KR20120113019A - 태양전지 셀 검사 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 태양전지 셀 검사 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명의 하나의 모습에 따라, (a) 태양전지 셀을 준비하는 단계; (b) 준비된 태양전지 셀에 광(光)을 조사시켜 포토루미네선스 이미지를 획득하는 단계; 및 (c) 획득된 이미지의 밝기에 따라 태양전지 셀의 변환효율 등급을 판단하는 단계; 를 포함하여 이루어지는 태양전지 셀 검사방법이 제안된다. 또한, 다른 모습에 따라, 태양전지 셀들을 전달하는 스테이지 유닛; 스테이지 유닛을 통해 전달받은 태양전지 셀의 표면에 광(光)을 조사하는 광원 유닛; 광원 유닛으로부터 조사된 광(光)에 따른 포토루미네선스 이미지를 획득하는 카메라 유닛; 및 카메라 유닛으로부터 획득된 이미지의 밝기에 따라 미리 설정된 프로그램에 따라 태양전지 셀의 변환효율 등급을 판단하는 효율판단 유닛; 을 포함하여 이루어지는 태양전지 셀 검사 장치가 제안된다.

Description

태양전지 셀 검사 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR INSPECTING SOLAR CELL}
본 발명은 태양전지 셀 검사 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명은 태양전지 셀의 광전변환효율을 판단하기 위한 수단으로써 솔라 시뮬레이터를 이용하지 않고 PL 이미지를 이용하여 손쉽고 간단히 태양전지 셀의 광전변환효율을 판단할 수 있도록 하는 태양전지 셀 검사 방법 및 장치에 관한 것이다.
최근 유가 상승과 화석연료의 한계, 그리고 환경 등의 문제로 인하여, 무공해 에너지원으로서의 태양전지에 대한 연구개발이 활발하게 진행되고 있다. 태양전지의 적용분야 또한 발전에서 일반 전자기기까지 폭 넓게 적용되고 있다. 기술의 발전으로 인해 태양 에너지 변환효율도 상당히 개선이 되어 실험실 기준으로는 23% 이상의 고효율 셀도 개발되고 있다.
태양전지란 광전효과 혹은 광기전력효과를 이용하여 빛에너지를 전기에너지로 변환시키는 소자이다. 태양전지는 그 구성 물질에 따라서 실리콘 태양전지, 박막 태양전지, 염료감응 태양전지, 유기고분자 태양전지 등으로 구분되며, 현재는 실리콘계 태양전지가 시장의 대부분을 차지하고 있다. 실리콘계 태양전지는 일반적으로 p-n 접합을 형성시킨 반도체로 구성된다. 그리고 태양전지를 필요한 전기용량에 따라 직렬 또는 병렬로 연결하여 태양전지모듈을 형성한다.
태양전지의 셀당 낼 수 있는 전압은 사용된 반도체 물질에 영향을 받지만 실리콘의 경우 보통 0.5V 정도의 값을 나타내고, 통상 더 높은 전압을 얻기 위해서 셀들을 직렬 연결하여 사용하게 된다.
통상 전자기기에 사용되는 태양전지는 모듈로 제작되어 사용되는데, 태양전지 셀을 모듈로 제작하기 위해서는 광전변환효율이 일정한 다수의 태양전지 셀들로 모듈을 제작하는 것이 바람직하다. 그에 따라, 모듈 제작 전에 태양전지 셀들에 대한 광전변환효율을 파악하는 것이 요구된다.
본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위한 것으로, 태양전지 모듈의 제작에 있어서, 태양전지 모듈을 구성하는 태양전지 셀들의 광전변환효율을 손쉽고 간단하게 판단할 수 있는 태양전지 셀 검사 방법 및 장치를 제안하고자 한다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 하나의 모습에 따라, (a) 태양전지 셀을 준비하는 단계; (b) 준비된 태양전지 셀에 광(光)을 조사시켜 포토루미네선스 이미지를 획득하는 단계; 및 (c) 획득된 이미지의 밝기에 따라 태양전지 셀의 변환효율 등급을 판단하는 단계; 를 포함하여 이루어지는 태양전지 셀 검사방법이 제안된다.
바람직하게, 본 발명의 또 하나의 모습에 따라, 전술한 (c) 단계에서, 전단계에서 획득된 이미지의 그레이레벨에 따라 태양전지 셀의 변환효율 등급을 판단한다.
