KR101161730B1 - 태양전지용 저반사 박막 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 저반사 박막 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 산화물을 기판 상에 코팅하기 전에 아르곤 가스의 플라즈마 양이온을 기판에 먼저 충돌시켜 기판과 코팅될 산화물 박막 사이의 밀착력을 향상시켜 주고, 고굴절 산화물과 저굴절 산화물을 스퍼터링시켜 연속으로 4층, 5층 또는 6층의 박막으로 형성하여 기판의 반사율을 낮추어 줄 뿐 아니라, 고굴절 산화물과 저굴절 산화물 박막을 형성하면서 아르곤 가스의 플라즈마 양이온을 박막층에 충돌시켜 박막의 밀도와 광학적 특성을 향상시킬 수 있는 태양전지용 저반사 박막 제조방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 태양전지용 저반사 박막 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 산화물을 기판 상에 코팅하기 전에 아르곤 가스의 플라즈마 양이온을 기판에 먼저 충돌시켜 기판과 코팅될 산화물 박막 사이의 밀착력을 향상시켜 주고, 고굴절 산화물과 저굴절 산화물을 스퍼터링시켜 연속으로 4층, 5층 또는 6층의 박막으로 형성하여 기판의 반사율을 낮추어 주는 효과 및 고굴절 산화물과 저굴절 산화물 박막을 형성하면서 아르곤 가스의 플라즈마 양이온을 박막층에 충돌시켜 박막의 밀도와 광학적 특성이 향상된 저반사 박막 형성이 이루어지도록 하는 태양전지용 저반사 박막 제조방법에 관한 것이다.
태양광 발전은 태양광으로부터 전기를 생산하는 무한ㅇ청정 발전기술로서, 태양광을 받아 전기를 발생하는 태양전지(모듈)와 발생된 직류전기를 교류로 변환시키는 전력조절장치 및 주간에 생성된 전기를 저장하는 축전지 등의 주변장치로 구성된다.
태양전지는 기본적으로 pn 접합으로 구성된 다이오드로서, 광흡수층으로 사용되는 물질에 따라 다양한 종류로 구분된다. 광흡수층으로 실리콘을 이용하는 태양전지는 결정질(단, 다결정) 웨이퍼형 태양전지와 비정질 박막형 태양전지로 구분된다. 또한 카드늄-텔룰라이드(CdTe)나 구리-인듐-갈륨-셀레늄(CIGS)의 화합물 박막태양전지, III-V족 태양전지, 염료감응 박막태양전지, 유기 박막태양전지를 대표적인 태양전지로 꼽을 수 있다.
이러한 태양전지의 에너지 변환효율은 태양전지로 흡수되는 태양광의 양에 크게 의존하며, 태양전지로 흡수되는 태양광 양을 높이기 위하여 태양전지의 가장 위층 또는 모듈 제작시 커버유리의 내부에 저반사 특성을 갖는 박막을 코팅한다.
일반적으로 빛이 투과되는 투명한 기판이 공기층에 노출되어 있을 경우에 기판의 양면에서 공기층과의 계면에서 각각 4%의 반사율 즉, 총 8%의 반사율을 갖는데, 반사율을 줄여주면 상대적으로 투과율 특성이 향상되어 태양전지로 흡수되는 태양광 양이 많아지게 된다.
태양전지에 주로 사용되는 저반사 특성의 박막은 한층 구조의 실리콘 질화물(SiN), 한층 구조의 실리콘 산화물(SiO), 한층 구조의 불화마그네슘(MgF) 또는 고글절과 저굴절 산화물의 적층형태의 박막으로 제조된다.
이중 실리콘 질화물은 사일렌(SiH4) 등의 독성가스를 사용하는 플라즈마 화학증착법으로 제조되어 생산공정에서 사고의 위험성이 존재하며, 한층 구조의 실리콘 질화물 또는 산화물 박막은 저반사 특성이 있기는 하지만 그 특성의 한계가 있으며, 고글절과 저굴절 산화물의 적층형태는 저반사 특성이 우수하지만, 플라즈마 보조의 전자빔 증착기를 이용하여 제조되기 때문에 대면적 크기의 대량생산에는 적합하지가 않다.
