KR20100132201A - 태양전지 제조 공정시스템 - Google Patents
태양전지 제조 공정시스템 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20100132201A KR20100132201A KR1020090050906A KR20090050906A KR20100132201A KR 20100132201 A KR20100132201 A KR 20100132201A KR 1020090050906 A KR1020090050906 A KR 1020090050906A KR 20090050906 A KR20090050906 A KR 20090050906A KR 20100132201 A KR20100132201 A KR 20100132201A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- substrate
- conveyor
- unit
- loading
- texturing
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 35
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 185
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 76
- 238000007639 printing Methods 0.000 claims abstract description 26
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000007888 film coating Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000009501 film coating Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000011068 loading method Methods 0.000 claims description 88
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 62
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 20
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 20
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 14
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 14
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 13
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 12
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 4
- 238000004148 unit process Methods 0.000 claims description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 2
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 abstract description 11
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 abstract description 11
- 230000007547 defect Effects 0.000 abstract description 3
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 21
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 17
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 17
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 11
- 239000006117 anti-reflective coating Substances 0.000 description 7
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 7
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 7
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 6
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 5
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 4
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 2
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 2
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 2
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 2
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004205 SiNX Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 description 1
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000004323 axial length Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 1
- 230000008034 disappearance Effects 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000010329 laser etching Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- RLOWWWKZYUNIDI-UHFFFAOYSA-N phosphinic chloride Chemical compound ClP=O RLOWWWKZYUNIDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 1
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 1
- 239000005368 silicate glass Substances 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
- Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
Abstract
본 발명은 태양전지 제조 공정 시스템에 관한 것으로서, 태양전지 제조 공정을 연속 처리할 수 있도록 텍스처링유닛, 확산유닛, 산화막 제거유닛, 반사 방지막 코팅유닛, 전극 인쇄유닛, 및 P-N접합 분리유닛을 순차적으로 연결 설치하되, 상기 텍스처링유닛과 확산유닛에는 다결정 실리콘 웨이퍼와 단결정 실리콘 웨이퍼를 병행하여 동시에 처리할 수 있는 복수의 텍스처링부 및 확산부를 각각 병렬 설치하여 다결정 실리콘 태양전지와 단결정 실리콘 태양전지를 하나의 공정 라인에서 선택적으로 제조할 수 있게 함으로써, 공장 자동화에 따른 양산성 제고 및 설비 비용의 절감을 얻을 수 있을 뿐 아니라, 태양전지 제조단가를 현저히 감소시킬 수 있으며, 또한 각각의 공정 품질을 검사할 수 있는 모니터링부를 구비함으로써, 공정 효율의 향상은 물론 고품질의 태양전지 제조가 가능한 태양전지 제조 공정 시스템에 관한 것이다.
기판, 태양전지, 웨이퍼
Description
본 발명은 태양전지 제조 공정 시스템에 관한 것으로서, 태양전지 제조에 사용되는 다결정 실리콘 웨이퍼와 단결정 실리콘 웨이퍼를 병행하여 동시에 처리할 수 있도록 텍스처링유닛, 확산유닛, 산화막 제거유닛, 반사 방지막 코팅유닛, 전극 인쇄유닛, 및 P-N접합 분리유닛을 순차적으로 연결 설치하여 하나의 공정 라인에서 상이한 두 종류의 태양전지를 선택적으로 제조할 수 있게 함으로써, 공장 자동화에 따른 양산성 제고 및 설비 비용의 절감은 물론 고품질의 태양전지를 제조할 수 있는 태양전지 제조 공정 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 태양전지(Solar Cell)는 빛 에너지를 직접 전기 에너지로 변환하는 반도체 소자의 하나로서, 실리콘 웨이퍼(silicon wafer)를 가공하여 전자(electron)와 정공(hole)이 각각 구비되는 다른 극성의 N(negative)형 반도체 및 P(positive)형 반도체를 접합시키고 전극을 형성함으로써, P-N접합에 의한 태양광 발전의 원리를 이용하여 빛 에너지에 의한 전자의 이동을 통해 전기 에너지를 생산하게 되는 광전지이다.
상기와 같은 태양전지는 전력 생산을 위해 다수개의 모듈(module)과 태양전지 패널(panel)로 구성되는 태양전지 어레이(array)의 가장 최소 단위의 기본 소자로서, 다결정(poly crystal) 및 단결정(single crystal) 실리콘 태양전지 또는 비정질 실리콘 태양전지와 같은 실리콘계 태양전지와 화합물 반도체 태양전지 등으로 크게 분류된다.
다결정 실리콘 태양전지와 단결정 실리콘 태양전지는 에너지 변환효율에 다소 차이가 있는 것으로, 일반적으로 단결정 실리콘 태양전지가 다결정 실리콘 태양전지에 비해 에너지 변환효율이 조금 큰 반면, 제조 과정이 다소 복잡하고 제조 에너지가 크다는 단점이 있다.
실리콘계 태양전지는 실리콘을 성장시켜 하나의 실리콘 덩어리를 형성하는 잉곳(ingot)을 대략 200㎛의 얇은 두께로 절단하여 기판(웨이퍼)을 제조한 후, 이 기판을 여러 가공 공정을 통해 처리함으로써 제작되게 된다.
일반적으로 실린콘계 태양전지 제조공정은 상기와 같이 제조된 기판의 광 흡수율을 높이기 위한 텍스처링공정(Texturing,표면조직화공정), 의도적으로 첨가물을 고온에서 웨이퍼에 확산시켜 N층의 에미터층을 적층 형성함으로써 P-N접합을 형성시키는 확산공정(도핑공정), 웨이퍼 표면의 불순물을 제거하는 산화막 제거공정, 광반사 손실을 줄이기 위한 반사 방지막 코팅공정, 전후면 전극 인쇄공정, 및 누설 전류의 발생을 방지하기 위해 외측부의 N층 일부를 레이저 또는 식각액을 이용하여 제거함으로써 P-N접합 분리를 위한 P-N접합 분리공정으로 이루어진다.
상기와 같은 실린콘계 태양전지 제조 공정에 있어서, 다결정 실리콘 태양전 지와 단결정 실리콘 태양전지의 경우 각 공정상에서의 세부 환경 조건이나 처리 용액 등의 차이로 인해 각각 별도의 공정 라인에서 제조되게 된다.
