KR101116231B1 - 태양전지의 버퍼층 증착장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 태양전지의 버퍼층 증착장치에 관한 것으로, 특히 전극층, 광흡수층 순으로 이루어진 CIS 태양전지에서 상기 광흡수층 위에 버퍼층을 증착하기 위한 장치에 관하여 이다.
본 발명은 CIS 태양전지의 버퍼층을 증착하기 위한 장치로서, 버퍼층이 증착될 기판이 안착되는 안착부와, 상기 안착부에 안착된 기판에 증착 용액을 분사하기 위한 적어도 하나 이상의 인젝터와, 상기 인젝터를 지지하기 위한 지지부를 포함하고, 상기 인젝터는 상기 지지부의 길이방향으로 이동이 가능하게 설치된 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명의 태양전지 버퍼층 증착장치에서, 상기 지지부가 설치되는 베이스판을 포함하고, 상기 지지부는 베이스판의 길이방향으로 이동이 가능하게 설치되며, 상기 지지부의 길이방향과 베이스판의 길이방향은 상호 수직을 이루는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 CIS 태양전지의 버퍼층을 증착하기 위한 장치로서, 버퍼층이 증착될 기판이 안착되는 안착부와, 상기 안착부에 안착된 기판에 증착 용액을 분사하기 위한 적어도 하나 이상의 인젝터와, 상기 인젝터를 지지하기 위한 지지부를 포함하고, 상기 인젝터는 상기 지지부의 길이방향으로 이동이 가능하게 설치된 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명의 태양전지 버퍼층 증착장치에서, 상기 지지부가 설치되는 베이스판을 포함하고, 상기 지지부는 베이스판의 길이방향으로 이동이 가능하게 설치되며, 상기 지지부의 길이방향과 베이스판의 길이방향은 상호 수직을 이루는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 태양전지의 버퍼층 증착장치에 관한 것으로, 특히 전극층, 광흡수층 순으로 이루어진 CIS 태양전지에서 상기 광흡수층 위에 버퍼층을 증착하기 위한 장치에 관한 것이다.
태양 전지(Solar Cell)는 광기전 효과를 이용하여 광 에너지를 전기 에너지로 변환하는 반도체 소자로써, 화석연료의 고갈 문제의 대두로 최근 주목을 받고 있다. 특히, CIGS(Copper Indium Galium Selenide) 박막 태양 전지나 CdTe(Cadmium Telluride) 태양 전지 등 화합물 박막 태양 전지는 비교적 생산 공정이 간단하며 생산 비용이 저렴하고, 광변환 효율을 기존의 태양 전지와 동일한 수준까지 얻을 수 있어 차세대 태양 전지로 주목 받고 있다.
CIS 태양전지는 글라스, 스테인레스 스틸, 폴리머 등의 재질로 이루어지는 기판(Substrate)에 전극층 및 광 흡수층이 형성된 상태에서 카드뮴(Cd2 +) 및 황(S2 -), 암모니아(NH3)용액을 이용하여 버퍼층을 증착하는 과정이 존재한다. 상기와 같은 버퍼층의 증착은 주로 진공열증착방식이 사용된다. 이러한 증착 장치는 진공 챔버 내에 증착 재료를 충진하는 도가니와 도가니를 가열할 수 있는 열원으로 구성된 증발원 및 증발원을 통해 기화된 증착 재료의 증착 속도를 조절할 수 있는 막두께 센서(crystal sensor) 등으로 구성되는 것이 보통이다.
상기의 진공열증착방식으로 버퍼층을 제작할 경우 증발원은 대면적 기판에 적용할 수 있고, 안정적인 증착 속도 조절이 가능하여야 하며, 연속적인 증발 재료 공급을 위한 대용량화가 필요하다.
그러나, 종래의 증착 장치에서 사용하던 증발원은 도가니의 충진 용량에 한계가 있어 수시로 장비의 가동을 정지하여야 하는 문제점이 있었다. 이를 해결하기 위해, 증착 재료의 충진 용량을 증대시키는 방법이 제안되었지만, 증대된 도가니를 가열하여 증착 재료를 기화시키기 위해 더 많은 열량이 필요하게 되었다. 그리고, 대용량의 증착 재료를 기화시켜 분사함에 따라 증착 속도의 조절 및 증착 품질의 유지가 곤란하게 되었고, 여러 증착재료의 사용시 증착 속도의 조절 및 증착 품질의 유지가 더욱 곤란하여 되었다. 이에 따라, 막두께 센서의 표면에 균일하게 형성되어야할 박막이 불균일하게 형성되어 교체 주기가 짧아짐으로써 수시로 장비의 가동을 정지해야 하는 문제점이 있었고, 증착 재료의 종류 및 막두께 센서의 위치에 따라 보정값(tooling factor)를 적용해야 하는 불편함이 있었다.
