KR20100106278A - Square cutting device for solar cell ingot - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 태양전지용 실리콘 잉곳의 스퀘어 컷팅 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 환봉 형태로 양산되는 태양전지 단결정 실리콘 잉곳 및 육면체 형태로 양산되는 태양전지 다결정 실리콘 잉곳에서 웨이퍼 제조를 위한 박판 슬라이스 절단에 앞서 잉곳을 일정규격의 다수 개 블릭으로 절단하기 위한 태양전지 잉곳용 스퀘어 컷팅장치에 관한 것으로, 연계되어 회전하는 다수 개의 풀리에 가로방향 및 세로방향으로 각각 하나의 와이어를 권취하되, 가로방향 및 세로방향으로 권취된 각 방향 하나의 와이어로 다수의 컷팅 라인이 형성될 수 있도록 하여 잉곳 절단 폭이 흐트러지지 않고, 잉곳 컷팅면이 균일한 잉곳 컷팅이 이루어지도록 하며, 각 방향 하나의 와이어로 동일 동작을 함으로써 다수의 컷팅 와이어가 실행할 수 있는 성능이 재현될 수 있도록 하여 효율성을 높인 특징을 갖는다.
The present invention relates to a square cutting device of a silicon ingot for a solar cell, and more particularly, prior to thin slice cutting for wafer fabrication in a solar cell monocrystalline silicon ingot mass produced in the form of a round bar and a solar cell polycrystalline silicon ingot mass produced in the hexahedral form. The present invention relates to a square cutting device for a solar cell ingot for cutting an ingot into a plurality of blocks of a predetermined size. Ingot cutting width is not disturbed by making a single cutting line formed in one wire wound in each direction so that the ingot cutting surface is uniformly cut and the same operation is performed with one wire in each direction. The performance that multiple cutting wires can run can be reproduced So to have a characteristic with improved efficiency.
일반적으로 태양전지는 광기전력 효과를 이용하여 빛 에어지를 직접 전기 에어지로 변환시키는 반도체 소자로, 실리콘에 붕소를 첨가한 P형 반도체 위에 인을 확산시킨 N형 실리콘 반도체 층을 형성하여 만들어지며 후면은 전체에 전극이 형성되어 있고 전면은 빛이 통과할 수 있도록 총 면적의 5∼15% 정도 전극이 형성되어 있다.In general, a solar cell is a semiconductor device that directly converts light air into an electric air by using the photovoltaic effect. The solar cell is formed by forming an N-type silicon semiconductor layer in which phosphorus is diffused on a P-type semiconductor containing boron in silicon. Electrodes are formed on the whole, and electrodes are formed on the front surface of about 5 to 15% of the total area to allow light to pass through.
상기 태양전지는 실리콘 반도체의 일종이나 회로가 아니어서 포토, 식각 등의 공정이 필요없어 경제적이며, 일반 반도체보다 더욱 효율성이 높아 근래에 많이 효용되고 있다.
Since the solar cell is not a kind of silicon semiconductor or a circuit, it is economical because it does not require a process such as a photo or an etching, and thus has been widely used in recent years because it is more efficient than a general semiconductor.
한편, 상기 태양전지는 재료에 따라 크게 실리콘 태양전지와 화합물 태양전지 등으로 구분되며, 기판을 실리콘 웨이퍼로 사용하느냐 유리 등의 다른 기판을 쓰느냐에 따라 벌크형과 박막형으로 나누어지게 되고, 상기 벌크형 실리콘 태양전지는 다시 실리콘 결정의 종류에 따라 다결정과 단결정으로 구분되게 된다.
On the other hand, the solar cell is largely divided into silicon solar cells and compound solar cells according to the material, and divided into bulk and thin film type depending on whether to use the substrate as a silicon wafer or other substrates such as glass, the bulk silicon solar The battery is further divided into polycrystalline and single crystal according to the type of silicon crystal.
상기 실리콘 태양전지의 일반적인 제조공정은 모래 등 실리콘을 포함한 원재료를 정제하여 폴리 실리콘을 뽑아내는 과정으로 시작하여 실리콘 덩어리인 잉곳을 만든 후 이를 슬라이싱 컷팅하여 실리콘 웨이퍼를 만들게 되며, 웨이퍼 위에 PN 접합과 전극을 형성하면 태양전지가 만들어지게 된다.The general manufacturing process of the silicon solar cell begins with the process of refining raw materials including silicon such as sand to extract polysilicon to make an ingot, which is a silicon mass, and then slicing and cutting the silicon wafer to make a silicon wafer. Forming a solar cell is made.
상기 실리콘의 원재료는 모래나 자갈 등에 많이 포함되어 있지만, 철, 니켈, 코발트, 탄소 등 불순물이 많이 섞여 있어 이를 정제해 고순도 폴리실리콘을 만들기 위해 원재료를 탄소 등과 함께 전기로에 넣어서 용융해 얻은 순도 98%의 금속급 실리콘을 분쇄하여 염산으로 처리하면 삼염화실란(TCO, Trichllorosilan)이 생성되는데, 상기 삼염화실란을 증류하여 불순물을 제거하면 고순도의 다결정 실리콘이 만들어지게 되며, 이를 전기로에 용융 응고하여 육면체 형태의 규소 잉곳이 양산되게 된다.The raw material of the silicon is contained in a lot of sand or gravel, but iron, nickel, cobalt, carbon and other impurities are mixed a lot of purity 98% purity obtained by melting the raw material in the electric furnace together with carbon to make a high-purity polysilicon When crushing metal grade silicon and treating with hydrochloric acid, trichlorosilane (TCO, Trichllorosilan) is produced. When the trichlorosilane is distilled to remove impurities, high-purity polycrystalline silicon is made, which is melted and solidified in an electric furnace to form a cube. Silicon ingots will be mass produced.
