KR100995394B1 - 박막 태양전지의 박막 형성장치 - Google Patents
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Abstract
본원발명은 박막 태양전지의 박막 형성장치에 관한 것이다. 상기 박막 태양전지의 박막 형성장치는 박막 태양전지의 박막을 형성하기 위하여 증기를 배출하는 배출수단이 서로 나란하게 배치되어, 태양전지용 그래파이트(graphite) 기판의 상부면에 연속적으로 박막을 형성할 수 있다.
상세하게, 상기 배출수단은, 태양전지용 그래파이트 기판의 전면에 밴드갭이 큰 p형 반도체 소스의 증기를 배출하는 배출구를 포함하는 밴드갭이 큰 p형 반도체층을 형성하는 제 1 배출수단, 상기 밴드갭이 큰 p형 반도체층의 상부면에 밴드갭이 작은 p형 반도체 소스의 증기를 배출하는 배출구를 포함하는 밴드갭이 작은 p형 반도체층을 형성하는 제 2 배출수단, 상기 밴드갭이 작은 p형 반도체층의 상부면에 n형 반도체 소스의 증기를 배출하는 배출구를 포함하는 n형 반도체층을 형성하는 제 3 배출수단 및 상기 n형 반도체층이 형성된 그래파이트 기판에 후속 열처리용 증기를 배출하는 배출구를 포함하는 제 4 배출수단으로 구성되어 있다.
박막 태양전지, 박막 형성장치, 배출수단, 이동수단
Description
본원발명은 박막 태양전지의 박막 형성장치에 관한 것이다. 상기 박막 태양전지의 박막 형성장치는 박막 태양전지의 박막을 형성하기 위하여 증기를 배출하는 배출수단이 서로 나란하게 배치되어, 태양전지용 그래파이트(graphite) 기판의 상부면에 연속적으로 박막을 형성할 수 있다.
화석자원의 고갈과 환경오염에 대처하기 위해 태양력 등의 청정에너지에 대한 관심이 고조되면서, 태양광을 이용하여 기전력을 발생시키는 태양전지에 대한 연구가 활력을 얻고 있다. 태양전지는 pn접합된 반도체에서 태양광에 의해 여기된 소수캐리어의 확산에 의하여 발생하는 기전력을 이용하는 것으로서 사용되는 반도체 재료의 종류에는 단결정실리콘, 다결정실리콘, 비정질실리콘, 화합물반도체 등이 있다.
단결정실리콘이나 다결정실리콘을 이용하면 발전효율은 높지만 재료비가 비 싸고 공정이 복잡하기 때문에 최근에는 유리나 플라스틱 등의 값싼 기판에 비정질 실리콘이나 화합물반도체 등을 증착하는 박막형 태양전지가 주목을 받고 있다.
그러나, 박막 태양전지는 박막 내 동공(pinhole), 결정립계(grain boundary) 등 많은 결함을 포함하고 있다. 따라서, 박막의 미세구조를 치밀하게 하고 결정립(grain)을 크게 하여 결함 밀도, 특히 pn 접합 부위의 결함 밀도를 줄이는 것이 성능 확보를 위하여 매우 중요하다. 또한, 박막 태양전지는 광흡수층의 두께가 얇으므로 배면 전극에서의 계면 준위(interface state)가 광 여기 전자(photon excited electron)를 재결합(recombination)시켜 광변환효율을 저하시키기도 한다.
한편, 이들 박막 태양전지는 유리기판, 투명전극, pn 접합이 내재된 반도체층 및 전극이 순차적으로 적층되어 있는 구조(superstrate 구조)로 되어 있거나, 전극이나 전극이 부착된 기판 위에 반도체층, 투명전극 또는 그리드(grid) 전극이 순차적으로 적층되어 있는 구조(substrate 구조)로 되어 있다. 즉, 광흡수층이 광투과층보다 먼저 형성되면 substrate 구조, 나중에 형성되면 superstrate 구조가 되는 것이다. Substrate 구조에서는 스테인레스 스틸과 같은 금속이나 폴리머(polymer) 등을 기판으로 사용할 수 있는데, 이런 기판들의 연성(ductility, flexibility)때문에 제작, 보관 및 수송에 용이한 roll 형태의 태양전지를 만들 수도 있다. 그러나 금속이나 폴리머 계통의 유연한 기판도 고온에서는 심하게 변경되거나, 태양전지의 광흡수층 또는 pn 접합에 반응하여 특성에 악영향을 미치므로, 낮은 온도에서 박막을 형성해야 하는 문제점이 있다.