또한, 전착법 및 스크린 프린팅 법을 이용하여 버퍼층을 증착하고 있으나, 상기 전착법 및 스크린 프린팅 법은 용액을 혼합하여 바르는 방식으로 그 소모량이 큰 단점과 함께 카드뮴과 같은 환경유해 물질이 다량으로 배출되는 단점이 있다. 따라서, 폐처리시에 그 비용 소모가 큰 문제가 따른다.
상기와 같은 문제를 해결하기 위한 본 발명은 일렉트로 스프레이법을 이용한 태양전지 버퍼층 증착장치를 제공함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 CIS 태양전지의 버퍼층을 증착하기 위한 장치로서, 버퍼층이 증착될 기판이 안착되는 안착부와, 상기 안착부에 안착된 기판에 증착 용액을 분사하기 위한 적어도 하나 이상의 인젝터와, 상기 인젝터를 지지하기 위한 지지부를 포함하고, 상기 인젝터는 상기 지지부의 길이방향으로 이동이 가능하게 설치된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 태양전지 버퍼층 증착장치에서, 상기 지지부가 설치되는 베이스판을 포함하고, 상기 지지부는 베이스판의 길이방향으로 이동이 가능하게 설치되며, 상기 지지부의 길이방향과 베이스판의 길이방향은 상호 수직을 이루는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 태양전지 버퍼층 증착장치에서, 상기 안착부는, 고정판과, 상기 고정판에 설치되어 상기 기판에 증착 반응온도를 제공하기 위한 히터판을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 태양전지 버퍼층 증착장치에서, 상기 히터판은 상기 고정판에 회전이 가능하도록 회전축에 고정 설치되며, 상기 히터판을 회전시키기 위해 상기 회전축에 회전력을 공급하는 회전 구동부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 태양전지 버퍼층 증착장치에서, 증착용액이 저장된 용액탱크와, 상기 증착용액을 인젝터로 가이드 하기 위한 가이드관을 포함하며, 상기 인젝터의 분사압력을 제어하기 위해 상기 용액탱크에 가스압을 제어하여 제공하기 위한 압력 제어부를 포함한다.
또한, 본 발명의 태양전지 버퍼층 증착장치에서, 상기 증착용액은, 카드뮴, 아연, 인듐, 주석 중 어느 하나와 황, 셀레늄 중 어느 하나가 암모니아와 혼합된 것임을 특징으로 한다.
상기와 같이 본 발명의 증착장치는 별도의 진공챔버와 같은 설비가 필요없이 상온의 대기상에서 인젝터를 통해 분사시켜 증착되도록 함으로서, 장비의 간소화가 가능하며 종래 전착법이나 스크린 프린팅 법에 비해 적은 용액의 소모로도 증착이 이루어지므로 제조비용이 절약되는 효과가 있다.
또한, 히터에 의해 기판이 증착에 적합한 온도를 유지하게 되므로 증착시간이 신속해지며, 인젝터를 2개이상 복수개로 구비하게 되면 대면적의 기판에도 용이하게 적용할 수 있는 장점이 있다.
