KR20120046673A - Fabrication system of cigs thin film solar cell equipped with real-time analysis facilities for profiling the elemental components of cigs thin film using laser-induced breakdown spectroscopy - Google Patents

Fabrication system of cigs thin film solar cell equipped with real-time analysis facilities for profiling the elemental components of cigs thin film using laser-induced breakdown spectroscopy Download PDF

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Abstract

PURPOSE: A fabrication system of a cigs thin film solar cell with a real-time analysis apparatus for profiling the elemental components of a CIGS(Copper Indium Gallium Selenide) thin film using laser-induced breakdown spectroscopy is provided to simultaneously produce a CIGS thin film solar cell and control the quality of the CIGS thin film solar cell by identifying the anomalies of the CIGS thin film solar cell in real time and provide feedback to a CIGS manufacturing process. CONSTITUTION: A header(100) detects the spectrum of plasma generated from a CIGS(Copper Indium Gallium Selenide) thin film. The header is composed of a laser irradiation unit(11) and a spectrum detection optical unit(20). A header transport unit(200) transfers the header by connecting the header with the transfer of the CIGS thin film. The header transport unit is carried along a header transport passage(400) in a fixed platform. A spectrum analysis unit(300) analyzes spectrum information delivered from the header.

Description

레이저 유도 붕괴 분광법을 이용한 ＣＩＧＳ 박막 내 물질 분포의 실시간 측정 장치가 구비된 ＣＩＧＳ 박막 태양전지 제조 공정 시스템{Fabrication system of CIGS thin film solar cell equipped with real-time analysis facilities for profiling the elemental components of CIGS thin film using Laser-Induced Breakdown Spectroscopy}Fabrication system of CIGS thin film solar cell equipped with real-time analysis facilities for profiling the elemental components of CIGS thin film using Laser-Induced Breakdown Spectroscopy}

본 발명은 CIGS 박막 태양전지 제조 공정 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 레이저 유도 붕괴 분광법을 이용하여 CIGS 박막의 물질 분포 상태를 실시간으로 측정할 수 있는 장치가 구비된 CIGS 박막 태양전지 제조 공정 시스템에 관한 것이다.
The present invention relates to a CIGS thin film solar cell manufacturing process system, and more particularly to a CIGS thin film solar cell manufacturing process system equipped with a device capable of measuring the material distribution state of the CIGS thin film in real time using laser induced decay spectroscopy. It is about.

레이저 조사 시 발생되는 플라즈마는 물질에 따라 특정한 파장의 빛을 방출하므로, 이 빛을 수집하여 물질의 구성 성분을 정성적 또는 정량적으로 분석할 수 있다. 수집된 빛을 이용하여 물질의 구성 성분을 분석하는 방법의 하나인 레이저 유도 붕괴 분광법(이하, LIBS라 한다.)은 고 출력의 레이저를 사용하여 일종의 방전현상인 붕괴(breakdown)를 발생시켜 생성되는 플라즈마를 여기원으로 사용하는 분광 분석 기술이다. 레이저에 의해 유도된 플라즈마 속에서 시료는 증기화되어 원자 및 이온은 여기 상태로 존재할 수 있다. 여기 상태의 원자 및 이온은 일정 수명 이후 에너지를 방출하며 다시 바닥 상태로 돌아가는데, 이때 원소의 종류 및 여기 상태에 따라 고유의 파장을 방출한다. 따라서 방출되는 파장의 스펙트럼을 해석하면 물질의 구성 성분을 정성적 또는 정량적으로 분석할 수 있다. Plasma generated during laser irradiation emits light of a specific wavelength depending on the material, so that the light can be collected to qualitatively or quantitatively analyze the components of the material. Laser-induced collapse spectroscopy (hereinafter referred to as LIBS), which is a method of analyzing the composition of materials by using collected light, is generated by generating breakdown, which is a kind of discharge phenomenon using a high-power laser. It is a spectroscopic analysis technique using plasma as an excitation source. The sample vaporizes in the plasma induced by the laser so that atoms and ions can be in an excited state. Atoms and ions in an excited state emit energy after a certain lifetime and return to the ground state, which emits inherent wavelengths depending on the type of the element and the excited state. Therefore, by analyzing the spectrum of the emitted wavelengths, it is possible to qualitatively or quantitatively analyze the components of a substance.

도 1은 종래 기술에 따른 LIBS의 작동 원리를 표현한 예시도이다.1 is an exemplary diagram representing the operating principle of the LIBS according to the prior art.

도 1을 참조하여 설명하면, 먼저 단계 (1)과 같이 펄스 레이저를 조사하여 미소한 분량(수 ㎍)의 재료를 어블레이션(ablation, 레이저에 의해 물질이 용융 및 증발되면서 제거되는 현상)시키면, 어블레이션 된 재료는 레이저 에너지를 흡수함으로써 매우 짧은 시간(보통 수 나노초 이내) 안에 이온화가 일어나게 되고, 단계 (2)에서와 같은 약 15000K 이상의 고온 플라즈마가 형성된다. 레이저 펄스가 종료되면, 고온의 플라즈마가 냉각되면서 플라즈마 내에 존재하는 각 원소별로 그에 해당하는 특정한 분광을 내게 되는데, 이때 발생하는 분광을 단계 (3)에서와 같은 분광분석 장치를 사용하여 수집하여 분석함으로써 단계 (4)와 같은 각 원소의 고유한 분광데이터를 얻게 되고, 이러한 데이터의 분석을 통해 재료 내에 포함된 물질의 성분 조성 및 양을 측정할 수 있다. Referring to FIG. 1, first, a small amount (a few μg) of material is irradiated by irradiating a pulsed laser as in step (1) to ablation (a phenomenon in which the material is melted and evaporated by a laser). The ablated material absorbs laser energy, causing ionization in a very short time (usually within a few nanoseconds), and a high temperature plasma of about 15000 K or more as in step (2) is formed. When the laser pulse is finished, the high temperature plasma is cooled to give a specific spectra corresponding to each element present in the plasma. The spectroscopy generated at this time is collected and analyzed using a spectroscopic analyzer as in step (3). The unique spectral data of each element as in step (4) is obtained, and the analysis of these data allows the measurement of the composition and amount of the components of the material contained in the material.

LIBS 기술은 ①전체 측정에 소요되는 시간이 1초 이내라는 점, ②측정을 위한 별도의 샘플링 및 전처리 과정이 필요없다는 점, ③1회 측정에 아주 미소량(수 ㎍)의 재료만이 소요되므로 깊이 방향으로 재료를 어블레이션시키면서 ㎚ 단위의 정밀도로 재료의 원소 구성을 측정할 수 있다는 점, ④측정을 위한 별도의 환경이 필요하지 않고, 공기 중에서 측정이 가능하다는 점, ⑤불활성 기체를 제외한 모든 원소를 ppm 정밀도로 분석해 낼 수 있다는 점 및 ⑥비교적 저렴한 비용으로 설비를 구성할 수 있다는 점에서 다른 측정 기술과 차별된다. LIBS technology has the following: ① It takes less than 1 second to complete the whole measurement, ② It does not require a separate sampling and pretreatment process. ③ It requires only a very small amount of material (a few μg) for one measurement. It is possible to measure the elemental composition of the material with the accuracy in nm while ablating the material in the direction, ④ It does not need a separate environment for measurement, and it can be measured in air, ⑤ All elements except inert gas Is distinguished from other measurement techniques in that it can be analyzed with ppm precision and ⑥ can be constructed at relatively low cost.

도 2는 LIBS와 다른 측정 기술을 비교한 도표이다.2 is a chart comparing LIBS with other measurement techniques.

도 2를 참조하면, 물질 분포의 측정에 흔히 이용되는 SIMS(Secondary Ion Mass Spectrometry), AES(Atomic Emission Spectroscopy), EDS(Energy Dispersive X-ray Spectroscopy), GD-MS(Glow Discharge Mass Spectrometry) 등은 고진공을 필요로 하기 때문에 연구실 수준에서만 측정이 가능할 뿐, 현실적으로 제조라인에의 적용이 불가능하다. 이외에 널리 사용되는 ICP-MS(Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry)의 경우 분석할 시편을 용매에 녹인 후 분석하여야 하는 어려움이 있으므로 역시 제조라인에서의 적용은 불가능하다. 현재, 사용의 간편함 때문에 연구실이나 현장에서 태양전지 소재의 물질분석에 많이 활용되고 있는 XRF(X-ray Fluorescence)의 경우 비교적 저렴한 가격에 공기 중에서 측정이 가능한 장점이 있기는 하지만, ①Na, O, N, C, B, Be, Li 등과 같은 가벼운 원소들의 측정이 거의 불가능하기 때문에 소자효율에 결정적인 영향을 주는, CIGS 박막 내 Na 함량 측정이 불가능한 점, ②XRF의 깊이방향 정밀도가 최대 약 1μm 정도 밖에 되지 않기 때문에 두께가 2μm인 CIGS 박막에서 깊이 방향으로 원소분포를 측정하는 것이 불가능하다는 점 및 ③측정되는 fluorescence 신호가 실제 박막에서 나오는지 기판에서 나오는지를 구분하기가 용이하지 않다는 점에서 CIGS 박막의 물질 분포를 측정하는데 기술적인 한계점을 가지고 있다.Referring to FIG. 2, Secondary Ion Mass Spectrometry (SIMS), Atomic Emission Spectroscopy (AES), Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (EDS), Glow Discharge Mass Spectrometry (GD-MS), and the like, which are commonly used to measure material distribution, Because of the need for high vacuum, it can only be measured at the laboratory level and practically cannot be applied to manufacturing lines. In addition, the widely used ICP-MS (Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry) is difficult to analyze after dissolving the sample to be analyzed in a solvent, it is also impossible to apply in the manufacturing line. Currently, XRF (X-ray Fluorescence), which is widely used for material analysis of solar cell materials in the laboratory or the field because of its ease of use, has the advantage of being able to be measured in the air at a relatively low price. ①Na, O, N It is impossible to measure Na content in CIGS thin film, which has a decisive influence on device efficiency because it is almost impossible to measure light elements such as, C, B, Be, Li, etc. ② The depth precision of XRF is only about 1μm at maximum. Because it is impossible to measure the element distribution in the depth direction in a CIGS thin film with a thickness of 2 μm, and ③ it is not easy to distinguish whether the measured fluorescence signal comes from the actual thin film or the substrate. It has technical limitations.

일반적으로 반도체 태양전지는 p-n접합을 이루는 반도체 다이오드에 빛이 조사되면 전자가 생성되는 광기전 효과(photovaltic effect)를 이용하여 태양광을 직접 전기로 변환하는 소자로 정의할 수 있다. 가장 기본적인 구성 요소로는 전면전극, 후면전극 그리고 이들 사이에 위치하는 광흡수층 등 3 부분으로 구별된다. 이 중 가장 중요한 소재는 광전변환효율의 대부분을 결정하는 광흡수층이며, 이 소재에 따라 태양전지가 여러 종류로 분류된다. 이 광흡수층의 소재가 Ⅰ­Ⅲ­Ⅵ2 화합물인 Cu(In,Ga)Se2로 이루어진 것을 특히 CIGS 박막 태양전지라고 하는데, 상기 CIGS 박막 태양전지는 고효율 및 저가형 태양전지로 최근 전 세계적으로 치열한 경쟁이 이루어지고 있고, 태양전지 분야에서 결정질 실리콘 태양전지를 대체할 가장 확실한 2세대 태양전지로 주목받고 있으며, 최고효율이 20.6%로 단결정 실리콘 소자에 가장 근접한 효율을 나타내고 있다. In general, a semiconductor solar cell may be defined as a device that directly converts sunlight into electricity using a photovaltic effect in which electrons are generated when light is irradiated onto a semiconductor diode forming a pn junction. The most basic components are divided into three parts: the front electrode, the back electrode, and the light absorbing layer between them. Among them, the most important material is the light absorption layer which determines most of the photoelectric conversion efficiency, and according to this material, solar cells are classified into various types. The material of the light absorption layer is made of Cu (In, Ga) Se 2 , which is an IIIIVI 2 compound, in particular, CIGS thin film solar cell. The CIGS thin film solar cell is a high efficiency and low cost solar cell. In addition, it is attracting attention as the second generation solar cell which is the most reliable alternative to the crystalline silicon solar cell in the solar cell field, and the highest efficiency is 20.6%, which shows the efficiency closest to the single crystal silicon device.

도 3은 CIGS 박막 태양전지의 구조를 개략적으로 도시한 예시도이다.3 is an exemplary view schematically showing a structure of a CIGS thin film solar cell.

도 4는 CIGS 박막 모듈의 제작 과정을 개략적으로 나타낸 흐름도이다.4 is a flowchart schematically illustrating a manufacturing process of the CIGS thin film module.