CdTe 태양전지의 경우 유리 기판에 투명전극, CdS, CdTe 및 배면전극(back contact)을 순서대로 형성하는 superstrate 구조가 일반적이다. 이 경우 CdTe의 미세구조를 개선하기 위하여 CdCl2 분위기에서 추가적인 열처리를 진행한다. 그러나 유리판은 내열성이 낮고 미리 형성되어 있는 pn 접합에 악영향을 주기 때문에, 열처리 온도를 높이거나 열처리 시간을 충분히 할 수 없었다. 그 결과, 박막의 미세구조를 개선시키는데 한계가 있었다. 배면전극에서의 재결합 손실을 줄이기 위하여 CdTe층과 배면전극 사이에 ZnTe층을 삽입하는 경우, 추가적인 후속 열처리(heat budget)가 필요하게 되어 이상적인 pn 접합의 유지가 곤란한 문제도 발생하게 된다.
Cu(In,Ga)Se 2 태양전지의 경우 substrate 구조가 일반적이며 기판으로는 몰리브데늄(Mo)를 도포한 소다-라임(soda-lime) 유리를 많이 사용하고 있다. 그러나 일부 제조업체에서는 Cu(In,Ga)Se 2 미세구조 개선을 목적으로 Cu(In,Ga)Se 2 도포 시, 기판의 온도를 올리기 위하여 값비싼 붕규산염(borosilicate) 유리를 기판으로 사용하고도 미세구조의 개선이 충분하지 못하여 나트륨(Na)을 공급하는 공정을 추가하기도 한다.
따라서 박막의 미세구조를 치밀하게 개선하기 위한 고온 공정에 대한 내성이 탁월하면서도 광흡수층과의 접촉저항이 낮은 기판을 이용하여, 박막 태양전지를 제조하는 방법을 개발할 필요가 있다.
상기 문제점을 해결하기 위한 본원발명은 고온 공정에 대한 내성이 탁월하면서도 광흡수층과의 접촉저항이 낮은 그래파이트 기판을 이용하여 박막 태양전지를 제조할 수 있는 박막 태양전지의 박막 형성장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본원발명의 박막 태양전지의 박막 형성장치는 상기 그래파이트 기판에 여러층의 박막을 연속적으로 형성하는 것을 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본원발명의 박막 태양전지의 박막 형성장치는, 박막 태양전지의 박막을 형성하기 위하여 증기를 배출하는 배출수단을 포함한다.
바람직하게, 상기 배출수단은, 태양전지용 그래파이트 기판의 전면에 밴드갭이 큰 p형 반도체 소스의 증기를 배출하는 배출구를 포함하는 밴드갭이 큰 p형 반도체층을 형성하는 제 1 배출수단, 상기 밴드갭이 큰 p형 반도체층의 상부면에 밴드갭이 작은 p형 반도체 소스의 증기를 배출하는 배출구를 포함하는 밴드갭이 작은 p형 반도체층을 형성하는 제 2 배출수단, 상기 밴드갭이 작은 p형 반도체층의 상부면에 n형 반도체 소스의 증기를 배출하는 배출구를 포함하는 n형 반도체층을 형성하는 제 3 배출수단 및 상기 n형 반도체층이 형성된 그래파이트 기판에 후속 열처리용 증기를 배출하는 배출구를 포함하는 제 4 배출수단으로 구성될 수 있다.
본 발명의 박막 태양전지의 박막 형성장치는 상기 그래파이트 기판에 여러 층의 박막을 연속적으로 형성하여 박막 태양전지를 제조할 수 있으므로, 박막 태양전지의 생산성이 높다.
또한, 본 발명의 박막 태양전지의 박막 형성장치는 고온에 대한 내성이 탁월한 그래파이트 기판을 이용하여 박막 태양전지를 제조하기 때문에, 고온 공정을 거쳐서 태양전지의 박막의 구조를 치밀하게 개선시킬 수 있다.
