(57)【要約】本発明の太陽電池用シリコン基板（１０）は、凹部（１１）と凸部（１２）とで構成された太陽光を吸収するための多数の曲面部（１３）と、多数の曲面部（１３）の両側に連結され、太陽光を吸収すると同時に他のシリコン基板と連結される平面部（１４）とを含み、曲面部（１３）及び平面部（１４）の厚さは１００〜３００μｍであり、凹部（１１）または凸部（１２）が半円状を有し、曲面部（１３）は全体面積の９０％以上を占める。
2012509587.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹部と凸部とで構成された太陽光を吸収するための多数の曲面部；及び
前記多数の曲面部の両側に連結され、太陽光を吸収すると同時に、他のシリコン基板と連結される平面部を含むことを特徴とする太陽電池用シリコン基板。
【請求項２】
前記曲面部及び前記平面部の厚さは、１００〜３００μｍであることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池用シリコン基板。
【請求項３】
前記凹部または凸部は半円状を有し、前記曲面部は全体面積の９０％以上を占めることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池用シリコン基板。
【請求項４】
凹部と第１平面部とで構成された太陽光を吸収するための多数の曲面部；及び
前記多数の曲面部の両側に連結され、太陽光を吸収すると同時に他のシリコン基板と連結される第２平面部を含むことを特徴とする太陽電池用シリコン基板。
【請求項５】
前記曲面部及び前記第２平面部の厚さは、１００〜３００μｍであることを特徴とする請求項４に記載の太陽電池用シリコン基板。
【請求項６】
前記凹部は半円状を有し、前記曲面部は全体面積の９０％以上を占めることを特徴とする請求項４に記載の太陽電池用シリコン基板。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項のシリコン基板を製造するための装置であって、前記装置は：
液体の供給及び排出が可能な貯水槽；
前記貯水槽の内側壁に前記シリコン基板を切断するためのワイヤソー（ｗ）を緊張させると同時に回転させるための多数のワイヤ駆動軸；
前記貯水槽の外部に設置されて多数のワイヤ駆動軸を自動に駆動及び制御するための第１駆動／制御手段；
前記貯水槽内に設置されて前後上下に移動可能なインゴットを搭載するためのインゴット搭載台；
前記貯水槽の外部に設置されて前記インゴット搭載台を自動に駆動及び制御するための第２駆動／制御手段を含むことを特徴とする太陽電池用シリコン基板製造装置。
【請求項８】
前記ワイヤソーの振動を低減するために、前記多数のワイヤ駆動軸の間に設置される振動低減棒をさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の太陽電池用シリコン基板製造装置。
【請求項９】
請求項７または８の装置を用いて請求項１乃至６のいずれか一項のシリコン基板を製造するための方法であって、前記方法は：
（Ａ）インゴット搭載台上にシリコンインゴットをボンディング処理して固定されるように搭載するステップ；
（Ｂ）貯水槽に液体を充分に満たすステップ；
（Ｃ）前記シリコンインゴットを多数のワイヤソーで加工して多数のシリコン基板を作るステップ；
（Ｄ）前記貯水槽に満たした液体を外部に排出するステップ；及び
（Ｅ）前記多数のシリコン基板を前記貯水槽の外部に取り出してボンディングを除去した後、個々のシリコン基板を得るステップを含むことを特徴とするシリコン基板製造方法。
【請求項１０】
入射された太陽光から電子正孔対キャリアを生成するためのシリコン基板を具備する太陽電池であって、前記シリコン基板は、請求項１乃至６のいずれか一項によるシリコン基板であることを特徴とする太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池用シリコン基板、その製造装置、方法及び太陽電池に関し、さらに詳しくは、設置面積に比べて太陽光吸収表面積が増加した太陽電池用シリコン基板、その製造装置、方法及び太陽電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、太陽電池の効率に対する研究と開発が活発に行われている。太陽電池の効率を高める代表的な技術が韓国登録特許第１０−７４１３０６号の「高効率太陽電池及びその製造方法」に開示されている。このような従来の太陽電池は、シリコン基板が平面形で、設置面積とシリコン基板の太陽光吸収表面積がほぼ同一であったため、吸収率を高めることが困難であった。また、所望の吸収率を得るために、シリコン基板の厚さが２００〜４００μｍで比較的厚かったため、製造費用が上昇された。また、シリコン基板が平面形であるため、複数の波長からなる太陽光のうち、特定波長の一部のみが吸収され、他の波長は全て反射されるか透過されて太陽光の吸収率が低かった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】韓国登録特許第１０−７４１３０６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上述した従来技術の問題点を解決するために創案したもので、本発明の解決しようとする課題は、シリコン基板を平面と曲面とが組合うように構成することで、設置面積に比べて太陽光吸収表面積を非常に大きくして、太陽光の吸収率を大きく高めることができる太陽電池用シリコン基板を提供することである。
【０００５】
本発明の解決しようとする他の課題は、太陽光吸収表面積を非常に大きくすることで、半分の厚さ（１００〜３００μｍ）でもより高い吸収率が保持できるようにして、製造費用を大きく下げることができる太陽電池用シリコン基板を提供することである。
【０００６】
本発明の解決しようとするまた他の課題は、シリコン基板を平面と曲面とが組合うように構成されることで、様々な波長からなる太陽光のうち反射される一部が他の表面によって再び吸収されることができ、吸収率をより高めることができる太陽電池用シリコン基板を提供することである。
【０００７】
本発明の解決しようとするまた他の課題は、上述した太陽電池用シリコン基板を優れたものに製作することができる製造装置と製造方法を提供することである。
【０００８】
本発明の解決しようとするさらに他の課題は、上述した太陽電池用シリコン基板を用いた太陽電池を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の課題を達成するために、本発明の一面によって、本発明は、凹部と凸部とで構成された太陽光を吸収するための多数の曲面部と、多数の曲面部の両側に連結され、太陽光を吸収すると同時に他のシリコン基板と連結される平面部とを含むことを特徴とする太陽電池用シリコン基板を提供する。
【００１０】
本発明の太陽電池用シリコン基板は、曲面部及び平面部の厚さが１００〜３００μｍであり、凹部または凸部が半円状を有し、曲面部は、全体面積の９０％以上を占めることを特徴とする。
【００１１】
ここで、曲面部の曲率半径は平面部幅の１．０〜１．５倍であり、曲面部間の距離は前記平面部幅の４〜６倍であることを特徴とし、曲面部の曲率半径は平面部幅の１．２倍であり、曲面部間の距離は平面部幅の４．８倍であることを他の特徴とする。
【００１２】
またここで、曲面部の曲率半径は平面部幅の０．５〜０．７５倍であり、曲面部間の距離は平面部幅の２〜３倍であることを特徴とし、曲面部の曲率半径は平面部幅の０．６倍であり、曲面部間の距離は平面部幅の２．４倍であることを他の特徴とする。
【００１３】
本発明の一面によって、本発明は、凹部と第１平面部とで構成された太陽光を吸収するための多数の曲面部と、多数の曲面部の両側に連結され、太陽光を吸収すると同時に他のシリコン基板と連結される第２平面部とを含むことを特徴とする太陽電池用シリコン基板を提供する。
【００１４】
本発明の太陽電池用シリコン基板は、曲面部及び第２平面部の厚さが１００〜３００μｍであり、凹部が半円状を有し、曲面部が全体面積の９０％以上を占めることを特徴とする。
【００１５】
ここで、凹部の曲率半径は平面部幅の１．０〜１．５倍であり、曲面部間の距離は平面部幅の４〜６倍であることを特徴とし、凹部の曲率半径は平面部幅の１．２倍であり、曲面部間の距離は平面部幅の４．８倍であることを他の特徴とする。
【００１６】
本発明の一面によって、本発明は、上記のシリコン基板を製造するための装置であって、常温の水または油のような液体の供給及び排出が可能な貯水槽、貯水槽の内側内側壁にシリコン基板を切断するためのワイヤソーを緊張させると同時に回転させるための多数のワイヤ駆動軸、貯水槽の外部に設置されて多数のワイヤ駆動軸を自動に駆動及び制御するための第１駆動／制御手段、貯水槽内に設置されて前後上下に移動可能なインゴットを搭載するためのインゴット搭載台、及び貯水槽の外部に設置されてインゴット搭載台を自動に駆動及び制御するための第２駆動／制御手段を含むことを特徴とする太陽電池用シリコン基板製造装置を提供する。
【００１７】
本発明の製造装置は、ワイヤソーの振動を低減するために多数のワイヤ駆動軸の間に設置される振動低減棒をさらに含むことを特徴とする。
【００１８】
本発明の一面によって、本発明は、上記のシリコン基板を製造するための方法であって、インゴット搭載台上にシリコンインゴットをボンディング処理して固定されるように搭載するステップ、貯水槽に液体を充分に満たすステップ、シリコンインゴットを多数のワイヤソーで加工して多数のシリコン基板を作るステップ、貯水槽に満たした液体を外部に排出するステップ、及び多数のシリコン基板を貯水槽の外部に取り出してボンディングを除去した後、個々のシリコン基板を得るステップを含むことを特徴とするシリコン基板製造方法を提供する。
【００１９】
また、発明のまた他の面によって、本発明は、入射された太陽光から電子正孔対キャリアを生成するためのシリコン基板を具備する太陽電池であって、前記シリコン基板は、本発明の特徴によるシリコン基板であることを特徴とする太陽電池を提供する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の太陽電池用シリコン基板は、平面と曲面とが組合うように構成されるので、設置面積に比べて太陽光吸収表面積が非常に大きく、これにより太陽光吸収率を大きく高めることができる。
【００２１】
また本発明の太陽電池用シリコン基板は、太陽光吸収表面積が非常に大きくなるので、従来基板の半分の厚さでもより高い吸収率を保持することができ、製造費用を大きく低減することができる。
【００２２】
また本発明の太陽電池用シリコン基板は、平面と曲面とが組合うように構成されるので、多くの波長からなる太陽光のうち反射される一部が他の表面によって再び吸収されることができ、吸収率をより高めることができる。
【００２３】
また本発明の太陽電池用シリコン基板用製造装置及び製造方法によれば、曲面を有するシリコン基板を所望通り容易に製作することができる。
【００２４】
本発明により、前述したシリコン基板が太陽電池の構成に採択されることができ、さらに改善された吸収率を有し、かつ安価の太陽電池が提供されることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の好ましい一実施形態による太陽電池用シリコン基板の概略的な斜視図である。
【図２】本発明の好ましい他の実施形態による太陽電池用シリコン基板の概略的な斜視図である。
【図３】本発明の好ましいまた他の実施形態による太陽電池用シリコン基板の概略的な斜視図である。
【図４】図１〜図３のシリコン基板を製作する際に用いられるワイヤソーを約百倍に拡大して撮影した写真である。
【図５】図１〜図３のシリコン基板を製作する際に用いられる製造装置及び製造手順を示す概略図である。
【図６】図１〜図３のシリコン基板を製作する際に用いられる製造装置及び製造手順を示す概略図である。
【図７】図１〜図３のシリコン基板を製作する際に用いられる製造装置及び製造手順を示す概略図である。
【図８】図１〜図３のシリコン基板を製作する際に用いられる製造装置及び製造手順を示す概略図である。
【図９】シリコン基板の製作に用いられるシリコンインゴットを切断するワイヤソーを約百倍に拡大して撮影した写真である。
【図１０】シリコン基板の製作に用いられるシリコンインゴットを切断するワイヤソーを約百倍に拡大して撮影した写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下に、添付した図面を参照して本発明の好ましい実施形態による太陽電池用シリコン基板に対して詳しく説明する。
【００２７】
本発明の好ましい一実施形態によるシリコン基板を図１に概略的に示した。
【００２８】
図１に示すように、本実施形態の太陽電池用シリコン基板１０は、凹部１１と凸部１２とで構成された多数の曲面部１３、及び曲面部１３の両側に連結される平面部１４を含む。曲面部１３は、太陽光を吸収する役割を果たし、平面部１４は、太陽光を吸収する役割と共に他のシリコン基板と連結される役割を果たす。シリコン基板１０は、従来基板の厚さの半分である１００〜３００μｍの均一な厚さを有するように製造される。
【００２９】
本実施形態のシリコン基板１０は、曲面部１３が半円状を有するように形成し、全体面積の約９０％以上を占めるように形成した。曲面部１３の曲率半径Ｒ１は、平面部の幅ｗ１の１．０〜１．５倍、好ましくは１．２倍になるように形成し、曲面部１３間の距離ｄ１は、平面部の幅ｗ１の４〜６倍、好ましくは４．８倍になるように形成した。
【００３０】
また、シリコン基板１０の各角は、図面で拡大して示すように面取りをした。
【００３１】
本発明の好ましい他の実施形態によるシリコン基板を図２に概略的に示した。
【００３２】
図２に示すように、本実施形態の太陽電池用シリコン基板２０は、凹部２１と凸部２２とで構成された多数の曲面部２３、及び曲面部２３の両側に連結される平面部２４を含む。曲面部２３は、太陽光を吸収する役割を果たし、平面部２４は、太陽光を吸収する役割と共に他のシリコン基板と連結される役割を果たす。シリコン基板２０は、従来基板の厚さの半分である１００〜３００μｍの均一な厚さを有するように製造される。
【００３３】
本実施形態のシリコン基板２０は、曲面部２３が半円状を有するように形成し、全体面積の約９０％以上を占めるように形成した。曲面部２３の曲率半径Ｒ２は、平面部の幅ｗ２の０．５〜０．７５倍、好ましくは０．６倍になるように形成し、曲面部１３間の距離ｄ２は平面部の幅ｗ２の２〜３倍、好ましくは２．４倍になるように形成した。
【００３４】
また、シリコン基板２０の各角は、図面で拡大して示すように面取りをした。
【００３５】
本発明の好ましいまた他の実施形態によるシリコン基板を図３に概略的に示した。
【００３６】
図３に示すように、本実施形態の太陽電池用シリコン基板３０は、凹部３１と平面部３２とで構成された多数の曲面部３３、及び曲面部３３の両側に連結される平面部３４を含む。曲面部３３は、太陽光を吸収する役割を果たし、平面部３４は、太陽光を吸収する役割と共に他のシリコン基板と連結される役割を果たす。シリコン基板３０は、従来基板の厚さの半分である１００〜３００μｍの均一な厚さを有するように製造される。
【００３７】
本実施形態のシリコン基板３０は、曲面部３３が半円状を有するように形成し、全体面積の約９０％を占めるように形成した。曲面部３３の曲率半径Ｒ３は、平面部の幅ｗ３の１．０〜１．５倍、好ましくは１．２倍になるように形成し、曲面部３３間の距離ｄ３は、平面部の幅ｗ３の４〜６倍、好ましくは４．８倍になるように形成した。平面部３２と他の平面部３２との幅は互いに同一にした。
【００３８】
また、シリコン基板３０の各角は、図面で拡大して示すように面取りをした。
【００３９】
上述した好ましい実施形態によるシリコン基板を加工するためのワイヤソーを図４に示した。
【００４０】
図４は、約１００倍程度のサイズに拡大して示したもので、ワイヤソーは０．１２ｍｍの直径を有するワイヤ表面に約１０〜２０μｍの直径を有するダイヤモンド粒子を固着させて作った。
【００４１】
上述した好ましい実施形態によるシリコン基板を製造するための装置と方法を、図５〜図８に例えて示した。
【００４２】
図示したように、シリコン基板製造装置５０は、常温の水または油のような液体を格納することができる貯水槽５１が設けられる。
【００４３】
貯水槽５１の内側壁には、図４のワイヤソーｗを緊張させると同時に、これを時計または反時計方向に回転させるためのワイヤ駆動軸５２が略三角状に配置されている。この３つのワイヤ駆動軸５２は、貯水槽５１の外部に設けられる図示しない第１駆動／制御手段によって自動に駆動及び制御が行われる。
【００４４】
３つのワイヤ駆動軸５２のうち下側の同一線上に位置した２つのワイヤ駆動軸５２の間には、ワイヤソーｗの振動を低減するための２つの振動低減棒５３が適当な距離を置いて設置されている。振動低減棒５３の下面は、ワイヤソーｗが軽く触れるようになる。
【００４５】
また貯水槽５１の底面には、矢印のように図面で前後上下に移動可能なインゴット搭載台５４が設置されている。本実施形態の装置５０において、加工可能なインゴットＩは１５６ｍｍ×１５６ｍｍ×２５０ｍｍのサイズを有する。インゴットＩのサイズは、製造装置の変更によって充分に変更可能である。
【００４６】
図面において、貯水槽５１の前壁には、具体的に示してはいないが、インゴットＩとインゴット搭載台５４とが出入りすることができるように自動に駆動及び制御される出入口が設置される。インゴット搭載台５４は、貯水槽５１の外部に設けられる図示しない第２駆動／制御手段によって自動に駆動及び制御が行われる。
【００４７】
また、貯水槽５１の側壁には、外部から貯水槽５１内に液体を供給するための供給口５５及び中の液体を外に排出するための排出口５６がそれぞれ設けられる。
【００４８】
次に、このような装置５０を用いて本発明のシリコン基板を製造する過程を説明する。
【００４９】
先ず、図５のように、インゴット搭載台５４上にインゴットＩをボンディング処理して固定されるように搭載する。この時、貯水槽５１に設けられた出入口が開かれると、インゴット搭載台５４が外部に出て、インゴット搭載台５４上にインゴットＩがボンディング処理されて搭載される。その後、再びインゴット搭載台５４は貯水槽５１の中に入り、最後に出入口が閉じられる。
【００５０】
次に、図６のように、貯水槽５１に液体が充分に満たされる。この時、液体は、供給口を通じて外部の液体格納タンクから供給され、略上段のワイヤ駆動軸５２が充分に浸されるほどの量の液体が供給される。
【００５１】
次に、図７のように、インゴットＩをワイヤソーｗで加工してシリコン基板Ｓを作る。インゴットＩは、多数のワイヤソーｗによって縦に切断するが、この過程でインゴットＩは、これを搭載したインゴット搭載台５４が左右に選択的に移動されることができて、図１〜図３に示すような曲面部が形成されることができる。図５に示すように、ワイヤソーｗは固定されており、インゴットＩが上向きに移動するにつれて縦に切断され、この時、インゴットＩが左側または右側に移動することによって、シリコン基板が曲面または平面を有する。
【００５２】
この時、ワイヤソーｗの時計方向または反時計方向の回転は、第１駆動／制御手段によって自動に駆動及び制御が行われ、また前述したように、インゴット搭載台５４の選択的な左右移動は、第２駆動／制御手段によって自動に駆動及び制御が行われることができる。
【００５３】
次に、図８のように、貯水槽５１に満たした液体を外部に排出する。この時、液体は、排出口５６を通じて外部に排出され、この過程は自動に行われる。
【００５４】
最後に、このようにして得られたシリコン基板Ｓを貯水槽５１の外部に取り出してボンディングを除去した後、個々のシリコン基板Ｓを得る。
【００５５】
上述した装置と方法で用いられる直六面体状のシリコンインゴットは、塊状の大きなインゴットを図９または図１０に示したワイヤソーによって得られる。
【００５６】
図９または図１０は、理解に役立つように約百倍拡大して示した。
【００５７】
図９のワイヤソーは、約０．８ｍｍの直径を有する６つの細いワイヤソーが約０．８ｍｍの直径を有する中央の１つの細いワイヤソーを囲むように捻れており、その外周面に約２５〜４５μｍの直径を有するダイヤモンド粒子が固着されている。このように得られたワイヤソーの直径は、約０．８５〜０．９ｍｍとなるようにした。
【００５８】
図１０のワイヤソーは、約２．１ｍｍの直径を有する細いワイヤソーが約２．１ｍｍの直径を有する中央の１つの細いワイヤソーを囲むように捻って作られた太いワイヤソー７つを、再び中央に１つ、その外周に６つを配置して捻れて得られる。その外周面に約２５〜１００μｍの直径を有するダイヤモンド粒子が固着されている。このように得られたワイヤソーの直径は、約２．１５〜２．３ｍｍとなるようにした。
【００５９】
このようにして製作されたシリコン基板は、例えば、この上に導電ラインを形成することで太陽電池を作ることができる。本発明の太陽電池を基盤とした多様な製品が設計者の要望に応じて多様に製作されることができることは、当業者に自明であることに留意する。
【００６０】
以上、好ましい実施形態を参考として本発明の太陽電池用シリコン基板及びその製造装置と方法に対して説明したが、本発明の思想を逸脱しない範囲内で多様な変更、修正または変形が可能なことは当業者に明白である。
【図１】
2012509587.tif 000003
【図２】
2012509587.tif 000004
【図３】
2012509587.tif 000005
【図４】
2012509587.tif 000006
【図５】
2012509587.tif 000007
【図６】
2012509587.tif 000008
【図７】
2012509587.tif 000009
【図８】
2012509587.tif 000010
【図９】
2012509587.tif 000011
【図１０】
2012509587.tif 000012
【国際調査報告】
2012509587.tif 000013
2012509587.tif 000014
2012509587.tif 000015
2012509587.tif 000016
2012509587.tif 000017
2012509587.tif 000018