KR101342960B1 - 씨비디 박막 제조장치 및 씨비디 박막제조장치에 의하여 제조된 태양전지 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 실시간으로 모니터링 되는 약액의 상태정보를 바탕으로 상기 약액의 재사용여부판단, 사용가능 공정횟수산출 및 증착공정 중의 박막 두께를 예측할 수 있는 씨비디 박막제조장치 및 상기 씨비디 박막제조장치에 의하여 제조되는 태양전지에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 기판과 반응하는 약액이 담겨지는 약액반응조; 상기 약액반응조의 내부에 담겨진 상기 약액의 상태정보를 측정하는 약액측정유닛; 그리고 상기 약액의 상태정보로부터 상기 약액의 재사용 가능여부, 상기 약액의 추가적인 사용가능 공정횟수 및 상기 기판에 증착되는 박막의 두께 중 하나 이상을 예측하는 제어유닛을 포함하는 씨비디 박막 제조장치 및 이에 의하여 제조되는 태양전지를 제공한다.
이를 위해, 본 발명은 기판과 반응하는 약액이 담겨지는 약액반응조; 상기 약액반응조의 내부에 담겨진 상기 약액의 상태정보를 측정하는 약액측정유닛; 그리고 상기 약액의 상태정보로부터 상기 약액의 재사용 가능여부, 상기 약액의 추가적인 사용가능 공정횟수 및 상기 기판에 증착되는 박막의 두께 중 하나 이상을 예측하는 제어유닛을 포함하는 씨비디 박막 제조장치 및 이에 의하여 제조되는 태양전지를 제공한다.
Description
본 발명은 씨비디 박막 제조장치 및 씨비디 박막제조장치에 의하여 제조된 태양전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 약액의 상태정보를 바탕으로 상기 약액의 재사용여부판단, 사용가능 공정횟수산출 및 증착공정 중의 박막 두께를 예측할 수 있는 씨비디 박막제조장치 및 씨비디 박막제조장치에 의하여 제조된 태양전지에 관한 것이다.
일반적으로 씨비디(CBD: Chemical Bath Deposition) 박막 제조장치는 유리 또는 플렉시블(flexible) 기판 등과 같은 기판상에 박막을 증착시키는 증착공정을 수행하기 위한 장비로서, 액체상태 또는 기체상태의 약액이 상기 기판과 화학반응을 통하여 상기 기판상에 원하는 박막을 증착시키는데 사용되는 장비이다.
특히, 상기 씨비디 박막 제조장치는 상기 기판상에 증착되는 다수의 박막 층을 갖는 태양전지를 제조하는데 주로 사용된다.
상기 태양전지는 빛 에너지를 직접 전기에너지로 변환하는 반도체 소자의 하나로서, 상기 기판상에 배면전극, 광흡수층, 버퍼층, 투명전극층, 반사방지막 및 그리드가 구비되는 형태를 가진다.
결과적으로, 상기 씨비디 박막 제조장치는 상기 태양전지를 구성하는 박막 층 중에서도 상기 버퍼층을 증착하는데 사용된다. 상기 버퍼층은 빛의 투과가 높아야 하고, 캐리어의 이동이 원활하고, 이후 추가되는 공정와 원활한 계면결합이 요구된다.
종래의 씨비디 박막 제조장치는 상기 버퍼층을 형성하기 위하여 기판과 약액이 반응하는 공간을 제공하는 반응용기, 상기 기판을 가열하기 위한 히터, 상기 반응용기로 상기 약액을 공급하기 위한 약액공급유닛을 포함하여 구성된다.
그러나, 종래의 씨비디 박막 제조장치는 다음과 같은 문제점이 있다.
첫째, 종래의 씨비디 박막 제조장치에 따른 상기 반응용기에 공급된 약액은 해당 기판에 버퍼층을 증착하고 난후, 다른 기판에 버퍼층을 증착하는데 사용되지 않고 곧바로 외부로 배출되어 폐기됨으로써 상기 약액의 사용이 남용되는 문제가 있다. 특히, 상기 약액의 남용으로 인하여 제품의 생산비용이 증가되는 문제가 있다.
둘째, 종래의 씨비디 박막 제조장치의 경우에는 증착공정이 수행되고 있는 동안에 상기 버퍼층의 두께를 전혀 알 수 없는 불편함이 있다. 결과적으로, 사용자가 원하는 정확한 박막 두께를 갖는 버퍼층을 형성하기가 어려운 점이 있다.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는 약액의 상태정보를 바탕으로 상기 약액의 재사용 가능여부 및 상기 약액의 사용가능 공정횟수를 판단할 수 있는 씨비디 박막제조장치 및 씨비디 박막제조장치에 의하여 제조된 태양전지를 제공하는 것이다.