바람직하게, 획득된 이미지로부터 태양전지 셀별로 다수의 픽셀단위로 그레이레벨를 측정하여 평균한 값에 따라 태양전지 셀의 변환효율 등급을 판단한다.
더 바람직하게, 다수의 픽셀단위로 8비트 그레이레벨을 측정하여 태양전지 셀 당 그레이레벨 평균에 따라 변환효율 등급을 판단한다.
또한, 바람직하게, 변환효율 등급을 적어도 3단계 등급 이상으로 구분하여 판단한다.
바람직하게, 본 발명의 또 하나의 모습에 따라, 전술한 (c) 단계 이후에 판단된 변환효율 등급에 따라 태양전지 셀을 구분 또는 분리하는 단계를 더 포함한다.
바람직하게, 본 발명의 또 다른 하나의 모습에 따라, 전술한 (b) 단계 이후에 획득된 이미지를 판단하여 태양전지 셀의 결함을 검출하는 단계를 더 포함한다.
바람직하게는, 결함을 검출하는 단계는 (c) 단계 이전에 이루어지거나 (c) 단계에서 변환효율 등급을 판단하는 공정에서 함께 이루어진다.
바람직하게, 검출되는 결함은 크랙, 치핑(chipping) 또는 이물에 의한 결함일 수 있다.
또한, 전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 하나의 모습에 따라, 태양전지 셀을 전달하는 스테이지 유닛; 스테이지 유닛을 통해 전달받은 태양전지 셀의 표면에 광(光)을 조사하는 광원 유닛; 광원 유닛으로부터 조사된 광(光)에 따른 포토루미네선스 이미지를 획득하는 카메라 유닛; 및 카메라 유닛으로부터 획득된 이미지의 밝기에 따라 미리 설정된 프로그램에 따라 태양전지 셀의 변환효율 등급을 판단하는 효율판단 유닛; 을 포함하여 이루어지는 태양전지 셀 검사 장치가 제안된다.
바람직하게, 본 발명의 또 하나의 모습에 따라, 효율판단 유닛은 획득된 이미지의 그레이레벨에 따라 태양전지 셀의 변환효율 등급을 판단한다.
더 바람직하게는, 효율판단 유닛은 획득된 이미지로부터 태양전지 셀별로 다수의 픽셀단위로 그레이레벨를 측정하여 평균한 값에 따라 태양전지 셀의 변환효율 등급을 판단한다.
더욱 바람직하게는, 효율판단 유닛은 다수의 픽셀단위로 8비트 그레이레벨을 측정하여 태양전지 셀 당 그레이레벨 평균에 따라 변환효율 등급을 판단한다.
또한, 바람직하게, 본 발명의 또 하나의 모습에 따라, 효율판단 유닛은 획득된 이미지로부터 미리 설정된 프로그램에 따라 태양전지 셀의 크랙, 치핑(chipping) 또는 이물에 의한 결함을 더 검출한다.
바람직하게는, 또한, 본 발명의 또 하나의 모습에 따라, 전술한 태양전지 셀 검사 장치들은, 효율판단 유닛에 의해 판단된 변환효율 등급에 따라 태양전지 셀을 구분 또는 분리하는 셀분리 유닛을 더 포함하여 이루어진다.
또한, 바람직하게는, 본 발명의 또 하나의 모습에 따라, 카메라 유닛은: 태양전지 셀로부터 발광된 광(光)을 필터링하는 필터; 포커싱을 위한 렌즈; 및 발광 이미지를 획득하는 카메라; 를 포함하여 이루어진다.
또, 바람직하게는, 본 발명의 또 다른 하나의 모습에 따라, 스테이지 유닛은: 태양전지 셀을 고정시키는 지그; 및 고정된 태양전지 셀을 이동시키는 컨베이어; 를 포함하여 이루어진다.
비록 본 발명의 바람직한 하나의 모습으로 명시적으로 언급되지 않았더라도, 앞서 언급된 기술적 특징의 가능한 다양한 조합에 따른 본 발명의 실시예들이 당업자에게 자명하게 구현될 수 있다.