또한, 인젝터를 전?후진 및 상하로 움직이게 함이 가능하여 분사정도가 일정하게 이루어지도록 함과 동시에 기판이 설치된 히터가 그 중심을 축으로 회전이 되도록 하여 증착 균일성이 뛰어난 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 버퍼층 증착장치를 보이는 사시도이고,
도 2는 상기 도 1에 도시된 기판 안착부의 상세 구조를 설명하기 위한 도면이고,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 버퍼층 증착장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 상기 도 1에 도시된 기판 안착부의 상세 구조를 설명하기 위한 도면이고,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 버퍼층 증착장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이제 본 발명의 실시 예에 따른 태양전지 버퍼층 증착장치에 대하여 도면을 참고하여 상세하게 설명하고, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기도 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 버퍼층 증착장치를 보이는 사시도이고, 도 2는 상기 도 1에 도시된 기판 안착부의 상세 구조를 설명하기 위한 도면이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 버퍼층 증착장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
본 실시예에 따른 태양전지 버퍼층 증착장치는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 버퍼층이 증착될 기판(13)이 안착되는 안착부(10)와, 상기 안착부(10)에 안착 설치된 기판(13)에 증착용액을 분사하기 위한 인젝터(20)와, 상기 인젝터(20)가 설치된 지지부(30)와, 상기 지지부(30)를 지지하기 위한 베이스판(40), 증착용액이 저장된 용액탱크(50), 상기 용액탱크(50)의 증착용액을 상기 인젝터(20)에 가이드 하기 위한 가이드관(70)을 포함한다. 또한, 상기 인젝터(20)의 분사압력을 제어하기 위해 상기 용액탱크(50)에 가스압을 제어하여 제공하기 위한 압력제어부(60)를 더 포함한다. 상기 지지부(30)는 육면체의 판 형상으로 도면상 수직방향으로 베이스판(40)에 설치되어 있으며, 상기 인젝터(20)는 상기 지지부(30)의 일면과 수직을 이루도록 설치되어 있다.
상기 용액탱크(50)의 증착용액은 카드뮴(Cd2 +) 및 황(S2 -)이 암모니아(NH3)를촉매제로 한 혼합액이다. 본 실시예에서는 상기의 혼합물을 일예로 하나 이에 한정하지 않고 카드뮴, 아연, 인듐, 주석 중 어느 하나와 황, 셀레늄 중 어느 하나가 암모니아를 촉매제로 혼합된 용액을 사용함도 가능하다.
상기와 같은 본 실시예의 증착장치는 전압차를 이용한 정전분부 증착(Electro spray)방식을 사용하는 것을 일예로 하며, 상기 방식에 대한 상세 설명은 이미 널리 알려져 있으므로 생략한다.
도 2에 도시된 바와 같이 상기 지지부(30)의 일면에는 제1 가이드 구멍(31)이 형성되어 있으며, 상기 인젝터(20)는 상기 제1 가이드 구멍(31)을 따라 이동이 가능하게 설치된다. 따라서, 인젝터(20)는 상기 지지부(30)상에서 일방향으로 왕복 이동이 가능하게 된다.
상기 지지부(30) 또한 상기 베이스판(40)에 이동이 가능하도록 설치되는데, 베이스판(40)에는 제2 가이드 구멍(41)이 형성되어 있고, 상기 지지부(30)는 상기 제2 가이드 구멍(41)을 이용하여 상기 베이스판(40)상에서 일방향으로 왕복 이동이 가능하게 설치되어 있다. 상기 인젝터(20)는 도면상 상하방향으로 왕복이동하며, 상기 지지부(30)는 도면상 좌우방향으로 왕복 이동하므로, 상호 수직을 이루는 방향으로 왕복 이동하도록 설치된다.
상기 안착부(10)는 도 3에 도시된 바와 같이 상기 안착된 기판(13)을 지지하기 위한 지지수단(14)과, 상기 지지수단(14)에 의해 지지된 기판(13)에 증착을 위한 반응온도를 제공하기 위한 히터판(12)과, 상기 히터판(12)을 지지하는 고정판(11)과, 상기 고정판(11)의 상기 히터판(12)이 설치된 면의 타면에 구비되어 상기 히터판(12)에 회전력을 공급하는 회전 구동부(15)를 포함한다. 상기 히터판(12)은 상기 회전 구동부(15)에서 연장되어 고정판(11)을 관통하여 연결된 회전축(16)에 의해 회전력을 전달받아 회전한다. 상기 회전 구동부(15)는 모터등의 수단으로 구현됨은 당업자에게 당연히 유추될 것이다.
상기와 같은 본 실시예의 증착장치는 도 2에 도시된 바와 같이 인젝터(20)의 상하방향 위치와, 지지부(30)의 좌우방향 위치를 조정하여 고정한 뒤 압력제어부(60)를 제어하여 가스압을 용액탱크(50)에 제공하여 인젝터(20)에 의해 증착용액이 기판(13)에 분사되도록 한다. 상기 상하방향 및 좌우방향은 증착대상 기판(13)의 사이즈에 따라 관리자가 임의로 조정하는 것으로 사이즈에 따라 기판(13)의 중심부측에 인젝터(20)가 위치하도록 상하방향을 조정하고, 면적이 클수록 도면상 우측방향으로 지지부(30)를 조정하고, 면적이 작을수록 도면상 좌측방향으로 지지부(30)를 조정하여 사용한다.
