KR101632646B1 - 태양 전지 패널의 인라인 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
인라인 기술에 의한 박막 태양 패널들의 처리량 (throughput)은 처리 단계들을 인라인 연속적 처리 스테이션들에서 수행되는 하부-단계들로 적절하게 나눔으로써, 상이한 표면 처리 단계들의 처리시간으로부터 실질적으로 독립적이다. 각각의 연속적 처리 스테이션들의 처리시간 (τ)은 동일하다.
Description
본 발명은 박막 기술로 태양 전지 패널을 인라인 제조하는 방법에 관한 것이다.
박막 기술로 태양 전지 패널을 제조하기 위하여는 표면들에 대한 층 증착 단계들을 포함하는 다수의 특정한 표면 처리 단계들이 연속적으로 수행되어야 한다. 인라인 공정 또는 제조에서, 전술한 처리 단계들의 최소한 일부는 연속적 처리 스테이션들에서 수행되는 연속적 처리들에 의해 수행된다.
용어 "연속적" (consecutive) 이란, 특히 전술한 처리 단계들은, 시간에 따라 차례로 수행되는 것으로 이해될 것이다.
용어 "연속적 처리 스테이션들" (subsequent treatment stations)에서 이러한 스테이션들은 체인에 국지적으로 배열되며, 체인상에서 하나의 스테이션의 출력은 연속적 처리 스테이션의 입력으로 제공되는 것으로 이해될 것이다.
"인라인" 제조는 "연속적 처리 스테이션들"에서 수행되는 처리들을 포함한다.
인라인 제조를 포함하여 일반적으로 박막 태양 전지의 제조에서 수행되는 처리단계들은 종종 매우 다양한 지속시간을 가진다. 그로 인하여, 가장 긴 지속시간을 갖는 공정 단계는 병목 공정으로 작용하여 인라인 제조공정의 총 처리량(throughput)을 결정한다.
본 발명의 목적은 전술한 바와 같이 개선된 인라인 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 의한 태양 전지 패널의 인라인 제조 방법은, 상이한 지속시간들(durations)을 가지는 연속적 처리들에 의해 표면을 처리하는 것을 포함하고, 기본 처리단계 지속시간을 설정하는 것을 포함한다.
상이한 지속시간을 갖는 전술한 각각의 연속적 처리들은 각각의 갯수의 연속적 처리 스테이션들에서 수행된다. 각각의 연속적 처리들을 위한 전술한 모든 연속적 처리 스테이션들에서의 처리는 모두 기본 처리단계의 지속시간과 동일한 지속시간을 갖는다.
그로 인하여, 연속적 처리 스테이션들에서 수행되는 모든 처리 단계들은 기본 처리단계의 지속시간에 따른 동일한 지속시간을 가진다. 좀더 긴 지속시간들을 가지는 연속적 처리들은 하부-처리 단계들로 나누어지며, 이는 각각의 갯수의 연속적 처리 스테이션들에서 수행된다. 예를 들어 만일 표면 처리가 기본 단계 지속시간의 세 배의 처리 시간을 필요로 한다면, 고려된 하나의 기판은 세 개의 연속적 처리 스테이션들에서 처리된다. 그로 인하여, 연속적 처리 스테이션들에서의 공정 강도(processing intensity)는 하나의 표면 공정을 위한 이러한 스테이션들의 갯수와 기본 단계의 지속시간을 고려하기 위해 조정될 수 있다.
처리량은 기본 처리 단계 지속시간에 의해 통제되며 표면 처리들의 지속시간으로부터 독립적이 된다.
기본 처리 단계의 지속시간보다 좀더 길게 지속되는 연속적 처리들이 다수의 연속적 처리 스테이션들에서 수행되는 사실로 인하여, 만일 예를 들어 이들 다수의 연속적 처리 스테이션들 중 하나가 사용할 수 없거나 또는 반드시 사용할 수 없게 되면, 각각의 처리는 감소된 수의 연속적 처리 스테이션들로 가동이 유지될 수 있다. 또한, 만일 연속적 처리 단계들 중 하나가 그것의 연장된 지속시간으로 인하여 각각의 연속적 처리 스테이션들에서 복수의 연속적 처리 단계들을 필요로 한다면, 이는 예를 들어 동일한 연속적 처리 스테이션들에서 두 번 또는 그 이상 기판을 루핑(looping)하는 단계에 의해 달성될 수 있고, 그로 인하여 제공되어야 할 처리 스테이션들의 수를 감소시킬 수 있다.