한편, 상기 다결정 실리콘은 다시 한번 물리적으로 정제하여야 단결정 실리콘으로 형성되게 되는 바, 단결정 실리콘의 대표적인 제조방법인 쵸크랄스키법(CZ)에 따르면 이산화규소함량이 99%이상인 고순도 석영 도가니에 붕소나 인 등의 저항률 조정용의 3족 혹은 5족 원소와 함께 넣어 실리콘의 녹는점인 1,420℃이상의 고온으로 용융하여 원하는 결정 방향과 동일한 단결정 종자를 실리콘 용액의 액면을 부착하고 회전시키면서 끌어올리면 종결정과 동일한 원자배열을 한 환봉 형태의 단결정 잉곳이 만들어지게 되는 것이다.
Meanwhile, the polycrystalline silicon is once again physically purified to form single crystal silicon. According to the Czochralski method (CZ), which is a typical manufacturing method of single crystal silicon, boron or phosphorus in a high purity quartz crucible having a silicon dioxide content of 99% or more When put together with
상기 육면체 형태로 양산되는 다결정 잉곳 및 환봉 형태로 양산되는 단결정 잉곳은 이를 슬라이스 컷팅함으로써 웨이퍼로의 제조가 이루어지게 되는 것으로, 상기 슬라이스 컷팅에 앞서 잉곳을 블릭 형태로 형성시켜 웨이퍼로 구현되게 하는 스퀘어링 과정을 거쳐야 하는 바, 스퀘어 컷팅은 다결정 잉곳의 경우 통상적으로 상, 하면이 정사각형을 이루는 육면체 형태의 규소 잉곳을 3×3, 4×4, 5×5, 6×6 등으로 컷팅하여 원하는 크기의 다수의 블릭 형태로 나누는 것을 의미하며, 단결정 잉곳의 경우 환봉 형태의 웨이퍼가 스퀘어 형태로 형성되도록 잉곳의 사방을 절단하여 이루어지게 되는 것으로, 상기 스퀘어링 과정은 벤드 쏘에 의해 이루어지게 되며, 종래의 상기 벤드 쏘에 의한 절단작업은 각각의 잉곳 하나하나마다 개별로 시행되어 절단이 이루어지고 있어 상기 절단이 수차례 반복작업을 거쳐야만 수개의 잉곳의 스퀘어링 작업이 이루어지는 문제점이 있었다.
The polycrystalline ingot mass-produced in the hexahedral form and the monocrystalline ingot mass-produced in the form of a round bar are manufactured by manufacturing the wafer by slice cutting the slice, and forming the ingot in the form of a brick prior to the slice cutting to form a wafer. In the case of polycrystalline ingots, the square cutting is usually performed by cutting a hexagonal silicon ingot of 3 × 3, 4 × 4, 5 × 5, 6 × 6, etc., in which the upper and lower surfaces are square. It means to divide into a plurality of blobs, in the case of a single crystal ingot is to be made by cutting the four sides of the ingot so that the round bar wafer is formed in a square shape, the squaring process is made by a bend saw, The cutting operation by the bend saw is carried out individually for each ingot each cut is made There is a problem that the cutting of the several ingots are made only after the cutting is repeated several times.
하여, 상기와 같은 잉곳의 스퀘어형으로의 절단작업은 공정에 상당한 시간이 소요되어 이로 인해 효율적인 블릭 생산에 장애 요소로 작용하고 있어, 상기의 폐단을 없애고 블릭의 신속하고 효율적인 생산을 위해 잉곳의 절단 처리량을 향상시키고 비용을 감소하기 위한 가능한한 신속하고 정밀하게 잉곳을 절단할 수 있는 방안의 마련이 시급한 실정이었다.
Therefore, the cutting operation of the ingot into the square type as described above takes a considerable time in the process, thereby acting as an obstacle to the efficient block production, and thus cutting the ingot to eliminate the closed end and to produce the brick quickly and efficiently. It was urgent to find ways to cut ingots as quickly and precisely as possible to improve throughput and reduce costs.
하여 본원 출원인이 본원 출원에 선행하여 출원한 10-2009-0039737호 '잉곳용 스퀘어 컷팅장치'를 살펴보면, 잉곳을 공급하도록 하는 공급 대차와 컷팅 수단이 마련되는 가로 및 세로 방향의 한 조로 형성되는 승하강 대차(1)와 승하강 대차(1) 상에 형성되는 회전 모터(2) 및 회전 모터(2)에 의해 회전하는 다수 조의 회전 풀리(3), 이에 권취되어 무한회전하는 컷팅 와이어(W) 및 이의 텐션을 조절하며 간격을 유지하도록 하는 간격조절 풀리(4)를 포함하는 컷팅 수단으로 구성되는 것으로, 한 번의 컷팅 작업으로 다결정 잉곳을 다수의 셀로 분할하도록 함을 특징으로 하여 출원한 바 있다.
Looking at the 10-2009-0039737 'Ingot square cutting device' filed by the applicant of the present application prior to the present application, it is formed by a pair of transverse and longitudinal direction provided with a feed bogie and a cutting means for supplying the ingot
그러나, 상기 선 출원된 '잉곳용 스퀘어 컷팅장치'는 한 번의 컷팅 작업으로 다수의 잉곳 스퀘어 절단이 이루어져 잉곳의 스퀘어링 공정에 유리한 이점은 있으나, 마주하는 두 개의 풀리에 권취되는 와이어가 가로방향 및 세로방향으로 다수 조로 형성되는 바, 상기 각 조의 풀리는 각개의 와이어를 권취시키는 것으로, 동 방향 권취된 와이어라도 와이어 마모 및 텐션의 유지도 변화 등 다수의 와이어가 동일 상태를 유지하지 못하는 경우가 종종 발생하였으며, 이로 인해 잉곳 절단면의 품질이 균일하지 못하거나, 정밀한 스퀘어 컷팅이 이루어지지 못하는 문제점이 있었다.
However, the pre-filed 'ingot square cutting device' has a number of ingot square cuts in one cutting operation, which is advantageous in the square process of ingots, but the wires wound on the two pulleys facing each other in the horizontal direction and Since the pulley of each group is formed by a plurality of groups in the longitudinal direction, and the wires are wound in the same direction, a plurality of wires often fail to maintain the same state, such as wire wear and tension retention change. Due to this, there is a problem that the quality of the ingot cutting surface is not uniform, or precise square cutting is not made.