한층 구조의 불화마그네슘은 또한 플라즈마 보조의 전자빔 증착기를 이용하여 제조되기 때문에 대면적 크기의 대량생산에는 적합하지가 않다.
따라서, 제조공정의 안정성과 생산성을 향상시킬 수 있는 새로운 저반사 박막 제조방법이 요구되는 상황이다.
본 발명은 상기한 상황을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 산화물을 기판 상에 코팅하기 전에 아르곤 가스의 플라즈마 양이온을 기판에 먼저 충돌시켜 기판과 코팅될 산화물 박막 사이의 밀착력을 향상시켜 주는 태양전지용 저반사 박막 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 고굴절 산화물과 저굴절 산화물을 스퍼터링시켜 연속으로 4층, 5층 또는 6층의 박막으로 형성하여 기판의 반사율을 낮추어 주는 효과 및 고굴절 산화물과 저굴절 산화물 박막을 형성하면서 아르곤 가스의 플라즈마 양이온을 박막층에 충돌시켜 박막의 밀도와 광학적 특성이 향상된 저반사 박막의 형성이 이루어지도록 하는 태양전지용 저반사 박막 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은,
기판이 장착된 캐리어를 진공 챔버 내로 이송하는 단계; 플라즈마 발생장치에서 생성된 아르곤 가스의 플라즈마 양이온을 이송된 상기 기판의 한면에 충돌시키는 단계; 및 상기 기판의 한면에 산화물 박막을 형성하는 단계를 포함하며,
상기 산화물 박막을 형성하는 단계는, 상기 기판의 한면에 고굴절 산화물을 스퍼터링시켜 고굴절 산화물 박막층을 형성하는 단계(제1단계); 및 상기 고굴절 산화물 박막층에 저굴절 산화물을 스퍼터링시켜 저굴절 산화물 박막층을 형성하는 단계(제2단계)를 포함하되, 상기 제1단계 및 제2단계의 각각의 산화물 박막층이 4층 내지 6층이 되도록 순차적으로 산화물 박막층을 형성하는 것을 특징으로 하는 태양전지용 저반사 박막 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은,
기판이 장착된 캐리어를 진공 챔버 내로 이송하는 단계; 플라즈마 발생장치에서 생성된 아르곤 가스의 플라즈마 양이온을 이송된 상기 기판의 한면에 충돌시키는 단계; 및 상기 기판의 한면에 산화물 박막을 형성하는 단계를 포함하며,
상기 산화물 박막을 형성하는 단계는, 상기 기판의 한면에 고굴절 산화물을 스퍼터링시켜 고굴절 산화물 박막층을 형성하면서 아르곤 가스의 플라즈마 양이온을 박막층에 충돌시켜 고굴절 산화물 박막층을 형성하는 단계(제1단계); 및 상기 고굴절 산화물 박막층에 저굴절 산화물을 스퍼터링시켜 저굴절 산화물 박막층을 형성하면서 아르곤 가스의 플라즈마 양이온을 박막층에 충돌시켜 저굴절 산화물 박막층을 형성하는 단계(제2단계)를 포함하되, 상기 제1단계 및 제2단계의 각각의 산화물 박막층이 4층 내지 6층이 되도록 순차적으로 산화물 박막층을 형성하는 것을 특징으로 하는 태양전지용 저반사 박막 제조방법을 제공한다.
상기 캐리어는 평판 형태로 형성되고, 상기 캐리어 상에는 상기 기판이 배치될 수 있다.
상기 기판은 2 내지 10 mm의 두께를 가지는 소다라임유리, 저철분유리(저철분 무늬유리와 저철분 플로트유리 포함), 무알카리유리 또는 강화유리를 포함할 수 있다.
상기 기판은 CIGS 박막태양전지의 경우 배면전극(Mo), 레이저 방식의 1차 패턴, 광흡수층(CIGS), 버퍼층인 CdS 및 ZnO 등이 적층 코팅된 2 내지 10 mm의 두께를 가지는 소다라임유리, 저철분유리(저철분 무늬유리와 저 철분 플로트유리 포함), 무알카리유리 또는 강화유리를 포함할 수 있다
상기 고굴절 산화물은 Nb2O5, Ti2O3, Ta2O5 또는 ZrO2를 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 저굴절 산화물은 SiO2, MgF2, BaF2 또는 AlF3를 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 제조방법에 따르면, 산화물을 기판 상에 코팅하기 전에 아르곤 가스의 플라즈마 양이온을 기판에 먼저 충돌시켜 기판과 코팅될 산화물 박막 사이의 밀착력을 향상시켜 줄 수 있다.
