KR20140022060A - 구리 및 인듐에 기초한 잉크를 나이프 코팅하기 위한 디바이스 및 방법 - Google Patents

구리 및 인듐에 기초한 잉크를 나이프 코팅하기 위한 디바이스 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20140022060A
KR20140022060A KR1020137029371A KR20137029371A KR20140022060A KR 20140022060 A KR20140022060 A KR 20140022060A KR 1020137029371 A KR1020137029371 A KR 1020137029371A KR 20137029371 A KR20137029371 A KR 20137029371A KR 20140022060 A KR20140022060 A KR 20140022060A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
ink
substrate
knife
coating
copper
Prior art date
Application number
KR1020137029371A
Other languages
English (en)
Inventor
니꼴라 까르스뜨
시몽 페로
Original Assignee
꼼미사리아 아 레네르지 아토미끄 에뜨 옥스 에너지스 앨터네이티브즈
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 꼼미사리아 아 레네르지 아토미끄 에뜨 옥스 에너지스 앨터네이티브즈 filed Critical 꼼미사리아 아 레네르지 아토미끄 에뜨 옥스 에너지스 앨터네이티브즈
Publication of KR20140022060A publication Critical patent/KR20140022060A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/28—Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
    • H01L21/283—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current
    • H01L21/288—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a liquid, e.g. electrolytic deposition
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C—APPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C5/00—Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work
    • B05C5/001—Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work incorporating means for heating or cooling the liquid or other fluent material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C—APPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C11/00—Component parts, details or accessories not specifically provided for in groups B05C1/00 - B05C9/00
    • B05C11/02—Apparatus for spreading or distributing liquids or other fluent materials already applied to a surface ; Controlling means therefor; Control of the thickness of a coating by spreading or distributing liquids or other fluent materials already applied to the coated surface
    • B05C11/04—Apparatus for spreading or distributing liquids or other fluent materials already applied to a surface ; Controlling means therefor; Control of the thickness of a coating by spreading or distributing liquids or other fluent materials already applied to the coated surface with blades
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C—APPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C11/00—Component parts, details or accessories not specifically provided for in groups B05C1/00 - B05C9/00
    • B05C11/10—Storage, supply or control of liquid or other fluent material; Recovery of excess liquid or other fluent material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/48—Manufacture or treatment of parts, e.g. containers, prior to assembly of the devices, using processes not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326
    • H01L21/4814—Conductive parts
    • H01L21/4885—Wire-like parts or pins
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/0256—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by the material
    • H01L31/0264—Inorganic materials
    • H01L31/032—Inorganic materials including, apart from doping materials or other impurities, only compounds not provided for in groups H01L31/0272 - H01L31/0312
    • H01L31/0322—Inorganic materials including, apart from doping materials or other impurities, only compounds not provided for in groups H01L31/0272 - H01L31/0312 comprising only AIBIIICVI chalcopyrite compounds, e.g. Cu In Se2, Cu Ga Se2, Cu In Ga Se2
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C—APPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C3/00—Apparatus in which the work is brought into contact with a bulk quantity of liquid or other fluent material
    • B05C3/18—Apparatus in which the work is brought into contact with a bulk quantity of liquid or other fluent material only one side of the work coming into contact with the liquid or other fluent material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C—APPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C5/00—Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work
    • B05C5/02—Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work the liquid or other fluent material being discharged through an outlet orifice by pressure, e.g. from an outlet device in contact or almost in contact, with the work
    • B05C5/0254—Coating heads with slot-shaped outlet
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/541—CuInSe2 material PV cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Coating Apparatus (AREA)
  • Chemically Coating (AREA)
  • Inks, Pencil-Leads, Or Crayons (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)

Abstract

기판 (12) 상에 구리 및 인듐에 기초한 잉크의 층 (11) 을 나이프 코팅하기 위한 디바이스는, 잉크 (19) 의 공급 탱크 (21) 를 포함하고, 상기 탱크는 코팅 나이프 (22) 와 공동작업한다. 또한, 디바이스는, 잉크 (19), 기판 (12) 및 코팅 나이프 (22) 가, 상이하고 증가하는 각각의 온도들로 유지되게 허용하는 수단들을 포함한다.