요컨데, 하강하여 컷팅 작업이 이루어지는 다수 조의 풀리에 권취된 와이어에서 동일한 텐션을 유지하지 못하고 어느 하나의 와이어의 텐션이 느슨하게 되면, 텐션을 유지하지 못하여 와이어 절단 능력이 떨어지게 되고, 이러한 와이어는 컷팅 작업 시간이 지체될 수 밖에 없는 바, 이에 다른 와이어들은 상기 와이어의 잉곳 컷팅이 완료될 때까지 대기하고 있어야 하는 등 각개 제어에서 발생하는 작업 손실이 크며, 효율성이 떨어지는 폐단이 있었다.
In short, if the tension of any of the wires is not maintained and the tension of any of the wires is loosened and the tension of any of the wires is wound on the pulleys in which the cutting work is carried out, the wire cutting ability is not maintained and the wire cutting capacity is reduced. Due to this delay, other wires have to wait for the ingot cutting of the wires to be completed, resulting in large loss of work resulting from the control, and inferior efficiency.
또한, 다수 와이어의 텐션의 상이함으로 인해 블릭의 규격이 일률적인 올바른 형태로 양산되지 못할 뿐 아니라, 절단면이 평활하지 못하고 층이 생기는 등의 문제점 또한 빈빈하게 발생되었다.
In addition, due to the difference in tension of the multiple wires, not only the standard of the brick is not produced in a uniform and uniform form, but also problems such as unevenness of the cut surface and the formation of layers are also frequently generated.
상기와 같이, 육면체 형태로 생산되는 다결정 실리콘 잉곳 및 환봉의 형태로 생산되는 단결정 실리콘 잉곳에서 웨이퍼로의 양산을 위한 슬라이스 컷팅에 앞서 선행되는 잉곳을 다수의 블릭으로 분할하는 스퀘어링 절단에 있어, 잉곳의 절단 폭이 동일하게 절단되는 것을 보장할 수 없어 블릭 제품의 규격에 신뢰성이 떨어지는 문제점이 있었다.
As described above, the ingot in the polycrystalline silicon ingot produced in the form of a hexahedron and the ingot divided into a plurality of bricks prior to the slice cutting for mass production to the wafer from the single crystal silicon ingot produced in the form of a round bar, the ingot There is a problem that the cutting width of the same cannot be guaranteed to cut the same, the reliability of the brick product is less reliable.
하여 상기 본 발명은 잉곳의 절단 품질의 신뢰성을 확보할 뿐 아니라 와이어가 동일 텐션을 유지하여 컷팅 라인의 균일성을 유지하도록 하여, 생산성이 증대되고 효율적인 잉곳의 절단을 위한 잉곳용 스퀘어 컷팅장치를 제공함을 본 발명의 목적으로 한다.
The present invention to ensure the reliability of the cutting quality of the ingot as well as to maintain the same tension of the wire to maintain the uniformity of the cutting line, to increase the productivity and provides an ingot square cutting device for efficient cutting of the ingot It is for the purpose of the present invention.
본 발명은 상기 문제점을 해결하고 잉곳을 효율적으로 절단하기 위한 잉곳용 스퀘어 절단장치에 관한 것으로, 이송 레일(12)이 형성되는 베이스 플레이트(11)가 마련되는 베이스부(10)와, 상부에 잉곳 거치대(21)가 마련되어 절단될 잉곳(I)이 안치되되, 하부로 구동력을 제공하는 이송 모터(22)와 모터의 구동력을 받아 전진 및 후진운동하는 이송 클립(23)이 마련되는 잉곳 공급 대차(20)와, 지면과 수직하게 위치되되 구동 모터(32)의 구동에 의해 구동되는 구동 풀리(33)와 구동 풀리(33)의 일측 상부에 형성되는 다수 개의 가이드 풀리(34) 및 지면과 평행하게 위치되는 다수 개의 회전 풀리(35), 회전 풀리(35)와 어긋나게 마주하도록 위치되되 와이어(W)의 텐션을 조절하도록 하는 다수 개의 텐션조절 풀리(36), 귄취되는 와이어(W)를 하나의 일체로 연결하여 주는 보조 풀리(37)로 구성되는 승하강 대차(30)와, 승하강 대차(30)가 수직운동하도록 구동력을 부여하는 승하강 모터(41)와 베이스 플레이트(11)의 상부로 각 방향 다수 개 형성되는 승하강축(43) 및 승하강축(43)의 가이드 방향으로 승하강 대차(30)가 활주할 수 있도록 하는 승하강 레일(44)이 형성되는 승하강 구동부(40)로 구성되어 잉곳 절단 폭이 흐트러지지 않고, 잉곳 컷팅면이 균일한 잉곳 컷팅이 이루어지도록 하며, 각 방향 하나의 와이어로 동일 동작을 함으로써 다수의 컷팅 와이어가 실행할 수 있는 성능이 재현될 수 있도록 하여 효율성을 높인 특징을 갖는다.
The present invention relates to a square cutting device for ingot for solving the above problems and to efficiently cut the ingot, the
상기 구성을 갖는 본 발명 컷팅 장치는 환봉 형태로 양산되는 태양전지 단결정 실리콘 잉곳 및 육면체 형태로 양산되는 태양전지 다결정 실리콘 잉곳에서 웨이퍼 제조를 위한 박판 슬라이스 절단에 앞서 잉곳을 일정규격의 다수 개 블릭으로 절단하기 위한 태양전지 잉곳용 스퀘어 컷팅 장치로 균일한 잉곳 컷팅면이 형성되도록 함으로써 궁극적으로 잉곳의 품질을 향상시킬 뿐 아니라, 나아가 웨이퍼 품질의 신뢰성을 높일 수 있는 효과를 가져오게 된다.
The cutting device of the present invention having the above configuration cuts the ingot into a plurality of blocks of a predetermined standard prior to cutting a thin slice for wafer fabrication in a solar cell monocrystalline silicon ingot mass produced in the form of a round bar and a solar cell polycrystalline silicon ingot mass produced in the hexahedral form. By forming a uniform ingot cutting surface with a square cutting device for a solar cell ingot to ultimately improve not only the quality of the ingot, but also the effect of improving the reliability of the wafer quality.