또한, 본 발명의 제조방법에 따르면, 고굴절 산화물과 저굴절 산화물을 연속으로 4층, 5층 또는 6층의 박막으로 형성하여 기판의 반사율을 낮추어 줄 뿐 아니라, 고굴절 산화물과 저굴절 산화물 박막을 형성하면서 아르곤 가스의 플라즈마 양이온을 박막층에 충돌시켜 박막의 밀도와 광학적 특성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 저반사 박막 제조방법을 나타내는 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 저반사 박막 제조방법을 나타내는 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 저반사 박막 제조방법의 수행을 위한 진공코팅시스템의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에서 사용되는 기판 및 캐리어의 구성을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명에 일실시예에 따른 저반사 박막의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 6은 본 발명에 일실시예에 따른 4층의 박막으로 형성된 저반사 박막의 광학적 특성을 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 저반사 박막 제조방법을 나타내는 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 저반사 박막 제조방법의 수행을 위한 진공코팅시스템의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에서 사용되는 기판 및 캐리어의 구성을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명에 일실시예에 따른 저반사 박막의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 6은 본 발명에 일실시예에 따른 4층의 박막으로 형성된 저반사 박막의 광학적 특성을 나타낸 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 저반사 박막 제조방법을 나타내는 흐름도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 저반사 박막 제조방법은 기판이 장착된 캐리어(100)를 진공코팅시스템(10) 내로 이송하는 단계(S110), 플라즈마 발생장치에서 생성된 아르곤 가스의 플라즈마 양이온을 기판에 충돌시키는 단계(S120), 상기 기판 상에 고굴절 산화물과 저굴절 산화물을 연속으로 4층, 5층 또는 6층의 박막으로 형성하면서 아르곤 가스의 플라즈마 양이온을 박막층에 충돌시켜 산화물 박막을 형성하는 단계(S130, S140, S150, S160, S170, S180)를 포함한다.
또한, 도 2를 참조하면, 본 발명의 저반사 박막 제조방법은 기판이 장착된 캐리어(100)를 진공코팅시스템(10) 내로 이송하는 단계(S110), 플라즈마 발생장치에서 생성된 아르곤 가스의 플라즈마 양이온을 기판에 충돌시키는 단계(S120), 산화물 박막 형성 시 아르곤 가스의 플라즈마 양이온을 박막층에 충돌없이 상기 기판 상에 고굴절 산화물과 저굴절 산화물을 연속으로 4층, 5층 또는 6층의 산화물 박막을 형성하는 단계(S230, S240, S250, S260, S270, S280)를 포함한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 저반사 박막 제조방법을 수행하기 위한 진공코팅시스템의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 저반사 박막 제조방법을 수행하기 위해서는 다음과 같은 제조 설비를 마련한다.
우선, 내부에 기판(300)에 대한 플라즈마의 양이온을 기판에 충돌, 스퍼터링에 의한 코팅과 같은 공정이 수행될 수 있도록 하는 공간을 제공하는 진공코팅시스템(10)을 준비한다.
상기 진공코팅시스템(10)은 기판 처리 대상인 기판(300)이 로딩 및 언로딩된다.
여기서, 진공코팅시스템(10)은 장착된 기판(300)을 이송하기 위한 캐리어(100)를 진공코팅시스템(10)으로 장입하는 로드락 챔버(11a), 고진공을 만드는 제1 및 제2 버퍼 챔버(12a, 12b), 코팅을 하기 위한 프로세스 챔버(30) 및 기판(300)을 진공코팅시스템(10) 밖으로 배출하는 언로딩 챔버(11b)를 포함한다.
또한, 프로세스 챔버(30)는 프로세스 챔버(30)으로의 기판 입구와 기판 출구에 각각 설치되는 제1 및 제2 전송 챔버(13a, 13b)를 더 포함한다.
또한, 프로세스 챔버(30)은 제1 내지 제7 프로세스 챔버(14a, 14b, 14c, 14d, 14e, 14f, 14g)를 포함한다.
