KR20110024092A - Rapid thermal processing apparatus for solar cell - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A thermal processing apparatus for a solar cell is provided to improve process efficiency by performing a process while transferring a solar cell panel with an in-line shape. CONSTITUTION: A chamber unit(10) is arranged in one direction and is divided into a plurality of sections with different temperature ranges. A plurality of rollers(21) are separated along the longitudinal direction of the chamber unit. The roller is rotatably combined with the inner side of the chamber and transfers the solar cell panel. The driver drives the plurality of rollers. A plurality of contact rings which is supported and contacted with the solar cell panel are fitted to and combined with each roller.

Description

태양전지 열처리 장치{Rapid thermal processing apparatus for solar cell}Rapid thermal processing apparatus for solar cell

본 발명은 실리콘 태양전지 제조장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 실리콘 웨이퍼 상에 금속 페이스트를 이용하여 전극을 형성하는 과정에서, 탈바인더 공정, 소성 공정 및 냉각 공정을 수행하기 위한 태양전지 열처리 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a silicon solar cell manufacturing apparatus, and more particularly, in the process of forming an electrode using a metal paste on a silicon wafer, a solar cell heat treatment apparatus for performing a binder removal process, a firing process and a cooling process It is about.

화석자원의 고갈과 환경오염에 대처하기 위해 최근 태양력 등의 청정에너지에 대한 관심이 높아지면서, 태양에너지를 전기에너지로 변환하는 태양전지에 대한 연구개발이 활력을 얻고 있다.In order to cope with the depletion of fossil resources and environmental pollution, recently, as interest in clean energy such as solar power is increasing, research and development on solar cells that convert solar energy into electric energy is gaining vitality.

태양전지는 PN접합이 형성된 반도체의 내부에서 태양광에 의해 여기된 소수캐리어가 PN접합면을 가로질러 확산되면서 전압차가 생기게 하여 기전력을 발생시키는 소자를 말한다. 이러한 태양전지를 제조하기 위해서는 기판(실리콘 웨이퍼 또는 유리기판 등을 통칭함)에 P형 또는 N형 반도체층, 반사방지막을 증착하는 공정, 전자가 이동될 수 있도록 전극을 형성하는 공정 및 에너지 변환효율을 개선하는데 필요한 패턴을 형성하기 위해 증착된 박막을 식각하는 공정 등 다양한 공정을 거쳐야 한다.A solar cell refers to a device that generates an electromotive force by generating a voltage difference as a minority carrier excited by sunlight diffuses across a PN junction inside a semiconductor in which a PN junction is formed. To manufacture such a solar cell, a P-type or N-type semiconductor layer, a process of depositing an antireflection film on a substrate (collectively referred to as a silicon wafer or a glass substrate), a process of forming an electrode to move electrons, and an energy conversion efficiency In order to form a pattern necessary to improve the process, a process such as etching the deposited thin film must be performed.

상기한 공정들 중 전극을 형성하는 공정에서는 높은 생산성 및 경제성을 이유로 스크린 인쇄법(screen printing)을 이용하여 금속 페이스트로 상, 하부 배선을 만들게 된다. 보다 상세하게 설명하면, 금속 페이스트를 스크린 인쇄법으로 웨이퍼 상에 패터닝한 후 페이스트 내부에 포함되어 있는 유기물과 글라스 바인더를 제거하는 탈바인더 공정과, 페이스트 중 금속성분을 소성하는 소성공정 및 웨이퍼를 냉각시키는 쿨링공정을 거치게 된다. 탈바인더 공정은 상대적으로 저온에서 이루어지지만, 소성공정은 높은 온도에서 급속으로 처리되어야 한다. In the process of forming the electrode of the above-described process, the upper and lower wirings are made of metal paste using screen printing for reasons of high productivity and economy. In more detail, after the metal paste is patterned on the wafer by screen printing, a binder removal process for removing organic matter and glass binder contained in the paste, a baking process for firing the metal components in the paste, and cooling the wafer It will go through a cooling process. The debinder process takes place at relatively low temperatures, but the firing process has to be processed rapidly at high temperatures.

소성공정시 급속 열처리가 필요한 이유는 다음과 같다. 즉, 벌크형 태양전지의 제조시, P형 웨이퍼 상에 N형 도펀트(dopant)의 도핑에 의해 얇은 이미터(emitter) 접합이 만들어지며, 이러한 이미터와 베이스(base)의 접합(P/N 접합)이 태양전지의 특성을 나타낸다. 이미터는 얇게 형성되는 것이 바람직한 바, 접합시 형성되는 공핍 영역(depletion region)이 빛을 많이 받는 앞 표면에 가깝게 형성될 때, 태양전지의 효율이 증가될 수 있기 때문이다. 구체적으로, 표면 근처에서 높은 빛의 강도에 의해 태양전지에서 전기를 흐르게 하는 캐리어의 생성이 많아지며, 이렇게 생성된 캐리어가 공핍 영역에서는 재결합에 의해 소멸되지 않기 때문에, 높은 전지 효율을 낼 수 있다. The reasons for the rapid heat treatment during the firing process are as follows. That is, in manufacturing a bulk solar cell, a thin emitter junction is made by doping an N-type dopant on a P-type wafer, and the junction of the emitter and the base (P / N junction) ) Shows the characteristics of the solar cell. It is preferable that the emitter be formed thinly, since the efficiency of the solar cell can be increased when the depletion region formed during bonding is formed close to the front surface which receives a lot of light. Specifically, the generation of carriers that allow electricity to flow in the solar cell due to the high intensity of light near the surface increases, and thus the generated carriers are not extinguished by recombination in the depletion region, resulting in high battery efficiency.