바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 하기의 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하며, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
이하에서는 도 1을 참조하여, 본원발명의 일 실시예에 따른 박막 태양전지의 박막 형성장치에 대하여 살펴본다.
본원발명의 박막 태양전지의 박막 형성장치는 박막 태양전지의 박막을 형성하기 위하여 증기를 배출하는 배출수단을 석영 재질의 사각 튜브(126) 내에 포함할 수 있다. 상기 배출수단은, 태양전지용 그래파이트(graphite) 기판(101)의 전면에 밴드갭이 큰 p형 반도체 소스의 증기를 배출하는 배출구를 포함하는 밴드갭이 큰 p형 반도체층을 형성하는 제 1 배출수단(102), 상기 밴드갭이 큰 p형 반도체층의 상부면에 밴드갭이 작은 p형 반도체 소스의 증기를 배출하는 배출구를 포함하는 밴드갭이 작은 p형 반도체층을 형성하는 제 2 배출수단(103), 상기 밴드갭이 작은 p형 반도체층의 상부면에 n형 반도체 소스의 증기를 배출하는 배출구를 포함하는 n형 반도체층을 형성하는 제 3 배출수단(104) 및 상기 n형 반도체층이 형성된 그래파이트 기판에 후속 열처리용 증기를 배출하는 배출구를 포함하고, 상기의 반도체층의 미세구조를 치밀한 구조로 개선시키는 제 4 배출수단(105)으로 구성되어 있다.
상기 제 1 배출수단(102), 제 2 배출수단(103), 제 3 배출수단(104) 및 제 4 배출수단(105)은 상기 그래파이트 기판(101)의 일면 쪽에 위치하여 서로 나란하게 배치되어 있다.
상기 박막 태양전지의 박막 형성장치는, 그래파이트 기판(101)을 이동시키는 이동수단을 더 포함하고 있다. 상기 이동수단은, 상기 그래파이트 기판(101)이 이동되는 제 1 롤러형 이동수단(106, 107, 108, 109), 제 2 롤러형 이동수단(110,111,112,113), 제 3 롤러형 이동수단(114,115,116,117), 제 4 롤러형 이동수단(118,119,120,121), 제 5 롤러형 이동수단(122,123,124,125)이며, 각각의 롤러형 이동수단은 4개의 롤러로 구성되어 있다. 제 1 롤러형 이동수단과 제 5 롤러형 이동수단은 튜브(126)의 내부와 외부를 차단하며, 제 2 롤러형 이동수단, 제 3 롤러형 이동수단 및 제 4 롤러형 이동수단은 튜브(126)의 내부를 4개의 공간으로 분리시킨다.
상기 제 1 롤러형 이동수단(106, 107, 108, 109)과 제 2 롤러형 이동수단(110,111,112,113)은 상기 제 1 배출수단(102)에서 배출되는 밴드갭이 큰 p형 반도체 소스의 증기가 통과되도록 이격되고, 상기 제 2 롤러형 이동수단(110,111,112,113)과 제 3 롤러형 이동수단(114,115,116,117)은 상기 제 2 배출수단(103)에서 배출되는 밴드갭이 작은 p형 반도체 소스의 증기가 통과되도록 이격되고, 상기 제 3 롤러형 이동수단(114,115,116,117)과 제 4 롤러형 이동수단(118,119,120,121)은 제 3 배출수단(104)에서 배출되는 n형 반도체 소스의 증기가 통과되도록 이격되고, 상기 제 4 롤러형 이동수단(118,119,120,121)과 제 5 롤러형 이동수단(122,123,124,125)은 제 4 배출수단(105)에서 배출되는 후속 열처리용 증기가 통과되도록 이격될 수 있다.