상기 기판(13)은 히터판(12)에 의해 최적의 증착반응 온도를 제공받는 바, 상기 히터판(12)은 통상 50도 내지 90도의 범위내 온도가 유지되도록 설정된다. 따라서, 히터판(12)에 의해 기판(13)은 반응온도를 전달받아 인젝터(20)에 의해 분사된 증착용액을 증착시키게 되며, 특히 증착 균일성(Uniformity)을 위해 도 3에 도시된 바와 같이 상기 회전 구동부(15)를 통해 상기 히터판(12)을 회전시켜 상기 기판(13)에 분사되는 용액이 균일하게 증착되도록 한다.
도 1 내지 도 2의 실시예에서 상기 인젝터(20)가 하나가 구비된 것을 일예로 하여 설명하였으나 이에 한정되는 것은 아니고 대면적의 기판에 버퍼층을 증착하기 위하여 상기 인젝터(20)가 복수개 구비되도록 하여 사용됨도 가능하다.
앞에서 설명된 본 발명의 일실시예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 아니된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서, 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.
10 : 안착부 20 : 인젝터
30 : 지지부 40 : 베이스판
50 : 용액탱크 60 : 압력 제어부
70 : 가이드 관
30 : 지지부 40 : 베이스판
50 : 용액탱크 60 : 압력 제어부
70 : 가이드 관
Claims (6)
- CIS 태양전지의 버퍼층을 증착하기 위한 장치로서,
버퍼층이 증착될 기판이 안착되는 안착부와,
상기 안착부에 안착된 기판에 증착 용액을 분사하기 위한 적어도 하나 이상의 인젝터와,
상기 인젝터를 지지하기 위한 지지부와,
상기 지지부가 설치되는 베이스판을 포함하고,
상기 인젝터는 상기 지지부의 길이방향으로 이동이 가능하게 설치되고, 상기 지지부는 베이스판의 길이방향으로 이동이 가능하게 설치되며, 상기 인젝터의 이동 방향과 상기 지지부의 이동방향은 상호 수직을 이루는 태양전지의 버퍼층 증착장치. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 안착부는,
고정판과, 상기 고정판에 설치되어 상기 기판에 증착 반응온도를 제공하기 위한 히터판을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 버퍼층 증착장치. - 제3항에 있어서,
상기 히터판은 상기 고정판에 회전이 가능하도록 회전축에 고정 설치되며,
상기 히터판을 회전시키기 위해 상기 회전축에 회전력을 공급하는 회전 구동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 버퍼층 증착장치. - 제1항에 있어서,
증착용액이 저장된 용액탱크와,
상기 증착용액을 인젝터로 가이드 하기 위한 가이드관과,
상기 인젝터의 분사압력을 제어하기 위해 상기 용액탱크에 가스압을 제어하여 제공하기 위한 압력 제어부를 포함하는 태양전지의 버퍼층 증착장치. - 제1항에 있어서,
상기 증착용액은,
카드뮴, 아연, 인듐, 주석 중 어느 하나와 황, 셀레늄 중 어느 하나가 암모니아와 혼합된 것임을 특징으로 하는 태양전지의 버퍼층 증착장치.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020100035313A KR101116231B1 (ko) | 2010-04-16 | 2010-04-16 | 태양전지의 버퍼층 증착장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020100035313A KR101116231B1 (ko) | 2010-04-16 | 2010-04-16 | 태양전지의 버퍼층 증착장치 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20110115791A KR20110115791A (ko) | 2011-10-24 |
| KR101116231B1 true KR101116231B1 (ko) | 2012-03-09 |
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| KR (1) | KR101116231B1 (ko) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006245134A (ja) * | 2005-03-01 | 2006-09-14 | Clean Venture 21:Kk | 光電変換装置およびその光電変換素子の製造方法 |
-
2010
- 2010-04-16 KR KR1020100035313A patent/KR101116231B1/ko not_active IP Right Cessation
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006245134A (ja) * | 2005-03-01 | 2006-09-14 | Clean Venture 21:Kk | 光電変換装置およびその光電変換素子の製造方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20110115791A (ko) | 2011-10-24 |
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