Description

구리 및 인듐에 기초한 잉크를 나이프 코팅하기 위한 디바이스 및 방법{DEVICE AND PROCESS FOR KNIFE COATING AN INK BASED ON COPPER AND INDIUM}
본 발명은, 특히 태양 전지를 제조하는데 사용되는 구리 및 인듐 베이스를 갖는 잉크의 층의 나이프 코팅에 의한 디바이스 및 성막 방법에 관한 것이다.
기판 상에 박막을 성막하기 위하여 여러 기법들이 사용될 수 있다. 예를 들어, 마이크로일렉트로닉스 분야에서, 증발에 의한, 화학 프로세스에 의한, 또는 캐소드 스퍼터링에 의한 성막 (deposition) 이 여러 타입의 박막들을 제조하는데 널리 사용된다. 하지만, 대표면 상에 구리 및 인듐에 의해 형성된 베이스 (base) 를 갖는 박막을 형성하기 위해서는, 이들 기법들은 복잡하고 높은 비용 때문에 거의 적합하지 않다.
하지만, 구리 및 인듐 베이스로 박막들을 코팅하는 것에 의한 성막 기법은 제조자들에 의해 점점 더 채택되기 시작했다. 사실, 코팅 프로세스는 진공에서 수행되지 않으므로 매우 부담스럽지 않은 프로세스이다. 또한, 그것은 플라스틱 프로세싱, 종이제조 등과 같은 폭넓게 다양한 분야들에서 산업적 규모로 흔히 사용된다. 다른 알려진 타입의 코팅들 중에서, 나이프 코팅 (knife coating) 또는 독터 블레이드 (doctor blade) 는, 코팅될 기판으로부터 고정된 위치에 나이프를 두는 것에 있는 원리에 기초한다. 다음으로, 용액이 기판 상에, 기판의 전체에 걸쳐 선형으로 이동되는 나이프 앞에, 분배되고, 이는 제어된 두께의 연속적인 막의 형성에 이른다.
예를 들어, 코팅 기법을 사용한 CIGS 태양 전지 (CIGS는 구리, 인듐, 갈륨 및 셀레늄 합금을 나타냄) 의 제조는 M. Kaelin 등에 의한 “Low-cost CIGS solar cells by paste coating and selenization”라는 제목의 논문에 기재되어 있다 (Thin Solid Films, 480-481, 2005, p.486-490). 이 연구에서, 구리, 인듐 및 갈륨 베이스를 갖는 전구체를 포함하는 잉크가 기판 상에 성막되어 태양 전지용 박막을 제조한다. 나이프 코팅 기법을 사용하여 대표면 상에 연속적인 박막을 획득하기 위하여, 잉크의 레올로지 (rheology) 및 기판 상의 웨팅 (wetting) 에 특별한 주의를 기울여야 한다. 일반적으로, 구리 및 인듐에 기초한 이러한 타입의 잉크는 또한 입자들 간에 바인더로서 작용하는 첨가제들을 포함한다.
코팅전, 잉크에서 첨가제들의 사용은 잉크의 점도를 조절함으로써 상대적으로 대표면 상에 균질한 층의 성막을 보장하는 단 하나의 목적으로 수행된다. 하지만, 이들 첨가제들은 "기생 층" (parasite layer) 의 발생 또는 박막의 조성물의 "순도" (purity) 의 감소를 일으킬 수 있다. 예를 들어, M. Kaelin 등은, 셀렌화 어닐링 (selenization annealing) 후 CIGS 층과 기판 사이의 탄소의 층의 형성을 관찰했다. 이 탄소 층의 형성은 잉크에 사용되는 첨가제인 에틸 셀룰로오스의 분해에 기인한다. 기판의 접촉 층과 흡수 층 사이에 개재된 이 기생 탄소 층은, 추가 직렬 저항의 발생을 일으킨다. 이런 이유로, 이들 전지들의 성능의 분명한 장애가 관찰되었다.
특정 애플리케이션들에서, 코팅이 수행될 때 기판 상의 최적 웨팅으로 그리고 잉크에서 첨가제의 사용의 필요 없이, 균질한 박막이 대표면 상에서 제조되는 것을 가능하게 하는 구리 및 인듐에 기초한 잉크의 나이프 코팅 성막을 위한 디바이스를 제공할 필요가 있다.
이러한 필요는, 기판 상에 구리 및 인듐에 기초한 잉크 층의 나이프 코팅 성막을 수행하기 위한 디바이스로서, 코팅 나이프와 공동작업 (collaborating) 하는 잉크 공급 탱크를 포함하고, 상기 디바이스는 또한 잉크, 기판 및 코팅 나이프를 상이하고 증가하는 각각의 온도들로 유지하기 위한 수단들을 포함하는, 상기 디바이스를 제공하는 것에 의해 충족되는 경향이 있다.
잉크, 기판 및 코팅 나이프가, 상이하고 증가하는 각각의 온도들로 유지되도록, 코팅 나이프에 의해, 기판 상에 구리 및 인듐에 기초한 잉크의 층의 나이프 코팅 성막을 수행하는 방법이 또한 제공된다.
다른 장점들 및 특징들이 비한정적인 예시 목적을 위해서만 주어지고 첨부 도면들에 나타낸 본 발명의 특정 실시형태들의 다음 설명들로부터 더 명확히 분명해질 것이다:
- 도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 박막의 나이프 코팅 성막을 개략적인 방식으로 단면도로 나타내고;
- 도 2는 본 발명의 나이프 코팅 성막의 제 2 실시형태를 개략적인 방식으로 단면도로 나타내고;