본 발명에 다른 방법의 일 구현예에서, 전술한 바와 같이, 연속적 처리들은 각각이 기본 처리 단계의 지속시간 동안 가동되는 다수의 연속적 처리 스테이션들에 의해 실리콘 웨이퍼 상에 화학 기상 증착법(CVD) 또는 물리 기상 증착법(스퍼터링)중 하나에 의해 SiN:H 층을 증착하는 것을 포함한다.
본 발명에 따른 방법의 다른 구현예에서, 연속적 처리들은 첫 번째 갯수의 연속적 처리 스테이션들에서 제 1 SiN:H층을 증착하고 두 번째 갯수의 연속적 처리 스테이션들에서 상기 제 1층 위로 제 2 SiN층을 증착하는 것을 포함한다. 그로 인하여, 전술한 바람직한 구현예에서, 두 번째 갯수는 첫 번째 갯수보다 크도록 선택되며, 바람직하게는 5배로 선택된다.
본 발명에 따른 또 다른 구현예에서, 연속적 처리들은 첫 번째 갯수의 연속적 처리 스테이션들에서 제 1 SiN:H층을 증착하고, 그 위에 두 번째 갯수의 연속적 처리 스테이션들에서 제 2 ZnS-SiO2 층을 증착하고, 그 위에 세 번째 갯수의 연속적 처리 스테이션들에서 제 3 SiO2 층을 증착하는 것을 포함한다. 그로 인하여, 전술한 방법은 바람직하게는 첫 번째 갯수와 두 번째 갯수를 동일하게 선택하고 또한 바람직하게는, 전술한 세 번째 갯수를 첫 번째 갯수보다 크도록 선택하며, 더욱 바람직하게는 4배로 선택하여 수행된다.
본 발명에 따른 또 다른 구현예에서, 연속적 처리들은 하기의 재료들 중 하나에 의한 층의 증착을 포함한다: Al, AlN, Al2O3, ITO, ITO:H, CrO2, GeN, SiC, SiON, SiO2, SiAlON, SiNiON, TiO2, ZAO (Zinc-aluminum-oxide), MgF2, ZNO, Ag, Au, AuSn, AuGe, Cu, Cr, Ni, NiV, Ti, a-Si, SiGe, ZnS, SiN:H, SiN.
본 발명에 따른 또 다른 구현예에서, 연속적 처리들은 하기 중에 최소한 하나를 포함한다:
- 단일-소스 PVD 스퍼터링 (single-source PVD sputtering)
- 다중소스 PVD 스퍼터링 (multisource PVD sputtering)
- PECVD
- LEPCVD
- 식각 (etching)
- 냉각 (cooling)
- 탈기 (degassing)
본 발명에 따른 또 다른 구현예에서, 처리되는 기판은 최소한 연속적 처리 스테이션들의 일부를 통해 한 번 이상 루핑된다.
본 발명에 따른 또 다른 구현예에서, 연속적 처리들은 기판의 양면 위에 층들의 증착을 포함한다.
본 발명에 따른 또 다른 구현예에서, 상기 층들은 SiN, SiC, SiO2, a-Si 중 하나가 제 1층이 되고 Al 및 Ag 중 하나가 제 2층이 된다.
본 발명에 따른 또 다른 구현예에서, 첫 번째 갯수의 연속적 처리 스테이션들에서 제 1 층이 SiN 으로부터 증착되고, 두 번째 갯수의 연속적 처리 스테이션들에서 제 2층이 Al 로부터 증착되고, 상기 두 번째 갯수는 첫 번째 갯수보다 크도록 선택되며, 바람직하게는 5배로 선택된다.
