들의 제조 방법, 및 박막 태양전지 소자들에 대한 테스트 방법에 관한 것이다.
태양전지(PV) 소자들은 햇빛을 직류(DC) 전력으로 전환하는 소자들이다. PV 소자는 단결정성, 다결정성, 또는 소자가 어떻게 제조되는지에 따라 박막으로 분류될 수 있다.
단결정성 PV 소자들은 단결정, 고순도, 실리콘 불(boule)로부터 웨이퍼들을 절단(slicing) 함으로써 생산된다. 다결정성 PV 소자들은 실리논의 캐스트 블록(cast block)을 바들(bars)로, 다음 웨이퍼들로 절삭(sawing)함으로써 생산된다. 박막 PV 소자들은 비정질 실리콘, 단결정성 실리콘 또는 구리 인듐 갈륨 셀레나이드(CIGS)와 같은 물질들의 얇은 층들을 적절한 기판상에 증착함으로써 생산된다.
통상적으로 단결정성 및 다결정성 실리콘은 보다 높은 효율을 갖는 PV 소자 들을 생산하지만, 단결정 실리콘 웨이퍼의 높은 비용은 업계가 박막 PV 소자들의 사용 증가 및 개발을 유도하게 했다.
따라서, 박막 PV 소자들의 생산이 완성됨에 따라, 강화된 프로세스 제어에 대한 필요성이 조성되었다. 이러한 필요성은 수율 및 균일성 모두를 고려함으로써 유추된다. 부가적으로, 새로운 또는 복제된 생산 라인들과 관련된 램프-업(ramp-up) 문제점들의 신속하고 효율적인 해결 또한 요구된다.
따라서, 전기적 테스트를 통해 생산 프로세스와 직접적으로 관련된 정보를 제공할 수 있는 박막 PV 소자들에 대한 테스트 방법 및 프로세스 테스트기들이 요구된다.
본 발명은 전반적으로 레이저 스크러빙(scribing)에 의해 한정되는 프로세스 테스터 레이아웃들, 프로세스 테스트기들 생성 방법, 솔러 라인(solar line) 진단을 위해 프로세스 테스트기들을 이용하는 방법, PV 모듈 생산시 프로세스 테스트기들의 배치, 및 디자인 룰 테스트기들을 생성하는 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에서, 박막, 태양전지 생산 프로세스들을 테스트하기 위한 소자를 형성하는 방법은 기판상에 전방 투명한 전도성 산화물층을 형성하는 단계, 소자의 절연 영역의 전방 투명한 전도성 산화물층에 그루브(groove)를 레이저 스크러빙하는 단계, 전방 투명한 전도성 산화물층 위로 흡수층을 형성하는 단계, 소자의 제 1 프로브 영역의 흡수층에 그루브를 레이저 스크러빙하는 단계, 소자의 제 2 프로브 영역의 흡수층에 그루브를 레이저 스크러빙하는 단계, 흡수층 위로 후방 반사층을 형성하는 단계, 소자의 절연 영역의 후방 반사층에 그루브를 레이저 스크러빙하는 단계, 및 소자의 접속(linking) 영역의 후방 반사층에 그루브를 레이저 스크러빙하는 단계를 포함한다. 일 실시예에서, 절연 영역은 인접한 태양전지 구조물들로부터 소자를 전기적으로 절연시킨다.
또 다른 실시예에서, 박막, 태양전지 생산 프로세스들을 테스트하기 위한 소자를 형성하는 방법은 기판 위로 전방 투명한 전도성 산화물층을 형성하는 단계, 소자의 절연 영역의 전방 투명한 전도성 산화물층에 그루브를 레이저 스크러빙하는 단계, 소자의 외부 및 내부 활성 영역에 걸쳐 투명한 전도성 산화물층에 그루브를 레이저 스크러빙하는 단계, 전방 투명한 전도성 산화물층 위로 흡수층을 형성하는 단계, 소자 앞의(prior) 외부 활성 영역의 흡수층에 그루브를 레이저 스크러빙하는 단계, 흡수층 위로 후방 반사층을 형성하는 단계, 소자의 절연 영역의 후방 반사층에 그루브를 레이저 스크러빙하는 단계, 및 소자의 외부 활성 영역과 소자의 내부 활성 영역 사이에서 후방 반사층에 그루브를 레이저 스크러빙하는 단계를 포함한다. 일 실시예에서, 절연 영역은 인접한 태양전지 구조물들로부터 소자를 전기적으로 절연시킨다.