- 도 3 및 도 4는 본 발명의 코팅에 의한 박막의 성막 방법의 연속적인 단계들을 개략적인 방식으로 단면도로 나타낸다.
대표면 상에 구리 및 인듐에 기초한 잉크의 성막을 수행하여 균일한 두께 및 모르폴로지 (morphology) 를 갖는 박막을 제조하기 위한 신뢰성 있고 저렴한 수단은 나이프 코팅 성막 디바이스를 사용하는 데에 있다. 그 디바이스는 잉크 및 그 잉크와 접촉하는 엘리먼트들, 즉 기판 및 나이프의 온도를 제어하기 위한 수단들을 포함한다. 보다 구체적으로는, 코팅이 수행될 때 잉크, 기판 및 나이프는, 상이하고 증가하는 온도들로 유지된다.
도 1은 기판 (12) 상에 구리 및 인듐에 기초한 잉크 층 (11) 의 나이프 코팅 디바이스 (10) 의 특정 실시형태를 개략적으로 예시한다. 디바이스는, 기판 (12) 이 배열되는 지지체 (13) 를 포함한다. 지지체 (13) 는, 바람직하게는 수평인 수용 평면 및 기판 (12) 의 온도 제어 수단 (13a) 을 포함한다. 예를 들어, 온도 제어 수단 (13a) 은 종래 가열 수단을 제어하는 서모스탯 (thermostat) 을 포함할 수 있다. 예를 들어, 기판 (12) 의 가열은 줄 효과 (Joule effect) 에 의해 또는 전자기 유도에 의해 획득될 수 있다. 후자의 경우에, 지지체 (13) 에는 미리정의된 주파수의 교류가 흐르는 하나 이상의 코일들을 제어하는 서모스탯이 구비된다.
도 1에 예시된 바처럼, 코팅 디바이스 (10) 는 또한 잉크 공급용 탱크 (15) 와 공동작업하는 코팅 나이프 (14) 를 포함한다. 탱크 (15) 는 구리 및 인듐에 기초한 잉크 (19) 를 저장 및 분배하도록 설계된다. 잉크 (19) 는 또한 갈륨을 함유할 수 있다. 도 1에서 탱크 (15) 는 지지체 (13) 에 대하여 수직 및/또는 경사 방향으로, 바닥 (17) 의 주변 에지들로부터 상면 (미도시) 에 이르기까지 연장된다. 바닥 (17) 은 코팅될 기판 (12) 상에 잉크를 제공하는 것을 가능하게 하는 개구 (18) 를 포함한다. 홀 (18) 은 또한 탱크 (15) 의 측벽들 중 하나에 배열될 수 있다. 탱크 (15) 에 저장된 잉크 (19) 의 분량 공급 (dosed supply) 을 보장하기 위하여, 홀 (18) 은 예를 들어 잉크 (19) 의 볼륨 (volume) 을 조절하도록 설계된 밸브를 포함할 수 있다.
또한, 이 실시형태에서 탱크 (15) 및 나이프 (14) 각각에는 탱크 (15) 에 저장된 잉크 (19) 및 기판 (12) 위에 분배된 잉크 (19) 와 접촉하는 나이프 (14) 의 일 부분의 각각의 온도의 제어 수단이 구비된다. 지지체 (13) 에 대한 것과 같은 방식으로, 이들 수단은 서모스탯 및 보통의 가열 수단을 포함할 수 있다. 지지체 (13), 잉크 (19) 및 나이프 (14) 의 온도 제어 수단은 또한, 코팅 동작 동안, 잉크 (19), 기판 (12), 및 나이프 (14) 각각의 온도들을 상이하고 증가하게 유지하도록 제어된다.
특정 실시형태에 따르면, 탱크 (15) 및/또는 나이프 (14) 는 열 전도 재료에 의해 형성된다. 예를 들어, 탱크 (15) 및 나이프 (14) 는 강, 알루미늄 또는 효율적인 열 전달을 가능하게 하는 임의의 다른 재료로부터 제조될 수 있다. 탱크 (15) 및 나이프 (14) 와 각각 연관된 온도 제어 수단은 가열 엘리먼트들 (15a, 15b 및 14a) 을 포함할 수 있다. 탱크 (15) 와 연관된 가열 엘리먼트들 (15a 및 15b) 은 탱크 (15) 의 측벽 및/또는 바닥에 위치된다. 그것들은, 탱크 (15) 의 재료의 열 전도성에 의해 가능해지는 열전달에 의해 탱크의 내용물이 가열되는 것을 가능하게 한다. 유사한 방식으로, 나이프 (14) 는 가열 엘리먼트 (14a) 를 포함하는데, 이는 기판 (12) 상에 분배되는 잉크 (19) 와 접촉하는 나이프 (14) 의 표면의 온도가 제어되는 것을 가능하게 한다. 가열 엘리먼트들 (15a, 15b 및 14a) 의 각각은 또한 유리하게는 서모스탯에 의해 제어된다.
도 1에 예시된 바처럼, 기판 (12) 상에 잉크 층 (11) 을 성막하기 위하여, 나이프 (14) 는 제 1 코팅 위치에 배치된다. 코팅 위치는, 나이프 (14) 가, 예를 들어, 5 ㎛ 와 500 ㎛ 사이에 포함되는, 기판 (12) 으로부터의 고정된 거리에 놓이는 위치에 대응한다. 특히, 기판 (12) 으로부터 나이프 (14) 를 분리시키는 이러한 고정 거리는 기판 (12) 상에 성막된 잉크 층 (11) 의 두께가 고정되는 것을 가능하게 한다.
