KR101144068B1 - Apparatus and method for manufacturing of thin film type solar cell - Google Patents
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Abstract
본 발명은 가요성 기판의 평탄도를 균일하게 하여 가요성 기판에 형성되는 막질의 균일도를 향상시킴과 아울러 장비의 크기를 감소시켜 대형화를 가능하게 할 수 있도록 한 박막형 태양전지의 제조 장치 및 제조 방법에 관한 것으로, 박막형 태양전지의 제조 장치는 플라즈마 공정을 통해 가요성 기판에 박막을 형성하기 위한 공간을 제공하는 공정 챔버; 상기 공정 챔버의 내부에 회전 가능하도록 설치되어 상기 가요성 기판을 지지하는 기판 지지 롤러; 및 상기 기판 지지 롤러의 원주곡면에 대향되는 곡면을 포함하도록 상기 공정 챔버의 내부에 설치되어 상기 플라즈마 공정을 수행하기 위한 샤워 헤드를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The present invention improves the uniformity of the film quality formed on the flexible substrate by uniformizing the flatness of the flexible substrate, and also reduces the size of the equipment, thereby enabling the manufacturing apparatus and method of manufacturing a thin film solar cell. The present invention relates to a thin film solar cell manufacturing apparatus comprising: a process chamber providing a space for forming a thin film on a flexible substrate through a plasma process; A substrate support roller rotatably installed in the process chamber to support the flexible substrate; And a shower head installed in the process chamber so as to include a curved surface opposite to the circumferential curved surface of the substrate support roller.
Description
본 발명은 태양전지(Solar Cell)에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 가요성 기판의 평탄도를 균일하게 하여 가요성 기판에 형성되는 막질의 균일도를 향상시킴과 아울러 장비의 크기를 감소시켜 대형화를 가능하게 할 수 있도록 한 박막형 태양전지의 제조 장치 및 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a solar cell. More specifically, the uniformity of the flatness of the flexible substrate can be improved to improve the uniformity of the film quality formed on the flexible substrate, and the size of the equipment can be reduced to increase the size. The present invention relates to a manufacturing apparatus and a manufacturing method of a thin film solar cell.
일반적으로, 태양전지는 태양으로부터 지구에 전달되는 빛 에너지를 전기 에너지로 변환하여 에너지를 생산하는 청정 에너지원으로써 지구 온난화 방지를 위한 이산화탄소 발생량을 줄일 수 있다는 장점이 있다.In general, a solar cell is a clean energy source that generates energy by converting light energy transmitted from the sun to the earth into electrical energy, which has an advantage of reducing carbon dioxide generation for preventing global warming.
이와 같은 태양전지는 기판형 태양전지와 박막형 태양전지로 구분할 수 있다. Such a solar cell can be classified into a substrate type solar cell and a thin film solar cell.
기판형 태양전지는 실리콘과 같은 반도체물질 자체를 기판으로 이용하여 태양전지를 제조한 것이고, 박막형 태양전지는 유리 등과 같은 기판 상에 박막의 형태로 반도체를 형성하여 태양전지를 제조한 것이다. The substrate type solar cell is a solar cell manufactured by using a semiconductor material such as silicon as a substrate, and the thin film type solar cell is a solar cell manufactured by forming a semiconductor in the form of a thin film on a substrate such as glass.
기판형 태양전지는 상기 박막형 태양전지에 비하여 효율이 다소 우수하기는 하지만, 공정상 두께를 최소화하는데 한계가 있고 고가의 반도체 기판을 이용하기 때문에 제조비용이 상승되는 단점이 있다.Although the substrate type solar cell has a somewhat superior efficiency than the thin film type solar cell, there is a limitation in minimizing the thickness in the process and the manufacturing cost is increased due to the use of an expensive semiconductor substrate.
박막형 태양전지는 기판형 태양전지에 비하여 효율이 다소 떨어지기는 하지만, 얇은 두께로 제조가 가능하고 저가의 재료를 이용할 수 있어 제조비용이 감소되는 장점이 있어 대량생산에 적합하다는 장점이 있다.Although thin film type solar cells are somewhat inferior in efficiency to substrate type solar cells, they can be manufactured in a thin thickness and inexpensive materials can be used to reduce manufacturing costs.
일반적으로 박막형 태양전지는 유리 기판을 사용하고 있지만, 경량화, 시공성, 및 양산성을 높일 수 있는 가요성 기판을 이용한 박막형 태양전지에 대한 연구 개발이 활발히 진행되고 있다.In general, a thin film solar cell uses a glass substrate, but research and development of thin film solar cells using a flexible substrate that can increase the weight, constructability, and mass productivity are being actively conducted.
종래의 가요성 기판을 이용한 박막형 태양전지는 가요성 기판 상에 제 1 전극층, 반도체층, 및 제 2 전극층으로 이루어지는 복수의 태양전지 셀을 포함하며, 인접한 태양전지 셀은 서로 전기적으로 직렬 접속된다.A conventional thin film solar cell using a flexible substrate includes a plurality of solar cells composed of a first electrode layer, a semiconductor layer, and a second electrode layer on a flexible substrate, and adjacent solar cell cells are electrically connected in series with each other.
도 1은 종래의 가요성 기판을 이용한 박막형 태양전지의 제조 장치를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for schematically illustrating a manufacturing apparatus of a thin film solar cell using a conventional flexible substrate.
도 1을 참조하면, 종래의 가요성 기판을 이용한 박막형 태양전지의 제조 장치는 외곽 챔버(10), 기판 피딩 롤러(20), 제 1 내지 제 3 공정 챔버 유닛(30, 40, 50), 및 기판 회수 롤러(60)를 구비한다.Referring to FIG. 1, the apparatus for manufacturing a thin film solar cell using a conventional flexible substrate includes an
외곽 챔버(10)는 제 1 내지 제 3 공정 챔버 유닛(30, 40, 50), 기판 피딩 롤러(20), 및 기판 회수 롤러(60)를 감싸도록 설치된다. 이러한, 외곽 챔버(10)의 내부는 복수의 제 1 진공 펌핑 장치(12, 14)에 의해 진공 상태를 유지한다.The
기판 피딩 롤러(20)는 외곽 챔버(10)의 일측에 설치된다. 이때, 기판 피딩 롤러(20)에는 소정의 길이를 가지는 가요성 기판(FS)이 감겨져 있다. 여기서, 가요성 기판(FS) 상에는 박막형 태양전지의 제 1 전극층(미도시)이 소정 간격으로 형성되어 있다.The
이러한, 기판 피딩 롤러(20)는 스테핑 롤링(Stepping Rolling) 방식으로 회전하면서 가요성 기판(FS)을 제 1 내지 제 3 공정 챔버 유닛(30, 40, 50)으로 공급한다. 이때, 기판 피딩 롤러(20)와 제 1 공정 챔버 유닛(30) 사이에는 기판 피딩 롤러(20)로부터 제 1 공정 챔버 유닛(30)으로 공급되는 가요성 기판(FS)의 반송을 가이드하기 위한 제 1 가이드 롤러(16)가 설치된다.The
제 1 내지 제 3 공정 챔버 유닛(30, 40, 50) 각각은 기판 피딩 롤러(20)와 기판 회수 롤러(60) 사이에 배치되도록 외곽 챔버(10) 내부에 설치된다. 이러한, 제 1 내지 제 3 공정 챔버 유닛(30, 40, 50) 각각은 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)을 이용하여 스테핑 롤링 방식에 따라 기판 피딩 롤러(20)로부터 공급되는 가요성 기판(FS) 상에 반도체층을 형성한다. 이때, 반도체층은 가요성 기판(FS) 상에 순차적으로 형성된 P형 반도체층, I형 반도체층 및 N형 반도체층으로 이루어진다. 이에 따라, 제 1 공정 챔버 유닛(30)은 가요성 기판(FS) 상에 P형 반도체층을 형성하고, 제 2 공정 챔버 유닛(40)은 P형 반도체층 상에 I형 반도체층을 형성하고, 제 3 공정 챔버 유닛(50)은 I형 반도체층 상에 N형 반도체층을 형성한다.Each of the first to third
이를 위해, 제 1 내지 제 3 공정 챔버 유닛(30, 40, 50) 각각은 하부 챔버(31), 히터(32), 상부 챔버(33), 샤워 헤드(34), 상부 챔버 승강부(35), 및 제 2 진공 펌핑 장치(36)를 구비한다.To this end, each of the first to third