또 다른 실시예에서, 박막, 태양전지 생산 프로세스들을 테스트하기 위한 소자는 기판 위에 형성된 전방 투명한 전도성 산화물층, 전방 투명한 전도성 산화물층 위에 형성된 흡수층, 및 흡수층 위에 형성된 후방 반사층을 포함한다. 일 실시예에서, 투명한 전도성 산화물층은 소자의 절연 영역에 그루브를 포함한다. 일 실시예에서, 흡수층은 소자의 제 1 프로브 영역 및 소자의 제 2 프로브 영역에 그루브를 포함한다. 일 실시예에서, 후방 반사층은 소자의 절연 영역에 그루브를 포함한다. 일 실시예에서, 절연 영역은 인접한 태양전지 구조물들로부터 소자를 전기적으로 절연시킨다. 일 실시예에서, 후방 반사층은 소자의 접속 영역에 그루브를 포함한다.
또 다른 실시예에서, 박막, 태양전지 생산 프로세스들을 테스트하기 위한 소자는 기판 위에 형성된 전방 투명한 전도성 산화물층, 전방 투명한 전도성 산화물층 위에 형성된 흡수층, 및 흡수층 위에 형성된 후방 반사층을 포함한다. 일 실시예에서, 투명한 전도성 산화물층은 소자의 절연 영역 및 소자의 외부 및 내부 활성 영역에 걸쳐 그루브를 포함한다. 일 실시예에서, 흡수층은 소자의 외부 활성 영역 에 그루브를 포함한다. 일 실시예에서, 후방 반사층은 소자의 절연 영역에 그루브를 포함하며, 절연 영역은 인접한 태양전지 구조물들로부터 소자를 전기적으로 절연시키며, 후방 반사층은 소자의 외부 활성 영역과 내부 활성 영역 사이에 그루브를 포함한다.
또 다른 실시예에서, 박막, 태양전지 생산 프로세스들을 테스트하기 위한 소자들을 형성하는 방법은 단일 기판상에 다수의 소자들을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 소자들은 레이저 스크러빙을 통해 한정되며, 상기 다수의 소자들은 전방 투명한 전도성 산화물층과 후방 반사층 사이의 콘택 저항을 측정하는 테스트기, 후방 반사층 시트 저항을 측정하는 테스트기, 전방 투명한 전도성 산화물층 시트 저항을 측정하는 테스트기 및 다이오드 특성을 측정하는 테스트기로 이루어진 그룹에서 선택되며, 상기 소자들의 배치, 위치, 및 개수는 태양전지 모듈을 생산하는 동안 조작 및 제어된다.
또 다른 실시예에서, 박막, 태양전지 생산 프로세스들을 테스트하기 위한 소자들을 형성하는 방법은 기판상에 태양전지 모듈을 형성하는 단계 및 기판상에 태양전지 프로세스 테스트기를 형성하는 단계를 포함하며, 상기 테스트기는 레이저 스크러빙에 의해 한정되며, 상기 테스트기는 전방 투명한 전도성 산화물층과 후방 반사층 사이의 콘택 저항을 측정하는 테스트기, 후방 반사층 시트 저항을 측정하는 테스트기, 전방 투명한 전도성 산화물층 시트 저항을 측정하는 테스트기 및 다이오드 특성을 측정하는 테스트기로 이루어진 그룹에서 선택되며, 상기 테스트기는 기판의 절단 영역에 위치된다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 박막, 태양전지, 테스트기 또는 모듈 프로세스 디자인 룰들을 결정하는 방법은 다수의 태양 전지들 및 전지들 각각의 층에 레이저 스크라이빙 그루브들을 형성하는 단계를 포함하며, 그루브들 간의 측방 간격은 원하는 프로세스 특성을 위한 공간을 결정하도록 변형된다. 일 실시예에서, 태양 전지들은 기판 위에 형성된 투명한 전도성 산화물층, 투명한 전도성 산화물층 위에 형성된 흡수층 및 흡수층 위에 형성된 후방 반사층을 포함한다.
본 발명의 앞서 언급된 특징들을 본 발명의 보다 상세한 설명, 상기 간략한 설명을 통해 이해할 수 있도록, 첨부되는 도면에 도시된 몇 가지 실시예를 참조한다. 그러나 첨부되는 도면은 단지 본 발명의 전형적인 실시예만을 나타내는 것으로, 본 발명의 범주를 제한하고자 하는 것은 아니며, 본 발명은 등가적인 다른 실시예를 구현할 수 있다는 것을 주지해야 한다.
본 발명은 전반적으로 표준 PV 소자 프로세스들을 이용하여 제조되는 프로세스 테스트기들을 포함한다. 특히, 본 발명은 레이저 스트러빙에 의해 한정되는 프로세스 테스트기 레이아웃들, 프로세스 테스트기들을 생성하는 방법, 솔러 라인 진단을 위해 프로세스 테스트기들을 이용하는 방법, PV 모듈 생산시 프로세스 테스트기들의 배치, 및 디자인 룰 테스트기들을 생성하는 방법을 포함한다.