선호하는 방식으로, 탱크 (15) 및 나이프 (14) 에는, 지지체 (13) 에 대한 이동 수단 (도면에 미도시) 이 구비될 수 있다. 그러한 이동 수단은 나이프 (14) 및 탱크 (15) 가 기판 (12) 에 대해 수직 방향 (16) 및/또는 수평 방향 (16') 으로 이동하는 것을 가능하게 한다. 따라서 이들 이동 수단은, 코팅 동작이 수행될 때, 나이프가 휴지 위치 (rest position) 로부터 코팅 위치로 이동하는 것을 가능하게 한다.
도 2에 예시된 다른 특정 실시형태들에 따르면, 코팅 디바이스 (10) 는 공급 탱크 (21) 및 코팅 나이프 (22) 를 포함하고, 이들은 서로 고정 부착되어 단일 엘리먼트 (20) 를 형성한다. 그것들은 열 절연 재료의 층 (23) 에 의해 서로 분리된다.
엘리먼트 (20) 에는 또한 도 1에 예시된 실시형태들에 기재된 수단에 유사한 이동 수단이 구비된다. 특히, 엘리먼트 (20) 는, 공급 탱크 (21) 및 코팅 나이프 (22) 의 형성에 참여하는 적어도 2개의 측벽들 (24 및 25) 을 포함한다. 바람직하게는, 적어도 하나의 측벽은 지지체 (13) 에 대해 경사 방향으로 연장된다. 측벽들 중 하나, 예를 들면, 경사 측벽 (25) 에 계속하여, 영역 (28) 이 탱크 (21) 아래에 배열된다. 이 영역 (28) 은 코팅 나이프 (22) 를 구성하는 평탄한 외부 표면을 포함한다. 도 2에 예시된 바처럼, 엘리먼트 (20) 는 또한, 코팅 나이프 (22) 를 포함하는 영역 (28) 으로부터 공급 탱크 (21) 를 열적으로 절연시키도록 하는 그러한 방식으로 배열되는 층 (23) 을 포함한다. 탱크 (21) 및 코팅 나이프 (22) 에는 또한 이전 실시형태들에서 설명된 수단과 유사한 가열 엘리먼트들 (21a, 21b 및 22a) 을 포함하는 온도 제어 수단이 구비된다. 따라서, 탱크 (21) 에 저장된 잉크 (19) 의 온도 및 코팅 나이프 (22) 의 온도는 따로 조정될 수 있다.
엘리먼트 (20) 는 사용 및 유지를 용이하게 하는 코팅 디바이스 (10) 의 구조의 단순화에 기여한다. 디바이스 (10) 의 엘리먼트 (20) 는 사실 유리하게는 공급 탱크 및 코팅 나이프의 목적에 알맞다. 디바이스 (10) 는 또한 엘리먼트 (20) 를 위한 단일 이동 수단을 포함한다.
도 3 및 도 4는 도 2에 따른 디바이스 (10) 를 사용하여 기판 (12) 상에 구리 및 인듐에 기초한 잉크 층 (11) 의 나이프 코팅 성막의 특정 실시형태를 예시한다. 특히, 성막된 층은 유리하게는, 광기전 전지 제조 프로세스에서 사용되도록 설계된, 구리 및 인듐 베이스 또는 구리, 인듐 및 갈륨 베이스를 갖는 박막이다.
기판 (12) 은 임의의 재료에 의해 형성되는 베이스를 가질 수 있고, 그 위에 잉크 층 (11) 이 성막될 수 있다. 기판 (12) 은 예를 들어, 전기 전도성 재료에 의해 형성된 층에 의해 피복된 소오다 석회 유리에 의해 형성된다. 구체적인 실시형태에서, 이 층은 약 400 nm의 두께를 갖는 몰리브덴 (Mo) 의 박막에 의해 형성된다.
특히, 잉크 (19) 는 구리 및 인듐 전구체에 의해 형성된 베이스를 갖는다. 바람직하게는, 그것은 기판 (12) 상에 CIS 또는 CIGS 층들을 제조하는데 적합한 잉크이다. 특정 실시형태에 따르면, 잉크 (19) 는 또한 갈륨 전구체를 포함한다. 예를 들어, 잉크 (19) 는, 에탄올 또는 티올계 유기 용매 등의 유기 용매에서 분산된 갈륨 및 인듐 합금의 입자들 및 구리 입자들을 포함한다. 잉크 (19) 는 유리하게는 에틸 셀룰로오스 또는 다른 폴리머 등의 바인더 또는 분산제 타입의 첨가제를 필요로 하지 않는다.
바람직한 실시형태에 따르면, 잉크 (19) 에서 갈륨 농도와 인듐 및 갈륨의 농도들의 합계 사이의 비 (Ga/In+Ga) 는 0.2 과 0.5 사이에 포함된다. 잉크 (19) 의 이 농도 비 (Ga/In+Ga) 는 유리하게는 더 나은 태양 방사선 흡수 효율을 획득하기 위하여 CIGS 층의 밴드갭의 폭이 제어되는 것을 가능하게 한다. 그에 의해, CIGS 박막을 이용한 태양 전지의 변환 효율이 향상된다.
이전의 실시형태와 결합될 수 있는 다른 실시형태에 따르면, 구리 농도와 구리, 인듐 및 갈륨의 농도들의 합계 사이의 비 (Cu/Cu+In+Ga) 는 0.7 과 1.0 사이에 포함된다. 그러한 비는 조성비라 칭해질 수 있다. 이 조건에 관한 구리 농도를 포함하는 CIGS의 박막은 태양 전지의 변환 효율이 개선되는 것을 가능하게 한다. 사실, 낮은 조성 비 (Cu/Cu+In+Ga) 는 일반적으로, 태양 전지의 변환 효율을 저해하는, 작은 그레인 사이즈를 지닌 낮은 구리 함량을 갖는 단일 칼코파이라이트 (chalcopyrite) 상의 형성을 일으킨다. 조성비 (Cu/Cu+In+Ga) 가 1보다 클 때, 2개 상 화합물이 일반적으로 형성된다. 그것은 칼코파이라이트 및 CuxSe 불순물들을 포함한다. 높은 전기 전도도 때문에, 이들 불순물들은 광의 변환 효율의 감소를 초래한다.