하부 챔버(31)는 외곽 챔버(10)의 바닥면에 설치된다.The
히터(32)는 하부 챔버(31) 내부에 설치되어 스테핑 방식으로 반송되는 가요성 기판(FS)을 소정의 온도로 가열한다.The
상부 챔버(33)는 상부 챔버 승강부(35)에 의해 지지되도록 외곽 챔버(10)의 상부에 설치된다. 이러한, 상부 챔버(33)는 상부 챔버 승강부(35)에 의해 승강되어 가요성 기판(FS)을 사이에 두고 하부 챔버(31)에 접촉됨으로써 반응 공간을 형성한다. 이때, 접촉되는 하부 챔버(31)와 상부 챔버(33) 사이에는 실링부재(미도시)가 설치되어 반응 공간을 실링한다.The
샤워 헤드(34)는 상부 챔버(33) 내부에 설치되어 외부로부터 공급되는 공정 가스를 반응 공간에 분사한다.The
상부 챔버 승강부(35)는 외곽 챔버(10)와 상부 챔버(33) 간에 설치되어 상부 챔버(33)를 승강시킨다.The upper
제 2 진공 펌핑 장치(36)는 외곽 챔버(10)의 바닥면을 관통하여 하부 챔버(31)에 연통되도록 설치되어 반응 공간에 진공 분위기를 형성한다.The second
기판 회수 롤러(60)는 외곽 챔버(10)의 타측에 설치된다. 이러한, 기판 회수 롤러(60)는 스테핑 롤링 방식으로 회전하는 기판 피딩 롤러(20)와 연동되어 제 1 내지 제 3 공정 챔버 유닛(30, 40, 50)에 의해 공정이 완료된 가요성 기판(FS)을 회수한다. 이때, 제 3 공정 챔버 유닛(50)과 기판 회수 롤러(60) 사이에는 제 3 공정 챔버 유닛(50)으로부터 기판 회수 롤러(60)로 반송되는 가요성 기판(FS)을 가이드하기 위한 제 2 가이드 롤러(18)가 설치된다.The
이와 같은, 종래의 가요성 기판을 이용한 박막형 태양전지의 제조 장치는 가요성 기판(FS)에 장력(Tension)을 제공하는 기판 피딩 롤러(20)와 기판 회수 롤러(60)가 공정 챔버 유닛(30, 40, 50)의 외부에 구성되기 때문에 다음과 같은 문제점이 있다.In the conventional apparatus for manufacturing a thin film solar cell using a flexible substrate, the
첫째, 가요성 기판(FS)의 장력이 느슨해지거나 가요성 기판(FS)이 휘어지기 때문에 가요성 기판(FS)의 평탄도가 불균일하게 되어 가요성 기판(FS)에 형성되는 막질이 불균일하다는 문제점이 있다.First, since the tension of the flexible substrate FS is loosened or the flexible substrate FS is bent, the flatness of the flexible substrate FS becomes uneven, so that the film quality formed on the flexible substrate FS is uneven. There is this.
둘째, 가요성 기판(FS)의 크기가 증가할 수록 평탄도가 더욱 불균일하기 때문에 장비의 대형화가 어렵다는 문제점이 있다.Second, as the size of the flexible substrate FS increases, the flatness becomes more uneven, which makes it difficult to increase the size of the equipment.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 가요성 기판의 평탄도를 균일하게 하여 가요성 기판에 형성되는 막질의 균일도를 향상시킴과 아울러 장비의 크기를 감소시켜 대형화를 가능하게 할 수 있도록 한 박막형 태양전지의 제조 장치 및 제조 방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and to improve the uniformity of the film quality formed on the flexible substrate by making the flatness of the flexible substrate uniform, and to reduce the size of the equipment to enable the enlargement. It is a technical problem to provide a manufacturing apparatus and a manufacturing method of a thin film solar cell.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 박막형 태양전지의 제조 장치는 플라즈마 공정을 통해 가요성 기판에 박막을 형성하기 위한 공간을 제공하는 공정 챔버; 상기 공정 챔버의 내부에 회전 가능하도록 설치되어 상기 가요성 기판을 지지하는 기판 지지 롤러; 및 상기 기판 지지 롤러의 원주곡면에 대향되는 곡면을 포함하도록 상기 공정 챔버의 내부에 설치되어 상기 플라즈마 공정을 수행하기 위한 샤워 헤드를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.An apparatus for manufacturing a thin film solar cell according to the present invention for achieving the above technical problem is a process chamber for providing a space for forming a thin film on a flexible substrate through a plasma process; A substrate support roller rotatably installed in the process chamber to support the flexible substrate; And a shower head installed in the process chamber so as to include a curved surface opposite to the circumferential curved surface of the substrate support roller.
상기 샤워 헤드는 상기 원주곡면에 대응되는 상기 곡면을 포함하도록 아치(Arch) 형태로 형성되거나, 상기 원주곡면에 대응되는 홈 형태의 상기 곡면을 포함하도록 다면체 형태로 형성된 것을 특징으로 한다.The shower head may be formed in an arch shape to include the curved surface corresponding to the circumferential surface, or may be formed in a polyhedral shape to include the curved surface of the groove corresponding to the circumferential surface.
상기 샤워 헤드는 상기 곡면을 포함하는 몸체; 상기 몸체에 접속되어 외부로부터 상기 공정 가스가 공급되는 가스 공급관; 상기 곡면에 형성되어 상기 공정 가스를 분사하는 복수의 가스 분사 홀; 및 상기 가스 공급관에 접속되도록 상기 몸체에 형성되어 상기 가스 공급관으로부터 공급되는 상기 공정 가스가 상기 복수의 가스 분사 홀에 균일하게 공급되도록 분배하는 배플(Baffle)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The shower head includes a body including the curved surface; A gas supply pipe connected to the body to supply the process gas from the outside; A plurality of gas injection holes formed on the curved surface to inject the process gas; And a baffle formed in the body so as to be connected to the gas supply pipe and distributing the process gas supplied from the gas supply pipe to be uniformly supplied to the plurality of gas injection holes.
상기 샤워 헤드는 상기 원주곡면에 대향되도록 적어도 3개로 분할된 분할 샤워 헤드들을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The shower head is configured to include at least three divided shower heads to be opposed to the circumferential surface.
상기 분할 샤워 헤드들 각각은 상기 원주곡면에 대향되도록 배치된 분할 몸체; 상기 분할 몸체에 접속되어 외부로부터 공정 가스가 공급되는 가스 공급관; 및 상기 분할 몸체에 형성되어 상기 공정 가스를 분사하는 복수의 가스 분사 홀을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.Each of the split shower heads may include: a split body disposed to face the circumferential surface; A gas supply pipe connected to the split body to supply a process gas from the outside; And a plurality of gas injection holes formed in the split body to inject the process gas.
상기 분할 샤워 헤드들 각각의 가스 공급관에는 각기 다른 공정 가스를 공급되는 것을 특징으로 한다.Different process gases are supplied to the gas supply pipes of the divided shower heads.
상기 박막형 태양전지의 제조 장치는 상기 기판 지지 롤러를 회전시키거나, 상기 기판 지지 롤러를 승강시켜 상기 가요성 기판과 상기 샤워 헤드 간의 거리를 조절하는 롤러 구동부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The apparatus for manufacturing a thin film solar cell may further include a roller driver configured to rotate the substrate support roller or to elevate the substrate support roller to adjust a distance between the flexible substrate and the shower head.
상기 롤러 구동부는 상기 공정 챔버를 관통하여 상기 기판 지지 롤러를 지지함과 아울러 회전시키기 위한 롤러 구동축; 상기 롤러 구동축에 접속되어 상기 롤러 구동축을 승강시키는 승강 플레이트; 및 상기 승강 플레이트와 상기 공정 챔버 간에 설치되어 상기 롤러 구동축을 밀봉하는 벨로우즈(Bellows)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The roller drive unit includes a roller drive shaft for supporting the substrate support roller and to rotate through the process chamber; An elevating plate connected to the roller drive shaft to elevate the roller drive shaft; And a bellows installed between the elevating plate and the process chamber to seal the roller drive shaft.