따라서 종래의 실리콘계 태양전지 제조 공정은 첫째, 다결정 실리콘 웨이퍼와 단결정 실리콘 웨이퍼 별로 다른 공정 라인을 설치하여 별도로 각각 처리함으로써, 두 종류의 태양전지를 하나의 공정 라인에서 제조할 수 없어 공정 라인 설치에 막대한 설비 비용이 증가하게 되고, 둘째, 공정 효율 저하는 물론 공정 생산량의 증대에 한계가 있었으며, 셋째, 다결정 또는 단결정 태양전지에 대한 다양한 시장 수요에 효과적으로 대응할 수 없어 태양전지 생산성이 현저히 저하되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 다결정 실리콘 웨이퍼와 단결정 실리콘 웨이퍼를 하나의 공정 라인에서 각각의 공정 특성에 맞게 연속적으로 처리할 수 있도록 하여 공장 자동화에 따른 양산성 제고 및 공정 효율을 현저히 향상시키고자 하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 각 공정 단계에서의 공정 품질을 검사할 수 있는 모니터링부를 설치함으로써, 태양전지의 불량률 감소는 물론 고품질의 태양전지를 제조하고자 하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 하나의 라인에서 다결정 실리콘 웨이퍼와 단결정 실리콘 웨이퍼를 선택적으로 제조할 수 있게 함으로써, 설비 비용의 절감은 물론 태양전지의 특성에 따른 시장 수요에 효과적으로 대응할 수 있는 태양전지 제조 공정 시스템을 제공하고자 하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 다결정 기판과 단결정 기판의 표면을 병행하여 각각 텍스처링 할 수 있게 복수의 텍스처링부가 이격되어 병렬 설치되는 텍스처링유닛, 상기 텍스처링이 완료된 기판을 병행하여 P-N접합 처리할 수 있게 상기 복수의 텍스처링부에 각각 연결 설치되는 확산부로 구성된 확산유닛, 상기 확산유닛 공정에서 기판에 성장되는 산화막을 제거하는 산화막 제거유닛, 상기 산 화막 제거유닛에 연결 설치되어 상기 기판 표면에 반사 방지막을 코팅하는 반사 방지막 코팅유닛, 상기 반사 방지막 코팅유닛에 연결 설치되어 상기 기판에 금속 전극을 인쇄하는 전극 인쇄유닛, 및 상기 전극 인쇄유닛으로부터 이송되는 기판의 P-N 접합 분리를 실시하는 P-N접합 분리유닛을 포함하여 구성된다.
본 발명의 상기 텍스처링유닛은 롤러 딥 방식의 인라인 멀티 텍스처링부와 카세트 딥 방식의 카세트 싱글 텍스처링부로 구성된다.
또한 상기 확산유닛은 벨트 타입의 인라인 멀티 확산로와 튜브 타입의 카세트 튜브 확산로로 구성된다.
한편 상기 텍스처링유닛 전단부와, 상기 텍스처링유닛과 확산유닛 연결부, 및 상기 확산유닛과 산화막 제거유닛 연결부에는 상기 기판을 로딩시키는 제1,2,3로딩존을 각각 구비하되, 상기 제1,2,3,로딩존에는 상기 기판의 이송 방향을 변환시켜 선택적으로 다음 공정에 로딩시킬 수 있는 제1,2,3방향전환 컨베이어가 각각 설치된다.
이때 상기 제1방향전환 컨베이어는 상기 텍스처링유닛의 전단부 중앙에 설치되는 메인컨베이어, 상기 기판을 상기 텍스처링부에 각각 로딩시키는 로딩컨베이어, 및 상기 메인컨베이어의 양측부에 대칭되게 각각 설치되어 상기 기판이 상기 로딩컨베이어로 이송되도록 상기 메인컨베이어와 로딩컨베이어를 연결하는 복수의 연결컨베이어로 구성될 수 있다.
본 발명의 상기 메인컨베이어와 연결컨베이어는 상기 기판의 좌,우측 단부를 각각 지지할 수 있게 이격 설치되는 컨베이어벨트를 각각 구비하되, 상기 기판의 자동 이송이 가능하도록 상기 메인컨베이어와 연결컨베이어의 내측에는 상기 기판을 상향 이동시킴과 동시에 이송 방향을 변환시켜 상기 연결컨베이어 또는 로딩컨베이어에 탑재시킬 수 있도록 승강 가능하게 설치되는 복수의 컨버터가 각각 구비될 수 있다.
또 상기 제2방향전환 컨베이어는 상기 텍스처링부의 후단부에 각각 설치되는 메인컨베이어와 상기 확산부에 기판을 각각 로딩시키는 로딩컨베이어 및 상기 메인컨베이어와 로딩컨베이어에 각각 연결되도록 횡 방향으로 인접 설치된 한 쌍의 연결컨베이어로 구성하되, 상기 연결컨베이어는 상기 기판의 좌,우측 단부를 각각 지지할 수 있게 이격 설치되는 컨베이어벨트를 구비하되, 내측에는 상기 메인컨베이어로부터 기판을 이송받거나 상기 로딩컨베이어에 기판을 탑재시킬 수 있게 기판을 상,하 방향으로 이동시킴과 동시에 이송시킬 수 있도록 승강 가능하게 설치되는 복수의 컨버터가 구비될 수 있다.
또 상기 제3방향전환 컨베이어는 상기 확산부의 후단부에 각각 설치되는 메인컨베이어와 횡 방향으로 설치되는 연결컨베이어 및 상기 산화막 제거유닛 전단부에 설치되는 로딩컨베이어로 구성하되 상기 연결컨베이어에는 상기 기판의 좌,우측 단부를 각각 지지할 수 있게 이격 설치되는 컨베이어벨트를 구비하고, 내측에는 상기 메인컨베이어로부터 기판을 이송받거나 상기 로딩컨베이어에 기판을 탑재시킬 수 있게 기판을 상,하 방향으로 이동시킴과 동시에 이송시킬 수 있도록 승강 가능하게 설치되는 복수의 컨버터가 구비될 수 있다.
한편 상기 전극 인쇄유닛은 복수의 기판을 동시에 처리 가능하도록 복수로 병렬 설치될 수 있다.
또한 상기 반사 방지막 코팅유닛과 전극 인쇄유닛 사이에는 상기 기판을 로딩시키는 제4로딩존을 구비하되 상기 제4로딩존에는 상기 기판을 각각의 전극 인쇄유닛에 선택적으로 로딩시킬 수 있게 상기 기판의 이송 방향을 변환시킬 수 있는 제4방향전환 컨베이어가 설치될 수 있다.
상기 제4방향전환 컨베이어는 상기 반사 방지막 코팅유닛 후단부에 설치되는 메인컨베이어와 횡 방향으로 설치되는 연결컨베이어 및 상기 복수의 전극 인쇄유닛의 전단부에 각각 설치되는 로딩컨베이어로 구성하되 상기 연결컨베이어는 상기 기판의 좌,우측 단부를 각각 지지할 수 있게 이격 설치되는 컨베이어벨트를 구비하되, 내측에는 상기 메인컨베이어로부터 기판을 이송받거나 상기 로딩컨베이어로 기판을 전송할 수 있게 기판을 상,하 방향으로 이동시킴과 동시에 이송시킬 수 있도록 승강 가능하게 설치되는 복수의 컨버터가 구비될 수 있다.
또한 본 발명의 상기 제2,3로딩존에는 상기 기판의 공정 품질을 모니터링 할 수 있는 제1,2모니터링부가 각각 구비되어 상기 제2,3방향전환 컨베이어로부터 기판을 자동 이송받을 수 있게 설치된다.
또 상기 제4로딩존에는 상기 기판의 공정품질을 모니터링 할 수 있는 제3모니터링부가 구비되어 상기 제4방향전환 컨베이어로부터 기판을 자동 이송받을 수 있게 설치된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 첫째, 다결정 실리콘 태양전지와 단결정 실리콘 태양전지를 하나의 공정 라인에서 동시에 제조할 수 있어 공장 자동화에 따른 양산성 제고 및 설비 비용 절감의 효과가 있고, 둘째, 태양전지의 종류에 따른 다양한 시장 수요에 효과적으로 대응할 수 있으며, 셋째, 공정 효율의 향상을 통해 생산성을 현저히 향상시킬 수 있는 효과가 있고, 넷째, 각 공정 단계에서 공정 품질을 검사할 수 있어 태양전지의 불량률 감소는 물론 고품질의 태양전지를 제조할 수 있는 효과가 있다.
