KR101237466B1 - Device for forming light absorbing layer by selenization - Google Patents

Device for forming light absorbing layer by selenization Download PDF

Info

Publication number
KR101237466B1
KR101237466B1 KR1020110071001A KR20110071001A KR101237466B1 KR 101237466 B1 KR101237466 B1 KR 101237466B1 KR 1020110071001 A KR1020110071001 A KR 1020110071001A KR 20110071001 A KR20110071001 A KR 20110071001A KR 101237466 B1 KR101237466 B1 KR 101237466B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
selenization
substrate
inert gas
heating
gas
Prior art date
Application number
KR1020110071001A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20130010291A (en
Inventor
고항주
김효진
한명수
Original Assignee
한국광기술원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국광기술원 filed Critical 한국광기술원
Priority to KR1020110071001A priority Critical patent/KR101237466B1/en
Publication of KR20130010291A publication Critical patent/KR20130010291A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101237466B1 publication Critical patent/KR101237466B1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/06—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier
    • H01L31/072—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier the potential barriers being only of the PN heterojunction type
    • H01L31/0749—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier the potential barriers being only of the PN heterojunction type including a AIBIIICVI compound, e.g. CdS/CulnSe2 [CIS] heterojunction solar cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/541—CuInSe2 material PV cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

본 발명은 셀렌화에 의한 광흡수층 제조장치에 관한 것으로서, 유독성을 가진 셀렌화수소(H2Se) 대신 독성이 적은 고체 셀레늄을 이용한 셀레늄 증기를 가열된 불활성 기체와 함께 주입하여 넓은 면적에서도 균일한 흡수층을 제조할 수 있도록 하는 셀렌화에 의한 광흡수층 제조장치를 제공함에 그 목적이 있다.
이러한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은, CIS계 박막 태양전지의 제작을 위하여 기판위에 셀렌화 공정으로 CIS계 흡수층을 형성하는 셀렌화에 의한 광흡수층 제조장치에 있어서, 기판을 셀렌화시키기 위하여 내부에 삽입 가능한 셀렌화 챔버; 및 셀레늄 증기와 불활성 기체를 각각 가열하여 셀렌화 챔버로 주입하는 소스 제조기; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to an apparatus for preparing a light absorbing layer by selenization, in which selenium vapor using solid selenium having low toxicity instead of toxic hydrogen selenide (H 2 Se) is injected together with a heated inert gas to provide a uniform absorption layer even in a large area. It is an object of the present invention to provide a light absorbing layer manufacturing apparatus by selenization to be prepared.
The present invention for achieving the technical problem, in the light absorbing layer manufacturing apparatus by selenization to form a CIS-based absorption layer in the selenization process on the substrate for the production of a CIS-based thin film solar cell, in order to selenize the substrate A selenization chamber insertable in the; And a source maker for heating the selenium vapor and the inert gas into the selenization chamber, respectively. And a control unit.

Description

셀렌화에 의한 광흡수층 제조장치{DEVICE FOR FORMING LIGHT ABSORBING LAYER BY SELENIZATION}Light absorbing layer manufacturing device by selenization {DEVICE FOR FORMING LIGHT ABSORBING LAYER BY SELENIZATION}

본 발명은 셀렌화에 의한 광흡수층 제조장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 CIS계 태양전지의 광흡수층을 제조하기 위하여 고체 셀레늄(Selenium)을 가열하여 만든 증기에 불활성 기체를 함께 주입하여 넓은 면적의 CIS계 광흡수층을 균일하게 제조하기 위한 셀렌화에 의한 광흡수층 제조장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for manufacturing a light absorbing layer by selenization, and more particularly, in order to manufacture a light absorbing layer of a CIS solar cell, an inert gas is injected together with a steam formed by heating solid selenium to provide a large area. The present invention relates to a light absorbing layer manufacturing apparatus by selenization for uniformly manufacturing a CIS light absorbing layer.

칼코피라이트(chalcopyrite) 구조의 구리인듐셀렌(CuInSe2; CIS) 화합물은 직접 천이형 반도체로서 높은 광흡수 계수(1×105cm-1)와 밴드갭 조절의 용이성 및 열적 안정성 등으로 인해 고효율 박막태양전지용 흡수층과 적외선영역의 광검출기 재료로 주목받고 있다.The chalcopyrite structure of CuInSe 2 (CIS) compound is a direct transition type semiconductor, which has high efficiency due to high light absorption coefficient (1 × 10 5 cm -1 ), ease of band gap control, and thermal stability. It is attracting attention as an absorber layer for thin film solar cells and photodetector material in the infrared region.

특히, CIS계(CuX(InGaAl)1-X(SeS)2)에 속하는 Cu(InGa)Se2 (CIGS) 태양전지의 경우, 박막태양전지 중 세계 최고 효율인 20.1%를 달성한바 있으며, 이는 기존 다결정 웨이퍼형 실리콘 태양전지의 효율에 근접하는 수치이다. In particular, Cu (InGa) Se 2 (CIGS) solar cells belonging to the CIS system (Cu X (InGaAl) 1-X (SeS) 2 ) have achieved the world's highest efficiency of 20.1% among thin film solar cells. It is close to the efficiency of existing polycrystalline wafer-type silicon solar cells.

현재까지 연구되고 있는 CIS계 태양전지의 흡수층 제작방법은 동시증착(co-evaporation)법, 스퍼터링(sputtering)법, 전착(electro-deposition)법, 유기금속 기상성장법(metal organic chemical vapor deposition, MOCVD)법 등이 있고, 상용화가 추진 중인 제작방법은 동시증착법과 스퍼터링법이다. 이중 스퍼터링법은 비교적 장치가 간단하고 손쉽게 금속 또는 절연체를 대면적으로 증착할 수 있어 제품을 생산하는 장치로 폭넓게 활용되고 있으며, 많은 박막태양전지 기업에서 Cu-III족의 금속을 스퍼터링 증착 후 셀렌화를 통해 CIS계 흡수층 박막을 제조하고 있다. The absorbing layer manufacturing method of CIS solar cell which is studied until now is co-evaporation method, sputtering method, electro-deposition method, metal organic chemical vapor deposition method, MOCVD ), Etc., and commercial methods are being promoted by simultaneous deposition and sputtering. The double sputtering method is widely used as a device for producing a product because it is relatively simple and can easily deposit a large area of metal or insulator.In many thin film solar cell companies, selenization after sputter deposition of metals of Cu-III group is performed. Through CIS-based absorption layer thin film is manufactured.

통상적으로 CIGS 박막은 몰리브덴(molybdenum; Mo) 배면전극이 증착된 유리기판 위에 Cu/In/Ga 금속을 스퍼터링 장비를 이용하여 증착하고 셀레늄(Se) 기체 분위기에서 열을 가하여(열처리) 흡수층을 제조한다.Typically, CIGS thin films are formed on a glass substrate on which molybdenum (Mo) back electrode is deposited by depositing Cu / In / Ga metal using a sputtering apparatus and applying heat (heat treatment) in a selenium (Se) gas atmosphere to prepare an absorbing layer. .

Mo 배면전극 위에 증착된 금속을 Se 분위기에서 열처리하는 공정을 셀렌화(selenization)이라 하며, 일반적으로 대면적의 셀렌화 공정에는 Se 공급 유량 조절이 용이하고 반응성이 좋은 H2Se 기체가 사용되지만, H2Se 기체는 독성이 강할 뿐만 아니라 사용상 가스 누출을 막는 안전장치 등의 추가 장비가 필요하다.The process of heat-treating the metal deposited on the Mo back electrode in the Se atmosphere is called selenization. Generally, a large-area selenization process uses H 2 Se gas, which is easy to control the Se supply flow rate and has high reactivity. The H 2 Se gas is not only toxic but also requires additional equipment such as a safety device to prevent leakage of gas.

이러한, 셀렌화에 의한 광흡수층 제조장치 및 그 제조방법에 대해서는 대한민국등록특허 제 10-0922890호(발명의 명칭 : CIGS 광흡수층 제조방법 및 CIGS 광흡수층을 포함하는 태양전지)(이하 종래기술)외에 다수 출원 및 등록되어있다. Such a device for manufacturing a light absorbing layer by selenization and a method for manufacturing the same are Korean Patent Registration No. 10-0922890 (Invention: CIGS light absorbing layer manufacturing method and a solar cell including a CIGS light absorbing layer) (hereinafter referred to as prior art) There are a number of applications and registered.

상기 종래기술은 화합물 박막 태양전지의 광흡수층의 제조방법에 있어서, 기판의 상부에 구리갈륨(CuGa) 및 셀레나이드 화합물의 제 1혼합층과 구리인듐(CuIn) 및 셀레나이드 화합물의 제 2혼합층을 적층하여 전구체를 형성하는 단계; 및 상기 전구체를 열처리하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 혼합 금속 및 셀레나이드 화합물을 함께 사용하여 전구체를 형성함으로써, 셀렌화 공정에서 기판과의 접착 문제를 유발하지 않고 CIGS 광흡수층을 형성하는 효과가 있었다.According to the related art, in the method of manufacturing a light absorption layer of a compound thin film solar cell, a first mixed layer of copper gallium (CuGa) and selenide compound and a second mixed layer of copper indium (CuIn) and selenide compound are laminated on the substrate. To form a precursor; And heat treating the precursor; Characterized in that it comprises a. Therefore, by using the mixed metal and the selenide compound together to form a precursor, there was an effect of forming a CIGS light absorption layer without causing adhesion problems with the substrate in the selenization process.

다만, 고체 셀레늄으로부터 셀레늄 증기를 발생시켜 셀렌화하는 방법은 진공 챔버(chamber)에서 이루어지는 공정으로 안전한 공정이지만 넓은 면적의 흡수층 제조에는 균일도가 떨어져 부적합하여 소면적의 CIS계 흡수층 박막 제조에만 적합한 것으로 알려져 있다. However, the method of generating selenium by selenium vapor from solid selenium is a process performed in a vacuum chamber (chamber), but it is known to be suitable only for the production of CIS-based absorption layer thin film having a small area because it is inadequate in uniformity for the production of a large area absorption layer. have.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 유독성을 가진 셀렌화수소(H2Se) 대신 독성이 적은 고체 셀레늄을 이용한 셀레늄 증기를 가열된 불활성 기체와 함께 주입하여 넓은 면적에서도 균일한 흡수층을 제조할 수 있도록 하는 셀렌화에 의한 광흡수층 제조장치를 제공함에 그 목적이 있다.The present invention has been made in view of the above problems, by injecting selenium vapor using solid selenium with low toxicity instead of toxic hydrogen selenide (H 2 Se) with a heated inert gas to provide a uniform absorption layer even in a large area It is an object of the present invention to provide an apparatus for producing a light absorption layer by selenization which can be manufactured.

이러한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은, CIS계 박막 태양전지의 제작을 위하여 기판 위에 셀렌화 공정으로 CIS계 흡수층을 형성하는 셀렌화에 의한 광흡수층 제조장치에 있어서, 기판을 셀렌화시키기 위하여 내부에 삽입 가능한 셀렌화 챔버; 및 셀레늄 증기와 불활성 기체를 각각 가열하여 셀렌화 챔버로 주입하는 소스 제조기; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the technical problem, in the apparatus for producing a light absorption layer by selenization to form a CIS-based absorption layer in the selenization process on the substrate for the production of a CIS-based thin film solar cell, in order to selenize the substrate A selenization chamber insertable in the; And a source maker for heating the selenium vapor and the inert gas into the selenization chamber, respectively. Characterized in that it comprises a.

또한 바람직하게 상기 소스 제조기는, 셀레늄을 저장하고 가열하기 위한 도가니; 상기 도가니를 둘러싸고 가열시키기 위한 도가니 가열부; 불활성 기체를 셀렌화 챔버로 전송시키기 위한 기체통로; 상기 기체통로를 통과하는 불활성 기체를 가열하기 위한 기체 가열부; 및 상기 도가니 가열부와 상기 기체 가열부를 둘러싸고 냉각시키기 위한 냉각부; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.Also preferably the source maker comprises a crucible for storing and heating selenium; Crucible heating unit for enclosing and heating the crucible; A gas passage for transferring an inert gas to the selenization chamber; A gas heating unit for heating an inert gas passing through the gas passage; And a cooling unit for surrounding and cooling the crucible heating unit and the gas heating unit. Characterized in that it comprises a.

그리고 바람직하게, 상기 소스 제조기는 도가니 가열부와 기체 가열부 사이에 단열제를 포함하는 것을 특징으로 한다.And preferably, the source maker is characterized in that it comprises a heat insulating agent between the crucible heating portion and the gas heating portion.

한편, CIS계 박막 태양전지의 제작을 위하여 기판 위에 셀렌화 공정으로 CIS계 광흡수층을 형성하는 셀렌화에 의한 광흡수층 제조방법에 있어서, 상기 셀렌화 공정은 불활성 기체와 셀레늄 증기를 혼합하여 광흡수층을 형성하는 것을 특징으로 한다.On the other hand, in the manufacturing method of the light absorption layer by selenization to form a CIS light absorption layer on the substrate for the fabrication of CIS-based thin film solar cell, the selenization process is a light absorption layer by mixing inert gas and selenium vapor It characterized in that to form.

또한 바람직하게, 상기 불활성 기체는, 수소, 헬륨, 아르곤 또는 질소 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.Also preferably, the inert gas may include at least one of hydrogen, helium, argon or nitrogen.

