KR101243878B1 - 태양전지 제조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 태양전지 제조장치에 관한 것으로서, 상세하게는 태양전지 제조에 사용되는 기판의 평탄도를 높이기 위한 태양전지 제조장치에 관한 것이다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 유연기판에 대한 증착공정이 수행되는 반응공간이 형성되는 공정챔버와; 상기 공정챔버에 수용되는 유연기판과 밀착되는 상태로 상기 유연기판을 지지하는 기판 평탄도 유지장치를 포함하되, 상기 기판 평탄도 유지장치는;
상기 유연기판과 대면하여 밀착되는 밀착부와;상기 밀착부의 표면에 형성되어 상기 밀착부의 표면보다 낮은 압력으로 유지되어 상기 유연기판이 밀착부에 지지되도록 밀착력을 제공하는 밀착홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조장치를 제공한다.
이와 같은 본 발명에 의하여 유연 기판의 자중에 의한 처짐을 방지할 수 있기 때문에 유연기판의 평탄도를 용이하게 유지할 수 있다. 또한, 종래의 돌기부와 같은 지지부재를 마련하거나, 그러한 지지부재가 끼워지기 위한 별도의 홀을 형성시킬 필요가 없기 때문에 공정의 좀더 단순화 되어 공정소요시간도 절약할 수 있는 장점이 있다.

Description

태양전지 제조장치 { An apparatus for manufacturing a solar cell }

본 발명은 태양전지 제조장치에 관한 것으로서, 상세하게는 태양전지 제조에 사용되는 기판의 평탄도를 높이기 위한 태양전지 제조장치에 관한 것이다.

태양전지는 태양으로부터 지구에 전달되는 빛 에너지를 전기에너지로 변환하여 에너지를 생산하는 청정 에너지원으로써 지구 온난화 방지를 위한 이산화탄소 발생량을 줄일 수 있다는 장점이 있다.

이와 같은 태양전지는 기판형 태양전지와 박막형 태양전지로 구분할 수 있다.

기판형 태양전지는 실리콘과 같은 반도체 물질 자체를 기판으로 사용하여 태양전지를 제조하는 것이고, 박막형 태양전지는 유리 등과 같은 기판 상에 박막의 형태로 반도체를 형성하여 태양전지를 제조하는 것이다.

기판형 태양전지는 상기 박막형 태양전지에 비해 효율이 우수하기는 하지만, 공정상 두께를 최소화 하는데 한계가 있고, 고가의 반도체 기판을 사용하기 때문에 제조비용이 상승되는 단점이 있다.

한편 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.

특히 박막형이든지 기판형 태양전지를 사용하는 경우에 베이스가 되는 기판을 플렉서블(flexible) 타입으로 마련하여, 태양전지의 제작 및 완성 후 배치에 탄력성을 기하는 경우가 많다.

이와 같은 플렉서블 타입의 유연 기판을 구비하는 태양전지는 기판 상에 제1전극층, 반도체층, 제2전극층으로 이루어지는 복수의 태양전지 셀을 포함하며, 인접한태양전지 셀은 서로 전기적으로 직렬 접속된다.

유연 기판을 이용한 태양전지의 제조장치의 개략적인 구성은, 기판에 대한 반도체 층 및 전극층 형성을 위한 증착작업이 이루어지는 챔버와, 상기 챔버 내부에 마련되어 반응 가스를 기판으로 제공하는 샤워헤드 및 기판을 가열하는 히터를 포함한다.

그리고, 상기 챔버의 양측에는 롤 형태로 마련되는 유연 기판을 챔버 내부로 제공하는 피딩롤러와, 증착작업이 완료된 기판을 회수하는 기판회수 롤러를 포함한다.

한편, 챔버 내부에서 기판이 평탄하게 유지되어야 하는데, 이는 증착되는 전극층 및 반도체 층의 균일도를 구현하기 위함이다.

기판의 평탄상태를 유지하기 위해서 챔버 양측에 마련되는 롤러에서 긴장도(tension)를 제공하여 기판이 평탄하게 유지되도록 할 수 있다.

즉, 상기 피딩 롤러 및 기판 회수 롤러 쪽에서 기판을 서로 양측으로 잡아당기는 힘을 제공함으로써 기판이 팽팽하게 유지되어 그 평탄도가 유지되도록 하는 것이다.

이와 같이 롤러를 이용하여 평탄도 유지를 하는 방법 이외에도, 챔버 내부에 별도의 지지판을 제공하고, 그 지지판의 테두리에 돌기부를 형성하고, 기판에 상기 돌기부가 삽입되는 홀을 제공하여, 기판이 돌기부에 의하여 상기 지지판에 지지될 수 있도록 하는 방법도 있다.

다만, 위와 같은 방법으로 기판의 평탄도를 유지하는데 있어서 아래와 같은 문제점이 대두되었다.

즉, 챔버 양측의 롤러를 이용하여 기판을 잡아당겨서 평탄도를 유지한다고 하여도 기판 자체의 자중에 의하여 피딩롤러와 기판회수 롤러 사이의 기판이 처질 수 있거나 뒤틀린다는 문제점이 있어서, 기판의 평탄도를 확보하는데 한계가 있었다.

한편, 돌기부가 형성되는 지지판을 이용하여 기판을 지지하는 경우, 기판에 일일이 홀을 형성시킨 후, 돌기부를 홀에 하나하나 맞추어야 하는 불편함이 있었기 때문에 공정이 복잡해지고 시간적으로도 공정 작업이 지체된다는 문제점이 있었다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 진공 흡착력을 이용하여 기판을 지지함으로써 보다 효과적으로 기판의 평탄도를 유지하는 한편, 태양전지 공정의 신속성도 확보할 수 있는 발명을 제공하는데 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 유연기판에 대한 증착공정이 수행되는 반응공간이 형성되는 공정챔버와; 상기 공정챔버에 수용되는 유연기판과 밀착되는 상태로 상기 유연기판을 지지하는 기판 평탄도 유지장치를 포함하되, 상기 기판 평탄도 유지장치는;

상기 유연기판과 대면하여 밀착되는 밀착부와;상기 밀착부의 표면에 형성되어 상기 밀착부의 표면보다 낮은 압력으로 유지되어 상기 유연기판이 밀착부에 지지되도록 밀착력을 제공하는 밀착홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조장치를 제공한다.

상기 밀착부의 높이 또는 폭은 상기 유연기판의 높이 또는 폭과 동일하거나 크게 형성되되, 상기 밀착홈은 상기 밀착부의 표면에 상호 이격되어 복수개로 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 기판 평탄도 유지장치는 상기 밀착부를 이송시키는 이송롤러를 더 포함하되, 상기 이송롤러는 상기 유연기판의 이동속도와 동일한 속도로 상기 밀착부가 이송하도록 안내하는 것을 특징으로 한다.

상기 이송롤러는 상호 이격되는 복수개의 이송롤러로 구성되고, 상기 밀착부는 무한궤도 또는 벨트 형태로 마련되어, 상기 이송롤러를 감도록 마련되는 것을 특징으로 한다.

상기 공정챔버 내부에 마련되어 상기 유연기판을 가열하는 히터를 더 포함하되, 상기 히터는 상기 유연기판이 부착된 밀착부의 면의 반대면에 대향되도록 배치되는 것을 특징으로 한다.

상기 밀착부는 상기 히터의 열이 상기 유연기판으로 전달 되도록 금속재질로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 밀착홈의 단면은 반구형으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 밀착홈의 테두리는 소정의 곡률을 갖는 곡면형태로 구현되는 것을 특징으로 한다.

상기 밀착홈의 단면은 삼각형 형태로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 밀착홈은 복수개로 구성되되, 밀착부의 주변부를 구성하는 제1영역에 형성되는 제1밀착홈들과, 상기 제1영역에 둘러싸이는 제2영역에 형성되는 제2밀착홈들을 포함하며, 상기 제1밀착홈에서의 압력이 상기 제2밀착홈에서의 압력보다 낮게 형성되도록 상기 제1밀착홈의 크기는 상기 제2밀착홈보다 크게 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 제1밀착홈의 직경은 상기 제2밀착홈의 지름보다 크게 형성되거나, 상기 제1밀착홈의 깊이는 상기 제2밀착홈의 깊이보다 깊게 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 밀착홈이 형성되는 표면과 반대면이 상기 밀착홈과 연통되도록 안내하는 연통통로를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 공정챔버와 연결되어 상기 공정챔버의 내부를 진공상태로 형성하는 진공형성장치를 더 포함하되, 상기 진공형성장치는 상기 유연기판이 부착된 밀착부의 면의 반대면에 대향되도록 배치되는 것을 특징으로 한다.

상기 진공형성장치는 상기 유연기판이 부착된 밀착부의 면 중 주변부에서의 압력이 주변부로 둘러싸인 부분의 압력보다 낮게 형성되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

다른 측면에서, 본 발명은 유연기판에 대한 증착공정이 수행되는 반응공간이 형성되는 공정챔버와;상기 공정챔버 내부에 마련되어 반응가스를 분사하되, 상호 이격되어 배치되는 복수개의 샤워 헤드와; 상기 공정챔버에 수용되는 유연기판과 밀착되는 상태로 상기 유연기판을 지지하는 기판 평탄도 유지장치를 포함하되,

상기 기판 평탄도 유지장치는;상기 유연기판과 대면하여 밀착되며 상기 복수개의 샤워헤드가 배치된 영역에 걸쳐서 배치되는 밀착부와;상기 밀착부의 표면에 형성되어 상기 밀착부의 표면보다 낮은 압력으로 유지되어 상기 유연기판이 밀착부에 지지되도록 밀착력을 제공하는 밀착홈을 포함하는 것을 특징으로 한다.

특정 샤워헤드와 다른 샤워헤드 사이에 마련되어 각각의 샤워헤드에서 분사되는 가스가 혼합되지 않도록 상기 유연기판 방향으로 고압 기체를 분사하여 에어커튼을 발생시키는 에어커튼 발생부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 밀착부의 높이 또는 폭은 상기 유연기판의 높이 또는 폭과 동일하거나 크게 형성되되,상기 밀착홈은 상기 밀착부의 표면에 상호 이격되어 복수개로 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 기판 평탄도 유지장치는 상기 밀착부를 이송시키는 이송롤러를 더 포함하되, 상기 이송롤러는 상기 유연기판의 이동속도와 동일한 속도로 상기 밀착부가 이송하도록 안내하는 것을 특징으로 한다.

상기 이송롤러는 상호 이격되는 복수개의 이송롤러로 구성되고, 상기 밀착부는 무한궤도 또는 벨트 형태로 마련되어, 상기 이송롤러를 감도록 마련되는 것을 특징으로 한다.

상기 공정챔버 내부에 마련되어 상기 유연기판을 가열하는 히터를 더 포함하되, 상기 히터는 상기 유연기판이 부착된 밀착부의 면의 반대면에 대향되도록 배치되는 것을 특징으로 한다.

상기 밀착부는 상기 히터의 열이 상기 유연기판으로 전달되도록 금속재질로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 밀착홈의 단면은 반구형으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 밀착홈의 테두리는 소정의 곡률을 갖는 곡면형태로 구현되는 것을 특징으로 한다.

상기 밀착홈의 단면은 삼각형 형태로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 밀착홈은 복수개로 구성되되, 밀착부의 주변부를 구성하는 제1영역에 형성되는 제1밀착홈들과, 상기 제1영역에 둘러싸이는 제2영역에 형성되는 제2밀착홈들을 포함하며, 상기 제1밀착홈에서의 압력이 상기 제2밀착홈에서의 압력보다 낮게 형성되도록 상기 제1밀착홈의 크기는 상기 제2밀착홈보다 크게 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 제1밀착홈의 지름은 상기 제2밀착홈의 지름보다 크게 형성되거나, 상기 제1밀착홈의 깊이는 상기 제2밀착홈의 깊이보다 깊게 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 밀착홈이 형성되는 표면과 반대면이 상기 밀착홈과 연통되도록 안내하는 연통통로를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 공정챔버와 연결되어 상기 공정챔버의 내부를 진공상태로 형성하는 진공형성장치를 더 포함하되, 상기 진공형성장치는 상기 유연기판이 부착된 밀착부의 면의 반대면에 대향되도록 배치되는 것을 특징으로 한다.

상기 진공형성장치는 상기 유연기판이 부착된 밀착부의 면 중 주변부에서의 압력이 주변부로 둘러싸인 부분의 압력보다 낮게 형성되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

상기 밀착부는 상기 복수개의 샤워헤드의 분사영역에 걸쳐서 배치되는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 의하여 유연 기판의 자중에 의한 처짐을 방지할 수 있기 때문에 유연기판의 평탄도를 용이하게 유지할 수 있다.

또한, 종래의 돌기부와 같은 지지부재를 마련하거나, 그러한 지지부재가 끼워지기 위한 별도의 홀을 형성시킬 필요가 없기 때문에 공정의 좀더 단순화 되어 공정소요시간도 절약할 수 있는 장점이 있다.

또한, 밀착부가 무한궤도 또는 벨트 형태로 마련되기 때문에, 지속적으로 밀착상태를 유지할 수 있다는 장점이 있다.

그리고, 상기 밀착부가 이송롤러에 의하여 지지되고, 유연기판에 밀착된 상태로 유연기판의 이송방향과 이송 속도에 맞추어 지지하기 때문에, 보다 안정적인 평탄유지상태를 확보할 수 있다는 장점도 있다.

한편, 유연기판의 밀착부분에 따라서 압력구배를 다르게 함으로써, 보다 효과적으로 평탄상태가 유지될 수 있다는 장점도 있다.

특히, 유연기판의 내측보다는 외측에서의 압력구배를 크게 함으로써, 전체적으로 외측방향으로 유연기판이 펴질수 있도록 인장력을 제공할 수 있다.

도1(a)는 본 발명에 의한 태양전지 제조장치의 개략도이다.
도1(b)는 본 발명에 의한 태양전지 제조장치 중 기판 평탄도 유지장치의 측면도이다.
도2는 본 발명에 의한 태양전지 제조장치에서 유연기판이 수직상태로 유지되는 것을 도시한 것이다.
도3 내지 도4는 본 발명에 의한 기판 평탄도 유지장치에서 밀착홈의 다양한 형태를 도시한 것이다.
도5는 본 발명에 의한 태양전지 제조장치에서 유연기판의 증착과정 및 평탄 유지를 위한 동작을 나타낸 도면이다.
도6은 발명에 의한 태양전지 제조장치의 다른 실시예에서 유연기판의 증착과정 및 평탄 유지를 위한 동작을 나타낸 도면이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 알아보기로 하겠다.

도1에서 도시한 바와 같이, 본 발명에 의한 태양전지 제조장치는 유연기판에 대한 증착공정이 수행되는 반응공간이 형성되는 공정챔버(10)와, 상기 공정챔버(10) 내부에 마련되어 공정챔버(10) 내의 기판에 가스를 공급하는 샤워헤드(20)와, 상기 샤워헤드(20)와 연결되어 가스를 공급하는 가스공급관(21) 및 공급펌프(22)를 포함한다.

한편, 상기 가스 공급관(21) 및 상기 샤워헤드(20)가 배치되는 반대편에는 상기 공정챔버(10) 내부의 압력을 진공압을 형성하기 위하여 공기를 흡입하는 진공형성장치(50)가 마련된다.

상기 진공형성 장치(50)는 상기 공정챔버(10) 내부에 연결되는 공기 흡입관(52)과, 상기 공기흡입관(52)과 연결되어 진공압을 형성하는 진공펌프(51)를 포함한다.

상기 공정챔버(10)의 일측에는 롤 형태로 제공되는 유연기판을 상기 반응챔버 내부로 제공하는 피딩롤러(30)가 마련되고, 상기 피딩롤러(30)의 반대편에는 증착공정이 완료된 기판을 회수하는 기판회수 롤러(40)가 마련된다.

상기 피딩롤러(30)와 상기 기판회수 롤러(40)가 회전하면서, 양측으로 기판을 잡아당기기 때문에 어느 정도의 인장력이 작용하여 기판(S)의 평탄도가 확보될 수 있다.

한편, 상기 공정챔버(10) 내부에는 히터(60)가 마련되어 있는데, 상기 히터(60)는 적외선 램프, 인덕터 코일 등의 발열광원을 포함하여 이루어지는 것이 바람직하나, 이에만 한정되는 것은 아니다.

상기 히터(60)는 상기 유연기판(S)과 접촉 또는 비접촉 방식을 통하여 상기 유연기판(S)을 가열하여, 유연기판(S)에 대해서 고온 증착공정이 이루어지도록 하고, 고온 증착 공정시에 유연기판(S)이 일정온도로 유지되도록 하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 공정챔버(10) 내부에는 상기 기판(S)과 밀착되어 상기 기판(S)의 평탄도를 제공할 수 있는 기판 평탄도 유지장치(100)가 마련되어 있다.

상기 기판 평탄도 유지장치(100)는 상기 유연기판(S)의 피증착면의 반대면에 밀착하여 상기 유연기판(S)에 인장력을 제공함으로써 평탄상태가 유지될 수 있도록 한다.

상기 평탄도 유지장치(100)는 크게 보면 상기 유연기판(S)과 면접하여 밀착되는 밀착부(110)와, 상기 밀착부(110)를 이송시키는 이송롤러(120)를 포함하고 있다.

상기 이송롤러(120)는 상기 밀착부(110)가 상기 유연기판(S)의 이동방향으로 이동하면서, 유연기판(S)의 이동속도에 맞추어 이동할 수 있도록 안내하는 역할을 한다.

상기 밀착부(110)는 무한궤도 또는 벨트 형태로 마련되고, 상기 이송롤러(120)를 감싸는 형태가 되는 것이 바람직하다.

따라서, 상기 유연기판(S)이 상기 밀착부(110)에 밀착된 상태에서 상기 피딩롤러(30) 및 상기 기판 회수 롤러(40)의 움직임에 의하여 움직이면, 상기 밀착부도 상기 유연기판(S)을 따라서 움직이게 된다.

한편, 상기 히터(60)는 상기 밀착부(110)에 둘러싸여 있는 형태가 되어 열을 상기 유연기판(S)과 밀착되어 있는 밀착부(110) 방향으로 제공하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 히터(60)가 상기 밀착부(110)와 접촉되거나 비접촉 방식으로 마련될 수 있고, 상기 밀착부(110)로 제공된 열은 상기 기판(S)으로 전도되어 기판이 고온으로 유지될 수 있도록 한다.

열이 효율적으로 전도될 수 있도록 상기 밀착부(110)의 재질은 열전도성이 우수한 금속성 재질로 구성되는 것이 바람직하다.

도1(b)에서 도시한 바와 같이, 상기 밀착부(110)의 표면, 특히, 상기 기판(S)과 면접하게 되는 표면에는 진공흡착력을 제공할 수 있는 밀착홈(111)이 마련되어 있다.

상기 공정챔버(10)가 진공형성장치(50)에 의하여 진공으로 유지되는 경우에 상기 밀착홈(111) 내부의 압력은 상기 밀착홈(111)이 형성되어 있지 않은 부분보다 압력이 낮게 형성된다.

따라서, 상기 밀착홈(111)이 상기 유연기판(S)에 대해서 진공흡착력을 제공하기 때문에, 상기 유연기판(S)이 상기 밀착홈 부분에 밀착될 수 있게 된다.

특히, 상기 밀착부(110) 표면에 상기 밀착홈(111)이 복수개로 구성되어 있고, 상기 밀착홈(111)이 상호 이격되어 있는 경우에는 상기 유연기판(S)의 각 부분에 대해서 밀착력에 제공되기 때문에 기판(S)이 평탄하게 유지될 수 있게 된다.

여기서, 상기 공정챔버(10) 내부의 배치상태를 보면, 상기 샤워헤드(20)가 상기 기판(S)과 대향되어 마주보도록 배치되고, 그 마주보는 면의 반대면에 상기 밀착부(110)가 마련된다.

그리고, 상기 밀착부(110)의 후방 또는 아래부분에 상기 진공형성장치(50)가 마련된다.

따라서, 상기 진공 형성장치(50)가 작동을 하게 되면, 진공형성장치(50) 부근의 압력이 제일 낮다

그리고, 상기 유연기판(S)과 상기 샤워헤드(20)가 마주보는 부분보다 상기 밀착부(110)와 상기 유연기판(S)이 밀착되고 있는 부분의 압력이 낮게 형성되며, 구체적으로는 상기 밀착부(110) 내부의 압력이 상기 유연기판(S)의 표면부근의 압력보다 낮게 되기 때문에 압력의 구배에 의하여 상기 유연기판(S)이 상기 밀착부(110)의 표면에 대한 밀착상태가 형성되는 것이다.

한편, 상기 이송롤러(120)는 4개로 마련되어 상기 밀착부(110)의 네 부분을 지지할 수도 있고, 2개로 마련되어 밀착부(110)의 두 부분을 지지할 수 도 있다. 수량이 이에만 한정되는 것은 아니다.

도1(a) 및 도1(b)는 상기 유연기판(S)이 수평상태를 유지하면서 공정이 이루어질 수 있는 것을 도시한 것이다.

이와는 달리, 도2에서 도시한 바와 같이, 상기 유연기판(S)이 수직 배치상태를 유지하면서 가스 증착 공정이 수행될 수도 있다.

여기서도, 각 구성은 도1(a) 및 도1(b)와 실질적으로 동일하다.

상기 공정챔버(10)의 일측에는 상기 가스공급관(21), 펌프(22) 및 상기 샤워헤드(20)가 마련된다.

상기 유연기판(S)의 피증착면은 상기 샤워헤드(20)를 마주보도록 마련되고, 상기 피증착면의 반대면은 상기 밀착부(110)와 밀착되게 배치된다.

상기 유연기판(S)과 밀착된 밀착부(110)의 밀착면의 반대면에는 상기 히터(60)가 마련된다.

상기 히터(60)의 후방에는 상기 유연기판(S)과 밀착되어 있지 않은 밀착부(110)가 배치되어 있는데, 상기 밀착부(110) 자체가 벨트 또는 무한궤도 형태로 마련되기 때문에 상기 히터(60)가 상기 밀착부(110) 사이에 배치되는 형태가 된다.

상기 기판 평탄도 장치(100) 후방에는 상기 공기 흡입관(52) 및 상기 진공펌프(51)가 마련된다. 여기서 상기 공기 흡입관(52)은 하나로 구성될 수 도 있고, 도2에서 처럼 복수개로 구성될 수도 있다.

여기서 중요한 것은 상기 기판 평탄도 유지장치(100)의 후방에 상기 진공형성장치(50)가 마련된다는 것이다. 그리하여, 상기 기판(S)과 밀착되는 밀착부(110)의 표면의 밀착홈(111) 내부의 압력이 다른 부분보다 낮게 형성될 수 있어서, 상기 기판(S)이 밀착부(110)에 진공 흡착력에 의하여 밀착될 수 있는 것이다.

도3(a)은 상기 밀착부(110)와 상기 밀착홈(111)의 구체적인 구성을 도시한 것이다.상기 밀착홈(111)은 상기 밀착부(110) 중 상기 유연기판(S)과 접촉하는 표면에 형성되어 있으며, 내부로 움푹 들어간 음각 형태로 마련된다.

상기 밀착홈(111)은 대략 반구형태로 마련되는 것이 바람직하며, 그 내경이 아래로 갈수록 순차적으로 작아지게 형성되는 것이 바람직하다.

상기 밀착부(110) 아래 또는 후방으로부터 공기가 흡입되어 상기 공정챔버 내부에 진공상태가 형성되면, 상기 밀착홈(111) 내부의 압력이 상기 밀착부(1110) 표면과 상기 유연기판(S) 표면보다 낮게 형성된다.

이와 같은 압력의 구배가 형성되면 상기 밀착홈(111) 및 이웃한 밀착홈(111) 방향, 즉 양 방향으로 상기 유연기판(S)이 잡아당겨지는 형태가 되고, 이로 인하여, 밀착홈(111)과 다른 밀착홈(111) 사이에 인장력이 발생되어, 상기 유연기판(S)이 펴져 평탄한 상태가 된다.

상기 밀착홈(111)은 상기 밀착부(110)의 외곽 테두리를 형성하는 제1영역과, 그 외곽 테두리에 의하여 둘러싸이는 중앙부와 같은 제2영역에 동시에 형성될 수도 있고, 아니면, 제1영역에만 형성될 수도 있다.

도3(b)는 상기 밀착부(110)의 다른 실시예를 도시한 것이다.

여기서 상기 밀착부(110)에는 상기 밀착홈(111)이 형성된다.

다만, 도3(a)와의 차이점은 상기 밀착홈(111)와 상기 밀착부(110) 후방 또는 하방을 연통시키는 연통통로(112)가 형성되는 것이다. 여기서 상기 연통통로(112)는 모세관과 같이 직경이 작은 관 형태로 마련되는 것이 바람직하다.

상기 연통통로(112)는 상기 밀착홈(111)이 형성되는 밀착부의 표면과 반대표면을 상기 밀착홈(111)과 연통시키는 역할을 한다.

이와 같이 연통통로(112)가 형성되면, 상기 밀착부(110) 후방 또는 하방에서 공기가 흡입되어 진공이 형성되는 경우, 상기 밀착홈(111) 내부의 압력과, 상기 유연기판(S)이 위치한 부분과의 압력구배가 현저해 짐으로써 상기 유연기판(S)의 밀착상태가 더 잘 유지될 수 있다.

도4는 본 발명에 의한 밀착홈(111)의 또 다른 실시예들을 도시한 것이다.

도4(a)에서 상기 밀착홈(111)의 단면은 삼각형 형태가 된다. 삼각형 형태로 마련되어 후방 또는 하방으로 갈수록 그 폭이 좁아지게 되면 가공이 편리해질 수 있다.

한편, 도4(b)에서 상기 밀착홈(111)은 반구형태의 홈으로 마련되고, 상기 밀착홈(111)의 테두리(111a)는 소정의 곡률을 가진 곡면 형태로 마련되는 것이 바람직하다.

이와 같이 상기 밀착홈(111)의 테두리(111a)가 곡면 형태로 마련되면, 상기 유연기판(S)이 좀더 부드럽게 상기 밀착홈(111) 부분에 지지될 수 있다.

한편, 도4(c)는 상기 밀착부(110)에 마련되는 상기 밀착홈(111) 들의 크기가 영역에 따라 달라지게 형성된 것을 도시한 것이다.

여기서, 상기 밀착부(110)는 바깥부분을 이루는 제1영역(Ⅰ)과, 제1영역(Ⅰ)에 의하여 둘러싸이는 내측 부분인 제2영역(Ⅱ)으로 구성된다.

여기서, 상기 제1영역(Ⅰ)에 형성되는 제1밀착홈(1111)의 직경(d1) 또는 깊이(h1)는 상기 제2영역(Ⅱ)에 형성되는 제2밀착홈(2111)의 직경(d2) 또는 깊이(h2)보다 그게 형성되는 것이 바람직하다.

상기 밀착홈(111)의 크기가 크게 형성되면, 크게 형성된 곳이 작게 형성된 곳보다 내부 압력이 보다 낮아지게 된다.

따라서, 그 만큼 밀착홈(111)이 크게 형성된 곳에 잡아당기는 힘이 커지기 때문에, 상기 밀착홈(111)이 크게 형성된 부분이 밀착부(110)의 외측 또는 테두리 부분에 다수 형성되면, 상기 기판(S)을 상기 밀착부(110)의 외곽방향으로 서로 잡아당기는 힘이 커져 기판(S)의 평탄도가 더 효과적으로 유지될 수 있다.

이러한 이유로, 상기 밀착홈(111)의 크기를 영역에 따라서 달리한 것이다.

한편, 상기 실시예들에서 상기 밀착부(111)의 폭이나, 높이는 상기 유연기판(S)의 폭이나 높이와 동일하거나 크게 형성되는 것이 바람직하다. 이는 안정적으로 평탄도가 유지되도록 하기 위함이다.

도5는 본 실시예에 의한 태양전지 제조장치에 의하여 유연기판(S)에 대한 증착이 이루어지는 것을 도시한 것이다.

상기 진공형성장치(50)가 작동을 하여 상기 공정챔버(10) 내부를 진공상태로 형성하고, 그 상태에서 상기 피딩롤러(30) 및 상기 기판 회수 롤러(40)가 작동을 하여 상기 기판(S)을 상기 공정챔버(10)로 이동시킨다.

상기 유연기판(S)은 상기 밀착부(110)에 밀착된 상태로 평탄도를 유지하면서 이동을 한다.

이때, 상기 가스공급관(21)에서 공급된 가스가 상기 샤워헤드(20)를 통해서 상기 유연기판(S)의 피증착면에 증착된다. 여기서, 상기 증착되는 공정은 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 공정, 또는 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition )공정, 또는 스퍼터링(Sputtering) 공정 등이 사용되나 이에만 한정되는 것은 아니다.

이때, 고온 증착이 이루어질 수 있도록, 상기 히터(60)가 작동하여 열기를 발생시키면, 열기는 상기 밀착부(110)에 의하여 전도되어 상기 유연기판(S)을 가열시킨다. 이에 의하여 유연기판(S)의 표면에 증착물질이 고온증착된다.

이러한 증착과정을 통하여 상기 유연기판(S)의 표면에 제1전극층, 반도체층, 제2전극층 들이 형성된다.

상술한 바와 같이, 상기 밀착부(110) 표면에 상기 밀착홈(111)이 형성되고, 상기 밀착홈(111) 내부의 압력이 상기 유연기판(S)의 표면이나, 밀착홈(111)이 형성되지 않은 밀착부(110)의 다른 표면의 압력보다 낮게 형성된다.

따라서, 압력구배에 의한 진공흡착력에 의하여 상기 유연기판(S)의 밀착상태가 유지될 수 있다.

그리고, 상기 각각의 밀착홈(111) 방향으로 잡아당겨지는 힘에 의하여 상기 밀착홈(111)과 밀착홈(111) 사이에는 인장력이 가해지고, 그에 의하여 상기 유연기판(S)의 평탄 상태가 효과적으로 유지될 수 있다.

이와 같이 유연기판(S)의 평탄상태가 효과적으로 유지되면, 상기 제1전극층이나, 반도체층, 제2전극층의 두께가 균일하게 유지될 수 있다.

한편, 상기 기판평탄도 유지장치(100)에는 밀착부(110)와 이송롤러(120)가 마련되기 때문에, 상기 밀착부(110)가 상기 유연기판(S)과 밀착된 상태에서 상기 유연기판(S)이 상기 기판 회수롤러(40) 방향으로 이동하면, 상기 밀착부(110)도 그 방향으로 이동한다.

다만, 상기 밀착부(110)는 무한궤도 또는 벨트 형태로 마련되므로, 회전운동을 수행하며, 연속적으로 상기 유연기판(S)에 대한 밀착상태가 유지될 수 있다.

그리고, 상기 피딩롤러(30)를 통하여 상기 공정챔버(10) 내부로 들어오는 유연기판(S)을 지속적으로 지지하여 평탄상태를 유지할 수 있다.

도6은 상기 공정챔버(10) 내부에 서로 다른 반응가스를 제공하는 샤워헤드가 복수개로 마련되는 실시예를 도시한 것이다.

각각의 샤워헤드(220,320,420)는 서로 다른 반응가스를 제공할 수 있다.

상기 샤워헤드(220,320, 420)에서 나오는 반응 가스는 전극물질이 될 수 도 있고, P 반도체층을 만드는 반응 물질, 또는 I 반도체층을 만드는 반응 물질, 또는 N 반도체층을 만드는 물질이 될 수도 있다.

한편, 상기 샤워헤드와 다른 샤워헤드 사이에는 각각의 샤워헤드에서 분사되는 반응 가스가 혼합되지 않도록 하는 에어커튼이 형성되는 것이 바람직하다.

이를 위하여, 상기 샤워헤드와 다른 샤워헤드 사이에는 에어커튼을 발생시키는 에어커튼 발생부(500)가 마련된다.

상기 에어커튼 발생부(500)는 상기 유연기판(S)의 피증착면 방향으로 소정의 가스를 분사하여 기체로 구성되는 구획벽을 형성한다. 이때 사용되는 가스는 질소(N₂)로 구성될 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.

상기 공정 챔버(10) 내부에도 상기 기판 평탄도 유지장치(100)가 마련되고, 상기 기판 평탄도 유지장치(100)는 벨트 또는 무한궤도 형태의 밀착부(110)와, 밀착부의 컨베이어식 운동을 안내하는 이송롤러(120)를 포함한다.

상기 밀착홈(111)은 상기 밀착부(110)의 표면에 형성되되, 상기 유연기판(S)과 면접하는 부분에 형성되는 것이 바람직하여, 상기 밀착홈(111)의 표면에 복수개가 마련되어 상호 이격되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 밀착부(110) 내부에는 상기 히터(60)가 마련되는데, 상기 히터(60)는 고온증착을 위하여 마련된다. 그 히터(60)는 상기 각 샤워헤드(220,320,420)의 반응 가스 분사영역에 걸쳐서 크게 형성될 수도 있고, 아니면, 각각의 샤워헤드(220,320,420)의 반응 가스 분사영역에 맞추어 복수개로 구성될 수도 있다.

상기 밀착홈(111)의 구체적인 구성은 도1 내지 도5에서 설명한 것과 동일하므로 구체적인 설명은 생략하기로 하겠다.

다만, 본 실시예에서 상기 밀착부(110)는 상기 복수개의 샤워헤드(220,320,420)의 분사영역에 걸쳐서 배치되는 것이 바람직하다.

따라서, 상기 공정챔버(10) 전 영역에 걸쳐서, 하나의 밀착부(110)에 의하여 상기 유연기판(S)의 평탄도가 효과적으로 유지될 수 있다.

상기 피딩롤러(30) 및 상기 기판 회수 롤러(40)의 상호 작용에 의하여 상기 유연기판(S)이 움직이면, 상기 유연기판(S)에 밀착되어 있는 밀착부(110)도 상기 유연기판(S)과 같이 움직인다.

상기 유연기판(S)이 움직이면서, 순차적으로 여러 종류의 반응가스에 의하여 상기 유연기판(S) 표면에 전극 층이나 반도체 층이 증착되는 경우에, 상기 밀착부(110)가 그 전 영역에 걸쳐서 상기 유연기판(S)을 지지하기 때문에, 넓은 영역의 유연기판(S)에 대해서도 평탄도가 효과적으로 유지될 수 있다.

한편, 본 실시예와 같이 상기 공정 챔버(10)가 길게 형성된 경우에는 진공형성장치(50; 150,250,350)가 복수개로 마련될 수 있다.

이때, 상기 진공형성장치(50)에 의한 진공도가 상기 공정챔버(10) 내에서 국부적으로 차이가 발생하도록 제어하는 것도 생각할 수 있다.

즉, 상술한 바와 같이, 유연기판(S)의 평탄도가 확보되기 위헤서는 유연기판(S)에 대한 인장력이 유연기판(S)의 중앙부에서 외측으로 이루어져야 한다.

따라서 유연기판(S)의 외측과 인접한 밀착부(110)의 밀착홈(111)의 압력이 유연기판(S)의 내측와 인접한 밀착부(110)의 밀착홈(111)의 압력보다 더 낮게 형성되면, 인장력이 위와 같은 방향으로 제공될 수 있다

따라서, 상기 밀착부(110)에 마련되는 모든 밀착홈(111)의 규격이 동일하다면, 상기 유연기판(S)의 외측 부분에 대응되는 영역을 담당하는 진공형성장치(150,350)에 의한 진공도가 유연기판(S)의 내측 부분에 대응 되는 영역을 담당하는 진공형성장치(250)에 의힌 진공도에 비하여 높게 되도록 유지하면 된다.

따라서, 상기 밀착부(110)의 테두리 부분에 대응되는 부분의 진공도가 더 높아지도록 상기 진공형성장치(150,250,250)를 제어할 수 있다.

또는 상기 진공형성장치(150,250,250)에 의한 진공도가 모든 영역에 있어서 동일하게 형성된다면, 상기 밀착홈(111)의 크기를 영역별로 다르게 하는 것도 생각할 수 있다.

즉, 도4(c)에서 개시된 바와 같이, 상기 밀착부(110)를 제1영역과, 제2영역으로 구분하고, 외측 부분인 제1영역에 마련되는 제1밀착홈(1111)의 크기를 내측 영역인 제2영역에 마련되는 제2밀착홈(2111)의 크기보다 크게 하는 것을 생각할 수 있다.

이에 의하여도 인장력의 형성되는 방향이 유연기판(S)의 내측에서 외측방향으로 형성되기 때문에, 유연기판(S)의 평탄도가 유지될 수 있는 것이다.

도6의 실시예는 도5에서 나타난 실시예와 비교해볼 때 샤워헤드(220,320, 420) 및 진공발생장치(150,250, 350) 의 수량만 차이가 있을 뿐, 상기 밀착부(110) 및 밀착홈(111)에 의한 유연기판(S)의 지지 및 평탄도 유지라는 측면에서는 실질적으로 동일하다.

따라서, 도6의 실시예에서의 기판 평탄도 유지와 관련된 동작에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 하겠다.

본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징으로 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구 범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10: 공정챔버 20: 샤워헤드
30: 피딩롤러 40: 기판회수롤러
50: 진공형성장치 60: 히터
100: 기판 평탄도 유지장치 110: 밀착부
111: 밀착홈 112: 연통통로

Claims (30)

1. 유연기판에 대한 증착공정이 수행되는 반응공간이 형성되는 공정챔버와;
   상기 공정챔버에 수용되는 유연기판과 밀착되는 상태로 상기 유연기판을 지지하는 기판 평탄도 유지장치를 포함하되,
   상기 기판 평탄도 유지장치는;
   상기 유연기판과 대면하여 밀착되는 밀착부와;
   상기 밀착부의 표면에 형성되어 상기 밀착부의 표면보다 낮은 압력으로 유지되어 상기 유연기판이 밀착부에 지지되도록 밀착력을 제공하는 밀착홈과;
   상기 밀착부를 이송시키는 이송롤러;를 포함하고,
   상기 이송롤러는 상기 유연기판의 이동속도와 동일한 속도로 상기 밀착부가 이송하도록 안내하며,
   상기 이송롤러는 상호 이격되는 복수개의 이송롤러로 구성되고,
   상기 밀착부는 무한궤도 또는 벨트 형태로 마련되어, 상기 이송롤러를 감도록 마련되는 것을 특징으로 하는 태양전지 제조장치.
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7. 제1항에 있어서,
   상기 밀착홈의 단면은 반구형으로 구성되는 것을 특징으로 하는 태양전지 제조장치.
8. 제7항에 있어서,
   상기 밀착홈의 테두리는 소정의 곡률을 갖는 곡면형태로 구현되는 것을 특징으로 하는 태양전지 제조장치.
9. 제1항에 있어서,
   상기 밀착홈의 단면은 삼각형 형태로 구성되는 것을 특징으로 하는 태양전지 제조장치.
10. 제1항에 있어서,
    상기 밀착홈은 복수개로 구성되되,
    밀착부의 주변부를 구성하는 제1영역에 형성되는 제1밀착홈들과,
    상기 제1영역에 둘러싸이는 제2영역에 형성되는 제2밀착홈들을 포함하며,
    상기 제1밀착홈에서의 압력이 상기 제2밀착홈에서의 압력보다 낮게 형성되도록 상기 제1밀착홈의 크기는 상기 제2밀착홈보다 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 태양전지 제조장치.
11. 제10항에 있어서,
    상기 제1밀착홈의 지름은 상기 제2밀착홈의 지름보다 크게 형성되거나,
    상기 제1밀착홈의 깊이는 상기 제2밀착홈의 깊이보다 깊게 형성되는 것을 특징으로 하는 태양전지 제조장치.
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