본 발명의 모습에 따라, 태양전지 모듈의 제작에 있어서, 태양전지 모듈을 구성하는 태양전지 셀들의 광전변환효율을 손쉽고 간단하게 판단할 수 있게 되었다.
본 발명에 따른 개선 효과의 예를 살펴보면, 첫째, PL 이미지를 통한 변환효율 측정은 비파괴 검사로서, 통상의 솔라 시뮬레이터를 통한 전기적 연결 없이도 짧은 공정시간으로 쉽게 태양전지 셀의 변환효율 등급을 파악할 수 있고, 나아가 변환효율 저하에 따른 태양전지 셀의 불량을 검출해 낼 수 있다.
둘째로, 불필요한 원자재(태양전지 셀)의 로스를 줄이며 모듈제작 불량 발생률을 최소화 할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따라 직접적으로 언급되지 않은 다양한 효과들이 본 발명의 실시예들에 따른 다양한 구성들로부터 당해 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자에 의해 도출될 수 있음은 자명하다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 태양전지 셀 검사 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 태양전지 셀 검사 방법의 일부 공정을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 태양전지 셀 검사 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 태양전지 셀 검사 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.
도 5는 태양전지 셀의 PL 이미지의 그레이레벨과 광전변환효율의 상관관계를 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 다른 하나의 실시예에 따른 태양전지 셀 검사 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
전술한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예들이 첨부된 도면을 참조하여 설명될 것이다. 본 설명에 있어서, 동일부호는 동일한 구성을 의미하고, 중복되거나 발명의 의미를 한정적으로 해석되게 할 수 있는 부가적인 설명은 생략될 수 있다.
구체적인 설명에 앞서, 본 명세서에서 하나의 구성요소가 다른 구성요소와 '직접 연결' 또는 '직접 결합' 등으로 언급되지 않는 이상, 단순히 '연결' 또는 '결합' 등으로 언급된 경우에는 하나의 구성요소가 그 다른 구성요소에 '직접적으로' 연결 또는 결합되어 있을 수 있고, 나아가 그 기재된 설명에 비추어 모순되거나 발명의 개념에 반하지 않는 한 그들 사이에 또 다른 구성요소가 연결 또는 결합되는 형태로도 존재할 수 있다고 이해되어야 한다.
본 명세서에 비록 단수적 표현이 기재되어 있을지라도, 발명의 개념에 반하지 않고 해석상 모순되거나 명백하게 다르게 해석되지 않는 이상 복수의 표현을 포함하는 의미로 사용됨에 유의하여야 한다. 본 명세서에서 '포함하는', '갖는', '구비하는', '포함하여 이루어지는' 등의 기재는 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 구성요소 또는 그들의 조합의 존재 또는 부가 가능성이 있는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명은 휴대폰, PDA, MD, CD 플레이어, MP3, 노트북, 디지털 카메라, 캠코더 등 일반 전자기기 등에 적용할 수 있는 빛 에너지를 전기에너지로 전환하는 태양전지 모듈 제작 전 원자재(태양전지 셀)를 분류할 수 있도록 하는 검사 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명은 소형 전자 제품용 태양전지 셀 뿐만 아니라 이용 용도에 따라 전장용 및 발전용 태양전지 셀과 같이 대형 시스템에도 사용가능하다.
우선, 본 발명의 하나의 모습에 따른 태양전지 셀 검사 방법을 도 1 내지 4를 참조하여 구체적으로 살펴본다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 태양전지 셀 검사 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이고, 도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 태양전지 셀 검사 방법의 일부 공정을 개략적으로 나타내는 흐름도이고, 도 3은 각각 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 태양전지 셀 검사 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이고, 도 4는 각각 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 태양전지 셀 검사 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 하나의 실시예에 따른 태양전지 셀 검사방법은 다음의 (a)~(c) 단계(S100 ~ S300)를 포함하여 이루어진다.
(a) 단계(S100)에서, 태양전지 셀(1)을 준비한다. 태양전지 셀(1)은 하나 또는 다수의 셀일 수 있다. 바람직하게, 태양전지 셀(1)이 소형인 경우, PL 이미지 획득이 가능한 범위 내에서 다수의 셀들이 준비된다. 준비되는 태양전지 셀(1)은 개별단위로 이미 절단된 태양전지 셀일 수 있다. 또는, 아직 절단되지 않은 기판 상의 다수의 태양전지 셀들일 수도 있다. 이미 절단된 태양전지 셀인 경우 전극이 형성된 것이거나 또는 전극이 형성되지 않은 것일 수도 있다. 또한, 개별단위로 절단된 태양전지 셀들일 수 있고, 나아가 다수의 개별 태양전지 셀들이 결합된 모듈단위일 수도 있다. 한편, 아직 절단되지 않은 기판 상의 태양전지 셀들인 경우 본 발명에 따른 검사방법의 공정 이후에 절단하는 공정이 이어질 수 있다. 바람직하게, 태양전지 모듈 제작 전의 개별단위로 절단된 태양전지 셀(1)들이 준비된다.
다음으로 (b) 단계(S200)에서는, 준비된 태양전지 셀(1)에 광(光)을 조사시켜 포토루미네선스 이미지를 획득한다.
포토루미네선스(PL, Photo-Luminescence)는 물질이 빛에 의해 자극 받아 스스로 빛을 내는 현상을 말한다. 태양전지 셀에 밴드 갭(band gap)보다 큰 에너지를 갖는 빛을 가하면 물질 내의 전자가 에너지를 흡수하여 여기 상태(excitation state)로 되고, 원래의 평형상태로 되돌아 가기 위해 흡수된 에너지를 빛 형태로 방출하게 된다. 이러한 일련의 물리적 현상을 이용하여 그 시편 내부상태, 예컨대 밴드 갭(band gap) 에너지, 결정상태 등을 검사할 수 있게 된다. 즉, 시료에 가시광선 또는 자외선 영역의 레이저 빔, 또는 강한 LED 빛을 주사시키면, 낮은 에너지 상태에 있는 전자가 높은 에너지 상태로 여기되고, 이후에 여기된 전자가 탈여기(de-exitation) 또는 재조합(recombination)하는 과정에서 에너지 준위의 특정적인 빛을 방출하게 된다. 이때, 방출하는 빛을 측정하여 얻은 스펙트럼을 분석함으로써 시료를 분석하는 기법이 PL 공정이다. PL 프로세스를 간략히 살펴본다. 우선, 시편(substrate)에 ㄹ레이저 빔을 주사시키면 가전자대(valence band)의 전가가 전도대(conduction band)로 여기된다. 여기된 전도대(conduction band)의 전자들은 일반적으로 높은 에너지 준위에 있다가 곧 진동 이완에 의해 전도대 끝(conduction band edge)으로 내려오게 된다. 이들 중 다수의 전자는 다시 가전자대(valence band)와 전도대(conduction band) 사이에 존재하는 도너 상태(donor state)나 어셉터 상태(acceptor state)로 이동한 다음 일정시간 경과 후 재결합하게 된다. 이렇게 여러 가지 경로를 통해 재결합하면서 방출되는 에너지의 일부가 빛으로 나타나며, 시료의 특성에 따라 방출되는 빛의 스펙트럼이 결정된다. 위와 같은 프로세스에 의해 방출되는 빛의 스펙트럼들을 분석함으로써 고체 시료의 전자 구조적 특성뿐만 아니라 결함 특성, 발광 특성 등도 분석할 수 있다. PL은 일렉루미네선스(EL, electroluminescence)와 달리 시편(태양전지 셀)에 전극을 연결할 필요없이 레이저를 쬐어 주고 나오는 빛을 관찰하는 방식으로, 태양전지 셀에 손상을 주지 않고 특성을 관찰할 수 있다.
그리고 (c) 단계(S300)에서는, 획득된 이미지의 밝기에 따라 태양전지 셀(1)의 광전변환효율의 등급을 판단한다. 본 발명자는 태양전지 셀의 PL 이미지 밝기와 광전변환효율 간의 상관성을 발견하여, 솔라 시뮬레이션 과정을 거치지 않고서도 태양전지 셀의 이미지 밝기에 따라 태양전지 셀의 광전변환효율을 손쉽게 파악할 수 있는 발명을 제시하게 되었다.
본 발명의 실시예에 따라, 예컨대 태양전지 모듈 제작 전에 광전변환효율 차이가 나는 셀들을 분리해낼 수 있도록 손쉽게 광전변환효율을 판단해냄으로써, 전체적으로 효율이 우수하고 균일한 태양전지 모듈을 제작할 수 있게 된다.
바람직하게, 본 발명의 또 하나의 실시예에 따르면, 광전변환효율의 등급을 판단하는 (c) 단계에서는, PL 이미지 획득 단계(S200)에서 획득된 이미지의 그레이레벨에 따라 태양전지 셀(1)의 광전변환효율 등급을 판단한다.
더 바람직하게, 획득된 이미지로부터 태양전지 셀(1) 별로 다수의 픽셀단위로 그레이레벨를 측정하여 평균한 값에 따라 태양전지 셀(1)의 변환효율 등급을 판단한다. 즉, 광전변환효율을 판단하고자 하는 태양전지 셀(1)로부터의 PL 이미지를 다수의 픽셀단위로 분할하여 각 픽셀단위로 그레이레벨을 측정하고 평균화한다. 평균화한 값을 가지고 태양전지 셀(1)의 광전변환효율의 등급을 판단하게 된다.
더 바람직하게는, 도 2를 참조하면, 다수의 픽셀단위로 8비트 그레이레벨을 측정하여(S310) 태양전지 셀 당 그레이레벨 평균에 따라 변환효율 등급을 판단한다(S330). 8비트 그레이레벨로 나타내는 경우 0~255까지 256가지로 표현된다.
도 5는 태양전지 셀의 PL 이미지의 그레이레벨과 광전변환효율의 상관관계를 나타내는 그래프이다. 도 5는 다음의 [표 1]에 따른 태양전지 셀의 PL 이미지의 8비트 그레이레벨과 광전변환효율의 상관관계를 나타내고 있다.
시료번호 변환효율 Imax GL 범위 평균 GL
1 7.3% 58.92 100~119 109
2 7.1% 55.89 93~113 103
3 7.3% 57.87 86~123 109
4 7.7% 57.00 93~121 110
5 13.1% 73.38 120~163 149
6 13.8% 76.17 143~177 164
7 13.9% 74.63 144~179 164
8 17.3% 93.83 163~195 181
9 17.9% 92.55 170~201 190
10 17.4% 92.18 167~198 183
11 18.8% 96.69 181~214 199
12 18.0% 96.72 174~208 192
13 18.7% 96.63 178~211 199
14 19.3% 95.61 191~222 207
15 19.4% 98.61 179~220 206
16 19.7% 98.78 199~237 219
[표 1]에서 Imax는 I-V 테스트에 따른 최대 전력시의 전류값을 나타내고, 단위는 mA이다. GL 범위는 시료인 태양전지 셀의 이미지 픽셀단위의 8비트 그레이레벨 값의 범위를 나타내고, 평균 GL은 해당 시료에서의 그레이레벨 값의 평균이다. [표 1]은 레이저(광섬유 타입, 808nm, DC 45W)를 사용하여 얻어진 결과로써, 태양전지 변환효율과 PL이미지의 GL과의 상관성을 알 수 있다.
도 5에서, 가로축은 시료의 번호이고, 좌측 세로축은 시료의 평균적인 8비트 그레이레벨 값이고, 우측 세로축은 시료의 광전변환효율을 나타낸다. 도 5를 참조하면, 8번째 이후의 시료부터 그레이레벨과 광전변환효율의 상관성이 더욱 높아진 것을 알 수 있다. [표 1]을 참조하면, 8번째 시료는 평균 그레이레벨이 181이고, 광전변환효율이 17.3%를 나타내고 있다.
또한, 바람직하게는, 변환효율 등급을 적어도 3단계 등급 이상으로 구분하여 판단할 수 있다. 등급 구분은 광전변환효율과 그레이레벨의 상관성으로부터 필요에 따라 수단계로 구분할 수 있다. 예컨대, 광전변환효율이 17% 이상에 해당될 수 있는 이미지 밝기, 예컨대 8비트 그레이레벨의 경우 하나의 예에서 대략 180 이상인 경우 변환효율이 양호한 등급으로 판단할 수 있다.
다음으로, 도 3을 참조하여, 본 발명에 따른 실시예들을 살펴본다.
바람직하게, 본 발명의 또 하나의 모습에 따르면, 태양전지 셀 검사 방법은 변환효율 등급을 판단하는 (c) 단계(S1300) 이후에, 판단된 변환효율 등급에 따라 태양전지 셀을 구분 또는 분리하는 단계(S1400)를 더 포함한다. 본 발명의 실시예에 따라, 예컨대 태양전지 모듈 제작 전에 광전변환효율 차이가 나는 셀들을 분리해 냄으로써, 전체적으로 효율이 우수하고 균일한 태양전지 모듈을 제작할 수 있게 된다.
다음으로, 도 4를 참조하여, 본 발명에 따른 실시예들을 살펴본다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 또 하나의 실시예에 따르면, PL 이미지 획득 단계(S2200) 이후에 획득된 이미지를 판단하여 태양전지 셀의 결함을 검출하는 단계(S2290)를 더 포함한다.
바람직하게, 하나의 실시예에 따르면, 검출되는 결함은 크랙, 치핑(chipping) 또는 이물에 의한 결함일 수 있다.
바람직하게, 도 4를 참조하면, 하나의 실시예에 따라, 결함을 검출하는 단계는 (c) 단계(S2300) 이전에 이루어진다. 또는, 도시되지 않았으나, 결함을 검출하는 단계는 (c) 단계에서 변환효율 등급을 판단하는 공정에서 함께 이루어진다.
다음으로, 본 발명의 다른 모습인 태양전지 셀 검사 장치를 도면을 참조하여 살펴본다. 본 발명의 모습에 따른 태양전지 셀 검사 장치의 동작을 이해함에 있어서, 앞서 살펴본 태양전지 셀의 검사 방법의 실시예들이 참조되어야 한다.
도 6은 본 발명의 다른 하나의 실시예에 따른 태양전지 셀 검사 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 하나의 실시예에 따른 태양전지 셀 검사 장치는 스테이지 유닛(10), 광원 유닛(30), 카메라 유닛(50) 및 효율판단 유닛(도시되지 않음)을 포함하여 이루어진다. 효율판단 유닛은 도 6의 컴퓨터 컨트롤러(100)의 내부에 포함될 수 있다. 바람직하게, 도 6의 컴퓨터 컨트롤러(100)는 스테이지 유닛(10), 광원 유닛(30), 카메라 유닛(50) 또는/및 효율판단 유닛의 작동을 제어한다.
스테이지 유닛(10)은 PL을 통해 광전변환효율을 판단하기 위한 태양전지 셀(1)을 전달한다. 태양전지 셀(1)은 하나 또는 다수의 셀일 수 있다. 전달되는 태양전지 셀(1)은 개별단위로 이미 절단된 태양전지 셀일 수 있고, 또는 아직 절단되지 않은 기판 상의 다수의 태양전지 셀들일 수도 있다. 또는, 다수의 개별단위로 절단된 태양전지 셀들이 결합된 모듈단위의 태양전지 셀일 수도 있다. 바람직하게, 태양전지 모듈 제작 전의 개별단위로 절단된 태양전지 셀(1)들이 스테이지 유닛(10)을 통해 전달된다.
도시되지 않았으나, 본 발명의 하나의 실시예에 따르면, 바람직하게, 스테이지 유닛(10)은 태양전지 셀(1)을 고정시키는 지그 및 고정된 태양전지 셀(1)을 이동시키는 컨베이어를 포함하여 이루어진다. 본 실시예에 따르면, 태양전지 셀(1)을 지그(도시되지 않음)에 배열하고 배열된 지그를 컨베이어 시스템을 통해 광원 유닛(30)과 카메라 유닛(50)이 구비된 PL 시스템으로 이동시킨다.
스테이지 유닛(10)을 통해 태양전지 셀(1)이 전달되면, 광원 유닛(30)은 전달받은 태양전지 셀(1)의 표면에 광(光)을 조사한다. 광원 유닛(30)은 가시광선 또는 자외선 영역의 레이저 빔, 또는 강한 LED 빛을 태양전지 셀에 조사한다.
카메라 유닛(50)은 광원 유닛(30)으로부터 조사된 광(光)에 따른 태양전지 셀(1)의 포토루미네선스 이미지를 획득한다.
도 6을 참조하면, 바람직하게는, 본 발명의 또 하나의 실시예에 따라, 카메라 유닛(50)은 태양전지 셀(1)로부터 발광된 광(光)을 필터링하는 필터(55), 포커싱을 위한 렌즈(53) 및 발광 이미지를 획득하는 카메라(51)를 포함하여 이루어진다.
도시되지 않았으나, 효율판단 유닛은 카메라 유닛(50)으로부터 획득된 이미지의 밝기에 따라 미리 설정된 프로그램에 따라 태양전지 셀(1)의 변환효율 등급을 판단한다. 바람직하게, 효율판단 유닛은 도 6의 컴퓨터 컨트롤러(100)에 구비된다.
본 발명의 실시예에 따라, 획득된 이미지를 PL 밝기를 구분하여 등급을 판단함으로써, 태양전지 셀(1)들을 효율별로 구분 및 분리할 수 있게 된다.
즉, 태양전지 모듈 제작 전에 광전변환효율 차이가 나는 셀들을 분리해낼 수 있도록 손쉽게 광전변환효율을 판단해냄으로써, 전체적으로 효율이 우수하고 균일한 태양전지 모듈을 제작할 수 있게 된다.
바람직하게, 본 발명의 또 하나의 실시예에 따라, 효율판단 유닛(도시되지 않음)은 획득된 이미지의 그레이레벨에 따라 태양전지 셀(1)의 변환효율 등급을 판단한다.
더 바람직하게는, 효율판단 유닛(도시되지 않음)은 획득된 이미지로부터 태양전지 셀(1) 별로 다수의 픽셀단위로 그레이레벨를 측정하여 평균한 값에 따라 태양전지 셀(1)의 변환효율 등급을 판단한다.
더욱 바람직하게는, 효율판단 유닛(도시되지 않음)은 다수의 픽셀단위로 8비트 그레이레벨을 측정하여 태양전지 셀(1) 당 그레이레벨 평균에 따라 변환효율 등급을 판단한다. PL 이미지에 대하여 다수의 픽셀단위의 8비트 그레이레벨을 측정하는 것은 영상처리 기술분야에서 이미 널리 알려진 기술에 해당하므로, 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
또한, 바람직하게, 본 발명의 또 하나의 실시예에 따르면, 효율판단 유닛(도시되지 않음)은 획득된 이미지로부터 미리 설정된 프로그램에 따라 태양전지 셀(1)의 크랙, 치핑(chipping) 또는 이물에 의한 결함을 더 검출한다. PL 이미지를 통해 태양전지 내부 혹은 외부에 생긴 결함을 구분해 낼 수 있다.
도시되지 않았으나, 본 발명의 또 하나의 실시예에 따르면, 전술한 태양전지 셀 검사 장치들은, 효율판단 유닛(도시되지 않음)에 의해 판단된 변환효율 등급에 따라 태양전지 셀을 구분 또는 분리하는 셀분리 유닛(도시되지 않음)을 더 포함하여 이루어진다. 본 발명의 실시예에 따라, 예컨대 태양전지 모듈 제작 전에 광전변환효율 차이가 나는 셀들을 분리해 냄으로써, 전체적으로 효율이 우수하고 균일한 태양전지 모듈을 제작할 수 있게 된다.
이상에서, 전술한 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명에 대한 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자의 이해를 돕기 위해 예시적으로 설명된 것이다. 본 발명의 다양한 실시예는 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있고, 전술한 실시예들은 제한적인 것이 아닌 예시적인 것으로 여겨져야 한다. 따라서, 본 발명의 범위는 특허청구범위에 기재된 발명에 따라 해석되어야 하며, 나아가, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 다양한 변경, 대안, 균등물들을 포함하고 있음은 자명하다.
1 : 태양전지 셀 10 : 스테이지 유닛
30 : 광원 유닛 50 : 카메라 유닛
51 : 카메라 53 : 렌즈
55 : 필터 100 : 컴퓨터 컨트롤러

Claims (17)

  1. (a) 태양전지 셀을 준비하는 단계;
    (b) 준비된 태양전지 셀에 광(光)을 조사시켜 포토루미네선스 이미지를 획득하는 단계; 및
    (c) 획득된 이미지의 밝기에 따라 상기 태양전지 셀의 변환효율 등급을 판단하는 단계; 를 포함하여 이루어지는 태양전지 셀 검사방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 (c) 단계에서 상기 획득된 이미지의 그레이레벨에 따라 상기 태양전지 셀의 변환효율 등급을 판단하는 것을 특징으로 하는 태양전지 셀 검사방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 (c) 단계에서 상기 획득된 이미지로부터 상기 태양전지 셀별로 다수의 픽셀단위로 그레이레벨를 측정하여 평균한 값에 따라 상기 태양전지 셀의 변환효율 등급을 판단하는 것을 특징으로 하는 태양전지 셀 검사방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 (c) 단계에서 상기 다수의 픽셀단위로 8비트 그레이레벨을 측정하여 상기 태양전지 셀 당 그레이레벨 평균에 따라 변환효율 등급을 판단하는 것을 특징으로 하는 태양전지 셀 검사방법.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 (c) 단계에서 상기 변환효율 등급을 적어도 3단계 등급 이상으로 구분하여 판단하는 것을 특징으로 하는 태양전지 셀 검사방법.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 태양전지 셀 검사 방법은,
    (d) 상기 (c) 단계 이후에 판단된 변환효율 등급에 따라 상기 태양전지 셀을 구분 또는 분리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 셀 검사방법.
  7. 청구항 1 내지 6 중의 어느 하나의 청구항에 있어서,
    상기 (b) 단계 이후에 상기 획득된 이미지를 판단하여 상기 태양전지 셀의 결함을 검출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 셀 검사방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 결함을 검출하는 단계는 상기 (c) 단계 이전에 이루어지거나 상기 (c) 단계에서 변환효율 등급을 판단하는 공정에서 함께 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양전지 셀 검사방법.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 결함은 크랙, 치핑(chipping) 또는 이물에 의한 결함인 것을 특징으로 하는 태양전지 셀 검사방법.
  10. 태양전지 셀들을 전달하는 스테이지 유닛;
    상기 스테이지 유닛을 통해 전달받은 상기 태양전지 셀의 표면에 광(光)을 조사하는 광원 유닛;
    상기 광원 유닛으로부터 조사된 광(光)에 따른 포토루미네선스 이미지를 획득하는 카메라 유닛; 및
    상기 카메라 유닛으로부터 획득된 이미지의 밝기에 따라 미리 설정된 프로그램에 따라 상기 태양전지 셀의 변환효율 등급을 판단하는 효율판단 유닛; 을 포함하여 이루어지는 태양전지 셀 검사 장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 효율판단 유닛은 상기 획득된 이미지의 그레이레벨에 따라 상기 태양전지 셀의 변환효율 등급을 판단하는 것을 특징으로 하는 태양전지 셀 검사 장치.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 효율판단 유닛은 상기 획득된 이미지로부터 상기 태양전지 셀별로 다수의 픽셀단위로 그레이레벨를 측정하여 평균한 값에 따라 상기 태양전지 셀의 변환효율 등급을 판단하는 것을 특징으로 하는 태양전지 셀 검사 장치.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 효율판단 유닛은 상기 다수의 픽셀단위로 8비트 그레이레벨을 측정하여 상기 태양전지 셀 당 그레이레벨 평균에 따라 변환효율 등급을 판단하는 것을 특징으로 하는 태양전지 셀 검사 장치.
  14. 청구항 10에 있어서,
    상기 효율판단 유닛은 상기 획득된 이미지로부터 미리 설정된 프로그램에 따라 상기 태양전지 셀의 크랙, 치핑(chipping) 또는 이물에 의한 결함을 더 검출하는 것을 특징으로 하는 태양전지 셀 검사 장치.
  15. 청구항 10에 있어서, 상기 태양전지 셀 검사 장치는,
    상기 효율판단 유닛에 의해 판단된 변환효율 등급에 따라 상기 태양전지 셀을 구분 또는 분리하는 셀분리 유닛을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양전지 셀 검사 장치.
  16. 청구항 10 내지 15 중의 어느 하나의 청구항에 있어서,
    상기 카메라 유닛은: 상기 태양전지 셀로부터 발광된 광(光)을 필터링하는 필터; 포커싱을 위한 렌즈; 및 발광 이미지를 획득하는 카메라; 를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 태양전지 셀 검사 장치.
  17. 청구항 10 내지 15 중의 어느 하나의 청구항에 있어서,
    상기 스테이지 유닛은: 상기 태양전지 셀을 고정시키는 지그; 및 고정된 태양전지 셀을 이동시키는 컨베이어; 를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 태양전지 셀 검사 장치.
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