본 발명은 도면들을 근거하여 추가로 예시될 것이다. 도면들은 하기와 같이 도시한다:
도 1은 본 발명을 따르는 방법을 수행하기 위하여 작동되는 태양전지패널들의 인라인 제조를 위한 제조 플랜트의 일부를 도시하는 평면도이다;
도 2는 도 1을 따르는 제조 플랜트를 시간축에 따라 도시한 단계도이다;
도 3-5는 도 1에 도시된 플랜트 처리시설들에서 제공되는 연속적 처리 스테이션들의 상이한 세 개의 개념들을 도시한다;
도 6은 도 3-5의 도면들과 유사한 각각의 연속적 처리 스테이션들의 좀 더 일반적인 개념을 도시한다;
도 7은 도 3을 도시된 처리시설의 개념을 따라 제조된 층 스택(layer stack)을 도시한다;
도 8은 도 4를 따르는 처리시설의 개념을 따라 제조된 층 스택을 도시한다;
도 9는 도 5를 따르는 처리시설의 개념을 따라 제조된 층 스택을 도시한다;
도 10은 도 3-6의 도면들과 유사하게, 도 1에 도시된 시설에서 연속적 처리 스테이션들의 추가 개념을 도시한다;
도 11은 도 10에 도시된 처리시설의 개념을 따라 제조된 층 스택을 도시한다;
도 12는 실리콘 (a)의 굴절 스펙트럼(spectrum)을 도시하고, 도 7에 도시된 방사방지막 코팅(antireflex coating) (b)의 굴절 스펙트럼을 도시하고, 도 9에 도시된 광대역 반사방지막 코팅 (c)의 굴절 스펙트럼을 도시한다; 및
도 13은 비코팅 실리콘으로 달성된 반사율 및 도 7의 구현예에 의한 반사율 및 도 9의 구현예에 의한 반사율을 비교의 목적으로 도시하였다.
도 1은 본 발명을 따르는 방법을 수행하기 위하여 작동되는 태양전지패널들의 인라인 제조를 위한 제조 플랜트의 일부를 도시하는 평면도이다;
도 2는 도 1을 따르는 제조 플랜트를 시간축에 따라 도시한 단계도이다;
도 3-5는 도 1에 도시된 플랜트 처리시설들에서 제공되는 연속적 처리 스테이션들의 상이한 세 개의 개념들을 도시한다;
도 6은 도 3-5의 도면들과 유사한 각각의 연속적 처리 스테이션들의 좀 더 일반적인 개념을 도시한다;
도 7은 도 3을 도시된 처리시설의 개념을 따라 제조된 층 스택(layer stack)을 도시한다;
도 8은 도 4를 따르는 처리시설의 개념을 따라 제조된 층 스택을 도시한다;
도 9는 도 5를 따르는 처리시설의 개념을 따라 제조된 층 스택을 도시한다;
도 10은 도 3-6의 도면들과 유사하게, 도 1에 도시된 시설에서 연속적 처리 스테이션들의 추가 개념을 도시한다;
도 11은 도 10에 도시된 처리시설의 개념을 따라 제조된 층 스택을 도시한다;
도 12는 실리콘 (a)의 굴절 스펙트럼(spectrum)을 도시하고, 도 7에 도시된 방사방지막 코팅(antireflex coating) (b)의 굴절 스펙트럼을 도시하고, 도 9에 도시된 광대역 반사방지막 코팅 (c)의 굴절 스펙트럼을 도시한다; 및
도 13은 비코팅 실리콘으로 달성된 반사율 및 도 7의 구현예에 의한 반사율 및 도 9의 구현예에 의한 반사율을 비교의 목적으로 도시하였다.
도 1은 태양전지패널들의 인라인 제조를 위한 제조 플랜트의 일부를 도시하는 평면도를 도식적으로 도시하며, 상기 플랜트는 추후에 예시되는 바와 같이 본 발명에 따른 방법을 수행하기 위하여 작동될 수 있다. 입력 화살표 Ein로 도시된 바와 같이, 예를 들어, 최소한 200 mm X 200 mm 의 범위를 갖는 태양패널기판들 (1)은 선형 컨베이어 (3)를 따라서 단계적 방식으로 운반된다. 선형 컨베이어 (3)의 이송로를 따라 기판 (1)은 A5 축 주위를 회전구동하는 제 1이송장치 (first transport arrangement) (5)에 의해 그립(grip)된다. 아직 미처리된 기판은 처리시설 (7)로 이송된다. 아직 미처리된 기판 (1)을 이송장치 (5)로 그립하기 위하여 컨베이어 (3)를 정지하는 동안, 이송장치 (5)는 처리된 기판을 처리시설 (7)에서 선형 컨베이어 (3)상의 아직 미처리된 기판 (1)으로부터 막 자유로워진 위치 위로 이송시킨다. 따라서, 전술한 선형 컨베이어 (3)의 위치에는 미처리 기판 대신에 시설 (7)에서 이미 처리된 기판이 존재하게 된다. 전술한 처리 기판은 A9 축 주위를 회전구동하는 추가 이송장치 (further transport arrangement) (9)에서 이송장치 (5)에 의해 미리 그립된다. 이송장치 (9)는 사중암 (four-armed)을 가진다. 처리기판이 이송장치 (5)에 의해 그립된 추가 이송장치 (9)의 장소(place)는 아직 미처리된 기판을 이송장치 (5)로부터 적재하기 위하여 이용된다. 추가 이송장치 (9)는 이중암(two-armed) 컨베이어로 구현된 A11 축 주위를 회전구동하는 제 3이송장치 (11)에서 처리 기판이 픽업(picked up)된 후에, 아직 미처리된 기판을 제 3이송장치 (11)로 전달한다. 제 3이송장치 (11)는 로드락(loadlock) (13)으로부터 처리기판이 제거된 후, 아직 미처리된 기판을 로드락 장치 (13)을 통하여, 화살표로 도식적으로 도시된 제 4이송장치 (15)로 전달한다. 진공 컴파트먼트(vacuum compartment) (17)내부에 위치한 이송장치 (15)는 기판들을 선형 컨테이너로 운반하기 위하여, 화살표로 도시한 바와 같이 연속적으로 기판들을 하나의 처리 스테이션 20a 에서 처리 스테이션 20b 으로, 최종적으로는 처리 기판이 로드락 (13)을 통하여 이송 장치 (11)로 전달되는(handed over) 처리 스테이션 20e 까지 이송시킨다.
따라서, 기판들의 전체적인 이송은 처리시설 (7)을 향하여 및 처리시설로부터 이중-화살표들 α로 도시적으로 도시된 바와 같이 양방향으로 발생한다. 처리시설(7) 내부에서, 기판들은 20a 내지 20e 로 예시된 다수의 처리 스테이션들을 따라 인라인식, 즉, 연속적으로 이송 장치 (15)에 의해 운반된다. 선형 컨베이어 (3)는, 시설 (7)에 의해 처리된 기판들을 이송장치 (5) 하류쪽으로 운반시킨다. 필요하다면, 미처리된 후면이 추가 처리시설 (27)에서 처리될 수 있도록 도달한 기판들이 뒤집히는 턴오버 스테이션 (turnover station)이 제공될 수 있다. 컨베이어 (3)을 따라 처리된 기판 표면들은 도 1에 해칭 (hatching)으로 표시되어있다.
각각의 처리 스테이션들 20a 내지 20e 에서의 처리는, 만일 제공된다면, 시설 (27)의 각각의 처리 스테이션들에서도 동일하게, 시간 간격 (time span) τ동안 지속된다. 그러므로 도 2에 도식적으로 도시된 바와 같이, 도 1에 도시된 전체 플랜트는 전체 플랜트를 다음 위치들로 이동시키는 사실상 무시 가능한 동적 상태들 d와 함께, 정지 상태의 시간 간격들 τ 를 설정하도록 클록(clock)된다. 그러므로, 도 2의 시각에서, "S"는 전체 플랜트의 정지상태의 시간 간격을 나타내는 반면, 짧은 지속시간 d는 진공 컴파트먼트 (17) 내부에서 이송장치 (15)를 이용한 하나의 처리 스테이션에서 다음 처리 스테이션으로의 단계적 진행, 컨베이어 (3)의 단계적 진행, 이송 장치들 (5), (9), 및 (11)이 회전구동과 같이 동적으로 단계가 수행되는 시간 간격을 나타낸다.
도 3에는 도 1과 함께 전술한 처리시설 (7)이 도식적으로 도시되어 있다. 각각의 처리 스테이션들에서 본 발명의 일구현예에 따라서 수행된 표면 처리들이 각각 표시된다.
그것에 의해, 기판 표면에 SiN:H 후막이 증착된다. 이것은 기본 처리 단계시간(basic treatment step duration)에 따라 시간 간격 τ 동안 증착을 각각 수행하는 여섯 개의 연속적 처리 스테이션들에서 전술한 표면처리를 수행함에 의해 달성된다. 여기에서, 여섯 개의 연속적 처리 스테이션들 각각의 SiN:H 증착은 예를 들면, 플라스마 강화 화학증착 (plasma enhanced CVD) 또는 반응성 물리기상증착 (reactive PVD) (스퍼터링과 같이)에 의해 수행될 수 있다.
도 3의 처리시설 (7)의 처리 결과들의 일 예가 도 7에 도시되어 있다. 실리콘-함유 기판(silicon-based substrate) (30) 상에 SiN:H 층이 75 nm 두께로 증착된다. 상기 층은 처리시설 (7)의 여섯 개의 연속적 처리 스테이션들 각각의 증착의 결과이다. 상기 스테이션들 각각에서 대략 12.5 nm 의 SiN:H 서브층(sub-layer)이 증착된다.
상기의 태양 전지 패널들에서, 입사된 태양광 (impinging solar light)이 당업자에게 알려진 바와 같이 최소한 하나의 n-i-p 광전 활성 구조(photovoltaically active structure)를 포함하는 실리콘-함유 기판과 가장 효과적으로 결합되는 것이 매우 중요하다. 그로 인하여 상기 목표를 구현하기 위하여 태양 패널의 제 1자유노출면(first freely exposed surface) 및/또는 연속 층들 사이의 재료 인터페이스들 (material interfaces)에 영향을 미치는 태양광의 반사를 방지하는 것이 일반적이다. 도 3에 도시된 바와 같은 연속적 처리 스테이션들의 개념으로 제조된 도 7의 구현예에서, 실리콘-함유 기판 (30)상에 SiN:H 반사방지 코팅 (antireflex coating)되는 제 1구현예가 구현된다.
도 12에 실리콘 반사 스펙트럼 (a)이 도시된다. 도 7의 구현예에 의해 스펙트럼 (b)가 달성된다.
도 4의 구현예에 따르면, 연속적 처리는 상대적으로 얇은 SiN:H 층의 제 1증착에 이어서 상대적으로 두꺼운 SiN 층의 증착을 포함한다. 그로 인하여, 전술한 연속적 처리들의 제 1처리는 하나의 단독 제 1처리 스테이션에서 수행되는 반면, 상대적으로 두꺼운 층의 증착은 연속적 처리의 두 번째 단계로서, 나머지 다섯 개의 처리 스테이션들 각각에서 증착됨에 의해 수행된다. 또한, 여섯 개의 연속적 처리 스테이션들 각각의 처리 기간은 τ이다.
따라서, 증착된 SiN 층의 두께는 SiN:H 층 두께의 대략 5 배이다.
일 예로서, 도 4를 고려하여 처리시설 (7)에서의 제조는 도 8에 도시된 바와 같은 층 스택(stack)이 된다. 제 1 SiN:H 층 (34)은 약 15 nm 두께로 증착된다. 상기 층은 여섯 개의 연속적 처리 스테이션들 중 첫 번째 연속적 처리 스테이션에 의해 증착된다. 전술한 층 (34)위에 SiN 층은 약 60 nm 두께로 증착된다. 그것으로부터, SiN:H 는 시간 간격 τ 에서 SiN 에 대한 다섯 개의 연속적 처리 스테이션들 각각에서의 시간 간격 τ 보다 조금 더 많이 증착됨을 알 수 있다.
한편으로는 SiN:H 증착 및 다른 한편으로는 SiN 증착을 위한, 연속적 처리 스테이션들 각각에서 증착 속도는, 예를 들면, 하나의 스테이션에서는 SiN:H 증착을 하고 다섯 개의 스테이션들에서는 SiN 증착을 하여, 상기 스테이션들 모두 동일한 시간 간격 τ 동안 작동하는 경계조건을 고려하여 각각의 층들이 바람직한 두께를 갖도록 조절될 수 있다.
태양 전지 패널들의 효율성을 최적화하기 위해, 상기에 전술한 바와 같은 태양광 반사 최소화의 중요성 관점에서, 도 4를 따르는 구현예에 의해 제조된 도 8에 도시된 바와 같은 층구조는, 개선된 SiN:H/SiN 이중-층(double layer)의 반사방지 코팅 스택이다. 그로 인하여, 일 구현예에서, SiN:H 층 내에서 Si 기판쪽으로 전파함에 따라 증가하는 H-농도의 H-콘텐트(H-content)의 기울기(gradient)가 설정된다. 이것은 하부 필름 두께로 인한 필름 블리스터링(blistering) 경향이 감소하는 이점을 가져온다. 또한, SiN:H 층은 예를 들면, 실리콘-함유 기판과 연속되는 글래스 커버 (미도시) 사이에 제공되는 반사방지 코팅에 유리한 실리콘 기판 표면의 패시베이션(passivation)을 가져온다.
도 5의 구현예에 따라 먼저 상대적으로 얇은 SiN:H 층이 연속적 처리 스테이션들 중 제 1스테이션에서 증착되고, 이어서 ZnS-SiO2 층이 증착된다. 상기 ZnS-SiO2 층은 상대적으로 두껍고, 동일한 시간 간격 τ 동안 두 층들의 증착이 수행되나, 처음 증착된 SiN:H 층보다 두껍다. 이것은 ZnS-SiO2 증착속도가 SiN:H 보다 빠르기 때문이다.