박막 PV 모듈 제조시, 개별 PV 전지들이 형성되고 전지 층들의 레이저 스크러빙을 통해 모듈에 상호접속될 수 있다. 도 1은 개별 전지들(101) 간의 일련의 접속을 나타내는 박막 PV 모듈(100)의 개략적 단면도이다. PV 모듈(100)은 그 위 에 박막들이 형성되는, 유리 또는 폴리머 기판과 같은 기판(102)을 포함한다.
PV 모듈(100) 제조 프로세스에서, 전방 투명한 전도성 산화물(TCO)층(105)이 기판(102) 위에 형성될 수 있다. TCO층(105)은 주석 산화물, 아연 산화물, 인듐 주석 산화물, 카드뮴 주석산염, 이들의 조합물, 또는 다른 적절한 물질들을 포함할 수 있다. 제 1 레이저 스크러빙 단계에서, 측방 전류 흐름을 차단하기 위해 TCO층(105)에 제 1 절연 그루브(112)가 생성될 수 있다. 다음 흡수층(115)이 TCO층(105) 위에 형성될 수 있다. 흡수층(115)은 제한되는 것은 아니지만, 비정질 실리콘, 마이크로결정성 실리콘, 구리 인듐 갈륨 셀레나이드(CIGS) 또는 이들의 조합물을 포함하는 박막 층들을 포함할 수 있다. 다음, 제 2 레이저 스크러빙은 흡수층(115)에 그루브(124)를 생성할 수 있으며, 이는 흡수층(115) 위에 후방 반사층(125)을 형성하는 차후 단계 단계 동안 충진될 수 있다. 이로 인해 전방 TCO층(105)와 후방 반사층(125) 간에 상호접속이 이루어진다. 후방 반사층(125)은 전도성층 및/또는 반사 코팅을 포함할 수 있다. 전도성층은 제 2 TCO층일 수 있다. 반사 코팅은 제한되는 것은 아니지만, Al, Ag, Ti, Cr, Au, Cu, Pt, 이들의 합금, 이들의 조합물 및 다른 전도성 및 반사성 물질을 포함하는 금속성 물질들을 포함할 수 있다. 마지막으로, 후방 반사층(125)에 흐르는 후방 전류를 차단하기 위해 후방 반사층(125)에 제 2 절연 그루브(136)가 형성될 수 있다.
결과적으로, 모듈(100)의 각각의 개별 PV 전지(101)는 각각의 인접한 전지(101)와 직렬로 전기적으로 접속된다. 도 1은 이후 언급되는 레이저 스크러빙 프로세스를 통해 직렬로 접속된 5개의 PV 전지들(101)을 나타낸다; 그러나, 이러한 방식으로 임의의 개수의 PV 전지들(101)이 PV 모듈(100)을 형성하도록 접속될 수 있다.
박막 PV 제조시, 이러한 소자들은 대규모 생산 라인들에서 제조된다. 최종(end of line) 테스트는 모듈 전기적 특성과 같이 완성된 제품 정보를 제공할 수 있으나, 이는 프로세스 결함을 야기시키는 원인으로서 직접적인 정보를 제공하지는 않는다. 본 발명의 실시예들은 전도성 층들의 시트 및 콘택 저항 및 소자의 다이오드 콤포넌트의 포화 전류 밀도와 같이, 프로세스 결함을 야기시키는 원인을 진단하는데 요구되는 직접적인 정보를 제공하기 위해, 프로세스를 작동시키기 이전에, 프로세스를 작동시키는 동안, 또는 프로세스를 작동시킨 이후에 생산될 수 있는 테스트기들을 제공한다.
본 발명의 실시예들은 PV 모듈(100) 내에서 PV 전지들(101)을 생성하고 상호접속하는데 이용되는 동일한 레이저 스크러빙 프로세스들에 의한 프로세스 테스트기들의 생성을 수반한다.
도 2는 TCO층과 후방 반사층 간의 콘택 저항을 측정하는 테스트기(200)의 실시예에 대한 개략적 단면도이다. 테스트기(200)는 기판(202)을 포함하며, 기판(202) 위에는 박막들이 형성되어 절연 영역들(210), 프로브 영역들(220), 및 하나 이상의 접속 영역들(230)으로 나뉜다.
테스트기(200)의 제조시, 전방 TCO층(205)이 기판(202) 위에 형성된다. 제 1 레이저 스크러빙에서, TCO 절연 그루브들(212, 222 및 232)은 TCO층(205)에 생성되어, 하나 이상의 그루브들(212)은 각각의 절연 영역(210) 내에 구성되며, 하나 이상의 그루브들(222)은 각각의 프로브 영역(220) 내에 구성되며, 하나 이상의 그루브들(232)은 각각의 접속 영역(230) 내에 구성된다. 따라서, TCO층(205)의 측방 전류는 절연 그루브들(212, 222, 232)에 의해 차단된다.
