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진공을 이용한 태양광 전지 제조

최첨단 진공 기술을 활용함으로써 제조업체들은 태양광 판넬을 더 빠른 속도로 생산하고 판넬의 효율성과 내구성을 향상할 수 있습니다.

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진공 응용 분야

Busch (부쉬)의 일치 제품

태양광 전지 제조에서 진공의 역할

태양광 산업은 미래의 재생 에너지원을 위한 길을 열어가고 있습니다. 진공은 미래를 대비한 태양광 판넬 제조에서 핵심적인 역할을 합니다. 진공은 각 전지을 구성하는 실리콘을 제작하는 첫 순간부터 최종 계층을 함께 라미네이팅하는 과정까지 활용됩니다.

태양광 판넬은 기술 효율과 비용 효율성이 향상됨에 따라 소비자와 기업에게 더 인기 있는 선택이 되고 있습니다. 그러나 태양광 판넬에 대한 수요가 지속적으로 증가함에 따라 더 효율적인 생산 공정에 대한 필요성도 높아지고 있습니다.
진공을 활용하면 태양광 판넬의 생산 속도를 높이고 효율과 내구성을 향상할 수 있습니다.

최첨단 진공 기술을 활용함으로써 제조업체들은 태양광 판넬을 더 빠른 속도로 생산하고 판넬의 효율성과 내구성을 향상할 수 있습니다.

또한 최적의 진공 기술은 태양광 판넬 생산 공정의 폐기물을 줄이고 지속 가능성을 높이는 데에도 도움을 줄 수 있습니다. 코팅이 태양광 전지에 고르게 분포되도록 하여 재료 낭비를 줄일 수 있습니다.

Busch (부쉬)는 태양광 발전 산업을 위한 최적의 진공 솔루션을 제공합니다.

태양광 전지 제조에서의 진공 응용 분야

태양광 판넬 제조업체는 진공 기술을 활용하여 내구성, 효율성, 신뢰성이 우수한 태양광 판넬을 생산할 수 있습니다.

태양광 판넬 제조 공정에는 다음과 같은 4가지 주요 진공 응용 분야가 있습니다.
  • 태양광 전지 제조 인포그래픽

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  • getMedia
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진공 상태에서 실리콘 결정 성장

태양광 판넬을 구성하는 셀은 지구상에서 가장 풍부한 원소 중 하나인 실리콘으로 제작됩니다. 실리콘은 거의 모든 암석, 천연 해변 모래 및 토양에서 발견되지만 항상 다른 원소(일반적으로 산소)와 결합되어 있습니다.

태양광 판넬에는 순수한 실리콘이 필요합니다. 순수 실리콘의 생산을 위해서는 고순도 실리콘 형태인 폴리실리콘을 녹여 결정핵을 만듭니다. 그러나 녹은 상태의 실리콘은 특히 반응성이 강합니다. 가스 분자, 먼지 입자 및 기타 불순물들이 반응할 수 있고 이로 인해 실리콘 결정의 성장을 방해하므로 궁극적으로 태양광 전지 판넬의 성능과 효율에 영향을 미칠 수 있습니다.

공정 챔버에서 모든 공기를 추출하기 위해서는 진공 시스템이 사용됩니다. 진공 상태에서는 실리콘이 더 이상 반응할 물질이 없으므로 결정에 불순물이 함유되지 않습니다.

이러한 무오염 환경에서 순수한 실리콘이 성장할 수 있습니다. 실리콘은 시드 결정에서 형성되기 시작합니다. 녹 실리콘에서 결정이 천천히 뽑히면서 약 200µm의 초박형 웨이퍼로 분할 수 있는 하나의 긴 막대가 만들어집니다.

그러나 특정 불순물이 필요합니다. 도핑에서는 실리콘 웨이퍼를 만들기 위해 보통 붕소나 인과 같은 미량의 다른 원소가 사용됩니다. 그러한 원소는 실리콘 원자와 결합하여 회로를 통해 전기를 전달할 수 있는 "자유 전자"를 생성합니다. 이 과정에서 절연체인 순수한 실리콘이 반도체로 바뀝니다.
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로드록(Load lock) 챔버

민감한 실리콘 웨이퍼에 안정적인 무오염 환경을 제공하기 위해 태양광 판넬 생산의 여러 주요 단계는 진공 챔버에서 수행됩니다.

그러나 대기 상에서 주 챔버로 웨이퍼가 이동될 때 급격한 압력 변화를 방지하기 위해서는 중간 단계인 로드록(Load lock) 챔버가 필요합니다. 이는 우주선 의 에어록(air lock)과 유사한 역할을 수행하여 웨이퍼를 적재 및 하역할 때 두 챔버 사이에서 완충 역할을 합니다.

로드록(Load lock) 챔버는 대기압과 주 챔버의 진공 압력 사이에서 순환합니다. 즉, 주 챔버가 압력을 잃지 않으므로 주기 시간이 단축되고 오염이 줄어듭니다.

로드록(Load lock) 챔버의 적합한 제품
solar_panel_production_infographic_coating

코팅 공정

태양광 전지는 다양한 재료로 코팅되어 있습니다. 재료와 기술에 따라 코팅의 특성이 달라집니다. 진공을 사용하면 코팅 재료가 고르게 분포되고 기포가 없으며 두께가 균일하게 유지됩니다. 이러한 모든 사항이 각 태양광 전지의 효율 향상시킵니다.

태양광 판넬의 제조에 사용되는 코팅 방법에는 물리적 증착(PVD)과 플라즈마 강화 화학기상증착(PECVD)의 두 가지 방법이 있습니다. 두 방법 모두 박막 증착 기술이지만, 각 방법은 다르며 다른 용도로 사용됩니다. PVD 공정에서는 증기가 기질에 응축되어 코팅을 형성합니다. 그러나 PECVD 공정에서는 증기가 기판 위에서 화학 반응을 일으켜 박막을 생성합니다.

태양광 판넬 제조에서 PVD는 외부 요소로부터 태양광 전지를 보호하기 위한 보호층과 같은 물리적 계층을 추가하는 데 사용됩니다.

PVD 코팅에 적한한 제품

반면에 PECVD는 반사 방지 코팅층을 추가하는 등 특정한 화학적 및 전기적 특성이 필요한 경우에 사용됩니다. 이는 셀이 빛 입자를 포착하여 전기를 생성하는 데 도움을 주어 태양광 판넬의 효율을 높여줍니다. 코팅 공정의 원리에 대해 자세히 알아보세요.

PECVD 코팅의 적합한 제품
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태양광 모듈의 라미네이션(적층)

고품질 적층은 태양광 모듈의 수명을 보장하기 위해 매우 중요합니다. 이 공정 중에는 웨이퍼가 유리 커버와 보호용 백킹 시트를 포함하여 여러 층으로 접착됩니다.

진공은 층 사이에 갇힌 공기를 제거하여 견고한 결합을 만들고 시간이 경과함에 따라 태양광 모듈의 효율을 감소시킬 수 있는 박리가 발생할 위험을 제거합니다.

적층에 적합한 제품

Busch (부쉬)의 일치 제품

Busch (부쉬)의 진공 솔루션은 주요 태양광 판넬 생산 현장에서 운영되고 있습니다. 전 세계에서. 그리고 리튬 이온 배터리 제조의 모든 단계에서. 태양광 판넬 제조의 모든 단계에서.

 
PVD 코팅
CVD/PECVD 코팅
적층
로드록(Load lock) 챔버
 
COBRA NX
PANDA WV
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(로드록(Load lock) 챔버)
 
 
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COBRA NX
PUMA WY
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(챔버 공정)
 
 
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COBRA DS
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(로드록(Load lock) 챔버 / 챔버 공정)
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COBRA NC
PANDA WV
 
 
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(기본 챔버)
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COBRA NX
PANDA WV
 
 
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(보조 챔버)
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MINK MM
 
 
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COBRA NX
PANDA WV
 
 
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태양광 전지와 태양광 판넬 간의 차이점은 무엇입니까?

태양광 에너지에 대한 이야기를 할 때, 우리는 태양광 판넬에 대해 언급하는 경우가 많습니다. 하지만 태양광 판넬이 크기가 가장 작은 부품은 아닙니다. 가장 작은 부품은 태양광 전지 또는 광전지입니다. 태양광 전지는 두 층의 반도체 웨이퍼로 구성됩니다. 여러 개의 태양광 전지를 병렬로 연결하면 태양광 모듈이 구성됩니다. 이러한 모듈은 하나의 개체로 캡슐화된 후 밀봉됩니다.

하나 이상의 태양광 모듈이 설치 가능한 단위로 포장되면 태양광 판넬이 됩니다. 그리고 태양광 어레이여러 개의 태양광 패널이 직렬 또는 병렬로 연결된 것으로, 몇 개의 모듈부터 수 헥타르 규모까지 다양합니다.

태양광 패널은 어떻게 제조됩니까?

광전지(PV) 판넬이라고도 하는 태양광 판넬의 제조 공정은 실리콘 웨이퍼 생산, 셀 가공, 모듈 조립 등의 여러 단계로 구성됩니다.

가장 일반적인 태양광 판넬 제조 공정에는 다음과 같은 3가지 진공 응용 분야가 있습니다.

  • 실리콘 결정 성장: 석영 모래(SiO2)는 환원제(탄소)와 함께 고온의 용광로에서 가열됩니다. 모래 속의 산소 분자는 탄소와 결합하여 일산화탄소(CO)를 생성하고 순수한 용융 실리콘만 남습니다. 실리콘 표면에 결정핵 막대를 놓고 천천히 위로 당깁니다. 이 작용은 회전과 결합되어 실리콘 잉곳을 형성합니다. 실리콘 결정에 불순물이 유입되는 것을 방지하기 위해 이 과정은 진공 상태에서 수행됩니다. 그 후, 실리콘 잉곳은 종이처럼 얇은 디스크 형태로 자른 실리콘 웨이퍼로 만들어집니다.
  • 코팅 공정: 제조되는 태양광 판넬의 종류에 따라 실리콘 웨이퍼는 태양광 전지로 제작되기 전에 다양한 화학 공정을 거칩니다. 순수한 실리콘은 광택이 나기 때문에 셀이 반사됩니다. 따라서 반사 방지 코팅이 진공 상태에서 표면에 증착됩니다.
  • 태양광 모듈의 적층: 여러 개의 태양광 셀이 금속 커넥터를 통해 결합되어 하나의 태양광 모듈을 형성합니다. 모듈의 상단에 얇은 유리 층이 배치되고 뒷면 시트는 내구성이 높은 폴리머 기반 소재로 제작됩니다. 진공은 층 사이에 갇힌 공기를 제거하여 완성된 모듈의 강도와 수명을 보장합니다.

태양광 판넬의 종류는 다양합니까?

태양광 판넬에는 다음과 같은 4가지 주요 유형이 있습니다.

  • 단일 결정 판넬이라고도 하는 단결정판넬은 1개의 순수한 실리콘 결정을 여러 개의 웨이퍼로 절단한 후 성장시켜 제작됩니다. 이러한 판넬은 공간이 제한적인 장소에 이상적입니다. 이 태양광 판넬은 일조량이 적은 지역에서도 최대한의 에너지를 수확할 수 있습니다.
  • 패시베이티드 이미터 및 후면 셀 판넬(PERC)은 단결정 패널의 효율을 높인 변형 버전입니다. 이 판넬의 후면에는 추가 반사 계층이 있습니다. 이를 통해 추가적인 광자를 포획할 수 있어 기존 패널보다 더 많은 태양 에너지를 생성할 수 있습니다.
  • 다결정 또는 다중 결정태양광 판넬은 여러 개의 실리콘 결정으로 구성됩니다. 웨이퍼는 여러 개의 실리콘 조각을 함께 녹여서 형성됩니다. 그런 다음 이 혼합물을 하나의 태양광 전지 사이즈에 맞는 몰드에 붓습니다. 다결정 판넬은 성형 공정에서 재료가 거의 낭비되지 않기 때문에 더욱 친환경적입니다. 이 범주에서는 다음 두 가지 유형으로 분류할 수 있습니다.
    • TOPCon(tunnel oxide passivated contact): 셀의 후면에 초박형 산화물 층이 추가됩니다. 이를 통해 셀이 더 높은 전압을 처리할 수 있어 전력 생산량이 증가합니다. TOPCon 셀은 특히 저조도 조건에서 PERC 셀보다 더 효율적입니다.
    • 이종 접합(HJT): 이러한 셀은 3개 층의 광전지 재료로 구성됩니다. 이 유형에서는 다결정 실리콘과 박막 실리콘이라는 두 가지 셀 기술이 사용되며, 이러한 기술이 함께 작동하여 전기를 생산합니다. HJT 셀은 일반적으로 다른 셀 기술에 비해 더 큰 판넬을 제작하기 위해 결합되며 높은 효율성 수준에 도달할 수 있습니다.
  • 박막태양광 판넬은 여러 층으로 구성됩니다. 이러한 층은 매우 얇아서 유연합니다. 판넬은 프레임 지지대가 필요하지 않기 때문에 더 가볍고 설치가 용이합니다. 박막 태양광 판넬은 실리콘이 아닌 카드뮴 텔루라이드(CdTe), 비정질 실리콘(a-Si), 구리 인듐 갈륨 셀레나이드(CIGS), 페로브스카이트라고도 알려진 물질로 제작됩니다. 이 판넬은 HJT 셀보다 더 효율이 높습니다.

각 유형의 태양광 판넬은 태양광 판넬 제조 공정의 다양한 단계에서 진공을 활용합니다. 유형에 따라 실리콘 성장, 코팅, 적층 중일 수 있으며, 이 세 가지를 모두가 수행 중일 수도 있습니다.

태양광 판넬 제조의 원자재는 무엇입니까?

천연 해변 모래라고도 하는 석영 모래는 태양광 판넬의 제조에 사용됩니다. 이 모래에서 태양광 판넬 제조에 필요한 주요 소재인 순수 실리콘을 생산할 수 있습니다. 용융 상태의 순수 실리콘은 반응성이 매우 높기 때문에 실리콘 결정에 불순물이 유입되지 않도록 진공 상태에서 공정이 수행됩니다.