상기 이동수단은 상기 그래파이트 기판(101)의 전면에 위치한 2개의 롤러와, 상기 그래파이트 기판(101)의 후면에 위치한 2개의 롤러가, 서로 대향되도록 배치될 수 있다. 즉, 제 1 롤러형 이동수단에서는, 그래파이트 기판(101)의 전면에 위치한 107 롤러와 109 롤러는 그래파이트 기판(101)의 후면에 위치한 106 롤러와 108롤러와 대향되도록 배치되어 있다. 제 2 롤러형 이동수단에서는, 그래파이트 기판(101)의 전면에 위치한 111 롤러와 113 롤러는 그래파이트 기판(101)의 후면에 위치한 110 롤러와 112 롤러와 대향되도록 배치되어 있다. 제 3 롤러형 이동수단에서는, 그래파이트 기판(101)의 전면에 위치한 115 롤러와 117 롤러는 그래파이트 기판(101)의 후면에 위치한 114 롤러와 116 롤러와 대향되도록 배치되어 있다. 제 4 롤러형 이동수단에서는, 그래파이트 기판(101)의 전면에 위치한 119 롤러와 121 롤러는 그래파이트 기판(101)의 후면에 위치한 122 롤러와 124 롤러와 대향되도록 배치되어 있다.
상기 이동수단을 구성하는 롤러의 재질은 유연성이 좋은 그래파이트 가 될 수 있다. 상기 그래파이트 재질로 된 롤러는, 그래파이트 기판(101)과 밀착될 수 있다. 그 결과, 배출수단으로 부터 배출되는 증기가 기판외부로 유출되는 것을 억제하고, 그래파이트 기판(101)이 손상되지 않도록 할 수 있다.
상기 배출수단의 재질은 그래파이트 또는 탄화규소가 될 수 있다. 열전도성이 좋은 그래파이트 또는 탄화규소로 이루어진 배출수단을 가열하면, 증기에 열을 잘 전달하여 높은 온도의 증기를 만들 수 있다.
상기에서 설명한 박막 태양전지의 박막 형성장치의 겨냥도를 도 2에 나타냈다.
또한, 본원 발명은 후속 열처리가 필요하지 않은 박막 태양전지를 제조하기 위한 박막 태양전지의 박막 형성장치를 제공하며, 이를 도 3에 나타냈다. 도 3의 박막 태양전지의 박막 형성장치는, 제 1 배출수단(102), 제 2 배출수단(103), 제 3 배출수단(104), 제 1 롤러형 이동수단(106, 107, 108, 109), 제 2 롤러형 이동수단(110, 111, 112, 113), 제 3 롤러형 이동수단(114, 115, 116, 117), 제 4 롤러형 이동수단(118, 119, 120, 121) 으로 구성되어 있다.
도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 본원발명의 박막 태양전지의 박막 형성 장치는 이동수단 및 배출수단이 연속적으로 나란하게 배치되어, 태양전지의 박막을 연속적으로 형성할 수 있으므로, 박막 태양전지의 생산성을 높일 수 있다.
<실시예 1> : ZnTe/CdTe/Cds 태양전지
이하에서는 도 1을 참조하여 본원발명의 일 실시예에 따른 박막 태양전지의 박막 형성장치를 이용하여 박막 태양전지를 제조하는 과정에 대하여 살펴본다.
먼저, 그래파이트 기판(101)을 튜브(126)에 넣어서, 제 1 이동수단(106, 107, 108, 109) 에 안착시킨다. 상기 제 1 이동수단에 안착된 그래파이트 기판이 제 2 이동수단(110, 111, 112, 113)으로 이동하면서, 제 1 배출수단(102)의 배출구로 부터 밴드갭이 큰 p형 반도체 소스의 증기에 노출된다. 상기 밴드갭이 큰 p형 반도체 소스의 증기로서 ZnTe 소스의 증기를 사용하였고, 그 결과, 상기 그래파이트 기판의 상부면에 ZnTe층이 형성된다. 이때, 상기 그래파이트 기판이 약 600℃가 될 수 있도록 롤러(108, 109, 110, 111)를 가열한다. 또한, 상기 ZnTe 소스의 증기는 약 700℃ 이상이 될 수 있도록, 제 1 배출수단(102)을 가열한다.