상기 박막형 태양전지의 제조 장치는 상기 기판 지지 롤러의 일측에 인접하도록 설치되어 상기 가요성 기판이 상기 기판 지지 롤러의 원주곡면으로 반송되도록 가이드하는 제 1 가이드 롤러; 및 상기 기판 지지 롤러의 타측에 인접하도록 설치되어 상기 가요성 기판이 상기 기판 지지 롤러의 원주곡면으로부터 외부로 반송되도록 가이드하는 제 2 가이드 롤러를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The apparatus for manufacturing a thin film solar cell includes: a first guide roller installed to be adjacent to one side of the substrate support roller to guide the flexible substrate to a circumferential curved surface of the substrate support roller; And a second guide roller installed to be adjacent to the other side of the substrate supporting roller to guide the flexible substrate to the outside from the circumferential curved surface of the substrate supporting roller.
상기 박막형 태양전지의 제조 장치는 상기 기판 지지 롤러에 인접하도록 상기 공정 챔버에 설치되어 상기 기판 지지 롤러를 소정 온도로 가열하여 상기 가요성 기판을 간접적으로 가열하는 적어도 하나의 기판 가열 부재를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The apparatus for manufacturing a thin film solar cell further includes at least one substrate heating member installed in the process chamber so as to be adjacent to the substrate supporting roller and indirectly heating the flexible substrate by heating the substrate supporting roller to a predetermined temperature. It is characterized in that the configuration.
상기 기판 가열 부재는 상기 롤러 구동부의 승강에 따라 상기 기판 지지 롤러와 함께 승강되는 것을 특징으로 한다.The substrate heating member is lifted together with the substrate support roller in accordance with the lift of the roller drive unit.
상기 박막형 태양전지의 제조 장치는 상기 기판 지지 롤러로 반송되는 상기 가요성 기판을 소정 온도로 예열하는 제 1 기판 예열 부재; 및 상기 기판 지지 롤러로부터 외부로 반송되는 공정 완료된 가요성 기판을 소정 온도로 예열하는 제 2 기판 예열 부재를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.An apparatus for manufacturing a thin film solar cell includes a first substrate preheating member for preheating the flexible substrate conveyed by the substrate supporting roller to a predetermined temperature; And a second substrate preheating member for preheating the completed flexible substrate conveyed to the outside from the substrate supporting roller at a predetermined temperature.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 박막형 태양전지의 제조 방법은 플라즈마 공정을 통해 가요성 기판에 박막을 형성하기 위한 공간을 제공하는 공정 챔버의 내부에 설치되어 상기 가요성 기판을 지지하는 기판 지지 롤러를 회전시키는 단계; 상기 기판 지지 롤러의 회전에 따라 상기 기판 지지 롤러의 원주 곡면에 지지된 상기 가요성 기판을 공정 위치로 반송하는 단계; 상기 기판 지지 롤러의 원주곡면에 대향되는 곡면을 가지도록 상기 공정 챔버의 내부에 설치된 샤워 헤드에 공정 가스를 공급하는 단계; 및 상기 샤워 헤드에 의해 분사되는 상기 공정 가스를 이용한 플라즈마 공정을 수행하여 상기 가요성 기판 상에 상기 박막을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.The method for manufacturing a thin film solar cell according to the present invention for achieving the above technical problem is installed in the process chamber that provides a space for forming a thin film on the flexible substrate through a plasma process to support the flexible substrate Rotating the substrate support roller; Conveying the flexible substrate supported on the circumferential curved surface of the substrate support roller to a process position according to the rotation of the substrate support roller; Supplying a process gas to a shower head installed inside the process chamber to have a curved surface opposite to the circumferential surface of the substrate support roller; And forming the thin film on the flexible substrate by performing a plasma process using the process gas injected by the shower head.
상기 샤워 헤드에 공정 가스를 공급하는 단계는 상기 원주곡면에 대향되도록 적어도 3개로 분할된 분할 샤워 헤드에 각기 다른 공정 가스를 공급하는 것을 특징으로 한다.The supplying of the process gas to the shower head may include supplying different process gases to at least three divided shower heads facing the circumferential surface.
상기 박막형 태양전지의 제조 방법은 상기 기판 지지 롤러를 승강시켜 상기 가요성 기판과 상기 샤워 헤드 간의 거리를 조절하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.The method of manufacturing the thin film solar cell may further include adjusting the distance between the flexible substrate and the shower head by elevating the substrate supporting roller.
상기 박막형 태양전지의 제조 방법은 상기 기판 지지 롤러에 인접하도록 설치된 적어도 하나의 기판 가열 부재를 통해 상기 기판 지지 롤러를 소정 온도로 가열하여 상기 가요성 기판을 간접적으로 가열하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.The method of manufacturing the thin film solar cell further includes indirectly heating the flexible substrate by heating the substrate support roller to a predetermined temperature through at least one substrate heating member disposed adjacent to the substrate support roller. It features.
상기 박막형 태양전지의 제조 방법은 상기 기판 지지 롤러로 반송되는 상기 가요성 기판을 소정 온도로 예열하는 단계; 및 상기 기판 지지 롤러로부터 외부로 반송되는 공정 완료된 가요성 기판을 소정 온도로 예열하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.The method of manufacturing the thin film solar cell includes the steps of preheating the flexible substrate conveyed by the substrate supporting roller to a predetermined temperature; And preheating the processed flexible substrate which is conveyed to the outside from the substrate supporting roller to a predetermined temperature.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 가요성 기판을 이용한 박막형 태양전지의 제조 장치 및 제조 방법은 기판 지지 롤러의 원주곡면에 대응되는 곡면을 포함하는 샤워 헤드를 이용한 플라즈마 공정을 통해 가요성 기판 상에 박막을 형성함으로써 플라즈마 공정시 가요성 기판의 평탄도를 균일하게 하여 가요성 기판에 형성되는 막질의 균일도를 향상시킴과 아울러 장비의 크기를 감소시켜 대형화를 가능하게 할 수 있다는 효과를 제공한다.As described above, the apparatus and method for manufacturing a thin film solar cell using the flexible substrate according to the present invention are a thin film on the flexible substrate through a plasma process using a shower head including a curved surface corresponding to the circumferential surface of the substrate support roller. By forming the same, the flatness of the flexible substrate can be made uniform during the plasma process, thereby improving the uniformity of the film quality formed on the flexible substrate and reducing the size of the equipment, thereby providing an effect of enabling the enlargement.
도 1은 종래의 가요성 기판을 이용한 박막형 태양전지의 제조 장치를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 가요성 기판을 이용한 박막형 태양전지의 제조 장치를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 본 발명에 따른 샤워 헤드를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 2에 도시된 기판 지지 롤러의 승강을 설명하기 위한 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 가요성 기판을 이용한 박막형 태양전지의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 가요성 기판을 이용한 박막형 태양전지의 제조 장치를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 6에 도시된 기판 지지 롤러 및 기판 가열 부재의 승강을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 가요성 기판을 이용한 박막형 태양전지의 제조 장치를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 가요성 기판을 이용한 박막형 태양전지의 제조 장치를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 제 5 실시 예에 따른 가요성 기판을 이용한 박막형 태양전지의 제조 장치를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for schematically illustrating a manufacturing apparatus of a thin film solar cell using a conventional flexible substrate.
2 is a view for schematically explaining a manufacturing apparatus of a thin film solar cell using a flexible substrate according to a first embodiment of the present invention.
3 is a view for schematically explaining a shower head according to the present invention shown in FIG.
4 is a view for explaining the lift of the substrate support roller shown in FIG. 2.
5A and 5B are views for explaining a method of manufacturing a thin film solar cell using a flexible substrate according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram schematically illustrating an apparatus for manufacturing a thin film solar cell using a flexible substrate according to a second exemplary embodiment of the present invention.
It is a figure for demonstrating the lifting of the board | substrate support roller and board | substrate heating member which are shown in FIG.
8 is a view for schematically explaining a manufacturing apparatus of a thin film solar cell using a flexible substrate according to a third embodiment of the present invention.
9 is a view for schematically explaining a manufacturing apparatus of a thin film solar cell using a flexible substrate according to a fourth embodiment of the present invention.