그런데, 이미 생성되어 있는 P/N 접합은, 금속 전극의 형성을 위한 열처리 공정에서 이미터 도펀트가 베이스 안쪽으로 더 확산됨으로써 깊어지는 현상이 나타날 수 있으므로, 이를 방지하기 위해서 도펀트 확산을 최소화하도록 급속 열처리가 필요한 것이다. However, the P / N junction that is already formed may appear to deepen as the emitter dopant is further diffused into the base in the heat treatment process for forming the metal electrode, so to prevent this, rapid heat treatment may be performed to minimize dopant diffusion. It is necessary.

종래에는 상기한 탈바인더 공정, 소성공정 및 냉각공정을 단일한 챔버 내에서 온도를 변경해가면서 수행하였는데, 탈바인더 공정이 과도하게 고온으로 진행되면서 금속과 실리콘 계면의 접착성이 나빠지거나, 유기성분인 흄에 의해 온도 측정의 어려움이 있는 등 기술적 문제가 나타났을 뿐만 아니라, 단일 챔버에서 모든 공정이 진행되는 바 생산성이 저하되는 문제도 있었다. Conventionally, the debinder process, the sintering process and the cooling process were performed while changing the temperature in a single chamber. As the debinder process proceeds to an excessively high temperature, the adhesion between the metal and the silicon interface is deteriorated, In addition to the technical problems such as difficulty in measuring the temperature due to the fume, there was also a problem that the productivity is reduced as all processes are performed in a single chamber.

특히, 생산성 저하의 문제를 해결하고자 금속소재로 이루어진 메쉬 형태의 벨트 위에 태양전지 웨이퍼를 올려 놓은 상태로 벨트를 계속적으로 이동시키면서 공정을 진행하기도 하였는데, 위 장치에서는 메쉬 형태의 벨트도 고온의 환경에서 가열됨으로써 벨트와 접촉되어 있는 웨이퍼 후면의 알루미늄층은 메쉬 형태 자국이 남게 되고, 이는 웨이퍼 후면에 형성될 후면전계층(back surface field)이 균일하게 형성되지 못하는 원인이 되었다. In particular, in order to solve the problem of reduced productivity, the process was performed while continuously moving the belt while the solar cell wafer was placed on a mesh belt made of a metal material. By heating, the aluminum layer on the back side of the wafer that is in contact with the belt leaves mesh shape marks, which causes the back surface field to be formed on the back side of the wafer not to be uniformly formed.

또한, 생산성과 효율성을 보장하기 위한 다른 장비들이 개발되기도 하였지만, 이러한 장비들 또한 온도 제어에 문제점이 있거나 장비가 매우 복잡해지는 등의 문제점을 노출하였다. In addition, although other equipments have been developed to ensure productivity and efficiency, these equipments also expose problems such as problems in temperature control or equipment complexity.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 태양전지 웨이퍼가 신속하게 열처리될 수 있으며, 웨이퍼가 이송되는 과정에서 이송수단과의 접촉이 최소화되도록 구조가 개선된 태양전지 열처리 장치를 제공하는데 그 목적이 있다. An object of the present invention is to provide a solar cell heat treatment apparatus having an improved structure such that a solar cell wafer can be heat-treated quickly and minimize contact with the transfer means during the wafer transfer process. There is this.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 태양전지 열처리 장치는, 태양전지 기판에 전극을 형성하기 위한 것으로서, 일방향을 따라 길게 배치되며, 서로 다른 온도범위로 유지되는 복수의 구간으로 구획되는 챔버부, 상기 챔버부의 길이방향을 따라 서로 이격되어 배치되며 상기 챔버부의 내측에 회전가능하게 결합되어, 상기 태양전지 기판을 이송하는 복수의 롤러 및 상기 복수의 롤러를 구동하기 위한 구동수단을 포함하여 이루어진 것에 특징이 있다.The solar cell heat treatment apparatus according to the present invention for achieving the above object is, for forming an electrode on a solar cell substrate, the chamber portion is disposed long in one direction, divided into a plurality of sections maintained in different temperature ranges, It is disposed spaced apart from each other along the longitudinal direction of the chamber portion rotatably coupled to the inside of the chamber portion, comprising a plurality of rollers for transporting the solar cell substrate and a driving means for driving the plurality of rollers. There is this.

