KR20120116044A - 태양전지용 전기 도금을 위한 기판용 클립 - Google Patents

태양전지용 전기 도금을 위한 기판용 클립 Download PDF

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Abstract

태양전지용 전기 도금을 위한 기판 캐리어 패널에 형성된 슬롯에 장착되며, 상기 기판 캐리어 패널에 장착된 기판 위에 전기 도금을 위한 접점을 형성하는 기판용 클립에 있어서, 상기 기판용 클립은 판 스프링으로 이루어진다. 또한 기판용 클립은 상기 기판 캐리어 패널에 평행한 정상부와, 상기 정상부의 한쪽 단부와 수직으로 절곡하여 연결되며, 서로 방향이 다르며 상기 기판 캐리어 패널의 두께에 대응하는 간격 거리를 갖는 두 개의 돌출편을 구비한 고정용 레그와, 상기 정상부와 다른 쪽 단부와 수직으로 절곡하여 연결되며, 상기 고정용 레그와 서로 평행하게 직립하며, 정상부 반대쪽 단부는 2회 이상 절곡하여 형성된 기판 접점부를 형성하며, 이를 통해 기판과 접점을 형성하는 접점 형성용 레그;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
클립들은 해당 슬롯들에 밀어 넣기만 하면 되므로 장착이 용이하다. 또한, 같은 행으로 배열된 클립들은 기다란 막대요소에의 동작에 의해 동시에 해제할 수 있다. 불량한 클립은 해당 슬롯에서 빼내서 교체하면 되기 때문에 유지보수에도 탁월한 효과를 발휘할 수 있다.

Description

태양전지용 전기 도금을 위한 기판용 클립{CLIP FOR WAFER SUBSTRATE FOR ELECTROPLATING SOLAR CELLS}
본 발명은 기판용 클립에 관한 것이다. 특히 기판 캐리어는 태양전지에 사용되는 반도체 웨이퍼를 전기도금 하기 위하여 복수의 웨이퍼들을 지지하는 장치이며, 클립은 기판 캐리어는 웨이퍼를 지지하기 위해 사용된다.
최근 차세대 신성장 동력 산업으로서 태양전지가 각광을 받고 있다. 태양전지는 태양광 에너지를 직접 전기 에너지로 변환시키는 소자이다. 이 변환 회로를 형성하는 기술로서, 종래에는 은 페이스트를 이용한 인쇄 방식이 이용되었다. 그러나 은 금속의 가격상승으로 인한 가격경쟁력의 문제 뿐만 아니라, 은 페이스트를 구성하는 바인더 및 글라스비드 등의 불순물에 따른 전기 전도도의 저하에 따른 전기 변환 효율의 한계로 인해서, 최근에는 도금을 이용한 공법들이 활발히 연구되고 있다.
종래의 인쇄 방식에 의한 회로 구성 공법은 수평 방식에서 작업이 가능했으나, 전기 도금을 도입하기 위해서는 수직 방식의 제조 장비를 이용해야만 한다. 소정의 지그가 웨이퍼를 잡은 상태에서, 웨이퍼를 도금 용액 속에 침적시켜 도금을 실행해야 하는 것이다. 이와 같이, 태양전지를 제조하는 여러 공정 중에서 전기 도금을 통해서 전극 패턴을 형성하는 공정, 포토레지스트의 박리 공정, 에치백(Etch Back) 공정의 경우에는 다수의 실리콘 웨이퍼를 지지하여 반송(搬送)하는 지그 장치가 필수적이다.
미국특허 US7172184는 태양전지용 실리콘 웨이퍼를 전기 도금하기 위한 기판 캐리어를 개시하고 있다. 이 선행 특허문헌에 따르면, 기판 캐리어는 웨이퍼를 탑재하는 지지 프레임과 웨이퍼를 지지하는 보조 프레임으로 구성된다. 지지 프레임은 웨이퍼들을 수용하는 다수의 개구를 가지며, 이 개구들에 의해서 프레임의 열과 행이 만들어진다. 또한, 보조 프레임은 상기 지지 프레임의 형상에 대응하는 구조를 가지며, 다수의 스크류에 의해 상기 지지 프레임에 조립된다. 지지 프레임의 개구 안쪽으로 돌출한 플랜지는 웨이퍼를 수용하면서, 보조 프레임의 메탈 클립에 의해 웨이퍼의 장입 상태를 고정하게 된다.
그러나 상기 특허문헌은 웨이퍼 기판을 지지 프레임에 장입하여 고정함에 있어서 매우 많은 수의 스크류를 사용하기 때문에, 기판 조립에 많은 시간이 소요되는 문제점이 있었다. 또한, 웨이퍼를 고정 해 주는 클립이 손상된 경우에, 상기 종래 기술에서는 해당 클립을 제거하기 위하여 스크류 드라이버를 이용해서 스크류를 분리한 후 재조립해야 하는 불편함이 있었다. 즉, 유지 보수에도 상당한 어려움이 수반되었다.
더욱이 상기 종래기술은 웨이퍼 기판을 다수의 개구에 수용하는 구조이다. 따라서 도금 공정 시에 그 개구의 테두리에서 발생하는 도금 용액의 표면 장력 때문에 도금 용액이 기판 캐리어에 묻게 된다. 그 결과 이로 인하여 발생하는 도금용액의 손실이 매우 크다. 또한, 지지 프레임에 2조의 보조 프레임이 추가됨으로써 그와 같은 도금용액의 손실이 3배로 증가하는 문제점을 갖는다.
위와 같은 상기 특허문헌의 문제점은 결국 태양전지 제조 단가에 영향을 주기 때문에, 결국 태양전지 제조의 경제성에 악영향을 끼친다.
한편, 태양전지 제조의 경제성과 관련하여, 제조 단가를 줄이기 위한 노력의 일환으로서, 실리콘 웨이퍼의 두께를 가능한 한 줄이려는 시도가 이 기술분야에서 중시되어 왔다. 그런데 웨이퍼의 두께를 줄이면 줄일수록, 웨이퍼의 장입 및 하역(unloading) 과정에서 웨이퍼의 파손률을 증가시키는 요인이 된다.
본 발명의 발명가들은 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 오랫동안 연구 노력한 끝에 본 발명을 완성하게 되었으며, 신규한 기판 캐리어에 대해서는 대한민국 특허출원 제10-2011-0029209호로 특허출원하였다. 그것은 본 발명의 레퍼런스로 참조될 수 있을 것이다.
본 발명의 목적은 웨이퍼 기판을 기판 캐리어 장치에 장입하고 하역함에 있어서, 비교적 간단하게 웨이퍼 기판을 기판 캐리어 장치에 탈착할 수 있도록 하는 신규한 기판용 클립을 제공함에 있다. 이를 통해서 전기 도금 공정에 소요되는 장입과 하역 시간을 절약해 줌으로써 결과적으로 태양전지의 제조 단가를 또한 절감할 수 있도록 하기 위함이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 전기 도금 과정에서 기판에 전극을 형성할 때 사용되는 전기도금용 클림을 기판 캐리어 패널에 설치함에 있어서, 볼트, 스크류 등의 체결구를 요하지 않도록 함으로써 볼트 설치 등에 따른 비용과 시간을 절감하도록 함에 있다.
한편, 본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 것이다.
위와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 태양전지용 전기 도금을 위한 기판 캐리어 패널에 형성된 슬롯에 장착되며, 상기 기판 캐리어 패널에 장착된 기판 위에 전기 도금을 위한 접점을 형성하는 기판용 클립에 있어서,
상기 기판용 클립은 판 스프링으로 이루어지며,
상기 기판 캐리어 패널에 평행한 정상부;
상기 정상부의 한쪽 단부와 수직으로 절곡하여 연결되며, 서로 방향이 다르며 상기 기판 캐리어 패널의 두께에 대응하는 간격 거리를 갖는 두 개의 돌출편을 구비한 고정용 레그; 및
상기 정상부와 다른 쪽 단부와 수직으로 절곡하여 연결되며, 상기 고정용 레그와 서로 평행하게 직립하며, 정상부 반대쪽 단부는 2회 이상 절곡하여 형성된 기판 접점부를 형성하며, 이를 통해 기판과 접점을 형성하는 접점 형성용 레그;를 포함하는 태양전지용 전기 도금을 위한 기판용 클립을 특징으로 한다.
본 발명의 태양전지용 전기 도금을 위한 기판용 클립의 일 실시예에 있어서, 상기 접점 형성용 레그의 정상부 반대쪽 단부는 상기 기판 캐리어 패널과 수평하게 절곡되는 돌출부와, 이 돌출부에서 다시 상기 기판 캐리어 패널을 향해 절곡함으로써 기판 접점부를 형성하고, 이 기판 접점부를 통해 기판과 면접촉하는 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 태양전지용 전기 도금을 위한 기판용 클립의 다른 실시예에 있어서, 상기 접점 형성용 레그의 정상부 반대쪽 단부는 상기 기판 캐리어 패널과 수평하게 절곡되는 돌출부와, 이 돌출부에서 다시 상기 기판 캐리어 패널을 향해 절곡하고, 기판과 접촉하는 위치에서 다시 기판 캐리어 패널과 수평한 방향으로 절곡함으로써 기판 접점부를 형성하고, 이 기판 접점부를 통해 기판과 면접촉하는 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 태양전지용 전기 도금을 위한 기판용 클립의 일 실시예에 있어서, 상기 접점 형성용 레그의 길이가 상기 고정용 레그의 길이보다 더 큰 것이 좋다.
또한, 본 발명의 태양전지용 전기 도금을 위한 기판용 클립의 일 실시예에 있어서, 상기 접점 형성용 레그의 폭이 상기 고정용 레그의 폭보다 작으며, 상기 접점 형성용 레그가 장착되는 슬롯에 있어서 전후 방향으로 이동 가능하게 되는 것이 바람직하다.
본 발명의 기판용 클립에 따르면, 클립의 두 개의 레그를 슬롯에 삽입하기만 하는 것으로 클립의 장착이 매우 용이하다는 장점이 있다.
또한 2개의 클립을 도 7의 화살표 방향으로 밀어주는 것만으로 기판과 클립의 접점을 간단히 해제할 수 있는 장점이 있다. 이 때문에 본 발명에 따르면 웨이퍼 기판을 기판 캐리어 장치에 장입하고 하역함에 있어서, 매우 간단하게 웨이퍼 기판을 기판 캐리어 장치에 탈착할 수 있다는 효과를 거둘 수 있다. 이를 통해서 전기 도금 공정에 소요되는 장입과 하역 시간을 절약해 줌으로써 결과적으로 태양전지의 제조 단가를 낮출 수 있는 효과가 있다.
즉, 본 발명에 따른 기판용 클립들은 해당 슬롯들에 밀어 넣기만 하면 되므로 장착이 용이하다. 또한, 같은 행으로 배열된 클립들은 기다란 막대요소에의 동작에 의해 동시에 해제할 수 있다. 또한, 불량한 클립은 해당 슬롯에서 빼내서 교체하면 되기 때문에 유지보수에도 탁월한 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 명세서에서 구체적으로 언급되지 않은 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급됨을 첨언한다.
도 1은 본 발명에 따른 일 실시형태의 기판용 클립(150)의 사시도이다.
도 2는 도 1의 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 기판용 클립(150)이 사용될 수 있는 기판 캐리어 패널(100)의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 4는 도 3의 기판 수용 영역(199)을 확대하여 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 기판용 클립(150, 150')이 슬롯들(101, 111)에 장착되어 기판(200, 200')과 접점을 형성된 상태를 나타내는 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 기판용 클립(150, 150')이 기판 캐리어 패널(100)에 장착된 상태를 나타내는 사시도이다.
도 7은 본 발명에 따른 기판용 클립(150, 150')과 기판과의 접점을 해제하는 원리를 나타내는 도면이다.
※ 첨부된 도면은 본 발명의 기술사상에 대한 이해를 위하여 참조로서 예시된 것임을 밝히며, 그것에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되지는 아니한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 설명한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 기판용 클립(150)의 구성을 나타낸다. 기판용 클립(150)은 주되게는 기판에 전기 도금을 하기 위해서 기판과 접점을 형성하는 역할을 수행하며, 동시에 기판 표면 위에서 기판을 눌러줌으로써 기판이 표면방향으로 이탈하지 않도록 지지하는 기능을 수행한다. 본 발명의 기판용 클립(150)은 스프링 탄성을 갖는 소정 폭의 판으로 이루어질 수 있다. 또한 기판용 클립(150)의 표면은 내산성 및 내알칼리성의 에폭시 코팅이 실시되어 있다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 사용되는 기판용 클립(150)은 기판 캐리어 패널에 평행한 정상부(154)를 기준으로 서로 마주보는 두 개의 레그(151, 155)를 갖는다. 이 레그들은 소정의 간격을 갖고 서로 평행하게 직립한 형태이다. 레그(155)는 기판용 클립(150)을 기판 캐리어 패널에 고정하는 기능을 수행하는 고정용 레그이다. 레그(151)은 기판용 클립(150)과 기판 캐리어 패널에 올려지는 기판과의 접점을 형성하는 접점 형성용 레그이다. 접점 형성용 레그(151)는 길이 방향을 두 세 차례 바꾸어서 기판과 접점을 형성해야 하기 때문에, 그 길이(도 2에 있어서의 레그의 높이)가 고정용 레그(151)의 길이보다 크다.
두 개의 레그(151, 155)의 간격은 기판 캐리어에 형성된 한 쌍의 슬롯 사이의 거리에 대응한다. 기판용 클립(150)의 고정용 레그(155)가 미리 결정되는 슬롯에 삽입되면, 접점 형성용 레그(151)는 상기 슬롯에 인접하여 한 쌍을 형성하는 다른 슬롯에 삽입된다.
바람직한 실시예에 있어서 고정용 레그(155)는 상기 정상부(154)의 한쪽 단부가 거의 수직으로 절곡, 연장되어 형성되는 얇은 판 스프링으로 이루어질 수 있다. 고정용 레그(155)가 기판 캐리어 패널에 마련된 슬롯에 삽입된 다음에, 삽입된 상태가 흔들림 없이 유지되는 것이 바람직하다. 이를 위하여 바람직하게는 고정용 레그(155)는 서로 다른 방향으로 돌출한 두 개의 돌출편(156, 157)을 가질 수 있다. 고정용 레그(155)의 비교적 위쪽에 설치된 상단 돌출편(156)은 기판 캐리어 패널의 한쪽 면 위에 윗방향에서 밀착됨으로써 고정용 레그(155)가 대응하는 슬롯 밑으로 빠지지 않도록 고정해 준다. 또한, 고정용 레그(155)의 하단의 단부에 형성되는 돌출편(157)은 기판 캐리어 패널의 다른 쪽 면 위에 아랫방향에서 밀착되며, 고정용 레그(155)가 대응 슬롯의 위쪽으로 빠지지 않도록 고정해 준다. 두 개의 돌출편(156, 157) 사이의 간격은 기판 캐리어 패널의 두께에 대응한다.
접점 형성용 레그(151)는 상기 고정용 레그(155)와 서로 평행하게 직립하며, 상기 정상부(154)의 다른 쪽 단부와 거의 수직으로 연결된다. 어떤 실시예에서는 정상부(154)가 수직으로 절곡 연장되어 형성되는 얇은 판 스프링으로 이루어지며, 다른 실시예에서는 접점 형성용 레그(151)의 상단이 정상부(154)의 단부에 접합되어 연결되는 얇은 판 스프링일 수 있다.
접점 형성용 레그(151)의 정상부(154) 반대쪽 단부는 두 개의 절곡부를 가질 수 있다. 접점 형성용 레그(151)는 상기 고정용 레그(155)가 삽입되는 슬롯의 인접한 슬롯 관통한다. 고정용 레그(155)가 삽입되는 슬롯과 접점 형성용 레그(151)가 삽입되는 슬롯은 한 쌍의 슬롯을 형성한다. 접점 형성용 레그(151)는 대응하는 슬롯을 관통하며, 그 단부는 도시된 바와 같이, 기판 캐리어 패널과 수평하게(상기 정상부(154)와 수평하게) 대략 90도 절곡되어 돌출하는 돌출부(152)와 이 돌출부(152)에서 다시 기판 캐리어 패널을 향해 대략 90도 절곡하여 기판에 접촉하는 기판 접점부(153)를 포함한다. 즉 기립한 상태로 기판 캐리어 패널의 한쪽 면 위에 장착되어 있는 기판용 클립(150)은 결국 기판 캐리어 패널의 반대 쪽 면 위에서 기판과 접점을 형성하는 구조가 된다.
상기 기판용 클립(150)과 기판과의 접촉은 상기 접점 형성용 레그(151)의 기판 접점부(153)에 의해 이루어지며, 도시된 바와 같이 기판과의 접촉은 점접촉이 아니라 면접촉으로 형성된다. 이와 같이 하여 웨이퍼 기판과의 접촉 면적을 증가시켜 저항이 감소되도록 하여 도금두께의 조절을 용이하게 할 수 있다. 접촉 면적은 클립의 두께에 의해 정해지지만, 도시된 예와 다른 실시형태에서는 기판용 클립의 기판 접점부(153)를 접점 형성용 레그(151) 방향으로 혹은 그 반대방향으로, 즉 기판 캐리어 패널과 수평한 방향으로 다시 한번 90도로 절곡함으로써 그 면적을 증가시킬 수 있다. 마지막 절곡된 수평부분에 의해 기판과 면접촉을 하게 된다.
한편, 바람직하게는, 고정용 레그(155)의 폭이 접점 형성용 레그(151)의 폭보다 크다. 고정용 레그(155)에 대응하는 슬롯의 길이가 접점 형성용 레그(151)에 대응하는 슬롯의 길이보다 길기 때문이다. 이에 대해서는 도 6에 잘 나타나 있다. 결과적으로 고정용 레그(155)와 접점 형성용 레그(151)의 상대적인 크기는, 전술한 각각 대응하는 슬롯의 상대적인 크기에 정해질 수 있다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 기판용 클립(150)이 사용되는 기판 캐리어 패널(100)의 개략적인 구성을 나타낸다. 이 기판 캐리어 패널(100)은 태양전지용 전기 도금을 위한 위한 기판 캐리어로 사용된다. 기판 캐리어 패널(100)은 이송장치(미도시)에 한쪽 단부가 연결되어 이송될 수 있다. 또한, 기판 캐리어 패널(100)은 도금 용액이 수용되어 있는 도금조 안으로 삽입되며, 전기도금이 실시된다. 기판 캐리어 패널(100)을 이송장치에 연결하기 위한 장치 및 전기도금을 실시하기 위한 장치들은 공지의 것을 이용한다. 이 공지수단들에 대한 상세한 설명은 당업자에게 자명한 사항이기 때문에 상세한 언급은 하지 않기로 한다.
도시된 바와 같이, 기판 캐리어 패널(100)은 1개의 단일한 패널로 이루어진다. 기판 캐리어 패널(100)의 평면 위에 웨이퍼 기판이 행과 열을 이루며 장착된다. 바람직하게는 기판 캐리어 패널(100)의 양쪽 면 위에 기판이 각각 독립적으로 장착될 수 있다. 상기 기판 캐리어 패널(100)은 종래의 장치와는 달리 기판을 수용하는 영역에 개구(opening)가 형성되어 있지 않다. 또한, 전기 도금 과정에서 기판에 전극을 형성하기 위한 기판용 클립을 기판 캐리어 패널(100)에 고정함에 있어서, 볼트 등의 체결구를 갖지 않는다.
다수의 웨이퍼 기판(미도시)이 장착되는 기판 수용 영역(199)들이 기판 캐리어 패널(100)의 면 위에 형성될 수 있다. 바람직하게는 양쪽 면 위에 형성될 수 있다. 도시된 바와 같이, 상기 기판 수용 영역(199)은 행과 열을 이루어 반복 형성될 수 있다. 각 단위 기판 수용 영역에 소정의 지지 수단, 가이드 수단, 클립, 클립 고정용 슬롯들이 형성되며, 이들 구성요소들 또한 행과 열을 이루어 반복 형성된다. 기판 수용 영역(199)은 도면에서는 점선으로 표시되어 있으나, 이는 그 영역에 기판이 놓인다는 것을 편의적으로 설명하기 위해서 표시한 것에 불과하다.
도 4를 보자. 도 4는 도 3의 1개의 기판 수용 영역(199)에 있어서, 상기 기판 캐리어 패널(100)의 바람직한 구성예를 나타낸다. 기판 수용 영역(199)의 상단 및 하단에는 복수의 클립 장착용 제 1 슬롯(101, 102, 103, 104, 105, 106)이 수평방향으로 나란히 형성된다. 여기서 수평방향이란 기판의 전극과 수평한 방향을 의미한다. 또한, 수평방향은 도금 용액의 표면과 수평한 방향을 의미할 수 있다. 상기 제 1 슬롯(101, 102, 103, 104, 105, 106) 안으로 본 발명의 기판용 클립(150)의 상기 고정용 레그(155)가 삽입된다.
또한, 상기 제 1 슬롯들과 각각 쌍을 이루는 제 2 슬롯(111, 112, 113, 114, 115, 116)이 마찬가지로 수평방향으로 형성된다. 기판 수용 영역(199) 기준으로 볼 때, 제 1 슬롯들(101, 102, 103, 104, 105, 106)의 상대적 위치는 기판 수용 영역(199)의 바깥쪽이며, 제 2 슬롯들(111, 112, 113, 114, 115, 116)의 상대적 위치는 기판 수용 영역(199)에 인접한 위치이다. 즉 제 2 슬롯들이 제 1 슬롯들보다 기판 수용 영역(199) 쪽에 위치한다. 상기 제 2 슬롯(111, 112, 113, 114, 115, 116) 안으로 본 발명의 기판용 클립(150)의 상기 접점 형성용 레그(151)이 삽입된다.
또한, 제 1 슬롯들(101, 102, 103, 104, 105, 106)은 상대적으로 폭이 좁고 길이가 긴 형태일 수 있다. 동일한 슬롯 내에서, 2개의 클립들이 좌우로 이격되어 나란히 위치하도록 하기 위함이다. 제 2 슬롯들(111, 112, 113, 114, 115, 116)은 상대적으로 폭이 크고 길이가 작은 형태일 수 있다. 슬롯 내에서의 클립의 전후 이동 궤적을 보장하기 위함이다. 이들 슬롯의 형태는 도 6에서 보다 잘 표현 되어 있으며, 자세한 사항은 후술한다.
상기 한 쌍의 제 1 슬롯과 제 2 슬롯에는 1개의 기판용 클립(150)이 동시에 장착된다. 본 실시예에서 기판 수용 영역(199)의 상단에는 3개의 기판용 클립(150)이 장착될 수 있다. 제 1 슬롯과 제 2 슬롯 쌍이 3쌍 설치되어 있기 때문이다. 또한, 기판 수용 영역(199)의 하단에도 3개의 기판용 클립(150)이 장착될 수 있다. 클립의 접점 형성용 레그(151)의 단부 접점부가 기판 위에 접점을 형성하며, 이 접점을 통해 전기 도금에 의한 전극이 형성될 수 있다.
상기 두 종류의 슬롯들과 이 슬롯들에 장착되는 복수의 클립들은 모두 기판 수용 영역(199)의 주위에 위치하는 구성 요소이다. 이제 기판 수용 영역(199) 내, 또는 그 기판 수역 영역(199)의 가장자리 구성에 대해서 살펴 본다.
본 발명의 기판 캐리어 패널(100)의 단위 기판 수용 영역(199)은 복수의 지지대를 포함할 수 있다. 바람직한 실시형태에서는, 3종류의 지지대를 포함한다. 전술한 바와 같이, 태양전지 제조의 경제성을 향상시키기 위하여 실리콘 웨이퍼의 두께를 줄이기 위한 노력이 지속되어 왔다. 그러나 웨이퍼의 두께를 줄이면 줄일수록, 웨이퍼의 장입 및 하역 과정에서 웨이퍼의 파손률이 증가된다. 본 발명은 웨이퍼의 파손을 최소화하기 위하여 기판 캐리어 패널 위에서 웨이퍼를 충분히 지지할 수 있도록 고안되었다.
제 1 지지대(121, 122, 123, 124, 125, 126)는 기판과 클립의 접점을 지지하는 복수의 지지대이다. 이들을 기판 접점 지지대라고 명칭할 수 있다. 이 지지대들은 상기 클립에 의해 기판 상에 형성되는 접점이 위치하는 지점에서, 상기 기판을 지지하는 역할을 수행한다.
제 2 지지대(130)는 기판 수용 영역(199)의 중심부에 설치된 복수의 지지대이다. 이들 지지대들은 기판의 중심부를 지지하는 역할을 수행한다.
제 3 지지대(141, 142, 143, 144, 145, 146, 147, 148)은 기판 수용 영역(199)의 가장자리를 따라 형성되어 기판의 가장자리를 지지할 수 있다. 또한, 기판의 가장자리를 지지함과 동시에, 기판의 장착 위치를 안내할 수 있다. 즉, 이들 지지대에 의해 기판이 상하좌우의 움직임이 규제되어 소망하는 위치에 정확하게 기판을 고정할 수 있게 된다.
상기 제 1 지지대, 제 2 지지대 및 상기 제 3 지지대의 높이는 상호 동일하다. 동일한 높이로 설치되어야만 기판을 평평하게 지지할 수 있기 때문이다. 다만 제 3 지지대는 기판의 지지뿐만 아니라 기판의 움직임을 규제하고 위치를 안내 해야 하기 때문에, 제1층의 높이는 다른 지지대들과 동일하지만, 제2층의 높이는 다른 지지대들의 높이보다 크다. 도 4에 도시된 바와 같이, 제 1 지지대의 높이(h2), 제 2 지지대의 높이(h3), 제 3 지지대의 제1층의 높이(h1)은 서로 동일하다.
한편 도 3 및 도 4에 도시된 각 지지대들의 크기는 설명의 편의를 위하여 다소 과장해서 크게 도시하여 표현한 것임을 첨언한다. 각 구성요소의 크기와 형상이 실제로는 다양하게 조정될 수 있다.
어떤 실시예에서는, 본 발명의 기판 캐리어 패널(100)의 한쪽 면 위에만 기판이 수용될 수 있다. 즉 기판 캐리어 패널(100)의 한쪽 면에만 상기한 바와 같은 기판 수용 영역(199)이 존재할 수 있다. 그러나 더욱 바람직한 실시예에서는 기판 캐리어 패널(100)의 양쪽 면 위에 각각 기판 수용 영역이 형성될 수 있다. 그렇게 구성함으로써 1회의 도금 공정에서 더 많은 개수의 기판을 처리할 수 있기 때문이다. 바람직하게는 기판 캐리어 패널(100)의 제1면의 구성과 제2면의 구성은 서로 대칭적이다.
도 5를 보자. 기판(200, 200')이 기판 캐리어 패널(100)의 양쪽 면 위에 놓여져 있는 상태이다. 기판(200, 200')은 제 1 지지대(120, 120'), 제 2 지지대(130, 130') 및 제 3 지지대(140, 140') 위에 놓여진다.
제 1 기판용 클립(150)이 제 1 슬롯(101) 및 제 2 슬롯(111)을 관통하며, 접점 형성용 레그의 단부 접점부(153)가 기판(200) 위에 접점을 형성한다. 이때 제 1 슬롯(101)에 있어서 고정용 레그에 형성된 두 개의 상하 돌출편(156, 157)에 의해 제 1 기판용 클립(150)이 기판 캐리어 패널(100)에 고정될 수 있다. 도 5의 실시예에 도시된 바와 같이, 접점 형성용 레그는 제 2 슬롯(111)을 관통하고 기판(200) 방향으로 대략 90도 2회 절곡하여 그 단부가 기판(200)과 접촉한다.
또한, 제 2 기판용 클립(150')이 제 1 슬롯(101) 및 제 2 슬롯(111)을 관통하며, 그 접점 형성용 레그의 단부 접점부(153')가 기판(200') 위에 접점을 형성한다. 이때 제 1 슬롯(101)에 있어서 고저용 레그에 형성된 두 개의 상하 돌출편(156', 157')에 의해 제 2 기판용 클립(150')이 기판 캐리어 패널(100)에 고정될 수 있다.
기판 캐리어 패널(100)의 제1면 상에 위치하는 기판(200) 위에 접점을 형성하는 제 1 기판용 클립(150)과 기판 캐리어 패널(100)의 제2면 상에 위치하는 기판(200') 위에 접점을 형성하는 제 2 기판용 클립(150')의 형태는 서로 대칭을 이룬다. 동일한 클립이기 때문이다. 제 1 기판용 클립(150)과 대칭 쌍을 이루는 제 2 기판용 클립(150')은 동일한 슬롯들(101, 111)을 제 1기판용 클립(150)과 공용한다. 한 쌍의 클립들(150, 150')은 동일한 슬롯 안에서, 서로 이격된 상태에서, 상호 교차하여 각각의 기판(200, 200')을 향해 지나간다. 도 6은 이를 보다 상세히 나타내고 있다.
태양전지 셀을 제조하기 위한 일련의 공정들은 자동화 시스템에 의해서 실시되는 것이 바람직하다. 마찬가지로 도금공정을 위하여 웨이퍼 기판을 기판 캐리어 패널에 장입하고 하역하는 과정도 가능한 한 자동화 시스템에 의해 실시되어야 한다. 그렇지 않으면 도금공정에 소요되는 시간과 노력 때문에 태양전지 셀의 가격에 부정적인 영향을 미치게 된다.
웨이퍼 기판을 기판 캐리어 패널에 장입하고 하역하기 위해서는 개별 클립들을 동시에 개폐시키는 것이 중요하다. 본 발명에 있어서 기판용 클립들이 동일한 위치에서 나란히 배열하고 있다는 점, 배열 위치도 수평 요소만 있을 뿐 방향이 다른 절곡는 없다는 점, 본 발명 특유의 기판용 클립 구조를 동일하게 갖고 있다는 점, 접점 형성용 레그의 위치 이동 궤적을 제 2 슬롯이 보장한다는 점 등으로 본 발명 특유의 자동 장입 및 하역을 할 수 있다는 장점을 갖는다.
도 7은 이러한 본 발명의 장점을 개념적이며 구조적으로 나타낸다. 도 5와 비교하여 설명한다. 도 5에서 좌우 한 쌍의 기판용 클립(150, 150')은 기판(200, 200')과 접점을 형성하고 있다. 이때의 클립의 접점 형성용 레그는 제 2 슬롯(111) 내에서 기판 쪽에 치우쳐 있다. 도금 작업을 종료한 후 기판(200, 200')을 기판 캐리어 패널(100)로부터 하역하기 위해서는 기판용 클립(150, 150')의 접점을 해제하여야 한다. 도 7은 본 발명에서의 기판의 하역 방법의 원리를 나타낸다. 기판용 클립(150, 150')의 평평한 정상부(154, 154')에 대하여 화살표 방향으로 양쪽 측면에서, 바람직하게는 정상부(154, 154')의 중심보다 기판 쪽을 향해서 힘을 가해주면, 클립의 단부 접점부(153, 153')가 자동으로 벌려지게 된다. 이때 접점 형성용 레그는 제 2 슬롯(111) 내에서 기판 반대 쪽으로 이동하게 된다. 이와 같은 원리로 기판과 클립의 접촉이 해제되며, 이를 위해 접점 형성용 레그가 해당 슬롯에서 전후방향으로 이동가능하게 구성되는 것이다.
또한, 기다란 막대, 예컨대 바(Bar) 혹은 파이프를 이용하여 나란히 배열된 클립들을 동시에 해제할 수 있다. 즉, 동일한 행에 위치한 클립들의 접점이 동시에 해제된다. 도 3의 기판 캐리어 패널을 보자면, 10개의 Bar로 도 9의 화살표 방향으로 클립에 힘을 가함으로써 총 90개의 클립을 동시에 벌릴 수 있다. 결과적으로 15개의 기판에 있어서, 모두 동시에 클립들과의 접촉을 해제할 수 있다. 그런 다음에 기판을 기판 캐리어 패널로부터 하역하게 된다. 기판 캐리어 패널(100)의 양쪽 면에 동일한 기판 장입 구조가 구성되어 있기 때문에, 20개의 Bar로 총 180개의 클립을 동시에 기판 접촉으로부터 해제할 수 있다.
한편, 본 발명의 보호범위가 이상에서 명시적으로 설명한 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다. 또한, 도면의 형상과 수치는 본 발명의 기술사상을 예시적으로 설명하기 위한 것이어서 그 형상과 수치에 의해 본 발명의 보호범위가 제한되거나 그것으로만 본 발명의 구성을 한정하여서는 아니 된다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 자명한 변경이나 치환으로 말미암아 본 발명의 보호범위가 제한될 수도 없음을 첨언한다.

Claims (5)

  1. 태양전지용 전기 도금을 위한 기판 캐리어 패널에 형성된 슬롯에 장착되며, 상기 기판 캐리어 패널에 장착된 기판 위에 전기 도금을 위한 접점을 형성하는 기판용 클립에 있어서,
    상기 기판용 클립은 판 스프링으로 이루어지며,
    상기 기판 캐리어 패널에 평행한 정상부;
    상기 정상부의 한쪽 단부와 수직으로 절곡하여 연결되며, 서로 방향이 다르며 상기 기판 캐리어 패널의 두께에 대응하는 간격 거리를 갖는 두 개의 돌출편을 구비한 고정용 레그; 및
    상기 정상부와 다른 쪽 단부와 수직으로 절곡하여 연결되며, 상기 고정용 레그와 서로 평행하게 직립하며, 정상부 반대쪽 단부는 2회 이상 절곡하여 형성된 기판 접점부를 형성하며, 이를 통해 기판과 접점을 형성하는 접점 형성용 레그;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 태양전지용 전기 도금을 위한 기판용 클립.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 접점 형성용 레그의 정상부 반대쪽 단부는 상기 기판 캐리어 패널과 수평하게 절곡되는 돌출부와, 이 돌출부에서 다시 상기 기판 캐리어 패널을 향해 절곡함으로써 기판 접점부를 형성하고, 이 기판 접점부를 통해 기판과 면접촉하는 것인, 태양전지용 전기 도금을 위한 기판용 클립.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 접점 형성용 레그의 정상부 반대쪽 단부는 상기 기판 캐리어 패널과 수평하게 절곡되는 돌출부와, 이 돌출부에서 다시 상기 기판 캐리어 패널을 향해 절곡하고, 기판과 접촉하는 위치에서 다시 기판 캐리어 패널과 수평한 방향으로 절곡함으로써 기판 접점부를 형성하고, 이 기판 접점부를 통해 기판과 면접촉하는 것인, 태양전지용 전기 도금을 위한 기판용 클립.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 접점 형성용 레그의 길이가 상기 고정용 레그의 길이보다 더 큰 것인, 태양전지용 전기 도금을 위한 기판용 클립.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 접점 형성용 레그의 폭이 상기 고정용 레그의 폭보다 작으며,
    상기 접점 형성용 레그가 장착되는 슬롯에 있어서 전후 방향으로 이동 가능하게 되는 것인, 태양전지용 전기 도금을 위한 기판용 클립.
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