또한, 각 방향 하나의 와이어로 동일 동작하는 다수 개의 컷팅 와이어가 재현될 수 있도록 하여 다수의 와이어 사용시 와이어의 마모도, 텐션 유지도 등에 따라 발생될 수 있는 불균일한 컷팅면 양산 등의 폐단을 없애고, 하나의 와이어로 균일 텐션 및 균일 절단면을 확보할 수 있도록 하여 효율성을 높인 특징을 갖는다.
In addition, it is possible to reproduce a plurality of cutting wires that operate in the same direction in one wire in each direction, eliminating the discontinuities such as the production of non-uniform cutting surface that can be generated according to the wear of the wires, tension retention, etc. It is possible to secure a uniform tension and a uniform cutting surface with the wire of the improved efficiency.
하강하여 컷팅 작업이 이루어지는 다수 조의 풀리에 권취된 와이어에서 동일한 텐션을 유지하지 못하고 어느 하나의 와이어의 텐션이 느슨하게 되면, 텐션을 유지하지 못하여 와이어 절단 능력이 떨어지게 되고, 이러한 와이어는 컷팅 작업 시간이 지체될 수 밖에 없는 바, 이에 다른 와이어들은 상기 와이어의 잉곳 컷팅이 완료될 때까지 대기하고 있어야 하는 등 각개 제어에서 발생되는 기존 잉곳 컷팅장치의 문제점을 해결하고, 작업 손실을 최소화하며, 작업성이 향상되는 특징이 있다.
If the tension of any of the wires is not maintained and the tension of any of the wires is loosened due to the wires wound on the pulleys in which the cutting work is being carried out, the wires are not cut and the cutting time of the wires is delayed. As a result, other wires have to wait until the ingot cutting of the wires is completed, thereby solving the problems of the existing ingot cutting device generated in each control, minimizing work loss, and improving workability. There is a characteristic to become.
하여, 상기 본 발명은 잉곳의 절단 품질의 신뢰성을 확보할 뿐 아니라 와이어가 동일 텐션을 유지하여 컷팅 라인의 균일성을 유지하도록 하여, 생산성이 증대되고 효율적인 잉곳의 절단을 위한 잉곳용 스퀘어 컷팅장치를 제공한다.
The present invention not only ensures the reliability of the cutting quality of the ingot, but also maintains the same tension of the wire to maintain the uniformity of the cutting line, thereby increasing the productivity and cutting the ingot square cutting device for efficient ingot cutting. to provide.
도 1은 종래의 잉곳용 스퀘어 컷팅장치를 도시한 일부 평면도
도 2는 본 발명 잉곳용 스퀘어 컷팅장치의 구성을 나타낸 평단면도
도 3은 본 발명 잉곳용 스퀘어 컷팅장치의 구성을 나타낸 정단면도
도 4는 본 발명 잉곳용 스퀘어 컷팅장치의 구성을 나타낸 측단면도
도 5는 본 발명 잉곳용 스퀘어 장치 승하강 대차부를 나타낸 평면도
도 6은 본 발명 잉곳용 스퀘어 장치 승하강 구동부를 나타낸 평면도
도 7은 본 발명 잉곳용 스퀘어 장치의 사용시 권취되는 와이어의 구성을 나타낸 사용상태 평면도1 is a partial plan view showing a conventional ingot square cutting device
Figure 2 is a plan sectional view showing the configuration of the square cutting device for ingot of the present invention
Figure 3 is a front sectional view showing the configuration of the square cutting device for ingot of the present invention
Figure 4 is a side cross-sectional view showing the configuration of a square cutting device for the present invention ingot
Figure 5 is a plan view showing the square device lifting and lowering unit for the present invention ingot
Figure 6 is a plan view showing the square device lifting device for ingot according to the present invention
Figure 7 is a plan view showing the configuration of the wire wound when using the present invention ingot square apparatus
본 발명은 태양전지용 실리콘 잉곳의 스퀘어 컷팅 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 환봉 형태로 양산되는 태양전지 단결정 실리콘 잉곳 및 육면체 형태로 양산되는 태양전지 다결정 실리콘 잉곳에서 웨이퍼 제조를 위한 박판 슬라이스 절단에 앞서 잉곳을 일정규격의 다수 개 블릭으로 절단하기 위한 태양전지 잉곳용 스퀘어 컷팅장치에 관한 것으로, 연계되어 회전하는 다수 개의 풀리에 가로방향 및 세로방향으로 각각 하나의 와이어를 권취하되, 가로방향 및 세로방향으로 권취된 각 방향 하나의 와이어로 다수의 컷팅 라인이 형성될 수 있도록 하여 잉곳 절단 폭이 흐트러지지 않고, 잉곳 컷팅면이 균일한 잉곳 컷팅이 이루어지도록 하며, 각 방향 하나의 와이어로 동일 동작을 함으로써 다수의 컷팅 와이어가 실행할 수 있는 성능이 재현될 수 있도록 하여 효율성을 높인 특징을 갖는다.
The present invention relates to a square cutting device of a silicon ingot for a solar cell, and more particularly, prior to thin slice cutting for wafer fabrication in a solar cell monocrystalline silicon ingot mass produced in the form of a round bar and a solar cell polycrystalline silicon ingot mass produced in the hexahedral form. The present invention relates to a square cutting device for a solar cell ingot for cutting an ingot into a plurality of blocks of a predetermined size. Ingot cutting width is not disturbed by making a single cutting line formed in one wire wound in each direction so that the ingot cutting surface is uniformly cut and the same operation is performed with one wire in each direction. The performance that multiple cutting wires can run can be reproduced So to have a characteristic with improved efficiency.