다음, 흡수층(215)은 TCO층(205) 위에 형성될 수 있다. 제 2 레이저 스크러빙에서, 그루브들(224, 234)은 흡수층(215)에 생성되어, 하나 이상의 그루브들(224)은 각각의 프로브 영역(220) 내에 구성되며 하나 이상의 그루브들(234)은 각각의 접속 영역(230) 내에 구성될 수 있다. 하나 이상의 그루브들이 흡수층(215)의 각각의 절연 영역(210)에 생성될 수 있지만, 이는 일반적으로 흡수층(215)의 낮은 측방 전도도로 인해 필수적인 것은 아니다.
순차적으로, 후방 반사층(225)이 흡수층(215) 위에 형성되어, 후방 반사층(225)과 그루브들(224, 234)에서의 TCO층(205) 사이에 전기적 상호접속이 설정될 수 있다. 최종 레이저 스크러빙에서, 후방 반사층 절연 그루브들(216, 236)이 후방 반사층(225)에 생성되어, 하나 이상의 그루브들(216)이 각각의 절연 영역(210) 내에 구성되고 하나 이상의 그루브들(236)이 각각의 접속 영역(230) 내에 구성될 수 있다. 따라서, 후방 반사층(225)에서의 측방 전류는 그루브들(216, 236)을 절연시킴으로써 차단된다.
도 2에 도시된 것처럼, 형성되는 테스트기(200)는 절연 영역들(210), 프로브 영역들(220), 및 하나 이상의 접속 영역들(230)을 포함한다. 절연 영역들(210)은 인접한 구조물들로부터 테스트기(200)를 전기적으로 절연시킨다. 전기적으로 상호접속된 체인은 하나 이상의 접속 영역들(230)을 통해 프로브 영역들(220) 사이에 설정되며, 후방 반사층(225)과 TCO층(205) 사이에서 전도가 번갈아 이루어진다. 도 2는 하나의 접속 영역(230)을 나타냈지만, 임의의 개수의 접속 영역들(230)이 테스트기(200)에서 상호접속될 수 있다.
후방 반사층(225)과 TCO층(205) 간의 콘택 저항을 테스트하기 위해 테스트기(200)를 사용시, 이를 테면 자동화 테스트 설비들에서 공통적으로 사용되는 전기적 프로브들은 테스트기(200)의 각각의 프로브 영역(220) 내에서 후방 반사층(225)과 접촉되게 위치될 수 있다. 2개의 프로브들 사이에서 측정되는 저항은 후방 반사층(225)과 TCO층(205) 간의 콘택에 의해 제어된다. 따라서, 콘택 저항은 그루브들(224, 234)의 개수의 합으로 나뉜 측정 저항과 대략 동일하다.
도 3은 후방 반사층의 시트 저항을 측정하기 위한 테스트기(300)의 실시예에 대한 개략적 단면도이다. 테스트기(300)는 기판(302)을 포함하며, 기판(302) 상에는 박막들이 형성되며 절연 영역들(310), 프로브 영역들(320), 및 접속 영역(330)으로 나뉜다.
테스트기(300) 제조시, 전방 TCO층(305)은 기판(302) 상에 형성될 수 있다. 제 1 레이저 스크러빙에서, TCO 절연 그루브(312)가 TCO층(305)에 생성되어, 하나 이상의 그루브들(312)이 각각의 절연 영역(310) 내에 구성될 수 있다. 따라서, TCO층(305)의 전류는 그루브들(312)에 의해 차단된다.
다음, 흡수층(315)은 TCO층(305) 위에 형성될 수 있다. 순차적으로, 후방 반사층(325)은 흡수층(315) 위에 형성될 수 있다.
제 2 레이저 스크러빙 프로세스에서, 인접한 구조물들로부터 후방 금속 저항 테스트기(300)가 전기적으로 절연되도록 하나 이상의 절연 그루브들(316)이 각각의 절연 영역(310) 내에 생성될 수 있다.
동작시, 전기적 프로브는 각각의 프로브 영역(320)의 후방 반사층(325)과 접촉하게 위치되어, 프로브들 간의 저항이 측정될 수 있다. 후방 반사층(325)과 TCO층(305) 사이에는 아무런 전기적 상호접속부가 존재하지 않기 때문에, 프로브들 간에 측정된 저항은 후방 반사층(325)의 시트 저항과 대략 동일하다.
도 4는 전방 TCO층의 시트 저항을 측정하기 위한 테스트기(400)의 실시예에 대한 개략적 단면도이다. 테스트기(400)는 기판(402)을 포함하며 기판(402) 상에는 박막들이 형성되고 절연 영역들(410), 프로브 영역들(420), 및 접속 영역(430)으로 나뉜다.