도 3에 예시된 바처럼, 잉크 (19) 는, 잉크 (19) 가 온도 TE 로 유지되도록 하는 코팅 성막 디바이스의 저장 및 공급 탱크 (21) 에 함유된다. 잉크 (19) 를 기판 (12) 상에 제공하기 전에, 후자는 잉크 (19) 의 온도 TE 보다 더 높은 온도 TS 로 유지된다. 다음으로, 엘리먼트 (20) 는 지지체 (13) 에 대해 수직 방향 (16) 으로 이동되어, 엘리먼트 (20) 를 코팅 위치, 즉, 코팅될 표면으로부터 미리정의된 거리에 놓는다.
다음으로, 도 4에 예시된 바처럼, 잉크 (19) 는 기판 (12) 상에 제공된다. 코팅 나이프 (22) 는 기판 (12) 의 온도 TS 보다 더 높은 온도 TR 로 유지된다. 코팅 엘리먼트 (20) 및 기판 (12) 은 기판 (12) 에 대해 수평 방향 (16') 으로 서로에 대해 이동한다. 이 선형 이동은, 제어된 두께로 기판 (12) 상에 잉크의 연속적인 박막 (11) 의 형성을 가능하게 한다. 이동 수단은 기판 (12) 및 엘리먼트 (20) 가 서로에 대해 최적 속도로 이동하는 것을 가능하게 하고, 이는 코팅전에 기판 (12) 상의 잉크 (19) 의 적당한 볼륨 (50) 의 제공을 가능하게 한다.
잉크 (19), 기판 (12) 및 코팅 나이프 (22) 의 온도들을 각각, 상이하고 증가하는 각각의 온도들인 온도들 TE, TS, 및 TR 로 유지하는 것은 유리하게는, 코팅 동작이 수행될 때, 온도 기울기가 잉크 (19) 의 볼륨 (50) 내에 고정되는 것을 가능하게 한다. 실로, 도 4에 예시된 바처럼, 볼륨 (50) 은, 코팅 나이프 (22) 에 근접하게 위치되고 따라서 온도 TR에 가까운 온도 T50-R 의 영역 (50-R) 을 포함한다. 볼륨 (50) 은 또한 기판 (12) 에 근접하게 위치된 제 2 영역 (50-S) 을 포함하고, 이것은 이 제 2 영역을 기판 (12) 의 온도 TS 에 가까운 온도 T50-S 로 유지한다. 제 3 영역 (50-E) 은 제 1 및 제 2 영역들 (50-S 및 50-R) 사이에 배열된다. 제 3 영역은 잉크 (19) 의 온도 TE 에 가까운 온도 T50-E 를 갖도록 기판 (12) 및 코팅 나이프 (22) 로부터 충분히 멀리 떨어져 있다. 결과적으로, 기판 (12) 위에 배열된 볼륨 (50) 은 T50-E < T50-S < T50-R 이 되도록 온도 기울기를 갖는다. 이 온도 기울기는 η50-R < η50-S < η50-E 이 되도록 점도 기울기를 유발하는데, 여기서 η50-R, η50-S, η50-E는 각각 영역들 (50-R, 50-S 및 50-E) 의 점도를 나타낸다. 이렇게 생성된 점도 기울기는 유리하게는 기판 (12) 상에서 잉크 (19) 의 최적 웨팅을 가능하게 한다. 기판 (12) 상에 성막된, 잉크 (19) 에 의해 형성된 베이스를 갖는 박막 (11) 은 따라서 균일한 모르폴로지를 갖는 균질한 층이다.
기판 (12) 상에 분배된 잉크의 볼륨 (50) 의 영역들의 온도들의 최적화는 유리하게는, 잉크 (19) 에서 첨가제의 첨가 없이 잉크 (19) 의 최적 웨팅이 기판 (12) 상에서 획득되는 것을 가능하게 한다. 바람직하게는, 잉크 (19) 및 기판 (12) 의 각각의 온도들간의 차이는 20 ℃ 와 100 ℃ 사이에 포함되고, 기판 (12) 과 코팅 나이프 (22) 의 각각의 온도들간의 차이는 20 ℃ 와 100 ℃ 사이에 포함된다. 이들 3개의 엘리먼트들 사이의 이들 온도들간 차이는 유리하게는 기판 (12) 상에 분배된 잉크의 볼륨 (50) 의 최적 온도 기울기가 획득되는 것을 가능하게 한다. 이 온도 기울기는 기판 (12) 상에 성막된 잉크 (19) 의 웨팅을 개선하도록 볼륨 (50) 의 제어된 점도 기울기를 생성한다.
이전 실시형태와 결합될 수 있는 바람직한 실시형태에 따르면, 잉크 TE 의 온도는 20 ℃ 과 100 ℃ 사이에 포함된다. 잉크 (19) 는 바람직하게는 500 s-1의 전단률 (shear rate) 에서 0.005 와 0.08 Pa.s 사이에 포함되는 점도를 갖는다. 잉크 (19) 의 이들 온도 및 점도 범위는 유리하게는 기판 (12) 상에 성막된 잉크 (19) 의 웨팅의 품질을 개선시킨다. 이 바람직한 실시형태에 따라, 그리고 잉크 (19), 기판 (12) 및 나이프 (22) 의 온도들을 각각 30 ℃, 50 ℃ 및 100 ℃ 로 고정하는 것에 의해, 3 ㎛의 두께를 지닌 구리, 인듐 및 갈륨 베이스를 갖는 박막이 20 cm2의 표면 상에 성막되었다. 이렇게 나이프 코팅에 의해 성막된 막은 연속적인 균질한 층이고 균일한 모르폴로지를 갖는다.