본 발명은 잉곳을 효율적으로 절단하기 위한 잉곳용 스퀘어 절단장치에 관한 것으로, 환봉 형태의 단결정 잉곳의 절단을 실시 예로 두어 본 발명을 기술하나 육면체 형태로 양산되는 다결정 잉곳의 절단 또한 본 발명 장치의 동일한 구동으로 컷팅 작업될 수 있음은 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 실시 가능한 것으로 그러한 변형 실시는 본 발명 권리범위 안에 속함은 자명한 바, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명 잉곳용 컷팅 장치를 상세히 설명하면, 도 1은 종래의 잉콧용 스퀘어 컷팅장치를 나타낸 것이며, 도 2는 본 발명 잉곳의 스퀘어 컷팅장치의 평단면도를 나타낸 것이며, 도 3은 본 발명 잉곳 스퀘어 컷팅장치의 정단면도를 나타낸 것이고, 도 4는 본 발명 잉곳 스퀘어 컷팅장치의 측단면도를 도시한 것이며, 도 5는 본 발명 잉곳 스퀘어 컷팅장치 승하강 대차부를 도시한 일부 평면도이고, 도 6은 본 발명 잉곳 스퀘어 컷팅장치 승하강 구동부를 나타낸 일부 평면도이며, 도 7은 본 발명 잉곳 스퀘어 컷팅장치 사용시 권취되는 와이어의 구성을 나타낸 사용상태 평면도를 도시한 것으로, The present invention relates to an ingot square cutting device for efficiently cutting an ingot, and describes the present invention with an example of cutting a single-shaped ingot in the form of a round bar, but the cutting of a polycrystalline ingot produced in a hexahedral form is also the same as that of the apparatus of the present invention. It can be cut by the drive can be anyone who has a general knowledge in the field of the present invention can be modified and implemented such a modification is within the scope of the present invention bar, the present invention with reference to the accompanying drawings Referring to the ingot cutting device in detail, Figure 1 shows a conventional ingot square cutting device, Figure 2 shows a planar cross-sectional view of the square cutting device of the ingot of the present invention, Figure 3 of the present invention ingot
환봉 형태로 양산되는 태양전지 단결정 실리콘 잉곳으로부터 웨이퍼로의 구현을 위한 효율적인 잉곳 절단을 위해 창안된 본 발명 컷팅장치는 크게 네 부분으로 구성되는 바, 이송 레일(12)이 형성되는 베이스 플레이트(11)가 마련되는 베이스부(10)와, 상부에 잉곳 거치대(21)가 마련되어 절단될 잉곳(I)이 안치되되, 하부로 구동력을 제공하는 이송 모터(22)와 모터의 구동력을 받아 전진 및 후진운동하는 이송 클립(23)이 마련되는 잉곳 공급 대차(20)와, 지면과 수직하게 위치되되 구동 모터(32)의 구동에 의해 구동되는 구동 풀리(33)와 구동 풀리(33)의 일측 상부에 형성되는 다수 개의 가이드 풀리(34) 및 지면과 평행하게 위치되는 다수 개의 회전 풀리(35), 회전 풀리(35)와 어긋나게 마주하도록 위치되되 와이어(W)의 텐션을 조절하도록 하는 다수 개의 텐션조절 풀리(36), 귄취되는 와이어(W)를 하나의 일체로 연결하여 주는 보조 풀리(37)로 구성되는 승하강 대차(30)와, 승하강 대차(30)가 수직운동하도록 구동력을 부여하는 승하강 모터(41)와 베이스 플레이트(11)의 상부로 각 방향 다수 개 형성되는 승하강축(43) 및 승하강축(43)의 가이드 방향으로 승하강 대차(30)가 활주할 수 있도록 하는 승하강 레일(44)이 형성되는 승하강 구동부(40)로 구성되어 각 방향 하나의 와이어로 동일 동작하는 다수의 컷팅 와이어가 재현될 수 있도록 하는 구성을 갖는다.
The cutting device of the present invention, which has been devised for efficient ingot cutting for implementing a solar cell from a single-crystal silicon ingot produced in a round bar shape to a wafer, is composed of four parts, a
우선 베이스부(10)의 구성을 살펴보면, 사각의 프레임으로 형성되는 베이스 플레이트(11)와 길이방향 상부로 후술하는 공급 대차(20)가 이송되도록 조력하는 한 쌍의 이송 레일(12)이 형성되도록 구성되어, 공급 대차(20)가 이송 레일(12) 상에서 활주하도록 구성된다.
Looking at the configuration of the
한편, 상기 베이스부(10)의 상부로는 공급대차(20)가 배치되어 전진 및 후진 운동하도록 구성되는 바, 상기 공급대차(20)의 상부로는 잉곳이 거치되어 궁극적으로 잉곳이 컷팅될 지점까지 운반하는 역할을 하게 된다.On the other hand, the upper portion of the
상기 공급대차(20)는 상부로는 잉곳이 거치되는 잉곳 거치대(21)가 마련되되, 공급대차(20)의 실질적 구동력을 제공하는 이송모터(22)가 공급대차(20)의 하부에 구비되어 공급대차(20)가 전진 및 후진 운동할 수 있도록 구성되며, 상기 이송모터(22)의 구동력은 베이스부(10)의 이송 레일(12)상에 결합되는 이송 클립(23)과의 연계로 공급대차(20)에 제공되게 된다.
The
다음으로, 실질적인 잉곳 컷팅작업이 수행되는 승하강 대차(30)를 살펴보면, 동일한 구성으로 가로방향 및 세로방향 각 1개씩 마련되는 바, 상기 승하강 대차(30)는 후술하는 승하강 구동부(40)의 조력으로 수직 운동하게 되며, 이를 위해 승하강 대차(30)의 양 측면으로 승하강 구동부(40)와 연계되는 다수 개의 승하강 클립(31)이 형성되게 된다.Next, looking at the elevating
한편, 상기 승하강 대차(30) 상에는 컷팅 와이어(W)가 배치되게 되는데, 도 7에서 도시된 바, 와이어(W)가 회전할 수 있도록 구동력을 제공하는 구동모터(32)와 구동모터(32)의 구동에 의해 회전하는 구동 풀리(33)를 비롯하여 연계되어 회전하는 다수의 풀리에 권취되어 무한회전하도록 구성되며, 각 방향 하나의 와이어(W)가 다수의 풀리에 권취되어 각 방향 다수 개의 컷팅 라인이 형성되도록 구성되게 된다.
