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KR101770281B1 - 태양전지 제조장치 - Google Patents

태양전지 제조장치 Download PDF

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KR101770281B1
KR101770281B1 KR1020110017213A KR20110017213A KR101770281B1 KR 101770281 B1 KR101770281 B1 KR 101770281B1 KR 1020110017213 A KR1020110017213 A KR 1020110017213A KR 20110017213 A KR20110017213 A KR 20110017213A KR 101770281 B1 KR101770281 B1 KR 101770281B1
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South Korea
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tube
solar cell
process tube
substrate
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하재수
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명은 태양전지 제조용 기판을 불순물 처리하는 태양전지 제조장치에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 제조장치는 불순물 가스가 유입 및 분산되는 터널 형의 내부를 가지는 프로세스 튜브; 상기 프로세스 튜브 내에 삽입되어, 상기 프로세스 튜브의 길이 방향과 상이한 방향으로 상기 불순물 가스를 분사하는 2 이상의 급기홀를 포함하는 급기관; 상기 급기관과 대향하며, 상기 급기구를 통해 분사된 상기 불순물 가스를 흡입하여 상기 프로세스 튜브의 외부로 배기하는 2 이상의 배기홀을 포함하는 배기관을 포함한다. 본 발명의 실시예에 따르면, 태양전지 기판의 면저항 균일도를 높일 수 있다.

Description

태양전지 제조장치{APPARATUS OF MANUFACTURING SOLAR CELL}
본 발명은 태양전지 제조에 사용되는 장비에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 태양전지 기판의 균일도를 향상시킬 수 있는 태양전지 제조장치에 관련된다.
최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예측되면서 이들을 대체할 대체 에너지에 대한 관심이 높아지고 있다. 그 중에서도 태양 전지는 태양 에너지로부터 전기 에너지를 생성하는 전지로서, 친환경적이고 에너지원인 태양 에너지가 무한할 뿐만 아니라 수명이 길다는 장점이 있다.
태양전지는 원료 물질에 따라 크게 실리콘 태양 전지(silicon solar cell), 화합물 반도체 태양 전지(compound semiconductor solar cell) 및 적층형 태양 전지(tandem solar cell)로 구분되며, 실리콘 태양 전지가 주류를 이루고 있다.
일반적인 실리콘 태양 전지는 p형의 실리콘 반도체로 이루어진 기판과 n형 실리콘 반도체로 이루어진 에미터층을 포함하고, 기판과 에미터층의 계면에는 다이오드와 유사하게 p-n 접합이 형성되어 있다.
이와 같은 구조를 갖는 태양 전지에 태양 광이 입사되면, 광기전력 효과(photovoltaic effect)에 의해 n형 또는 p형의 불순물이 도핑된 실리콘 반도체에서 전자와 정공이 발생한다. 예를 들어, n형 실리콘 반도체로 이루어진n형 반도체 에미터층에서는 전자가 다수 캐리어(carrier)로 발생되고, p형 실리콘 반도체로 이루어진 p형 반도체 기판에서는 정공이 다수 캐리어로 발생된다. 광기전력 효과에 의해 발생된 전자와 정공은 각각 n형 반도체 에미터층과 p형 반도체 기판쪽으로 끌어 당겨져, 전면 전극과 후면 전극으로 이동하여 이들 전극들을 전선으로 연결하여 전력을 얻는다.
상술한 바와 같이, 에미터 형성을 위해 불순물 도핑 과정이 수행되는데, 불순물 가스를 기판에 확산시킴으로써 도핑이 이루어진다. 그런데 태양전지 신뢰도와 품질 향상을 위해서는 에미터를 고르게 형성함으로써 면저항 균일도를 높이는 것이 필요하다.
본 발명은 태양전지의 양산 라인에서 발생되는 문제점인, 기판의 면저항 균일도가 나빠지는 현상을 해결할 수 있는 태양전지 제조장치를 제공하고자 한다.
또한 태양전지의 생산량에 유동적으로 적응하여 태양전지용 기판의 불순물 확산 공정을 처리할 수 있는 태양전지 제조장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 양태에 따른 태양전지 제조용 기판을 불순물 처리하는 태양전지 제조장치는, 불순물 가스가 유입 및 분산되는 터널 형의 내부를 가지는 프로세스 튜브; 상기 프로세스 튜브 내에 삽입되어, 상기 프로세스 튜브의 길이 방향과 상이한 방향으로 상기 불순물 가스를 분사하는 2 이상의 급기홀를 포함하는 급기관; 상기 급기관과 대향하며, 상기 급기구를 통해 분사된 상기 불순물 가스를 흡입하여 상기 프로세스 튜브의 외부로 배기하는 2 이상의 배기홀을 포함하는 배기관을 포함한다.
여기서 상기 급기홀은 상기 프로세스 튜브의 길이 방향으로 배열된다.
또한 상기 프로세스 튜브에 로딩되는 상기 태양전지 제조용 기판은 상기 프로세스 튜브의 길이 방향에 수직한 방향으로 배치되어, 상기 프로세스 튜브의 길이 방향으로 정렬되며, 상기 급기관은 상기 급기홀을 통해 상기 불순물 가스를 상기 프로세스 튜브의 길이 방향과 수직한 방향으로 분사한다.
또는 상기 급기관은 상기 급기홀을 통해 상기 불순물 가스를 상기 태양전지 제조용 기판에 대하여 1도 이상 10도 이하의 틸팅된 각도로 분사할 수 있다.
또한 상기 급기홀은 상기 배기홀에 비하여 크기가 작고 간격이 좁은 것을 특징으로 한다.
또한 상기 급기관은 제1 급기관과 제2 급기관을 포함하며, 상기 제1 급기관과 상기 제2 급기관은 상기 프로세스 튜브의 길이 방향으로 다른 위치에 상기 급기홀이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 제1 급기관과 제2 급기관에 마련된 상기 급기홀의 개폐 여부를 제어하는 급기 제어부를 더 포함하며 상기 급기 제어부는 상기 프로세스 튜브 내에 로딩되는 상기 태양전지 제조용 기판의 개수와 위치 중 하나 이상에 따라 상기 급기홀들의 개폐를 제어할 수 있다.
또한 상기 제1 급기관과 제2 급기관의 위치를 제어하는 급기 제어부를 더 포함하며, 상기 급기 제어부는 상기 프로세스 튜브 내에 로딩되는 상기 태양전지 제조용 기판의 개수와 위치 중 하나 이상에 따라 상기 프로세스 튜브의 길이 방향으로 상기 제1 급기관과 상기 제2 급기관의 위치를 이동시킬 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 수직 방향으로 배치된 2 이상의 태양전지 제조용 기판을 수평 방향으로 정렬하는 단계; 상기 2 이상의 태양전지 제조용 기판을 프로세스 튜브 안에 로딩하는 단계; 및 상기 프로세스 튜브 내부의 급기관에 마련된 수평 방향으로 나열된 급기홀을 통해 상기 기판에 불순물 가스를 수직 방향으로 분사하는 단계를 포함하는 태양전지 제조방법이 제공된다.
여기서 상기 급기관은 상기 급기홀을 통해 상기 불순물 가스를 상기 기판에 대하여 1도 이상 10도 이하의 틸팅된 각도로 분사할 수 있다.
또한 상기 급기관은 제1 급기관과 제2 급기관을 포함하며, 상기 제1 급기관과 상기 제2 급기관은 상기 프로세스 튜브의 길이 방향으로 다른 위치에 상기 급기홀이 형성되어 있고, 상기 제1 급기관과 상기 제2 급기관을 이용하여 상기 기판에 상기 불순물 가스를 분사하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 제1 급기관과 제2 급기관에 마련된 상기 급기홀의 개폐 여부를 제어하는 단계를 더 포함하며 상기 급기홀의 개폐 여부를 제어하는 단계는, 상기 프로세스 튜브 내에 로딩되는 상기 태양전지 제조용 기판의 개수와 위치 중 하나 이상에 따라 상기 급기홀들의 개폐를 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 제1 급기관과 제2 급기관의 위치를 제어하는 단계를 더 포함하며, 상기 제1 급기관과 제2 급기관의 위치를 제어하는 단계는, 상기 프로세스 튜브 내에 로딩되는 상기 기판의 개수와 위치 중 하나 이상에 따라 상기 프로세스 튜브의 길이 방향으로 상기 제1 급기관과 상기 제2 급기관의 위치를 이동시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 불순물 확산 공정에서 기판의 면저항 균일도가 떨어지는 문제점을 해결할 수 있다. 즉 하나의 기판 내에서 뿐만이 아니라, 한번의 공정에서 생산된 태양전지들 간에 기판의 면저항이 균일한 태양전지를 제조할 수 있다. 이와 동시에, 태양전지의 대량생산 시 생산량의 증감에 맞추어 태양전지 제조장치의 급기량과 급기구의 위치를 유동적으로 제어할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따라 제조되는 태양전지의 단면도.
도 2 및 도 3은 종래 기술에 따른 태양전지 제조장치의 단면이 나타난 투명 사시도.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 제조장치를 도시한 도면.
도 7 및 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 제조장치에 사용되는 급기관과 배기관을 도시한 도면.
도 9 및 도 10은 본 발명의 실시예에 따라 태양전지를 제조한 경우 균일도를 종래 기술과 비교하여 나타낸 그래프.
이하에서 본 발명의 실시예들을 도면을 참조하여 설명하도록 한다.
도면에서 명확한 표현 및 설명과 이해의 편의를 위하여 태양전지와 태양전지 제조장치 또는 기판 보호 장치의 두께나 간격을 확대 또는 축소하여 도시하였을 수 있으며, 각 구성부의 실제 형상이나 재질 등을 최대한 단순화하여 도시하였을 수 있다. 또한 명세서 전체를 통하여 동일하게 분류될 수 있는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 병기한다. 또한 층, 막, 영역, 판 등의 요소가 다른 요소의 "위에" 또는 "상에" 있다는 기재는, 다른 요소의 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 요소가 삽입 또는 적층되어 있는 경우를 포함한다. 반대로 어떤 요소가 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한 어떤 부분이 다른 부분 위에 "전체적"으로 형성되어 있다고 할 때에는 다른 부분의 전체 면(또는 전면)에 형성되어있는 것뿐만 아니라 가장 자리 일부에는 형성되지 않은 것을 뜻한다.
또한, 각 구성요소는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다. 또한, 동일한 구성요소에 대하여서는 동일한 도번을 사용하여 설명하기로 한다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따라 제조되는 태양전지의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 태양전지(100)는, 실리콘 반도체 기판(110), 기판(110)의 일면 상의 에미터층(120), 기판(110)의 일면과 대향하는 기판(110)의 타면 상의 후면 전극(150)을 포함할 수 있으며, 에미터층(120) 상의 반사방지막(130)과 반사방지막(130)을 관통하여 에미터층(120)과 접속하는 전면 전극(140)을 포함할 수 있다.
태양전지는 실리콘 기판 세정(saw damaga etching), 표면 텍스처링(texturing), 불순물 코팅 및 확산, 반사방지막 코팅 금속 전극 형성, 에지 아이솔레이션, 측정 및 분리의 과정을 거쳐 생산된다. 특히, 불순문 코팅 및 확산 공정에서 실리콘 기판(110) 상에 에미터층(120)이 형성된다.
기판(110)은 실리콘으로 형성될 수 있으며, P형 불순물로서 3족 원소인 B, Ga, In 등이 불순물로 도핑되어 P형으로 구현될 수 있다. 그리고 에미터층(120)은 N형 불순물로서 5족 원소인 P, As, Sb 등이 불순물로 도핑될 수 있다.
이와 같이, 기판(110)과 에미터층(120)에 반대 도전형의 불순물이 도핑 되면, 기판(110)과 에미터층(120)의 계면에는 P-N접합(junction)이 형성되고, P-N접합에 광이 조사되면 광전효과에 의해 광기전력이 발생할 수 있다.
에미터층(120) 상에는 반사방지막(130)이 형성될 수 있다. 반사방지막(130)은 에미터층(120)의 표면 또는 벌크 내에 존재하는 결함을 부동화하고 기판(110)의 전면으로 입사되는 태양광의 반사율을 감소시킨다.
태양 전지의 전면에는, 입사된 태양광에 의해 생성된 전하를 수집하기 위하여 금속성분을 가진 전면 전극(140)이 형성된다. 전면 전극(140)은 일 예로, 전면 전극용 페이스트를 마스크를 사용하여 전면 전극(140) 형성 지점에 스크린 인쇄한 후 열처리를 행하여 형성할 수 있다.
여기서 전면 전극용 페이스트에 유리 프릿이 함유되어 있는 경우, 전극의 소정과정을 통해 페이스트에 포함된 은이 고온에서 액상이 되었다가 다시 고상으로 재결정되면서, 유리 프릿을 매개로 하여 반사방지막(130)을 관통하는 파이어 스루(fire through) 현상에 의해 에미터층(120)과 접속하게 된다.
후면 전극(150)은, 일 예로 알루미늄, 석영 실리카, 바인더 등이 첨가된 후면 전극용 페이스트를 기판(110)의 타면에 인쇄한 후 열처리를 행하여 형성할 수 있다. 인쇄된 후면 전극(150)용 페이스트의 열처리 시에는 전극 구성 물질인 알루미늄이 기판(110)의 배면을 통해 확산 됨으로써 후면 전극(150)과 기판(110)의 경계면에 후면 전계(Back Surfacefield)층(160)이 형성될 수 있다.
후면 전계층(160)은 캐리어가 기판(110)의 배면으로 이동하여 재결합되는 것을 방지할 수 있으며, 캐리어의 재결합이 방지되면 개방전압이 상승하여 태양전지(100)의 효율이 향상될 수 있다.
본 발명은, p형의 실리콘 기판(110)에 불순물 확산에 의해 n형의 에미터층(120)이 형성되는 공정에 있어서, 에미터층(120)의 균일도를 확보하기 위한 방법 또는 그 장치에 관련된다. 따라서 이하에서는 태양전지의 제조장치를 도면을 참조하여 설명하도록 한다.
도 2 및 도 3은 종래 기술에 따른 태양전지 제조장치의 단면이 나타난 투명 사시도이다. 도 2 및 도 3은 공정이 진행 중인 태양전지 제조장치를 도시한다.
종래 기술에 따른 태양전지 제조장치는 기판(110)을 이동시켜 가스 분산 튜브(113) 내부로 로딩하는 로딩부(111), 가스 분산 튜브(113)와 연결된 가스 유입구(115), 그리고 가스 유입구(115)를 통해 분사된 가스를 기판으로 확산시키는 가스 분산 튜브(113)를 포함한다. 본 장비는 태양전지 제조 공정에서 p-n 접합(p-n junction)을 만드는 공정으로, p타입 기판에 n형 원소(P)를 고온에서 분산(diffusion)시켜 에미터(emitter)를 형성하는 누(furnace) 장비이다. 그리고 도 3을 참조하면, 종래기술의 태양전지 제조장치는, 기판 처리 후 남은 가스를 가스 분산 튜브(113)로부터 배출하고, 배출된 가스를 보관하거나 외부로 재배출하는 가스 배출관(117)과 가스 캐비닛(119)을 더 포함할 수 있다.
태양전지용 기판(110)을 로딩부(111)에 수직하게 세워서 정렬된 상태로 적재한 후, 이를 패들(paddle) 등에 실어서 가스 분산 튜브(113)의 내부로 이동시키게 된다. 가스 분산 튜브(113)는 고온의 환경에서 가스를 분산시킨다. 일예로, 에미터 형성을 위한 불순물 가스로는 POCl3 가스가 이용될 수 있다. POCl3 가스를 가스 유입구(115)를 통해 가스 분산 튜브(113)에 주입하여 800~900?의 고온에서 분산(Diffusion) 처리를 거치게 하면, p형의 기판에 n형의 에미터층(emitter)이 형성된다.
그런데 도 3에 도시된 바에 따르면, 종래 기술에서는 가스 유입구(115)를 통해 불순물 가스는 가스 분산 튜브(113)의 길이 방향으로 유입 및 분사된다. 그리고 각각의 기판(110)들은 가스 유입 방향과 수직한 방향으로 배치된 채로, 가스 유입 방향과 동일한 방향으로 정렬되어 있다.
가스 분산 튜브(113)를 제1 영역, 제2 영역, 제3 영역, 제4 영역 및 제5 영역으로 구분하면, 가스가 유입되기 시작한 후 상당 시간이 경과하기 전까지 제1 영역 내지 제5 영역의 가스 농도는 불균일하게 된다. 즉, 가스 유입구(115)에서 가까운 제1 영역은 상대적으로 불순물 가스의 농도가 높게 되고, 가스 유입구(115)에서 멀어질수록, 즉 제5영역으로 갈수록 상대적으로 불순물 가스의 농도는 낮아진다.
1번 영역인 가스 유입구(115)에 인접해 있는 다수의 기판(110)에서 이미 불순물 가스와 기판(110)의 표면의 반응이 먼저 이루어져 불순물 가스가 소모되므로, 2, 3, 4, 5번으로 갈수록 불순물 가스의 농도는 점차적으로 감소하기 때문이다.
1번 영역에 비하여 감소된 양의 불순물 가스와 접촉된 5번 영역의 기판(110)들은 상대적으로 1번 영역에 있는 기판(110)에 비해 막두께 및 표면전하 농도가 나빠져서 면저항 균일도(uniformity)가 나빠지는 경향을 보인다.
따라서 하나의 가스 분산 튜브(113)에서 한번의 공정 내에 불순물 처리된 기판들일지라도 불순물 농도와 면저항은 균일하지 않게 된다. 또한, 한번의 공정에서 처리하여야 하는 기판(110)의 개수가 늘어날수록, 균일도가 떨어지는 문제는 심화된다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 제조장치를 도시한 도면이다. 도 4 하나의 급기관(220)이 구비된 태양전지 제조장치를 도시하며, 도 5는 2 이상의 급기관(221, 222)이 구비된 태양전지 제조장치를 도시한다. 도 6은 도 4에 도시된 태양전지 제조장치의 프로세스 튜브(210) 내부에 2 이상의 태양전지 제조용 기판(110)들이 로딩되어 있는 모습을 나타낸다.
본 발명의 실시예에 따른 태양전지 제조장치는, 프로세스 튜브(210), 급기관(220), 배기관(230), 불순물의 고온 확산 과정을 위한 발열부(240), 기판(110)이 프로세스 튜브(210) 내부로 로딩될 때 통로가 되는 도어(250)를 포함한다. 그리고 급기관(220)에는 2 이상의 급기홀(225)이 형성되어 있으며, 배기관(230)에는 2 이상의 배기홀(235)이 형성되어 있다. 급기홀(225)과 배기홀(235)은 2 이상의 태양전지 제조용 기판이 정렬되는 방향과 동일한 방향, 즉 프로세스 튜브(210)의 길이 방향으로 나열된다. 급기홀(225)에서 불순물 가스가 분사되는 방향과 배기홀(235)에 분사 후 남은 가스가 흡입되는 방향은 화살표로 도 4 및 도 5에 도시되어 있다.
도 6을 참조하면, 태양전지 제조용 기판(110)은 도 6에서 수직 방향으로 놓여져 있다. 즉 각각의 기판(110)은 수직 방향으로 배치되어 있다. 그리고 복수의 기판(110)들은 수평방향, 즉 프로세스 튜브(210)의 길이 방향으로 배열되어 있다. 또한, 급기관(220) 및 배기관(230) 역시 수평 방향을 길이 방향으로 하고 있으며, 급기관(220)에 형성된 복수의 급기홀(225)들 역시 수평 방향으로 배열되어 있다. 수평 방향으로 배열된 급기홀(225)들은 불순물 가스를 수직 방향으로 분사하게 된다.
따라서 불순물 가스는 모든 기판(110)에 대하여 균일하게 분사되며, 기판(110)들은 프로세스 튜브(210) 내에서의 위치에 무관하게, 균일한 농도의 불순물 가스에 노출되게 된다. 또한, 불순물 가스의 분사 방향과 기판(110)의 평면에 의하여 막혀있지 않게 되므로 프로세스 튜브(210) 내에 불순물 가스가 동일한 시간 내에 더 균일한 농도로 확산될 수 있다. 따라서 프로세스 튜브(210) 내에 많은 양의 기판이 로딩되어 기판열의 길이가 길어지더라도 기판들은 균일한 면저항을 가지게 되며, 또한 에미터 형성에 필요한 처리 시간도 단축될 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따르면, 태양전지 제조장치는 하나 또는 복수의 급기관(220)에 형성된 급기홀(225)들에 대하여, 개폐 여부를 제어하는 급기 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 즉 많은 수의 태양전지 제조용 기판(110)이 프로세스 튜브(210) 내에 로딩될수록 기판(110) 열의 길이는 길어지게 되고, 불순물 가스를 수직 방향으로 분사함으로써 면저항 균일도를 높이기 위해서는 기판(110)이 배열된 길이에 대응하여 급기관(220)의 길이 역시 길어질 필요가 있다. 여기서, 급기관(220)의 길이만 길어지는 것은 의미가 없으며, 급기홀(225)의 위치가 기판(110)에 상응하여 이동 가능할 필요가 있다. 따라서 로딩된 기판의 개수에 대응하여 급기홀(225)의 개폐를 제어함과 동시에, 급기관(220)을 도면에서 좌우 방향으로 이동하여 급기홀(225)의 위치도 제어할 수 있는 급기 제어부가 태양전지 제조장치에 포함될 수 있다.
특히 2 이상의 급기관을 포함하는 태양전지 제조장치의 경우, 제1 급기관(221)과 제2 급기관(222)의 위치를 모두 좌우로 유동적으로 조절 가능하게 하며, 각각의 제1 급기관(221)과 제2 급기관(222)에 형성되어 있는 급기홀(225)들의 개폐 역시 급기 제어부가 제어하는 경우, 로딩되는 기판(110)의 개수와 기판의 로딩 위치에 대응하여 면저항이 균일한 태양전지 제조용 기판을 제조할 수 있게 된다.
예컨대 2개의 급기관, 즉 도 5에 도시된 바와 같이 프로세스 튜브(210) 내에 제1 급기관(221)과 제2 급기관(222)이 삽입되는 경우, 제1 급기관(221)은 제2 급기관(222) 상에 배치되어 제1 및 제2 급기관(221, 222)이 프로세스 튜브의 길이 방향에서 상하로 배열되며, 제2 급기관(222)이 급기홀을 포함하고, 제1 급기관(221)은 프로세스 튜브의 길이 방향으로 제2 급기관(222)과 겹치지 않는 영역에 급기홀을 포함할 수 있으며, 제2 급기관(222)과 겹치는 영역에는 급기홀을 미형성할 할 수 있다. 구체적으로, 제1 영역 내지 제3 영역에 가스를 분사하는 급기홀(225)을 가진 제1 급기관(220), 그리고 제4 영역 및 제5 영역에 불순물 가스를 주로 분사하는 제2 급기관(220)을 각각 배치함으로써 개별적으로 제어할 수 있도록 구성할 수 있다. 이 경우 제1 영역부터 제5 영역에 이르기까지 기판(110)의 면저항 균일도를 높일 수 있음을 물론, 태양전지의 생산량에 따른 기판의 개수에 유동적으로 대처할 수 있는 태양전지 제조장치를 제공할 수 있다.
프로세스 튜브(210)의 길이가 더 길어지거나, 태양전지 생산량의 증감에 따라, 급기관(220)의 개수, 급기홀(225)의 개수나 간격 등은 가감될 수 있다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 제조장치에 사용되는 급기관과 배기관을 도시한 도면이다.
본 발명의 실시예에 따르면 급기관(220)의 다수의 급기홀(225)들을 통해 불순물 가스의 하나인 POCl3 가스가 투입된다. 그리고 POCl3 가스의 배기 역시 배기관(230)에 형성된 다수의 배기홀(235)을 통해서 이루어진다. 이러한 마주보는 급기관(220)과 배기관(230)의 구성은 기판(110) 표면에 에미터를 균일하고 신속하게 형성시키는데 있어 효율적이다. POCl3 가스 플로우와 기판(110)의 배치 방향이 동일하게 되므로, 다수의 기판들이 수직 방향으로 배치되어 있거나, 수직 방향에서 1도 내지 10도 정도의 각도를 가지로 틸팅되어 일정 간격(pitch)으로 배열된 경우, 각 기판(110)들의 사이로 POCl3 가스가 쉽게 공급되어 기판(110) 표면과 반응 할 수 있게 된다. 즉 급기관(220)은 급기홀(225)을 통해 불순물 가스를 태양전지 제조용 기판에 대하여 평행한 방향(0도)으로 분사하거나 1도 이상 10도 이하의 틸팅된 각도로 분사할 수 있다.
또한, 가스 플로우의 방향이 기판(110)에 의하여 저항을 받지 않으므로 각 기판(110)들 표면에서 가스 농도가 균일한 것은 물론, 프로세스 튜브(210)내에서 가스의 확산이 용이해지게 된다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 실시예에 따라 태양전지를 제조한 경우 균일도를 종래 기술과 비교하여 나타낸 그래프이다.
도 9와 도 10에 도시된 그래프에서는 가로축은 제1 영역 내지 제5 영역을 나타내며, 세로축은 제1 영역 내지 제5 영역에 이를수록 변화되는 불순물 가스의 농도와, 그에 따른 기판들의 면저항 균일도를 나타낸다.
종래 기술에 따르면, 불순물 가스는 제1 영역 부근에서 유입되고, 제5 영역을 향하는 방향으로 확산되었다. 따라서 제5 영역에 비하여 먼저 불순물 가스에 노출되는 제1 영역의 기판(110)들은 높은 농도의 불순물 가스 내에서 반응을 일으키게 되고, 높은 면저항 균일도를 가지게 된다. 그러나 반응이 진행될수록 불순물 가스의 농도는 점점 떨어지게 되고, 동일한 부피의 공간 내에서 가스의 농도가 떨어지면 가스의 분포 역시 불균일하게 된다. 따라서 제5 영역의 불순물 가스의 농도는 제1 영역에 비하여 점차 저하되며, 제5 영역에 존재하는 기판(110)들은 면저항 균일도 역시 떨어지는 추세를 보이게 된다.
이에 반하여, 본 발명의 실시예에 따른 방법 또는 장치를 이용하여 기판(110)에 불순물 가스를 확산시키는 경우, 기판(110)이 어느 영역에 있는지에 무관하게 일정한 농도의 불순물 가스에 노출된다.
즉, 본 발명의 실시예에서는 기판(110)이 배열된 방향과 불순물 가스를 프로세스튜브 내로 유입시키는 급기홀(225)이 배열된 방향이 동일하다. 즉 프로세스 튜브(210)의 길이 방향으로 기판(110)과 급기홀(225)이 나열되어 있다. 또한 각각의 기판(110)이 수직하게 배치된 상태에서, 불순물 가스는 각각의 급기홀(225)들을 통해 수직 방향으로 기판(110)들의 사이 사이로 유입된다. 따라서 불순물 가스의 확산 방향이 기판(110)에 의하여 가로막히는 현상이 발생하지 않는다.
또한 더 많은 개수의 기판(110)이 더 길게 나열되어 있는 경우, 본 발명의 실시예에 따르면 복수의 급기관을 이용하여 기판(110)의 개수에 맞추어 유동적으로 급기홀을 배치시킬 수가 있어서, 대량 생산에 적합한 구조를 가진다.
본 발명의 실시예에 따른 태양전지 제조를 위한 기판 보호 장치는 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성에 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.
110 : 기판 210 : 프로세스 튜브
220 : 급기관 225 : 급기홀
230 : 배기관 235 : 배기홀
240 : 발열부 250 : 도어

Claims (13)

  1. 태양전지 제조용 기판을 불순물 처리하는 태양전지 제조장치에 있어서,
    불순물 가스가 유입 및 분산되는 터널 형의 내부를 가지는 프로세스 튜브;
    상기 프로세스 튜브 내에 삽입되어, 상기 프로세스 튜브의 길이 방향과 상이한 방향으로 상기 불순물 가스를 분사하는 2 이상의 급기홀을 포함하는 급기관;
    상기 급기관과 대향하며, 상기 급기관을 통해 분사된 상기 불순물 가스를 흡입하여 상기 프로세스 튜브의 외부로 배기하는 2 이상의 배기홀을 포함하는 배기관;을 포함하며
    상기 급기관은 좌우 이동이 가능한 제1 급기관 및 제2 급기관을 포함하고,
    상기 제1 급기관은 상기 제2 급기관 상에 배치되어, 상기 제1 급기관 및 제2 급기관은 상기 프로세스 튜브의 길이 방향에서 상하로 배열되고,
    상기 제1 급기관은 상기 프로세스 튜브의 길이 방향으로, 상기 제2 급기관과 겹치는 영역에는 상기 급기홀을 미형성하고, 상기 제2 급기관과 겹치지 않는 영역에 상기 급기홀을 포함하는 태양전지 제조장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 프로세스 튜브에 로딩되는 상기 태양전지 제조용 기판은 상기 프로세스 튜브의 길이 방향에 수직한 방향으로 배치되어, 상기 프로세스 튜브의 길이 방향으로 정렬되며,
    상기 급기관은 상기 급기홀을 통해 상기 불순물 가스를 상기 프로세스 튜브의 길이 방향과 수직한 방향으로 분사하는 것을 특징으로 하는 태양전지 제조장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 급기관은 상기 급기홀을 통해 상기 불순물 가스를 상기 태양전지 제조용 기판에 대하여 1도 이상 10도 이하의 틸팅된 각도로 분사하는 것을 특징으로 하는 태양전지 제조장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 급기홀은 상기 배기홀에 비하여 크기가 작고 간격이 좁은 것을 특징으로 하는 태양전지 제조장치.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 급기관과 제2 급기관에 마련된 상기 급기홀의 개폐 여부를 제어하는 급기 제어부를 더 포함하며
    상기 급기 제어부는 상기 프로세스 튜브 내에 로딩되는 상기 태양전지 제조용 기판의 개수와 위치 중 하나 이상에 따라 상기 급기홀들의 개폐를 제어하는 것을 특징으로 하는 태양전지 제조장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 급기관과 제2 급기관의 위치를 제어하는 급기 제어부를 더 포함하며,
    상기 급기 제어부는 상기 프로세스 튜브 내에 로딩되는 상기 태양전지 제조용 기판의 개수와 위치 중 하나 이상에 따라 상기 프로세스 튜브의 길이 방향으로 상기 제1 급기관과 상기 제2 급기관의 위치를 이동시키는 것을 특징으로 하는 태양전지 제조장치.
  9. 수직 방향으로 배치된 2 이상의 태양전지 제조용 기판을 수평 방향으로 정렬하는 단계;
    상기 2 이상의 태양전지 제조용 기판을 프로세스 튜브 안에 로딩하는 단계; 및
    상기 프로세스 튜브 내부의 급기관에 마련된 수평 방향으로 나열된 급기홀을 통해 상기 기판에 불순물 가스를 수직 방향으로 분사하는 단계를 포함하며,
    상기 급기관은 좌우 이동이 가능한 제1 급기관 및 제2 급기관을 포함하고,
    상기 제1 급기관은 상기 제2 급기관 상에 배치되어, 상기 제1 급기관 및 제2 급기관은 상기 프로세스 튜브의 길이 방향에서 상하로 배열되고,
    상기 제1 급기관은 상기 프로세스 튜브의 길이 방향으로, 상기 제2 급기관과 겹치는 영역에는 상기 급기홀을 미형성하고, 상기 제2 급기관과 겹치지 않는 영역에 상기 급기홀을 포함하는 태양전지 제조방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 급기관은 상기 급기홀을 통해 상기 불순물 가스를 상기 기판에 대하여 1도 이상 10도 이하의 틸팅된 각도로 분사하는 것을 특징으로 하는 태양전지 제조방법.
  11. 삭제
  12. 제9항에 있어서,
    상기 제1 급기관과 제2 급기관에 마련된 상기 급기홀의 개폐 여부를 제어하는 단계를 더 포함하며
    상기 급기홀의 개폐 여부를 제어하는 단계는,
    상기 프로세스 튜브 내에 로딩되는 상기 태양전지 제조용 기판의 개수와 위치 중 하나 이상에 따라 상기 급기홀들의 개폐를 제어하는 것을 특징으로 하는 태양전지 제조방법.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 제1 급기관과 제2 급기관의 위치를 제어하는 단계를 더 포함하며,
    상기 제1 급기관과 제2 급기관의 위치를 제어하는 단계는,
    상기 프로세스 튜브 내에 로딩되는 상기 기판의 개수와 위치 중 하나 이상에 따라 상기 프로세스 튜브의 길이 방향으로 상기 제1 급기관과 상기 제2 급기관의 위치를 이동시키는 것을 특징으로 하는 태양전지 제조방법.
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