이하 본 발명에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 태양전지 제조 공정 시스템의 개략 평면도를 나타낸 것이다.
도시된 바와 같이, 본 발명은 텍스처링유닛(10), 확산유닛(20), 산화막 제거유닛(30), 반사 방지막 코팅유닛(40), 전극 인쇄유닛(50), 및 P-N접합 분리유닛(60)으로 구성된다.
본 발명의 태양전지 제조 공정 시스템의 전단부 및 후단부에는 다결정 또는 단결정 실리콘 웨이퍼(이하 '기판' 이라 함)를 공급하는 기판투입부(100) 및 기판선별부(190)가 각각 구비될 수 있으며, 기판투입부(100)와 기판선별부(190)에는 기판(300)이 자동 투입 또는 배출될 수 있게 컨베이어(도시하지 않음)가 설치될 수 있을 것이다.
한편 본 발명의 상기 공정 유닛들은 기판(300)을 연속 처리할 수 있도록 순차적으로 연결 설치되며, 텍스처링유닛(10)의 전단부, 텍스처링유닛(10)과 확산유닛(20)의 연결부, 확산유닛(20)과 산화막 제거유닛(30)의 연결부, 및 반사 방지막 코팅유닛(40)과 전극 인쇄유닛(50)의 연결부에는 다결정 또는 단결정 기판(300)을 선택적으로 자동 로딩시킬 수 있도록 제1,2,3,4로딩존(110,120,130,140)이 각각 구비된다.
또한 제2,3,4로딩존(120,130,140)에는 공정품질을 검사할 수 있는 제1,2,3모니터링부(160,170,180)가 설치된다.
먼저 텍스처링유닛(10)은 기판(300)이 실리콘 덩어리인 잉곳으로부터 박판 형태로 절단될 때 발생된 표면 손상을 제거함과 동시에 표면을 미세한 피라미드 또는 요철 구조화하는 표면 조직화(texrure) 공정을 수행하는 장치이다.
상기와 같은 텍스처링유닛(10)은 기판(300) 표면 조직화 공정을 통해 기판(300)의 표면적을 향상시키고, 표면 반사율을 저하시켜 광 흡수율을 향상시킴으로써, 태양전지의 효율을 향상시키고자 하는 것이다.
텍스처링유닛(10)은 복수의 확산부, 즉 다결정 기판을 처리하는 롤러 딥(roller- dip) 방식의 인라인 멀티 텍스처링부(11)와 단결정 기판을 처리하는 카세트 딥(cassette-dip) 방식의 카세트 싱글 텍스처링부(16)로 구성된다.
이때 인라인 멀티 텍스처링부(11)와 카세트 싱글 텍스처링부(16)는 서로 이격되게 병렬 설치되며, 통상적인 "wet-station" 설비를 이용한 습식 식각법을 통해 기판(300) 표면을 텍스처링하게 된다.
이하 인라인 멀티 텍스처링부(11)와 카세트 싱글 텍스처링부(16)를 도 2와 도 3을 참조하여 설명한다.
도 2는 롤러 딥 방식의 인라인 멀티 텍스처링부(11)의 개략적인 측면도를 나타낸 것이고, 도 3은 카세트 딥 방식의 카세트 싱글 텍스처링부(16)의 개략적인 측면도를 나타낸 것이다.
롤러 딥 방식의 인라인 멀티 텍스처링부(11)는 다결정 기판(300)의 표면을 텍스처링 하는 것으로서, 도 2에 도시된 바와 같이, 일정량의 식각액(250)이 저장된 식각액저장조(12) 내에 롤러 컨베이어(13)를 설치하여 다결정 기판(300)이 식각액(250)에 잠긴 상태에서 이송되도록 함으로써, 식각액(250)에 의해 표면을 조직화하는 것이다.
이때 기판(300)은 텍스처링 전에 통상적인 방법으로 세척과 건조(열풍 등) 공정이 수행될 수 있으며, 식각액(250)은 일반적으로 고온 상태의 NaCH 또는 KOH와 같은 강 알칼리 용액을 사용하게 된다.
한편 식각액저장조(12)의 전,후단부에서 기판(300)을 이송 지지하는 복수의 롤러 컨베이어(13)는 상,하로 승강 가능하게 설치하여 외부 컨베이어(도시하지 않음)와 연결되게 함으로써, 기판(300)의 투입과 배출이 자동으로 이루어지도록 할 수 있을 것이다.
또한 롤러 컨베이어(13)의 축 방향 길이를 길게 함으로써, 기판(300)을 횡 방향으로 다수 배치하여 동시에 다수개의 기판(300)이 처리되도록 할 수 있을 것이다.
한편 단결정 기판(300)을 텍스처링 하는 카세트 딥 방식의 카세트 싱글 텍스처링부(16)는 도 3에 도시된 바와 같이, 수백 개의 기판(300)이 일정 간격으로 장입된 카세트(350)를 식각액(250)이 저장된 식각액저장조(17) 내의 보트(18)에 장착하여 기판(300)이 식각액(250)에 일정 시간 잠기도록 함으로써, 수백 개의 기판을 동시에 처리하게 된다.
이때 식각액(250)은 일반적으로 상온 이하의 질산과 불산 혼합액을 사용하게 된다.
여기서 기판(300)은 작업자가 직접 카세트(350)에 장입하거나, 또는 로봇을 설치하여 자동 장입한 후 식각액저장조(17)에 투입할 수 있을 것이다.
한편 도 4와 도 5는 확산유닛(20)을 구성하는 복수의 확산부의 개략적인 측단면도를 각각 나타낸 것이다.
확산유닛(20)은 태양전지의 효율을 결정하는 가장 중요한 공정 중의 하나로서, P형 실리콘 웨이퍼에 N형 불순물(POCl3 또는 H3PO4 )을 고온에서 도핑(확산)시킴으로써, P형 실리콘 웨이퍼 외주면 전체에 N형 실리콘 웨이퍼가 적층된 P-N접합 구조의 기판(300)을 형성하는 것이다.
확산유닛(21)은 도 1에 도시된 바와 같이, 벨트 타입의 인라인 멀티 확산로(21)와 튜브 타입의 카세트 튜브 확산로(26)로 구성되며, 인라인 멀티 확산로(21)와 카세트 튜브 확산로(26)는 텍스처링유닛(10)의 각각의 확산부와 동일 축선상에서 연결되도록 서로 이격되어 병렬 설치된다.
벨트 타입의 인라인 멀티 확산로(21)는 도 4에 도시된 바와 같이, 확산챔버(22)가 구비되고, 롤러(25)에 의해 확산챔버(22)를 관통하여 순환 이송되는 컨베이어벨트(24)가 설치된다.
이때 컨베이어벨트(24)는 제2로딩존(120)으로부터 기판(300)을 이송받을 수 있게 설치될 수 있을 것이다.
한편 확산챔버(22)는 양측부에 기판(300) 투입구(22a)와 배출구(22b)가 각각 설치되고, 상부와 하부에는 고온의 분위기를 형성시키는 가열부(23)가 설치된다.
이때 고온(약 1000℃)의 확산챔버(22) 내에는 인(P)을 포함한 불순물이 스프레이됨으로써, 기판(300)은 표면에 불순물 이온이 선증착된 후 내부로 확산되어 P-N접합 구조를 형성하게 되는 것이다.