테스트기(400) 제조시, 전방 TCO층(405)은 기판(402) 위에 형성될 수 있다. 제 1 레이저 스크러빙시, TCO 절연 그루브(412)가 TCO층(405)에 생성되어, 하나 이상의 그루브들(412)이 각각의 절연 영역(410) 내에 구성될 수 있다. 따라서, TCO층(405)의 전류는 그루브들(412)에 의해 차단된다.
다음 흡수층(415)이 TCO층(405) 위에 형성될 수 있다. 제 2 레이저 스크러빙 프로세스에서, 하나 이상의 그루브들(424)은 흡수층(415)에 생성되고 각각의 프로브 영역(420) 내에 구성된다.
순차적으로, 후방 반사층(425)이 흡수층(415) 위에 형성되어, 그루브(424)에서 후방 반사층(425)과 TCO층(405) 사이에 전기적 접속부가 형성될 수 있다.
제 3 레이저 스크러빙 프로세스에서, 인접한 구조물들로부터 테스트기(400) 를 전기적으로 절연시키기 위해 각각의 절연 영역(410) 내에 하나 이상의 절연 그루브들(416)이 생성될 수 있다. 부가적으로, 후방 반사층(425)의 측방 전류를 차단하기 위해 테스트기(400)의 접속 영역(430) 내에 하나 이상의 절연 그루브들(436)이 생성될 수 있다.
동작시, 전기적 프로브는 각각의 프로브 영역(420)의 후방 반사층(425)과 접촉하게 배치되어, 프로브들 간의 저항이 측정될 수 있다. 후방 반사층(425)의 측방 전류는 하나 이상의 절연 그루브들(436)을 통해 차단되기 때문에, TCO층(405)에 의해 측방 전도가 제어된다. 따라서, 프로브들 간에 측정된 저항은 TCO층(405)의 시트 저항과 대략 동일하다.
도 5a는 다이오드 측정을 수행하는 테스트기(500)의 개략적 상부도이며, 도 5b는 도 5a의 5-5 선을 따른 테스트기(500)의 개략적 단면도이다. 테스트기(500)는 기판(502)을 포함하며, 기판(502) 상에는 박막들이 형성되고 절연 영역들(510), 내부 프로브 영역들(520), 외부 프로브 영역들(521), 내부 활성 영역(530), 및 외부 활성 영역(531)으로 분리된다.
테스트기(500) 제조시, 전방 TCO층(505)은 기판(502) 위에 형성될 수 있다. 제 1 레이저 스크러빙시, 하나 이상의 절연 그루브들(512)은 TCO층(505)에서의 측방 전류를 차단하도록 생성되며 각각의 절연 영역(510) 내에 구성될 수 있다. 부가적으로, 절연 그루브(513)는 TCO층(505)에서의 측방 전류를 차단하도록 생성되며 내부 활성 영역(530) 및 외부 활성 영역(531)을 통해 구성될 수 있다.
다음, TCO층(505) 위에 흡수층(515)이 형성될 수 있다. 제 2 레이저 스크러 빙 프로세스에서, 하나 이상의 그루브들(526)이 외부 활성 영역(531) 내의 층(515)에 생성된다.
순차적으로, 후방 반사층(525)이 흡수층(515) 위에 형성되어, 하나 이상의 그루브들(526)을 통해 TCO층(505)과 후방 반사층(525) 사이에 전기적 접속부가 형성될 수 있다.
제 3 레이저 스크러빙 프로세스에서, 인접한 소자들로부터 테스트기(500)를전기적으로 절연시키기 위해 하나 이상의 절연 그루브들(516)이 각각의 절연 영역(510) 내에서 후방 반사층(525)에 생성될 수 있다. 부가적으로, 내부 활성 영역(530)과 외부 활성 영역(531) 사이의 후방 반사층(525)에서 측방 전류를 전기적으로 차단하기 위해 후방 반사층(525)에 하나 이상의 절연 그루브들(536)이 생성될 수 있다. 또한 하나 이상의 절연 그루브들(536)은 내부 활성 영역(530)과 외부 프로브 영역들(521) 간의 전류를 차단할 뿐만 아니라, 내부 프로브 영역들(520)과 외부 프로브 영역들(521) 간의 측방 전류를 차단한다.
일 실시예에서, 테스트기(500)는 4-단자 측정을 수행하기 위해 4개의 프로빙 영역들을 가질 수 있다. 2개의 단자는 외부 활성 영역(531)의 하나 이상의 그루브들(526)을 통해 TCO층(505)과 전기적으로 접속되도록 외부 프로브 영역들(521)의 후방 반사층(525)에 접속될 수 있다. 다른 2개의 단자는 후방 반사층(525)으로부터 외부 프로브 영역들(521) 및 외부 활성 영역(531)과 측방으로, 전기적으로 절연되는 내부 프로브 영역들(520)의 후방 반사층(525)에 접속될 수 있다. 테스트기(500)의 구성으로 인해, 제한되는 것은 아니지만, 포화 암전류, 이상 인 자(ideality factor) 및 직렬 저항을 포함하는 다수의 측정이 이루어질 수 있다. 부가적으로, 적절한 광원을 이용하여, 단락 전류, 개방 회로 전압, 및 곡선 인자(fill factor)와 같은 태양 전지 파라미터들이 결정될 수 있다.