본 발명의 해결하고자 하는 다른 과제는 상기 약액의 상태정보를 바탕으로 필요한 경우 정량의 약액소스를 공급하여 상기 약액을 재사용할 수 있는 씨비디 박막제조장치 및 씨비디 박막제조장치에 의하여 제조된 태양전지를 제공하는 것이다.
본 발명의 해결하고자 하는 또 다른 과제는 상기 약액의 상태정보를 바탕으로 증착공정이 수행되는 동안에 상기 기판에 증착된 박막의 두께를 예측할 수 있는 씨비디 박막제조장치 및 씨비디 박막제조장치에 의하여 제조된 태양전지를 제공하는 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 기판과 반응하는 약액이 담겨지는 약액반응조; 상기 약액반응조의 내부에 담겨진 상기 약액의 상태정보를 측정하는 약액측정유닛; 그리고 상기 약액의 상태정보로부터 상기 약액의 재사용 가능여부, 상기 약액의 추가적인 사용가능 공정횟수 및 상기 기판에 증착되는 박막의 두께 중 하나 이상을 예측하는 제어유닛을 포함하는 씨비디 박막 제조장치를 제공한다.
상기 씨비디 박막 제조장치는 상기 약액의 재사용을 위하여 상기 약액반응조로 정량의 약액소스를 공급하는 약액소스 공급유닛을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 씨비디 박막 제조장치는 상기 약액의 재사용을 위하여 상기 약액에 함유된 오염물질을 제거하는 필터유닛을 더 포함할 수 있다.
상기 제어유닛은 약액의 상태정보와 박막의 두께의 상관관계에 대하여 미리 저장된 설정정보와 증착공정이 수행되는 동안에 실시간으로 측정되는 상기 약액의 상태정보를 바탕으로 상기 박막의 두께를 예측하는 연산부를 포함할 수 있다.
상기 약액측정유닛은 상기 약액의 탁도를 측정하기 위한 탁도측정기, 상기 약액의 농도를 측정하기 위한 농도측정기, 상기 약액의 산성도를 측정하기 위한 피에이치(Ph)측정기, 상기 약액의 온도를 측정하기 위한 온도센서를 포함할 수 있다.
또한, 상기 씨비디 박막 제조장치는 상기 약액소스가 공급된 이후에 상기 약액반응조 내부에서 상기 약액소스의 균일한 혼합을 위하여 상기 약액을 순환시키는 약액순환유닛을 더 포함할 수 있다.
상기 약액순환유닛은 일단은 상기 약액반응조의 상부공간과 연통되고 타단은 상기 약액반응조의 하부공간과 연통되는 약액순환관과, 상기 약액순환관상에 배치되어 상기 약액을 펌핑하는 약액순환펌프를 포함할 수 있다.
상기 탁도측정기는 상기 약액반응조와 연결된 샘플링약액 배출관을 따라 배출되는 샘플링약액이 상기 샘플링약액 배출관의 외부로 노출되는 샘플링약액 노출부와, 노출된 상기 샘플링약액의 표면에 직접 빛을 조사하는 발광부와, 상기 빛의 산란광을 수광하는 수광부와, 상기 수광부에서 수광된 산란광을 바탕으로 상기 약액의 탁도를 산출하는 탁도연산부를 포함할 수 있다.
상기 약액소스는 아연(Zn)소스와, 황(S)소스, 촉매를 포함하며, 상기 아연소스는 황산아연(ZnSO4), 아세트산아연(Zn(CH3COO)2), 염화아연(ZnCl2), 요오드화아연(ZnI2) 및 질산아연(Zn(NO3)2) 중의 하나를 포함하고, 상기 황소스는 싸이오요소(thiourea) 및 티오아세트아미드(thioacetamide) 중의 하나를 포함하고, 상기 촉매로는 암모니아(ammonia), 하이드라진(hydrazine) 및 아세트산(acetic acid) 중의 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 형태에 의하면, 본 발명은 상술한 씨비디 박막제조장치에 의하여 제조된 태양전지를 제공한다.
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본 발명에 따른 씨비디 박막 제조장치 및 씨비디 박막제조장치에 의하여 제조된 태양전지의 효과를 설명하면 다음과 같다.
첫째, 약액반응조에 담긴 약액의 상태정보를 실시간으로 측정하여 상기 약액의 재사용 가능여부 및 상기 약액의 사용가능 공정횟수를 판단함으로써 상기 약액을 효율적으로 사용할 수 있는 이점이 있다. 특히, 상기 약액의 재사용으로 인하여 상기 약액에 소요되는 비싼 원재료의 사용을 최소화할 수 있게 되어 제품의 생산비용을 줄일 수 있는 이점이 있다.
둘째, 약액소스 공급유닛을 설치하여 상기 약액의 상태정보를 바탕으로 필요한 경우 상기 약액반응조로 정량의 약액소스를 공급함으로써 상기 약액을 재사용할 수 있는 이점이 있다.
셋째, 증착공정이 수행되는 동안에 실시간으로 측정되는 상기 약액의 상태정보를 바탕으로 상기 기판에 증착된 박막의 두께를 예측함으로써 사용자가 원하는 두께의 박막이 증착될 수 있는 이점이 있다.
넷째, 필터유닛을 설치하여 상기 약액에 함유된 오염물질을 제거함으로써 증착효율을 높임과 동시에 상기 약액을 재사용할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 씨비디 박막 제조장치의 제1 실시 예의 요부를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 씨비디 박막 제조장치의 제2 실시 예의 요부를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 씨비디 박막 제조장치의 제3 실시 예의 요부를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 씨비디 박막 제조장치의 제어방법을 나타낸 도면이다.
도 5는 버퍼층의 증착공정에서 시간에 따른 약액의 탁도변화를 나타낸 도면이다.
도 6은 버퍼층의 증착공정에서 시간에 따른 약액의 피에이치(Ph)변화를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 씨비디 박막 제조장치의 제2 실시 예의 요부를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 씨비디 박막 제조장치의 제3 실시 예의 요부를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 씨비디 박막 제조장치의 제어방법을 나타낸 도면이다.
도 5는 버퍼층의 증착공정에서 시간에 따른 약액의 탁도변화를 나타낸 도면이다.
도 6은 버퍼층의 증착공정에서 시간에 따른 약액의 피에이치(Ph)변화를 나타낸 도면이다.
첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 씨비디 박막 제조장치 및 씨비디 박막제조장치에 의하여 제조된 태양전지에 대한 실시 예들을 구체적으로 설명한다.
도 1을 참조하여, 본 발명에 따른 씨비디 박막제조장치의 제1 실시 예를 설명한다.
본 실시 예에 따른 씨비디 박막 제조장치는 CIGS 박막형 태양전지를 제조하는 공정 중 기판상에 버퍼층을 형성하기 위한 장치이다. 상기 버퍼층은 황화아연(ZnS)로 구성되며, 상기 황화아연(ZnS)은 황(S)소스, 아연(Zn)소스 및 촉매의 상호작용을 통하여 상기 기판상에 증착된다.
상기 씨비디 박막제조장치는 상기 기판과 반응하는 약액이 담겨지는 약액반응조(10), 상기 약액반응조(10)의 내부에 담겨진 상기 약액의 상태정보를 측정하는 약액측정유닛, 그리고 상기 약액의 상태정보로부터 상기 약액의 재사용 가능여부 및 상기 약액의 추가적인 사용가능 공정횟수를 판단하는 제어유닛(20)을 포함한다.
상기 약액반응조(10)에는 상기 약액을 가열하기 위한 히터(40)가 구비되어 있다. 상기 히터(40)는 상기 약액과 상기 기판이 반응하는 동안 상기 약액의 온도를 일정하게 유지하게 된다.
상기 제어유닛(20)은 상기 약액의 상태정보를 바탕으로 상기 씨비디 박막 제조장치를 제어하게 된다. 상기 제어유닛(20)은 상기 히터(40)를 제어하기 위한 히터제어부(21)와, 상기 약액의 재사용 가능여부 및 상기 약액의 사용가능 공정횟수를 판단하는 연산부(미도시)를 포함한다. 여기서, 상기 약액의 상태정보를 나타내는 공정변수는 상기 약액의 탁도, 농도, 피에이치(Ph), 온도 등을 포함한다.
상기 연산부는 상기 약액의 상태정보, 즉 상기 공정변수들의 측정값을 바탕으로 상기 약액이 사용가능 범위에 있는지를 판단하게 된다.
구체적으로, 상기 연산부는 상기 공정변수들 중 적어도 하나의 변수가 탁도 허용범위, 농도 허용범위, 피에이치(Ph) 허용범위 및 온도 허용범위를 벗어나면 상기 연산부는 상기 약액이 재사용가능하지 않은 것으로 판단하게 된다.
일례로 도 5에 도시된 바와 같이, 증착공정이 연속적으로 수행되는 동안 시간이 경과함에 따라 상기 약액의 탁도가 변하게 되는데, 상기 탁도가 180 NTU 이상이 되면 탁도허용범위를 벗어나는 것으로 설정할 수 있다.
또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 증착공정이 연속적으로 수행되는 동안 시간이 경과함에 따라 상기 약액의 피에이치(Ph)가 변하게 되는데, 상기 피에이치(Ph)가 9.5 이하가 되면 상기 피에이치(Ph) 허용범위를 벗어나는 것으로 설정할 수 있다. 여기서, 상기 약액의 온도는 60℃로 일정하게 유지되고 있다.
물론, 상기 공정변수들의 허용범위는 사용자가 원하는 버퍼층의 박막 두께에 따라 다르게 설정될 수 있다.
또한, 상기 연산부는 상기 약액의 상태정보를 바탕으로 상기 약액이 상기 박막의 증착공정에서 추가적으로 사용될 수 있는 사용가능 공정횟수를 판단한다.
여기서, 상기 약액의 사용가능 공정횟수와 상기 약액의 상태정보의 상관관계는 미리 상기 제어유닛의 메모리부(미도시)에 저정되어 있다.
결과적으로, 상기 약액의 사용가능 공정횟수가 2 이상이 되는 경우이면 상기 약액에 대한 추가적인 보정 없이 상기 약액을 연속적으로 증착공정에 사용할 수 있게 된다.
또한, 상기 연산부는 상기 약액의 상태정보와 박막의 두께의 상관관계에 대하여 미리 저장된 설정정보와 증착공정이 수행되는 동안에 실시간으로 측정되는 상기 약액의 상태정보를 바탕으로 상기 기판에 증착된 박막의 두께를 예측할 수 있다.
상기 설정정보는 다양한 조건하에서의 실험을 통하여 얻어진다. 일례로, 20 장의 기판이 상기 약액반응조(20)에 로딩 된 후 일정시간 간격, 예를 들면 1분 간격으로 상기 기판을 언로딩하면서 상기 기판에 증착된 박막의 두께를 측정한다.
이때, 상기 1분의 간격마다 상기 약액의 상태정보를 파악함으로써 상기 박막의 두께와 상기 약액의 상태정보의 상관관계에 대한 설정정보가 얻어진다.
여기서, 증착공정에서의 공정변수, 예를 들면 상기 약액의 탁도, 농도, 온도, 피에이치(Ph)를 포함하는 공정변수들을 변화시키면서 상기 설정정보를 얻을 필요가 있을 것이다.
한편, 상기 약액측정유닛은 상기 약액의 탁도를 측정하기 위한 탁도측정기(130), 상기 약액의 농도를 측정하기 위한 농도측정기(110), 상기 약액의 산성도를 측정하기 위한 피에이치(Ph)측정기(120), 상기 약액의 온도를 측정하기 위한 온도센서(미도시)를 포함한다.
상기 탁도측정기(130)는 상기 약액반응조(10)와 연결된 샘플링약액 배출관(141)을 따라 배출되는 샘플링약액이 상기 샘플링약액 배출관(141)의 외부로 노출되는 샘플링약액 노출부와(131), 노출된 상기 샘플링약액의 표면에 직접 빛을 조사하는 발광부(136)와, 상기 빛의 산란광을 수광하는 수광부(135)와, 상기 수광부(135)에서 수광된 산란광을 바탕으로 상기 약액의 탁도를 산출하는 탁도연산부(미도시)를 포함한다.
상기 샘플링약액 노출부(131)는 상기 샘플링약액 배출관(141)의 일부에 측정홀(141a)이 형성된 부분을 의미하며, 상기 측정홀(141a)을 통하여 상기 발광부(136)의 빛이 상기 약액의 표면에 직접 조사되고, 상기 약액의 표면으로부터 산란된 산란광이 상기 측정홀(141a)을 통하여 상기 수광부(135)로 수광된다.
상기 측정홀(141a)을 통하여 배출되는 상기 약액의 증기는 탁도측정기 하우징(132)에 형성된 증기배출구(132a)를 통하여 외부로 배출된다.
또한, 상기 약액의 증기가 상기 수광부(135)와 발광부(136)의 전면을 가리지 않도록 상기 수광부(135)와 발광부(136)의 전면에 공기를 분사할 수도 있다. 여기서, 공기는 점선으로 나타나 있고, 상기 약액의 증기는 내부가 비어 있는 화살표로 나타나 있다.
한편, 상기 샘플링약액 배출관(141)을 따라 이동하는 샘플링약액이 상기 탁도측정기(130)에서 탁도측정이 완료되면, 상기 샘플링약액은 일시적으로 샘플링약액 저장조(146)에 저장된다.
상기 샘플링약액 저장조(146)에 저장된 샘플링약액은 상기 샘플링약액 저장조(146)와 상기 약액반응조(10)를 연결하는 샘플링약액 리턴관(145)을 통하여 상기 약액반응조(10)로 재유입된다. 여기서, 상기 샘플링약액 리턴관(145) 상에는 샘플링약액펌프(143)가 설치되어 상기 샘플링약액을 펌핑하게 된다.
한편, 상기 농도측정기(110)는 상기 약액반응조(10)의 측벽에 설치되고, 상기 피에이치(Ph)측정기(120)는 상기 샘플링약액 배출관(141)상에 설치되어 상기 약액의 농도와 피에이치(Ph)를 각각 측정하게 된다.
도 2를 참조하여, 본 발명에 따른 씨비디 박막제조장치의 제2 실시 예의 요부를 설명한다.
본 실시 예에 따른 씨비디 박막 제조장치는 상술한 제1 실시 예에 따른 씨비디 박막 제조장치의 구성들과, 약액의 재사용을 위하여 약액반응조(10)로 정량의 약액소스를 공급하는 약액소스 공급유닛 포함한다. 상술한 제1 실시예에 따른 씨비디 박막 제조장치에서 설명되었던 구성들에 대한 상세한 설명은 생략한다.
상기 씨비디 박막제조장치의 제어유닛(20)은 상기 약액의 상태정보를 바탕으로 약액소스가 부족한지를 판단하게 되고, 상기 약액소스가 부족하다고 판단되면 상기 약액소스 공급유닛을 제어하여 상기 약액반응조(10)로 상기 약액소스가 공급되도록 한다.
상기 약액소스는 아연(Zn)소스와, 황(S)소스, 촉매를 포함하며, 상기 아연(Zn)소스는 황산아연(ZnSO4), 아세트산아연(Zn(CH3COO)2), 염화아연(ZnCl2), 요오드화아연(ZnI2) 및 질산아연(Zn(NO3)2) 중의 하나를 포함하고, 상기 황(S)소스는 싸이오요소(thiourea) 및 티오아세트아미드(thioacetamide) 중의 하나를 포함하고, 상기 촉매는 암모니아(ammonia), 하이드라진(hydrazine) 및 아세트산(acetic acid) 중의 하나를 포함할 수 있다.
본 실시예에서는 아연소스로는 황산아연(ZnSO4)을 사용하고, 황소스로는 싸이오요소(thiourea)를 사용하고, 촉매로는 암모니아(ammonia)를 사용한다. 결과적으로, 본 실시 예에 따른 씨비디 박막 제조장치에서는 기판에 황화아연(ZnS)으로 구성되는 버퍼층이 증착된다.
상기 약액소스 공급유닛은 아연소스 공급부(330), 황소스 공급부(320), 촉매공급부(310)를 포함한다. 상기 아연소스 공급부(330), 황소스 공급부(320), 촉매 공급부(310)는 하나의 약액소스 공급관(340)과 연결되며, 상기 약액소스 공급관(340)은 상기 약액반응조(10)의 제1 연결부(11)와 연통되어 상기 약액소스가 상기 약액반응조(10)로 유입된다.
상기 아연소스 공급부(330) 및 상기 황소스 공급부(320)는 상기 촉매 공급부(310)와 실질적으로 동일한 구조를 가지므로 상기 촉매 공급부(310)에 대해서만 설명한다.
상기 촉매 공급부(310)는 촉매저장탱크(311), 제1 촉매유입관(313), 제2 촉매유입관(312), 제1 유량조절밸브(319c), 제2 유량조절밸브(319d), 가스공급기(315), 압력측정기(316), 용량측정탱크(314), 가스공급배관(317), 제1 가스유량 제어밸브(319a), 제2 가스유량 제어밸브(319b) 및 오리피스(318)를 포함한다.
상기 제1 촉매유입관(313)의 일단은 상기 촉매저장탱크(311)와 연결되고, 타단은 제2 촉매유입관(312)과 연결된다. 상기 제1 촉매유입관(313) 상에는 상기 촉매저장탱크(311)로부터 상기 용량측정탱크(314)로 유입되는 촉매의 유입량을 제어하기 위한 제1 유량조절밸브(319c)가 설치되어 있고, 상기 제1 유량조절밸브(319c)는 상기 제어유닛(20)에 의하여 제어된다.
상기 제2 촉매유입관(312)은 일단은 분지되어 상기 용량측정탱크(314) 및 상기 제1 촉매유입관(313)과 연결되고, 타단은 상기 약액소스 공급관(340)과 연결된다. 상기 제2 촉매유입관(312) 중 상기 약액소스 공급관(340)과 연결되는 지점의 전단에는 상기 제2 유량조절밸브(319d)가 설치된다.
상기 용량측정탱크(314)의 하부영역에는 상기 가스공급배관(317)이 연결되고, 상기 가스공급배관(317)은 분지되면서 상기 가스공급기(315) 및 상기 압력측정기(316)와 각각 연결된다.
상기 가스공급기(317) 전단에는 상기 제1 가스유량 제어밸브(319a)가 설치되고, 상기 압력측정기(316) 전단에는 제2 가스유량 제어밸브(319b)가 설치된다.
여기서, 상기 압력측정기(316)에서 측정되는 압력을 바탕으로 상기 용량측정탱크(314)로부터 상기 약액반응조(10)로 유입되는 촉매의 정량을 측정하게 되고, 상기 촉매가 원하는 양만큼 공급되면 상기 제2 유량조절밸브(319d)를 통한 촉매의 공급은 차단된다.
도 3을 참조하여, 본 발명에 따른 씨비디 박막제조장치의 제3 실시 예의 요부를 설명한다.
본 실시 예에 따른 씨비디 박막 제조장치는 상술한 제2 실시 예에 따른 씨비디 박막 제조장치의 구성들과, 약액소스의 균일한 혼합을 위하여 약액을 순환시키는 약액순환유닛(220)과, 상기 약액의 재사용을 위하여 상기 약액에 함유된 오염물질을 제거하는 필터유닛(230)을 포함한다.
이하에서는, 상술한 제2 실시예에 따른 씨비디 박막 제조장치에서 설명되었던 구성들에 대한 상세한 설명은 생략한다. 다만, 도 3에서는 상기 약액순환유닛(220)과 상기 필터유닛(230)의 구조를 설명하기 위하여 상술한 제1 실시 예에서 언급되었던 일부 구성들에 대한 도시를 생략하였다.
상기 약액순환유닛(220)은 상기 약액소스가 공급된 이후에 상기 약액반응조(10) 내부에서 상기 약액소스의 균일한 혼합을 위하여 상기 약액을 순환시키게 된다.
상기 약액순환유닛(220)은 일단은 상기 약액반응조(10)의 상부공간과 연통되고 타단은 상기 약액반응조(10)의 하부공간과 연통되는 약액순환관(223)과, 상기 약액순환관(223)상에 배치되어 상기 약액을 펌핑하는 약액순환펌프(221)를 포함한다. 여기서, 상기 약액순환펌프(221)는 상기 약액반응조(10)의 내부에 기판이 없을 때 작동된다.
본 발명은 상술한 실시 예에 한정되지 않고, 상기 약액순환유닛(220)은 상기 약액반응조 내부에 상기 약액소스를 균일하게 혼합하기 위한 교반기를 포함할 수도 있다.
상기 필터유닛(230)은 상기 약액의 재사용을 위하여 상기 약액에 함유된 오염물질, 즉 상기 증착공정에서 발생하는 고체상태의 부유물질, 예를 들어 흰색의 사이안아마이드(CH2N2) 등을 제거하게 된다.
상기 필터유닛(230)은 상기 약액순환관(223)상에 설치되며, 상기 필터유닛(230)의 여과공 크기는 10㎛ 이하를 가진다. 물론, 상기 여과공의 크기는 상기 오염물질의 크기에 따라 달라질 수 있다.
도 3 및 도 4를 참조하여, 본 발명에 따른 씨비디 박막제조장치의 제어방법을 설명한다. 본 실시 예에 따른 씨비디 박막 제조장치의 제어방법은 상술한 씨비디 박막제조장치의 제3 실시 예를 바탕으로 설명한다.
먼저, 기판이 약액반응조(10)에 로딩되어 증착공정이 시작된다(S10, S20). 그러면, 상기 기판과 약액이 반응하면서 박막이 증착되는 증착단계가 수행된다(S20).
다음으로, 상기 증착단계가 완료되면 상기 약액의 상태정보를 측정하는 약액상태 측정단계가 수행된다(S30).
다음으로, 상기 약액의 상태정보로부터 상기 약액의 재사용 가능여부를 판단하는 단계가 수행된다(S40). 상기 약액이 재사용 가능하다면, 새로운 기판의 증착공정에 다시 사용하게 된다.
또한, 상기 제어유닛은 상기 약액의 추가적인 사용가능 공정횟수를 산출할 수 있다. 상기 약액의 추가적인 사용가능 공정횟수가 2 이상이 되는 경우이면 상기 약액에 대한 추가적인 보정 없이 상기 약액을 연속적으로 새로운 기판의 증착공정에 사용할 수 있게 된다.
물론, 상기 제어유닛(20)은 상기 증착공정이 수행되는 동안에도 상기 약액의 상태정보를 실시간으로 측정하고, 상기 약액의 상태정보를 바탕으로 증착공정 중의 상기 기판에 증착된 박막의 두께를 예측할 수 있다. 여기서, 상기 박막의 두께는 상기 약액의 상태정보와 상기 박막의 두께의 상관관계에 대하여 미리 저장된 설정정보와 증착공정이 수행되는 동안에 실시간으로 측정되는 상기 약액의 상태정보를 바탕으로 예측될 수 있다.
결과적으로, 상기 제어유닛(20)은 상기 약액의 상태정보로부터 상기 약액의 재사용 가능여부를 판단하는 단계, 상기 약액의 추가적인 사용가능 공정횟수를 산출하는 단계 및 상기 기판에 증착된 박막의 두께를 예측하는 단계 중 하나 이상의 단계를 동시에 또는 선택적으로 수행할 수 있다.
이하에서는, 상기 약액의 재사용이 불가능한 이유가 약액소스가 부족하거나 상기 약액이 오염물질로 오염된 경우에 한하여 상기 씨비디 박막 제조장치의 제어방법을 설명한다.
상기 약액의 재사용이 불가능하다면, 상기 제어유닛(20)은 상기 약액의 농도 및 피에이치(Ph)를 바탕으로 약액소스가 부족한 상황인지를 판단하게 된다(S50). 이때, 약액소스가 부족한 상황이면, 상기 제어유닛(20)은 약액소스 공급유닛을 제어하여 해당 약액소스의 정량을 상기 약액반응조(10)로 공급하게 된다(S60).
상기 약액소스가 부족한 상황이 해결되면, 상기 제어유닛(20)은 상기 약액의 탁도를 바탕으로 상기 약액이 부유물질로 인하여 오염되었는지를 판단하게 된다(S70).
여기서, 상기 약액이 상기 부유물질로 오염된 상황이면 필터유닛(230)을 통하여 상기 약액을 필터링하게 된다(S80). 물론, 상기 약액이 상기 부유물질로 인하여 오염되지 않았다면 상기 약액은 새로운 기판의 증착공정에 다시 사용된다.
상술한 공정을 통하여 버퍼층이 형성된 기판에는 투명전극층, 반사방지막 및 그리드가 차례로 형성됨으로써 태양전지가 완성된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 특정한 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형의 실시가 가능하고 이러한 변형은 본 발명의 범위에 속한다.
10: 약액반응조 20: 제어유닛
110: 농도측정기 120: 피에이치(Ph) 측정기
131: 샘플링약액 노출부 132: 탁도측정기 하우징
135: 수광부 136: 발광부
141: 샘플링약액 배출관 143: 샘플링약액펌프
145: 샘플링약액 리턴관 146: 샘플링 약액저장조
221: 약액순환펌프 223: 약액순환관
230: 필터유닛 310: 촉매 공급부
320: 황소스 공급부 330: 아연소스 공급부
110: 농도측정기 120: 피에이치(Ph) 측정기
131: 샘플링약액 노출부 132: 탁도측정기 하우징
135: 수광부 136: 발광부
141: 샘플링약액 배출관 143: 샘플링약액펌프
145: 샘플링약액 리턴관 146: 샘플링 약액저장조
221: 약액순환펌프 223: 약액순환관
230: 필터유닛 310: 촉매 공급부
320: 황소스 공급부 330: 아연소스 공급부
Claims (12)
- 기판과 반응하는 약액이 담겨지는 약액반응조;
상기 약액반응조의 내부에 담겨진 상기 약액의 상태정보를 측정하는 약액측정유닛; 그리고,
상기 약액의 상태정보로부터 상기 약액의 재사용 가능여부, 상기 약액의 추가적인 사용가능 공정횟수 및 상기 기판에 증착되는 박막의 두께 중 하나 이상을 예측하는 제어유닛을 포함하며,
상기 약액측정유닛은 상기 약액의 탁도를 측정하기 위한 탁도측정기를 포함하고, 상기 탁도측정기는 상기 약액반응조와 연결된 샘플링약액 배출관을 따라 배출되는 샘플링약액이 상기 샘플링약액 배출관의 외부로 노출되는 샘플링약액 노출부와, 노출된 상기 샘플링약액의 표면에 직접 빛을 조사(照射)하는 발광부와, 상기 빛의 산란광을 수광하는 수광부와, 상기 수광부에서 수광된 산란광을 바탕으로 상기 약액의 탁도를 산출하는 탁도연산부를 포함하며,
상기 샘플링약액 배출관에는 상기 발광부의 빛이 상기 약액의 표면에 직접 조사되도록 하기 위한 측정홀이 형성되고, 상기 측정홀을 통하여 배출되는 상기 약액의 증기는 탁도측정기 하우징에 형성된 증기배출구를 통하여 외부로 배출되는 것을 특징으로 하는 씨비디 박막 제조장치. - 제1항에 있어서,