여기서, 캐리어(100)와 이에 관련된 구성에 대해서는 후술하기로 한다.
또한, 진공코팅시스템(10) 밖으로 배출된 기판이 장착된 캐리어(100)를 진공코팅시스템(10)으로 연속적으로 재장입하기 위하여 컨베이어(19)가 설치된다.
또한, 제1 및 제2 버퍼 챔버(12a,12b)에는 고진공을 만들기 위하여 터보분자펌프(TMP)(20)를 설치된다.
제1 내지 제7 프로세스 챔버(14a, 14b, 14c, 14d, 14e, 14f, 14g)에는 아르곤 가스 주입을 위한 가스 유량 제어기(Mass Flow Controller; MFC)(16)를 설치한다.
아르곤 가스의 주입에 의해, 제1 내지 제7 프로세스 챔버(14a, 14b, 14c, 14d, 14e, 14f, 14g)에서는 코팅 공정을 수행할 수 있다.
고굴절 산화물과 저굴절 산화물을 연속으로 4층, 5층 또는 6층의 박막으로 형성하는 저반사 박막을 코팅하기 위하여 제1 프로세스 챔버(14a)에는 플라즈마 발생장치(Plasma Gun)(17)가 설치되고, 제2, 제4 및 제6 프로세스 챔버(14b, 14d, 14f)에는 고굴절 산화물 타겟이 장착된 마그네트론 스퍼터링 건(Magnetron Sputtering Gun)(18)과 플라즈마 발생장치(17)를 설치하고, 제3, 제5 및 제7 프로세스 챔버(14c, 14e, 14g)에는 저굴절 산화물 타겟이 장착된 마그네트론 스퍼터링 건(18)과 플라즈마 발생장치(17)를 설치한다.
여기서, 제2 내지 제7 프로세스 챔버(14b, 14c, 14d, 14e, 14f, 14g)에는 코팅되는 산화물층의 두께를 조절할 수 있도록 스퍼터링 건 개수가 사용자의 필요에 따라 변경될 수 있다.
로드락 챔버(11a), 버퍼 챔버(12a), 제1 및 제2 전송 챔버(13a, 13b) 및 제1 내지 제7 프로세스 챔버(14a, 14b, 14c, 14d, 14e, 14f, 14g)에는 기판(300)에 대하여 소정의 열을 인가할 수 있도록 히터(15)가 각각 설치된다.
이와 같은 구조의 장치를 일반적으로 인라인 마그네트론 스퍼터링 장치라 일컫는다. 이와 같은 구성은 널리 알려진 공지의 기술이므로 이에 대한 더 이상의 상세한 설명은 생략한다.
도 4는 본 발명에서 사용되는 기판 캐리어의 구성을 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 캐리어(100)는 기판(300)을 진공코팅시스템(10) 내로 로딩하거나, 진공코팅시스템(10)에서 언로딩할 때 기판을 지지한다.
캐리어(100)는 소정의 면적을 갖는 평판 형태로 형성된다. 캐리어(100) 상에 기판 잡게(200)가 복수개로 배치되고, 기판 잡게(200)의 일측면에는 635mm×1,245mm 크기의 기판 2장이 배치된다.
여기서, 기판(300)은 10 mm 이하의 두께를 가지는 소다라임유리, 저철분유리(저철분 무늬유리와 저철분 플로트유리 포함), 무알카리유리 또는 강화유리를 포함할 수 있다.
상기 기판(300)은 CIGS 박막태양전지의 경우에 배면전극(Mo), 레이저 방식의 1차 패턴, 광흡수층(CIGS), 버퍼층인 CdS 및 ZnO 등이 적층 코팅된 2 내지 10 mm의 두께를 가지는 소다라임유리, 저철분유리(저철분 무늬유리와 저 철분 플로트유리 포함), 무알카리유리 또는 강화유리를 포함할 수 있다.
다시, 도 1을 참조하여 본 발명에 따른 제조방법을 설명하기로 한다.
도 4에는 기판(300) 장착 상태의 일실시예가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이 캐리어(100) 상에는 복수의 기판을 배치한다.
도 4를 참조하면, 캐리어(100) 상에는 기판 잡게(200)가 배치되어 있고, 기판 잡게(200) 상에는 635mm×1,245mm 크기의 기판 2장을 배치한다. 여기서, 기판의 크기 및 배치 개수는 사용자의 필요에 따라 변경될 수 있다.
기판(300)이 장착된 캐리어(100)를 진공코팅시스템(10)으로 장입하기 전에 먼저 로드락 챔버(11a)에 장입시킨다. 이후, 터보분자펌프(20)를 이용하여 로드락 챔버(11a) 내부를 아르곤 가스 분위로 약 10-3 Torr의 진공 상태로 만든다. 로드락 챔버(11a)를 이용하여 캐리어(100)를 진공코팅시스템(10) 내로 장입시킨다.
캐리어(100)가 장입되는 진공코팅시스템(10), 프로세스 챔버(30)는 다음과 같은 상태로 설정하는 것이 바람직하다.
즉, 히터(15)를 작동시켜 진공코팅시스템(10) 내부를 전체적으로 약 50℃로 가열한다. 그리고, 터보분자펌프(20)를 이용하여 제1 버퍼 챔버(12a)와 제1 및 제2 전송 챔버(13a, 13b)와 제1 내지 제7 프로세스 챔버(14a, 14b, 14c, 14d, 14e, 14f, 14g) 내부는 약 10-7 Torr의 진공상태로 설정한다.
이후, 진공코팅시스템(10) 내부의 온도는 전체적으로 약 200℃ 내지 280℃로 가열되고, 제2 버퍼 챔버(12b)는 약 10-7 Torr의 진공 상태로 설정하며, 언로딩 챔버(11b)의 내부는 아르곤 가스 분위기로 약 10-3 Torr의 진공 상태로 설정한다.
그리고, 코팅공정의 용이한 수행을 위하여 제1 및 제2 전송 챔버(13a, 13b)와 제1 내지 제7 프로세스 챔버(14a, 14b, 14c, 14d, 14e, 14f) 내로는 가스 유량 제어기(16)를 통하여 상기와 같이 아르곤 가스를 주입하여 약 10-3 Torr의 진공상태로 설정한다.
고굴절 산화물과 저굴절 산화물 타겟이 장착된 제2 내지 제7 프로세스 챔버(14b, 14c, 14d, 14e, 14f, 14g)의 스퍼터링 건(18)에 전원을 공급하여 타켓 표면에 묻어있는 이물질을 스퍼터링하여 제거한다.
로드락 챔버(11a)를 벤팅하고 기판이 장착된 캐리어를 로드락 챔버(11a)에 장입하고, 일반적인 저진공용 진공펌프인 로타리와 부스터 펌프를 이용하여 약 10-3 Torr의 진공상태를 만든다. 캐리어(100)는 제1 버퍼 챔버(12a)로 이송되면 제1 버퍼 챔버(12a)를 터보분자펌프(20)를 이용하여 약 10-7 Torr의 진공상태를 설정한 후, 소정량의 아르곤 가스를 주입하여 약 10-3 Torr의 진공상태로 설정한다.
위와 같이 진공코팅시스템(10) 내부의 설정이 완료되면, 캐리어(100)를 제1 전송 챔버(13a), 제1 내지 제7 프로세스 챔버(14a, 14b, 14c, 14d, 14e, 14f, 14g) 및 제2 전송 챔버(13b)로 일정한 속도로 이송하면서 고굴절 산화물과 저굴절 산화물을 스퍼터링시켜 연속으로 4층, 5층 또는 6층의 박막을 제조한다.
우선, 진공코팅시스템(10)에 포함되어 있는 제1 프로세스 챔버(14a)로 기판(300)을 이송(S110)한 후, 일정한 속도로 이송하면서 제1 프로세스 챔버(14a) 내에서 플라즈마 발생장치(17)에서 생성된 아르곤 가스의 플라즈마 양이온을 기판에 충돌시키는 단계(S120)를 수행한다.
소정 시간 동안 상기 단계(S120)를 수행한 후, 제2 프로세스 챔버(14b)로 기판(300)을 이송한다. 제2 프로세스 챔버(14b), 제3 프로세스 챔버(14c), 제4 프로세스 챔버(14d), 제5 프로세스 챔버(14e), 제6 프로세스 챔버(14f) 및 제7 프로세스 챔버(14g)에서는 고굴절 산화물 또는 저굴절 산화물 타겟이 장착된 스퍼터링 건(18)을 이용하여 산화물 타겟을 스퍼터링 시켜 기판(300) 표면에 산화물 박막층을 형성하면서, 동시에 플라즈마 발생장치(17)에서 아르곤 가스의 플라즈마 양이온을 생성시켜, 이를 코팅되고 있는 산화물 박막층에 충돌시키는 단계(S130, S140, S150, S160, S170, S 180)를 수행한다.
또한, 다른 일실시예에 따르면, 박막 형성시 아르곤 가스의 플라즈마 양이온을 박막층에 충돌없이 상기 기판 상에 고굴절 산화물과 저굴절 산화물을 연속으로 스퍼터링시켜 기판(300) 표면에 산화물 박막층을 형성하는 단계(S130, S140, S150, S160, S170)를 수행한다.
이때, 상기 고굴절 산화물은 Nb2O5, Ti2O3, Ta2O5 또는 ZrO2를 포함할 수 있으며, 상기 저굴절 산화물은 SiO2, MgF2, BaF2 또는 AlF3를 포함할 수 있다.
상기한 바와 같이, 고굴절 산화물과 저굴절 산화물이 연속으로 형성된 4층, 5층 또는 6층의 박막으로 형성하는 공정 수행에 의해 다음과 같은 저반사 박막을 형성할 수 있었다.
도 5는 본 발명에 의해 제조된 고굴절 산화물과 저굴절 산화물을 연속으로 4층, 5층 또는 6층의 박막으로 형성하는 저반사 박막의 구성을 나타내는 단면도이다.
기판(300) 상에 저반사 박막 형성이 완료되면, 약 10-7 Torr의 진공상태를 유지하고 있는 제2 버퍼챔버(12b)에 미량의 아르곤 가스를 주입하여 약 10-3 Torr의 진공상태를 만든 후, 캐리어(100)를 제2 전송 챔버(13b)에서 제2 버퍼 챔버(12b)로, 그 다음에 언로딩 챔버(111b)로 이송한다. 그리고, 챔버 내부를 벤트한 후, 기판(300)이 배치된 캐리어(100)를 진공코팅시스템(10) 밖으로 배출하는 단계를 거친다.
캐리어(100) 위에 배치된 기판(300)을 제거한 후에 컨베이어(19)를 이용하여 캐리어(100)를 로드락 챔버(11a) 앞으로 이송하면 한 번의 저반사 박막 제조가 끝남과 동시에 새로운 기판을 캐리어에 장착하여 상기의 단계를 반복적으로 실행하면 저반사 박막을 반복적으로 제조할 수 있다.
하기 표 1은 고굴절 산화물과 저굴절 산화물을 연속으로 4층의 박막으로 형성한 저반사 박막의 광학적 특성을 나타낸 표이다.
| 파장 (nm) | 반사율 (R, %) | 투과율 (T, %) | T+R (%) | 흡수율 (A, %) |
| 530 | 4.771717548 | 95.0057373 | 99.77745 | 0.222545 |
| 531 | 4.758595943 | 95.01599884 | 99.77459 | 0.225405 |
| 532 | 4.764043808 | 95.01689148 | 99.78094 | 0.219065 |
| 533 | 4.76587677 | 95.00241852 | 99.7683 | 0.231705 |
| 534 | 4.773006439 | 95.00608826 | 99.77909 | 0.220905 |
| 535 | 4.768083096 | 95.01154327 | 99.77963 | 0.220374 |
| 536 | 4.769359589 | 95.0045929 | 99.77395 | 0.226048 |
| 537 | 4.764653683 | 95.01875305 | 99.78341 | 0.216593 |
| 538 | 4.766201019 | 95.01089478 | 99.7771 | 0.222904 |
| 539 | 4.784184933 | 95.01031494 | 99.7945 | 0.2055 |
| 540 | 4.787537098 | 95.00754547 | 99.79508 | 0.204917 |
도 6은 본 발명에 의해 고굴절 산화물과 저굴절 산화물을 연속으로 4층의 박막으로 형성한 저반사 박막의 광학적 특성을 나타낸 그래프이다.
도 6에서 b와 c는 투과율과 반사율을 각각 나타낸 것이며, 제1 프로세스 챔버(14a)에서 플라즈마 발생장치(17)에서 생성된 아르곤 가스의 플라즈마 양이온을 기판에 충돌시키는 단계(S120)를 수행하고, 제2 프로세스 챔버(14b), 제3 프로세스 챔버(14c), 제4 프로세스 챔버(14d) 및 제5 프로세스 챔버(14e)로 이송하면서 박막 형성 시 아르곤 가스의 플라즈마 양이온을 박막층에 충돌없이 고굴절 산화물, 저굴절 산화물, 고굴절 산화물 및 저굴절 산화물을 연속으로 4층의 박막을 형성하는 단계(S230, S240, S250, S260)를 수행한 것으로서, 530 내지 540nm 파장 영역에서 투과율은 95% 이상, 반사율은 4.8% 이하이었다.
일반적으로 빛이 투과되는 투명한 기판이 공기층에 노출되어 있을 경우에 기판의 양면에서 공기층과의 계면에서 각각 4%의 반사율 즉, 총 8%의 반사율을 갖는데, 이에 비해 고굴절 산화물, 저굴절 산화물, 고굴절 산화물 및 저굴절 산화물을 연속으로 4층의 박막을 형성하였을 때 반사율은 4.8% 이하로 광학적 특성이 향상됨을 발견할 수 있다.
또한, 산화물을 기판 상에 코팅하기 전에 아르곤 가스의 플라즈마 양이온을 기판에 먼저 충돌시킨 후에 산화물 박막층을 형성하는 새로운 제조방법으로 제조된 산화물 박막은 밀착력 시험결과, 산화물 박막층이 기판으로부터 박리되는 현상이 없음을 발견하였다.
이는 산화물을 기판 상에 코팅하기 전에 아르곤 가스의 플라즈마 양이온을 기판에 먼저 충돌시켜 기판과 코팅될 산화물 박막 사이의 밀착력이 향상되었음을 의미하는 것이다.
한편, 저반사 박막층 제조 공정에 다음과 같은 공정이 추가될 수 있다.
즉, 제1 프로세스 챔버(14a)에서 플라즈마 발생장치(17)에서 생성된 아르곤 가스의 플라즈마 양이온을 기판에 충돌시키는 단계(S120)를 수행하고, 제2 프로세스 챔버(14b), 제3 프로세스 챔버(14c), 제4 프로세스 챔버(14d) 및 제5 프로세스 챔버(14e)로 이송하면서 고굴절 산화물, 저굴절 산화물, 고굴절 산화물 및 저굴절 산화물을 연속으로 4층의 박막을 형성하면서 아르곤 가스의 플라즈마 양이온을 생성시켜, 이를 코팅되고 있는 산화물 층에 충돌시키는 단계(S130, S140, S150, S160)를 수행해도 박막의 밀도가 향상된 상기와 유사한 저반사 특성의 박막을 제조할 수 있다.
또한, 제1 프로세스 챔버(14a)에서 플라즈마 발생장치(17)에서 생성된 아르곤 가스의 플라즈마 양이온을 기판에 충돌시키는 단계(S120)를 수행하고, 제2 프로세스 챔버(14b), 제3 프로세스 챔버(14c), 제4 프로세스 챔버(14d), 제5 프로세스 챔버(14e) 및 제6 프로세스 챔버(14f)로 이송하면서 고굴절 산화물, 저굴절 산화물, 고굴절 산화물, 저굴절 산화물 및 고굴절 산화물을 연속으로 5층의 박막을 형성하면서 아르곤 가스의 플라즈마 양이온을 생성시켜, 이를 코팅되고 있는 산화물 층에 충돌시키는 단계(S130, S140, S150, S160, S170), 또는 플라즈마 충돌없이 박막층을 형성하는 단계(S230, S240, S250, S260, S270)를 수행해도 상기와 유사한 저반사 특성의 박막을 제조할 수 있을 것이다.