On the other hand, the cutting wire (W) is disposed on the lifting
상기 구동 풀리(33)는 구동 모터(32)의 구동에 의해 회전하되 하나의 구동모터(32)가 두 개의 구동 풀리(33)와 연계되어 회전하도록 하며, 상기 구동 풀리(33)는 지면과 수직하게 위치되어 회전하는 것으로, 상기 구동 풀리(33)는 일정간격 이격된 위치에 마주하도록 배치되는 다른 두 개의 구동 풀리(33)를 회전시켜 주게 된다.The
한편, 구동 풀리(33)의 일측 상부로는 가이드 풀리(34)가 형성되게 되는 바, 상기 가이드 풀리(34)는 지면과 수직하게 위치되어 회전하며, 각 구동 풀리(33)의 측면으로 한 개씩 배치되게 된다.On the other hand, the
또한, 승하강 대차(30)의 일측부로는 회전 풀리(35)가 형성되는 바, 지면과 평행하게 위치되어 권취되는 와이어(W)의 회전에 의해 회전되는 것으로, 두 개의 가이드 풀리(34) 사이에 연계되어 회전하게 된다.In addition, one side of the elevating
한편, 승하강 대차(30)의 타측부로 상기 회전 풀리(35)와 일정간격 이격된 위치에 어긋나게 마주하도록 배치되는 텐션조절 풀리(36)는 지면과 평행하게 위치되어 권취되는 와이어(W)의 회전에 의해 회전되는 것으로, 두 개의 가이드 풀리(34) 사이 일측면에 연계되어 회전하며, 장시간 고속회전하는 와이어(W)가 느슨해질 경우 텐션을 조절해주도록 구성된다.On the other hand, the
다수의 풀리에 권취되는 와이어(W)가 다수 개가 아닌 하나의 와이어(W)를 다수 풀리에 연계, 권취시켜 회전할 수 있도록 지지하는 보조 풀리(37)는 회전 풀리(35)의 측면에 위치되며, 권취되는 와이어(W)의 두 모서리부를 지지하며 회전하게 된다.
상기 보조 풀리(37)로 두 모서리부를 지지받는 하나의 와이어(W)는 하나의 가이드 풀리(34)와 두 개의 이격된 구동 풀리(33), 그리고 하나의 가이드 풀리(34)와 이격된 다른 하나의 가이드 풀리(34), 텐션조절풀리(36)를 순차적으로 경유, 권취되고, 텐션조절풀리(36)를 지나 다시 역방향으로 가이드 풀리(34), 이격된 두 개의 구동 풀리(33)와 가이드 풀리(34)를 거쳐, 회전 풀리(35)에 권취가 이루어지면, 하나의 컷팅 와이어(W)가 두 개의 컷팅 라인을 형성하는 형태가 되며, 회전 풀리(35)를 경유하여, 상기 다수 풀리에 상기와 같은 동일한 권취 경유를 거치게 되면, 다수의 컷팅 라인이 형성되게 되는 것으로, 본 발명 도시화된 실시에 있어서는 하나의 방향에 6개의 컷팅 라인이 형성되도록 구성하여, 25개의 단결정 잉곳을 한번의 작업으로 컷팅하기 위한 구조를 나타내고 있다.
One wire W supporting two corner portions by the
한편, 상기 컷팅 와이어(W)는 외주연에 절삭용 다이아몬드가 구비된 슬리브관을 로프형 와이어에 일정 간격으로 다수를 결합하여 이루어진 것인데, 다수의 풀리에 권취되어 고속회전되며 끊김이 없는 무단형으로 이루어져 무한 회전이 가능한 것이다.
On the other hand, the cutting wire (W) is made by combining a plurality of sleeve pipe with a diamond for cutting on the outer periphery at a predetermined interval, the winding wire is wound around a plurality of pulleys to rotate at high speed and without endless type Infinite rotation is possible.
또한, 상기 승하강 대차(30)는 가로방향 및 세로방향으로 각각 하나씩 양방향 교차되도록 배치되며, 상기 와이어(W)와 승하강대차(30)의 구조는 어느 한 방향의 승하강 대차(30)가 우선하여 하강하여 잉곳 컷팅작업이 개시되면 다른 방향의 승하강 대차(30)의 컷팅이 이루어지는, 순차적인 잉곳 컷팅이 이루어지게 되는 것이다.
In addition, the elevating
상기 승하강 대차의 컷팅구조는 상술한 실시 예에 따른 환봉 형태의 단결정 잉곳에도 적용됨은 물론이거니와, 육면체 형태의 다결정 잉곳에도 응당 적용가능한 것으로, 단결정 잉곳은 컷팅될 잉곳을 거치대에 하나씩 거치하여 잉곳의 사방을 절단하는 것으로 스퀘어링 컷팅 작업이 이루어지는 것이며, 다결정 잉곳의 컷팅시에는 육면체로 양산되는 잉곳을 거치대에 안치시키고 양방향 동시에 동작되는 와이어를 하강시켜 잉곳을 컷팅하게 되는 것으로 양방향 각각 6개 배치되는 와이어를 하강시키면 잉곳을 가로, 세로 각 방향으로 7등분 할 수 있으며, 7등분된 잉곳의 셀 가운데 사용이 불가한 바깥 테두리 부분을 제외하고 나면 5×5, 즉 25개로 스퀘어 컷팅할 수 있게 되는 것이다.The cutting structure of the elevating bogie is not only applied to the round rod-shaped single crystal ingot according to the above-described embodiment, but also applicable to the polyhedral polycrystalline ingot, and the single crystal ingot is mounted on the cradle one by one to the ingot to be cut. The cutting of the square is done by cutting the square, and when cutting the polycrystalline ingot, the ingot produced as a cube is placed in the holder and the wires that are simultaneously operated in both directions are lowered to cut the ingot. If you lower the ingot, you can divide the ingot into seven horizontal and vertical directions, and after cutting the outer edges that cannot be used among the cells of the seven ingots, 5 × 5, that is, the square can be cut to 25.
또한, 상기 다수 개의 풀리는 장착 수를 달리하여 생성되는 컷팅 라인에 의해 분할되는 셀의 수를 변경할 수도 있는 바, 상술한 바와 같이 다수 풀리의 갯수의 변경 및 생성되는 컷팅 라인의 변형은 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 본 발명의 요지를 벗어나지 않고도 다양하게 변경하여 실시할 수 있으므로 이러한 변형실시는 본 발명의 권리범위 내에 속하는 것임이 자명한 사실이라 하겠다.