CIGS 박막 태양전지는 먼저, 기판 위에 Mo층, CIGS층, CdS층 및 TCO층을 순차적으로 증착시킴으로써 제작되어 지는데, 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다. 먼저, 기판 위에 후면전극층인 Mo를 증착시키고, 스크라이빙 공정을 통해 패턴을 형성(P1 scribing)한 후, 패턴이 형성된 Mo층 위에 흡수층인 CIGS층과 CdS 버퍼층을 순차적으로 증착시키고, 스크라이빙 공정을 통해 패턴을 형성(P2 scribing)한 다음, 다시 CdS층 위에 TCO(transparent conductive oxide)층과 Ni/Al의 전면전극 그리드(grid)를 순차적으로 증착하고, 마지막으로 스크라이빙 공정을 진행하여 패턴을 형성(P3 scribing)함으로써 CIGS 박막 모듈을 제작한다. 상기와 같은 스크라이빙 공정은 태양전지의 면적이 커지면서 면저항의 증가로 인한 효율 감소를 방지하기 위하여 일정한 간격으로 직렬 연결되도록 패터닝하는 공정으로서, P1, P2 및 P3의 총 3회에 걸쳐 이루어진다. 종래, P1 스크라이빙은 레이저로, P2 및 P3 스크라이빙은 기계적인 방법으로 패터닝하였으나, 최근에는 P1, P2 및 P3 스크라이빙을 모두 레이저로 패터닝하는 기술이 개발되고 있다.The CIGS thin film solar cell is first manufactured by sequentially depositing a Mo layer, a CIGS layer, a CdS layer, and a TCO layer on a substrate. First, Mo is deposited as a back electrode layer on a substrate, and a pattern is formed through a scribing process (P1 scribing), and then a CIGS layer and a CdS buffer layer, which are absorbing layers, are sequentially deposited on the Mo layer on which the pattern is formed, and scribing. After patterning (P2 scribing) through the process, and again deposited on the CdS layer transparent conductive oxide (TCO) layer and Ni / Al front electrode grid (grid) sequentially, and finally the scribing process A CIGS thin film module is fabricated by forming a pattern (P3 scribing). The scribing process as described above is a process of patterning the casing so as to be connected in series at regular intervals in order to prevent a decrease in efficiency due to an increase in sheet resistance as the area of the solar cell increases. Conventionally, P1 scribing is lasered, and P2 and P3 scribing are patterned by a mechanical method. Recently, a technique for patterning all P1, P2 and P3 scribing with a laser has been developed.

이러한 CIGS 박막 태양전지의 경우, 박막의 두께(1 ~ 2.2㎛)나 소자의 구조뿐만 아니라, 다원화합물인 CIGS 박막을 구성하는 물질의 조성 및 박막 내에서의 원소 분포가 광흡수율 및 광전변환 효율에 결정적인 영향을 미치는 것으로 보고되고 있고, 기판으로 일반적으로 많이 이용되고 있는 소다회(soda-lime) 유리로부터 공정 중에 CIGS 광흡수층으로 확산된 나트륨(Na)이, 박막의 전하농도를 증가시키거나(Nakada et al., Jpn. J. Appl. Phys., 36, 732 (1997)), CIGS 단일 결정립의 크기(grain size)를 증가시켜 조성 변화에 따른 구조적인 특성변화를 줄여주어 광전변환 효율을 향상시킨다고 보고되고 있다(Rockett et al., Thin Solid Films 361-362(2000), 330; Probst et al., Proc. of the First World Conf. on Photovoltaic Energy, Conversion (IEEE, New York, 1994), p.144). 상기와 같은 보고들은 CIGS 박막 태양전지 생산라인에서의 품질관리를 위해서는 박막 내 물질분포 측정을 통해 광흡수층의 화학적 특성이 제어될 필요가 있음을 시사한다.In the case of the CIGS thin film solar cell, not only the thickness of the thin film (1 to 2.2 μm) or the structure of the device, but also the composition of the material constituting the CIGS thin film, which is a plural compound, and the distribution of elements in the thin film are related to the light absorption rate and the photoelectric conversion efficiency. Sodium (Na) diffused from the soda-lime glass, which has been reported to have a decisive effect and is commonly used as a substrate, to the CIGS light absorbing layer during the process, increases the charge concentration of the thin film (Nakada et. al., Jpn. J. Appl. Phys., 36, 732 (1997)), reported that the grain size of CIGS single grains is increased to reduce the structural characteristics due to the change of composition, thereby improving the photoelectric conversion efficiency. (Rockett et al., Thin Solid Films 361-362 (2000), 330; Probst et al., Proc. Of the First World Conf. On Photovoltaic Energy, Conversion (IEEE, New York, 1994), p. 144 ). These reports suggest that the chemical properties of the light absorbing layer need to be controlled by measuring the material distribution in the thin film for quality control in the CIGS thin film solar cell production line.

한편, CIGS 박막 태양전지의 연속생산 공정은 크게, 소다회 유리와 같은 경화소재기판을 사용하는 롤투플레이트(Roll-to-Plate, 이하, R2P라 한다.) 공정과 스테인리스스틸, Ti, Mo, Cu 등의 금속 박판 또는 폴리이미드와 같은 폴리머 등의 유연소재기판을 사용하는 롤투롤(Roll-to-Roll, 이하, R2R이라 한다.) 공정으로 구분된다. 출원일 현재 이러한 연속생산 공정의 라인에는 제품의 성능에 큰 영향을 미치는 CIGS 박막의 물리화학적 특성을 실시간으로 측정할 수 있는 시스템이 구비되지 않은 실정이어서, 상기와 같은 물리화학적 특성은 연구개발 단계에서 미리 결정된 값에 의존할 수 밖에 없다. 또한, 실제 생산 공정에서 목표하는 물리화학적 규격을 벗어나더라도 별도의 확인이 불가능하며, 최종적으로 완성된 제품의 평가 단계에서 성능 및 품질의 저하를 통해 발견될 수 밖에 없고, 상당한 제품의 손실이 발생하게 된다. 상기와 같은 연속생산 공정에서는 이러한 제품의 성능 및 품질저하를 유발하는 물리화학적인 변수를 파악하는데 상당한 노력과 시간이 소요되어, 궁극적으로 가격상승 및 경쟁력 저하가 유발되는 바, 이러한 연속생산 공정 라인 상에서 전처리 과정없이 실시간으로 CIGS 박막의 물리화학적 특성을 측정할 수 있는 공정제어 시스템의 개발이 절실한 실정이다.
On the other hand, the continuous production process of CIGS thin film solar cell is largely a roll-to-plate (R2P) process using a hardened material substrate such as soda ash glass, stainless steel, Ti, Mo, Cu, etc. It is divided into a roll-to-roll (hereinafter referred to as R2R) process using a flexible metal substrate such as a thin metal sheet or a polymer such as polyimide. As of the filing date, such a continuous production line does not have a system capable of real-time measurement of the physicochemical properties of CIGS thin film, which greatly affects the performance of the product. There is no choice but to depend on the determined value. In addition, it is impossible to check separately even if it is outside the target physicochemical standard in the actual production process, and it can only be found through the deterioration of performance and quality in the evaluation stage of the final product, and a considerable product loss occurs. do. In the continuous production process as described above, it takes considerable effort and time to identify the physicochemical variables causing performance and quality deterioration of the product, and ultimately raises the price and lowers the competitiveness. There is an urgent need to develop a process control system that can measure the physical and chemical properties of CIGS films in real time without pretreatment.

본 발명의 목적은 CIGS 박막 태양전지의 연속생산 공정 라인 상에서 실시간으로 CIGS 박막의 물리화학적 특성을 측정하여 이상 여부를 판단하고, CIGS 제조 공정에 피드백해 줌으로써 CIGS 박막 태양전지의 생산과 품질 관리를 동시에 할 수 있는 공정제어 시스템을 제공하는 것이다.
An object of the present invention is to measure the physical and chemical properties of CIGS thin film in real time on the continuous production process line of CIGS thin film solar cell to determine the abnormality, and to feed back to the CIGS manufacturing process to simultaneously produce and quality control of CIGS thin film solar cell It is to provide a process control system capable of doing so.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 일 측면은 CIGS 박막 태양전지의 제조를 위한 공정 대상물을 연속적으로 이송시키는 대상물 이송부; 이송 중인 상기 공정 대상물에 CIGS 박막 제조 공정을 수행하는 박막 제조 공정부; 상기 박막 제조 공정부에 의하여 제조된 CIGS 박막에 레이저 빔을 조사하는 하나 이상의 레이저 조사부와 상기 조사된 레이저 빔에 의하여 CIGS 박막으로부터 발생된 플라즈마에서 분광을 검출하는 하나 이상의 분광 검출 광학부를 포함하는 하나 이상의 헤더; 상기 대상물의 이송 경로에 결합되고, 상기 박막 제조 공정부에 의하여 제조된 CIGS 박막의 이동속도 및 이동방향과 동일한 속도 및 방향으로 상기 헤더를 이동시키는 헤더 이송부; 각 물질별로 분광 상태 정보가 저장된 분광 정보 저장부; 상기 분광 정보 저장부에 저장된 정보를 기반으로, 상기 분광 검출 광학부에 의해 검출된 분광으로부터 상기 CIGS 박막 내 물질 분포 상태를 분석하는 분광 분석부; 상기 분광 분석부에 의하여 분석된 CIGS 박막 내 물질 분포 상태를 기초로 상기 박막 제조 공정부를 제어하는 공정 제어부; 및 상기 박막 제조 공정부에 의하여 제조된 CIGS 박막을 패터닝(patterning)하는 스크라이빙(scribing)부를 포함하는 CIGS 박막 태양전지 제조 공정 시스템을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is an aspect of the present invention, the object transfer unit for continuously transferring the process target for the production of CIGS thin film solar cell; A thin film manufacturing process unit performing a CIGS thin film manufacturing process on the process target object being transferred; At least one laser irradiation unit for irradiating a laser beam to the CIGS thin film manufactured by the thin film manufacturing process unit and at least one spectroscopic detection optical unit for detecting the spectral in the plasma generated from the CIGS thin film by the irradiated laser beam A header; A header transfer unit coupled to the transfer path of the object and moving the header at the same speed and direction as the moving speed and the moving direction of the CIGS thin film manufactured by the thin film manufacturing process unit; A spectral information storage unit for storing spectral state information for each material; A spectroscopic analyzer configured to analyze a material distribution state of the CIGS thin film from spectra detected by the spectroscopic detection optics based on the information stored in the spectroscopic information storage unit; A process control unit controlling the thin film manufacturing process unit based on a material distribution state in the CIGS thin film analyzed by the spectroscopic analysis unit; And a scribing unit for patterning the CIGS thin film manufactured by the thin film manufacturing process unit.

상기의 목적를 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 측면은 CIGS 박막 태양전지의 제조를 위한 공정 대상물을 연속적으로 이송시키는 대상물 이송부; 이송 중인 상기 공정 대상물에 CIGS 박막 제조 공정을 수행하는 박막 제조 공정부; 상기 박막 제조 공정부에 의하여 제조된 CIGS 박막을 패터닝(patterning)하기 위해 레이저 빔을 조사하는 하나 이상의 스크라이빙(scribing)용 레이저 조사부와 상기 조사된 레이저 빔에 의하여 CIGS 박막으로부터 발생된 플라즈마에서 분광을 검출하는 하나 이상의 분광 검출 광학부를 포함하는 하나 이상의 헤더; 상기 대상물의 이송 경로에 결합되고, 상기 박막 제조 공정부에 의하여 제조된 CIGS 박막의 이동속도 및 이동방향과 동일한 속도 및 방향으로 상기 헤더를 이동시키는 헤더 이송부; 각 물질별로 분광 상태 정보가 저장된 분광 정보 저장부; 상기 분광 정보 저장부에 저장된 정보를 기반으로, 상기 분광 검출 광학부에 의해 검출된 분광으로부터 상기 CIGS 박막 내 물질 분포 상태를 분석하는 분광 분석부; 및 상기 분광 분석부에 의하여 분석된 CIGS 박막 내 물질 분포 상태를 기초로 상기 박막 제조 공정부를 제어하는 공정 제어부를 포함하는 CIGS 박막 태양전지 제조 공정 시스템을 제공한다.
In order to achieve the above object, another aspect of the present invention is an object transfer unit for continuously transferring the process object for the production of CIGS thin film solar cell; A thin film manufacturing process unit performing a CIGS thin film manufacturing process on the process target object being transferred; Spectroscopy in the plasma generated from the CIGS thin film by one or more scribing laser irradiation unit for irradiating a laser beam to pattern the CIGS thin film manufactured by the thin film manufacturing process unit and the irradiated laser beam One or more headers including one or more spectroscopic detection optics for detecting the; A header transfer unit coupled to the transfer path of the object and moving the header at the same speed and direction as the moving speed and the moving direction of the CIGS thin film manufactured by the thin film manufacturing process unit; A spectral information storage unit for storing spectral state information for each material; A spectroscopic analyzer configured to analyze a material distribution state of the CIGS thin film from spectra detected by the spectroscopic detection optics based on the information stored in the spectroscopic information storage unit; And a process control unit controlling the thin film manufacturing process unit based on a material distribution state of the CIGS thin film analyzed by the spectroscopic analysis unit.

본 발명의 시스템은 CIGS 박막 태양전지 연속생산 공정에서 실시간으로 CIGS 박막의 물질분포를 측정할 수 있어, CIGS 박막의 물리화학적인 특성을 보다 정밀하고 정확하면서도 빠르게 측정할 수 있고, 제조된 CIGS 박막의 이상 여부를 실시간으로 판단하여 CIGS 제조 공정에 피드백함으로써, CIGS 박막 태양전지를 생산하면서 동시에 생산되는 CIGS 박막 태양전지의 품질을 관리할 수 있는 장점이 있다.
The system of the present invention can measure the material distribution of CIGS thin film in real time in the CIGS thin film solar cell continuous production process, so that the physicochemical properties of the CIGS thin film can be measured more precisely, accurately and quickly. By determining in real time whether the abnormality is fed back to the CIGS manufacturing process, there is an advantage that can manage the quality of the CIGS thin film solar cell produced while producing a CIGS thin film solar cell.

도 1은 LIBS의 작동 원리를 도시한 예시도이다.
도 2는 LIBS와 다른 측정 기술을 비교한 도표이다.
도 3은 CIGS 박막 태양전지의 구조를 개략적으로 도시한 예시도이다.
도 4는 CIGS 박막 모듈의 제작 과정을 개략적으로 나타낸 순서도이다.
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 CIGS 박막 태양전지 제조 공정 시스템을 도시한 예시도이다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 CIGS 박막 태양전지 제조 공정 시스템을 도시한 예시도이다.
도 7은 본 발명의 제 1 실시예(a) 및 제 2 실시예(b)에 따른 CIGS 박막 태양전지 제조 공정 시스템에서 헤더 및 헤더 이송부를 확대한 예시도이다.
도 8은 본 발명의 제 1 실시예(a) 및 제 2 실시예(b)에 따른 CIGS 박막 태양전지 제조 공정 시스템에서 빔 조사위치 조절부가 추가적으로 구비된 헤더 및 헤더 이송부를 확대한 예시도이다.
도 9는 본 발명의 제 1 실시예(a) 및 제 2 실시예(b)에 따른 CIGS 박막 태양전지 제조 공정 시스템에서 지표 인식 광학부가 추가적으로 구비된 헤더 및 헤더 이송부를 확대한 예시도이다.
도 10은 본 발명의 제 1 실시예(a) 및 제 2 실시예(b)에 따른 CIGS 박막 태양전지 제조 공정 시스템에서 레이저 조사부를 보다 상세히 도시화한 예시도이다.
도 11은 본 발명의 제 1 실시예 또는 제 2 실시예에 따른 CIGS 박막 태양전지 제조 공정 시스템의 작동 원리를 나타낸 순서도이다.
도 12는 본 발명의 제 1 또는 제 2 실시예에 따른 CIGS 박막 태양전지 제조 공정 시스템에서 헤더 및 헤더 이송부의 동작을 설명하기 위한 예시도이다.
도 13은 본 발명의 제 1 실시예(a) 및 제 2 실시예(b)에 따른 CIGS 박막 태양전지 제조 공정 시스템에서 빔 조사위치 조절부에 의하여 레이저 빔의 조사 위치가 미세하게 조정되는 원리를 설명하기 위한 예시도이다.
도 14는 본 발명의 제 1 실시예((a) 및 (b)) 및 제 2 실시예((c) 및 (d))에 따른 CIGS 박막 태양전지 제조 공정 시스템이 R2R 및 R2P 연속생산 공정에 적용된 예를 도시화한 예시도이다.1 is an exemplary view showing the operating principle of LIBS.
2 is a chart comparing LIBS with other measurement techniques.
3 is an exemplary view schematically showing a structure of a CIGS thin film solar cell.
4 is a flowchart schematically illustrating a manufacturing process of the CIGS thin film module.
5 is an exemplary view showing a CIGS thin film solar cell manufacturing process system according to a first embodiment of the present invention.
6 is an exemplary view showing a CIGS thin film solar cell manufacturing process system according to a second embodiment of the present invention.
7 is an enlarged view illustrating a header and a header transfer unit in a CIGS thin film solar cell manufacturing process system according to a first embodiment (a) and a second embodiment (b) of the present invention.
FIG. 8 is an enlarged view illustrating a header and a header transfer part additionally provided with a beam irradiation position adjusting part in a CIGS thin film solar cell manufacturing system according to a first embodiment (a) and a second embodiment (b) of the present invention.
FIG. 9 is an enlarged view illustrating a header and a header transfer unit in which an index recognition optical unit is additionally provided in a CIGS thin film solar cell manufacturing system according to a first embodiment (a) and a second embodiment (b) of the present invention.
FIG. 10 is an exemplary view illustrating a laser irradiation part in detail in a CIGS thin film solar cell manufacturing system according to a first embodiment (a) and a second embodiment (b) of the present invention.
11 is a flow chart showing the operating principle of the CIGS thin film solar cell manufacturing process system according to the first or second embodiment of the present invention.
12 is an exemplary view for explaining the operation of the header and the header transfer unit in the CIGS thin film solar cell manufacturing process system according to the first or second embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a view illustrating a principle in which an irradiation position of a laser beam is finely adjusted by a beam irradiation position adjusting unit in the CIGS thin film solar cell manufacturing process system according to the first embodiment (a) and the second embodiment (b) of the present invention. It is an illustrative diagram for explanation.
14 shows that the CIGS thin film solar cell manufacturing process system according to the first embodiment (a) and (b) and the second embodiment ((c) and (d)) of the present invention is applied to the R2R and R2P continuous production process. It is an exemplary figure which shows the applied example.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 본 명세서에서 설명되는 실시예들에 한정되지 아니하고, 다른 균등물 또는 대체물을 포함할 수 있다. 도면들에 있어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장된 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 도면부호들은 동일한 구성요소들을 나타내며, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the invention is not limited to the embodiments described herein and may include other equivalents or substitutes. In the drawings, the thicknesses of layers and regions are exaggerated for clarity. Like reference numerals denote like elements throughout the specification, and in the following description of the present invention, when it is determined that detailed descriptions of related well-known functions or constructions may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description will be made. Will be omitted.

도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 CIGS 박막 태양전지 제조 공정 시스템을 도시한 예시도이다.5 is an exemplary view showing a CIGS thin film solar cell manufacturing process system according to a first embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 본 발명의 CIGS 박막 태양전지 제조 공정 시스템(1)은 대상물 이송부(1000), 박막 제조 공정부(700), 헤더(100), 헤더 이송부(200), 분광 정보 저장부(300), 분광 분석부(900), 공정 제어부(800) 및 스크라이빙(scribing)부(600)를 포함한다. 상기 대상물 이송부(110)에 의하여 공정 대상물이 연속적으로 이송되는 과정에서, 상기 박막 제조 공정부(700)에 의하여 공정 대상물에 CIGS층이 증착된다. 상기 대상물에 CIGS층의 증착 공정이 완료된 CIGS 박막(5)은 상기 대상물 이송부(1000)에 의하여 연속적으로 이송되어진다. 상기 헤더(100)는 상기 대상물 이송부(1000)에 의하여 이송되어지는 CIGS 박막(5)에 레이저 빔을 조사하고, CIGS 박막으로부터 발생되는 플라즈마의 분광을 검출하는 기능을 수행한다. 상기 헤더(100)는 상기 헤더 이송부(200)의 하단에 결합된다. 상기 헤더 이송부(200)는 대상물 이송부(1000)에 의하여 연속적으로 이송되는 CIGS 박막(5)과 연동하여 상기 헤더(100)를 이송시킨다. 따라서, 상기 헤더(100)는 상기 헤더 이송부(200)의 이송에 따라 CIGS 박막(5)과 연동하여 함께 이송된다. 상기 분광 정보 저장부(300)는 각 물질별 분광 상태 정보가 데이터 베이스화되어 저장되어 있고, 상기 분광 분석부(900)는 상기 분광 정보 저장부(300)의 정보를 기반으로, 상기 헤더(100)로부터 전달되는 분광 정보를 분석하고, CIGS 박막(5)을 구성하는 물질의 화학적 또는 물리적 분포의 이상 여부를 감지한다. 상기 공정 제어부(700)는 상기 분광 분석부(900)에서 이상 여부가 감지되는 경우, 상기 구성 원소의 비율 및 분포가 일정할 수 있도록 조정하여 상기 박막 제조 공정부(700)에 피드백(feedback)해 준다. 상기 분광 분석부(900)에서 이상 여부가 감지되지 않는 경우, 상기 박막 제조 공정부(700)에 의하여 제조된 CIGS박막(5)은 상기 스크라이빙부(600)에 의하여 스크라이빙된 후, 후속 공정 단계로 이송된다.Referring to FIG. 5, the CIGS thin film solar cell manufacturing process system 1 of the present invention includes an object transfer unit 1000, a thin film manufacturing process unit 700, a header 100, a header transfer unit 200, and a spectroscopic information storage unit ( 300, a spectroscopic analyzer 900, a process controller 800, and a scribing unit 600. In the process of continuously transferring the process object by the object transfer unit 110, the CIGS layer is deposited on the process object by the thin film manufacturing process unit 700. The CIGS thin film 5 in which the deposition process of the CIGS layer is completed on the object is continuously transferred by the object transfer part 1000. The header 100 is Irradiating a laser beam to the CIGS thin film 5 conveyed by the object transfer unit 1000, and performs the function of detecting the spectroscopy of the plasma generated from the CIGS thin film. The header 100 is coupled to the lower end of the header transfer unit 200. The header transfer unit 200 transfers the header 100 in association with the CIGS thin film 5 continuously transferred by the object transfer unit 1000. Therefore, the header 100 is transferred together with the CIGS thin film 5 in accordance with the transfer of the header transfer unit 200. The spectroscopic information storage unit 300 stores the spectral state information for each substance as a database, and the spectroscopic analysis unit 900 is based on the information of the spectral information storage unit 300, and the header 100. Analyze the spectroscopic information transmitted from the sensor, and detect the abnormality of the chemical or physical distribution of the material constituting the CIGS thin film (5). When the process controller 700 detects an abnormality in the spectroscopic analyzer 900, the process controller 700 adjusts the ratio and distribution of the constituent elements to be constant to feed back to the thin film manufacturing process 700. give. If no abnormality is detected in the spectroscopic analysis unit 900, the CIGS thin film 5 manufactured by the thin film manufacturing process unit 700 is scribed by the scribing unit 600, and then Transferred to the process step.

상기 대상물 이송부(1000)는 CIGS 박막 태양전지의 제조를 위한 공정 대상물을 연속적으로 이송시킨다. 상기 공정 대상물은 CIGS 박막 태양전지의 공정 진행정도에 따라, 기판, Mo층이 증착된 기판, CIGS 박막 등으로 명칭이 달라질 수 있다. 본 명세서에서 공정 대상물은 CIGS 박막(5)을 포함하며, 상기 CIGS 박막(5)은 CIGS 박막 태양전지의 생산 공정 중 P1 스크라이빙이 진행된 후, CIGS 층이 증착된 공정 대상물을 의미한다. 본 발명의 CIGS 박막 태양전지 제조 공정 시스템이 R2P 또는 R2R로 진행되는 경우, 상기 대상물 이송부(1000)은 본 발명의 CIGS 태양전지 제조 공정 시스템의 양 말단에 존재하는 롤에 의하여 동작한다. 특히, 상기 대상물 이송부(1000)는 컨베이어밸트일 수 있다.The object transfer part 1000 continuously transfers a process object for manufacturing a CIGS thin film solar cell. According to the process progress of the CIGS thin film solar cell, the process object may be named as a substrate, a substrate on which the Mo layer is deposited, a CIGS thin film. In the present specification, the process target includes a CIGS thin film 5, and the CIGS thin film 5 refers to a process target on which a CIGS layer is deposited after P1 scribing is performed during the production process of the CIGS thin film solar cell. When the CIGS thin film solar cell manufacturing process system of the present invention proceeds to R2P or R2R, the object transfer part 1000 operates by rolls present at both ends of the CIGS solar cell manufacturing process system of the present invention. In particular, the object transfer part 1000 may be a conveyor belt.

상기 박막 제조 공정부(700)는 CIGS 박막 태양전지 내에 포함되는 CIGS 박막 제조 공정을 위한 구성으로서, CIGS 박막의 제조에 관련된 모든 공정이 이에 해당될 수 있다. 특히, 상기 CIGS 박막 제조 공정은 CIGS 증착 공정일 수 있고, 상기 박막 제조 공정부(700)는 스퍼터(sputter)일 수 있다.The thin film manufacturing process unit 700 is a configuration for the CIGS thin film manufacturing process included in the CIGS thin film solar cell, all processes related to the manufacture of the CIGS thin film may correspond to this. In particular, the CIGS thin film manufacturing process may be a CIGS deposition process, the thin film manufacturing process 700 may be a sputter (sputter).

상기 헤더(100)는 및 상기 헤더 이송부(200)는 도 7의 (a)에 대한 설명에서 상세히 후술한다.The header 100 and the header transfer unit 200 will be described later in detail with reference to FIG.

상기 분광 정보 저장부(300)는 CIGS 박막을 구성하는 각 물질의 분광 상태 정보를 데이터 베이스화하여 저장할 수 있다. 상기 분광 정보 저장부(300)는 CIGS 박막을 구성하는 각 물질에 대응되는 분광에 관한 정보, 바람직하게 제조된 CIGS 박막을 표준 대상물로 하여 상기 표준 대상물을 구성하는 각 물질에 대응되는 분광에 관한 정보를 포함할 수 있다.The spectral information storage unit 300 may store the spectral state information of each material constituting the CIGS thin film as a database. The spectroscopic information storage unit 300 includes information on spectroscopy corresponding to each material constituting the CIGS thin film, preferably information on spectra corresponding to each material constituting the standard object using the manufactured CIGS thin film as a standard object. It may include.

상기 분광 분석부(900)는 상기 헤더(100)와 연결된다. 보다 구체적으로, 헤더(100)를 구성하는 상기 분광 검출 광학부(20)와 전기적을 연결되어, 상기 분광 검출 광학부(20)에서 감지된 분광을 분석한다. 예컨대, 상기 분광 검출 광학부(20)에서 감지된 분광이 CIGS 박막(5)을 구성하는 물질에 따른 고유 LIBS 강도(intensity) 정보를 포함하는 경우, 상기 분광 분석부(900)는 이를 분석하여 CIGS 박막(5)의 구성 성분의 비율 및 분포를 파악하고, 제조된 CIGS 박막(5)의 화학적 조성 또는 물리적 분포의 오류 내지 적합성 여부를 판단한다.The spectroscopic analyzer 900 is connected to the header 100. More specifically, the spectroscopic detection optical unit 20 constituting the header 100 is electrically connected to analyze the spectroscopy detected by the spectroscopic detection optical unit 20. For example, when the spectroscopy detected by the spectroscopic detection optical unit 20 includes inherent LIBS intensity information according to a material constituting the CIGS thin film 5, the spectroscopic analyzer 900 analyzes the CIGS The ratio and distribution of the constituents of the thin film 5 are grasped, and the error or suitability of the chemical composition or physical distribution of the manufactured CIGS thin film 5 is determined.

상기 스크라이빙(scribing)부(600)는 상기 박막 제조 공정부(700)에 의해 정상적으로 제조된 CIGS 박막(5)에 일정한 패턴(pattern)을 형성하기 위한 것으로서, 도 4에 도시된 CIGS 박막 모듈의 제작 과정 중 P2 스크라이빙 공정을 위한 구성일 수 있다. 특히, 스크라이빙부(600)는 스크라이빙용 레이저를 포함하는 레이저 스크라이빙을 수행하는 것일 수 있다.The scribing unit 600 is for forming a predetermined pattern on the CIGS thin film 5 normally manufactured by the thin film manufacturing process unit 700, and the CIGS thin film module illustrated in FIG. 4. It may be a configuration for the P2 scribing process during the manufacturing process. In particular, the scribing unit 600 may perform laser scribing including a scribing laser.

상기 공정 제어부(800)는 상기 분광 분석부(900)에 의하여 분석된 CIGS 박막(5) 내의 물질 분포 상태를 기초로 CIGS 박막(5)을 구성하는 원소의 비율 및 분포가 일정할 수 있도록 조정하여 상기 박막 제조 공정부(700)에 피드백(feedback)해 주기 위한 구성이다. 상기 분광 분석부(900)에 의하여 분석된 CIGS 박막 내의 물질 분포 상태에 이상이 없는 경우, 상기 스크라이빙(scribing)부(600)에 의한 P2 스크라이빙을 비롯한 후속 공정들이 진행되는 반면, 상기 분광 분석부(900)에 의하여 분석된 CIGS 박막(5) 내의 물질 분포 상태에 이상이 있는 경우, 상기 공정 제어부(800)에서 구성 원소의 비율 및 분포의 값을 수정하여 상기 박막 제조 공정부(700)에 재입력하고, 상기 박막 제조 공정부(700)는 수정된 값에 따라 다시 CIGS 박막(5)을 제조, 보다 바람직하게는 CIGS를 증착한다.The process control unit 800 adjusts the ratio and distribution of the elements constituting the CIGS thin film 5 to be constant based on the material distribution state in the CIGS thin film 5 analyzed by the spectroscopic analyzer 900. It is a configuration for feeding back to the thin film manufacturing process unit 700. When there is no abnormality in the material distribution state in the CIGS thin film analyzed by the spectroscopic analysis unit 900, subsequent processes including P2 scribing by the scribing unit 600 are performed, When there is an abnormality in the material distribution state in the CIGS thin film 5 analyzed by the spectroscopic analysis unit 900, the process control unit 800 corrects the ratios and distribution values of constituent elements in the thin film manufacturing process unit 700. ) And the thin film manufacturing process unit 700 manufactures the CIGS thin film 5 again according to the modified value, and more preferably, deposits CIGS.

도 7의 (a)는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 CIGS 박막 태양전지 제조 공정 시스템에서 헤더 및 헤더 이송부를 확대한 예시도이다.FIG. 7A is an enlarged view illustrating a header and a header transfer unit in a CIGS thin film solar cell manufacturing process system according to a first embodiment of the present invention.

도 7의 (a)를 참조하면, 상기 헤더(100)는 레이저 조사부(11)와 분광 검출 광학부(20)로 구성된다.Referring to FIG. 7A, the header 100 includes a laser irradiator 11 and a spectroscopic detection optical unit 20.

상기 레이저 조사부(11)는 헤더 이송부(200)에 연결되고, CIGS 박막(5)에 특정 레이저를 조사한다. 상기 레이저 조사부(11)를 통해 출력되는 레이저 빔의 종류는 생산되는 CIGS 박막(5)의 특성에 따라 당업자가 적절히 선택할 수 있다. 상기 레이저 조사부(11)를 통한 레이저 빔의 조사에 의하여 CIGS 박막(5)으로부터 플라즈마가 발생된다. 특히, CIGS 박막(5)의 재질 및 화학적 조성에 따라 조사되는 레이저 빔은 CIGS 박막(5)의 어블레이션이 용이하도록 적절히 선택되어지는 것이 바람직하다.The laser irradiator 11 is connected to the header transfer unit 200 and irradiates a specific laser to the CIGS thin film 5. The type of laser beam output through the laser irradiation unit 11 may be appropriately selected by those skilled in the art according to the characteristics of the CIGS thin film 5 to be produced. Plasma is generated from the CIGS thin film 5 by irradiation of the laser beam through the laser irradiator 11. In particular, the laser beam irradiated according to the material and chemical composition of the CIGS thin film 5 is preferably appropriately selected to facilitate ablation of the CIGS thin film 5.

상기 분광 검출 광학부(20)는 상기 헤더 이송부(200)에 연결되고, 레이저 조사부(11)와 인접한 위치에 배치된다. 특히, CIGS 박막(5)으로부터 발생되는 플라즈마의 분광 성분을 감지하기에 적절한 위치에 배치되는 것이 바람직하다. 상기 분광 검출 광학부(20)는 플라즈마로부터 발생된 분광을 검출할 수 있는 모든 광학부가 이용될 수 있고, 특히 echelle 분광기 등의 고정밀의 광학기기, 고감도(Intensified Charge Coupled Devide: ICCD) 검출기 등을 사용할 수 있다.The spectroscopic detection optical unit 20 is connected to the header transfer unit 200 and is disposed at a position adjacent to the laser irradiation unit 11. In particular, it is preferable to arrange at a position suitable for detecting the spectral component of the plasma generated from the CIGS thin film (5). The spectroscopic detection optical unit 20 may be any optical unit capable of detecting the spectral generated from the plasma, in particular high precision optical devices such as echelle spectroscopy, high sensitivity (Intensified Charge Coupled Devide (ICCD) detector, etc.) Can be.

상기 헤더 이송부(200)는 CIGS 박막의 이송에 연동되어 이송된다. 예컨대, 특정 방향으로 CIGS 박막(5)이 수평 이동하는 경우, 상기 헤더 이송부(200)는 CIGS 박막(5)과 동일한 속력(V)과 방향(D)으로 함께 이송되면서, 이송 중인 CIGS 박막(5)의 동일한 위치에 레이저 빔을 지속적으로 조사하고 분광을 검출할 수 있도록 상기 헤더(100)를 CIGS 박막(5)의 상부에 배치되도록 한다.The header feeder 200 is transported in conjunction with the transport of the CIGS thin film. For example, when the CIGS thin film 5 moves horizontally in a specific direction, the header feeder 200 is conveyed together at the same speed V and the direction D as the CIGS thin film 5, and thus the CIGS thin film 5 being transferred. The header 100 is placed on top of the CIGS thin film 5 so as to continuously irradiate the laser beam at the same position and detect the spectroscopy.

도 8의 (a)는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 CIGS 박막 태양전지 제조 공정 시스템에서 빔 조사위치 조정부가 추가적으로 구비된 헤더 및 헤더 이송부를 확대한 예시도이다.FIG. 8 (a) is an enlarged view illustrating a header and a header conveying part additionally provided with a beam irradiation position adjusting part in a CIGS thin film solar cell manufacturing process system according to a first embodiment of the present invention.

도 8의 (a)를 참조하면, 도 8의 (a)에 개시된 CIGS 박막 태양전지 제조 공정 시스템은 상기 도 7의 (a)와 동일한 구성요소를 가지고, 상기 헤더(100)에 빔 조사위치 조정부(30)가 추가된다.Referring to Figure 8 (a), the CIGS thin film solar cell manufacturing process system disclosed in Figure 8 (a) has the same components as in Figure 7 (a), the beam irradiation position adjusting unit in the header 100 30 is added.

상기 조사위치 조정부(30)는 레이저 조사부(11)가 헤더 이송부(200)에 고정된 상태에서 CIGS 박막(5)에 레이저 빔이 조사되는 위치를 미세하게 조정한다. 즉, 레이저 빔의 조사 위치는 헤더 이송부(200)의 이송에 따라 1차적으로 셋팅된다. 또한, 상기 헤더 이송부(200)가 셋팅된 위치에서 미세한 조사 위치의 조정이 필요한 경우, 상기 빔 조사위치 조정부(30)는 조사되는 레이저 빔의 반사각을 조절함으로써 레이저 빔의 조사위치를 조정할 수 있다.The irradiation position adjusting unit 30 finely adjusts the position at which the laser beam is irradiated onto the CIGS thin film 5 while the laser irradiation unit 11 is fixed to the header transfer unit 200. That is, the irradiation position of the laser beam is primarily set according to the transfer of the header transfer unit 200. In addition, when fine adjustment of the irradiation position is required at the position where the header transfer unit 200 is set, the beam irradiation position adjusting unit 30 may adjust the irradiation position of the laser beam by adjusting the reflection angle of the laser beam to be irradiated.

예컨대, 상기 도 8의 (a)에서는 "┛" 형태로 배치된 빔 조사위치 조정부(30)에서, 헤더 이송부(200)와 수평한 부분은 반사경으로 구성되고 상기 반사경의 각도 조절을 통해 레이저 빔의 조사위치가 조정될 수 있다. 상기 CIGS 박막 물질 분포의 실시간 측정 시스템을 측면도로 표현한 도 8의 (a)에서는 상기 헤더 이송부(200)와 수평한 부분인 반사경이 상하로 움직일 수 있음이 표현되어 있을 뿐이지만, 상기 반사경은 측면도 상의 전후좌우로도 움직일 수 있다. 다양한 수단의 빔 조사위치 조정부(30)의 도입을 통하여 레이저 빔의 조사위치는 2차적으로 조정될 수 있고, 특히, 상기 빔 조사위치 조정부(30)는 당업계에서 일반적으로 통용되는 '갈바노메터'일 수 있다. 상기 갈바노메터는 조사된 레이저 빔을 반사경의 왕복 또는 회전운동을 통해 레이저 빔의 조사위치를 미세하게 조정할 수 있다.For example, in FIG. 8A, in the beam irradiation position adjusting unit 30 arranged in a “┛” shape, a portion parallel to the header transfer unit 200 is formed of a reflecting mirror, and the laser beam is adjusted by adjusting the angle of the reflecting mirror. The irradiation position can be adjusted. In FIG. 8A, which illustrates a real-time measurement system of the CIGS thin film material distribution, the reflector, which is a portion parallel to the header transfer unit 200, may be moved up and down. You can also move forward, backward, left and right. Through the introduction of the beam irradiation position adjusting unit 30 of various means, the irradiation position of the laser beam can be adjusted secondarily. In particular, the beam irradiation position adjusting unit 30 is a 'galvanometer' generally used in the art. Can be. The galvanometer may finely adjust the irradiation position of the laser beam through the reciprocating or rotating movement of the irradiated laser beam.

도 9의 (a)는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 CIGS 박막 태양전지 제조 공정 시스템에서 지표 인식 광학부가 추가적으로 구비된 헤더 및 헤더 이송부를 확대한 예시도이다.FIG. 9 (a) is an enlarged view illustrating a header and a header transfer unit in which an index recognition optical unit is additionally provided in a CIGS thin film solar cell manufacturing process system according to a first embodiment of the present invention.

도 9의 (a)를 참조하면, 상기 도 9의 (a)에 개시된 CIGS 박막 태양전지 제조 공정 시스템은 상기 도 8의 (a)에 개시된 바와 동일한 구성요소를 가지고, 상기 헤더(100)에 지표 인식 광학부(40)가 추가된다. 따라서, 상기 도 7의 (a) 또는 도 8의 (a)과 동일한 구성요소에 대한 설명은 생략하고, 추가된 지표 인식 광학부(40)에 대해 설명한다.Referring to FIG. 9A, the CIGS thin film solar cell manufacturing process system disclosed in FIG. 9A has the same components as those described in FIG. 8A, and an index on the header 100. Recognition optics 40 are added. Therefore, the description of the same components as in FIG. 7A or FIG. 8A will be omitted, and the added index recognition optical unit 40 will be described.

상기 지표 인식 광학부(40)는 상기 헤더 이송부(200)에 연결된다. 상기 지표 인식 광학부(40)는 당업계에서 '비젼(vision)'으로 지칭되는 요소일 수 있다. 즉, CIGS 박막(5)의 이미지가 캡쳐 또는 저장된 상태에서 CIGS 박막(5)의 표면 이미지를 촬영하고, 기 저장된 CIGS 박막(5)의 표면 이미지와 비교하여 레이저 빔이 조사되는 위치를 결정할 수 있다. 다양한 수단의 지표 인식 광학부(40)의 도입을 통하여 CIGS 박막(5) 내 레이저 빔이 조사된 위치가 결정될 수 있고, 이를 통하여 사용자가 원하는 위치에 레이저 빔을 조사할 수 있다.The indicator recognition optical unit 40 is connected to the header transfer unit 200. The indicator recognition optical unit 40 may be an element referred to as 'vision' in the art. That is, the image of the CIGS thin film 5 is captured or stored, and the surface image of the CIGS thin film 5 is photographed and compared with the previously stored surface image of the CIGS thin film 5 to determine the position at which the laser beam is irradiated. . Through the introduction of the indicator recognition optical unit 40 by various means, the position where the laser beam is irradiated in the CIGS thin film 5 may be determined, and thus the laser beam may be irradiated to a desired position by the user.