10 is a view for schematically explaining a manufacturing apparatus of a thin film solar cell using a flexible substrate according to a fifth embodiment of the present invention.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 가요성 기판을 이용한 박막형 태양전지의 제조 장치를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.2 is a view for schematically explaining a manufacturing apparatus of a thin film solar cell using a flexible substrate according to a first embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 가요성 기판을 이용한 박막형 태양전지의 제조 장치는 외곽 챔버(100), 공정 챔버(200), 기판 지지 롤러(300), 샤워 헤드(400), 롤러 구동부(500), 기판 가열 부재(600), 제 1 및 제 2 기판 예열 부재(710, 720)를 포함하여 구성된다.2, the apparatus for manufacturing a thin film solar cell using the flexible substrate according to the first exemplary embodiment of the present invention includes an
외곽 챔버(100)는 공정 챔버(200)를 감싸도록 설치된다. 이러한, 외곽 챔버(100)의 내부 압력은 복수의 제 1 펌핑 장치(102)에 의해 소정의 압력으로 낮아진 상태를 유지한다.The
한편, 외곽 챔버(100)에는 공정 챔버(200)에 가요성 기판(FS)을 반송함과 아울러 공정 챔버(200)에서 공정 완료된 가요성 기판(FS)을 회수하기 위한, 기판 피딩 롤러(110), 제 1 및 제 2 기판 반송 롤러(120, 130), 기판 회수 롤러(140)가 설치된다.On the other hand, the
기판 피딩 롤러(110)는 외곽 챔버(100)의 일측에 설치된다. 이때, 기판 피딩 롤러(110)에는 소정의 길이를 가지는 가요성 기판(FS)이 감겨져 있다. 여기서, 가요성 기판(FS) 상에는 박막형 태양전지의 제 1 전극층(미도시)이 소정 간격으로 형성되어 있다. 이러한, 기판 피딩 롤러(110)는 구동 장치(미도시)의 회전에 따라 회전되면서 가요성 기판(FS)을 공정 챔버(200)로 공급한다.The
제 1 기판 반송 롤러(120)는 가요성 기판(FS)이 투입되는 공정 챔버(200)의 기판 로딩부에 인접하도록 설치되어 기판 피딩 롤러(110)에 감겨진 가요성 기판(FS)이 공정 챔버(200)로 반송되도록 한다.The first
제 2 기판 반송 롤러(130)는 공정 챔버(200) 내에서 플라즈마 공정이 완료된 가요성 기판(FS)이 외부로 반송되는 공정 챔버(200)의 기판 언로딩부에 인접하도록 설치되어 가요성 기판(FS)이 기판 회수 롤러(140)로 반송되도록 한다.The second
기판 회수 롤러(140)는 외곽 챔버(100)의 타측에 설치된다. 이러한, 기판 회수 롤러(140)는 기판 피딩 롤러(110)의 회전에 연동되어 공정 챔버(200)에 의해 공정이 완료된 가요성 기판(FS)을 회수한다.The
공정 챔버(200)는 기판 피딩 롤러(110)와 기판 회수 롤러(140) 사이에 설치되어 플라즈마 공정을 통해 가요성 기판(FS) 상에 박막을 형성하기 위한 공정 공간을 제공한다. 이를 위해, 공정 챔버(200)는 하부 챔버(210), 상부 챔버(220), 제 1 기밀 부재(230) 및 제 2 기밀 부재(240)를 포함하여 구성된다.The
하부 챔버(210)는 외곽 챔버(100)의 바닥면에 설치된다.The
상부 챔버(220)는 하부 챔버(210)를 덮도록 하부 챔버(210) 상에 설치되어 공정 공간을 제공한다.The
제 1 기밀 부재(230)는 공정 챔버(200)의 기판 로딩부에 대응되는 하부 챔버(210)와 상부 챔버(220)의 일측 경계부에 설치된다. 이러한, 제 1 기밀 부재(230)는 기판 로딩부에 위치한 가요성 기판(FS)의 상면과 상부 챔버(220) 사이를 기밀함과 동시에 가요성 기판(FS)의 하면과 하부 챔버(210) 사이를 기밀한다. 이때, 제 1 기밀 부재(230)는 슬롯 밸브가 될 수 있다.The first
제 2 기밀 부재(240)는 공정 챔버(200)의 기판 언로딩부에 대응되는 하부 챔버(210)와 상부 챔버(220)의 타측 경계부에 설치된다. 이러한, 제 2 기밀 부재(240)는 기판 언로딩부에 위치한 가요성 기판(FS)의 상면과 상부 챔버(220) 사이를 기밀함과 동시에 가요성 기판(FS)의 하면과 하부 챔버(210) 사이를 기밀한다. 이때, 제 2 기밀 부재(240)는 제 1 기밀 부재(230)와 동시에 구동되는 슬롯 밸브가 될 수 있다.The second
이러한, 공정 챔버(200)의 내부 압력은 복수의 제 2 펌핑 장치(202)에 의해 소정의 압력으로 낮아진 상태를 유지한다.The internal pressure of the
한편, 도 2에서는 기판 피딩 롤러(110)와 기판 회수 롤러(140) 사이에 하나의 공정 챔버(200)가 설치되는 것으로 도시하였으나, 이에 한정되지 않고 기판 피딩 롤러(110)와 기판 회수 롤러(140) 사이에 복수의 공정 챔버가 인접하도록 설치되어 서로 다른 플라즈마 공정을 수행할 수 있다. 예를 들어, 기판 피딩 롤러(110)와 기판 회수 롤러(140) 사이에는 제 1 내지 제 3 공정 챔버가 설치될 수 있는데, 제 1 공정 챔버에서는 가요성 기판(FS) 상에 P형 반도체층을 형성하고, 제 2 공정 챔버에서는 P형 반도체층 상에 I형 반도체층을 형성하고, 제 3 공정 챔버에서는 I형 반도체층 상에 N형 반도체층을 형성할 수 있다.Meanwhile, although FIG. 2 illustrates that one
기판 지지 롤러(300)는 공정 챔버(200)의 공정 공간에 회전 가능하도록 설치되어 샤워 헤드(400)와 마주보도록 반송되는 가요성 기판(FS)을 지지한다. 이를 위해, 기판 지지 롤러(300)는 원 기둥(또는 드럼) 형태를 가지도록 형성된다.The
한편, 기판 지지 롤러(300)의 일측에는 가요성 기판(FS)이 기판 지지 롤러(300)의 원주곡면으로 반송되도록 가이드하는 제 1 가이드 롤러(250)가 설치되고, 기판 지지 롤러(300)의 타측에는 가요성 기판(FS)이 기판 지지 롤러(300)의 원주곡면으로부터 외부로 반송되도록 가이드하는 제 2 가이드 롤러(260)가 설치된다. 이에 따라, 공정 챔버(200)의 내부로 반송되는 가요성 기판(FS)은 제 1 및 제 2 가이드 롤러(250, 260)에 의해 기판 지지 롤러(300)의 원주곡면을 따라 샤워 헤드(400)와 대향되도록 반송되거나 외부로 반송된다.On the other hand, one side of the
샤워 헤드(400)는 기판 지지 롤러(300)의 원주곡면에 대향되는 곡면을 가지도록 공정 챔버(200)의 내부에 설치되어 기판 지지 롤러(300)의 원주곡면에 대향된다.The
샤워 헤드(400)에는 가요성 기판(FS) 상에 박막을 형성하기 위한 공정 가스가 공급되고, 공정 가스를 플라즈마로 변환하기 위한 고주파 전력이 공급된다. 이때, 공정 가스는 Ar, CF4 등으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 가요성 기판(FS) 상에 형성될 박막의 재질에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 이러한, 샤워 헤드(400)는 공정 가스를 가요성 기판(FS) 상으로 분사함으로써 고주파 전력에 의해 공정 가스가 플라즈마 상태로 변환되도록 한다. 이를 위해, 샤워 헤드(400)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 몸체(410), 가스 공급관(420), 복수의 가스 분사 홀(430), 및 배플(Baffle)(440)을 포함하여 구성된다.The
몸체(410)는 기판 지지 롤러(300)의 원주곡면에 대응되는 곡면(402)을 포함하도록 아치(Arch) 형태로 형성된다. 이러한, 몸체(410)에는 가스 공급관(420)을 통해 외부로부터 고주파 전력이 공급된다. 여기서, 몸체(410)는 알루미늄 이외의 전극용 재질로 형성될 수 있다.The
가스 공급관(420)은 몸체(410)에 연통되도록 접속되어 외부로부터 공급되는 공정 가스를 배플(440)로 공급한다.The
복수의 가스 분사 홀(430)은 몸체(410)의 곡면(402)에 형성되어 배플(440)에 의해 균일하게 분배되어 공급되는 공정 가스를 가요성 기판(FS) 쪽으로 분사한다. 이때, 복수의 가스 분사 홀(430) 각각은 공정 가스가 가요성 기판(FS)에 균일하게 분사되도록 몸체(410)의 곡면(402)에 일정한 간격 또는 소정 간격으로 형성된다.The plurality of gas injection holes 430 are formed in the
배플(440)은 가스 공급관(420)에 연통되도록 몸체(410)의 내부에 형성되어 공정 가스가 복수의 가스 분사 홀(430)을 통해 균일하게 분사되도록 가스 공급관(420)으로부터 공급되는 공정 가스를 균일하게 분배한다. 이러한, 배플(440)에는 복수의 가스 분사 홀(430) 각각에 공급되는 공정 가스의 공급 경로를 균일하게 하기 위한 적어도 하나의 패스 홀(442)이 소정 간격 또는 각기 다른 간격으로 형성된다.The
도 2에서, 롤러 구동부(500)는 롤러 구동축(510), 승강 플레이트(520), 및 벨로우즈(Bellows)(530)를 포함하여 구성된다.In FIG. 2, the
롤러 구동축(510)은 기판 지지 롤러(300)를 회전 가능하게 지지하도록 공정 챔버(200)의 하부 챔버(210)를 관통하여 설치된다. 이러한, 롤러 구동축(510)은 롤러 구동 장치(미도시)의 구동에 따라 기판 지지 롤러(300)를 소정 각도로 회전시킨다. 이때, 롤러 구동 장치는 스테핑 롤링(Stepping Rolling) 방식에 따라 롤러 구동축(510)을 회전시킬 수 있다.The
승강 플레이트(520)는 롤러 구동축(510)의 끝단에 접속되어 롤러 승강 장치(미도시)의 구동에 따라 롤러 구동축(510)을 소정 높이로 승강시킨다.The elevating
벨로우즈(530)는 롤러 구동축(510)이 관통되는 하부 챔버(210)의 관통 부분을 밀봉하도록 승강 플레이트(520)와 하부 챔버(210) 사이에 설치된다.The bellows 530 is installed between the elevating
이러한, 롤러 구동부(500)는 공정 챔버(200)의 공정 상태에 따라 기판 지지 롤러(300)를 회전시킨다. 또한, 롤러 구동부(500)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 기판 지지 롤러(300)를 소정 높이로 승강시켜 가요성 기판(FS)에 형성되는 박막의 재질에 따라 가요성 기판(FS)과 샤워 헤드(400) 간의 거리(d)를 조절한다.The
적어도 하나의 기판 가열 부재(600)는 기판 지지 롤러(300)에 인접하도록 하부 챔버(210)에 설치되어 기판 지지 롤러(300)를 소정 온도로 가열함으로써 가열된 기판 지지 롤러(300)를 통해 가요성 기판(FS)을 간접적으로 가열한다.The at least one
제 1 기판 예열 부재(710)는 공정 챔버(200)의 기판 로딩부에 인접하도록 하부 챔버(210)에 설치되어 기판 지지 롤러(300)로 반송되는 가요성 기판(FS)을 소정 온도로 예열한다.The first
제 2 기판 예열 부재(720)는 공정 챔버(200)의 기판 언로딩부에 인접하도록 하부 챔버(210)에 설치되어 기판 지지 롤러(300)로부터 외부로 반송되는 공정 완료된 가요성 기판(FS)을 소정 온도로 예열한다.The second
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 가요성 기판을 이용한 박막형 태양전지의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.5A and 5B are views for explaining a method of manufacturing a thin film solar cell using a flexible substrate according to a first embodiment of the present invention.
도 5a 및 도 5b를 참조하여 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 가요성 기판을 이용한 박막형 태양전지의 제조 방법을 설명하면 다음과 같다.Referring to FIGS. 5A and 5B, a method of manufacturing a thin film solar cell using the flexible substrate according to the first embodiment of the present invention is as follows.
먼저, 도 5a에 도시된 바와 같이, 기판 피딩 롤러(110), 기판 회수 롤러(140), 및 기판 지지 롤러(300)를 회전시켜 기판 지지 롤러(300)의 원주곡면에 지지된 가요성 기판(FS)을 공정 위치로 반송한다. 이때, 가요성 기판(FS)은 제 1 기판 예열 부재(710)에 의해 소정 온도로 예열되어 기판 지지 롤러(300)로 반송되고, 기판 지지 롤러(300)의 원주곡면에 지지되는 예열된 가요성 기판(FS)은 기판 가열 부재(600)에 의해 가열된 기판 지지 롤러(300)의 온도에 의해 플라즈마 공정을 위한 공정 온도에 대응되도록 가열된다.First, as shown in FIG. 5A, the
그런 다음, 샤워 헤드(400)에 공정 가스를 공급함과 아울러 고주파 전력을 공급함으로써, 도 5b에 도시된 바와 같이, 가요성 기판(FS)과 샤워 헤드(400) 사이에 플라즈마(P)를 형성하여 가요성 기판(FS) 상에 박막을 형성한다.Then, by supplying a process gas to the
그런 다음, 기판 피딩 롤러(110), 기판 회수 롤러(140), 및 기판 지지 롤러(300)를 회전시켜 박막이 형성된 가요성 기판(FS)을 기판 회수 롤러(120)로 회수함과 동시에 박막을 형성하기 위한 가요성 기판(FS)을 공정 위치로 반송한다.Thereafter, the
한편, 가요성 기판(FS)을 기판 지지 롤러(300)로 반송하기 이전에, 롤러 구동부(500)를 구동하여 가요성 기판(FS)에 형성된 박막의 공정 조건에 대응되도록 가요성 기판(FS)과 샤워 헤드(400) 사이의 간격을 조절하는 과정을 수행할 수도 있다.On the other hand, prior to conveying the flexible substrate FS to the
이와 같은, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 가요성 기판을 이용한 박막형 태양전지의 제조 장치 및 제조 방법은 기판 지지 롤러(300)의 원주곡면에 대응되는 곡면을 포함하는 샤워 헤드(400)를 이용한 플라즈마 공정을 통해 가요성 기판(FS) 상에 박막을 형성함으로써 플라즈마 공정시 가요성 기판의 평탄도를 균일하게 하여 가요성 기판에 형성되는 막질의 균일도를 향상시킴과 아울러 장비의 크기를 감소시켜 대형화를 가능하게 할 수 있다.As such, the apparatus and method for manufacturing a thin film solar cell using the flexible substrate according to the first embodiment of the present invention uses the
도 6은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 가요성 기판을 이용한 박막형 태양전지의 제조 장치를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.FIG. 6 is a diagram schematically illustrating an apparatus for manufacturing a thin film solar cell using a flexible substrate according to a second exemplary embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 가요성 기판을 이용한 박막형 태양전지의 제조 장치는 외곽 챔버(100), 공정 챔버(200), 기판 지지 롤러(300), 샤워 헤드(400), 롤러 구동부(500), 기판 가열 부재(600), 승강 부재(620), 제 1 및 제 2 기판 예열 부재(710, 720)를 포함하여 구성된다. 이러한 구성을 가지는 본 발명의 제 2 실시 예는 롤러 구동부(500) 및 승강 부재(620)를 더 포함하여 구성되는 것을 제외하고는 상술한 본 발명의 제 1 실시 예와 동일한 구성을 가지므로 동일한 구성에 대한 설명은 상술한 설명으로 대신하기로 한다.Referring to FIG. 6, an apparatus for manufacturing a thin film solar cell using a flexible substrate according to a second exemplary embodiment of the present invention includes an
롤러 구동부(500)는 롤러 구동축(510), 승강 플레이트(520), 및 제 1 벨로우즈(530)를 포함하여 구성된다.The
롤러 구동축(510)은 기판 지지 롤러(300)를 회전 가능하게 지지하도록 공정 챔버(200)의 하부 챔버(210)를 관통하여 설치된다. 이러한, 롤러 구동축(510)은 롤러 구동 장치(미도시)의 구동에 따라 기판 지지 롤러(300)를 소정 각도로 회전시킨다. 이때, 롤러 구동 장치는 스테핑 롤링 방식에 따라 롤러 구동축(510)을 회전시킬 수 있다.The
승강 플레이트(520)는 롤러 구동축(510)의 끝단에 접속되어 롤러 승강 장치(미도시)의 구동에 따라 롤러 구동축(510)을 소정 높이로 승강시킨다.The elevating
또한, 승강 플레이트(520)는 승강 부재(620)에 접속되어 롤러 승강 장치(미도시)의 구동에 따라 승강 부재(620)를 소정 높이로 승강시킨다.In addition, the elevating
제 1 벨로우즈(530)는 롤러 구동축(510)이 관통되는 하부 챔버(210)의 관통 부분을 밀봉하도록 승강 플레이트(520)와 하부 챔버(210) 사이에 설치된다.The first bellows 530 is installed between the elevating
이러한, 롤러 구동부(500)는 공정 챔버(200)의 공정 상태에 따라 기판 지지 롤러(300)를 회전시킨다. 또한, 롤러 구동부(500)는 기판 지지 롤러(300)를 소정 높이로 승강시켜 가요성 기판(FS)에 형성되는 박막의 재질에 따라 가요성 기판(FS)과 샤워 헤드(400) 간의 거리를 조절함과 동시에 승강 부재(620)를 승강시켜 기판 지지 롤러(300)의 승강과 함께 기판 가열 부재(600)를 승강시킨다.The
승강 부재(620)는 공정 챔버(200)의 하부 챔버(210)를 관통하도록 롤러 구동부(500)의 승강 플레이트(520)에 설치되어 승강 플레이트(520)의 승강에 따라 적어도 하나의 기판 가열 부재(600) 각각을 승강시킨다. 이를 위해, 승강 부재(620)는 제 1 지지대(622), 및 제 2 벨로우즈(624)를 포함하여 구성된다.The elevating
제 1 지지대(622)는 하부 챔버(210)를 관통하도록 롤러 구동부(500)의 승강 플레이트(520)에 수직하게 설치되어 적어도 하나의 기판 가열 부재(600)를 지지한다.The
제 2 벨로우즈(624)는 제 1 지지대(622)가 관통되는 하부 챔버(210)의 관통 부분을 밀봉하도록 승강 플레이트(520)와 하부 챔버(210) 사이에 설치된다.The second bellows 624 is installed between the elevating
이와 같은, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 가요성 기판을 이용한 박막형 태양전지의 제조 장치는, 도 7에 도시된 바와 같이, 승강 부재(620)를 이용하여 기판 지지 롤러(300)의 승강에 따라 기판 가열 부재(600)를 승강시켜 기판 지지 롤러(300)와 기판 가열 부재(600) 간의 거리를 항상 일정하게 유지시킴으로써 기판 지지 롤러(300)의 승강시에도 기판 지지 롤러(300)를 항상 일정하게 가열할 수 있다.As described above, the apparatus for manufacturing a thin film solar cell using the flexible substrate according to the second embodiment of the present invention, as shown in FIG. 7, uses the elevating
도 8은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 가요성 기판을 이용한 박막형 태양전지의 제조 장치를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.8 is a view for schematically explaining a manufacturing apparatus of a thin film solar cell using a flexible substrate according to a third embodiment of the present invention.
도 8을 참조하면, 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 가요성 기판을 이용한 박막형 태양전지의 제조 장치는 외곽 챔버(100), 공정 챔버(200), 기판 지지 롤러(300), 샤워 헤드(400), 롤러 구동부(500), 기판 가열 부재(600), 승강 부재(620), 제 1 및 제 2 기판 예열 부재(710, 720)를 포함하여 구성된다. 이러한 구성을 가지는 본 발명의 제 3 실시 예는 샤워 헤드(400)를 제외하고는 상술한 본 발명의 제 2 실시 예와 동일한 구성을 가지므로 동일한 구성에 대한 설명은 상술한 설명으로 대신하기로 한다.Referring to FIG. 8, an apparatus for manufacturing a thin film solar cell using a flexible substrate according to a third exemplary embodiment of the present invention includes an
샤워 헤드(400)는 기판 지지 롤러(300)의 원주곡면에 대응되는 홈 형태의 곡면(402)을 포함하도록 다면체 형태를 가지도록 공정 챔버(200)의 내부에 설치되어 기판 지지 롤러(300)의 원주곡면에 대향된다. 이러한, 샤워 헤드(400)에는 가요성 기판(FS) 상에 박막을 형성하기 위한 공정 가스가 공급되고, 공정 가스를 플라즈마로 변환하기 위한 고주파 전력이 공급된다. 이때, 공정 가스는 Ar, CF4 등으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 가요성 기판(FS) 상에 형성될 박막의 재질에 따라 다양하게 변경될 수 있다.The
이와 같은, 샤워 헤드(400)는 공정 가스를 가요성 기판(FS) 상으로 분사함으로써 고주파 전력에 의해 공정 가스가 플라즈마 상태로 변환되도록 한다. 이를 위해, 샤워 헤드(400)는 몸체(450), 가스 공급관(420), 복수의 가스 분사 홀(미도시), 및 배플(460)을 포함하여 구성된다.As such, the
몸체(450)는 기판 지지 롤러(300)의 원주곡면에 대응되는 곡면(402)을 포함하도록 다면체 형태를 갖는다. 이러한, 몸체(450)에는 가스 공급관(420)을 통해 외부로부터 고주파 전력이 공급된다. 여기서, 몸체(450)는 알루미늄 이외의 전극용 재질로 형성될 수 있다.The
가스 공급관(420)은 몸체(450)에 연통되도록 접속되어 외부로부터 공급되는 공정 가스를 배플(460)로 공급한다.The
복수의 가스 분사 홀은 몸체(450)의 곡면(402)에 형성되어 배플(460)에 의해 균일하게 분배되어 공급되는 공정 가스를 가요성 기판(FS) 쪽으로 분사한다. 이때, 복수의 가스 분사 홀 각각은 공정 가스가 가요성 기판(FS)에 균일하게 분사되도록 몸체(450)의 곡면에 일정한 간격 또는 소정 간격으로 형성된다.The plurality of gas injection holes are formed in the
배플(460)은 가스 공급관(420)에 연통되도록 몸체(450)의 내부에 형성되어 공정 가스가 복수의 가스 분사 홀을 통해 균일하게 분사되도록 가스 공급관(420)으로부터 공급되는 공정 가스를 균일하게 분배한다. 이러한, 배플(460)에는 복수의 가스 분사 홀 각각에 공급되는 공정 가스의 공급 경로를 균일하게 하기 위한 적어도 하나의 패스 홀(미도시)이 소정 간격 또는 각기 다른 간격으로 형성된다.The
이와 같은, 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 가요성 기판을 이용한 박막형 태양전지의 제조 장치는 상술한 제 2 실시 예와 동일한 효과를 제공한다.As described above, the apparatus for manufacturing a thin film solar cell using the flexible substrate according to the third embodiment of the present invention provides the same effects as the above-described second embodiment.
도 9는 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 가요성 기판을 이용한 박막형 태양전지의 제조 장치를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.9 is a view for schematically explaining a manufacturing apparatus of a thin film solar cell using a flexible substrate according to a fourth embodiment of the present invention.
도 9를 참조하면, 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 가요성 기판을 이용한 박막형 태양전지의 제조 장치는 외곽 챔버(100), 공정 챔버(200), 기판 지지 롤러(300), 샤워 헤드(400), 롤러 구동부(500), 기판 가열 부재(600), 승강 부재(620), 제 1 및 제 2 기판 예열 부재(710, 720)를 포함하여 구성된다. 이러한 구성을 가지는 본 발명의 제 4 실시 예는 샤워 헤드(400)를 제외하고는 상술한 본 발명의 제 2 실시 예와 동일한 구성을 가지므로 동일한 구성에 대한 설명은 상술한 설명으로 대신하기로 한다.9, the apparatus for manufacturing a thin film solar cell using the flexible substrate according to the fourth exemplary embodiment of the present invention includes an
샤워 헤드(400)는 기판 지지 롤러(300)의 원주곡면과 대향되도록 배치되는 제 1 내지 제 3 분할 샤워 헤드(470, 480, 490)를 포함하여 구성된다.The
제 1 분할 샤워 헤드(470)는 제 1 분할 몸체(472), 제 1 가스 공급관(474), 및 복수의 제 1 가스 분사 홀(미도시)을 포함하여 구성된다.The first
제 1 분할 몸체(472)는 기판 지지 롤러(300)의 중심부에 대응되는 상부측 원주곡면과 대향되도록 다면체 형태를 갖는다. 이러한, 제 1 분할 몸체(472)에는 제 1 가스 공급관(474)을 통해 외부로부터 고주파 전력이 공급된다. 여기서, 제 1 분할 몸체(472)는 알루미늄 이외의 전극용 재질로 형성될 수 있다.The
제 1 가스 공급관(474)은 제 1 분할 몸체(472)에 연통되도록 접속되어 외부로부터 공급되는 제 1 공정 가스를 제 1 분할 몸체(472)의 내부로 공급한다. 이때, 제 1 공정 가스는 Ar, CF4 등으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 가요성 기판(FS) 상에 형성될 박막의 재질에 따라 다양하게 변경될 수 있다.The first
복수의 제 1 가스 분사 홀은 제 1 분할 몸체(472)의 배면에 형성되어 제 1 가스 공급관(474)으로부터 공급되는 제 1 공정 가스를 가요성 기판(FS) 쪽으로 분사한다. 이때, 복수의 가스 분사 홀 각각은 제 1 공정 가스가 가요성 기판(FS)에 균일하게 분사되도록 일정한 간격 또는 소정 간격으로 형성된다.The plurality of first gas injection holes are formed on the rear surface of the
한편, 제 1 분할 몸체(472)에는 제 1 가스 공급관(474)으로부터 공급되는 제 1 공정 가스를 균일하게 확산시켜 복수의 제 1 가스 분사 홀에 공급하기 위한 제 1 배플(분할 몸체 내부의 굵은 실선)이 형성될 수 있다.Meanwhile, a first baffle (a thick solid line inside the split body) for uniformly diffusing the first process gas supplied from the first
제 2 분할 샤워 헤드(480)는 제 2 분할 몸체(482), 제 2 가스 공급관(484), 및 복수의 제 2 가스 분사 홀(미도시)을 포함하여 구성된다.The second
제 2 분할 몸체(482)는 기판 지지 롤러(300)의 중심부에 대응되는 상부의 일측 원주곡면과 대향되도록 다면체 형태를 갖는다. 이러한, 제 2 분할 몸체(482)에는 제 2 가스 공급관(484)을 통해 외부로부터 고주파 전력이 공급된다. 여기서, 제 2 분할 몸체(482)는 알루미늄 이외의 전극용 재질로 형성될 수 있다.The
제 2 가스 공급관(484)은 제 2 분할 몸체(482)에 연통되도록 접속되어 외부로부터 공급되는 제 2 공정 가스를 제 2 분할 몸체(482)의 내부로 공급한다. 여기서, 제 2 공정 가스는 제 1 공정 가스와 동일하거나 다를 수 있다.The second
복수의 제 2 가스 분사 홀은 제 2 분할 몸체(482)의 배면에 형성되어 제 2 가스 공급관(484)으로부터 공급되는 제 2 공정 가스를 가요성 기판(FS) 쪽으로 분사한다. 이때, 복수의 가스 분사 홀 각각은 제 2 공정 가스가 가요성 기판(FS)에 균일하게 분사되도록 일정한 간격 또는 소정 간격으로 형성된다.A plurality of second gas injection holes are formed on the rear surface of the
한편, 제 2 분할 몸체(482)에는 제 2 가스 공급관(484)으로부터 공급되는 제 2 공정 가스를 균일하게 확산시켜 복수의 제 2 가스 분사 홀에 공급하기 위한 제 2 배플(분할 몸체 내부의 굵은 실선)이 형성될 수 있다.Meanwhile, a second baffle (a thick solid line inside the split body) for uniformly diffusing the second process gas supplied from the second
제 3 분할 샤워 헤드(490)는 제 3 분할 몸체(492), 제 3 가스 공급관(494), 및 복수의 제 3 가스 분사 홀(미도시)을 포함하여 구성된다.The third
제 3 분할 몸체(492)는 기판 지지 롤러(300)의 중심부에 대응되는 상부의 타측 원주곡면과 대향되도록 다면체 형태를 갖는다. 이러한, 제 3 분할 몸체(492)에는 제 3 가스 공급관(494)을 통해 외부로부터 고주파 전력이 공급된다. 여기서, 제 3 분할 몸체(492)는 알루미늄 이외의 전극용 재질로 형성될 수 있다.The third split body 492 has a polyhedral shape so as to face the other circumferential surface of the upper portion corresponding to the center of the
제 3 가스 공급관(494)은 제 3 분할 몸체(492)에 연통되도록 접속되어 외부로부터 공급되는 제 3 공정 가스를 제 3 분할 몸체(492)의 내부로 공급한다. 여기서, 제 3 공정 가스는 제 1 및 제 2 공정 가스와 동일하거나 다를 수 있다.The third gas supply pipe 494 is connected to communicate with the third divided body 492 to supply the third process gas supplied from the outside into the third divided body 492. Here, the third process gas may be the same as or different from the first and second process gases.
복수의 제 3 가스 분사 홀은 제 3 분할 몸체(492)의 배면에 형성되어 제 3 가스 공급관(494)으로부터 공급되는 제 3 공정 가스를 가요성 기판(FS) 쪽으로 분사한다. 이때, 복수의 가스 분사 홀 각각은 제 3 공정 가스가 가요성 기판(FS)에 균일하게 분사되도록 일정한 간격 또는 소정 간격으로 형성된다.The plurality of third gas injection holes are formed on the rear surface of the third split body 492 to inject the third process gas supplied from the third gas supply pipe 494 toward the flexible substrate FS. In this case, each of the plurality of gas injection holes is formed at regular intervals or at predetermined intervals such that the third process gas is uniformly sprayed on the flexible substrate FS.
한편, 제 3 분할 몸체(492)에는 제 3 가스 공급관(494)으로부터 공급되는 제 3 공정 가스를 균일하게 확산시켜 복수의 제 3 가스 분사 홀에 공급하기 위한 제 3 배플(분할 몸체 내부의 굵은 실선)이 형성될 수 있다.Meanwhile, a third baffle (a thick solid line inside the split body) for uniformly diffusing the third process gas supplied from the third gas supply pipe 494 and supplying the plurality of third gas injection holes to the third split body 492. ) May be formed.
이와 같은, 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 가요성 기판을 이용한 박막형 태양전지의 제조 장치는 상술한 제 2 실시 예와 동일한 효과를 제공함과 아울러 샤워 헤드(400)가 3개로 분할된 구조를 가짐으로써 샤워 헤드(400)의 제작을 용이하게 할 수 있다.As described above, the apparatus for manufacturing a thin film solar cell using the flexible substrate according to the fourth embodiment of the present invention has the same effect as the above-described second embodiment and has a structure in which the
한편, 상술한 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 가요성 기판을 이용한 박막형 태양전지의 제조 장치에서는 제 1 내지 제 3 분할 샤워 헤드(470, 480, 490) 각각의 분할 몸체(472, 482, 492)가 다면체 형태로 형성되는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되지 않는다.Meanwhile, in the apparatus for manufacturing a thin film solar cell using the flexible substrate according to the fourth embodiment of the present invention, the divided
즉, 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 5 실시 예에 따른 가요성 기판을 이용한 박막형 태양전지의 제조 장치에 있어서, 제 1 내지 제 3 분할 샤워 헤드(470, 480, 490) 각각의 분할 몸체(472, 482, 492)는 기판 지지 롤러(300)의 원주곡면에 대응되는 소정의 곡률을 가지도록 형성될 수 있다.That is, as shown in Figure 10, in the apparatus for manufacturing a thin-film solar cell using a flexible substrate according to a fifth embodiment of the present invention, each of the first to third split shower head (470, 480, 490) The divided
이에 따라, 기판 지지 롤러(300)에 대향되도록 제 1 내지 제 3 분할 샤워 헤드(470, 480, 490)가 결합된 샤워 헤드(400)의 대향면은 기판 지지 롤러(300)의 원주곡면에 대응되는 곡률을 갖게 된다.Accordingly, the opposing surface of the
따라서, 본 발명의 제 5 실시 예에 따른 가요성 기판을 이용한 박막형 태양전지의 제조 장치는 샤워 헤드(400)가 3개로 분할된 구조를 가짐으로써 샤워 헤드(400)의 제작을 용이하게 할 수 있으며, 상술한 제 1 실시 예와 동일하게 기판 지지 롤러(300)에 대향되는 샤워 헤드(400)의 대향면이 기판 지지 롤러(300)의 원주곡면에 대응되는 곡률을 가짐으로써 가요성 기판(FS) 상에 균일한 박막을 형성할 수 있다.Therefore, the apparatus for manufacturing a thin film solar cell using the flexible substrate according to the fifth embodiment of the present invention can facilitate the manufacture of the
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.It will be understood by those skilled in the art that the present invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof. Therefore, it is to be understood that the embodiments described above are exemplary in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are to be construed as being included within the scope of the present invention do.
100: 외곽 챔버 200: 공정 챔버
210: 하부 챔버 220: 상부 챔버
300: 기판 지지 롤러 400: 샤워 헤드
402: 곡면 410, 450: 몸체
420, 474, 484, 494: 가스 공급관 430: 가스 분사 홀
440, 460: 배플 500: 롤러 구동부
510: 롤러 구동축 520: 승강 플레이트
530: 벨로우즈 600: 기판 가열 부재
620: 승강 부재 710, 720: 기판 예열 부재100: outer chamber 200: process chamber
210: lower chamber 220: upper chamber
300: substrate support roller 400: shower head
402:
420, 474, 484, 494: gas supply pipe 430: gas injection hole
440 and 460: baffle 500: roller drive unit
510: roller drive shaft 520: elevating plate
530: bellows 600: substrate heating member
620: elevating
Claims (17)
상기 공정 챔버의 내부에 회전 가능하도록 설치되어 상기 가요성 기판을 지지하는 기판 지지 롤러; 및
상기 기판 지지 롤러로 반송되는 상기 가요성 기판을 소정 온도로 예열하는 제 1 기판 예열 부재;
상기 기판 지지 롤러의 원주곡면에 대향되는 곡면을 포함하도록 상기 공정 챔버의 내부에 설치되어 상기 플라즈마 공정을 수행하기 위한 샤워 헤드; 및
상기 기판 지지 롤러로부터 외부로 반송되는 공정 완료된 가요성 기판을 소정 온도로 예열하는 제 2 기판 예열 부재를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지의 제조 장치.A process chamber providing a space for forming a thin film on the flexible substrate through a plasma process;
A substrate support roller rotatably installed in the process chamber to support the flexible substrate; And
A first substrate preheating member for preheating the flexible substrate conveyed by the substrate supporting roller to a predetermined temperature;
A shower head installed in the process chamber so as to include a curved surface opposite to the circumferential curved surface of the substrate supporting roller; And
And a second substrate preheating member for preheating the completed flexible substrate conveyed to the outside from the substrate supporting roller at a predetermined temperature.
상기 샤워 헤드는 상기 원주곡면에 대응되는 상기 곡면을 포함하도록 아치(Arch) 형태로 형성되거나, 상기 원주곡면에 대응되는 홈 형태의 상기 곡면을 포함하도록 다면체 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지의 제조 장치.The method of claim 1,
The shower head may be formed in an arch shape to include the curved surface corresponding to the circumferential surface, or may be formed in a polyhedral shape to include the curved surface of the groove shape corresponding to the circumferential curved surface. Manufacturing device.
상기 샤워 헤드는,
상기 곡면을 포함하는 몸체;
상기 몸체에 접속되어 외부로부터 공정 가스가 공급되는 가스 공급관;
상기 곡면에 형성되어 상기 공정 가스를 분사하는 복수의 가스 분사 홀; 및
상기 가스 공급관에 접속되도록 상기 몸체에 형성되어 상기 가스 공급관으로부터 공급되는 상기 공정 가스가 상기 복수의 가스 분사 홀에 균일하게 공급되도록 분배하는 배플(Baffle)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지의 제조 장치.The method of claim 2,
The shower head,
A body including the curved surface;
A gas supply pipe connected to the body to supply a process gas from the outside;
A plurality of gas injection holes formed on the curved surface to inject the process gas; And
And a baffle formed in the body so as to be connected to the gas supply pipe, and configured to distribute the process gas supplied from the gas supply pipe to be uniformly supplied to the plurality of gas injection holes. Manufacturing apparatus.
상기 샤워 헤드는 상기 원주곡면에 대향되도록 적어도 3개로 분할된 분할 샤워 헤드들을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지의 제조 장치.The method of claim 1,
The shower head is a thin film solar cell manufacturing apparatus characterized in that it comprises a divided shower head divided into at least three so as to face the circumferential surface.
상기 분할 샤워 헤드들 각각은,
상기 원주곡면에 대향되도록 배치된 분할 몸체;
상기 분할 몸체에 접속되어 외부로부터 공정 가스가 공급되는 가스 공급관; 및
상기 분할 몸체에 형성되어 상기 공정 가스를 분사하는 복수의 가스 분사 홀을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지의 제조 장치.The method of claim 4, wherein
Each of the split shower heads,
A split body disposed to face the circumferential surface;
A gas supply pipe connected to the split body to supply a process gas from the outside; And
And a plurality of gas injection holes which are formed in the split body and inject the process gas.
상기 분할 샤워 헤드들 각각의 가스 공급관에는 각기 다른 공정 가스를 공급되는 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지의 제조 장치.The method of claim 5, wherein
Apparatus for manufacturing a thin film solar cell, characterized in that different process gases are supplied to the gas supply pipes of each of the divided shower heads.
상기 기판 지지 롤러를 회전시키거나, 상기 기판 지지 롤러를 승강시켜 상기 가요성 기판과 상기 샤워 헤드 간의 거리를 조절하는 롤러 구동부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지의 제조 장치.The method of claim 1,
And a roller driving unit rotating the substrate supporting roller or elevating the substrate supporting roller to adjust a distance between the flexible substrate and the shower head.
상기 기판 지지 롤러에 인접하도록 상기 공정 챔버에 설치되어 상기 기판 지지 롤러를 소정 온도로 가열하여 상기 가요성 기판을 간접적으로 가열하는 적어도 하나의 기판 가열 부재를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지의 제조 장치.The method according to any one of claims 1 to 7,
And at least one substrate heating member installed in the process chamber so as to be adjacent to the substrate support roller, and indirectly heating the flexible substrate by heating the substrate support roller to a predetermined temperature. Battery manufacturing apparatus.
상기 기판 지지 롤러의 회전에 따라 상기 기판 지지 롤러의 원주 곡면으로 반송되는 상기 가요성 기판을 소정 온도로 예열하는 단계;
상기 기판 지지 롤러의 회전에 따라 상기 기판 지지 롤러의 원주 곡면에 지지된 상기 예열된 가요성 기판을 공정 위치로 반송하는 단계;
상기 기판 지지 롤러의 원주곡면에 대향되는 곡면을 가지도록 상기 공정 챔버의 내부에 설치된 샤워 헤드에 공정 가스를 공급하는 단계;
상기 샤워 헤드에 의해 분사되는 상기 공정 가스를 이용한 플라즈마 공정을 수행하여 상기 예열된 가요성 기판 상에 상기 박막을 형성하는 단계; 및
상기 기판 지지 롤러로부터 외부로 반송되는 공정 완료된 가요성 기판을 소정 온도로 예열하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지의 제조 방법.Rotating a substrate support roller installed in the process chamber that provides a space for forming a thin film on the flexible substrate through a plasma process to support the flexible substrate;
Preheating the flexible substrate conveyed to the circumferential curved surface of the substrate supporting roller to a predetermined temperature according to the rotation of the substrate supporting roller;
Conveying the preheated flexible substrate supported on the circumferential curved surface of the substrate support roller to a process position according to the rotation of the substrate support roller;
Supplying a process gas to a shower head installed inside the process chamber to have a curved surface opposite to the circumferential surface of the substrate support roller;
Performing the plasma process using the process gas injected by the shower head to form the thin film on the preheated flexible substrate; And
And preheating the process-completed flexible substrate conveyed to the outside from the substrate supporting roller to a predetermined temperature.
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