본 발명의 테스트기들의 제조시, 다수의 테스트기들이 단일 기판 상에서 생산될 수 있다. 테스트기들은 프로세스 개발 및 수율 개선을 위해 요구되는 정보의 지속적 변형을 허용하는, 컴퓨터-보조 디자인 소프트웨어를 이용하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 콘택 저항 문제가 태양 전지들의 특정한 생산 작업에서 감지될 경우, 적절한 체인 테스트기들이 태양 전지 생산 작업들 사이에서 처리될 수 있다. 유사하게, 균일성 문제가 존재할 경우, 전지들의 어레이는 맵핑 데이터를 얻도록 제조 및 측정될 수 있다. 부가적으로, 제조 라인 랩프-업 및 라인 진단 설정시, 표준 세트의 테스트기들은 원격 위치의 제조 라인에서 제조될 수 있다. 테스트기들은 중앙 설비로 다시 보내지거나 위치에서 측정될 수 있다. 다음 데이터는 기준 프로세스로부터 얻어진 데이터와 비교될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 프로세스와 직접적으로 관련된 파라미터들을 지속적으로, 인-라인 테스트할 수 있다.
도 6은 단일 기판(602) 상에서 형성된 테스트기들(200, 300, 400, 500)의 그룹들의 예시적인 실시예에 대한 상부 개략도이다. 도 6에서, 콘택 저항 테스트기(200), 금속층 시트 저항 테스트기(300), TCO층 시트 저항 테스트기(400), 및 다이오드 테스트기(500)의 가능한 구성이 그룹화되어 단일 기판(602) 상에 형성된다.
본 발명의 범주내에서 임의의 개수의 테스터기들의 그룹들이 가능하다. 예 를 들어, 다수의 콘택 테스트기들(200)이 단일 기판 상에 그룹화되어 형성될 수 있다. 또한, 본 발명의 테스트기들은 임의의 개수의 조합물의 최대 공간 이용을 위한 크기로 그룹화될 수 있다.
부가적으로, 본 발명에 따른 프로세스 테스트기들은 단일 기판 상에 솔러 모듈들과 함께 형성될 수 있다. 도 7은 단일 기판(702)의 상부에 형성된 4개의 PV 모듈(100)의 개략적 상부도이다. 동일한 생산이 가동되는 동안, 테스트기(200), 테스트기(300), 테스트기(400), 테스트기(500), 이들의 조합 또는 또 다른 테스트기일 수 있는 테스트기들(700)이 모듈들(100) 사이의 절단 영역(705)에 형성될 수 있다. 생산 및 테스트 이후, 기판(702)은 모듈들(100)로 절단되며, 절단 영역(705)은 폐기된다. 도 7은 단일 기판으로부터 4개의 모듈(100) 절단을 나타낸다; 그러나, 임의의 개수의 모듈들(100)이 단일 기판으로부터 절단될 수 있다. 선택적으로, 테스트기들(700)은 폐기되는 주변 영역에 배치되거나, 또는 테스트기들(700)은 하나 이상의 모듈들(100)로 대체될 수 있다. 따라서, 이용가능한 공간의 최상의 사용을 위한 구성으로 PV 모듈들(100)의 정상 생산 작업 동안 테스트기들(700)이 형성될 수 있다.
본 발명의 추가 실시예들은 PV 전지들을 생산하는 프로세스 디자인 룰들, 최적의 성능을 위한 테스트기들 또는 모듈들, 생산 수율 및 효율성을 결정하는 방법들을 포함한다.
본 발명의 실시예는 PV 전지, 테스트기 또는 모듈에서 레이저 스크러빙된 그루브들의 공간과 관련된 프로세스 디자인 룰들을 결정하는 방법들을 포함한다. 예 를 들어, 도 1의 PV 모듈에서 절연 그루브(112)와 그루브(124) 간의 공간을 결정하기 위해, 가변 공간을 갖는 일련의 테스트기들이 제조될 수 있다. 중요한 것은, 공간 가변은 소프트웨어 프로그래밍을 통해 자동적으로 또는 레이저 스크러빙 시스템으로의 수동 입력으로 수행될 수 있다는 것이다.
도 8은 절연 그루브(812)와 그루브(824) 사이에 가변된 공간을 갖는 일련의 전지들을 가지는 테스트 모듈을 포함하는 본 발명의 실시예(800)에 대한 개략적 단면도이다.
지금까지 본 발명의 실시예들에 관해 설명했지만, 하기 특허청구항들에 의해 한정되는 본 발명의 기본 사상 및 범주를 내에서 본 발명에 대한 다른 및 추가의 실시예들이 고안될 수 있다.
도 1은 각각의 전지들 간에 일련의 접속을 나타내는 박막 PV 모듈의 개략적 단면도.
도 2는 TCO층과 후방 반사층 간의 콘택 저항을 측정하는 테스트기에 대한 실시예의 개략적 단면도.
도 3은 후방 반사층의 시트 저항을 측정하는 테스트기에 대한 실시예의 개략적 단면도.
도 4는 전방 TCO층의 시트 저항을 측정하는 테스트기에 대한 실시예의 개략적 단면도.
도 5a는 다이오드 측정을 수행하는 테스트기의 개략적 상부도.
도 5b는 5-5 라인을 따른 도 5a의 테스트기의 개략적 단면도.
도 6은 단일 기판 상에 생성된 테스트기들의 그룹들의 예시적인 실시예의 상부 개략도.
도 7은 단일 기판 상부에 형성된 4개의 솔러 모듈들의 개략적 상부도.
도 8은 절연성의 투명한 전도성 산화물층 그루브들과 흡수층 그루브들 간의 변형된 측방 공간을 가지는 일련의 전지들을 구비한 테스트 모듈을 포함하는 본 발명의 실시예의 개략적 단면도.
Claims (15)
- 박막, 태양전지 생산 프로세스들을 테스트하는 소자 형성 방법으로서,기판 위에 전방 투명한 전도성 산화물층을 형성하는 단계;상기 소자의 절연 영역의 상기 전방 투명한 전도성 산화물층에 그루브를 레이저 스크러빙하는 단계;상기 전방 투명한 전도성 산화물층 위에 흡수층을 형성하는 단계;상기 소자의 제 1 프로브 영역의 상기 흡수층에 그루브를 레이저 스크러빙하는 단계;상기 소자의 제 2 프로브 영역의 상기 흡수층에 그루브를 레이저 스크러빙하는 단계;상기 흡수층 위에 후방 반사층을 형성하는 단계;상기 소자의 상기 절연 영역의 상기 후방 반사층에 그루브를 레이저 스크러빙하는 단계; 및상기 소자의 접속 영역의 상기 후방 반사층에 그루브를 에이저 스크러빙하는 단계를 포함하며, 상기 절연 영역은 인접한 태양전지 구조물들로부터 상기 소자를 전기적으로 절연시키는, 소자 형성 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 흡수층을 형성하기 이전에, 상기 제 1 프로브 영역의 상기 전방 투명한 전도성 산화물층 및 상기 제 2 프로브 영역의 상기 전방 투명 전도성 산화물층에 그루브를 레이저 스크러빙하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 소자 형성 방법.
- 제 2 항에 있어서,상기 흡수층을 형성하기 이전에, 상기 접속 영역의 상기 전방 투명한 전도성 산화물층에 그루브를 레이저 스크러빙하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 소자 형성 방법.
- 제 3 항에 있어서,상기 후방 반사층을 형성하기 이전에, 상기 접속 영역의 상기 흡수층에 그루브를 레이저 스크러빙하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 소자 형성 방법.
- 박막, 태양전지 생산 프로세스들을 테스트하는 소자 형성 방법으로서,기판 위에 전방 투명한 도전성 산화물층을 형성하는 단계;상기 소자의 절연 영역의 상기 전방 투명한 전도성 산화물층에 그루브를 레이저 스크러빙하는 단계;상기 소자의 외부 및 내부 활성 영역에 걸쳐 상기 투명한 전도성 산화물층에 그루브를 레이저 스크러빙하는 단계;상기 전방 투명한 전도성 산화물층 위에 흡수층을 형성하는 단계;상기 소자 앞의(prior) 상기 외부 활성 영역의 상기 흡수층에 그루브를 레이저 스크러빙하는 단계;상기 흡수층 위에 후방 반사층을 형성하는 단계;상기 소자의 상기 절연 영역의 상기 후방 반사층에 그루브를 레이저 스크러빙하는 단계; 및상기 소자의 상기 외부 활성 영역과 상기 내부 활성 영역 사이의 상기 후방 반사층에 그루브를 레이저 스크러빙하는 단계를 포함하며, 상기 절연 영역은 인접한 태양전지 구조물들로부터 상기 소자를 전기적으로 졀연시키는, 소자 형성 방법.