그리고 바람직하게, 상기 불활성 기체는 셀레늄 증기보다 더 온도가 높은 것을 특징으로 한다.And preferably, the inert gas is characterized in that the temperature is higher than the selenium vapor.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 유독성을 가진 셀렌화수소(H2Se) 대신 독성이 적은 고체 셀레늄을 이용하여 셀레늄 증기를 가열된 불활성 기체와 함께 주입하여 안전장치에 관한 별도의 공정 및 장치가 불필요하며, 넓은 면적에서도 균일한 흡수층을 제조할 수 있도록 하는 효과가 있다. According to the present invention as described above, using selenium vapor with a heated inert gas using a less toxic solid selenium instead of toxic hydrogen selenide (H 2 Se) is unnecessary a separate process and device for the safety device Therefore, there is an effect that can produce a uniform absorbing layer even in a large area.

도 1 은 본 발명의 일실시예에 따른 셀렌화에 의한 광흡수층 제조장치의 정면도.
도 2 는 본 발명의 일실시예에 따른 셀렌화에 의한 광흡수층 제조장치의 측면도.
도 3 은 본 발명의 일실시예에 따른 소스제조기의 개략도.
도 4 는 본 발명의 일실시예에 따른 소스제조기의 단면도.
도 5 은 본 발명의 일실시예에 따른 셀렌화에 의한 광흡수층 제조방법의 흐름도.1 is a front view of the light absorbing layer manufacturing apparatus by selenization according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a side view of the light absorbing layer manufacturing apparatus by selenization according to an embodiment of the present invention.
3 is a schematic diagram of a sauce maker according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a cross-sectional view of the source maker according to an embodiment of the present invention.
5 is a flow chart of a method for producing a light absorption layer by selenization according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 구체적 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서 본 발명에 관련된 공지 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다.Specific features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description based on the accompanying drawings. It is to be noted that the detailed description of known functions and constructions related to the present invention is omitted when it is determined that the gist of the present invention may be unnecessarily blurred.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the present invention.

본 발명에 따른 셀렌화에 의한 광흡수층 제조장치(100)(이하 광흡수층 제조장치) 및 그 제조방법에 관하여 도 1 내지 도 5 를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
A light absorbing layer manufacturing apparatus 100 (hereinafter, referred to as a light absorbing layer manufacturing apparatus) and a method for manufacturing the same by selenization according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 5.

도 1 은 본 발명의 일실시예에 따른 셀렌화에 의한 광흡수층 제조장치(100)의 정면도로서, 도시된 바와 같이 CIS계 박막 태양전지의 제작을 위하여 기판(10) 위에 셀렌화 공정으로 CIS계 흡수층을 형성하는 광흡수층 제조장치(100)는 셀렌화 챔버(110), 소스 제조기(120)를 포함한다.1 is a front view of a light absorbing layer manufacturing apparatus 100 by selenization according to an embodiment of the present invention, as shown in the CIS-based selenization process on the substrate 10 for the fabrication of a CIS-based thin film solar cell The light absorption layer manufacturing apparatus 100 forming the absorption layer includes a selenization chamber 110 and a source maker 120.

참고로, 본 발명에서의 기판(10)은 태양전지의 제작을 위하여 셀렌화를 시키고자하는 일반적인 기판뿐만 아니라 기판위에 배면전극을 형성시킨 기판과 기판위에 금속층을 형성한 기판 등 셀렌화 시키고자 하는 모든 종류의 기판을 말한다. For reference, the substrate 10 according to the present invention is not only a general substrate to be selenized for fabrication of a solar cell, but also a substrate to which a back electrode is formed on the substrate and a substrate to which a metal layer is formed on the substrate. Refers to all kinds of substrates.

따라서, 상기 기판(10)은 유리기판, 세라믹 기판 또는 금속기판 등일 수 있다. 또한 기판위에 형성되는 배면전극은 몰리브덴(Mo)이 쓰일 수 있고, 배면전극 위에 증착되는 금속은 구리(Cu)-인듐(In) 또는 구리(Cu)-갈륨(Ga) 또는 구리(Cu)-인듐(In)-갈륨(Ga) 또는 구리(Cu)-인듐(In)-셀레늄(Se) 또는 구리(Cu)-인듐(In)-갈륨(Ga)-셀레늄(Se)이 쓰일 수 있고, 불활성 기체는 수소, 질소 또는 아르곤 기체 등을 이용할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
Therefore, the substrate 10 may be a glass substrate, a ceramic substrate or a metal substrate. Molybdenum (Mo) may be used as the back electrode formed on the substrate, and the metal deposited on the back electrode may be copper (Cu) -indium (In) or copper (Cu) -gallium (Ga) or copper (Cu) -indium. (In) -gallium (Ga) or copper (Cu) -indium (In) -selenium (Se) or copper (Cu) -indium (In) -gallium (Ga) -selenium (Se) can be used and inert gas May be hydrogen, nitrogen, or argon gas, but is not limited thereto.

상기 셀렌화 챔버(110)는 도 2 에 도시된 바와 같이 중앙에 셀렌화시키고자 하는 기판(10)을 위치시킬 수 있도록 하고, 셀레늄 증기와 불활성 기체를 유출입 시키기 위한 유입구 및 유출구가 상단과 하단에 설치될 수 있다. 유입구는 소스제조기와 연결되어 소스 제조기(120)로부터 불활성 기체와 셀레늄 증기를 제공받는다. 또한, 유출구에는 기체의 유출량을 조절할 수 있는 펌프전면 밸브(113)(예를 들어 throttle valve)가 형성될 수 있다. 그리고, 기판 가열용 히터(111)가 상기 삽입된 기판(10)을 가열하기 위하여 기판(10)과 평행하게 형성된다. 이때, 기판위에 형성된 배면전극 또는 금속의 종류 및 조성 비율에 따라 달라질 수 있으나 주로 400 내지 600 도씨의 열을 급속하게 가하는 것이 바람직하다. 급속가열은 공정시간을 단축하여 CIS계 박막 태양전지 생산성을 향상 시킬 수 있다.
The selenization chamber 110 allows the substrate 10 to be selenized to be positioned at the center as shown in FIG. 2, and an inlet and an outlet for inlet and outlet of selenium vapor and an inert gas are provided at the upper and lower ends thereof. Can be installed. The inlet is connected to the source maker to receive inert gas and selenium vapor from the source maker 120. In addition, a pump front valve 113 (for example, a throttle valve) may be formed at the outlet to adjust the flow rate of the gas. In addition, a heater 111 for heating a substrate is formed in parallel with the substrate 10 to heat the inserted substrate 10. At this time, it may vary depending on the type and composition ratio of the back electrode or metal formed on the substrate, but it is preferable to rapidly apply heat of 400 to 600 degrees Celsius. Rapid heating can shorten the process time and improve CIS thin film solar cell productivity.

상기 소스 제조기(120)는 셀렌화 챔버(110)와 연결되어 셀렌화 챔버(110)에 셀레늄 증기와 불활성 기체의 온도를 조절하여 셀렌화 챔버(110)로 주입한다. 또한, 상기 소스 제조기(120)는 도 3 및 도 4 에 도시된 바와 같이 도가니(121), 도가니 가열부(122), 기체 통로(123), 기체 가열부(124) 및 냉각부(125)를 포함한다. The source maker 120 is connected to the selenization chamber 110 to inject into the selenization chamber 110 by adjusting the temperature of selenium vapor and inert gas in the selenization chamber 110. In addition, the source maker 120 may be a crucible 121, a crucible heating part 122, a gas passage 123, a gas heating part 124, and a cooling part 125 as illustrated in FIGS. 3 and 4. Include.

상기 도가니(121)는 셀레늄을 저장하기 위한 것이고, 상기 도가니 가열부(122)는 도가니(121) 주변부에 위치하여 도가니(121)를 가열하여 온도를 상승시킨다. 이때, 도가니(121)와 도가니 가열부(122)는 일체로 하나의 구성으로 형성될 수도 있다.The crucible 121 is for storing selenium, and the crucible heating part 122 is positioned around the crucible 121 to heat the crucible 121 to increase the temperature. At this time, the crucible 121 and the crucible heating part 122 may be integrally formed in one configuration.

상기 기체 통로(123)는 불활성 기체를 셀렌화 챔버(110)로 전송시키기 위한 통로이고 기체 통로(123) 주변에 기체 가열부(124)가 설치되어 불활성 기체를 가열시킨다. 또한, 기체 통로(123)와 기체 가열부(124)는 일체로서 형성될 수 있다. The gas passage 123 is a passage for transmitting an inert gas to the selenization chamber 110 and a gas heater 124 is installed around the gas passage 123 to heat the inert gas. In addition, the gas passage 123 and the gas heating unit 124 may be formed integrally.

상기 도가니 가열부(122)와 상기 기체 가열부(124)는 독립적으로 형성되어 불활성 기체와 셀레늄 증기의 온도를 개별적으로 조절할 수 있다. 그리고, 도가니 가열부(122)와 기체 가열부(124) 사이에 단열제를 포함하여 셀레늄 증기와 불활성 기체의 온도가 서로 영향을 받지 않도록 한다.The crucible heating unit 122 and the gas heating unit 124 may be formed independently to individually control the temperatures of the inert gas and the selenium vapor. In addition, a heat insulating agent is included between the crucible heating part 122 and the gas heating part 124 so that the temperatures of the selenium vapor and the inert gas are not affected by each other.

상기 냉각부(125)는 도가니 가열부(122)와 기체 가열부(124)에서 챔버쪽으로 나오는 열을 차단하기 위한 것으로 도가니 가열부(122)와 기체 가열부(124)의 열이 소스제조기 외부에 열적 영향을 주지 않도록 한다. The cooling unit 125 is to block heat from the crucible heating unit 122 and the gas heating unit 124 toward the chamber, and the heat of the crucible heating unit 122 and the gas heating unit 124 is external to the source maker. Avoid thermal effects.

또한, 도가니 온도측정부(126)가 도가니(121) 주변에 형성되어 도가니(121)의 온도를 측정하여 셀레늄 증기의 온도를 파악할 수 있다.In addition, the crucible temperature measuring unit 126 may be formed around the crucible 121 to determine the temperature of the selenium vapor by measuring the temperature of the crucible 121.

그리고, 불활성 기체 온도 측정부(127)는 기체 통로(123)의 주변에 형성되어 불활성 기체의 온도를 파악할 수 있다.
The inert gas temperature measuring unit 127 may be formed around the gas passage 123 to determine the temperature of the inert gas.

그리고, 질량유량계(130)가 기체 통로(123)에 설치되어 불활성 기체의 압력을 조절할 수 있으며, 바람직하게 챔버의 압력을 1 atm 이하로 제어한다. 상기 질량유량계(130)를 통해 셀레늄 증기는 챔버의 부피와 펌프의 펌핑속도, 셀렌화 시간에 따라 다양하게 조절될 수 있다.
In addition, the mass flow meter 130 may be installed in the gas passage 123 to adjust the pressure of the inert gas, and preferably, control the pressure of the chamber to 1 atm or less. The selenium vapor through the mass flow meter 130 may be variously adjusted according to the volume of the chamber, the pumping speed of the pump, selenization time.

상기 셀렌화 챔버(110) 및 소스 제조기(120)의 구조는 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 설치되는 상황 및 장소에 따라 다양하게 변경되어 설치가능하다.
The structures of the selenization chamber 110 and the source maker 120 are not limited to the above embodiments, and may be variously changed and installed depending on the situation and place where they are installed.

도 5 은 본 발명의 일실시예에 따른 셀렌화에 의한 광흡수층 제조방법의 흐름도로서, 도시된 바와 같이 일반적인 기판위에 배면전극을 증착시키고(S100), 상기 배면전극 위에 금속을 증착시키고(S200), 상기 증착된 금속 위에 셀렌화 공정으로 CIS계 흡수층을 형성한다(S300).5 is a flowchart of a method for manufacturing a light absorption layer by selenization according to an embodiment of the present invention, as shown in FIG. 5, depositing a back electrode on a general substrate (S100), and depositing a metal on the back electrode (S200). In operation S300, a CIS-based absorption layer is formed on the deposited metal by a selenization process.

구체적으로, 상기 S300 단계는 셀렌화에 의한 광흡수층 제조장치(100)의 셀렌화 챔버(110)에 셀렌화시키고자 하는 기판(10)을 삽입시키고, 소스제조기의 셀레늄을 저장하는 도가니(121)를 도가니 가열부(122)를 이용하여 가열시켜 셀레늄 증기를 생성시키고, 질량유량계(130)를 이용하여 불활성 기체의 양을 조절하여 소스 제조기(120)에 유입시키고 소스 제조기(120)의 기체 가열부(124)를 통해서 불활성 기체를 가열시킨다. Specifically, the step S300 is a crucible 121 for inserting the substrate 10 to be selenized in the selenization chamber 110 of the apparatus for manufacturing a light absorption layer 100 by selenization, and storing the selenium of the source manufacturer. Is heated using the crucible heating unit 122 to generate selenium vapor, and the mass flow meter 130 controls the amount of inert gas to flow into the source maker 120 and the gas heater of the source maker 120. Inert gas is heated via 124.

이어서, 가열된 셀레늄 증기와 불활성 기체의 압력과 온도를 조절하면서 셀레화 챔버에 혼합하여 유입시켜 셀레늄 증기에 의해 기판(10)에 셀레늄이 증착되도록 한다. 이때 가열된 불활성 기체는 셀레늄 증기가 넓은 기판(10)에도 균일하게 증착되도록 하는 효과가 있다.
Subsequently, the mixture is introduced into the selenization chamber while controlling the pressure and temperature of the heated selenium vapor and the inert gas so that selenium is deposited on the substrate 10 by the selenium vapor. In this case, the heated inert gas has an effect of uniformly depositing selenium vapor on the wide substrate 10.

이하, 셀렌화에 의한 광흡수층 제조장치(100)의 일실시예에 따른 작동과정 및 효과를 살펴 본다.Hereinafter, an operation process and effects according to an embodiment of the light absorbing layer manufacturing apparatus 100 by selenization will be described.

먼저, 셀렌화 챔버(110)에 광흡수층을 형성하고자 하는 기판(10)을 삽입하고, 소스제조기의 도가니(121)에 셀레늄을 사용하고자 하는 만큼 투입한 후 챔버내부에 잔류할 수 있는 공기(특히, 산소 등)를 펌프를 이용하여 펌프전면 밸브(113)쪽으로 배출시킨다. 불활성 기체는 질량유량계(130)를 통해서 유량을 제어하여 소스제조기로 유입시킨다. 도가니 가열부(122)와 불활성 기체 가열부(124)를 이용하여 셀레늄 증기를 발생시키는 동시에 불활성 기체를 가열시켜 셀렌화 챔버(110)에 유입시켜 셀레늄을 증착하고자 하는 기판(10)에 계속적으로 공급 증착 되도록 한다. 기판 가열부(122)를 이용하여 기판(10)을 가열 및 냉각시켜 기판에 CIS계 결정질 박막(광흡수층)을 제조한다(셀렌화). 이때, 불활성 기체를 사용하여 단순히 셀레늄 증기만을 이용할 경우 보다 넓은 기판(10)에 균일하게 광흡수층을 형성한다. First, the substrate 10 to form the light absorption layer is inserted into the selenization chamber 110, and the amount of selenium is introduced into the crucible 121 of the source manufacturer, and then air that may remain in the chamber (particularly, , Oxygen, etc.) is discharged toward the pump front valve 113 using a pump. Inert gas is introduced into the source manufacturer by controlling the flow rate through the mass flow meter (130). By using the crucible heating unit 122 and the inert gas heating unit 124 to generate the selenium vapor, while heating the inert gas into the selenization chamber 110 to continuously supply the selenium to the substrate 10 to be deposited Allow to be deposited. The substrate 10 is heated and cooled using the substrate heating unit 122 to produce a CIS-based crystalline thin film (light absorption layer) on the substrate (selenization). In this case, when only the selenium vapor is used using an inert gas, a light absorption layer is uniformly formed on the wider substrate 10.

따라서, 본 발명에 따르면 종래 유독성의 H2Se 기체보다 상대적으로 독성이 적은 셀레늄 증기와 가열된 불활성 기체를 이용하여, 유독기체에 의한 위험을 방지하고 넓은 면적의 CIS계 흡수층을 균일하게 형성할 수 있다.
Therefore, according to the present invention, using selenium vapor and a heated inert gas, which are relatively less toxic than the conventional toxic H 2 Se gas, it is possible to prevent the danger caused by toxic gases and to uniformly form a large area of the CIS-based absorption layer. have.

이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to preferred embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It will be appreciated by those skilled in the art that numerous changes and modifications may be made without departing from the invention. Accordingly, all such appropriate modifications and changes, and equivalents thereof, should be regarded as within the scope of the present invention.

10 : 기판 100 : 광흡수층 제조장치
110 : 셀렌화 챔버 111 : 기판 가열용 히터
113 : 펌프전면 밸브 120 : 소스 제조기
121 : 도가니 122 : 도가니 가열부
123 : 기체 통로 124 : 기체 가열부
125 : 냉각부 126 : 도가니 온도측정부
130 : 질량유량계 127 : 불활성 기체 온도 측정부 10: substrate 100: light absorption layer manufacturing apparatus
110: selenization chamber 111: heater for heating the substrate
113 pump front valve 120 source maker
121: crucible 122: crucible heating part
123: gas passage 124: gas heating unit
125: cooling unit 126: crucible temperature measuring unit
130: mass flow meter 127: inert gas temperature measuring unit

Claims (6)

CIS계 박막 태양전지의 제작을 위하여 기판위에 셀렌화 공정으로 CIS계 흡수층을 형성하는 셀렌화에 의한 광흡수층 제조장치에 있어서,
기판을 셀렌화시키기 위하여 내부에 삽입 가능한 셀렌화 챔버; 및
셀레늄 증기와 불활성 기체를 각각 가열하여 셀렌화 챔버로 주입하는 소스 제조기; 를 포함하되,
상기 소스 제조기는,
셀레늄을 저장하고 가열하기 위한 도가니;
상기 도가니를 둘러싸고 가열시키기 위한 도가니 가열부;
불활성 기체를 셀렌화 챔버로 전송시키기 위한 기체통로;
상기 기체통로를 통과하는 불활성 기체를 가열하기 위한 기체 가열부; 및
상기 도가니 가열부와 상기 기체 가열부를 둘러싸고 냉각시키기 위한 냉각부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 셀렌화에 의한 광흡수층 제조장치.
In the device for producing a light absorption layer by selenization to form a CIS-based absorption layer by a selenization process on the substrate for manufacturing a CIS-based thin film solar cell,
A selenization chamber insertable therein to selenize the substrate; And
A source maker for heating the selenium vapor and the inert gas, respectively, and injecting them into the selenization chamber; Including but not limited to:
The source maker,
Crucibles for storing and heating selenium;
Crucible heating unit for enclosing and heating the crucible;
A gas passage for transferring an inert gas to the selenization chamber;
A gas heating unit for heating an inert gas passing through the gas passage; And
A cooling unit for surrounding and cooling the crucible heating unit and the gas heating unit; Light absorbing layer manufacturing apparatus by selenization comprising a.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 소스 제조기는 도가니 가열부와 기체 가열부 사이에 단열제를 포함하는 것을 특징으로 하는 셀렌화에 의한 광흡수층 제조장치.
The method of claim 1,
The source maker is a light absorbing layer manufacturing apparatus by selenization, characterized in that it comprises a heat insulating agent between the crucible heating portion and the gas heating portion.
삭제delete 삭제delete 삭제delete
KR1020110071001A 2011-07-18 2011-07-18 Device for forming light absorbing layer by selenization KR101237466B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110071001A KR101237466B1 (en) 2011-07-18 2011-07-18 Device for forming light absorbing layer by selenization

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110071001A KR101237466B1 (en) 2011-07-18 2011-07-18 Device for forming light absorbing layer by selenization

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130010291A KR20130010291A (en) 2013-01-28
KR101237466B1 true KR101237466B1 (en) 2013-02-26

Family

ID=47839567

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110071001A KR101237466B1 (en) 2011-07-18 2011-07-18 Device for forming light absorbing layer by selenization

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101237466B1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105531808A (en) * 2013-09-10 2016-04-27 泰拉半导体株式会社 Chamber for heat treatment device and method for manufacturing same
JP2016535459A (en) * 2013-09-10 2016-11-10 テラセミコン コーポレイション Heat treatment apparatus and heat treatment system including the same

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010060646A1 (en) * 2008-11-28 2010-06-03 Volker Probst Method for producing semiconductor layers and coated substrates treated with elemental selenium and/or sulfur, in particular flat substrates

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010060646A1 (en) * 2008-11-28 2010-06-03 Volker Probst Method for producing semiconductor layers and coated substrates treated with elemental selenium and/or sulfur, in particular flat substrates

Also Published As

Publication number Publication date
KR20130010291A (en) 2013-01-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI413269B (en) Method and apparatus for converting precursor layers into photovoltaic absorbers
US9614118B2 (en) Method and apparatus for depositing copper-indium-gallium selenide (CuInGaSe2-cigs) thin films and other materials on a substrate
US8318531B2 (en) Thermal management and method for large scale processing of CIS and/or CIGS based thin films overlying glass substrates
EP1424735B1 (en) Method for forming light-absorbing layer
CN103460405A (en) An assembled reactor for fabrications of thin film solar cell absorbers through roll-to-roll processes
TW201415654A (en) Method of manufacturing of absorber of thin film solar cell
US8008198B1 (en) Large scale method and furnace system for selenization of thin film photovoltaic materials
TW201123470A (en) Thermal management and method for large scale processing of CIS and/or CIGS based thin films overlying glass substrates
KR101237466B1 (en) Device for forming light absorbing layer by selenization
JP2010192690A (en) Method of manufacturing solar cell
US9136423B1 (en) Method and apparatus for depositing copper—indiumgalliumselenide (CuInGaSe2-CIGS) thin films and other materials on a substrate
JP3976626B2 (en) Method for producing compound semiconductor thin film
KR101299189B1 (en) Inline system apparatus for high speed manufacturing of large-sized CIGS thin film on glass substrate using multi-stage process and Methods mnufacturing large-sized CIGS thin film
KR20120007166A (en) Manufacturing method of absorber of cis solar sell system fabricated by safty selenium sources
KR101356212B1 (en) Fabrication method of absorber layers in the cis solar sell system and fabrication equipment thereof
CN103361600B (en) Solar cell light absorption layer preparation method
KR101335656B1 (en) Fabrication method of cigs thin films
RU2354006C1 (en) METHOD FOR PRODUCTION OF THIN FILM OF COPPER AND INDIUM DISELENIDE CuInSe2

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160125

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180125

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190122

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200213

Year of fee payment: 8