태양전지 제작에 응용된 자동제어

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태양전지 제작에 응용된 자동제어

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태양전지(Solar cell)는 시장의 80% 이상을 차지하는 결정질 태양전지로써 기본적인 conventional cell 제작 과정은 이렇습니다.
① wafer 세정
② Diffusion 도핑
③ 방사방지막 형성
④ 전극형성 (Screen Printing)
⑤ 전극소성 (Firing)
제작 하는데에 있어 쓰이는 설비는 wet station과 multi Furnace가 있으며 그 외 FFF, Loader, Un Loader등이 있습니다.
태양전지를 만들기 전 wafer 세정을 하게 되는데 그 이유는 wafer 표면에 존재하는 불순물들을 제거하기 위해서입니다. 불순물들은 필름, 개별입자 혹은 입자 덩어리, 흡착 된 가스등으로 이루어져 있으며 이들은 원자, 이온, 분자 등과 같은 물질 특성을 가지고 있습니다. 이런 불순물들은 태양전지 효율과 실험 결과에 대한 경향성을 보는데에 영향을 주기 때문에 반드시 제거해주어야 합니다.
세정작업은 DIW (De-ionized water)와 HF(불산)를 9:1 비율을 섞은 chemical에 1분간 담그는 걸로 세정합니다. 단순한 작업이지만 위험한 화약약품을 사용하기 때문에 wet station이라는 설비를 이용합니다.
carrier에 wafer를 꽂아 wet station에 올려놓으면 로봇이 다가와 carrier를 HF bath로 옮겨 놓습니다. 그리고 1분이 지나면 carrier를 HF bath에서 빼내어 헹구고 말린 다음 Un Loader로 배출합니다.
이 장비는 시퀸스 제어(sequence control) 장비라고 할 수 있습니다. 그 중 PLC로써 모든 동작은 프로그램에 의해 이루어집니다.
하지만 wet station을 시퀸스 제어만 가지고 하기는 힘듭니다. chemical을 조절하기 위해서는 정량적 제어가 필요하기 때문에 되먹임 제어(feedback control) 라고도 할 수 있습니다. chemical을 HF 뿐만 아니라 HNO3, KOH등도 실험내용에 따라 조정을 합니다.

참고 자료

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