다음으로, ZnTe층이 형성된 그래파이트 기판은 제 2 이동수단(110, 111, 112, 113)에서 제 3 이동수단(114, 115, 116, 117)으로 이동하면서, 제 2 배출수단(103)의 배출구로 부터 밴드갭이 작은 p형 반도체 소스의 증기에 노출된다. 상기 밴드갭이 작은 p형 반도체 소스의 증기로서, CdTe 소스의 증기를 사용하였고, 그 결과, 상기 ZnTe층의 상부면에 CdTe층이 형성된다. 이때, 상기 그래파이트 기판이 약 600℃가 될 수 있도록 롤러(112, 113, 114, 115)를 가열한다. 또한, 상기 CdTe 소스의 증기는 약 650℃ 이상이 될 수 있도록, 제 2 배출수단(103)을 가열한다.
다음으로, CdTe층이 형성된 그래파이트 기판은 제 3 이동수단(114, 115, 116, 117)에서 제 4 이동수단(118, 119, 120, 121)으로 이동하면서, 제 3 배출수단(104)의 배출구로 부터 n형 반도체 소스의 증기에 노출된다. 상기 n형 반도체 소스의 증기로서 CdS 소스의 증기를 사용하였고, 그 결과, 상기 CdTe층의 상부면에 CdS층이 형성된다. 이때, 상기 그래파이트 기판이 약 500℃가 될 수 있도록 롤러(116, 117, 118, 119)를 가열한다. 또한, 상기 CdS 소스의 증기는 약 600℃ 가 될 수 있도록, 제 3 배출수단(104)을 가열한다.
다음으로, 상기 CdS층이 형성된 그래파이트 기판은 제 4 이동수단(118, 119, 120, 121)에서 제 5 이동수단(122, 123, 124, 125)으로 이동하면서 제 4 배출수단(105)의 배출구로부터 CdCl2 증기에 노출된다. 그 결과, 상기 반도체층의 미세구조가 치밀한 구조로 개선된다. 이때, 상기 CdCl2 증기는 약 400℃ 가 될 수 있도록, 상기 제 4 배출수단(105)을 가열한다.
다음으로, 상기 그래파이트 기판이 제 5 이동수단(122, 123, 124, 125)으로 이동하고, 상기 그래파이트 기판은 124 롤러 및 125 롤러 사이를 통과하면서 냉각된다. 상기 그래파이트 기판이 냉각 될 수 있도록, 124 롤러 및 125 롤러는 냉각수를 이용하여 냉각한다.
다음으로, 상기 냉각된 그래파이트 기판을 절단한다. 그 결과, 그래파이트 기판의 상부면에는 ZnTe층, CdTe층, CdS층이 순서대로 증착되어 있다.
다음으로, 상기 n형 반도체 층의 상부면에 ZnO를 도포하여 투명전극(TCO)층을 형성하고, Al 전극을 부착하여 ZnTe/CdTe/CdS 태양전지를 완성한다.
상기에서, 롤러를 가열하는 방법은, 직접 전기를 통하거나 인덕션(induction) 하는 등의 방법을 사용할 수 있다. 그 결과, 열전도성이 우수한 그래파이트 재질로 된 롤러는 그래파이트 기판에 열을 전달하여, 그래파이트 기판의 온도가 균일하게 될 수 있다.
또한, 그래파이트 기판은 내열성이 뛰어나므로, 롤러로 부터 고온의 열을 전달받거나, 배출수단으로 부터 배출된 고온의 증기에 의해 영향을 받지 않는다.
상기의 방법으로 완성된 실시예 1의 박막 태양전지의 단면도를 도 4에 나타냈다. 그래파이트 기판(1)의 상부면에 밴드갭이 큰 p형 반도체층인 ZnTe층(2), 밴드갭이 작은 p형 반도체층인 CdTe층(3), n형 반도체층인 CdS층(4), 투명전극층(5)가 순차적으로 형성되어 있다.
상기 ZnTe층(2), CdTe층(3) 및 CdS층(4)는 배출수단으로 부터 배출된 증기가 근접 승화법(CSS : Close Spaced Sublimation) 또는 증발을 통한 물질이동(Vapor Transport) 방법에 의해 도포된 것이다.
또한, 상기 CdTe층(3)은 광흡수층으로서의 역할을 한다. 또한, ZnTe층(2)과 CdTe층(3)이 CdS층(4)의 접합에 의한 pn 접합이 형성되기 전에 먼저 형성되기 때문에, 기존의 CdTe 태양전지에서 반도체 박막의 도포 시에 기판의 온도를 높이지 못하는 공정 조건의 제약을 해소할 수 있다.