본 발명에 따르면, 상기 각 롤러에는 상기 태양전지 기판이 접촉되어 지지되는 복수의 접촉링이 끼워져 결합되는 것이 바람직하다.According to the present invention, it is preferable that a plurality of contact rings are inserted into and coupled to each of the roller substrates in contact with each other.

또한 본 발명에 따르면, 상기 접촉링과 상기 태양전지 기판의 접촉면적을 최소화하도록, 상기 접촉링의 중심으로부터 반경방향을 따라 외측으로 갈 수록 두께가 감소하는 것이 바람직하다.In addition, according to the present invention, in order to minimize the contact area between the contact ring and the solar cell substrate, it is preferable that the thickness decreases toward the outside along the radial direction from the center of the contact ring.

또한 본 발명에 따르면, 상기 각 롤러는 일단부가 상기 챔버의 외측으로 돌출되도록 상기 챔버에 끼워져 결합되며, 상기 구동수단은 상기 챔버부의 외측으로 돌출된 복수의 롤러에 각각 끼워져 결합되는 복수의 기어와, 상기 복수의 기어 중 어느 하나에 결합되어 상기 기어를 회전시키는 모터와, 상기 모터의 회전력을 상기 기어들 전체에 전달하도록 상기 복수의 기어를 감싸며 결합되는 체인을 구비하는 것이 바람직하다. In addition, according to the present invention, each of the rollers is fitted into the chamber so that one end thereof protrudes out of the chamber, the driving means is a plurality of gears are respectively fitted and coupled to a plurality of rollers protruding outward of the chamber portion, It is preferable to have a motor coupled to any one of the plurality of gears to rotate the gear, and a chain that is coupled to surround the plurality of gears so as to transmit the rotational force of the motor to the entire gears.

또한 본 발명에 따르면, 상기 챔버부는 복수의 챔버와, 상기 복수의 챔버를 연결하는 연결관을 포함하여 이루어지며, 상기 복수의 챔버는 각 챔버에 설치된 램프에 의하여 독립적으로 온도제어되는 것이 바람직하다.In addition, according to the present invention, the chamber part comprises a plurality of chambers and a connecting pipe connecting the plurality of chambers, wherein the plurality of chambers is preferably independently temperature controlled by a lamp installed in each chamber.

본 발명에 따른 태양전지 열처리 장치는 인라인 형태로 태양전지 기판을 이송시키면서 공정을 수행하는 바 공정효율이 향상된다는 장점이 있다.The solar cell heat treatment apparatus according to the present invention has an advantage that the process efficiency is improved by performing the process while transferring the solar cell substrate in an in-line form.

또한 본 발명에 따른 태양전지 열처리 장치는 전극을 형성하기 위한 일련의 열처리 공정 중 태양전지 기판이 인라인 형태의 이송수단과 접촉되는 면적을 최소화함으로써 종래기술에서 이송수단과의 접촉에 의하여 기판의 후면에 자국이 남는 문제점이 해결된다는 장점이 있다.In addition, the solar cell heat treatment apparatus according to the present invention minimizes the area of the solar cell substrate in contact with the in-line transfer means during the series of heat treatment processes for forming the electrode on the back of the substrate by contact with the transfer means in the prior art This has the advantage that the problem of leaving marks is solved.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 태양전지 열처리 장치를 더욱 상세히 설명한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a solar cell heat treatment apparatus according to a preferred embodiment of the present invention will be described in more detail.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 태양전지 열처리 장치의 개략적 사시도이며, 도 2는 도 1에 도시된 태양전지 열처리 장치의 주요 부분에 대한 개략적 일부 절개 사시도이고, 도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ선 개략적 단면도이다.1 is a schematic perspective view of a solar cell heat treatment apparatus according to a preferred embodiment of the present invention, Figure 2 is a schematic partial cutaway perspective view of the main part of the solar cell heat treatment apparatus shown in Figure 1, Figure 3 is a III of FIG. Fig. 3 is a schematic cross-sectional view.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 태양전지 열 처리 장치(100)는 챔버부(10), 복수의 롤러(22), 램프히터(30) 및 복수의 롤러(22)를 구동하기 위한 구동수단으로 이루어진다.1 to 3, the solar cell thermal treatment apparatus 100 according to an exemplary embodiment of the present invention includes a chamber unit 10, a plurality of rollers 22, a lamp heater 30, and a plurality of rollers 22. It consists of a driving means for driving.

챔버부(10)는 태양전지 기판(s)에 대한 열처리가 이루어지도록 내부에 공정이 이루어지는 공간이 형성되어 있다. 챔버부(10)는 일방향으로 길게 형성되어 태양전지 기판(s)이 일측에서부터 타측으로 진행되는 동안 열처리가 이루어지도록 구성된다. The chamber unit 10 has a space in which a process is performed to be heat-treated with respect to the solar cell substrate s. The chamber part 10 is formed to be elongated in one direction so that the heat treatment is performed while the solar cell substrate s progresses from one side to the other side.