또한, 제1 프로세스 챔버(14a)에서 플라즈마 발생장치(17)에서 생성된 아르곤 가스의 플라즈마 양이온을 기판에 충돌시키는 단계(S120)를 수행하고, 제2 프로세스 챔버(14b), 제3 프로세스 챔버(14c), 제4 프로세스 챔버(14d), 제5 프로세스 챔버(14e), 제6 프로세스 챔버(14f) 및 제7 프로세스 챔버(14g)로 이송하면서 고굴절 산화물, 저굴절 산화물, 고굴절 산화물, 저굴절 산화물, 고굴절 산화물 및 저굴절 산화물을 연속으로 6층의 박막을 형성하면서 아르곤 가스의 플라즈마 양이온을 생성시켜, 이를 코팅되고 있는 산화물 층에 충돌시키는 단계(S130, S140, S150, S160, S170, S180), 또는 플라즈마 충돌없이 박막층을 형성하는 단계(S230, S240, S250, S260, S270, S280)를 수행해도 박막의 밀도가 향상된 상기와 유사한 저반사 특성의 박막을 제조할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
10: 진공 코팅 시스템
11a : 로드락 챔버
11b : 언로딩 챔버
12a, 12b: 제1 및 제2 버퍼 챔버
13a, 13b: 제1 및 제2 전송 챔버
14a: 제1 프로세스 챔버
14b, 14c, 14d, 14e, 14f, 14g : 제2, 제3, 제4, 제5, 제6 및 제7 프로세스 챔버
15: 히터
16: 가스 유량 제어기
17: 플라즈마 발생 장치
18: 마그네트론 스퍼터링 건
19: 컨베이어
20: 터보분자펌프
30: 프로세스 챔버
100: 캐리어
200: 기판잡게
300: 기판
310: 고굴절 산화물 코팅층
320: 저굴절 산화물 코팅층
11a : 로드락 챔버
11b : 언로딩 챔버
12a, 12b: 제1 및 제2 버퍼 챔버
13a, 13b: 제1 및 제2 전송 챔버
14a: 제1 프로세스 챔버
14b, 14c, 14d, 14e, 14f, 14g : 제2, 제3, 제4, 제5, 제6 및 제7 프로세스 챔버
15: 히터
16: 가스 유량 제어기
17: 플라즈마 발생 장치
18: 마그네트론 스퍼터링 건
19: 컨베이어
20: 터보분자펌프
30: 프로세스 챔버
100: 캐리어
200: 기판잡게
300: 기판
310: 고굴절 산화물 코팅층
320: 저굴절 산화물 코팅층
Claims (7)
- 삭제
- 기판이 장착된 캐리어를 진공 챔버 내로 이송하는 단계; 플라즈마 발생장치에서 생성된 아르곤 가스의 플라즈마 양이온을 이송된 상기 기판의 한면에 충돌시키는 단계; 및 상기 기판의 한면에 산화물 박막을 형성하는 단계를 포함하며,
상기 산화물 박막을 형성하는 단계는, 상기 기판의 한면에 첫 번째 코팅층으로 고굴절 산화물을 스퍼터링시켜 고굴절 산화물 박막층을 형성하면서 아르곤 가스의 플라즈마 양이온을 박막층에 충돌시켜 고굴절 산화물 박막층을 형성하는 단계(제1단계); 및 상기 고굴절 산화물 박막층에 저굴절 산화물을 스퍼터링시켜 저굴절 산화물 박막층을 형성하면서 아르곤 가스의 플라즈마 양이온을 박막층에 충돌시켜 저굴절 산화물 박막층을 형성하는 단계(제2단계)를 포함하되, 상기 제1단계 및 제2단계의 각각의 산화물 박막층이 4층 내지 6층이 되도록 순차적으로 산화물 박막층을 형성하며,
상기 기판은 배면전극, 레이저 방식의 1차 패턴, 광흡수층 및 버퍼층으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 적층 코팅된 소다라임유리, 저철분유리, 무알카리유리 또는 강화유리 중에서 선택된 어느 하나이고,
상기 고굴절 산화물은 Nb2O5, Ti2O3, Ta2O5 또는 ZrO2 중에서 선택된 어느 하나이며, 상기 저굴절 산화물은 SiO2, MgF2, BaF2 또는 AlF3 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 CIGS 박막태양전지용 저반사 박막 제조방법. - 삭제
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Citations (1)
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|---|---|---|---|---|
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2011
- 2011-12-13 KR KR1020110133379A patent/KR101161730B1/ko not_active IP Right Cessation
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101020766B1 (ko) * | 2010-08-13 | 2011-03-09 | (주)유시스텍 | 투명성 전도박막 제조방법 |
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