In addition, the number of cells divided by the cutting lines generated by changing the number of mounting the plurality of pulleys may be changed. Anyone having ordinary skill in the art can make various changes without departing from the gist of the present invention, and it will be apparent that such modifications are within the scope of the present invention.
상기 승하강 대차(30)가 잉곳을 컷팅하기 위해서는 상승 및 하강의 수직운동이 수행되어야 하는 바, 이는 승하강 구동부(40)에 의해 이루어지게 되는데, 상기 승하강 구동부(40)는 베이스 부(10)의 상부에 고정 설치되는 승하강 축(43)과 상기 승하강 축(43)에 구동력을 부여하는 승하강 모터(41) 및 승하강 모터(41)의 구동력을 승하강 축(43)으로 연계하여 주는 회전축(42)이 형성되게 된다.In order for the elevating
또한, 각 방향 승하강 대차(30)의 네 측면으로는 승하강 레일(44)이 형성되어, 상기 승하강 대차(30)의 승하강 클립(31)이 결착되도록 구성된다.In addition, the elevating
상기 승하강 축(43)은 승하강 모터(41)의 정, 역 구동에 의해 회전하게 되며, 이에 승하강 클립(31)이 승하강 레일(44) 상에서 활주하여 승하강 대차(30)의 수직운동을 지지하게 된다.
The elevating
상기 구성으로 이루어지는 본 발명은 잉곳 거치대(21)에 잉곳(I)을 올려놓은 후 승하강 대차(30)의 수직하부에 위치되도록 이송시킨 다음, 와이어(W)를 고속회전시킨 상태에서, 컷팅 와이어(W)가 장착된 승하강 대차(30)를 각 방향 순차적으로 하강시켜 잉곳을 스퀘어 컷팅하게 된다. According to the present invention having the above configuration, after placing the ingot I on the
이 때, 작업자가 조작반(미도시)을 조작하여 제어부를 통해 각 모터들에 의해 동작하는 각 구성부를 제어(작동유무, 속도조절 등)할 수 있도록 한다.At this time, the operator can operate the operation panel (not shown) to control each component operated by each motor through the control unit (with or without operation, speed control, etc.).
한편, 스퀘어 컷팅이 최종 완료되면 각 구성부가 상기의 과정을 역순하여 최초의 위치로 복귀되게 되며, 상기의 컷팅 공정을 반복하여 시행하면 다수 블릭이 양산되고, 상기의 공정으로 마련된 블릭으로 웨이퍼로 구현되기 위한 슬라이스 컷팅 작업까지 완료되면 태양전지 웨이퍼로 양산되게 되는 것이다.
On the other hand, when the square cutting is finally completed, each component is returned to the original position by reversing the above process, and if the repeated cutting process is repeatedly performed, a large number of bricks are mass produced, and the block is implemented as a block prepared by the above process. When the slice cutting operation is completed, the solar cell wafer will be mass-produced.
I : 잉곳(Ingot) 10 : 베이스 부
11 : 베이스 플레이트 12 : 이송 레일
20 : 잉곳 공급 대차 21 : 잉곳 거치대
22 : 이송 모터 23 : 이송 클립
30 : 승하강 대차 31 : 승하강 클립
32 : 구동 모터 33 : 구동 풀리
34 : 가이드 풀리 35 :회전 풀리
36 : 텐션조절 풀리 37 :보조 풀리
40 : 승하강 구동부 41 : 승하강 모터
42 : 회전축 43 : 승하강축
44 : 승하강 레일 W : 와이어(Wire)I: Ingot 10: Base part
11
20: ingot supply cart 21: ingot holder
22: feed motor 23: feed clip
30: lifting and lowering cart 31: lifting and lowering clip
32: drive motor 33: drive pulley
34: guide pulley 35: rotating pulley
36: tension control pulley 37: auxiliary pulley
40: lift driver 41: lift motor
42: rotating shaft 43: lifting shaft
44: lifting rail W: wire
Claims (3)
이송 레일(12)이 형성되는 베이스 플레이트(11)가 마련되는 베이스부(10)와,
상부에 잉곳 거치대(21)가 마련되어 절단될 잉곳(I)이 안치되되, 하부로 구동력을 제공하는 이송 모터(22)와 모터의 구동력을 받아 전진 및 후진운동하는 이송 클립(23)이 마련되는 잉곳 공급 대차(20)와,
구동력을 제공하는 구동 모터(32)와 지면과 수직하게 위치되되 구동 모터(32)의 구동에 의해 구동되는 구동 풀리(33) 및 무한회전하는 하나의 와이어(W)를 권취시킬 수 있도록 연계되는 다수 개의 풀리가 마련되는 승하강 대차(30)와,
승하강 대차(30)가 수직운동하도록 구동력을 부여하는 승하강 모터(41)와 베이스 플레이트(11)의 상부로 각 방향 다수 개 형성되는 승하강 축(43) 및 승하강축(43)의 가이드 방향으로 승하강 대차(30)가 활주할 수 있도록 하는 승하강 레일(44)이 형성되는 승하강 구동부(40)로 구성되어 잉곳 컷팅면이 균일한 잉곳 컷팅이 이루어지도록 하며, 각 방향 하나의 와이어로 동일 동작하는 다수 개의 컷팅 와이어가 재현될 수 있도록 함을 특징으로 하는 태양전지 잉곳용 스퀘어 컷팅 장치.
In the square cutting device of the silicon ingot for solar cells,
A base portion 10 having a base plate 11 on which a transfer rail 12 is formed,
Ingot (21) is provided in the upper ingot holder 21 is placed in the ingot to be cut, the ingot is provided with a transfer motor 22 for providing a driving force to the bottom and a transfer clip 23 for moving forward and backward by receiving the driving force of the motor With a supply truck 20,
A plurality of drive motors 32 that provide driving force and a plurality of motors which are positioned perpendicular to the ground and which are capable of winding a drive pulley 33 driven by the drive of the drive motor 32 and one wire W that rotate indefinitely. The elevating cart 30 in which the dog pulleys are provided,
The guide shafts of the elevating shaft 43 and the elevating shaft 43, which are formed in a plurality of directions in each of the elevating motor 41 and the base plate 11, which impart driving force so that the elevating bogie 30 moves vertically. The elevating drive unit 40 is formed with an elevating rail 44 which allows the elevating bogie 30 to slide so that the ingot cutting surface has a uniform ingot cutting, and with one wire in each direction. Square cutting device for a solar cell ingot, characterized in that a plurality of cutting wires of the same operation can be reproduced.
승하강 대차(30)는 구동력을 제공하는 구동 모터(32)와 지면과 수직하게 위치되되 구동 모터(32)의 구동에 의해 구동되는 구동 풀리(33)와 구동 풀리(33)의 일측 상부에 형성되는 다수 개의 가이드 풀리(34) 및 지면과 평행하게 위치되는 다수 개의 회전 풀리(35), 회전 풀리(35)와 어긋나게 마주하도록 위치되되 와이어(W)의 텐션을 조절하도록 하는 다수 개의 텐션조절 풀리(36), 귄취되는 와이어(W)를 하나의 일체로 연결하여 주는 보조 풀리(37)로 구성되어 하나의 컷팅 와이어가 상기 다수의 풀리에 권취될 수 있도록 구성되되, 가로방향 및 세로방향으로 각 방향 하나씩 승하강 대차(30)가 형성되도록 하여 와이어가 교차 배치될 수 있도록 형성함을 특징으로 하는 태양전지 잉곳용 스퀘어 컷팅 장치.
The method of claim 1,
The lifting and lowering trolley 30 is positioned perpendicular to the ground and the driving motor 32 that provides the driving force, and is formed on one side of the driving pulley 33 and the driving pulley 33 driven by the driving of the driving motor 32. A plurality of guide pulleys 34 and a plurality of rotary pulleys 35 are positioned parallel to the ground, a plurality of tension adjustment pulleys to be positioned to face the rotation pulley 35 to adjust the tension of the wire (W) ( 36), consisting of an auxiliary pulley (37) connecting the wire (W) to be pulled integrally so that one cutting wire can be wound around the plurality of pulleys, each direction in the horizontal and vertical directions Square cutting device for a solar cell ingot, characterized in that the wires are formed so that the lifting and lowering bogie 30 is formed one by one cross.
구동 풀리(33)는 구동 모터(32)의 구동에 의해 회전하되 하나의 구동모터(32)가 두 개의 구동 풀리(33)와 연계되어 회전하도록 하며, 지면과 수직하게 위치되어 회전하도록 구성되되, 구동 풀리(33)의 일정 간격 이격된 위치에 마주하도록 배치되는 다른 두 개의 구동 풀리(33)를 회전시켜 주도록 구성되며, 가이드 풀리(34)는 구동 풀리(33)의 일측 상부로 형성되되, 지면과 수직하게 위치되어 회전하며 각 구동 풀리(33)의 측면으로 한 개씩 배치되고, 회전 풀리(35)는 승하강 대차(30)의 일측부에 지면과 평행하게 위치되어 권취되는 와이어(W)의 회전에 의해 회전되되, 두 개의 가이드 풀리(34) 사이에 연계되어 회전하도록 구성되며, 텐션조절 풀리(36)는 회전 풀리(35)와 일정간격 이격된 위치에 어긋나게 마주하도록 배치되되, 지면과 평행하게 위치되어 와이어(W)의 텐션을 조절해주도록 구성되며, 보조 풀리(37)는 하나의 와이어(W)가 다수 개의 풀리에 권취되어 무한회전할 수 있도록 권취되는 와이어(W)의 두 모서리부를 지지하도록 구성되어 상기 보조 풀리(37)로 두 모서리부를 지지받는 하나의 와이어(W)는 하나의 가이드 풀리(34)와 두 개의 이격된 구동 풀리(33), 그리고 하나의 가이드 풀리(34)와 이격된 다른 하나의 가이드 풀리(34), 텐션조절풀리(36)를 순차적으로 경유·권취되고, 텐션조절풀리(36)를 지나 다시 역방향으로 가이드 풀리(34), 이격된 두 개의 구동 풀리(33)와 가이드 풀리(34)를 거쳐, 회전 풀리(35)에 권취가 이루어지면, 하나의 컷팅 와이어(W)가 두 개의 컷팅 라인을 형성하는 형태가 되며, 회전 풀리(35)를 경유하여, 상기 다수 풀리에 상기와 같은 동일한 권취 경유를 거침으로써 다수의 컷팅 라인이 형성되도록 함을 특징으로 하는 태양전지 잉곳용 스퀘어 컷팅 장치.The method of claim 2,
The drive pulley 33 is rotated by the drive of the drive motor 32, but one drive motor 32 is rotated in association with the two drive pulleys 33, and is configured to rotate perpendicular to the ground, It is configured to rotate the other two driving pulleys 33 disposed to face at a predetermined spaced apart position of the drive pulley 33, the guide pulley 34 is formed to the upper side of the driving pulley 33, Are rotated vertically and disposed one by one side of each driving pulley 33, and the rotary pulley 35 is positioned on one side of the elevating bogie 30 in parallel with the ground and wound of the wire W. Is rotated by the rotation, it is configured to rotate in connection between the two guide pulleys 34, the tension control pulley 36 is disposed to face the rotational pulley 35 to be offset at a predetermined distance, parallel to the ground Of wire (W) The auxiliary pulley 37 is configured to adjust the tension, and the auxiliary pulley is configured to support two edge portions of the wire W wound so that one wire W is wound around a plurality of pulleys and rotates indefinitely. 37, one wire (W) supported by the two corners is one guide pulley (34), two spaced drive pulley (33), and one guide pulley (34) spaced apart from the other guide pulley ( 34), the tension control pulley 36 is sequentially passed and wound, and after passing through the tension control pulley 36, the guide pulley 34, two drive pulleys 33 and the guide pulley 34 spaced apart. When the winding is made to the rotary pulley 35, one cutting wire W forms a form of two cutting lines, and the same winding is applied to the plurality of pulleys via the rotary pulley 35. By passing through, a number of cutting lines are formed. Square cutting device for solar cell ingot, characterized in that.
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