KR101168662B1 - 박막 태양전지 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 기판 준비 단계; 기판이 장착된 캐리어를 진공 챔버 내로 이송하는 단계; 플라즈마 발생장치에서 생성된 플라즈마 양이온을 이송된 상기 기판의 일면에 충돌시키는 단계; 상기 기판의 일면 상에 몰리브덴을 스퍼터링시켜 배면 전극을 형성하는 단계; 상기 플라즈마 양이온을 상기 배면 전극에 충돌시키는 단계; 및 상기 배면 전극층이 형성된 상기 기판을 상기 진공 챔버에서 배출하는 단계를 포함하는 박막 태양전지의 제조방법을 제공한다.
상기와 같이 구성된 본 발명은 몰리브덴으로 이루어지는 태양전지의 배면전극이 스퍼터링 공정에 의해 형성되고, 몰리브덴 박막층을 형성하면서 플라즈마의 양이온을 박막층에 충돌시켜 몰리브덴 박막층으로 이루어진 배면 전극의 전기적 특성이 향상되고, 배면 전극의 밀착력이 향상될 수 있다.

Description

박막 태양전지 제조방법{Manufacturing method for thin-film type solar cell}
본 발명은 박막 태양전지 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 몰리브덴 타겟을 스퍼터링하여 배면 전극을 형성하고, 배면 전극에는 플라즈마 양이온을 충돌시켜 전기적 특성이 향상되도록 하는 박막 태양전지 제조방법에 관한 것이다.
태양전지(Solar Cell)는 태양광을 직접 전기로 변환시키는 태양광 발전의 핵심소자이다.
최근, 태양 에너지로부터 전기 에너지를 생산하는 태양전지에 대한 관심이 급증하고 있다. 다만, 태양전지의 낮은 광전 변환 효율은 개선되어야 할 과제이다.
박박형 CIGS 태양전지는 단결정 실리콘이나 다결정 실리콘에 비해 그 효율이 높은 것으로 보고된 바 있다. 여기서, CIGS는 Cu(In1-xGax)(Se1-ySy)2, Cu(In1-xGax)Se2, CuInS 등을 포함함을 나타낸다.
CIGS 박막태양전지 전체공정은 크게 기판세정, 배면전극(Mo), 레이저 방식의 1차 패턴, 광흡수층(CIGS), 버퍼층인 Cd(카드늄)S 및 Zn(아연)O, 기계적 방식의 2차 패턴, 상부전극(Al(알루미늄)ZnO)), 기계적 방식의 3차 패턴, 알루미늄-은 배선, 모듈레이션 등의 순서로 이루어진다.
상기한 공정 중, 이중에 셀레늄과 황을 포함하는 광흡수층은 500℃ 이상의 고온 공정을 필요로 하기 때문에 셀레늄이 배면전극 내부로의 확산될 가능성이 낮아야 한다. 또한 CIGS 박막태양전지의 배면전극으로 사용되기 위해서는 높은 융점, 낮은 오옴접촉(ohmic contact)과 셀레늄 분위기에서의 고온에 대한 안정성이 요구되므로 현재는 몰리브덴 금속이 CIGS 박막태양전지 배면전극에 주로 사용된다.
종래의 기술에 의한 배면전극인 몰리브덴 박막의 제조방법은 다음과 같다. 먼저, 기판을 진공 챔버에 장입한 후 약 10-7 Torr의 초기 진공상태를 만들고, 약 200℃로 기판에 온도을 가한 후, 아르곤 가스를 미량 주입하여 약 10-3 Torr의 진공상태를 만든다. 그 다음에 마그네트론 스퍼터링 방식으로 규소산화물(SiO2) 타겟이 붙여진 구리음극에 RF(교류) 전원을 인가하여 SiO2 박막을 성막하고, 몰리브덴 타겟이 붙여진 구리음극에 DC(직류) 전원을 인가하여 몰리브덴박막을 제조한다. 기판이 소다라임 글라스 재질인 경우, SiO2 박막의 성막을 생략할 수 있다.
몰리브덴 배면전극을 제조할 때 기판과 몰리브덴 박막 사이의 밀착력을 위하여 밀착력이 좋은 몰리브덴 박막과 전도성이 좋은 몰리브덴 박막층, 즉 진공도 조건을 이용한 두층의 몰리브덴 박막으로 구성되는데, 이는 생산 공정에서 진공도 조건을 달리하여 스퍼터링 방식으로 구현하기 위해서는 장비의 구성이 복잡해지고 또한 생산성이 저하되는 문제점을 가지고 있다.
또한 기판과 몰리브덴 박막 사이의 밀착력을 좋지 않을 경우에는 고온공정의 CIGS 광흡수층 제조 후에 몰리브덴 박막과 CIGS층이 함께 기판으로부터 박리되는 현상이 발생되며, 이는 에너지 변환효율에 부정적 영향을 준다.
그리고 CIGS 박막태양전지의 광흡수층의 제조는 500℃ 이상의 고온 공정을 필요로 하기 때문에 셀레늄이 배면전극 내부로의 확산될 가능성이 있고, 셀레늄이 몰리브덴 박막으로 확산 되면 몰리브덴-셀레늄(MoSe2) 층이 새롭게 만들어지게 된다. 일반적으로 몰리브덴-셀레늄층의 두께가 적정 두께이면 CIGS 박막태양전지의 에너지 변환효율에 긍적적 효과로 적용되지만, 적정두께 이상으로 만들어 지면 CIGS 박막태양전지의 저항을 증가시켜 에너지 변환효율에 부정적 효과로 적용된다.
따라서, 상기와 같은 문제 해결을 위한 새로운 제조방법을 필요로 하고 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 몰리브덴 박막층으로 이루어지는 태양전지의 배면전극이 스퍼터링 공정에 의해 형성되고, 플라즈마의 양이온을 몰리브덴 박막층에 충돌시켜 박막의 전기적 특성(저항 감소)이 향상되고, 몰리브덴 박막층의 밀착력이 향상되도록 하는 박막 태양전지 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 기판 준비 단계; 기판이 장착된 캐리어를 진공 챔버 내로 이송하는 단계; 플라즈마 발생장치에서 생성된 플라즈마 양이온을 이송된 상기 기판의 일면에 충돌시키는 단계; 상기 기판의 일면 상에 몰리브덴을 스퍼터링시켜 배면 전극을 형성하는 단계; 상기 플라즈마 양이온을 상기 배면 전극에 충돌시키는 단계; 및 상기 배면 전극층이 형성된 상기 기판을 상기 진공 챔버에서 배출하는 단계를 포함하는 박막 태양전지의 제조방법을 제공한다.
상기 캐리어는 평판 형태로 형성되고, 상기 캐리어 상에는 상기 기판이 배치될 수 있다.
상기 기판은 두께 4 mm 이하의 소다라임유리, 저철분유리, 무알카리유리 또는 강화유리를 포함할 수 있다.
상기 기판은 규소산화물 또는 규소질화물 등의 절연층이 코팅된 1 mm 이하의 두께를 가지는 스테인레스스틸 포일과 3 mm 이하의 두께를 가지는 폴리이미드(PI)를 포함할 수 있다.
상기 진공 챔버는 제1 내지 제5 프로세스 챔버를 포함할 수 있다.
상기 플라즈마 양이온을 상기 기판의 일면에 충돌시키는 단계는 상기 제1 프로세스 챔버에서 수행될 수 있다.
상기 배면 전극을 형성하는 단계와 상기 플라즈마 양이온을 상기 배면 전극에 충돌시키는 단계는 상기 제2 내지 제5 프로세스 챔버에서 각각 수행될 수 있다.
상기 몰리브덴은 순수 몰리브덴(Mo) 혹은 순수 몰리브덴(Mo)에 네오디뮴(Nd)이 5 내지 15% 도핑될 수 있다.
상기 배면 전극은 두께가 0.14 내지 0.57㎛ 일 수 있다.
상기와 같은 본 발명은, 몰리브덴으로 이루어지는 태양전지의 배면전극이 형성된 후 배면 전극에 플라즈마의 양이온을 박막층에 충돌시켜 박막의 전기적 특성이 향상되고, 박막의 밀착력이 향상되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 태양전지 제조방법의 구성을 나타내는 흐름도이다.
도 2는 본 발명에 따른 박막 태양전지 제조방법의 수행을 위한 진공 챔버의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명에서 사용되는 기판 캐리어와 기판 캐리어 상의 기판 장착 상태를 나타내는 도면이다.
도 4는 기판 상에 형성된 몰리브덴 박막층의 일예를 나타내는 단면도이다.
도 5는 기판 상의 몰리브덴 박막층 형성 후, 플라즈마의 양이온을 박막층에 충돌시켰을 때의 박막층의 특성 변화를 나타내는 그래프이다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 태양전지 제조방법의 구성을 나타내는 흐름도이다.
도 1을 참조하면, 박막 태양전지 제조방법은, 기판 준비 단계(S110), 캐리어를 이송하는 단계(S120), 플라즈마 양이온을 기판에 충돌시키는 단계(S130), 배면 전극을 형성하는 단계(S140), 플라즈마 양이온을 배면 전극에 충돌시키는 단계(S150) 및 기판을 배출하는 단계(S160)를 포함한다.
또한, 도 2는 본 발명에 따른 박막 태양전지 제조방법의 수행을 위한 진공 챔버의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 박막 태양전지 제조방법을 수행하기 위해서는 다음과 같은 제조 설비를 마련한다.
우선, 내부에 기판(300)에 대한 스퍼터링, 코팅과 같은 공정이 수행될 수 있도록 하는 공간을 제공하는 진공 챔버(10)를 준비한다.
진공 챔버(10)로는 처리 대상인 기판(300)이 로딩 및 언로딩된다.
여기서, 진공 챔버(10)는 장착된 기판(300)을 이송하기 위한 캐리어(100)의 진공 챔버(10)로의 장입을 용이하게 로드락 챔버(11a), 고진공을 만드는 제1 및 제2 버퍼 챔버(12a, 12b), 기판(300)에 대한 스퍼터링 공정을 수행하는 프로세스 챔버(14) 및 기판(300)을 진공 챔버(10) 밖으로 배출하는 언로딩 챔버(11b)를 포함한다.
또한, 프로세스 챔버(14)는 프로세스 챔버(14)의 챔버 입구와 챔버 출구에 각각 설치되는 제1 및 제2 전송 챔버(13a, 13b)를 더 포함한다.
또한, 프로세스 챔버(14)는 제1 내지 제5 프로세스 챔버(14a, 14b, 14c, 14d, 14e)를 더 포함한다. 여기서, 프로세스 챔버(14)는 5개의 챔버를 포함하고 있으나, 챔버의 포함 개수는 필요에 따라 변경될 수 있다.
여기서, 캐리어(100)와 이에 관련된 구성에 대해서는 후술하기로 한다.
또한, 진공 챔버(10) 밖으로 캐리어(100)를 배출하고, 새로운 기판이 장착된 캐리어(100)를 진공 챔버(10)로 연속적으로 재장입하기 위하여 컨베이어(19)가 설치된다.
또한, 제1 및 제2 버퍼 챔버(12a, 12b)에는 버퍼 챔버 내부를 고진공으로 설정하기 위하여 터보분자펌프(TMP)(15)가 설치된다.
제1 내지 제5 프로세스 챔버(14a, 14b, 14c, 14d, 14e)에는 아르곤 가스 주입을 위한 가스 유량 제어기(Mass Flow Controller; MFC)(16)가 설치된다. 아르곤 가스의 주입에 의해, 제1 내지 제5 프로세스 챔버(14a, 14b, 14c, 14d, 14e) 내에는 기판에 대한 스퍼터링 공정 분위기가 조성될 수 있다.
기판 상에 몰리브덴(Mo) 배면 전극의 형성을 위해 제1 프로세스 챔버(14a)에는 프라즈마 발생장치(Plasma Gun)(17)가 설치되고, 제2 내지 제5 프로세스 챔버( 14b, 14c, 14d, 14e)에는 몰리브덴 타겟이 장착된 마그네트론 스퍼터링 건(Magnetron Sputtering Gun)(18)과 플라즈마 발생장치(17)가 설치된다.
로드락 챔버(11a), 버퍼 챔버(12a), 제1 및 제2 전송 챔버(13a, 13b) 및 제1 내지 제5 프로세스 챔버(14a, 14b, 14c, 14d, 14e)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 3은 본 발명에서 사용되는 기판 캐리어와 기판 캐리어 상의 기판 장착 상태를 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 캐리어(100)는 기판(300)을 진공 챔버(10) 내로 로딩하거나, 진공 챔버(10)에서 언로딩할 때 기판(300)을 지지한다.
캐리어(100)는 소정의 면적을 갖는 평판 형태로 형성된다. 캐리어(100) 상에 기판 잡게(200)가 복수개로 배치될 수 있다.
다시, 도 1을 참조하여 본 발명에 따른 제조 방법을 설명하기로 한다.
우선, 기판(300)을 준비한다(S110).
준비되는 기판(300)은 4 mm 이하의 두께를 가지는 소다라임유리, 저철분 유리, 무알카리 유리 또는 강화유리를 사용한다.
또한, 기판(300)은 규소산화물 또는 규소질화물 등의 절연층이 코팅된 1 mm 이하의 두께를 가지는 스테인레스 스틸 포일과 3 mm 이하의 두께를 가지는 폴리이미드(PI)를 포함할 수 있다.
기판(300)은 635mm×1,245mm 크기로서, 기판 잡게(200)의 일측면에 2장이 배치된다. 여기서, 기판의 크기 및 배치 개수는 사용자의 필요에 따라 변경될 수 있다.
기판(300)이 장착된 캐리어(100)는 진공 챔버(10)에서 먼저 로드락 챔버(11a)에 장입된다(S120).
로드락 챔버(11a) 내부는 터보분자펌프(20)를 이용하여 약 10-3 Torr의 진공 상태가 되는 것이 바람직하다.
캐리어(100)가 장입되는 진공 챔버(10)와 프로세스 챔버(14)는 다음과 같은 상태로 설정하도록 한다.
즉, 히터(15)를 작동시켜 진공 챔버(10) 내부를 전체적으로 약 50℃로 가열한다. 그리고, 터보분자펌프(20)를 이용하여 제1 버퍼 챔버(12a), 제1 및 제2 전송 챔버(13a, 13b) 및 제1 내지 제5 프로세스 챔버(14a, 14b, 14c, 14d, 14e) 내부는 약 10-7 Torr의 진공상태로 설정된다.
이후, 히터(15)의 동작량을 증가시켜 진공 챔버(10) 내부의 온도가 전제적으로 약 200℃가 되도록 한다. 그리고, 제2 버퍼 챔버(14b)는 약 10-7 Torr의 진공 상태로 설정하며, 언로딩 챔버(12b)의 내부는 약 10-3 Torr의 진공 상태로 설정한다.
그리고, 코팅 공정의 용이한 수행을 위하여 제1 및 제2 전송 챔버(11a, 11b)와 제1 내지 제5 프로세스 챔버(14a, 14b, 14c, 14d, 14e) 내로는 가스 유량 제어기(16)를 통하여 아르곤 가스를 주입하여 약 10-3 Torr의 진공상태로 설정한다.
몰리브덴 타겟이 장착된 스퍼터링 건(18)에 전원을 공급하여 타겟 표면상의 이물질을 스퍼터링하여 제거한다.
터보분자펌프(20)를 이용하여 로드락 챔버(11a) 내부의 공기가 외부로 벤팅(venting)되어, 로드락 챔버(11a)의 내부는 약 10-3 Torr의 진공상태로 설정된다.
기판이 장착된 캐리어는 로드락 챔버(11a)에 장입된다.
로드락 챔버(11a)에 장입된 캐리어(100)는 이후, 제1 버퍼 챔버(12a)로 이송된다. 이때, 제1 버퍼 챔버(12a)의 내부는 약 10-7 Torr의 진공상태로 설정된다. 이후, 제1 버퍼 챔버(12a)의 내부에는 소정량의 아르곤 가스가 주입되어, 약 10-3 Torr의 진공상태로 설정된다.
위와 같이 진공 챔버(10) 내부의 설정이 완료되면, 캐리어(100)는 제1 및 제2 전송 챔버(13a, 13b)와 제1 내지 제5 프로세스 챔버(14a, 14b, 14c, 14d, 14e)로 순차적으로 일정한 속도로 이송하면서 배면 전극으로서 활용되는 몰리브덴(Mo) 박막층이 형성되도록 한다.
우선, 진공 챔버(10)에 포함되어 있는 제1 프로세스 챔버(14a)로 기판(300)을 이송한 후, 제1 프로세스 챔버(14a) 내에서는 플라즈마 발생장치(17)에서 생성된 플라즈마 양이온을 기판에 충돌시키는 단계(S130)가 수행된다. 이때, 플라즈마 양이온은 기판(300)의 일면 즉, 몰리브덴(Mo) 박막층이 형성되는 층에 충돌한다.
소정 시간 동안 상기 단계(S130)를 수행한 후, 제2 프로세스 챔버(14b)로 기판(300)을 이송한다. 제2 프로세스 챔버(14b)에서는 스퍼터링 건(18)를 이용하여 몰리브덴 타겟을 스퍼터링 시켜 기판(300) 표면에 제1 몰리브덴 박막층(310a)을 형성한다.
이때 사용되는 몰리브덴(Mo)은 순도 100% 이거나 순도 100%의 몰리브덴(Mo)에 네오디뮴(Nd)이 5 내지 15% 도핑(doping)되어 있는 몰리브덴(Mo)일 수 있다.
도 4는 기판 상에 형성된 몰리브덴 박막층의 일예를 나타내는 단면도이다.
또한, 기판(300) 표면 즉, 몰리브덴 박막층이 형성되는 면에는 사용자가 필요로 하는 전극의 형태에 맞추어 배면 전극이 패터닝(patterning)되어 있는 것이 바람직하다. 배면 전극의 패터닝 공정은 이 분야에서는 널리 알려진 공지의 기술이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
제1 몰리브덴 박막층(310a)이 형성되면, 플라즈마 발생장치(17)에서 플라즈마의 양이온을 생성시켜, 이를 제1 몰리브덴 박막층(310a)에 충돌시키는 단계(S150)를 수행한다.
제1 몰리브덴 박막층(310a)에 플라즈마의 양이온이 충돌되면, 제1 몰리브덴 박막층(310a)은 기판(300)과의 접착력이 향상될 수 있다.
여기서, 제2 프로세스 챔버(14b)에서 제1 몰리브덴 박막층(310a)이 형성된 기판(300)은 제3 내지 제5 프로세스 챔버(14c, 14d, 14e)로 차례대로 이동하면서, 스퍼터링을 실시하여 제2 내지 제4 몰리브덴 박막층(310b, 310c, 310d)이 차례대로 형성되도록 한다.
각각의 제3 내지 제5 프로세스 챔버(14c, 14d, 14e)에서 제2 내지 제4 몰리브덴 박막층(310b, 310c, 310d)이 각각 형성될 때마다 플라즈마 양이온을 발생시켜 충돌시키는 단계(S150)를 수행하는 것이 바람직하다.
상기와 같이, 제1 내지 제5 프로세스 챔버(14a, 14b, 14c, 14d, 14e)에서 기판(300)의 일면에 대하여 형성된 제1 내지 제4 몰리브덴 박막층(310a, 310b, 310c, 310d)은 배면 전극(310)을 이룬다.
여기서, 배면 전극(310)의 두께는 0.14 내지 0.57㎛ 로 형성될 수 있다.
본 실시예에서, 배면 전극(310)은 제1 내지 제4 몰리브덴 박막층(310a, 310b, 310c, 310d)을 포함하고 있으나, 배면 전극(310)의 두께를 만족하는 범위내에서 박막층을 단일개로 포함할 수도 있고, 4개 이상으로 포함할 수 도 있다.
기판(300) 상에 배면 전극(310)의 형성이 완료되면, 약 10-7 Torr의 진공상태를 유지하고 있는 제2 버퍼챔버(12b)에 미량의 아르곤 가스를 주입하여 약 10-3 Torr의 진공상태로 설정한다. 그리고, 캐리어(100)가 제2 전송 챔버(13b)에서 제2 버퍼 챔버(12b)로, 그 다음에 언로딩 챔버(111b)로 이송된다.
이후, 진공 챔버(10) 내부를 벤트한 후, 기판(300)이 배치된 캐리어(100)를 진공코팅시스템(10) 밖으로 배출하는 단계를 거친다(S160).
이후, 기판(300)은 태양 전지 제조 공정의 나머지 공정에 투입된다.
도 5는 기판 상의 몰리브덴 박막층 형성 후, 플라즈마의 양이온을 박막층에 충돌시켰을 때의 박막층의 특성 변화를 나타내는 그래프이다.
도 5를 참조하면, 배면 전극을 형성하는 몰리브덴 박막층의 두께가 증가할 수록 박막층의 저항은 적어짐을 알 수 있다.
이를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 5의 a는 제2 프로세스 챔버(14a)에서 제1 몰리브덴 박막층(310a)을 형성한 후, 플라즈마 양이온을 제1 몰리브덴 박막층(310a)에 충돌시키는 공정 수행이 없는 상태에서의 제1 몰리브덴 박막층(310a)의 두께와 면저항을 나타낸다. a 상태에서의 제1 몰리브덴 박막층(310a)의 두께는 0.15㎛, 면저항은 2.74Ω/sq 임을 알 수 있다.
도 5의 b는 제2 프로세스 챔버(14b)에서 형성된 제1 몰리브덴 박막층(310a)에 대하여 플라즈마 양이온을 충돌시킨 후의 제1 몰리브덴 박막층(310a)의 두께와 면저항을 나타낸다. b 상태에서의 제1 몰리브덴 박막층(310a)의 두께는 0.14㎛, 면저항은 2.44Ω/sq 임을 알 수 있다.
도 5의 c는 제3 프로세스 챔버(14c)에서 제2 몰리브덴 박막층(310b)을 형성한 후, 플라즈마 양이온을 제2 몰리브덴 박막층(310b)에 충돌시키는 공정 수행이 없는 상태에서의 제1 및 제2 몰리브덴 박막층(310a, 310b)의 두께와 면저항을 나타낸다. c 상태에서의 제1 및 제2 몰리브덴 박막층(310a, 310b)의 두께는 0.36㎛, 면저항은 1.20Ω/sq 임을 알 수 있다.
도 5의 d는 제3 프로세스 챔버(14c)에서 형성된 제2 몰리브덴 박막층(310b)에 대하여 플라즈마 양이온을 충돌시킨 후의 제1 및 제2 몰리브덴 박막층(310a, 310b)의 두께와 면저항을 나타낸다. d 상태에서의 제1 및 제2 몰리브덴 박막층(310a, 310b)의 두께는 0.35㎛, 면저항은 1.03Ω/sq 임을 알 수 있다.
도 5의 e는 제4 프로세스 챔버(14d)에서 제3 몰리브덴 박막층(310c)을 형성한 후, 플라즈마 양이온을 제3 몰리브덴 박막층(310c)에 충돌시키는 공정 수행이 없는 상태에서의 제1 내지 제3 몰리브덴 박막층(310a, 310b, 310c)의 두께와 면저항을 나타낸다. e 상태에서의 제1 내지 제3 몰리브덴 박막층(310a, 310b, 310c)의 두께는 0.57㎛, 면저항은 0.76Ω/sq 임을 알 수 있다.
도 5에서 f는 제4 프로세스 챔버(14d)에서 형성된 제3 몰리브덴 박막층(310c)에 대하여 플라즈마 양이온을 충돌시킨 후의 제1 내지 제3 몰리브덴 박막층(310a, 310b, 310c)의 두께와 면저항을 나타낸다. f상태에서의 제1 내지 제3 몰리브덴 박막층(310a, 310b, 310c)의 두께는 0.51㎛, 면저항은 0.61Ω/sq임을 알 수 있다.
도면에는 미도시되어 있으나, 제5 프로세스 챔버(14e)에서 형성된 제4 몰리브덴 박막층(310d)에 대하여 플라즈마 양이온을 충돌시키는 공정을 수행한다면, 제1 내지 제4 몰리브덴 박막층(310a, 310b, 310c, 310d)의 면저항은 0.61Ω/sq 보다 낮아짐을 예측할 수 있다.
일반적으로 몰리브덴 박막의 면저항은 도 5의 a, c 및 e와 같이 두께가 두꺼울수록 낮아진다. 하지만 도 5의 b, d 및 f와 같이 몰리브덴 박막층을 형성하면서 플라즈마 양이온을 몰리브덴 박막층 위에 충돌시켰을 때 도 5의 a, c 및 e 보다 상대적으로 두께가 낮음에도 면저항이 낮아짐을 알 수 있다. 이는 플라즈마 양이온을 몰리브덴 박막층 위에 충돌시켜, 몰리브덴 박막층의 밀도가 향상되어 얻을 수 있다.
[표 1]은 도 5에 도시된 a, b, c, d, e, f 값의 이해를 용이하게 하기 위해 정리한 것이다.
Sample
No.		 Process 박막층 두께
[ ㎛ ]		 저항
[ Ω/sq ]
a Mo(P1) 0.15 2.74
b Mo(P1) and Plasma 0.14 2.44
c Mo(P1+P2) 0.36 1.20
d Mo(P1+P2) and plasma 0.35 1.03
e Mo(P1+P2+P3) 0.57 0.76
f Mo(P1+P2+P33) and Plasma 0.51 0.61
상기한 도 5와 [표 1]을 참조하면, 몰리브덴 박막층이 CIGS 박막태양전지의 배면전극으로 사용되어, 몰리브덴 박막층으로 이루어진 배면 전극의 전기적 특성이 향상됨을 알 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 챔버
11a: 로드락 챔버
11b: 언로딩 챔버
12a, 12b: 제1 및 제2 버퍼 챔버
13a, 13b: 제1 및 제2 전송 챔버
14: 프로세서 챔버(제1 내지 제5 프로세스 챔버를 포함함)
15: 히터
16:　가스 유량 제어기(Mass Flow Controller; MFC)
17:　플라즈마 발생장치
18:　마그네트론 스퍼터링 건(Magnetron Sputtering Gun)
19:　컨베이어
20: 펌프
100: 캐리어
200: 기판 잡게
300: 기판

Claims (9)

  1. 기판 준비 단계;
    기판이 장착된 캐리어를 제1 내지 제5 프로세스 챔버를 포함하는 진공 챔버 내로 이송하는 단계;
    상기 제1 프로세스 챔버에서 플라즈마 발생장치에서 생성된 플라즈마 양이온을 이송된 상기 기판의 일면에 충돌시키는 단계;
    상기 제2 내지 제5 프로세스 챔버 각각에서 상기 기판의 일면 상에 몰리브덴을 스퍼터링시켜 제1 내지 제4 몰리브덴 박막층을 각각 형성하여 상기 제1 내지 제4 몰리브덴 박막층을 포함하는 배면 전극을 형성하는 단계;
    상기 제2 내지 제5 프로세스 챔버에서 형성된 상기 제1 내지 제4 몰리브덴 박막층에 상기 플라즈마 양이온을 각각 충돌시키는 단계; 및
    상기 배면 전극층이 형성된 상기 기판을 상기 진공 챔버에서 배출하는 단계를 포함하며,
    상기 기판은 두께 4 mm 이하의 소다라임유리, 저철분유리, 무알카리유리 또는 강화유리 중에서 선택되며, 상기 몰리브덴은 순수 몰리브덴(Mo) 또는 순수 몰리브덴에 네오디뮴(Nd)이 5 내지 15% 도핑된 몰리브덴 중에서 선택되며, 상기 배면 전극은 두께가 0.14 내지 0.57㎛ 인 것을 특징으로 하는 CIGS 박막 태양전지의 제조방법.
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