Claims (13)

  1. 기판 (12) 상에 구리 및 인듐 베이스를 갖는 잉크 층 (11) 의 나이프 코팅 (10) 에 의한 성막을 위한 디바이스로서,
    코팅 나이프 (14, 22) 와 공동작업 (collaborating) 하는 잉크 (11) 의 공급 탱크 (15, 21) 를 포함하고,
    상기 디바이스는 상기 잉크 (11), 상기 기판 (12) 및 상기 코팅 나이프 (14, 22) 를 상이하고 증가하는 각각의 온도들로 유지하기 위한 수단들을 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 디바이스는 상기 공급 탱크 (15, 21) 의 온도의 제어 수단을 포함하고, 상기 공급 탱크 (15, 21) 는 열 전도 재료에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 디바이스는 상기 코팅 나이프 (14, 22) 의 온도의 제어 수단을 포함하고, 상기 코팅 나이프 (14, 22) 는 열 전도 재료에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공급 탱크 (15, 21) 및 상기 코팅 나이프 (14, 22) 는 서로 고정 부착되고 열 절연 재료로부터 제조된 층 (23) 에 의해 분리되는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 잉크 (19) 는 갈륨을 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  6. 코팅 나이프 (14, 22) 에 의한 기판 (12) 상에 구리 및 인듐 베이스를 갖는 잉크 층 (11) 의 나이프 코팅에 의한 성막 방법으로서,
    잉크 (19), 상기 기판 (12) 및 상기 코팅 나이프 (14, 22) 는, 상이하고 증가하는 각각의 온도들로 유지되는 것을 특징으로 하는 성막 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 잉크 (19) 는 20 ℃ 와 100 ℃ 사이에 포함되는 온도로 유지되는 것을 특징으로 하는 성막 방법.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 잉크 (19) 의 점도는 500 s-1의 전단률 (shear rate) 에서 0.005 Pa.s 과 0.08 Pa.s 사이에 포함되는 것을 특징으로 하는 성막 방법.
  9. 제 6 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 잉크 (19) 및 상기 기판 (12) 의 각각의 온도들간의 차이는 20 ℃ 와 100 ℃ 사이에 포함되는 것을 특징으로 하는 성막 방법.
  10. 제 6 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코팅 나이프 (14, 22) 및 상기 기판 (12) 의 각각의 온도들간의 차이는 20 ℃ 와 100 ℃ 사이에 포함되는 것을 특징으로 하는 성막 방법.
  11. 제 6 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 잉크 (19) 는 구리, 인듐 및 갈륨 베이스를 갖는 것을 특징으로 하는 성막 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 잉크 (19) 에서 상기 구리의 농도와 상기 구리, 인듐 및 갈륨의 농도들의 합계 사이의 비는 0.7 과 1.0 사이에 포함되는 것을 특징으로 하는 성막 방법.
  13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    상기 잉크 (19) 에서 상기 갈륨의 농도와 상기 인듐 및 갈륨의 농도들의 합계 사이의 비는 0.2 과 0.5 사이에 포함되는 것을 특징으로 하는 성막 방법.
KR1020137029371A 2011-05-06 2012-05-03 구리 및 인듐에 기초한 잉크를 나이프 코팅하기 위한 디바이스 및 방법 KR20140022060A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1101406A FR2974745B1 (fr) 2011-05-06 2011-05-06 Dispositif et procede de depot par enduction a la racle d'encre a base de cuivre et d'indium
FR1101406 2011-05-06
PCT/FR2012/000176 WO2012153017A1 (fr) 2011-05-06 2012-05-03 Dispositif et procédé de dépôt par enduction à la racle d'encre à base de cuivre et d'indium

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20140022060A true KR20140022060A (ko) 2014-02-21

Family

ID=46321061

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020137029371A KR20140022060A (ko) 2011-05-06 2012-05-03 구리 및 인듐에 기초한 잉크를 나이프 코팅하기 위한 디바이스 및 방법

Country Status (7)

Country Link
US (1) US9305790B2 (ko)
EP (1) EP2705542A1 (ko)
JP (1) JP5797835B2 (ko)
KR (1) KR20140022060A (ko)
CN (1) CN103503170A (ko)
FR (1) FR2974745B1 (ko)
WO (1) WO2012153017A1 (ko)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2735378A1 (en) * 2012-11-23 2014-05-28 3S Swiss Solar Systems AG Method for making a solar module with encapsulant and system therefor
FR2999441B1 (fr) * 2012-12-14 2016-01-01 Commissariat Energie Atomique Boitier hermetique, en particulier pour l'encapsulation d'un dispositif medical implantable.
CN106925491B (zh) * 2017-04-27 2022-12-20 三峡大学 疏水除污膜镀膜刮刀及镀膜方法
CN110355048A (zh) * 2018-03-26 2019-10-22 宝武炭材料科技有限公司 一种锂离子电池用浆料涂布装置
CN114904744B (zh) * 2022-04-14 2023-07-04 南京邮电大学 一种制备铜铟硒薄膜的刮涂方法及其应用