도 10의 (a)는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 CIGS 박막 태양전지 제조 공정 시스템에서 레이저 조사부를 보다 상세히 도시화한 예시도이다.10 (a) is an exemplary view showing in more detail the laser irradiation unit in the CIGS thin film solar cell manufacturing process system according to a first embodiment of the present invention.

도 10의 (a)를 참조하면, 상기 레이저 조사부(11)는 어블레이션용 레이저부(111) 및 자동초점화부(121)로 구성된다.Referring to FIG. 10A, the laser irradiation unit 11 includes an ablation laser unit 111 and an auto focusing unit 121.

상기 어블레이션용 레이저부(111)는 레이저 빔을 생성하거나, 생성된 레이저 빔을 상기 자동초점화부(121)에 전달한다. 특히, 상기 어블레이션용 레이저부(111)에는 CIGS 박막(5)을 어블레이션시킬 수 있는 모든 종류의 레이저가 이용될 수 있으나, 상기 어블레이션용 레이저부(111)에는 ND:YAG 레이저, Nd:YLF 레이저 및 ND:YV04 레이저로 구성되는 레이저 군에서 선택되는 어느 하나의 레이저가 이용되는 것이 바람직하다. 특히, 상기 어블레이션용 레이저부(111)에는 ND:YAG 레이저가 이용될 수 있다.The ablation laser unit 111 generates a laser beam or transfers the generated laser beam to the autofocus unit 121. In particular, all types of lasers capable of ablating the CIGS thin film 5 may be used for the ablation laser unit 111, but the ND: YAG laser and Nd: may be used for the ablation laser unit 111. It is preferable that any one laser selected from the group of lasers consisting of a YLF laser and an ND: YV04 laser is used. In particular, an ND: YAG laser may be used for the ablation laser unit 111.

또한, 상기 자동초점화부(121)는 상기 어블레이션용 레이저부(111)에서 공급되는 레이저 빔의 초점을 조정한다. 특히, 레이저 빔의 초점은 상기 자동초점화부(121)를 통해 자동으로 조정될 수 있다. 이를 위해 상기 도 7의 (a), 도 8의 (a) 및 도 9의 (a)에는 도시되지 아니하나, 레이저 빔의 초점을 센싱할 수 있는 별도의 센싱 장치가 구비되고, 이를 통해 전달되는 초점 정보를 이용하여 상기 자동초점화부(121)는 레이저 빔의 초점을 조정할 수 있다.In addition, the autofocusing unit 121 adjusts the focus of the laser beam supplied from the ablation laser unit 111. In particular, the focus of the laser beam may be automatically adjusted through the autofocus unit 121. To this end, although not shown in Figure 7 (a), Figure 8 (a) and Figure 9 (a), a separate sensing device for sensing the focus of the laser beam is provided, which is transmitted through Using the focus information, the autofocus unit 121 may adjust the focus of the laser beam.

또한, 상기 레이저 빔의 조사위치는 도 8의 (a) 및 도 9의 (a)에 개시된 상기 빔 조사위치 조정부(30)의 반사경의 각도를 조정함으로써 CIGS 박막(M)의 이동방향(D)과 동일한 방향(d)뿐만 아니라, 상기 CIGS 박막의 이동방향(D)을 기준으로 -180ㅀ 내지 +180ㅀ의 범위 내에서 조정될 수 있다.In addition, the irradiation position of the laser beam is a moving direction (D) of the CIGS thin film (M) by adjusting the angle of the reflector of the beam irradiation position adjusting unit 30 shown in Figs. 8 (a) and 9 (a) In addition to the same direction (d), and can be adjusted within the range of -180 ㅀ to +180 ㅀ based on the moving direction (D) of the CIGS thin film.

도 11은 본 발명의 제 1 또는 제 2 실시예에 따른 CIGS 박막 태양전지 제조 공정 시스템의 작동 원리를 나타낸 순서도이다.11 is a flow chart showing the operating principle of the CIGS thin film solar cell manufacturing process system according to the first or second embodiment of the present invention.

도 11을 참조하면, 상기 분광 분석부(900)에 의하여 분석된 CIGS 박막 내의 물질 분포 상태에 이상이 없는 경우, 상기 스크라이빙(scribing)부(600)에 의한 P2 스크라이빙을 비롯한 후속 공정들이 진행되어 박막의 제조가 완성되는 반면, 상기 분광 분석부(900)에 의하여 분석된 CIGS 박막(5) 내의 물질 분포 상태에 이상이 있는 경우, 상기 공정 제어부(800)에서 구성 원소의 비율 및 분포의 값을 수정하여 상기 박막 제조 공정부(700)에 재입력하고, 상기 박막 제조 공정부(700)는 수정된 값에 따라 다시 CIGS 박막(5)을 제조, 보다 바람직하게는 CIGS를 증착한다.Referring to FIG. 11, when there is no abnormality in the material distribution state of the CIGS thin film analyzed by the spectroscopic analyzer 900, subsequent processes including P2 scribing by the scribing unit 600 are performed. While the thin film is completed and the manufacturing of the thin film is completed, when there is an abnormality in the material distribution state in the CIGS thin film 5 analyzed by the spectroscopic analysis unit 900, the proportion and distribution of the constituent elements in the process control unit 800. Correct the value of and re-enter the thin film manufacturing process unit 700, the thin film manufacturing process unit 700 again manufactures the CIGS thin film 5 according to the modified value, more preferably CIGS deposited.

도 12는 본 발명의 제 1 또는 제 2 실시예에 따른 CIGS 박막 태양전지 제조 공정 시스템에서 헤더 및 헤더 이송부의 동작을 설명하기 위한 예시도이다.12 is an exemplary view for explaining the operation of the header and the header transfer unit in the CIGS thin film solar cell manufacturing process system according to the first or second embodiment of the present invention.

도 12를 참조하면, 상기 헤더 이송부(200)는 상기 CIGS 박막(5)의 이동방향(D)과 동일한 방향(d)으로, 상기 CIGS 박막(5)의 이동속도(V)과 동일한 속도(v)로 상기 헤더(100)를 이송시킨다. 따라서, 상기 헤더(100)를 구성하는 레이저 조사부(11) 및 분광 검출 광학부(20) 등은 상기 CIGS 박막(5)의 이동속도(V)와 동일한 속도 및 방향으로 이송된다.Referring to FIG. 12, the header feeder 200 is in the same direction d as the moving direction D of the CIGS thin film 5, and has the same speed v as the moving speed V of the CIGS thin film 5. To transfer the header 100. Therefore, the laser irradiation part 11, the spectroscopic detection optical part 20, etc. which comprise the header 100 are conveyed at the same speed and direction as the moving speed V of the CIGS thin film 5.

상기 헤더 이송부(200)는, 고정된 플랫폼(500)에서 상기 CIGS 박막(5)의 이동방향(D)과 동일한 방향으로 형성되어 있는 헤더 이송로(400)를 따라 이송된다. 상기 헤더 이송로(400)는 상기 고정된 플랫폼(500) 상에서 상기 CIGS 박막(5)의 이동방향(D)과 수직인 방향으로 움직일 수 있고, 상기 헤더 이송로(400)가 CIGS 박막(5)의 이동방향(D)과 수직인 방향으로 움직임으로 인하여, 헤더(100) 또한 CIGS 박막(5)의 이동방향(D)과 수직인 방향으로 움직일 수 있다. 즉, 상기 레이저 조사부(11)에서 조사되는 레이저 빔의 조사 위치는, 헤더 이송부(200), 및 CIGS 박막(5)의 이동방향(D)과 수직인 방향으로 움직일 수 있는 헤더 이송로(400)에 의하여 거동(global positioning)될 수 있다.The header conveying part 200 is conveyed along the header conveying path 400 formed in the same direction as the moving direction D of the CIGS thin film 5 on the fixed platform 500. The header feed path 400 may move on the fixed platform 500 in a direction perpendicular to the moving direction D of the CIGS film 5, and the header feed path 400 may be a CIGS film 5. Due to the movement in the direction perpendicular to the moving direction (D) of, the header 100 can also move in a direction perpendicular to the moving direction (D) of the CIGS thin film (5). That is, the irradiation position of the laser beam irradiated from the laser irradiation unit 11, the header transfer path 400 which can move in the direction perpendicular to the moving direction (D) of the header transfer unit 200 and the CIGS thin film (5). By means of global positioning.

도 13의 (a)는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 CIGS 박막 태양전지 제조 공정 시스템에서 빔 조사위치 조정부에 의하여 레이저 빔의 조사 위치가 미세하게 조정되는 원리를 도시한 예시도이다.FIG. 13A is an exemplary view illustrating a principle in which the irradiation position of the laser beam is finely adjusted by the beam irradiation position adjusting unit in the CIGS thin film solar cell manufacturing process system according to the first embodiment of the present invention.

도 13의 (a)를 참조하면, 상기 빔 조사위치 조정부(30)의 반사경의 각도를 조정함으로써 CIGS 박막(M)의 이동방향(D)과 동일한 방향(d)뿐만 아니라, 상기 CIGS 박막의 이동방향(D)을 기준으로 -180° 내지 +180°의 범위 내에서 조정될 수 있다. 비록, 도 10에는 상기 CIGS 박막의 이동방향(D)을 기준으로 -90° 및 +90°의 방향으로 조정될 수 있음을 도시하고 있지만, 이에 한정되지 아니한다.Referring to FIG. 13A, by adjusting the angle of the reflecting mirror of the beam irradiation position adjusting unit 30, not only the same direction d as the moving direction D of the CIGS thin film M but also the movement of the CIGS thin film. It can be adjusted within the range of -180 ° to + 180 ° based on the direction D. Although FIG. 10 illustrates that the CIGS thin film may be adjusted in the directions of −90 ° and + 90 ° based on the moving direction D of the CIGS thin film, the present invention is not limited thereto.

도 14의 (a) 및 (b)는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 CIGS 박막 태양전지 제조 공정 시스템이 R2R 및 R2P 연속생산 공정에 적용된 예를 도시화한 예시도이다.14A and 14B are exemplary views illustrating an example in which a CIGS thin film solar cell manufacturing process system according to a first embodiment of the present invention is applied to an R2R and R2P continuous production process.

도 14의 (a) 및 (b)를 참조하면, 상기 CIGS 박막 물질 분포의 실시간 측정 시스템(S)은 CIGS 연속생산 공정인 (a)R2R 또는 (b)R2P 공정에 적용될 수 있다. 상기 공정의 종류는 제조되는 CIGS 박막(5)에 이용되는 기판의 종류에 따라 달라진다. 상기 CIGS 박막(5)이 소다회 유리와 같은 경화소재기판을 사용하는 R2P 공정에 상기 CIGS 박막 물질 분포의 실시간 측정 시스템(S)이 적용된다. 반면에, 상기 CIGS 박막(5)이 스테인리스스틸, Ti, Mo, Cu 등의 금속 박판 또는 폴리이미드와 같은 폴리머 등의 유연소재기판을 사용하는 R2R 공정에 상기 CIGS 박막 물질 분포의 실시간 측정 시스템(S)이 적용된다.
Referring to (a) and (b) of Figure 14, the real-time measurement system (S) of the CIGS thin film material distribution may be applied to (a) R2R or (b) R2P process, which is a CIGS continuous production process. The type of the process depends on the type of substrate used for the CIGS thin film 5 to be manufactured. The real time measurement system S of CIGS thin film material distribution is applied to an R2P process in which the CIGS thin film 5 uses a hardened substrate such as soda ash glass. On the other hand, the CIGS thin film 5 is a real-time measurement system of the CIGS thin film material distribution in the R2R process using a metal thin plate such as stainless steel, Ti, Mo, Cu, or a flexible material substrate such as a polymer such as polyimide (S ) Is applied.

도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 CIGS 박막 태양전지 제조 공정 시스템을 도시한 예시도이다. 6 is an exemplary view showing a CIGS thin film solar cell manufacturing process system according to a second embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 본 발명의 CIGS 박막 태양전지 제조 공정 시스템(1)은 대상물 이송부(1000), 박막 제조 공정부(700), 헤더(100), 헤더 이송부(200), 분광 정보 저장부(300), 분광 분석부(900) 및 공정 제어부(800)를 포함한다. 상기 대상물 이송부(110)에 의하여 공정 대상물이 연속적으로 이송되는 과정에서, 상기 박막 제조 공정부(700)에 의하여 공정 대상물에 CIGS층이 증착된다. 상기 대상물에 CIGS층의 증착 공정이 완료된 CIGS 박막(5)은 상기 대상물 이송부(1000)에 의하여 연속적으로 이송되어진다. 상기 헤더(100)는 상기 대상물 이송부(1000)에 의하여 이송되어지는 CIGS 박막(5)에 스크라이빙 공정을 수행하기 위하여 레이저 빔을 조사하고, 스크라이빙되는 CIGS 박막으로부터 발생되는 플라즈마의 분광을 검출하는 기능을 수행한다. 상기 헤더(100)는 상기 헤더 이송부(200)의 하단에 결합된다. 상기 헤더 이송부(200)는 대상물 이송부(1000)에 의하여 연속적으로 이송되는 CIGS 박막(5)과 연동하여 상기 헤더(100)를 이송시킨다. 따라서, 상기 헤더(100)는 상기 헤더 이송부(200)의 이송에 따라 CIGS 박막(5)과 연동하여 함께 이송된다. 상기 분광 정보 저장부(300)는 각 물질별 분광 상태 정보가 데이터 베이스화되어 저장되어 있고, 상기 분광 분석부(900)는 상기 분광 정보 저장부(300)의 정보를 기반으로, 상기 헤더(100)로부터 전달되는 분광 정보를 분석하고, CIGS 박막(5)을 구성하는 물질의 화학적 또는 물리적 분포의 이상 여부를 감지한다. 상기 공정 제어부(700)는 상기 분광 분석부(900)에서 이상 여부가 감지되는 경우, 상기 구성 원소의 비율 및 분포가 일정할 수 있도록 조정하여 상기 박막 제조 공정부(700)에 피드백(feedback)해 준다. 상기 분광 분석부(900)에서 이상 여부가 감지되지 않는 경우, 상기 박막 제조 공정부(700)에 의하여 제조된 CIGS박막(5)은 상기 대상물 이송부(1000)에 의하여 TCO층의 증착을 비롯한 후속 공정 단계로 이송된다.Referring to FIG. 6, the CIGS thin film solar cell manufacturing process system 1 of the present invention includes an object transfer unit 1000, a thin film manufacturing process unit 700, a header 100, a header transfer unit 200, and a spectroscopic information storage unit ( 300, a spectroscopic analyzer 900, and a process controller 800. In the process of continuously transferring the process object by the object transfer unit 110, the CIGS layer is deposited on the process object by the thin film manufacturing process unit 700. The CIGS thin film 5 in which the deposition process of the CIGS layer is completed on the object is continuously transferred by the object transfer part 1000. The header 100 is Irradiates a laser beam to perform a scribing process on the CIGS thin film 5 conveyed by the object transporter 1000, and performs a function of detecting the spectroscopy of plasma generated from the scribed CIGS thin film. . The header 100 is coupled to the lower end of the header transfer unit 200. The header transfer unit 200 transfers the header 100 in association with the CIGS thin film 5 continuously transferred by the object transfer unit 1000. Therefore, the header 100 is transferred together with the CIGS thin film 5 in accordance with the transfer of the header transfer unit 200. The spectroscopic information storage unit 300 stores the spectral state information for each substance as a database, and the spectroscopic analysis unit 900 is based on the information of the spectral information storage unit 300, and the header 100. Analyze the spectroscopic information transmitted from the sensor, and detect the abnormality of the chemical or physical distribution of the material constituting the CIGS thin film (5). When the process controller 700 detects an abnormality in the spectroscopic analyzer 900, the process controller 700 adjusts the ratio and distribution of the constituent elements to be constant to feed back to the thin film manufacturing process 700. give. When the abnormality is not detected by the spectroscopic analyzer 900, the CIGS thin film 5 manufactured by the thin film manufacturing process 700 may be a subsequent process including deposition of a TCO layer by the object transfer part 1000. Are transferred to the step.

상기 대상물 이송부(1000)는 CIGS 박막 태양전지의 제조를 위한 공정 대상물을 연속적으로 이송시킨다. 상기 공정 대상물은 CIGS 박막 태양전지의 공정 진행정도에 따라, 기판, Mo층이 증착된 기판, CIGS 박막 등으로 명칭이 달라질 수 있다. 본 명세서에서 공정 대상물은 CIGS 박막(5)을 포함하며, 상기 CIGS 박막(5)은 CIGS 박막 태양전지의 생산 공정 중 P1 스크라이빙이 진행된 후, CIGS 층이 증착된 공정 대상물을 의미한다. 본 발명의 CIGS 박막 태양전지 제조 공정 시스템이 R2P 또는 R2R로 진행되는 경우, 상기 대상물 이송부(1000)은 본 발명의 CIGS 태양전지 제조 공정 시스템의 양 말단에 존재하는 롤에 의하여 동작한다. 특히, 상기 대상물 이송부(1000)는 컨베이어밸트일 수 있다.The object transfer part 1000 continuously transfers a process object for manufacturing a CIGS thin film solar cell. According to the process progress of the CIGS thin film solar cell, the process object may be named as a substrate, a substrate on which the Mo layer is deposited, a CIGS thin film. In the present specification, the process target includes a CIGS thin film 5, and the CIGS thin film 5 refers to a process target on which a CIGS layer is deposited after P1 scribing is performed during the production process of the CIGS thin film solar cell. When the CIGS thin film solar cell manufacturing process system of the present invention proceeds to R2P or R2R, the object transfer part 1000 operates by rolls present at both ends of the CIGS solar cell manufacturing process system of the present invention. In particular, the object transfer part 1000 may be a conveyor belt.

상기 박막 제조 공정부(700)는 CIGS 박막 태양전지 내에 포함되는 CIGS 박막 제조 공정을 위한 구성으로서, CIGS 박막의 제조에 관련된 모든 공정이 이에 해당될 수 있다. 특히, 상기 CIGS 박막 제조 공정은 CIGS 증착 공정일 수 있고, 상기 박막 제조 공정부(700)는 스퍼터(sputter)일 수 있다.The thin film manufacturing process unit 700 is a configuration for the CIGS thin film manufacturing process included in the CIGS thin film solar cell, all processes related to the manufacture of the CIGS thin film may correspond to this. In particular, the CIGS thin film manufacturing process may be a CIGS deposition process, the thin film manufacturing process 700 may be a sputter (sputter).

상기 헤더(100)는 및 상기 헤더 이송부(200)는 도 7의 (b)에 대한 설명에서 상세히 후술한다.The header 100 and the header transfer unit 200 will be described later in detail with reference to FIG. 7B.

상기 분광 정보 저장부(300)는 CIGS 박막을 구성하는 각 물질의 분광 상태 정보를 데이터 베이스화하여 저장할 수 있다. 상기 분광 정보 저장부(300)는 CIGS 박막을 구성하는 각 물질에 대응되는 분광에 관한 정보, 바람직하게 제조된 CIGS 박막을 표준 대상물로 하여 상기 표준 대상물을 구성하는 각 물질에 대응되는 분광에 관한 정보를 포함할 수 있다.The spectral information storage unit 300 may store the spectral state information of each material constituting the CIGS thin film as a database. The spectroscopic information storage unit 300 includes information on spectroscopy corresponding to each material constituting the CIGS thin film, preferably information on spectra corresponding to each material constituting the standard object using the manufactured CIGS thin film as a standard object. It may include.

상기 분광 분석부(900)는 상기 헤더(100)와 연결된다. 보다 구체적으로, 헤더(100)를 구성하는 상기 분광 검출 광학부(20)와 전기적을 연결되어, 상기 분광 검출 광학부(20)에서 감지된 분광을 분석한다. 예컨대, 상기 분광 검출 광학부(20)에서 감지된 분광이 CIGS 박막(5)을 구성하는 물질에 따른 고유 LIBS 강도(intensity) 정보를 포함하는 경우, 상기 분광 분석부(900)는 이를 분석하여 CIGS 박막(5)의 구성 성분의 비율 및 분포를 파악하고, 제조된 CIGS 박막(5)의 화학적 조성 또는 물리적 분포의 오류 내지 적합성 여부를 판단한다.The spectroscopic analyzer 900 is connected to the header 100. More specifically, the spectroscopic detection optical unit 20 constituting the header 100 is electrically connected to analyze the spectroscopy detected by the spectroscopic detection optical unit 20. For example, when the spectroscopy detected by the spectroscopic detection optical unit 20 includes inherent LIBS intensity information according to a material constituting the CIGS thin film 5, the spectroscopic analyzer 900 analyzes the CIGS The ratio and distribution of the constituents of the thin film 5 are grasped, and the error or suitability of the chemical composition or physical distribution of the manufactured CIGS thin film 5 is determined.

상기 공정 제어부(800)는 상기 분광 분석부(900)에 의하여 분석된 CIGS 박막(5) 내의 물질 분포 상태를 기초로 CIGS 박막(5)을 구성하는 원소의 비율 및 분포가 일정할 수 있도록 조정하여 상기 박막 제조 공정부(700)에 피드백(feedback)해 주기 위한 구성이다. 상기 분광 분석부(900)에 의하여 분석된 CIGS 박막 내의 물질 분포 상태에 이상이 없는 경우, TCO층 증착 등 후속 공정들이 진행되는 반면, 상기 분광 분석부(900)에 의하여 분석된 CIGS 박막(5) 내의 물질 분포 상태에 이상이 있는 경우, 상기 공정 제어부(800)에서 구성 원소의 비율 및 분포의 값을 수정하여 상기 박막 제조 공정부(700)에 재입력하고, 상기 박막 제조 공정부(700)는 수정된 값에 따라 다시 CIGS 박막(5)을 제조, 보다 바람직하게는 CIGS를 증착한다.The process control unit 800 adjusts the ratio and distribution of the elements constituting the CIGS thin film 5 to be constant based on the material distribution state in the CIGS thin film 5 analyzed by the spectroscopic analyzer 900. It is a configuration for feeding back to the thin film manufacturing process unit 700. When there is no abnormality in the material distribution state in the CIGS thin film analyzed by the spectroscopic analyzer 900, subsequent processes such as TCO layer deposition proceed, whereas the CIGS thin film 5 analyzed by the spectroscopic analyzer 900 is performed. If there is an abnormality in the substance distribution state in the process, the process control unit 800 corrects the values of the ratio and distribution of the constituent elements and re-enters the thin film manufacturing process unit 700, the thin film manufacturing process unit 700 The CIGS thin film 5 is again produced according to the modified value, more preferably CIGS is deposited.

도 7의 (b)는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 CIGS 박막 태양전지 제조 공정 시스템에서 헤더 및 헤더 이송부를 확대한 예시도이다.Figure 7 (b) is an enlarged view of the header and the header transfer unit in the CIGS thin film solar cell manufacturing process system according to a second embodiment of the present invention.

도 7의 (b)를 참조하면, 상기 헤더(100)는 레이저 조사부(15)와 분광 검출 광학부(20)로 구성된다.Referring to FIG. 7B, the header 100 includes a laser irradiator 15 and a spectroscopic detection optical unit 20.

상기 레이저 조사부(15)는 헤더 이송부(200)에 연결되고, CIGS 박막(5)에 특정 레이저를 조사한다. 상기 레이저 조사부(15)를 통해 출력되는 레이저 빔의 종류는 생산되는 CIGS 박막(5)의 특성에 따라 당업자가 적절히 선택할 수 있다. 상기 레이저 조사부(15)를 통한 레이저 빔의 조사에 의하여 CIGS 박막(5)으로부터 플라즈마가 발생된다. 특히, CIGS 박막(5)의 재질 및 화학적 조성에 따라 조사되는 레이저 빔은 CIGS 박막(5)의 어블레이션이 용이하도록 적절히 선택되어지는 것이 바람직하다.The laser irradiator 15 is connected to the header transfer unit 200 and irradiates a specific laser to the CIGS thin film 5. The type of laser beam output through the laser irradiator 15 may be appropriately selected by those skilled in the art according to the characteristics of the CIGS thin film 5 to be produced. Plasma is generated from the CIGS thin film 5 by the irradiation of the laser beam through the laser irradiator 15. In particular, the laser beam irradiated according to the material and chemical composition of the CIGS thin film 5 is preferably appropriately selected to facilitate ablation of the CIGS thin film 5.

상기 분광 검출 광학부(20)는 상기 헤더 이송부(200)에 연결되고, 레이저 조사부(15)와 인접한 위치에 배치된다. 특히, CIGS 박막(5)으로부터 발생되는 플라즈마의 분광 성분을 감지하기에 적절한 위치에 배치되는 것이 바람직하다. 상기 분광 검출 광학부(20)는 플라즈마로부터 발생된 분광을 검출할 수 있는 모든 광학부가 이용될 수 있고, 특히 echelle 분광기 등의 고정밀의 광학기기, 고감도(Intensified Charge Coupled Devide: ICCD) 검출기 등을 사용할 수 있다.The spectroscopic detection optical unit 20 is connected to the header transfer unit 200 and is disposed at a position adjacent to the laser irradiation unit 15. In particular, it is preferable to arrange at a position suitable for detecting the spectral component of the plasma generated from the CIGS thin film (5). The spectroscopic detection optical unit 20 may be any optical unit capable of detecting the spectral generated from the plasma, in particular high precision optical devices such as echelle spectroscopy, high sensitivity (Intensified Charge Coupled Devide (ICCD) detector, etc.) Can be.

상기 헤더 이송부(200)는 CIGS 박막의 이송에 연동되어 이송된다. 예컨대, 특정 방향으로 CIGS 박막(5)이 수평 이동하는 경우, 상기 헤더 이송부(200)는 CIGS 박막(5)과 동일한 속력(V)과 방향(D)으로 함께 이송되면서, 이송 중인 CIGS 박막(5)의 동일한 위치에 레이저 빔을 지속적으로 조사하고 분광을 검출할 수 있도록 상기 헤더(100)를 CIGS 박막(5)의 상부에 배치되도록 한다.The header feeder 200 is transported in conjunction with the transport of the CIGS thin film. For example, when the CIGS thin film 5 moves horizontally in a specific direction, the header feeder 200 is conveyed together at the same speed V and the direction D as the CIGS thin film 5, and thus the CIGS thin film 5 being transferred. The header 100 is placed on top of the CIGS thin film 5 so as to continuously irradiate the laser beam at the same position and detect the spectroscopy.

도 8의 (b)는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 CIGS 박막 태양전지 제조 공정 시스템에서 빔 조사위치 조정부가 추가적으로 구비된 헤더 및 헤더 이송부를 확대한 예시도이다.FIG. 8B is an enlarged view illustrating a header and a header transfer part additionally provided with a beam irradiation position adjusting part in a CIGS thin film solar cell manufacturing process system according to a second exemplary embodiment of the present invention.

도 8의 (b)를 참조하면, 도 8의 (b)에 개시된 CIGS 박막 태양전지 제조 공정 시스템은 상기 도 7의 (b)와 동일한 구성요소를 가지고, 상기 헤더(100)에 빔 조사위치 조정부(30)가 추가된다.Referring to FIG. 8 (b), the CIGS thin film solar cell manufacturing process system disclosed in FIG. 8 (b) has the same components as in FIG. 7 (b), and the beam irradiation position adjusting unit in the header 100 30 is added.

상기 조사위치 조정부(30)는 레이저 조사부(15)가 헤더 이송부(200)에 고정된 상태에서 CIGS 박막(5)에 레이저 빔이 조사되는 위치를 미세하게 조정한다. 즉, 레이저 빔의 조사 위치는 헤더 이송부(200)의 이송에 따라 1차적으로 셋팅된다. 또한, 상기 헤더 이송부(200)가 셋팅된 위치에서 미세한 조사 위치의 조정이 필요한 경우, 상기 빔 조사위치 조정부(30)는 조사되는 레이저 빔의 반사각을 조절함으로써 레이저 빔의 조사위치를 조정할 수 있다.The irradiation position adjusting unit 30 finely adjusts the position at which the laser beam is irradiated onto the CIGS thin film 5 while the laser irradiation unit 15 is fixed to the header transfer unit 200. That is, the irradiation position of the laser beam is primarily set according to the transfer of the header transfer unit 200. In addition, when fine adjustment of the irradiation position is required at the position where the header transfer unit 200 is set, the beam irradiation position adjusting unit 30 may adjust the irradiation position of the laser beam by adjusting the reflection angle of the laser beam to be irradiated.

예컨대, 상기 도 8의 (b)에서는 "┛" 형태로 배치된 빔 조사위치 조정부(30)에서, 헤더 이송부(200)와 수평한 부분은 반사경으로 구성되고 상기 반사경의 각도 조절을 통해 레이저 빔의 조사위치가 조정될 수 있다. 상기 CIGS 박막 물질 분포의 실시간 측정 시스템을 측면도로 표현한 도 8의 (b)에서는 상기 헤더 이송부(200)와 수평한 부분인 반사경이 상하로 움직일 수 있음이 표현되어 있을 뿐이지만, 상기 반사경은 측면도 상의 전후좌우로도 움직일 수 있다. 다양한 수단의 빔 조사위치 조정부(30)의 도입을 통하여 레이저 빔의 조사위치는 2차적으로 조정될 수 있고, 특히, 상기 빔 조사위치 조정부(30)는 당업계에서 일반적으로 통용되는 '갈바노메터'일 수 있다. 상기 갈바노메터는 조사된 레이저 빔을 반사경의 왕복 또는 회전운동을 통해 레이저 빔의 조사위치를 미세하게 조정할 수 있다.For example, in FIG. 8B, in the beam irradiation position adjusting unit 30 arranged in a “┛” shape, a portion parallel to the header conveying unit 200 is formed of a reflecting mirror, and the laser beam is adjusted by adjusting the angle of the reflecting mirror. The irradiation position can be adjusted. In FIG. 8B, which shows a real-time measuring system of the CIGS thin film material distribution, the reflector, which is a portion parallel to the header transfer unit 200, may be moved up and down. You can also move forward, backward, left and right. Through the introduction of the beam irradiation position adjusting unit 30 of various means, the irradiation position of the laser beam can be adjusted secondarily. In particular, the beam irradiation position adjusting unit 30 is a 'galvanometer' generally used in the art. Can be. The galvanometer may finely adjust the irradiation position of the laser beam through the reciprocating or rotating movement of the irradiated laser beam.

도 9의 (b)는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 CIGS 박막 태양전지 제조 공정 시스템에서 지표 인식 광학부가 추가적으로 구비된 헤더 및 헤더 이송부를 확대한 예시도이다.FIG. 9B is an enlarged view illustrating a header and a header transfer unit in which an index recognition optical unit is additionally provided in a CIGS thin film solar cell manufacturing process system according to a second embodiment of the present invention.

도 9의 (b)를 참조하면, 상기 도 9의 (b)에 개시된 CIGS 박막 태양전지 제조 공정 시스템은 상기 도 8의 (b)에 개시된 바와 동일한 구성요소를 가지고, 상기 헤더(100)에 지표 인식 광학부(40)가 추가된다. 따라서, 상기 도 7의 (b) 또는 도 8의 (b)과 동일한 구성요소에 대한 설명은 생략하고, 추가된 지표 인식 광학부(40)에 대해 설명한다.Referring to FIG. 9B, the CIGS thin film solar cell manufacturing process system disclosed in FIG. 9B has the same components as those described in FIG. 8B, and an index on the header 100. Recognition optics 40 are added. Therefore, the description of the same components as in FIG. 7 (b) or FIG. 8 (b) will be omitted, and the added index recognition optical unit 40 will be described.

상기 지표 인식 광학부(40)는 상기 헤더 이송부(200)에 연결된다. 상기 지표 인식 광학부(40)는 당업계에서 '비젼(vision)'으로 지칭되는 요소일 수 있다. 즉, CIGS 박막(5)의 이미지가 캡쳐 또는 저장된 상태에서 CIGS 박막(5)의 표면 이미지를 촬영하고, 기 저장된 CIGS 박막(5)의 표면 이미지와 비교하여 레이저 빔이 조사되는 위치를 결정할 수 있다. 다양한 수단의 지표 인식 광학부(40)의 도입을 통하여 CIGS 박막(5) 내 레이저 빔이 조사된 위치가 결정될 수 있고, 이를 통하여 사용자가 원하는 위치에 레이저 빔을 조사할 수 있다.The indicator recognition optical unit 40 is connected to the header transfer unit 200. The indicator recognition optical unit 40 may be an element referred to as 'vision' in the art. That is, the image of the CIGS thin film 5 is captured or stored, and the surface image of the CIGS thin film 5 is photographed and compared with the previously stored surface image of the CIGS thin film 5 to determine the position at which the laser beam is irradiated. . Through the introduction of the indicator recognition optical unit 40 by various means, the position where the laser beam is irradiated in the CIGS thin film 5 may be determined, and thus the laser beam may be irradiated to a desired position by the user.

도 10의 (b)는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 CIGS 박막 태양전지 제조 공정 시스템에서 레이저 조사부를 보다 상세히 도시화한 예시도이다.10 (b) is an exemplary view showing a laser irradiation unit in more detail in the CIGS thin film solar cell manufacturing process system according to a second embodiment of the present invention.

도 10의 (b)를 참조하면, 상기 레이저 조사부(15)는 어블레이션(ablation)용 레이저부(115) 및 자동초점화부(125)로 구성된다.Referring to FIG. 10B, the laser irradiator 15 includes an ablation laser unit 115 and an autofocusing unit 125.

상기 스크라이빙용 레이저부(115)는 레이저 빔을 생성하거나, 생성된 레이저 빔을 상기 자동초점화부(125)에 전달한다. 특히, 상기 스크라이빙용 레이저부(115)에는 CIGS 박막(5)을 스크라이빙시킬 수 있는 모든 종류의 레이저가 이용될 수 있으나, 상기 스크라이빙용 레이저부(115)에는 ND:YAG 레이저, Nd:YLF 레이저 및 ND:YV04 레이저로 구성되는 레이저 군에서 선택되는 어느 하나의 레이저가 이용되는 것이 바람직하다. 특히, 상기 스크라이빙용 레이저부(115)에는 ND:YAG 레이저가 이용될 수 있다.The scribing laser unit 115 generates a laser beam or transfers the generated laser beam to the autofocus unit 125. In particular, all kinds of lasers capable of scribing the CIGS thin film 5 may be used for the scribing laser unit 115, but ND: YAG laser and Nd may be used for the scribing laser unit 115. It is preferable that any one laser selected from the group of lasers consisting of: YLF laser and ND: YV04 laser is used. In particular, an ND: YAG laser may be used for the scribing laser unit 115.

또한, 상기 자동초점화부(125)는 상기 스크라이빙용 레이저부(115)에서 공급되는 레이저 빔의 초점을 조정한다. 특히, 레이저 빔의 초점은 상기 자동초점화부(125)를 통해 자동으로 조정될 수 있다. 이를 위해 상기 도 7의 (b), 도 8의 (b) 및 도 9의 (b)에는 도시되지 아니하나, 레이저 빔의 초점을 센싱할 수 있는 별도의 센싱 장치가 구비되고, 이를 통해 전달되는 초점 정보를 이용하여 상기 자동초점화부(125)는 레이저 빔의 초점을 조정할 수 있다.In addition, the auto focusing unit 125 adjusts the focus of the laser beam supplied from the scribing laser unit 115. In particular, the focus of the laser beam may be automatically adjusted through the autofocus unit 125. For this purpose, although not shown in Figure 7 (b), Figure 8 (b) and Figure 9 (b), a separate sensing device for sensing the focus of the laser beam is provided, which is transmitted through Using the focus information, the autofocus unit 125 may adjust the focus of the laser beam.

또한, 상기 레이저 빔의 조사위치는 도 8의 (b) 및 도 9의 (b)에 개시된 상기 빔 조사위치 조정부(30)의 반사경의 각도를 조정함으로써 CIGS 박막(M)의 이동방향(D)과 동일한 방향(d)뿐만 아니라, 상기 CIGS 박막의 이동방향(D)을 기준으로 -180ㅀ 내지 +180ㅀ의 범위 내에서 조정될 수 있다.In addition, the irradiation position of the laser beam is a moving direction (D) of the CIGS thin film (M) by adjusting the angle of the reflector of the beam irradiation position adjusting unit 30 shown in Figs. 8 (b) and 9 (b) In addition to the same direction (d), and can be adjusted within the range of -180 ㅀ to +180 ㅀ based on the moving direction (D) of the CIGS thin film.

도 11은 본 발명의 제 1 또는 제 2 실시예에 따른 CIGS 박막 태양전지 제조 공정 시스템의 작동 원리를 나타낸 순서도이다.11 is a flow chart showing the operating principle of the CIGS thin film solar cell manufacturing process system according to the first or second embodiment of the present invention.

도 11을 참조하면, 상기 분광 분석부(900)에 의하여 분석된 CIGS 박막 내의 물질 분포 상태에 이상이 없는 경우, 상기 TCO 층 증착을 비롯한 후속 공정들이 진행되어 박막의 제조가 완성되는 반면, 상기 분광 분석부(900)에 의하여 분석된 CIGS 박막(5) 내의 물질 분포 상태에 이상이 있는 경우, 상기 공정 제어부(800)에서 구성 원소의 비율 및 분포의 값을 수정하여 상기 박막 제조 공정부(700)에 재입력하고, 상기 박막 제조 공정부(700)는 수정된 값에 따라 다시 CIGS 박막(5)을 제조, 보다 바람직하게는 CIGS를 증착한다.Referring to FIG. 11, when there is no abnormality in the material distribution state of the CIGS thin film analyzed by the spectroscopic analyzer 900, subsequent processes including the TCO layer deposition proceed to complete the manufacture of the thin film, whereas the spectroscopy is completed. If there is an abnormality in the material distribution state in the CIGS thin film 5 analyzed by the analysis unit 900, the process control unit 800 by modifying the ratio of the constituent elements and the distribution value of the thin film manufacturing process unit 700 After inputting again, the thin film manufacturing process unit 700 manufactures the CIGS thin film 5 again according to the modified value, and more preferably, deposits CIGS.

도 12는 본 발명의 제 1 또는 제 2 실시예에 따른 CIGS 박막 태양전지 제조 공정 시스템에서 헤더 및 헤더 이송부의 동작을 설명하기 위한 예시도이다.12 is an exemplary view for explaining the operation of the header and the header transfer unit in the CIGS thin film solar cell manufacturing process system according to the first or second embodiment of the present invention.

도 12를 참조하면, 상기 헤더 이송부(200)는 상기 CIGS 박막(5)의 이동방향(D)과 동일한 방향(d)으로, 상기 CIGS 박막(5)의 이동속도(V)과 동일한 속도(v)로 상기 헤더(100)를 이송시킨다. 따라서, 상기 헤더(100)를 구성하는 레이저 조사부(15) 및 분광 검출 광학부(20) 등은 상기 CIGS 박막(5)의 이동속도(V)와 동일한 속도 및 방향으로 이송된다.Referring to FIG. 12, the header feeder 200 is in the same direction d as the moving direction D of the CIGS thin film 5, and has the same speed v as the moving speed V of the CIGS thin film 5. To transfer the header 100. Therefore, the laser irradiation part 15, the spectroscopic detection optical part 20, etc. which comprise the header 100 are conveyed at the same speed and direction as the moving speed V of the CIGS thin film 5.

상기 헤더 이송부(200)는, 고정된 플랫폼(500)에서 상기 CIGS 박막(5)의 이동방향(D)과 동일한 방향으로 형성되어 있는 헤더 이송로(400)를 따라 이송된다. 상기 헤더 이송로(400)는 상기 고정된 플랫폼(500) 상에서 상기 CIGS 박막(5)의 이동방향(D)과 수직인 방향으로 움직일 수 있고, 상기 헤더 이송로(400)가 CIGS 박막(5)의 이동방향(D)과 수직인 방향으로 움직임으로 인하여, 헤더(100) 또한 CIGS 박막(5)의 이동방향(D)과 수직인 방향으로 움직일 수 있다. 즉, 상기 레이저 조사부(15)에서 조사되는 레이저 빔의 조사 위치는, 헤더 이송부(200), 및 CIGS 박막(5)의 이동방향(D)과 수직인 방향으로 움직일 수 있는 헤더 이송로(400)에 의하여 거동(global positioning)될 수 있다.The header conveying part 200 is conveyed along the header conveying path 400 formed in the same direction as the moving direction D of the CIGS thin film 5 on the fixed platform 500. The header feed path 400 may move on the fixed platform 500 in a direction perpendicular to the moving direction D of the CIGS film 5, and the header feed path 400 may be a CIGS film 5. Due to the movement in the direction perpendicular to the moving direction (D) of, the header 100 can also move in a direction perpendicular to the moving direction (D) of the CIGS thin film (5). That is, the irradiation position of the laser beam irradiated from the laser irradiation unit 15, the header transfer path 400 which can move in the direction perpendicular to the moving direction (D) of the header transfer unit 200 and the CIGS thin film (5). By means of global positioning.

도 13의 (b)는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 CIGS 박막 태양전지 제조 공정 시스템에서 빔 조사위치 조정부에 의하여 레이저 빔의 조사 위치가 미세하게 조정되는 원리를 도시한 예시도이다.Figure 13 (b) is an exemplary view showing a principle that the irradiation position of the laser beam is finely adjusted by the beam irradiation position adjusting unit in the CIGS thin film solar cell manufacturing process system according to a second embodiment of the present invention.

도 13의 (b)를 참조하면, 상기 빔 조사위치 조정부(30)의 반사경의 각도를 조정함으로써 CIGS 박막(M)의 이동방향(D)과 동일한 방향(d)뿐만 아니라, 상기 CIGS 박막의 이동방향(D)을 기준으로 -180ㅀ 내지 +180ㅀ의 범위 내에서 조정될 수 있다. 비록, 도 10에는 상기 CIGS 박막의 이동방향(D)을 기준으로 -90ㅀ 및 +90ㅀ의 방향으로 조정될 수 있음을 도시하고 있지만, 이에 한정되지 아니한다.Referring to FIG. 13B, by adjusting the angle of the reflecting mirror of the beam irradiation position adjusting unit 30, not only the same direction d as the moving direction D of the CIGS thin film M, but also the movement of the CIGS thin film. It can be adjusted within the range of -180 kPa to +180 kPa based on the direction D. Although FIG. 10 shows that the CIGS thin film may be adjusted in the directions of −90 μs and +90 μs based on the movement direction D of the CIGS thin film, the present invention is not limited thereto.

도 14의 (c) 및 (d)는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 CIGS 박막 태양전지 제조 공정 시스템이 R2R 및 R2P 연속생산 공정에 적용된 예를 도시화한 예시도이다.14C and 14D are exemplary views illustrating an example in which a CIGS thin film solar cell manufacturing process system according to a second exemplary embodiment of the present invention is applied to an R2R and R2P continuous production process.

도 14의 (c) 및 (d)를 참조하면, 상기 CIGS 박막 물질 분포의 실시간 측정 시스템(S)은 CIGS 연속생산 공정인 (c)R2R 또는 (d)R2P 공정에 적용될 수 있다. 상기 공정의 종류는 제조되는 CIGS 박막(5)에 이용되는 기판의 종류에 따라 달라진다. 상기 CIGS 박막(5)이 소다회 유리와 같은 경화소재기판을 사용하는 R2P 공정에 의한다. 반면에, 상기 CIGS 박막(5)이 스테인리스스틸, Ti, Mo, Cu 등의 금속 박판 또는 폴리이미드와 같은 폴리머 등의 유연소재기판을 사용하는 R2R 공정에 의한다.
Referring to (c) and (d) of FIG. 14, the real-time measurement system S of the CIGS thin film material distribution may be applied to the (c) R2R or (d) R2P process, which is a CIGS continuous production process. The type of the process depends on the type of substrate used for the CIGS thin film 5 to be manufactured. The CIGS thin film 5 is based on an R2P process using a hardened substrate such as soda ash glass. On the other hand, the CIGS thin film 5 is based on an R2R process using a flexible metal substrate such as a metal thin plate such as stainless steel, Ti, Mo, Cu, or a polymer such as polyimide.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 상기와 같은 특정 실시예에만 한정되지 아니하며, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경이 가능할 것이다.
In the above described exemplary embodiments of the present invention by way of example, the scope of the present invention is not limited only to the specific embodiments as described above, those skilled in the art to the scope of the claims of the present invention It will be possible to change accordingly.

1 : CIGS 박막 태양전지 제조 공정 시스템
5 : 박막
11 : 어블레이션용 레이저 조사부 15 : 스크라이빙용 레이저 조사부
20 : 분광 검출 광학부 30 : 빔 조사위치 조절부
40 : 지표 인식 광학부
100 : 헤더 200 : 헤더 이송부
300 : 분광 정보 저장부 400 : 헤더 이송로
500 : 플랫폼 600 : 스크라이빙부
700 : 박막 제조 공정부 800 : 공정 제어부
900 : 분광 분석부 1000 : 대상물 이송부
111 : 어블레이션용 레이저부 121 : 자동초점화부
115 : 스크라이빙용 레이저부 125 : 자동초점화부
D : 박막의 이동 방향 V : 박막의 이동 속도
d : 헤더 이송부의 이동 방향 v : 헤더 이송부의 이동 속도1: CIGS thin film solar cell manufacturing process system
5: thin film
11: laser irradiation unit for ablation 15: laser irradiation unit for scribing
20: spectroscopic detection optical unit 30: beam irradiation position adjusting unit
40: indicator recognition optical unit
100: header 200: header transfer unit
300: spectroscopic information storage unit 400: header transfer path
500: platform 600: scribing unit
700: thin film manufacturing process unit 800: process control unit
900: spectroscopic analysis unit 1000: object transfer unit
111: laser unit for ablation 121: auto focus unit
115: scribing laser unit 125: auto focusing unit
D: Moving direction of thin film V: Moving speed of thin film
d: moving direction of the header feeder v: moving speed of the header feeder

Claims (9)

CIGS 박막 태양전지의 제조를 위한 공정 대상물을 연속적으로 이송시키는 대상물 이송부;
이송 중인 상기 공정 대상물에 CIGS 박막 제조 공정을 수행하는 박막 제조 공정부;
상기 박막 제조 공정부에 의하여 제조된 CIGS 박막에 레이저 빔을 조사하는 하나 이상의 레이저 조사부와 상기 조사된 레이저 빔에 의하여 CIGS 박막으로부터 발생된 플라즈마에서 분광을 검출하는 하나 이상의 분광 검출 광학부를 포함하는 하나 이상의 헤더;
상기 대상물의 이송 경로에 결합되고, 상기 박막 제조 공정부에 의하여 제조된 CIGS 박막의 이동속도 및 이동방향과 동일한 속도 및 방향으로 상기 헤더를 이동시키는 헤더 이송부;
각 물질별로 분광 상태 정보가 저장된 분광 정보 저장부;
상기 분광 검출 광학부에 전기적으로 연결되며, 상기 분광 정보 저장부에 저장된 정보를 기반으로, 상기 분광 검출 광학부에 의해 검출된 분광으로부터 상기 CIGS 박막 내 물질 분포 상태를 분석하는 분광 분석부;
상기 분광 분석부에 전기적으로 연결되며, 상기 분광 분석부에 의하여 분석된 CIGS 박막 내 물질 분포 상태를 기초로 상기 박막 제조 공정부를 제어하는 공정 제어부; 및
상기 박막 제조 공정부에 의하여 제조된 CIGS 박막을 패터닝(patterning)하는 스크라이빙(scribing)부를 포함하는 CIGS 박막 태양전지 제조 공정 시스템. An object transfer unit for continuously transferring a process object for manufacturing a CIGS thin film solar cell;
A thin film manufacturing process unit performing a CIGS thin film manufacturing process on the process target object being transferred;
At least one laser irradiation unit for irradiating a laser beam to the CIGS thin film manufactured by the thin film manufacturing process unit and at least one spectroscopic detection optical unit for detecting the spectral in the plasma generated from the CIGS thin film by the irradiated laser beam A header;
A header transfer unit coupled to the transfer path of the object and moving the header at the same speed and direction as the moving speed and the moving direction of the CIGS thin film manufactured by the thin film manufacturing process unit;
A spectral information storage unit for storing spectral state information for each material;
A spectroscopic analysis unit electrically connected to the spectroscopic detection optics and analyzing a material distribution state of the CIGS thin film from spectra detected by the spectroscopic detection optics based on information stored in the spectroscopic information storage unit;
A process control unit electrically connected to the spectroscopic analysis unit and controlling the thin film manufacturing process unit based on a material distribution state of the CIGS thin film analyzed by the spectroscopic analysis unit; And
CIGS thin film solar cell manufacturing system including a scribing unit for patterning the CIGS thin film manufactured by the thin film manufacturing process. 제1항에 있어서, 상기 레이저 조사부는 레이저부 및 자동초점화부로 구성되는 CIGS 박막 태양전지 제조 공정 시스템.The CIGS thin film solar cell manufacturing process system of claim 1, wherein the laser irradiation unit comprises a laser unit and an autofocus unit. CIGS 박막 태양전지의 제조를 위한 공정 대상물을 연속적으로 이송시키는 대상물 이송부;
이송 중인 상기 공정 대상물에 CIGS 박막 제조 공정을 수행하는 박막 제조 공정부;
상기 박막 제조 공정부에 의하여 제조된 CIGS 박막을 패터닝(patterning)하기 위해 레이저 빔을 조사하는 하나 이상의 스크라이빙(scribing)용 레이저 조사부와 상기 조사된 레이저 빔에 의하여 CIGS 박막으로부터 발생된 플라즈마에서 분광을 검출하는 하나 이상의 분광 검출 광학부를 포함하는 하나 이상의 헤더;
상기 대상물의 이송 경로에 결합되고, 상기 박막 제조 공정부에 의하여 제조된 CIGS 박막의 이동속도 및 이동방향과 동일한 속도 및 방향으로 상기 헤더를 이동시키는 헤더 이송부;
각 물질별로 분광 상태 정보가 저장된 분광 정보 저장부;
상기 분광 정보 저장부에 저장된 정보를 기반으로, 상기 분광 검출 광학부에 의해 검출된 분광으로부터 상기 CIGS 박막 내 물질 분포 상태를 분석하는 분광 분석부; 및
상기 분광 분석부에 의하여 분석된 CIGS 박막 내 물질 분포 상태를 기초로 상기 박막 제조 공정부를 제어하는 공정 제어부를 포함하는 CIGS 박막 태양전지 제조 공정 시스템.An object transfer unit for continuously transferring a process object for manufacturing a CIGS thin film solar cell;
A thin film manufacturing process unit performing a CIGS thin film manufacturing process on the process target object being transferred;
Spectroscopy in the plasma generated from the CIGS thin film by one or more scribing laser irradiation unit for irradiating a laser beam to pattern the CIGS thin film manufactured by the thin film manufacturing process unit and the irradiated laser beam One or more headers including one or more spectroscopic detection optics for detecting the;
A header transfer unit coupled to the transfer path of the object and moving the header at the same speed and direction as the moving speed and the moving direction of the CIGS thin film manufactured by the thin film manufacturing process unit;
A spectral information storage unit for storing spectral state information for each material;
A spectroscopic analyzer configured to analyze a material distribution state of the CIGS thin film from spectra detected by the spectroscopic detection optics based on the information stored in the spectroscopic information storage unit; And
CIGS thin film solar cell manufacturing system including a process control unit for controlling the thin film manufacturing process based on the distribution state of the material in the CIGS thin film analyzed by the spectroscopic analysis. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 CIGS 박막 제조 공정은 CIGS 증착 공정인 것인 CIGS 박막 태양전지 제조 공정 시스템. The CIGS thin film solar cell manufacturing process system of claim 1, wherein the CIGS thin film manufacturing process is a CIGS deposition process. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 헤더는 상기 레이저 빔의 조사 위치를 조절하기 위한 빔 조사위치 조절부를 추가적으로 포함하는 CIGS 박막 태양전지 제조 공정 시스템.According to claim 1 or claim 3, wherein the header CIGS thin film solar cell manufacturing process system further comprises a beam irradiation position adjusting unit for adjusting the irradiation position of the laser beam. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 빔 조사위치 조절부는 갈바노메터(galvanometer)인 CIGS 박막 태양전지 제조 공정 시스템.According to claim 1 or claim 3, wherein the beam irradiation position control unit CIGS thin film solar cell manufacturing process system of the galvanometer (galvanometer). 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 헤더는 상기 레이저 빔이 조사된 위치를 추적하기 위한 지표를 인식하는 지표 인식 광학부를 추가적으로 포함하는 CIGS 박막 태양전지 제조 공정 시스템.According to claim 1 or claim 3, wherein the header CIGS thin film solar cell manufacturing process system further comprises an indicator recognition optics for recognizing the indicator for tracking the position of the laser beam irradiation. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 스크라이빙은 P2 스크라이빙인 CIGS 박막 태양전지 제조 공정 시스템.The process system of claim 1, wherein the scribing is P2 scribing. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 제어는 CIGS 박막을 구성하는 원소의 비율 및 분포 값을 수정하여 상기 박막 제조 공정부에 피드백하는 것인 CIGS 박막 태양전지 제조 공정 시스템.
The CIGS thin film solar cell manufacturing process system of claim 1, wherein the control feeds back the thin film manufacturing process by modifying a ratio and a distribution value of the elements constituting the CIGS thin film.
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