마지막으로, 상대적으로 두꺼운 제 3 SiO2 층이 나머지 네 개의 연속적 처리 스테이션들에서 증착된다.
도 5에 도시된 바와 같이 고안된 처리시설 (7)로 제조한 층 스택이 도 9에 예시된다. 그로 인하여, 실리콘-함유 기판 (30)상에서, 제 1 SiN:H 층 (38)은 시간 간격 τ 동안 10 nm 두께로 증착된다. 이어서, ZnS-SiO2 층 (40)이 동등한 시간 간격 τ 동안 60 nm 두께로 증착된다. 마지막으로, 기간 τ인 네 개의 하부-단계들(sub-steps)에서 각각의 SiO2 층이 대략 117 nm 으로 증착된다.
또한, 한편으로는 SiN:H 증착을 위한 처리 스테이션, ZnS-SiO2 증착을 위한 처리 스테이션, 마지막으로 SiO2 증착을 위한 네 개의 연속적 처리 스테이션 각각에서의 증착 속도들은, 한편으로는 사용 가능한 처리 스테이션들의 숫자 및 모든 처리 스테이션들에서의 공통 처리기간 τ의 경계조건들에 대처하기 위하여, 각각 조절될 수 있다.
또한 태양 패널 내부의 광발전 공정(photovoltaic process)의 변환 효율을 개선하기 위한 태양광 반사 최소화의 관점에서, 광대역(broadband) 반사방지 코팅 스택이 도 9에 도시된 구현예와 도 5에 도시된 개념으로 제조되었다. 또한, 하부면의 SiN:H 는 실리콘 표면의 표면 패시베이션을 제공한다. 도 12에서 도 9에 도시된 바와 같은 층구조로 인한 스펙트럼 (c)가 도시된다.
명백하게, 도 7, 8, 및 9 들에 도시된 바와 같은 층 구조 위에, 예를 들면, 투명 전도성 산화물(transparent conductive oxide) 층 구조와 같은 층 구조, 예를 들면 ITO, ITO:H 의 층 구조를 또한 추가할 수 있다. 그로 인하여, 전도도 (conductivity) 및 전송 (transmission) 트레이딩 오프 (trading off) 특성을 최적화하기 위하여 쉐도잉 마스크들 (shadowing masks)을 이용하여 부분 TCO (투명 전도성 산화물) 증착이 수행될 수 있다. 또한 그것 때문에, 전술한 TCO는 반사방지 효과, 패시베이션 및 기판의 표면에 전기적 접촉을 위하여 최적화될 수 있다. 이점으로서, "그리드리스 전지" (gridless cell) 또는 (wider front-grid)가 구현될 수 있고, 그것 때문에 광 포획 (light trapping) 증가와 전지-효율 및 따라서 패널-효율이 증가한다.
굴절율 n1을 갖는 제 1재료와 굴절율 n2를 갖는 제 2재료 사이의 재료 인터페이스가 형성될 때, 총 굴절율은 하기와 같이 기술된다.
n= (n1·n2)1/2
상이한 단일 및 이중층 구조들이 그들 각각의 재료 굴절율, 필름 두께 및 총 가중 반사율 (resulting weighted reflexion)과 함께 하기의 표에 나열된다.
| 재료 | 굴절율 | 필름 두게[nm] | 가중 반사율 | |
| 단일층 | SiN:H | 2.05 | 68 | 6.8% |
| 단일층 | ZnS | 2.25 | 62 | 5.0% |
| 이중층 | SiN:H＋ZnS | 2.00＋2.25 | 10＋52 | 5.1% |
비코팅 실리콘 표면, 도 7과 같은 반사방지 코팅, 및 도 9에 도시된 광대역 반사방지 코팅 시스템의 반사율이 도 13에 도시된다. 반사광이 8% 에서 5%로 감소하여 태양전지 효율이 증가하고 따라서 패널 효율이 약 0.5% 증가한다.
도 10에서는 도 3-5와 유사하게 처리시설 (7)의 일 구현예가 도시되며, 연속적 처리 스테이션들의 제 1스테이션에서 SiN이 증착되며 이어지는 다섯 개의 스테이션들에서 알루미늄이 증착된다. 도 1의 관점에서, 처리시설 (7)의 구현예는 처리시설 (27)과 일치할 수 있고, 또한 시설 (7)에서 수행된 선행 처리들에 대하여, 기판은 턴오버 스테이션 (22)에 의해 뒤집히고 따라서 기판의 배면(backside)이 각각 처리된다. 연속적 처리 스테이션들의 제 1 스테이션에서 도 10에 도시된 바와 같이 SiN의 증착 대신, 이 처리 스테이션은 SiC 또는 SiO2 증착을 위해 고안될 수 있다. 도 11에는 실리콘-함유 기판 (30)의 배면에 대한 각각의 층 스택이 도시된다.
도 10에 도시된 개념에 의해 제조된 도 11에 도시된 구현예는, 배면 반사를 위한 SiN, SiC, SiO2, 및 a-Si 으로 이루어지는 유전체 필름과 Al 배면 코팅의 조합을 가져온다. 그것에 의해 Si 기판 내에서 태양광 스펙트럼의 장-파장 성분들의 총흡수를 유도하는 다중반사 (multireflexion)의 이점을 가진다. 또한, 배면 코팅 접촉은 (부분적인) 레이저 파이어링 (LFCs-Laser Fired Contacts)에 의해 설정될 수 있다.
그로 인하여, 전술한 바와 같이 연속적 처리 단계들을 하부-단계들로 나누는 것은, 각각의 연속적 처리 스테이션들에서 연속적으로 수행되는데, 각각의 수행되는 처리들의 처리속도들을 고려하여 수행된다.
본 발명에 따른 이러한 접근으로, 층 재료들과 두께들의 다양성을 가지고 가장 융통성 있게 산업적으로 층 스택을 제조할 수 있다.
도 6은 또한 도 1을 참조하여 기술된 바와 같은 여섯 개의 연속적 처리 스테이션들은 가지는 처리시설 (7)을 도시하는데, 좀 더 포괄적으로, PC1 에서 PC6의 처리들은 연속적인 방식으로 수행된다. 도 6에 예시적으로 6개 도시된 연속적 처리 스테이션들은, 다음과 같은 모듈들을 구비한다.
- CVD 스퍼터 모듈 (DC, 펄스 DC 또는 RF-가동된 플라즈마 방전에 의한 물리 기상 증착)
- 멀티-소스 PVD 모듈들 (예를 들면, 상이한 네 개의 재료들까지의 co-스퍼터링)
- PECVD (플라즈마-강화 화학 기상 증착)
- LEPCVD (저 에너지 플라즈마 CVD)
- 식각 모듈 (etching module) (ICP(inductively coupled plasma)-식각 또는 MCIS (multi cell ion source) 소프트 식각)
- 가열 모듈 (RTP(Rapid Thermal Processing) 모듈을 포함)
- 냉각 모듈
- 탈기(degassing) 모듈
그것에 의해, "멀티턴" 제어 모드는 하역(unloading) 전에 최소한 전체 제조 플랜트의 일부를 통하여 같은 기판을 여러 번 순환하는(cycle) 가능성을 제공하며, 그로 인하여, 층 스택을 적층(building up)하는 상이한 단계들에서 전술한 처리 스테이션들의 일부 또는 전체가 사용된다.
또한, 광범위의 상이한 재료들이 전술한 연속적 처리 스테이션들에 의해 증착될 수 있고, 특히 아래의 재료들이 증착될 수 있다.:
·Al, SiN, SiN:H (반응성 기체들 N2＋H2, NH3을 사용하여, DC 및 펄스 DC 반응성 스퍼터링에 의한)
·AlN, Al2O3, ITO, ITO:H, SiN, SiN:H (N2＋H2, NH3, NH4 를 반응성 가스들로서 사용한 펄스 DC 스퍼터링에 의한)
·AIN, Al2O3, CrO2, GeN, ITO, SiC, SiN, SiN:H, SiO2, SiON, SiAlON, SiNiON, TiO2, ZAO (펄스 DC 스퍼터링에 의함과 같이)
·MgF2, ZnO, ZnS-SiO2 (RF 스퍼터링에 의함과 같이)
·Al, Ag, Au, AuSn, AuGe, Cu, Cr, Ni, NiV, Ti (펄스 DC 스퍼터링에 의함과 같이)
·a-Si (i,p,n), SixGey, SiOxNy (PECVD 또는 LEPCVD에 의함과 같이)
Claims (13)
- 서로 다른 지속시간을 갖는 연속적 처리들에 의해 표면들을 처리하고 그에 관하여 기본 처리 단계 지속시간을 설정하며, 상기 서로 다른 지속시간을 갖는 연속적 처리들의 각각은 각각의 갯수의 연속적 처리 스테이션들에서 수행되며, 상기 연속적 처리들을 위한 상기 연속적 처리 스테이션들 모두에서의 처리는 상기 기본 처리 단계 지속시간과 동일한 지속시간을 갖으며,
처리될 상기 표면들을 가지는 기판들을 선형적으로 이송하며, 이어서 상기 선형 이송에서 상기 기판들을 분리하여 상기 각각의 갯수의 연속적인 처리 스테이션들쪽으로 이송하며, 여기에서 상기 기판들을 회전식 이송장치에 의해 상기 처리 스테이션들 사이에서 회전적으로 이송하며, 상기 처리 스테이션들에서 처리된 기판들을 상기 선형적 이송에 재투입하는 것을 더욱 포함하는 태양 전지 패널의 인라인 제조 방법. - 제 1항에 있어서, 상기 연속적 처리들은 복수의 연속적 처리 스테이션들에 의해, 실리콘 웨이퍼 상에 CVD 또는 PVD 중 하나에 의한 SiN:H 층의 증착을 포함하는 태양 전지 패널의 인라인 제조 방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 연속적 처리들은 첫 번째 갯수의 연속적 처리 스테이션들에서 제 1 SiN:H 층의 증착 및 상기 제 1 SiN:H 층 위에 두 번째 갯수의 연속적 처리 스테이션들에서 제 2 SiN 층의 증착을 포함하는 태양 전지 패널의 인라인 제조 방법.
- 제 3항에 있어서, 상기 두 번째 갯수는 상기 첫 번째 갯수보다 크도록 5배로 선택되는 태양 전지 패널의 인라인 제조 방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 연속적 처리들은 첫 번째 갯수의 연속적 처리 스테이션들에서 제 1 SiN:H 층의 증착, 그 위에 두 번째 갯수의 연속적 처리 스테이션들에서 제 2 ZnS-SiO2 층의 증착 및 그 위에 세 번째 갯수의 연속적 처리 스테이션들에서 제 3 SiO2 층의 증착을 포함하는 태양 전지 패널의 인라인 제조 방법.
- 제 5항에 있어서, 상기 첫 번째 및 두 번째 갯수를 동일하게 선택하는 태양 전지 패널의 인라인 제조 방법.
- 제 5항 또는 제 6항에 있어서, 상기 세 번째 갯수는 상기 첫 번째 갯수보다 크도록 4배로 선택하는 태양 전지 패널의 인라인 제조 방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 연속적 처리들은 하기의 재료들 중 하나로 층을 증착하는 것을 포함하는 태양 전지 패널의 인라인 제조 방법: Al, AlN, Al2O3, ITO, ITO:H, CrO2, GeN, SiC, SiON, SiO2, SiAlON, SiNiON, TiO2, ZAO (Zinc-aluminum-oxide), MgF2, ZNO, Ag, Au, AuSn, AuGe, Cu, Cr, Ni, NiV, Ti, a-Si, SiGe, ZnS, SiN, SiN:H
- 제 1항에 있어서, 상기 연속적 처리들은 하기에서 최소한 하나를 포함하는 태양 전지 패널의 인라인 제조 방법:
·단일-소스 PVD 스퍼터링 (single-source PVD sputtering)
·다중소스 PVD 스퍼터링 (multisource PVD sputtering)
·PECVD
·LEPCVD
·식각 (etching)
·냉각 (cooling)
·탈기 (degassing) - 제 1항에 있어서, 기판은 상기 연속적 처리 스테이션들의 최소한 일부를 통하여 한 번 이상 루핑되는 태양 전지 패널의 인라인 제조 방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 연속적 처리들은 기판의 양면들 위에 층들의 증착을 포함하는 태양 전지 패널의 인라인 제조 방법.
- 제 11항에 있어서, 상기 층들은 SiN, SiC, SiO2, a-Si 중 하나가 제 1층이고 Al 및 Ag 중 하나가 제 2층이 되는 태양 전지 패널의 인라인 제조 방법.
- 제 12항에 있어서, 상기 제1층은 첫 번째 갯수의 연속적 처리 스테이션들에서 SiN 으로 증착되고, 상기 제2층은 두 번째 갯수의 연속적 처리 스테이션들에서 Al으로 증착되며, 여기서 상기 두 번째 갯수는 상기 첫 번째 갯수보다 크도록 5배로 선택되는 태양 전지 패널의 인라인 제조 방법.
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