태양전지 기판(s)은 금속 페이스트가 스크린 인쇄된 상태로 챔버부(10)에 유입되어 탈바인더 공정과 소성공정 및 쿨링공정을 순차적으로 거치게 되는데, 이들 공정은 각각 다른 온도범위에서 진행된다. 이에 본 발명에 따른 태양전지 열처리 장치(100)에서도 챔버부(10)가 복수의 구간으로 구획되며, 이 구획된 공간들은 서로 다른 온도범위로 유지된다. The solar cell substrate s is introduced into the chamber part 10 while the metal paste is screen printed, and sequentially passes through a binder removal process, a firing process, and a cooling process, and these processes are performed at different temperature ranges. In the solar cell heat treatment apparatus 100 according to the present invention, the chamber part 10 is divided into a plurality of sections, and the partitioned spaces are maintained at different temperature ranges.

챔버부(10)를 복수의 공간으로 구획하는 방식은 매우 다양할 수 있지만, 본 실시예에서는 복수의 챔버(11,12,13,14)와 이 챔버들 사이를 연결하는 연결관(15)을 설치하는 방식이 채택된다. 즉, 복수의 챔버(11~14)가 일렬로 배치되며, 이들 사이에는 연결관(15)이 설치된다. The method of partitioning the chamber portion 10 into a plurality of spaces may vary, but in the present embodiment, the plurality of chambers 11, 12, 13, and 14 and the connection pipe 15 connecting the chambers may be provided. The installation method is adopted. That is, the plurality of chambers 11 to 14 are arranged in a line, and the connecting pipe 15 is provided between them.

각 챔버(11~14)에는 태양전지 기판(s)이 유입될 수 있는 유입구(i)와 처리 완료된 기판(s)이 배출되는 유출구(o)가 각각 관통형성되어 있다. 태양전지 기판(s)의 진행경로 상에서 선단부에 위치한 챔버의 유출구(o)와 후단부에 위치한 챔버의 유입구(i) 사이에는 연결관(15)이 개재되어, 4개의 챔버(11~14)는 서로 구획되면서도 하나로 연결되어 있다. In each chamber 11 to 14, an inlet i through which the solar cell substrate s is introduced and an outlet o through which the processed substrate s is discharged are formed through. The connecting pipe 15 is interposed between the outlet o of the chamber located at the front end and the inlet i of the chamber located at the rear end on the traveling path of the solar cell substrate s. They are partitioned and connected together.

각 챔버(11~14) 내부의 온도는 서로 다르게 유지되어야 하는 바, 챔버(11~13)의 상부에는 램프히터(30)가 설치되어 있다. 이 램프히터(30)는 비접촉식으로 태양전지 기판(s)을 가열하기 위한 할로겐 램프가 사용될 수 있으며, 각 챔버별로 설치되는 램프히터(30)의 개수는 서로 다를 수 있다. 램프히터(30)의 개수는 각 챔버에 설정된 온도범위에 따라 조절된다. The temperature inside the chambers 11 to 14 should be kept different from each other, and the lamp heater 30 is installed at the upper portion of the chambers 11 to 13. The lamp heater 30 may be a non-contact halogen lamp for heating the solar cell substrate (s), the number of the lamp heater 30 is provided for each chamber may be different. The number of lamp heaters 30 is adjusted according to the temperature range set in each chamber.

태양전지 기판의 이송경로 상 첫 번째 챔버(11)와 두 번째 챔버(12)는 태양전지 기판(s)에 인쇄된 금속 페이스트 내의 유기물을 제거하기 위한 탈바인더 공정을 수행하기 위한 챔버들이고, 세 번째 챔버(13)는 금속 페이스트를 소성(firing)하는 소성공정을 수행하기 위한 챔버이며, 마지막 챔버(14)는 가열되었던 태양전지 기판(s)을 냉각하기 위한 공정이다. The first chamber 11 and the second chamber 12 on the transfer path of the solar cell substrate are chambers for performing a binder removal process for removing organic matter in the metal paste printed on the solar cell substrate s. The chamber 13 is a chamber for performing a firing process of firing a metal paste, and the last chamber 14 is a process for cooling the solar cell substrate s that has been heated.

공정수행에 대해서는 후술하겠지만, 탈바인더 공정은 소성공정에 비하여 상대적으로 저온에서 이루어지는 바, 첫 번째와 두 번째 챔버(11,12)는 세 번째 챔버(13)에 비하여 저온으로 유지되어야 하며, 마지막 챔버(14)는 가열된 기판(s)을 냉각하여야 하므로 램프히터(30)가 설치되지 않아도 된다. Although the process performance will be described later, the debinder process is performed at a relatively low temperature compared with the firing process, and thus, the first and second chambers 11 and 12 should be kept at a lower temperature than the third chamber 13, and the last chamber 14 needs to cool the heated substrate s so that the lamp heater 30 does not need to be installed.

한편, 탈바인더 공정에서는 가열에 의해서 발생된 유기물과 글라스가 기화되어 상승하는 바, 첫 번째 챔버(11)와 두 번째 챔버(12)에는 후드(미도시)를 설치하여 기화된 유기물이 용이하게 배출될 수 있도록 하는 것이 바람직하다. On the other hand, in the debinder process, the organic material and glass generated by the heating evaporate and rise, and the vaporized organic material is easily discharged by installing a hood (not shown) in the first chamber 11 and the second chamber 12. It is desirable to be able to.

한편, 본 발명에서는 복수의 챔버(11~14)와 연결관(15)으로 이루어진 챔버부(10) 내에서 태양전지 기판(s)을 이송시키기 위한 롤러(21)가 마련된다. 또한 롤러(21)는 챔버부(10)의 길이방향을 따라 서로 이격되어 연속되게 복수 개 배치된 다. Meanwhile, in the present invention, a roller 21 for transferring the solar cell substrate s is provided in the chamber part 10 including the plurality of chambers 11 to 14 and the connection pipe 15. In addition, a plurality of rollers 21 are disposed to be continuously spaced apart from each other along the longitudinal direction of the chamber portion 10.

챔버(11~14)의 내벽 양측에는 각각 베어링(23)이 설치되며, 롤러(21)의 양단은 베어링(23)에 끼워져 챔버(11~14)에 대하여 회전가능하게 지지된다. 또한 롤러(21)의 일단부는 챔버(11~14)의 외측까지 연장되어 돌출되게 배치된다. Bearings 23 are respectively provided on both sides of the inner walls of the chambers 11 to 14, and both ends of the rollers 21 are fitted to the bearings 23 to be rotatably supported with respect to the chambers 11 to 14. In addition, one end of the roller 21 extends to the outside of the chamber (11 ~ 14) is arranged to protrude.

이 롤러(21)들을 구동하기 위한 구동수단은 복수의 기어(24)와 체인(25) 및 모터(26)를 구비한다. 즉, 챔버부(10)의 외측으로 돌출된 각 롤러(21)의 일단부에는 외주면에 기어이가 형성되어 있는 외주기어(24)가 끼워져 결합된다. 이 외주기어(24)들 중 어느 하나에는 모터(26)가 결합되어 회전력을 인가한다. 모터(26)는 각 챔버(11~14)별로 하나씩 설치된다. The drive means for driving these rollers 21 includes a plurality of gears 24, a chain 25 and a motor 26. That is, one end of each roller 21 protruding to the outside of the chamber portion 10 is fitted with the outer gear 24, the gear is formed on the outer peripheral surface is coupled. One of the outer gears 24 is coupled to the motor 26 to apply a rotational force. The motor 26 is installed one for each chamber (11-14).

또한 모터(26)의 회전력을 각 챔버(11~14)의 다른 외주기어(24)에도 전달하기 위하여 체인(25)이 마련된다. 체인(25)은 각 챔버(11~14)별로 외주기어(24)들을 감싸며 결합된다. 체인(25)의 내측에는 외주기어(24)의 기어이와 치합되도록 요철부가 형성되어 있어 체인(25)이 순환회전되면 외주기어(24)들도 함께 회전된다. In addition, the chain 25 is provided to transmit the rotational force of the motor 26 to the other outer gear 24 of each chamber (11-14). Chain 25 is coupled to surround the outer gear 24 for each chamber (11-14). The inner side of the chain 25 is formed with a concave-convex portion to be engaged with the gears of the outer gear 24 so that when the chain 25 is circularly rotated, the outer gear 24 is also rotated together.

한편, 롤러(21)에는 접촉링(22)이 끼워져 결합된다. 이 접촉링(22)은 태양전지 기판(s)의 하면과 접촉되어 기판(s)을 지지하기 위한 것이다. 종래기술의 문제점에서 설명한 바와 같이, 메쉬 형태의 벨트에 의하여 기판이 이송되는 기존의 열처리 장치에서는 고온의 환경에서 기판의 하면에 메쉬 자국이 남게 되어 태양전지의 효율을 감소시켰는 바, 본 발명에서는 태양전지 기판(s)의 하면이 전체적으로 롤러(21)와 접촉되지 않고 최소한의 면적만이 기판(s)과 접촉되도록 하기 위하여 접촉링(22)을 사용한다. On the other hand, the contact ring 22 is fitted to the roller 21 is coupled. The contact ring 22 is in contact with the bottom surface of the solar cell substrate s to support the substrate s. As described in the problem of the prior art, in the conventional heat treatment apparatus that the substrate is transported by the belt in the form of mesh, the mesh marks remain on the lower surface of the substrate in a high temperature environment to reduce the efficiency of the solar cell. The contact ring 22 is used so that the bottom surface of the battery substrate s does not come into contact with the roller 21 as a whole and only the minimum area is in contact with the substrate s.

도 3에 도시된 바와 같이, 접촉링(22)을 롤러(21)에 끼워서 설치함으로써, 기판(s)은 접촉링(22)과만 좁은 면적에서 접촉되므로 종래의 문제점을 해결할 수 있다. 특히, 도 4에 도시된 바와 같은 형태의 접촉링(29)을 사용하게 되면 기판(s)이 이송시에 접촉되는 면적을 최소화함으로써 상기한 효과를 극대화시킬 수 있다. 즉, 도 4에 도시된 접촉링(29)은 중앙부에서 반경방향을 따라 외측으로 갈수록 두께가 감소하여, 태양전지 기판(s)과는 거의 선접촉이 이루어질 수 있다. As shown in FIG. 3, by inserting the contact ring 22 into the roller 21, the substrate s contacts only the contact ring 22 in a small area, thereby solving a conventional problem. In particular, the use of the contact ring 29 as shown in Figure 4 can maximize the above effects by minimizing the area that the substrate (s) is in contact during transfer. That is, the thickness of the contact ring 29 shown in FIG. 4 decreases from the center toward the outside along the radial direction, so that line contact with the solar cell substrate s can be almost made.

이렇게 태양전지 기판(s)의 하면이 고온의 열처리 과정 중에서 타 부재들과 접촉됨으로써 발생되는 자국이 최소화되거나 없어짐으로써, 기판 하면에 균일한 확산막을 형성될 수 있도록 하였다. As such, the bottom surface of the solar cell substrate s is minimized or disappeared by contact with other members during a high temperature heat treatment process, thereby forming a uniform diffusion film on the bottom surface of the substrate.

한편, 롤러(21)와 접촉링(22)은 고온의 환경에서 사용되는 바 내열성이 높은 스테인레스 소재 등으로 제조된다. On the other hand, the roller 21 and the contact ring 22 is used in a high temperature environment, and is made of a stainless material having high heat resistance.

이하, 상기한 구성의 태양전지 열처리 장치(100)를 사용한 열처리 과정을 상세히 설명한다.Hereinafter, a heat treatment process using the solar cell heat treatment apparatus 100 having the above-described configuration will be described in detail.

태양전지 열처리 장치(100)의 모터(26)를 구동시켜 챔버부(10) 내에 설치되어 있는 롤러(21)들이 모두 일방향으로 회전시킨다. 이러한 상태에서 금속 페이스트가 스크린 인쇄된 태양전지 기판(s)을 첫 번째 챔버(11)의 유입구(i)를 통해 챔버부(10)로 유입시킴으로써 탈바인더 공정이 시작된다. The motors 26 of the solar cell heat treatment apparatus 100 are driven to rotate all the rollers 21 installed in the chamber part 10 in one direction. In this state, the binder removal process is started by introducing the solar cell substrate s screen-printed with the metal paste into the chamber part 10 through the inlet i of the first chamber 11.

탈바인더 공정은 태양전지 기판(s)을 첫 번째 챔버(11) 내에서 대략 200 내지 500℃로 수 초 동안 가열되고, 두 번째 챔버(12)에서도 대략 600℃로 수 초 동 안 가열됨으로써 완료된다. 즉, 태양전지 기판(s)이 복수의 롤러(21)들을 따라 수 초 동안 첫 번째 및 두 번째 챔버(11,12)를 이송되는 가운데, 상기한 가열온도로 가열된다. 이 때 가열 온도가 너무 낮거나 처리 시간이 너무 짧으면, 유기 성분이 완전히 제거되지 않으므로 바람직하지 않다. 반면에, 가열 온도가 너무 높거나 처리 시간이 너무 길면, 글라스 바인더가 금속 표면으로 이동하여 금속과 실리콘 계면의 접착성이 나빠지고 접촉 저항이 증가되므로 바람직하지 않다. The debinder process is completed by heating the solar cell substrate s in the first chamber 11 at approximately 200 to 500 ° C. for several seconds and in the second chamber 12 at approximately 600 ° C. for several seconds. . That is, while the solar cell substrate s is transferred to the first and second chambers 11 and 12 for several seconds along the plurality of rollers 21, the solar cell substrate s is heated to the above-described heating temperature. If the heating temperature is too low or the treatment time is too short at this time, the organic components are not completely removed, which is not preferable. On the other hand, if the heating temperature is too high or the treatment time is too long, it is not preferable because the glass binder moves to the metal surface, resulting in poor adhesion between the metal and silicon interface and increased contact resistance.

탈바인더 공정이 완료되면 태양전지 기판(s)은 연결관(15)을 거쳐 세 번째 챔버(13)로 인입되어 소성 공정에 들어간다. 소성 공정은 실리콘 태양전지의 전극 제조공정의 특성상 엄격한 조건에서 고속 열처리를 행하는 것이 필요하다. 고속 열처리를 해야되는 이유는 종래기술에서 설명한 바와 같다. 소성 공정은 두 번째 챔버에서 대략 600 ℃로 태양전지 기판이 가열된 상태에서 세 번째 챔버(13)에 이르러 거의 900℃까지 승온된 상태에서 이루어진다. 승온과정은 매우 급격한 속도, 대략 50 내지 150℃/sec로 진행된다. When the debinder process is completed, the solar cell substrate s is introduced into the third chamber 13 through the connection pipe 15 and enters the firing process. In the firing process, it is necessary to perform a high-speed heat treatment under stringent conditions due to the characteristics of the electrode manufacturing process of the silicon solar cell. The reason for the high-speed heat treatment is as described in the prior art. The firing process is carried out in a state in which the solar cell substrate is heated to approximately 600 ° C. in the second chamber, and the temperature is raised to almost 900 ° C. in the third chamber 13. The temperature increase process is carried out at a very rapid rate, approximately 50 to 150 ℃ / sec.

승온 속도가 너무 늦으면 고온에서의 지속 시간이 길어져서 P/N 접합이 베이스 내부로 깊어지므로 태양전지의 효율이 저하되므로 가능한 한 빠른 것이 바람직하다. If the temperature increase rate is too slow, the duration at high temperature is long, and the P / N junction deepens into the base, so the efficiency of the solar cell is lowered.

금속 성분의 소성이 행해지는 소성공정은 상기한 온도에서 수십초 동안 수행하는 것이 바람직하다. 소성 온도가 너무 낮거나 소성 시간이 너무 짧으면, 불완전한 소성으로 인해 전극의 저항이 높아질 수 있으며, 반대로 소성 온도가 너무 높거나 소성 시간이 너무 길면, P/N 접합이 베이스 내부로 깊어져서 태양전지의 효율 이 저하되므로 바람직하지 않다. It is preferable to perform the baking process in which baking of a metal component is performed for several tens of seconds at the said temperature. If the firing temperature is too low or the firing time is too short, the resistance of the electrode may be high due to incomplete firing; conversely, if the firing temperature is too high or the firing time is too long, the P / N junction deepens into the base to It is not preferable because the efficiency is lowered.

소성공정이 끝나면 기판(s)은 세 번째 챔버(13)로부터 배출되어 다시 연결관(15)을 통해 네 번째 챔버(14)로 유입되고 네 번째 챔버(14)에서는 태양전지 기판(s)을 자연 냉각시킴으로써 완료된다. 소성단계 후 마지막 챔버(14)에서 태양전지 기판(s)을 곧 바로 자연 냉각시키면 열응력(thermal stress)을 최소화시켜 태양전지의 효율을 더욱 높일 수 있다. After the firing process, the substrate s is discharged from the third chamber 13 and flows back into the fourth chamber 14 through the connecting pipe 15, and in the fourth chamber 14, the solar cell substrate s Complete by cooling. Natural cooling of the solar cell substrate s immediately in the last chamber 14 after the firing step may minimize thermal stress and further increase the efficiency of the solar cell.

상기한 전체 공정은 대략 1분 이내에 급속하게 이루어짐으로써 공정효율 및 열처리 품질을 향상시킬 수 있다. The entire process can be performed rapidly within approximately 1 minute, thereby improving process efficiency and heat treatment quality.

지금까지 태양전지 기판(s)을 가열하기 위하여 할로겐 램프가 사용된 것으로 설명하였으나, 열원으로서 할로겐 램프 이외에 자외선 파장대를 이용하는 램프(자외선 램프)를 더 포함할 수도 있다. Although the halogen lamp was used to heat the solar cell substrate s so far, it may further include a lamp (ultraviolet lamp) using an ultraviolet wavelength band in addition to the halogen lamp as a heat source.

이상 본 발명의 내용을 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.Although the contents of the present invention have been described above, those skilled in the art will be able to perform various applications and modifications within the scope of the present invention based on the above contents.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 태양전지 열처리 장치의 개략적 사시도이다. 1 is a schematic perspective view of a solar cell heat treatment apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.

도 2는 도 1에 도시된 태양전지 열처리 장치의 주요 부분에 대한 개략적 일부 절개 사시도이다. FIG. 2 is a schematic partial cutaway perspective view of a main part of the solar cell heat treatment apparatus shown in FIG. 1.

도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ선 개략적 단면도이다.3 is a schematic cross-sectional view taken along line III-III of FIG. 1.

도 4는 도 3에 도시된 접촉링과 다른 형상의 접촉링이 결합된 형태의 태양전지 열처리 장치의 개략적 단면도이다. FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a solar cell heat treatment apparatus in which a contact ring illustrated in FIG. 3 and a contact ring having a different shape are combined.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

100 ... 태양전지 열처리 장치 10 ... 챔버부100 ... solar cell heat treatment device 10 ... chamber part

11,12,13,14 ... 챔버 15 ... 연결관11,12,13,14 ... chamber 15 ... connector

21 ... 롤러 22 ... 접촉링21 ... roller 22 ... contact ring

24 ... 기어 25 ... 벨트24 ... gear 25 ... belt

26 ... 모터 30 ... 램프히터26 ... motor 30 ... lamp heater

Claims (5)

태양전지 기판에 전극을 형성하기 위한 것으로서,As for forming an electrode on a solar cell substrate, 일방향을 따라 길게 배치되며, 서로 다른 온도범위로 유지되는 복수의 구간으로 구획되는 챔버부;A chamber unit disposed to extend in one direction and divided into a plurality of sections maintained at different temperature ranges; 상기 챔버부의 길이방향을 따라 서로 이격되어 배치되며 상기 챔버부의 내측에 회전가능하게 결합되어, 상기 태양전지 기판을 이송하는 복수의 롤러; 및 A plurality of rollers disposed to be spaced apart from each other along the longitudinal direction of the chamber and rotatably coupled to the inside of the chamber to transfer the solar cell substrate; And 상기 복수의 롤러를 구동하기 위한 구동수단;을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 태양전지 열처리 장치. Solar cell heat treatment apparatus comprising a; driving means for driving the plurality of rollers. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 각 롤러에는 상기 태양전지 기판이 접촉되어 지지되는 복수의 접촉링이 끼워져 결합되는 것을 특징으로 하는 태양전지 열처리 장치.Each of the rollers is a solar cell heat treatment apparatus, characterized in that the plurality of contact rings are coupled to each other and supported by the solar cell substrate. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 접촉링과 상기 태양전지 기판의 접촉면적을 최소화하도록, 상기 접촉링의 중심으로부터 반경방향을 따라 외측으로 갈 수록 두께가 감소하는 것을 특징으로 하는 태양전지 열처리 장치. The solar cell heat treatment apparatus, characterized in that the thickness decreases toward the outside in the radial direction from the center of the contact ring to minimize the contact area between the contact ring and the solar cell substrate. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 각 롤러는 일단부가 상기 챔버의 외측으로 돌출되도록 상기 챔버에 끼워져 결합되며, Each roller is fitted into the chamber so that one end thereof protrudes out of the chamber, 상기 구동수단은, 상기 챔버부의 외측으로 돌출된 복수의 롤러에 각각 끼워져 결합되는 복수의 기어와, 상기 복수의 기어 중 어느 하나에 결합되어 상기 기어를 회전시키는 모터와, 상기 모터의 회전력을 상기 기어들 전체에 전달하도록 상기 복수의 기어를 감싸며 결합되는 체인을 구비하는 것을 특징으로 하는 태양전지 열처리 장치. The driving means may include a plurality of gears that are respectively fitted into and coupled to a plurality of rollers protruding outward from the chamber, a motor coupled to any one of the plurality of gears to rotate the gears, and the rotational force of the motor to the gears. Solar cell heat treatment apparatus comprising a chain coupled to surround the plurality of gears to be transmitted to the entire field. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 챔버부는 복수의 챔버와, 상기 복수의 챔버를 연결하는 연결관을 포함하여 이루어지며, The chamber part includes a plurality of chambers and a connection pipe connecting the plurality of chambers, 상기 복수의 챔버는 각 챔버에 설치된 램프에 의하여 독립적으로 온도제어되는 것을 특징으로 하는 태양전지 열처리 장치. And the plurality of chambers are independently temperature controlled by lamps installed in each chamber.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100260945B1 (en) * 1997-12-10 2000-07-01 구자홍 Substrate sending apparatus of manufacturing system for plasma display panel
US20080213477A1 (en) * 2007-03-02 2008-09-04 Arno Zindel Inline vacuum processing apparatus and method for processing substrates therein
KR20080086261A (en) * 2007-03-22 2008-09-25 삼성에스디아이 주식회사 Apparatus for evaporating protective layer and evaporating method using the same
KR20080098239A (en) * 2007-05-04 2008-11-07 세메스 주식회사 Substrate transfering apparatus for manufacturing flat panel display devices

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100260945B1 (en) * 1997-12-10 2000-07-01 구자홍 Substrate sending apparatus of manufacturing system for plasma display panel
US20080213477A1 (en) * 2007-03-02 2008-09-04 Arno Zindel Inline vacuum processing apparatus and method for processing substrates therein
KR20080086261A (en) * 2007-03-22 2008-09-25 삼성에스디아이 주식회사 Apparatus for evaporating protective layer and evaporating method using the same
KR20080098239A (en) * 2007-05-04 2008-11-07 세메스 주식회사 Substrate transfering apparatus for manufacturing flat panel display devices

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