<실시예 2> : ZnTe/Zn3P2/ZnSe 태양전지
이하에서는 도 3을 참조하여 본원발명의 또다른 일 실시예에 따른 박막 태양전지의 박막 형성장치를 이용하여, 후속 열처리가 필요하지 않은 ZnTe/Zn3P2/ZnSe 태양전지를 제조하는 과정에 대하여 살펴본다.
상기 실시예 1과 같은 방법으로 ZnTe/Zn3P2/ZnSe 태양전지를 제조하되, 도 3의 박막 태양전지의 박막 형성장치를 이용한다. 이하에서 ZnTe/Zn3P2/ZnSe 태양전지의 제조과정을 상세하게 살펴본다.
먼저, 그래파이트 기판(101)을 튜브(126)에 넣어서, 제 1 이동수단(106, 107, 108, 109) 에 안착시킨다. 상기 제 1 이동수단에 안착된 그래파이트 기판이 제 2 이동수단(110, 111, 112, 113)으로 이동하면서, 제 1 배출수단(102)의 배출구로 부터 ZnTe 소스의 증기에 노출된다. 그 결과, 상기 그래파이트 기판의 상부면에 ZnTe층이 형성된다.
다음으로, ZnTe층이 형성된 그래파이트 기판은 제 2 이동수단(110, 111, 112, 113)에서 제 3 이동수단(114, 115, 116, 117)으로 이동하면서, 제 2 배출수단(103)의 배출구로 부터 Zn3P2 소스의 증기에 노출된다. 그 결과, 상기 ZnTe층의 상부면에 Zn3P2층이 형성된다.
다음으로, Zn3P2층이 형성된 그래파이트 기판은 제 3 이동수단(114, 115, 116, 117)에서 제 4 이동수단(118, 119, 120, 121)으로 이동하면서, 제 3 배출수단(104)의 배출구로 부터 ZnSe 소스의 증기에 노출된다. 그 결과, 상기 Zn3P2층의 상부면에 ZnSe층이 형성된다.
다음으로, 상기 그래파이트 기판이 제 4 이동수단(118, 119, 120, 121)의 120 롤러 및 121 롤러 사이를 통과하면서 냉각된다. 상기 그래파이트 기판이 냉각 될 수 있도록, 120 롤러 및 121 롤러는 냉각수를 이용하여 냉각한다.
다음으로, 상기 냉각된 그래파이트 기판을 절단한다. 그 결과, 그래파이트 기판의 상부면에는 ZnTe층, Zn3P2층, ZnSe층이 순서대로 증착되어 있다.
다음으로, 상기 ZnSe층의 상부면에 ZnO를 도포하여 투명전극(TCO)층을 형성하고, Al 전극을 부착하여 ZnTe/Zn3P2/ZnSe 태양전지를 완성한다.
상기의 방법으로 완성된 실시예 2의 박막 태양전지의 단면도를 도 5에 나타냈다. 그래파이트(graphite) 기판(11)의 상부면에 밴드갭이 큰 p형 반도체층인 ZnTe층(12), 밴드갭이 작은 p형 반도체층인 Zn3P2층(13), n형 반도체층인 ZnSe층(14) 및 투명전극층(15)을 순차적으로 형성되어 있다.
이상 본 발명의 구체적 실시형태와 관련하여 본 발명을 설명하였으나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 당업자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 설명된 실시형태를 변경 또는 변형할 수 있으며, 이러한 변경 또는 변 형도 본 발명의 범위에 속한다. 또한 본 명세서에서 설명한 각 구성요소의 물질은 당업자가 공지된 다양한 물질로부터 용이하게 선택하여 대체할 수 있다. 또한 당업자는 본 명세서에서 설명된 구성요소 중 일부를 성능의 열화없이 생략하거나 성능을 개선하기 위해 구성요소를 추가할 수 있다. 뿐만 아니라, 당업자는 공정 환경이나 장비에 따라 본 명세서에서 설명한 방법 단계의 순서를 변경할 수도 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시형태가 아니라 특허청구범위 및 그 균등물에 의해 결정되어야 한다.
도 1은 본원발명의 일실시예에 따른 박막 태양전지의 박막 형성장치의 단면도이다.
도 2는 상기 도 1의 박막 태양전지의 박막 형성장치의 겨냥도이다.
도 3은 본원발명의 또다른 일실시예에 따른 박막 태양전지의 박막 형성장치의 단면도이다.
도 4는 일실시예로서 본원발명의 박막 형성장치를 이용하여 제조한 ZnTe/CdTe/Cds 태양전지의 단면도이다.
도 5는 또다른 일실시예로서 본원발명의 박막 형성장치를 이용하여 제조한 ZnTe/Zn3P2/ZnSe 태양전지의 단면도이다.
{도면의 주요부분에 대한 부호의 설명}
1 : 그래파이트 기판 2 : ZnTe층
3 : CdTe층 4 : CdS층
5 : 투명전극층
11: 그래파이트 기판 12 : ZnTe층
13 : Zn3P2층 14 : ZnSe층
15 : 투명전극층
101 : 그래파이트 기판
102 : 제 1 배출수단 103 : 제 2 배출수단
104 : 제 3 배출수단 105 : 제 4 배출수단
106, 107, 108, 109 : 제 1 이동수단의 롤러
110, 111, 112, 113 : 제 2 이동수단의 롤러
114, 115, 116, 117 : 제 3 이동수단의 롤러
118, 119, 120, 121 : 제 4 이동수단의 롤러
122, 123, 124, 125 : 제 5 이동수단의 롤러
126 : 튜브
Claims (17)
- 박막 태양전지의 박막을 형성하기 위하여 증기를 배출하는 배출수단을 포함하는 박막 태양전지의 박막 형성장치에 있어서,상기 배출수단은,태양전지용 그래파이트 기판의 전면에 밴드갭이 큰 p형 반도체 소스의 증기를 배출하는 배출구를 포함하는 밴드갭이 큰 p형 반도체층을 형성하는 제 1 배출수단;상기 밴드갭이 큰 p형 반도체층의 상부면에 밴드갭이 작은 p형 반도체 소스의 증기를 배출하는 배출구를 포함하는 밴드갭이 작은 p형 반도체층을 형성하는 제 2 배출수단;상기 밴드갭이 작은 p형 반도체층의 상부면에 n형 반도체 소스의 증기를 배출하는 배출구를 포함하는 n형 반도체층을 형성하는 제 3 배출수단; 및상기 n형 반도체층이 형성된 그래파이트 기판에 후속 열처리용 증기를 배출하는 배출구를 포함하는 제 4 배출수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 박막 태양전지의 박막 형성장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 배출수단, 제 2 배출수단, 제 3 배출수단 및 제 4 배출수단은 상기 그래파이트 기판의 일면 쪽에 위치하여 서로 나란하게 배치되는 것을 특징으로 하는 박막 태양전지의 박막 형성장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 후속 열처리용 증기는 CdCl2, ZnCl2, S 및 H2S 로 구성된 그룹에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 박막 태양전지의 박막 형성장치.
- 제 1 항 에 있어서,상기 그래파이트 기판을 이동시키는 이동수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 태양전지의 박막 형성장치.
- 제 4 항에 있어서,상기 이동수단은, 상기 그래파이트 기판이 이동되는 제 1 롤러형 이동수단, 제 2 롤러형 이동수단, 제 3 롤러형 이동수단, 제 4 롤러형 이동수단, 제 5 롤러형 이동수단인 것을 특징으로 하는 박막 태양전지의 박막 형성장치.
- 제 5 항에 있어서,상기 제 1 롤러형 이동수단과 제 2 롤러형 이동수단은 상기 제 1 배출수단에서 배출되는 밴드갭이 큰 p형 반도체 소스의 증기가 통과되도록 이격되고,상기 제 2 롤러형 이동수단과 제 3 롤러형 이동수단은 상기 제 2 배출수단에 서 배출되는 밴드갭이 작은 p형 반도체 소스의 증기가 통과되도록 이격되고,상기 제 3 롤러형 이동수단과 제 4 롤러형 이동수단은 제 3 배출수단에서 배출되는 n형 반도체 소스의 증기가 통과되도록 이격되고,상기 제 4 롤러형 이동수단과 제 5 롤러형 이동수단은 제 4 배출수단에서 배출되는 후속 열처리용 증기가 통과되도록 이격된 것을 특징으로 하는 박막 태양전지의 박막 형성장치.
- 박막 태양전지의 박막을 형성하기 위하여 증기를 배출하는 배출수단을 포함하는 박막 태양전지의 박막 형성장치에 있어서,상기 배출수단은,태양전지용 그래파이트 기판의 전면에 밴드갭이 큰 p형 반도체 소스의 증기를 배출하는 배출구를 포함하는 밴드갭이 큰 p형 반도체층을 형성하는 제 1 배출수단;상기 밴드갭이 큰 p형 반도체층의 상부면에 밴드갭이 작은 p형 반도체 소스의 증기를 배출하는 배출구를 포함하는 밴드갭이 작은 p형 반도체층을 형성하는 제 2 배출수단; 및상기 밴드갭이 작은 p형 반도체층의 상부면에 n형 반도체 소스의 증기를 배출하는 배출구를 포함하는 n형 반도체층을 형성하는 제 3 배출수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 박막 태양전지의 박막 형성장치.
- 제 7 항에 있어서,상기 제 1 배출수단, 제 2 배출수단 및 제 3 배출수단은 상기 그래파이트 기판의 일면 쪽에 위치하여 서로 나란하게 배치되는 것을 특징으로 하는 박막 태양전지의 박막 형성장치.
- 제 7 항에 있어서,상기 그래파이트 기판을 이동시키는 이동수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 태양전지의 박막 형성장치.
- 제 9 항에 있어서,상기 이동수단은, 상기 그래파이트 기판이 이동되는 제 1 롤러형 이동수단, 제 2 롤러형 이동수단, 제 3 롤러형 이동수단, 제 4 롤러형 이동수단인 것을 특징으로 하는 박막 태양전지의 박막 형성장치.
- 제 10 항에 있어서,상기 제 1 롤러형 이동수단과 제 2 롤러형 이동수단은 상기 제 1 배출수단에서 배출되는 밴드갭이 큰 p형 반도체 소스의 증기가 통과되도록 이격되고,상기 제 2 롤러형 이동수단과 제 3 롤러형 이동수단은 상기 제 2 배출수단에서 배출되는 밴드갭이 작은 p형 반도체 소스의 증기가 통과되도록 이격되고,상기 제 3 롤러형 이동수단과 제 4 롤러형 이동수단은 제 3 배출수단에서 배 출되는 n형 반도체 소스의 증기가 통과되도록 이격된 것을 특징으로 하는 박막 태양전지의 박막 형성장치.
- 제 4 항 또는 제 9 항에 있어서,상기 이동수단은 상기 그래파이트 기판의 전면에 위치한 2개의 롤러와, 상기 그래파이트 기판의 후면에 위치한 2개의 롤러가, 서로 대향되도록 배치된 것을 특징으로 하는 박막 태양전지의 박막 형성장치.
- 제 4 항 또는 제 9 항에 있어서,상기 이동수단의 재질은 그래파이트 인 것을 특징으로 하는 박막 태양전지의 박막 형성장치.
- 제 1 항에 또는 제 7 항에 있어서,상기 배출수단의 재질은 그래파이트 또는 탄화규소인 것을 특징으로 하는 박막 태양전지의 박막 형성장치.
- 제 1 항 또는 제 7 항에 있어서,상기 밴드갭이 큰 p형 반도체는 ZnTe, Ga-rich Cu(In,Ga)Se 2 및 실리콘 카바이드로 구성된 그룹에서 선택된 어느 하나 인 것을 특징으로 하는 박막 태양전지의 박막 형성장치.
- 제 1 항 또는 제 7 항에 있어서,상기 밴드갭이 작은 p형 반도체는 CdTe, Zn3P2, In-rich Cu(In,Ga)Se2 및 p형 실리콘으로 구성된 그룹에서 선택된 어느 하나 인 것을 특징으로 하는 박막 태양전지의 박막 형성장치.
- 제 1 항 또는 제 7 항에 있어서,상기 n형 반도체는 CdS, ZnSe, CdSe, ZnS 및 n형 실리콘으로 구성된 그룹에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 박막 태양전지의 박막 형성장치.
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