- 박막, 태양전지 생산 프로세스들을 테스트하는 소자로서,기판 상에 형성되며 상기 소자의 절연 영역에 그루브를 가지는 전방 투명한 전도성 산화물층;상기 전방 투명한 산화물층 위에 형성되며 상기 소자의 제 1 프로브 영역 및 상기 소자의 제 2 프로브 영역에 그루브를 가지는 흡수층; 및상기 흡수층 위에 형성되며 상기 소자의 절연 영역에 그루브를 가지는 후방 반사층을 포함하며, 상기 절연 영역은 인접한 태양전지 구조물들로부터 상기 소자 를 전기적으로 분리시키며, 상기 후방 반사층은 상기 소자의 접속 영역에 그루브를 포함하는, 테스트 소자.
- 제 6 항에 있어서,상기 투명한 전도성 산화물층은 상기 제 1 프로브 영역 및 상기 제 2 프로브 영역에 그루브를 포함하는 것을 특징으로 하는 테스트 소자.
- 제 7 항에 있어서,상기 투명한 전도성 산화물층은 상기 접속 영역에 그루브를 포함하는 것을 특징으로 하는 테스트 소자.
- 제 8 항에 있어서,상기 흡수층은 상기 접속 영역에 그루브를 포함하는 것을 특징으로 하는 테스트 소자.
- 박막, 태양전자 생산 프로세스들을 테스트하는 소자로서,기판 위에 형성되며 상기 소자의 절연 영역에 그루브를 포함하며 상기 소자의 외부 및 내부 활성 영역에 걸쳐 그루브를 포함하는 전방 투명한 전도성 산화물층;상기 전방 투명한 전도성 산화물층 위에 형성되며 상기 소자의 상기 외부 활 성 영역에 그루브를 포함하는 흡수층; 및상기 흡수층 위에 형성되며 상기 소자의 절연 영역에 그루브를 포함하는 후방 반사층을 포함하며, 상기 절연 영역은 인접한 태양전지 구조물들로부터 상기 소자를 전기적으로 절연시키며, 상기 후방 반사층은 상기 소자의 외부 활성 영역과 상기 내부 활성 영역 사이에 그루브를 포함하는, 테스트 소자.
- 박막, 태양전지 생산 프로세스들을 테스트하는 소자의 제조 방법으로서,단일 기판 상에 다수의 소자들을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 소자들은 레이저 스크러빙에 의해 한정되며, 상기 다수의 소자들은 전방 투명한 전도성 산화물층과 후방 반사층 사이의 콘택 저항을 측정하는 테스트기, 후방 반사층 시트 저항을 측정하는 테스트기, 전방 투명한 전도성 산화물층 시트 저항을 측정하는 테스트기 및 다이오드 특성을 측정하는 테스트기로 이루어진 그룹에서 선택되며, 상기 소자들의 배치, 위치, 및 개수는 태양전지 모듈을 생산하는 동안 조작 및 제어되는, 소자 제조 방법.
- 박막, 태양전지 생산 프로세스들을 테스트하는 소자 제조 방법으로서,기판상에 태양전지 모듈을 형성하는 단계; 및상기 기판상에 태양전지 프로세스 테스트기를 형성하는 단계를 포함하며, 상기 테스트기는 레이저 스크러빙에 의해 한정되며, 상기 테스 트기는 전방 투명한 전도성 산화물층과 후방 반사층 사이의 콘택 저항을 측정하는 테스트기, 후방 반사층 시트 저항을 측정하는 테스트기, 전방 투명한 전도성 산화물층 시트 저항을 측정하는 테스트기 및 다이오드 특성을 측정하는 테스트기로 이루어진 그룹에서 선택되며, 상기 테스트기는 기판의 절단 영역에 위치되는, 소자 제조 방법.
- 박막, 태양전지, 테스트기 또는 모듈 프로세스 디자인 룰들을 결정하는 방법으로서,다수의 태양전지들을 형성하는 단계 - 상기 태양 전지들은,기판 위에 형성된 투명한 전도성 산화물층,상기 투명한 전도성 산화물층 위에 형성된 흡수층, 및상기 흡수층 위에 형성된 후방 반사층을 포함함 - ; 및상기 전지들의 각각의 층에 그루브들을 레이저 스크러빙하는 단계를 포함하며, 상기 그루브들 간의 측방 간격은 원하는 프로세스 특성들을 위해 공간을 결정하도록 변형되는, 결정 방법.
- 제 13 항에 있어서,상기 투명한 전도성 산화물층의 그루브들과 상기 흡수층의 그루브들 간의 측방 간격은 원하는 프로세스 특성들에 대한 공간을 결정하도록 변형되는 것을 특징 으로 하는 결정 방법.
- 제 13 항에 있어서,상기 흡수층의 그루브들과 상기 후방 반사층 간의 측방 간격은 원하는 프로세스 특성들에 대한 공간을 결정하도록 변형되는 것을 특징으로 하는 결정 방법.
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