한편 튜브 타입의 카세트 튜브 확산로(26)는 도 5에 도시된 바와 같이, 일반적으로 고온의 분위기를 형성하는 열선이 설치된 석영튜브(28) 내에 단위 다발의 200 내지 400개의 기판(300)이 장입된 카세트(350)를 보트(27)에 설치하고, 석영튜브(28) 내에 불순물과 산소(O₂) 및 운반용 불활성 가스(N₂ 등) 등을 화살표와 같이 주입하여 다수개의 기판(300)을 동시에 처리하는 것이다.
한편 산화막 제거유닛(30)은 확산유닛(20)에서 처리가 완료된 기판(300) 표면에 불필요하게 성장되는 산화막을 제거하는 것이다.
즉 산화막은 확산유닛(20)에서 인을 포함한 불순물이 기판(300)에 확산될 때, 인을 포함한 산화물(phosphorous silicate glass, PSG)이 실리콘 내부에 존재하는 불순물을 석출하여 표면에 성장되는 것으로서, 태양전지 효율을 저하시키는 원인이 된다.
여기서 산화막 제거유닛(30)은 일반적으로 5% 정도로 희석된 불산 용액에 기판(300)을 담궈 처리하는 것으로서 일반적인 "wet-station" 설비에서 처리하게 된다.
한편 반사 방지막 코팅유닛(40)은 기판(300) 표면으로 입사하는 빛의 반사손실을 방지하고, 빛의 굴절율과 두께를 조절하여 표면 반사를 최소화시키기 위해 기판(300) 표면에 반사 방지막(Antireflection coating, ARC)을 코팅하는 장치이다.
반사 방지막 코팅유닛(40)은 통상적인 플라즈마 여기 화학 기상증착(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition, PECVD) 장비를 사용할 수 있으며, 일반적으로 질화 실리콘(SiNx)이나 SiO₂/TiO₂를 적층시켜 코팅함으로써, 상층에서 반사된 빛과 하층에서 반사된 빛이 서로 상쇄 간섭을 일으키도록 하여 기판(300) 표면에서의 빛 반사를 줄임과 동시에 특정 파장대의 선택성을 증가시켜 빛의 반사를 최소화시키는 것이다.
한편 전극 인쇄유닛(50)은 태양전지에서 발생된 전하(charge)가 외부로 흐르도록 해주는 통로 역할을 하는 금속 전극(55,56)(도12에 도시함)을 기판(300) 표면에 프린팅 하는 것으로서, 양산성을 고려하여 복수로 병렬 설치될 수 있다.
전극 인쇄유닛(50)은 기판(300)의 전면과 후면에 스크린 프린팅으로 전극 패턴을 인쇄하는 것으로서, 일반적으로 은(Ag)이나 알루미늄(AL) 등이 사용되며, 건조 및 소성(firing) 과정을 통해 이루어진다.
즉 전극 인쇄유닛(50)은 고온 열처리를 통해 금속이 실리콘 표면에 녹아 침 투되어 화학적 결합을 유도함으로써, 저항을 최소화하고 전류 흐름을 향상시키는 것이다.
이때 전극 패턴은 일반적으로 빛의 흡수 손실과 면저항을 고려하여 grid pattern으로 설계하게 되며, 다수개의 일정 간격의 finger 전극과 이에 교차 형성되는 복수의 버스 바(bus-bar)로 구성된다.
이때 기판(300)에 형성되는 전하는 실리콘과 전극(55,56)과의 접촉저항, 금속 전극(55,56) 자체의 저항, 기판(300) 자체의 저항, 및 전자가 인접된 그리드(grid)까지 이동할 때 받는 에미터층에서의 저항 등 많은 저항을 받게 된다.
따라서 전극(55,56)은 빛의 유효 입사 면적이 최소화되는 범위 내에서 기판(300) 상에 적절한 면적을 차지할 수 있도록 버스바의 폭이나 finger 폭 또는 이격거리 등을 적절히 조합하여 패턴화되며, 일반적으로 금속 전극(55) 면적이 기판 전체 면적의 6~8% 정도를 점유하도록 형성된다.
한편 전극 인쇄유닛(50) 후단부에는 P-N접합 분리유닛(60)이 설치된다.
P-N접합 분리유닛(60)은 누설 전류의 발생을 방지하기 위하여 P-N접합 상태의 기판(300) 외측부의 N층(에미터층) 일부를 분리 제거하는 단계로서, 일반적으로 레이저 식각장치를 이용한 레이저 분리법(laser isolation), 또는 플라즈마를 이용하는 플라즈마 식각법 (plasma edge isolation), 또는 식각액을 이용하는 습식 식각법(wet etch) 등을 통해 기판(300)을 식각 처리하게 된다.
즉 기판(300)은 확산(도핑)공정의 특성상 P형 웨이퍼의 외주면 전체에 인(P)이 확산되어 N형의 에미터층이 P형 웨이퍼의 외주면 전체를 둘러싸게 되는 P-N접합 을 형성하기 때문에 기판(300) 상부의 테두리를 따라 N층을 식각 처리하여 상부와 하부가 전기적으로 분리되도록 하는 것이다.
한편 본 발명의 태양전지 제조 공정 시스템의 제1,2,3,4로딩존(110,120,130,140)에는 다결정 기판(300)과 단결정 기판(300)을 선택적으로 이송시키거나 복수의 방향으로 이송시킬 수 있도록 제1,2,3,4방향전환 컨베이어(210,220,230,240)가 각각 설치된다.
제1로딩존(110)의 제1방향전환 컨베이어(210)는 기판투입부(100)로부터 투입되는 다결정 또는 단결정 기판(300)을 선택적으로 인라인 멀티 텍스처링부(11)와 카세트 싱글 텍스처링부(16)로 각각 공급하는 것으로서, 도 6 내지 도 8을 참조하여 상세히 설명한다.
도 6은 제1로딩존(110)의 평면도를, 도 7은 제1방향전환 컨베이어(210)의 부분 확대도를, 도 8은 컨버터(200)의 개략적인 측면도를 각각 나타낸 것이다.
제1방향전환 컨베이어(210)는 도 6에 도시된 바와 같이, 메인컨베이어(211)와 연결컨베이어(214) 및 로딩컨베이어(217)로 구성된다.
메인컨베이어(211)는 기판투입부(100)와 동일 축선 상에 연결 설치되며, 기판(300)의 좌,우측 하단부를 각각 지지할 수 있게 롤러에 의해 순환 이송되는 컨베이어벨트(211a)가 이격되게 양측 프레임에 각각 설치되고, 그 내측부에는 두 개의 컨버터(200)가 기판(300) 이송 방향으로 이격되게 설치된다.
컨버터(200)는 기판(300)을 지지함과 동시에 이송시킬 수 있도록 복수의 지지롤러(205)가 회전 가능하게 구비되며, 일반적인 볼스크류나 LM가이드 등을 구동 하여 승강 가능하게 설치할 수 있을 것이다.
한편 연결컨베이어(214)는 두 개의 컨버터(200)에 각각 대응되게 설치하되, 컨버터(200)로부터 기판(300)을 이송받을 수 있도록 일단이 메인컨베이어(211)의 양측 프레임에 각각 인접되도록 설치된다.
이때 연결컨베이어(214)는 메인컨베이어(211)와 마찬가지로 한 쌍의 컨베이어벨트(214a)가 롤러에 의해 순환 이송되도록 이격되게 설치되며, 기판(300)을 로딩하는 로딩컨베이어(217)의 개수에 대응되게 다수개의 컨버터(200)가 내측부에 승강 가능하게 설치된다.
여기서 연결컨베이어(214)의 컨베이어벨트(214a)는 메인컨베이어(211)의 컨베이어벨트(211a)보다 약간 높은 위치에 설치됨과 동시에 컨버터(200)에 의해 상향 이동된 기판(300)을 이송받을 수 있도록 컨버터(200)에 충분히 인접되도록 설치된다.
컨버터(200)의 지지롤러(205)는 기판(300)을 메인컨베이어(211)와 연결컨베이어(214)의 이송 방향과 직각 방향으로 이송시킬 수 있도록 각각 설치된다.
한편 로딩컨베이어(217)는 연결컨베이어(214)의 컨버터(200)로부터 기판(300)을 전달받아 인라인 멀티 텍스처링부(11)와 카세트 싱글 텍스처링부(16)에 각각 로딩시키는 것으로서, 로딩컨베이어(217)에 설치되는 컨베이어벨트는 연결컨베이어(214)에 설치된 컨버터(200)가 기판(300)을 상향 이동시켰을 때 기판(300)을 이송받을 수 있도록 연결컨베이어(214)의 컨베이어벨트(214a)보다 약간 높은 위치에서 인접 설치될 것이다.
이하, 제1방향전환 컨베이어(210)의 작동과정을 설명한다.
먼저 기판투입부(100)로부터 다결정 기판(300)이 투입되는 경우에는 기판(300)은 메인컨베이어(211)에 의해 메인컨베이어(211)의 최후단부 내측에 설치된 컨버터(200) 상부 위치까지 이송된다.
이때 컨버터(200)는 상향 이동하여 기판(300)을 메인컨베이어(211)의 컨베이어벨트(211a)와 분리시킴과 동시에 메인컨베이어(211)의 이송 방향과 직각 방향으로 이송시켜 연결컨베이어(214)에 탑재시키게 되며, 연결컨베이어(214)는 탑재된 기판(300)을 로딩컨베이어(217)에 대응되게 설치된 각각의 컨버터(200) 상부 위치까지 이송시키게 되는 것이다.
여기서 연결컨베이어(214)의 컨버터(200)는 기판(300)을 다시 상향 이동시킴과 동시에 로딩컨베이어(217)에 탑재시켜 인라인 멀티 텍스처링부(11)에 로딩되도록 하는 것이다.
한편 단결정 기판(300)이 투입되는 경우에는, 기판(300)은 메인컨베이어(211)에 구비된 첫번째 컨버터(200)의 위치까지 이송된 후, 상기 다결정 기판(300)의 이송 과정과 동일한 방법으로 카세트 싱글 텍스처링부(16)로 투입된다.
이때 단결정 기판(300)은 로딩컨베이어(217)에 의해 이송된 후, 작업자나 또는 로봇에 의해 별도로 구비되는 카세트(도시하지 않음)에 장착된 후 카세트 싱글 텍스처링부(16)의 식각액저장조(17)에 투입되는 것이다.
따라서 제1방향전환 컨베이어(210)는 다결정 및 단결정 기판(300)을 선택적으로 인라인 멀티 텍스처링부(11)와 카세트 싱글 텍스처링부(16)로 각각 로딩시키 게 되는 것이다.
한편 제2로딩존(120)에는 제2방향전환 컨베이어(220)가 설치된다.
이하 도 9를 참조하여 제2방향전환 컨베이어(220)를 상세히 설명한다.
도 9는 제2로딩존(120)의 평면도를 나타낸 것이다.
제2방향전환 컨베이어(220)는 텍스처링유닛(10)의 인라인 멀티 텍스처링부(11)와 카세트 싱글 텍스처링부(16)로부터 이송되는 기판(300)을 선택적으로 확산유닛(20)의 인라인 멀티 확산로(21) 또는 카세트 튜브 확산로(26)로 이송시키는 것으로, 메인컨베이어(221)와 연결컨베이어(224) 및 로딩컨베이어(227)로 구성된다.
메인컨베이어(221)는 인라인 멀티 텍스처링부(11)와 카세트 싱글 텍스처링부(16)의 단부에 각각 다수개가 병열 설치되며, 로딩컨베이어(227)는 인라인 멀티 확산로(21)와 카세트 튜브 확산로(26)에 기판(300)을 로딩시킬 수 있게 각각 다수개가 병렬 설치된다.
이때 메인컨베이어(221)와 로딩컨베이어(227)는 동일 축(C) 방향으로 이격되도록 설치되며, 그 사이에는 한 쌍의 제1,2연결컨베이어(224a,224b)가 횡 방향으로 서로 충분히 인접되도록 설치된다.
제1,2연결컨베이어(224a,224b)는 제1방향전환 컨베이어(210)의 연결컨베이어(214)와 동일한 구성으로 이루어지는 것으로서, 기판을(300)을 메인컨베이어(221)로부터 이송받거나, 로딩컨베이어(227)로 이송시킬 수 있게 각각의 메인컨베이어(221)와 로딩컨베이어(227)에 대응되게 다수개의 컨버터(200)가 설치된다.
이때 기판(300)은 제1연결컨베이어(224a)의 컨버터(200)를 통해 직접 제2연결컨베이어(224B)의 컨버터(200)로 이송될 수도 있다.
기판(300)을 이송시키기 위한 메인컨베이어(221), 연결컨베이어(224), 컨버터(200) 및 로딩컨베이어(227)의 작동 과정은 제1방향전환 컨베이어(210)의 작동 과정과 동일하다.
따라서 제2방향전환 컨베이어(220)는 다결정 또는 단결정 기판(300)을 각각 두 개의 방향으로 이송시킬 수 있게 된다.
즉 첫번째는 인라인 멀티 텍스처링부(11) 또는 카세트 싱글 텍스처링부(16)에서 처리가 끝난 기판(300)을 제1,2연결컨베이어(224)의 컨버터(상향 이동 상태)에 순차로 전송하여 동일 축(C) 방향에 위치하는 로딩컨베이어(227)로 바로 이송하는 것이다.
두번째는 기판(300)이 제1연결컨베이어(224a)의 컨버터(200)에 탑재된 상태에서 컨버터(200)의 하강에 의해 제1연결컨베이어(224a)의 컨베이어벨트에 안착되게 함으로써, 기판(300)은 제1연결컨베이어(224a)에 의해 횡 방향으로 이송된 후, 반대측에 위치한 제1,2연결컨베이어(224A,224B)의 컨버터(200)를 순차적으로 경유하여 로딩컨베이어(227)로 이송되는 것이다.
따라서 인라인 멀티 텍스처링부(11) 또는 카세트 싱글 텍스처링부(16)에서 처리가 완료된 기판(300)은 제2방향전환 컨베이어(220)에 의해 인라인 멀티 확산로(21)와 카세트 튜브 확산로(26)로 선택적으로 이송되는 것이다.
한편 제3로딩존(130)에 설치되는 제3방향전환 컨베이어(230)는 인라인 멀티 확산로(21)와 카세트 튜브 확산로(26)에서 처리가 완료된 기판(300)을 하나의 산화막 제거유닛(30)으로 이송시키는 것으로서, 도 10에 도시되어 있는 바와 같이, 메인컨베이어(231)와 연결컨베이어(234) 및 로딩컨베이어(237)로 구성된다.
메인컨베이어(231)와 연결컨베이어(234) 및 로딩컨베이어(237)의 구성과 작동 과정은 제1,2방향전환 컨베이어(21,220)와 동일한 것으로서, 로딩컨베이어(237)는 연결컨베이어(234)의 중앙부에 인접되게 설치되며, 이때 연결컨베이어(234)는 로딩컨베이어(237)의 일부와 연계되도록 분리 형성될 수도 있다.
따라서 인라인 멀티 확산로(21) 또는 카세트 튜브 확산로(26)에서 배출된 기판(300)은 메인컨베이어(231), 연결컨베이어(234), 컨버터(200), 및 로딩컨베이어(237)를 통해 산화막 제거유닛(30)으로 투입되는 것이다.
한편 도 11은 제4로딩존(140)의 평면도를 나타낸 것으로서, 도시된 바와 같이, 제4로딩존(140)에 설치된 제4방향전환 컨베이어(240)는 반사 방지막 코팅유닛(40)으로부터 기판(300)을 이송받아 복수의 전극 인쇄유닛(50)으로 각각 이송하는 것으로서, 제3방향전환 컨베이어(230)와 동일한 구성의 메인컨베이어(241)와 연결컨베이어(244) 및 로딩컨베이어(247)로 구성된다.
이때 로딩컨베이어(247)는 횡 방향으로 설치된 연결컨베이어(244)의 양단부 측면에 연결되어 각각의 전극 인쇄유닛(50)에 대응되는 위치에 각각 설치된다.
따라서 기판(300)은 메인컨베이어(241), 연결컨베이어(244), 컨버터(200), 및 로딩컨베이어(247)를 통해 각 전극 인쇄유닛(50)으로 전송되는 것이다.
제1,2,3,4방향전환 컨베이어(210,220,230,240)는 별도로 설치되는 제어부(도 시하지 않음)에 의해 적절하게 콘트롤 됨으로써, 다결정 또는 단결정 기판(300)을 선택적으로 이송시키게 될 것이다.
한편 제2,3,4로딩존(120,130,140)에는 제1,2,3모니터링부(160,170,180)가 각각 설치된다.
제1,2,3모니터링부(160,170,180)는 텍스처링유닛(10)과 확산유닛(20) 및 반사 방지막 코팅유닛(40)에서 처리가 완료된 기판(300)을 샘플링하여 공정품질을 검사하기 위한 것이다.
제1모니터링부(160)에는 기판(300) 표면 반사율 측정기와 라이프타임(life time) 측정기 및 에칭율 측정기가 설치된다.
표면 반사율 측정기는 기판(300) 표면에서의 빛의 반사율을 측정하게 되고, 라이프타임 측정기는 빛에 의해 기판(300) 표면에 캐리어(carrier)가 생성된 후 소멸할 때까지의 시간을 측정하게 되며, 에칭율 측정기는 기판(300) 표면 조직의 에칭 균일도를 측정하게 된다.
재2모니터링부(170)에는 면저항 측정기 및 라이프타임 측정기가 설치된다.
면저항 측정기는 기판(300) 표면의 면저항(sheet resistance)을 측정하는 것으로서, 면저항이 일정 값 이하로 유지되는지를 검사하게 된다.
면저항은 캐리어에 의한 저항 손실이 커지기 때문에 표면 농도나 접합 깊이 또는 균일도 등의 요소와 함께 최적화되도록 관리된다.
한편 제3모니터링부(180)에는 표면 반사율 측정기와 두께측정기 및 라이프타임 측정기가 설치된다.
표면 반사율 측정기는 빛의 반사율을 측정하게 되고, 두께 측정기는 빛이 굴절되어 적절하게 상쇄 간섭되기 위한 적정 두께를 측정하게 되며, 라이프타임 측정기는 캐리어의 수명을 측정하게 된다.
한편 제1,2,3모니터링(160,170,180)부에 설치되는 상기와 같은 측정기는 일반적인 측정 모듈이 사용될 수 있으며, 제2,3,4로딩존(120,130,140)에 횡 방향으로 설치된 연결컨베이어(224,234,244)로부터 기판(300)을 이송받을 수 있게 연결컨베이어(224,234,244)의 단부에 각각 연결되도록 설치되는 것이 바람직하다.
한편 도 12는 각 공정별 기판의 일반적인 상태 변화를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도시된 바와 같이, P-형 실리콘 웨이퍼의 기판(300)은 텍스처링유닛(10) 공정을 통해 표면이 식각되어 미세한 요철부를 형성하게 되고, 확산유닛(20)에서는 인을 포함한 N형 불순물이 표면에 일정 깊이만큼 확산되어 에미터층(N층)을 형성하게 된다.
한편 기판(300)은 반사 방지막 코팅유닛(30)에 의해 반사 방지막이 표면에 코팅된 후, 전극 인쇄유닛 공정에서 상부면과 하부면에 금속 전극(55,56)이 각각 침투 형성된다.
전극(55)은 설계 조건에 따라 다양하게 형성될 수 있을 것이다.
한편 기판(300)은 P-N접합 분리유닛(60)에서 양측면의 에미터층이 제거됨으로써, 최종적으로 하나의 태양전지 셀을 형성하게 되는 것이다.
따라서 본 발명은 다결정 실리콘 웨이퍼와 단결정 실리콘 웨이퍼를 각각의 공정 특성에 맞게 하나의 공정 라인에서 선택적으로 제조할 수 있게 되어 공장 자동화에 따른 양산성을 확보함과 동시에 설비 비용을 현저히 절감할 수 있으며, 제1,2,3모니터링부를 통해 기판(300)의 공정 품질을 각각의 공정완료 직 후 검사함으로써, 기판(300)의 불량률을 최소화하여 고품질의 태양전지를 제조할 수 있게 되는 것이다.
이상, 상기의 실시 예는 단지 설명의 편의를 위해 예시로서 설명한 것에 불과하므로 특허청구범위를 한정하는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 태양전지 제조 공정시스템의 개략적인 평면도,
도 2는 본 발명의 인라인 멀티 텍스처링부의 개략 측단면도,
도 3은 본 발명의 카세트 싱글 텍스처링부의 개략 측단면도,
도 4는 본 발명의 인라인 멀티 확산로의 개략 측단면도,
도 5는 본 발명의 카세트 튜브 확산로의 개략 측단면도,
도 6은 본 발명의 제1로딩존의 평면도,
도 7은 본 발명의 제1방향전환 컨베이어의 부분 확대도,
도 8은 본 발명의 제1방향전환 컨베이어의 부분 측단면도,
도 9는 본 발명의 제2로딩존의 평면도,
도 10은 본 발명의 제3로딩존의 평면도,
도 11은 본 발명의 제4로딩존의 평면도,
도 12는 기판의 공정별 상태 변화를 나타낸 측단면도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 텍스처링유닛 11 : 인라인 멀티 텍스처링부
12,17 : 식각액저장조 13 : 롤러 컨베이어
16 : 카세트 싱글 텍스처링부
18,27 : 보트 20 : 확산유닛
21 : 인라인 멀티 확산로 22 : 확산챔버
22a : 투입구 22b : 배출구
23 : 가열부 24 : 컨베이어벨트
25 : 롤러 26 : 카세트 튜브 확산로
28 : 석영튜브 30 : 산화막 제거유닛
40 : 반사 방지막 코팅유닛 50 : 전극 인쇄유닛
55,56 : 전극 60 : P-N접합 분리유닛
100 : 기판투입부 110 : 제1로딩존
120 : 제2로딩존 130 : 제3로딩존
140 : 제4로딩존 160 : 제1모니터링부
170 : 제2모니터링부 180 : 제3모니터링부
190 : 기판선별부 200 : 컨버터
205 : 지지롤러 210 : 제1방향전환 컨베이어
211,221,231,241 : 메인컨베이어
214,224,234,244 : 연결컨베이어
217,227,237,247 : 로딩컨베이어
211a,214a : 컨베이어벨트 224a : 제1연결컨베이어
224b : 제2연결컨베이어 250 : 식각액
300 : 기판 350 : 카세트
Claims (13)
- 다결정 기판과 단결정 기판의 표면을 병행하여 각각 텍스처링 할 수 있게 복수의 텍스처링부가 이격되어 병렬 설치되는 텍스처링유닛;상기 텍스처링이 완료된 기판을 병행하여 P-N접합 처리할 수 있게 상기 복수의 텍스처링부에 각각 연결 설치되는 확산부로 구성된 확산유닛;상기 확산유닛 공정에서 기판에 성장되는 산화막을 제거하는 산화막 제거유닛;상기 산화막 제거유닛에 연결 설치되어 상기 기판 표면에 반사 방지막을 코팅하는 반사 방지막 코팅유닛;상기 반사 방지막 코팅유닛에 연결 설치되어 상기 기판에 금속 전극을 인쇄하는 전극 인쇄유닛; 및상기 전극 인쇄유닛으로부터 이송되는 기판의 P-N 접합 분리를 실시하는 P-N접합 분리유닛;을 포함하여 구성되는 태양전지 제조 공정 시스템.
- 제1항에 있어서,상기 텍스처링유닛은 롤러 딥 방식의 인라인 멀티 텍스처링부와 카세트 딥 방식의 카세트 싱글 텍스처링부로 구성되는 것을 특징으로 하는 태양전지 제조 공정 시스템.
- 제2항에 있어서,상기 확산유닛은 벨트 타입의 인라인 멀티 확산로와 튜브 타입의 카세트 튜브 확산로로 구성되는 것을 특징으로 하는 태양전지 제조 공정 시스템.
- 제1항에 있어서,상기 텍스처링유닛 전단부와, 상기 텍스처링유닛과 확산유닛 연결부, 및 상기 확산유닛과 산화막 제거유닛 연결부에는 상기 기판을 로딩시키는 제1,2,3로딩존을 각각 구비하되,상기 제1,2,3,로딩존에는 상기 기판의 이송 방향을 변환시켜 선택적으로 다음 공정에 로딩시킬 수 있는 제1,2,3방향전환 컨베이어가 각각 설치되는 것을 특징으로 하는 태양전지 제조 공정 시스템.
- 제4항에 있어서,상기 제1방향전환 컨베이어는,상기 텍스처링유닛의 전단부 중앙에 설치되는 메인컨베이어;상기 기판을 상기 텍스처링부에 각각 로딩시키는 로딩컨베이어; 및상기 메인컨베이어의 양측부에 대칭되게 각각 설치되어 상기 기판이 상기 로딩컨베이어로 이송되도록 상기 메인컨베이어와 로딩컨베이어를 연결하는 복수의 연결컨베이어;로 구성되는 것을 특징으로 하는 태양전지 제조 공정시스템.
- 제5항에 있어서,상기 메인컨베이어와 연결컨베이어는 상기 기판의 좌,우측 단부를 각각 지지할 수 있게 이격 설치되는 컨베이어벨트를 각각 구비하되,상기 기판의 자동 이송이 가능하도록 상기 메인컨베이어와 연결컨베이어의 내측에는 상기 기판을 상향 이동시킴과 동시에 이송 방향을 변환시켜 상기 연결컨베이어 또는 로딩컨베이어에 탑재시킬 수 있도록 승강 가능하게 설치되는 복수의 컨버터가 각각 구비되는 것을 특징으로 하는 태양전지 제조 공정 시스템.
- 제4항에 있어서,상기 제2방향전환 컨베이어는,상기 텍스처링부의 후단부에 각각 설치되는 메인컨베이어와 상기 확산부에 기판을 각각 로딩시키는 로딩컨베이어 및 상기 메인컨베이어와 로딩컨베이어에 각각 연결되도록 횡 방향으로 인접 설치된 한 쌍의 연결컨베이어로 구성하되,상기 연결컨베이어는,상기 기판의 좌,우측 단부를 각각 지지할 수 있게 이격 설치되는 컨베이어벨트를 구비하되, 내측에는 상기 메인컨베이어로부터 기판을 이송받거나 상기 로딩컨베이어에 기판을 탑재시킬 수 있게 기판을 상,하 방향으로 이동시킴과 동시에 이송시킬 수 있도록 승강 가능하게 설치되는 복수의 컨버터가 구비되는 것을 특징으로 하는 태양전지 제조 공정 시스템.
- 제4항에 있어서,상기 제3방향전환 컨베이어는,상기 확산부의 후단부에 각각 설치되는 메인컨베이어와 횡 방향으로 설치되는 연결컨베이어 및 상기 산화막 제거유닛 전단부에 설치되는 로딩컨베이어로 구성하되,상기 연결컨베이어에는,상기 기판의 좌,우측 단부를 각각 지지할 수 있게 이격 설치되는 컨베이어벨트를 구비하고, 내측에는 상기 메인컨베이어로부터 기판을 이송받거나 상기 로딩컨베이어에 기판을 탑재시킬 수 있게 기판을 상,하 방향으로 이동시킴과 동시에 이송시킬 수 있도록 승강 가능하게 설치되는 복수의 컨버터가 구비되는 것을 특징으로 하는 태양전지 제조 공정 시스템.
- 제1항에 있어서,상기 전극 인쇄유닛은 복수의 기판을 동시에 처리 가능하도록 복수로 병렬 설치되는 것을 특징으로 하는 태양전지 제조 공정 시스템.
- 제9항에 있어서,상기 반사 방지막 코팅유닛과 전극 인쇄유닛 사이에는 상기 기판을 로딩시키 는 제4로딩존을 구비하되,상기 제4로딩존에는 상기 기판을 각각의 전극 인쇄유닛에 선택적으로 로딩시킬 수 있게 상기 기판의 이송 방향을 변환시킬 수 있는 제4방향전환 컨베이어가 설치되는 것을 특징으로 하는 태양전지 제조 공정 시스템.
- 제10항에 있어서,상기 제4방향전환 컨베이어는,상기 반사 방지막 코팅유닛 후단부에 설치되는 메인컨베이어와 횡 방향으로 설치되는 연결컨베이어 및 상기 복수의 전극 인쇄유닛의 전단부에 각각 설치되는 로딩컨베이어로 구성하되,상기 연결컨베이어는,상기 기판의 좌,우측 단부를 각각 지지할 수 있게 이격 설치되는 컨베이어벨트를 구비하되, 내측에는 상기 메인컨베이어로부터 기판을 이송받거나 상기 로딩컨베이어로 기판을 전송할 수 있게 기판을 상,하 방향으로 이동시킴과 동시에 이송시킬 수 있도록 승강 가능하게 설치되는 복수의 컨버터가 구비되는 것을 특징으로 하는 태양전지 제조 공정 시스템.
- 제4항에 있어서,상기 제2,3로딩존에는,상기 기판의 공정 품질을 모니터링 할 수 있는 제1,2모니터링부가 각각 구비 되어 상기 제2,3방향전환 컨베이어로부터 기판을 자동 이송받을 수 있게 설치되는 것을 특징으로 하는 태양전지 제조 공정 시스템.
- 제10항에 있어서,상기 제4로딩존에는,상기 기판의 공정품질을 모니터링 할 수 있는 제3모니터링부가 구비되어 상기 제4방향전환 컨베이어로부터 기판을 자동 이송받을 수 있게 설치되는 것을 특징으로 하는 태양전지 제조 공정 시스템.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020090050906A KR101011493B1 (ko) | 2009-06-09 | 2009-06-09 | 태양전지 제조 공정시스템 |
| CN2009101627141A CN101924163A (zh) | 2009-06-09 | 2009-08-10 | 太阳能电池的制造系统 |
| TW098127058A TW201044621A (en) | 2009-06-09 | 2009-08-12 | Manufacturing system for solar cell |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020090050906A KR101011493B1 (ko) | 2009-06-09 | 2009-06-09 | 태양전지 제조 공정시스템 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20100132201A true KR20100132201A (ko) | 2010-12-17 |
| KR101011493B1 KR101011493B1 (ko) | 2011-01-31 |
Family
ID=43338931
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020090050906A KR101011493B1 (ko) | 2009-06-09 | 2009-06-09 | 태양전지 제조 공정시스템 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101011493B1 (ko) |
| CN (1) | CN101924163A (ko) |
| TW (1) | TW201044621A (ko) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101284167B1 (ko) * | 2011-11-04 | 2013-07-09 | 에스티엑스 솔라주식회사 | 솔라셀 등급향상을 위한 효율적 제조에 관한 공정관리방법 |
| KR101642271B1 (ko) * | 2015-03-31 | 2016-07-25 | 주식회사 디씨티 | 도판트가 도핑된 실리콘 나노소재 제조방법 및 이의 국부적 도핑방법 |
| KR20170126203A (ko) * | 2016-05-09 | 2017-11-17 | 주식회사 엘지화학 | 반전장치 및 이를 포함하는 검사 시스템 |
| WO2017217560A1 (ko) * | 2016-06-13 | 2017-12-21 | 주식회사 디씨티 | 도판트가 도핑된 실리콘 나노소재 제조방법 및 이의 국부적 도핑방법 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104477634A (zh) * | 2014-11-28 | 2015-04-01 | 苏州晟成光伏设备有限公司 | 终检下料装置的导向结构 |
| CN105806085B (zh) * | 2016-05-06 | 2018-05-01 | 东莞市科隆威自动化设备有限公司 | 一种晶硅太阳能电池片的双线丝印烧结设备及其工艺 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102004050463B3 (de) * | 2004-10-16 | 2006-04-20 | Manz Automation Ag | Testsystem für Solarzellen |
| KR100684655B1 (ko) * | 2005-05-04 | 2007-02-22 | (주)울텍 | 태양전지 디바이스 제조용 인라인 장치 |
| KR20080022377A (ko) * | 2006-09-06 | 2008-03-11 | 삼성전자주식회사 | 기판이송장치 |
| KR20080100057A (ko) * | 2007-05-11 | 2008-11-14 | 주성엔지니어링(주) | 결정질 실리콘 태양전지의 제조방법과 그 제조장치 및시스템 |
-
2009
- 2009-06-09 KR KR1020090050906A patent/KR101011493B1/ko not_active IP Right Cessation
- 2009-08-10 CN CN2009101627141A patent/CN101924163A/zh active Pending
- 2009-08-12 TW TW098127058A patent/TW201044621A/zh unknown
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101284167B1 (ko) * | 2011-11-04 | 2013-07-09 | 에스티엑스 솔라주식회사 | 솔라셀 등급향상을 위한 효율적 제조에 관한 공정관리방법 |
| KR101642271B1 (ko) * | 2015-03-31 | 2016-07-25 | 주식회사 디씨티 | 도판트가 도핑된 실리콘 나노소재 제조방법 및 이의 국부적 도핑방법 |
| KR20170126203A (ko) * | 2016-05-09 | 2017-11-17 | 주식회사 엘지화학 | 반전장치 및 이를 포함하는 검사 시스템 |
| WO2017217560A1 (ko) * | 2016-06-13 | 2017-12-21 | 주식회사 디씨티 | 도판트가 도핑된 실리콘 나노소재 제조방법 및 이의 국부적 도핑방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR101011493B1 (ko) | 2011-01-31 |
| TW201044621A (en) | 2010-12-16 |
| CN101924163A (zh) | 2010-12-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6821830B2 (ja) | 管型ｐｅｒｃ片面太陽電池、その製造方法及びその専用装置 | |
| KR102195596B1 (ko) | 관상의 perc 양면 태양전지 및 그 제조방법과 전용장치 | |
| CN111564503B (zh) | 一种背结背接触太阳能电池结构及其制备方法 | |
| KR101011493B1 (ko) | 태양전지 제조 공정시스템 | |
| KR101010286B1 (ko) | 태양 전지의 제조 방법 | |
| US11081617B2 (en) | Solar battery device and method for manufacturing solar battery device | |
| KR20090011519A (ko) | 결정질 실리콘 태양전지와 그 제조방법 및 제조시스템 | |
| US20160240722A1 (en) | System for improving solar cell manufacturing yield | |
| KR101766315B1 (ko) | 태양전지 소자의 전극 소성용 소성로, 태양전지 소자의 제조방법 및 태양전지 소자 | |
| CN115483310A (zh) | 太阳电池的制备方法、发射结及太阳电池 | |
| CN113314627B (zh) | 一种perc太阳能电池及制备方法 | |
| JP5153750B2 (ja) | 基板表面処理装置、太陽電池セルの製造装置 | |
| CN110165016A (zh) | 一种用于改善perc电池的制作方法 | |
| CN105244417A (zh) | 一种晶硅太阳能电池及其制备方法 | |
| CN110785856B (zh) | 高效太阳能电池的制造方法 | |
| CN114695593A (zh) | 背接触电池的制备方法及背接触电池 | |
| CA2885922A1 (en) | Method and apparatus for texturing a sheet wafer | |
| Rachdi et al. | Development and process optimization of a p-IBC solar cell with PECVD deposited passivated contacts | |
| CN118197970B (zh) | Topcon电池正面绕镀多晶硅刻蚀的监控方法 | |
| TWI713230B (zh) | 太陽電池及其製造方法 | |
| Bultman et al. | Inline processing of crystalline silicon solar cells: the holy grail for large-scale manufacturing? | |
| CN117038791A (zh) | 一种单晶perc电池片的清洗制绒设备及其工艺 | |
| CN117712198A (zh) | 电荷存储结构 | |
| KR101442012B1 (ko) | 태양전지 및 그 제조방법 | |
| CN112909132A (zh) | 增大输出电压的单个晶体硅太阳能电池的制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |