KR101284117B1 - Ｃｉｇｓ층 형성 설비의 레이아웃 - Google Patents

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Abstract

CIGS층 형성 설비의 레이아웃이 개시된다. 본 발명에 따른 CIGS층 형성 설비의 레이아웃은, 기판이 적재 보관된 보트가, 보트 이송로봇에 지지되어, CIGS층 형성장치의 프레임을 통하여 벽체의 하측으로 이송되고, 벽체의 하측으로부터 프레임의 외측으로 이송된다. 그리고, 보트는 보트 이송로봇의 간섭 없이 승강하면서 챔버에 로딩되거나, 챔버로부터 언로딩된다. 그러므로, 하나의 보트 이송로봇을 이용하여 보트를 CIGS층 형성장치군의 CIGS층 형성장치로 이송하고, CIGS층 형성장치군의 CIGS층 형성장치로부터 이송할 수 있다. 따라서, CIGS층 형성장치군, 보트군 및 보트 이송로봇을 포함하는 CIGS층 형성 설비를 설치하기 위한 공간이 감소되고, 원가가 절감되는 효과가 있다.

Description

ＣＩＧＳ층 형성 설비의 레이아웃 {LAYOUT OF CIGS LAYER FORMING EQUIPMNET}
본 발명은 박막형 태양전지의 CIGS층 형성 설비의 레이아웃에 관한 것이다.
오늘날, 고갈되어 가는 화석 연료에 대한 의존도를 줄이기 위해, 고갈될 염려가 없을 뿐만 아니라 친환경적인 태양에너지를 활용하는 태양전지(Solar Cell)에 대한 연구 개발이 활발히 진행 중이다.
이러한 연구 개발의 일환으로, 태양광의 흡수율이 높고, 태양광 또는 방사선에 대한 열화 현상이 적으며, 박막화가 가능하고, 제작상 재료비를 절감할 수 있는 CIGS{Cu(In1-xGax)Se2} 층이 형성된 박막형 태양전지가 개발되었다.
박막형 태양전지는 유리 등의 기판, 기판 상에 형성된 금속층으로 이루어진 (+)극인 전극층, 전극층 상에 형성되며 광을 흡수하는 p형의 CIGS층, CIGS층 상에 형성된 n형의 버퍼층 및 버퍼층 상에 형성된 (-)극인 투명 전극층을 포함하는 다층 적층 구조이다.
그리하여, 수광부인 투명 전극층을 통하여 태양광이 입사되면, p-n 접합 부근에서는 대략 1.04 eV 의 밴드갭 에너지를 갖는 여기된 한 쌍의 전자 및 정공이 생성된다. 그리고, 여기된 전자와 정공은 확산에 의해 p-n 접합부에 도달하고, 접합부의 내부 전계에 의해 전자가 n 영역에, 정공이 p 영역에 집합하여 분리된다.
그러면, n 영역은 마이너스로 대전되고, p 영역은 플러스로 대전되며, 각 영역에 형성된 전극 간에는 전위차가 생긴다. 그리고, 전위차를 기전력으로 하여 각 전극 사이를 도선으로 연결하면 광전류가 얻어진다. 이것이 태양전지의 원리이다.
박막형 태양전지의 CIGS층을 형성하는 방법은, 기판에 형성된 전극층 상에 Cu/Ga, Cu/In 또는 Cu-Ga/In 중의 어느 하나로 이루어진 전구물질(前購物質, Precursor)을 형성하고, 전구물질을 스퍼터링 등의 방법으로 적층 구조의 전구체막으로 형성한 다음, 전구체막을 셀렌화(Selenization)하여 CIGS층을 형성한다.
그리고, 전구체막을 셀렌화하는 방법은 전구체막이 형성된 기판을 밀폐된 챔버에 로딩시키고, 챔버를 불활성가스로 치환한 다음, 챔버에 처리가스인 셀렌화 수소(H2Se)을 도입한 후, 챔버를 일정 온도로 승온시켜 일정 시간 유지하면, 셀렌화된 CIGS층이 형성된다.
종래의 CIGS층 형성장치는 기판이 처리되는 공간인 챔버를 형성하는 벽체, 상기 벽체의 일측면에 설치되어 상기 챔버를 개폐하는 도어를 포함한다. 그리고, 상기 기판은 복수개가 보트에 적재 보관된 상태로 상기 챔버로 로딩 또는 상기 챔버로부터 언로딩된다. 즉, 로봇아암으로 상기 보트를 지지하여, 상기 보트를 상기 챔버에 로딩하면 상기 기판이 상기 챔버에 로딩되고, 상기 보트를 상기 챔버로부터 언로딩하면 상기 기판이 상기 챔버로부터 언로딩된다.
상기와 같은 종래의 CIGS층 형성장치는 상기 벽체의 일측면에 상기 도어가 설치되므로, 복수개의 CIGS층 형성장치를 연속적으로 배치하고, 하나의 로봇으로 상기 보트를 상기 챔버에 로딩 또는 상기 챔버로부터 언로딩하고자 할 때, 상기 로봇이 상기 도어의 간섭을 받는다. 이로 인해, 복수개의 CIGS층 형성장치를 연속적으로 배치하기가 어렵고, CIGS층 형성장치의 개수와 대응되게 상기 로봇을 마련하여야 하므로, 설치공간이 넓어지고 원가가 상승하는 단점이 있었다.
CIGS층 형성장치와 관련된 선행기술은 한국공개특허공보 10-2010-0075336호 등에 개시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 설치공간을 줄일 수 있고, 원가를 절감할 수 있는 CIGS층 형성 설비의 레이아웃을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 CIGS층 형성 설비의 레이아웃은, 하면을 통하여 미처리된 기판이 로딩 또는 처리된 기판이 언로딩되는 챔버를 가지는 CIGS층 형성장치가 연속적으로 복수개 배치된 CIGS층 형성장치군(群); 미처리된 기판이 정렬된 보트와 상기 CIGS층 형성장치에서 처리된 기판이 정렬된 보트가 복수개 연속적으로 배치되어 상기 CIGS층 형성장치군(群)과 대향하는 보트군(群); 상기 보트군과 상기 CIGS층 형성장치군 사이에 위치되어 상기 보트군 중 미처리된 기판이 정렬된 상기 보트를 상기 CIGS층 형성장치의 하측 부위로 이송시키거나, 상기 CIGS층 형성장치에서 기판이 처리되면 상기 CIGS층 형성장치 하측으로 언로딩된 상기 보트를 상기 보트군 중의 소정 위치로 이송시키는 보트 이송로봇을 포함하며, 상기 보트는 상기 챔버의 하측에서 승강하며, 기판은 상기 보트에 적재 보관되어 상기 챔버에 로딩되거나, 상기 챔버로부터 언로딩된다.
본 발명에 따른 CIGS층 형성 설비의 레이아웃은, 기판이 적재 보관된 보트가, 보트 이송로봇에 지지되어, CIGS층 형성장치의 프레임을 통하여 벽체의 하측으로 이송되고, 벽체의 하측으로부터 프레임의 외측으로 이송된다. 그리고, 보트는 보트 이송로봇의 간섭 없이 승강하면서 챔버에 로딩되거나, 챔버로부터 언로딩된다. 그러므로, 하나의 보트 이송로봇을 이용하여 보트를 CIGS층 형성장치군의 CIGS층 형성장치로 이송하고, CIGS층 형성장치군의 CIGS층 형성장치로부터 이송할 수 있다. 따라서, CIGS층 형성장치군, 보트군 및 보트 이송로봇을 포함하는 CIGS층 형성 설비를 설치하기 위한 공간이 감소되고, 원가가 절감되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 CIGS층 형성장치의 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 CIGS층 형성장치의 도어가 하강한 상태를 보인 사시도.
도 3은 도 2의 개략 정면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 CIGS층 형성 설비의 레이아웃을 보인 평면도.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시하여 도시한 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있도록 충분히 상세하게 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 상호 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 특정 구조 및 특성은 일 실시예와 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미가 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에 도시된 실시예들의 길이, 면적, 두께 및 형태는, 편의상, 과장되어 표현될 수도 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 CIGS층 형성 설비의 레이아웃을 상세히 설명한다.
먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 CIGS층 형성장치를 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 CIGS층 형성장치의 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 CIGS층 형성장치의 도어가 하강한 상태를 보인 사시도이며, 도 3은 도 2의 개략 정면도이다.
도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 CIGS층 형성장치(100a)는 프레임(110), 프레임(110)의 상면에 설치되며 유리 등의 기판(50)이 로딩되어 처리되는 챔버(미도시)를 제공하는 스테인리스 스틸로 형성된 벽체(壁體)(120)를 포함한다.
벽체(120)의 하면에는 출입구(미도시)가 형성되고, 상기 출입구는 벽체(120)의 하측에 승강가능하게 설치된 도어(130)(도 3 참조)에 의하여 개폐된다. 즉, 도어(130)에 의하여, 상기 챔버는 개폐된다.
도어(130)는 프레임(110)에 지지되어 승강가능하게 설치된 승강브라켓(113)에 의하여 승강하며, 승강브라켓(113)은 모터와 연결링크와 복수의 기어 및 볼스크류 등을 포함하는 동력전달수단(115)에 의하여 승강한다.
도어(130)의 상면측 및 벽체(120)의 내부에는 복수의 히터(미도시)가 각각 설치된다. 상기 히터는 기판(50)을 처리하기 위하여 상기 챔버로 유입된 분위기 가스를 소정 온도로 가열한다. 도어(130)의 상면측에 설치된 상기 히터는 도어(130)와 함께 승강한다.
도어(130)의 상면측에는 보트(200a)(도 3 참조)가 탑재되는데, 보트(200a)에는 복수의 기판(50)이 상호 간격을 가지면서 기립된 형태로 적재 보관된다. 따라서, 기판(50)은 보트(200a)에 의하여 상기 챔버에 로딩되고, 상기 챔버로부터 언로딩되며, 보트(200a)에 적재 보관된 상태로 상기 챔버에서 처리된다.
전극층과 Cu/Ga, Cu/In 또는 Cu-Ga/In 중의 어느 하나로 이루어진 전구물질(前購物質, Precursor)에 의한 전구체막이 형성된 기판(50)을 보트(200a)에 지지시킨 다음, 보트(200a)를 도어(130)의 상면측에 탑재 지지시킨다. 그 후, 승강브라켓(113)을 상승시키면, 보트(200a)가 상기 챔버에 위치되고, 도어(130)에 의하여 상기 챔버는 밀폐된다. 이러한 상태에서, 상기 챔버에 질소 가스를 유입한 다음, 셀렌화 가스(H2Se)를 주입하여 소정 온도에서 CIGS층을 형성하고, CIGS층 형성한 다음에는 또 다른 소정 온도에서 황화 가스(H2S)를 주입하여 기판(50)을 처리한다.
본 실시예에 따른 CIGS층 형성 설비의 레이아웃은 복수개의 CIGS층 형성장치(100a)를 연속적으로 배치하고, 하나의 보트 이송로봇(310)(도 4 참조)을 이용하여 보트(200a)를 CIGS층 형성장치(100a)로 이송하거나, 보트(200a)를 CIGS층 형성장치(100a)로부터 이송한다.
본 실시예에 따른 CIGS층 형성 설비의 레이아웃에 대하여 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 CIGS층 형성 설비의 레이아웃을 보인 평면도이다.
도시된 바와 같이, 복수개의 CIGS층 형성장치(100a, 100b, 100c, 100d)가 연속적으로 배치되어 군(群)을 이루는 CIGS층 형성장치군(100)이 마련된다. 그리고, 미처리된 기판(50)이 정렬된 보트(200a)와 CIGS층 형성장치(100a, 100b, 100c, 100d)에서 처리된 기판(50)이 정렬된 보트(200b, 200c, 200d)가 복수개 연속적으로 배치되어 군(群)을 이루며 CIGS층 형성장치군(200)과 대향하는 보트군(200)이 마련된다.
그리고, CIGS층 형성장치군(100)과 보트군(200) 사이에는 보트 이송로봇(310)이 설치된다.
보트 이송로봇(310)은 보트군(200) 중 미처리된 기판(50)이 정렬된 보트(200a)를 CIGS층 형성장치(100a, 100b, 100c, 100d)의 프레임(110)의 일측면을 통하여 벽체(120)의 하측 부위로 이송시킨다. 즉, 보트 이송로봇(310)은 하강한 CIGS층 형성장치(100a, 100b, 100c, 100d)의 도어(130)의 상면에 보트(200a)를 탑재시키고, 보트(200a)는 도어(130)에 의하여 상승하여 상기 챔버에 로딩된다.
그리고, 보트 이송로봇(310)은 CIGS층 형성장치(100a, 100b, 100c, 100d)에서 처리된 기판(50)이 적재 보관된 보트(200b, 200c, 200d)를 보트군(200) 중의 소정 위치로 이송시킨다. 즉, 기판(50)은 보트(200a, 200b, 200c, 200d)에 적재 보관된 상태로 CIGS층 형성장치(100a, 100b, 100c, 100d)에서 처리되고, 기판(50)의 처리가 완료되면 도어(130)가 하강하여 보트(200a, 200b, 200c, 200d)를 하강시킨다. 그러면, 보트 이송로봇(310)이 하강한 보트(200a, 200b, 200c, 200d)를 보트군(200) 중의 소정 위치로 이송시킨다.
즉, 보트군(200) 중의 보트(200a)는 기판(50)의 처리를 위해 대기하는 것이고, 보트(200b, 200c, 200d)는 처리된 기판(50)을 냉각시키면서 대기하는 것이다.
본 실시예에 따른 CIGS층 형성 설비의 레이아웃은 기판(50)이 적재 보관된 보트(200a, 200b, 200c, 200d)가, 보트 이송로봇(310)에 지지되어, CIGS층 형성장치(100a, 100b, 100c, 100d)의 프레임(110)의 일측면을 통하여 벽체(120)의 하측으로 이송되고, 벽체(120)의 하측으로부터 프레임(110)의 외측으로 이송된다. 그리고, 보트(200a, 200b, 200c, 200d)는 보트 이송로봇(310)의 간섭 없이 승강하면서 상기 챔버에 로딩되거나, 상기 챔버로부터 언로딩된다. 그러므로, 하나의 보트 이송로봇(310)을 이용하여 보트(200a)를 CIGS층 형성장치(100a, 100b, 100c, 100d)로 이송하고, 보트(200a, 200b, 200c, 200d)를 CIGS층 형성장치(100a, 100b, 100c, 100d)로부터 이송할 수 있다. 따라서, CIGS층 형성장치군(100), 보트군(200) 및 보트 이송로봇(310)을 포함하는 CIGS층 형성 설비를 설치하기 위한 공간을 줄일 수 있고, 원가가 절감된다.
보트군(200)의 일측에는 미처리된 기판(50)이 적재 보관된 카세트(400)가 복수개 위치되고, 보트군(200)의 또 다른 일측에는 카세트(400)에 보관된 기판(50)이 정렬되어 보관될 빈 보트(200g)가 위치된다. 그리고, 카세트(400)와 빈 보트(200g) 사이에는 카세트(400)에 보관된 기판(50)을 빈 보트(200g)로 이송하여 정렬하는 기판 이송로봇(330)이 설치된다.
기판 이송로봇(330)에 의하여 빈 보트(200g)에 기판(50)이 정렬되면, 보트(200g)는 보트군(200)의 소정 위치로 수동 또는 자동으로 이송된다. 즉, 보트(200g)는 보트군(200)의 보트(200a)의 위치로 이송된다.
본 발명은 상술한 바와 같이 바람직한 실시예를 예로 들어 도시하여 설명하였으나, 상기 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형과 변경이 가능하다. 그러한 변형예 및 변경예는 본 발명과 첨부된 특허청구범위의 범위 내에 속하는 것으로 보아야 한다.
100: CIGS층 형성장치군
100a ∼ 100d: CIGS층 형성장치
200: 보트군
200a ∼ 200d: 보트
310: 보트 이송로봇

Claims (5)

  1. 하면을 통하여 미처리된 기판이 로딩 또는 처리된 기판이 언로딩되는 챔버를 가지는 CIGS층 형성장치가 연속적으로 복수개 배치된 CIGS층 형성장치군(群);
    미처리된 기판이 정렬된 보트와 상기 CIGS층 형성장치에서 처리된 기판이 정렬된 보트가 복수개 연속적으로 배치되어 상기 CIGS층 형성장치군(群)과 대향하는 보트군(群);
    상기 보트군과 상기 CIGS층 형성장치군 사이에 위치되어 상기 보트군 중 미처리된 기판이 정렬된 상기 보트를 상기 CIGS층 형성장치의 하측 부위로 이송시키거나, 상기 CIGS층 형성장치에서 기판이 처리되면 상기 CIGS층 형성장치 하측으로 언로딩된 상기 보트를 상기 보트군 중의 소정 위치로 이송시키는 보트 이송로봇을 포함하며,
    상기 보트는 상기 챔버의 하측에서 승강하고, 기판은 상기 보트에 적재 보관되어 상기 챔버에 로딩되거나, 상기 챔버로부터 언로딩되며,
    상기 보트군의 일측에는 미처리된 기판이 적재 보관된 카세트가 복수개 위치되고,
    상기 보트군의 또 다른 일측에는 상기 카세트에 보관된 기판이 정렬되어 보관될 빈 보트가 위치되며,
    상기 카세트와 상기 빈 보트 사이에는 상기 카세트에 보관된 기판을 상기 빈 보트로 이송하여 정렬하는 기판 이송로봇이 설치된 것을 특징으로 하는 CIGS층 형성 설비의 레이아웃.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 CIGS층 형성장치는 일측면으로 상기 보트가 출입하는 프레임, 상기 프레임의 상면에 설치되고 내부에 상기 챔버가 형성되며 하면에는 상기 프레임의 내부와 연통된 출입구가 형성된 벽체(壁體), 상기 벽체의 하측에 승강가능하게 설치되어 상기 출입구를 개폐하며 상기 보트를 지지하여 승강시키는 도어를 포함하는 것을 특징으로 하는 CIGS층 형성 설비의 레이아웃.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 보트 이송로봇은 상기 보트를 상기 도어의 상면에 탑재하거나, 상기 도어에 탑재된 상기 보트를 상기 보트군 중의 소정 위치로 이송하는 것을 특징으로 하는 CIGS층 형성 설비의 레이아웃.
  4. 삭제
  5. 제3항에 있어서,
    상기 기판 이송로봇에 의하여 기판이 정렬된 상기 보트는 상기 보트군의 소정 위치로 이송되는 것을 특징으로 하는 CIGS층 형성 설비의 레이아웃.
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JP2010283336A (ja) * 2009-05-01 2010-12-16 Hitachi Kokusai Electric Inc 熱処理装置

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