상기 약액의 재사용을 위하여 상기 약액반응조로 정량의 약액소스를 공급하는 약액소스 공급유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 씨비디 박막 제조장치. - 제1항에 있어서,
상기 약액의 재사용을 위하여 상기 약액에 함유된 오염물질을 제거하는 필터유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 씨비디 박막 제조장치. - 제1항에 있어서,
상기 제어유닛은 약액의 상태정보와 박막의 두께의 상관관계에 대하여 미리 저장된 설정정보와 증착공정이 수행되는 동안에 실시간으로 측정되는 상기 약액의 상태정보를 바탕으로 상기 박막의 두께를 예측하는 연산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 씨비디 박막제조장치. - 제1항에 있어서,
상기 약액측정유닛은 상기 약액의 농도를 측정하기 위한 농도측정기, 상기 약액의 산성도를 측정하기 위한 피에이치(Ph)측정기, 상기 약액의 온도를 측정하기 위한 온도센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 씨비디 박막 제조장치. - 제2항에 있어서,
상기 약액소스가 공급된 이후에 상기 약액반응조 내부에서 상기 약액소스의 균일한 혼합을 위하여 상기 약액을 순환시키는 약액순환유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 씨비디 박막 제조장치. - 제6항에 있어서,
상기 약액순환유닛은 일단은 상기 약액반응조의 상부공간과 연통되고 타단은 상기 약액반응조의 하부공간과 연통되는 약액순환관과, 상기 약액순환관상에 배치되어 상기 약액을 펌핑하는 약액순환펌프를 포함하는 것을 특징으로 씨비디 박막 제조장치. - 삭제
- 제2항에 있어서,
상기 약액소스는 아연(Zn)소스와, 황(S)소스, 촉매를 포함하며, 상기 아연소스는 황산아연(ZnSO4), 아세트산아연(Zn(CH3COO)2), 염화아연(ZnCl2), 요오드화아연(ZnI2) 및 질산아연(Zn(NO3)2) 중의 하나를 포함하고, 상기 황소스는 싸이오요소(thiourea) 및 티오아세트아미드(thioacetamide) 중의 하나를 포함하고, 상기 촉매로는 암모니아(ammonia), 하이드라진(hydrazine) 및 아세트산(acetic acid) 중의 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 씨비디 박막제조장치. - 제1항 내지 제7항, 제 9항 중 어느 한 항에 따른 씨비디 박막제조장치에 의하여 제조된 태양전지.
- 삭제
- 삭제
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| KR1020120065846A KR101342960B1 (ko) | 2012-06-19 | 2012-06-19 | 씨비디 박막 제조장치 및 씨비디 박막제조장치에 의하여 제조된 태양전지 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11684955B2 (en) | 2019-12-31 | 2023-06-27 | Semes Co., Ltd. | Chemical supply unit, substrate processing apparatus, and substrate processing method |
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| JP2002343987A (ja) * | 2001-05-15 | 2002-11-29 | Showa Shell Sekiyu Kk | ヘテロ接合薄膜太陽電池の製造方法 |
| KR101032890B1 (ko) * | 2009-02-04 | 2011-05-06 | 한국에너지기술연구원 | Ｃｉｓ계 박막 태양전지용 버퍼층 제조방법 |
| JP2011159648A (ja) * | 2010-01-29 | 2011-08-18 | Fujifilm Corp | バッファ層の製造方法および製造装置 |
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- 2012-06-19 KR KR1020120065846A patent/KR101342960B1/ko not_active IP Right Cessation
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| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
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