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3811315A1 (de) * 1988-04-02 1989-10-19 Roehm Gmbh Verfahren zum beschichten von ebenen tafeln oder bahnen aus kunststoff
DE3935059C1 (ko) * 1989-10-20 1991-02-21 Juergen 8609 Bischberg De Ruemmer
DE9208951U1 (ko) * 1992-07-03 1992-11-19 Friz Maschinenbau Gmbh, 7102 Weinsberg, De
ATE147289T1 (de) * 1992-07-03 1997-01-15 Friz Maschinenbau Gmbh Vorrichtung zum auftragen von klebstoff
WO1994027190A1 (de) * 1993-05-12 1994-11-24 Ciba-Geigy Ag Verfahren und vorrichtung zum beschichten von leiterplatten
DE19717524C2 (de) * 1997-04-25 2002-04-04 Roland Man Druckmasch Farbwerk für eine Druckmaschine
JP2002126606A (ja) * 2000-10-27 2002-05-08 Kurz Japan Kk 接着剤塗布装置
JP2004082059A (ja) * 2002-08-28 2004-03-18 Nec Corp 厚膜塗布装置、厚膜塗布方法、及び、プラズマディスプレイパネルの製造方法
DE102004032568B4 (de) * 2004-07-05 2007-09-20 Jakob Weiß & Söhne Maschinenfabrik GmbH Rakelvorrichtung und Rakelverfahren
JP4682565B2 (ja) * 2004-09-06 2011-05-11 パナソニック電工株式会社 塗工ヘッドとそれを用いた塗工装置、貼り合わせ装置
FR2929548B1 (fr) 2008-04-02 2010-04-23 Michelin Soc Tech Buse comprenant une palette d'applique articulee.
JP2010251694A (ja) * 2009-03-26 2010-11-04 Fujifilm Corp 光電変換半導体層とその製造方法、光電変換素子、及び太陽電池
WO2011013657A1 (ja) * 2009-07-30 2011-02-03 京セラ株式会社 化合物半導体の製造方法および光電変換装置の製造方法ならびに半導体形成用溶液
US8067262B2 (en) * 2009-08-04 2011-11-29 Precursor Energetics, Inc. Polymeric precursors for CAIGS silver-containing photovoltaics
AU2010279660A1 (en) * 2009-08-04 2012-03-01 Precursor Energetics, Inc. Polymeric precursors for CIS and CIGS photovoltaics
JP5052697B2 (ja) * 2009-09-29 2012-10-17 京セラ株式会社 光電変換装置
CN101826574A (zh) * 2010-02-10 2010-09-08 昆山正富机械工业有限公司 非真空制作铜铟镓硒光吸收层的方法
CN101820032A (zh) * 2010-02-11 2010-09-01 昆山正富机械工业有限公司 一种非真空环境下配置铜铟镓硒浆料制作光吸收层的方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2014522296A (ja) 2014-09-04
US20140051245A1 (en) 2014-02-20
WO2012153017A1 (fr) 2012-11-15
FR2974745A1 (fr) 2012-11-09
JP5797835B2 (ja) 2015-10-21
EP2705542A1 (fr) 2014-03-12
US9305790B2 (en) 2016-04-05
FR2974745B1 (fr) 2013-04-26
CN103503170A (zh) 2014-01-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7972899B2 (en) Method for fabricating copper-containing ternary and quaternary chalcogenide thin films
Araki et al. Preparation of Cu2ZnSnS4 thin films by sulfurizing electroplated precursors
Yuan et al. Optimization of CIGS-based PV device through antimony doping
JP5908513B2 (ja) 薄膜太陽電池セルを製造するための装置および方法
Soto-Montero et al. Pressing challenges of halide perovskite thin film growth
US8192594B2 (en) Technique and apparatus for depositing thin layers of semiconductors for solar cell fabrication
TWI654771B (zh) 附加著鉀之薄膜光電裝置的製造
Zhou et al. Colloidal CZTS nanoparticles and films: preparation and characterization
Ma et al. A strategic review on processing routes towards scalable fabrication of perovskite solar cells
US8569102B2 (en) Method of manufacturing high density CIS thin film for solar cell and method of manufacturing thin film solar cell using the same
US20100248419A1 (en) Solar cell absorber layer formed from equilibrium precursor(s)
WO2009142308A1 (ja) Cis系薄膜太陽電池の製造方法
US8066863B2 (en) Electrodeposition technique and apparatus to form selenium containing layers
KR20140022060A (ko) 구리 및 인듐에 기초한 잉크를 나이프 코팅하기 위한 디바이스 및 방법
Niu et al. Insights into large‐scale fabrication methods in perovskite photovoltaics
CN105705596A (zh) 用于薄膜光伏装置的无机盐-纳米粒子墨水及相关方法
Hossain et al. Ecofriendly and nonvacuum electrostatic spray-assisted vapor deposition of Cu (In, Ga)(S, Se) 2 thin film solar cells
Yoon et al. Carbon-and oxygen-free Cu (InGa)(SSe) 2 solar cell with a 4.63% conversion efficiency by electrostatic spray deposition
Chen et al. Performance enhancement in Sb doped Cu (InGa) Se2 thin film solar cell by e-beam evaporation
JP2010225985A (ja) 光電変換半導体層とその製造方法、光電変換素子、及び太陽電池
Dehghani et al. A novel low-temperature growth of uniform CuInS2 thin films and their application in selenization/sulfurization-free CuInS2 solar cells
US20140256082A1 (en) Method and apparatus for the formation of copper-indiumgallium selenide thin films using three dimensional selective rf and microwave rapid thermal processing
US8865506B1 (en) Roll-to-roll solution process method for fabricating CIGS solar cells and system for the same
Shi et al. Effect of Cu/In ratio on properties of CuInSe2 thin films prepared by selenization of Cu‐In layers
Chen et al. Effect of e-beam evaporated elemental metal stack precursors on the property of Cu (InGa) Se 2 thin films through two-step process

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid