KR20140110163A - 태양전지용 성막 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지용 성막 장치는 기판이 수용되며 중공부가 형성된 몸체를 포함하는 챔버, 중공부에 설치되는 가열장치 및 기판 및 가열장치를 감싸는 단열 부재를 포함한다.

Description

태양전지용 성막 장치{A DEVICE FOR MANUFACTURING A FILM USED FOR A SOLAR CELL}
본 발명은 태양전지용 성막 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 성막 형성을 위한 챔버에 관한 것이다.
태양전지 종류의 하나인 박막계 태양전지는 광 흡수층과 같은 구성 요소를 형성하기 위해 챔버를 이용한다.
예를 들어 구리-인듐-갈륨-셀레늄(Copper Indium Gallium Selenide, GIGS, 이하 CIGS라 칭함) 태양전지에 있어 광 흡습층은, 프리커서(precursor)가 형성된 기판을 챔버 내부에 수용한 후에 고온으로 열처리 하여 형성할 수 있다.
다만, CIGS(CnInGaSe2) CIGS(CnInGaSe2) 박막 태양전지를 제조하기 위해 사용되는 챔버운용하기 위해서는 많은 기술적인 어려움이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 박막 증착 공정에서 발생되는 열에 의하여 챔버 내벽이 부식되는 것을 방지할 수 있는 구조를 포함하는 태양전지용 성막 장치를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 박막 증착 공정 후에 챔버의 내벽에 셀레늄(selenium)이 증착되는 것을 방지할 수 있는 구조를 포함하는 태양전지용 성막 장치를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 박막 증착 공정 후에 챔버의 냉각 시간을 단축할 수 있는 구조를 포함하는 태양전지용 성막 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지용 성막 장치는 기판이 수용되는 중공부가 형성된 몸체를포함하는 챔버, 몸체의 중공부에 설치되는 가열장치 및 기판과 가열장치를 감싸는 단열 부재를 포함한다.
또한, 챔버는 금속으로 만들어질 수 있다.
또한, 단열부재는 가열장치와 몸체의 내 측면 사이에 설치될 수 있다.
또한, 기판은 기판 운반장치에 의하여 몸체의 중공부에 수용될 수 있다.
또한, 가열장치는 몸체의 내 측면과 기판 운반장치의 사이에 설치될 수 있다.
또한, 가열장치는 서로 일정한 거리를 두고 몸체의 중공부에 설치되는 제1 가열부 및 제2 가열부를 포함할 수 있다.
또한, 기판 운반장치는 제1 가열부 및 제2 가열부 사이에 설치될 수 있다.
또한, 단열 부재는 제1 가열부와 몸체의 내 측면 사이에 위치되는 제1 단열부, 제2 가열부와 몸체의 내 측면 사이에 위치되는 제2 단열부 및 제1 단열부와 제2 단열부를 연결하는 제3 단열부를 포함할 수 있다.
또한, 기판은 유리로 구성될 수 있다.
또한, 몸체의 외 측면에 결합되는 보호부재를 더 포함할 수 있다.
또한, 보호부재와 몸체의 외 측면 사이에는 보조 가열장치가 설치될 수 있다.
또한, 보조 가열장치는 복 수의 보조 가열부를 포함할 수 있다.
또한, 보호부재에 연결되어 보호부재의 내 측면과 몸체의 외 측면 사이의 공간에 냉매를 공급하는 냉각장치를 더 포함할 수 있다.
또한, 냉각장치는 냉각장치 몸체와, 냉각장치 몸체와 보호부재를 연결하고 보호부재의 내 측면과 몸체의 외 측면 사이의 공간에 냉매를 공급하기 위한 냉매 공급관 및 보호부재와 냉각장치 몸체를 연결하고 냉각장치 몸체로 냉매를 배출하기 위한 냉매 배출관을 포함할 수 있다.
또한, 보호부재의 내 측면과 보조 가열장치의 사이에 설치되는 냉매 분산부재를 더 포함할 수 있다.
또한, 냉매 분산부재는 냉매 공급관의 냉매 공급구와 보조 가열장치의 사이에 설치될 수 있다.
또한, 기판에 박막이 증착되는 동안 몸체 내부의 온도는 250 °С 내지 500°С 사이로 유지될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 박막 증착 공정에서 발생되는 열에 의하여 챔버 내벽이 부식되는 것을 방지할 수 있는 구조를 포함하는 태양전지용 성막 장치를 제공할 수 있다.
또한, 박막 증착 공정 후에 챔버의 내벽에 셀레늄(selenium)이 증착되는 것을 방지할 수 있는 구조를 포함하는 태양전지용 성막 장치를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면 박막 증착 공정 후에 챔버의 냉각 시간을 단축할 수 있는 구조를 포함하는 태양전지용 성막 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양전지용 성막 장치를 개략적으로 나타내는 분해 사시도이다.
도 2는 도 1 에서 II-II선을 따라 잘라본 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양전지용 성막 장치의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 태양전지용 성막 장치를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 5는 도 4에서 V-V선을 따라 잘라본 단면도이다.
도 6a는 본 발명의 제3 실시예에 따른 성막 증착 공정 전의 챔버의 내 측면의 이미지이다.
도 6b는 본 발명의 제3 실시예에 따른 박막 증착 공정 후의 부식되지 않은 챔버의 내 측면의 이미지이다.
도 6c는 종래의 태양전지용 성막 장치에 따른 박막 증착 공정 후의 부식된 챔버의 내 측면의 이미지이다.
도 7a는 본 발명의 제3 실시예에 따른 성막 증착 공정 전의 챔버의 내 측면의 이미지이다.
도 7b는 본 발명의 제3 실시예에 따른 박막 증착 공정 후의 셀레늄(se)이 증착되지 않은 챔버의 내 측면의 이미지이다.
도 7c는 종래의 태양전지용 성막 장치에 따른 박막 증착 공정 후의 셀레늄(se)이 증착된 챔버의 내 측면의 이미지이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 박막 증착 공정후의 챔버의 냉각 속도를 나타내는 그래프이다.
도 9는 본 발명의 제4 실시예에 따른 태양전지용 성막 장치의 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 이하에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면에 있어서, 설명의 명확화를 위해 층 또는 영역의 치수는 과장되게 도시될 수 있다. 하나의 층 또는 요소가 다른 층 또는 기재의 '위'에 있다고 하는 것은 직접적으로 위에 있거나, 그 사이에 또 다른 층을 개재하여 있는 것으로 이해될 것이다. 그리고, 하나의 층이 다른 층의 '아래'에 있다고 하는 것은 직접적으로 아래에 있거나, 그 사이에 하나 이상의 또 다른 층을 개재하여 있는 것으로 이해될 것이다. 나아가, 하나의 층이 두 개의 층들 '사이'에 있다고 하는 것은 그 하나의 층이 두 개의 층들 사이의 유일한 층이거나, 그 사이에 하나 이상의 또 다른 층이 개재하여 있는 것으로 이해될 것이다. 그리고 본 명세서 및 도면에서 동일한 부호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양전지용 성막 장치를 개략적으로 나타내는 분해 사시도이고, 도 2는 도 1 에서 II-II선을 따라 잘라본 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참고하여 설명하면, 본 실시예에 따른 태양전지용 성막 장치(100)는 챔버(10), 챔버의 내부에 설치되는 가열장치(30), 기판(50)이 장착되어 챔버(10) 내부에 수용되는 기판 운반장치(40) 및 챔버(10)에 설치되는 단열 부재(20)을 포함한다.
여기서, 본 실시예에 따른 성막 장치(100)는 기판(50)에 박막 또는 후막을 형성시킬 수 있다. 다만, 이하에서는 편의상 기판(50)에 박막을 형성하는 것에 관하여 설명한다.
본 실시예에 따른 챔버(10)는 중공부가 형성된 몸체(11), 도어(12) 및 도어(12)에 의하여 개폐되는 개구(13)를 포함할 수 있다.
여기서, 본 실시예에 따른 챔버(10)는 개구(13)에 의하여 밀폐되므로 외부의 공기가 유입되지 않는 완전 밀폐 상태로 가동될 수 있다.
또한, 몸체(11)는 한 쌍의 측벽과 측벽들을 연결하는 면들로 구성될 수 있으며, 몸체(11)의 단면의 모양은 사각형일 수 있다.
다만, 몸체(11)의 단면의 모양은 사각형에 한정되지 않으며, 원형 또는 정육각형 중 하나일 수 있다.
본 실시예에 따른 몸체(11)의 중공부에 채워진 구리(Cu), 인듐(In), 갈륨(Ga) 및 셀레늄(se)은 열처리 되어 몸체(11)에 설치된 기판위에 증착 될 수 있다.
여기서, 본 실시예에 따른 챔버(10)는 금속으로 만들어 질 수 있다.
예를 들면, 본 실시예에 따른 챔버(10)를 구성할 수 있는 금속은 스테인리스, 탄소강 및 알루미늄 등을 포함하는 내부식성 금속 중 하나이거나, 인코넬(Inconel), 니켈 합금 및 구리 합금 등을 포함하는 초합금중 하나로 일 수 있다.
다만, 금속으로 이루어진 몸체(11)는 구리(Cu), 인듐(In), 갈륨(Ga) 및 셀레늄(se) 화합물에 의해 부식되는 문제가 발생할 수 있다.
따라서, 몸체(11)의 내 측면은 구리(Cu), 인듐(In), 갈륨(Ga) 및 셀레늄(se) 화합물의 화합물에 의한 부식을 방지하기 내식성 처리가 되는 것이 바람직하다.
예를 들면, 몸체(11)의 내 측면은 코팅 처리 되거나 이온화 경향이 높은 물질로 이루어진 희생전극으로 부식이 방지되는 것이 가능하다.
여기서, 본 실시예에 따른 몸체(11)의 내 측면은 화학 증착, 스퍼터(sputter), 용사 등의 방법을 이용하여 1 내지 2?의 두께의 내부식성 재료로 코팅 처리 될 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 몸체(11)의 내 측면은 화학 증착, 스퍼터(sputter), 용사 등의 방법 코팅 되는 것에 한정되지 않고, 1mm 이상의 두께를 가지는 내부식성 재료로 덮이거나 몸체(11)를 내부식성 소재로 만드는 것도 가능하다.
또한, 본 실시예에 따른 챔버(10)는 석영(quartz)로 만들어 지는 것도 가능하다. 다만, 석영(quartz)을 주재료한 챔버는 석영의 원재료 크기가 한정되어 있으며 대형화가 어렵고 석영의 강도 문제로 챔버를 원형으로 만들어야 하는 문제가 있다. 따라서, 대형화된 챔버를 만들기 위해서는 금속을 주재료로 하여 챔버를 만드는 것이 바람직하다.
본 실예에 따른 가열장치(30)와 몸체(11)의 내 측면 사이에는 단열 부재 (20)가 설치될 수 있으며, 가열장치(30)는 기판 운반장치(40)의 서로 마주보는 측면을 따라 각각 설치되는 제1 및 제2 가열부(31, 32)을 포함할 수 있다.
따라서, 본 실시예에 따른 가열장치(30)가 가동되고 챔버(10) 내부에 셀레늄(Se)이 공급되면 구리(Cu), 인듐(In) 및 갈륨(Ga)이 증착된 기판(50)에 셀레늄(se)이 반응하여 기판(50) 위에 증착될 수 있다.
여기서, 본 실시예에 따른 기판(50)은 구리(Cu), 인듐(In) 및 갈륨(Ga)등의 프리커서(precursor)가 증착된 기판(50)이 사용될 수 있으며, 기판(50)은 유리, 알루미늄 포일, 스테인리스 및 플라스틱 중 하나로 만들어 질 수 있다.
본 실시예에 따른 몸체(11)의 내부는 제어장치(미도시)에 연결된 가열장치(30)에 의하여 가열되는 것이 가능하므로, 몸체(11)의 내부와 그 내 측면의 온도는 대략 500°С까지 상승할 수 있다.
따라서, 본 실시예에 따르면 몸체(11)의 내 측면과 가열장치(30)의 사이에 설치된 단열 부재(20)는 가열장치(30)에서 챔버(10)의 몸체(11)의 내 측면으로 전사되는 열을 흡수할 수 있다.
예를 들면, 본 실시예에 따른 단열 부재(20)는 가열장치(30)의 제1 및 제2 가열부(31, 32)와 몸체(11)의 내 측면 사이에 위치하는 제1 및 제2 단열부(21, 22)와 기판 이송장치(40)의 상부에 위치하여 제1 및 제2 단열부(21, 22)를 연결하는 제3 단열부(23)를 포함할 수 있다.
여기서, 본 실시예에 따른 단열 부재(20)는 세라믹 단열재 탄소 계열 단열재 또는 공기층을 이용한 단열재 중 하나 로 만들어질 수 있다.
보다 상세하게는 본 실시예에 따른 챔버(10)의 몸체(11)의 내부는 단열 부재(20)로 둘러 싸이고 가열장치(30) 및 기판 운반장치(40)가 위치하는 제1 부분(A)과 챔버(10)의 몸체(11)의 내 측면과 단열 부재(20) 사이에 위치하는 제2 부분(B)으로 나뉠 수 있다.
여기서, 제1 부분(A)과 제2 부분(B) 각각의 온도 및 압력은 제어장치(미도시)에 의하여 제어되는 것이 가능하다.
따라서, 본 실시예에 따르면 몸체(11)의 내부의 제1 부분(A)의 박막이 기판(50)에 증착 될 수 있는 온도(예: 500°С)까지 상승 할 때, 제2 부분(B)의 온도는 단열 부재(20)에 의하여 가열장치(30)에서 몸체(11)의 내 측면으로 전달되는 열이 흡수되므로 제1 부분(A)의 온도보다 낮은 온도(예: 250°С ~500°С 이하)로 유지되는 것이 가능하다.
결국, 본 실시예에 따르면 박막 증착 과정 중 가열장치(30)에서 몸체(11)의 내 측면에 직접 전달되는 열이 감소되어 몸체(11)의 내 측면의 열에 의한 부식이 감소 될 수 있다.
또한, 본 실시예에 따르면 기판(50)의 증착 과정 중에 제1 부분(A)에 서 발생될 수 있는 셀레늄(se) 가루가 단열 부재(20)에 의하여 몸체(11)에 증착 되는 것이 차단되거나 셀러늄 가루가 단열 부재(20)에 증착되므로 제2 부분(B)를 통과하여 몸체(11)의 내 측면에 셀레늄 가루가 증착되는 것이 방지될 수 있다.
결국, 본 실시예에 따르면 몸체(11)의 내 측면에 증착되어 몸체(11)의 내부에 잔류하는 셀레늄(selenium)에 의하여 새로운 박막 증착 공정 시에 기판의 박막의 증착률이 낮아지는 것이 방지될 수 있다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양전지용 성막 장치의 단면도이다.
도 3을 참고하여 설명하면, 본 실시예에 따른 성막 장치(200)는 보조 가열장치(60) 및 보호부재(70)를 제외하고는 본 발명의 제1 실시예에 따른 성막 장치(100)와 동일한 구성을 포함한다.
따라서, 이하에서는 본 발명의 제1 실시예에 따른 성막 장치(100)와 동일한 구성에 대해서는 상세한 설명을 생략한다.
여기서, 본 실시예에 따른 성막 장치(200)는 기판(50)에 박막 또는 후막을 형성시킬 수 있다. 다만, 이하에서는 편의상 기판(50)에 박막을 형성하는 것에 관하여 설명한다.
도 3을 참고하여 본 실시예에 따른 보조 가열장치(60) 및 보호부재(70)를 보다 상세히 설명하면, 본 실시예에 따른 보조 가열장치(60)는 몸체(11)의 외 측면과 보호부재(70)의 내 측면 사이의 제3 공간(C)에 설치될 수 있다.
여기서, 본 실시예에 따른 보호부재(70)는 챔버(10)의 외벽에 결합되어 설치될 수 있다.
또한, 보조 가열장치(60)는 복 수의 보조 가열부(61)를 포함하고, 복 수의 보조 가열부(61) 들은 서로 일정한 간격을 두고 제3 공간(C)에 설치될 수 있다.
여기서, 본 실시예에 따른 보조 가열장치(60)는 제어 장치(미도시)에 연결되어 제어되는 것이 가능하며, 제1 공간(A), 제2 공간(B) 및 제3 공간(C) 각각의 온도 및 압력은 제어 장치(미도시)에 의하여 제어되는 것이 가능하다.
따라서, 본 실시예에 따르면 기판(50)에 박막의 증착이 진행되는 중에 제1 공간(A)의 온도와 챔버(10) 몸체(11)의 내 측면의 온도는 몸체(11)의 내부에서 셀레늄(se) 가루가 생성되고 몸체(11)의 내 측면에 셀레늄(se) 가루가 증착 될 수 없는 온도(예: 250°С~500°С) 로 유지되는 것이 가능하다.
예를 들면, 제1 공간(A)의 온도는 제어장치(미도시)에 의하여 제어되는 가열장치(30)에 셀레늄(se) 가루가 생성되지 않는 온도(예: 250°С~500°С)로 유지 될 수 있으나, 제2 공간(B)의 온도는 단열 부재(20)에 의하여 가열장치(30)에서 발생되는 열이 전달되는 것이 차단되므로 셀레늄(se) 가루가 생성될 수 있는 온도(예: 200°С ~250°С)가 될 수 있다.
이때, 제3 공간(C)의 온도가 셀레늄(se) 가루가 몸체(11)의 내 측면에 증착될 수 있는 온도(예: 200°С ~250°С)인 것을 제어장치(미도시)에서 감지하게 되면, 제어장치(미도시)에 의하여 보조 가열장치(60)가 작동되어 셀레늄(se) 가루가 생성될 수 없는 온도(예: 250°С~500°С)로 몸체(11)의 내 측면이 가열될 수 있다.
결국, 본 실시예에 따르면 몸체(11)의 내부와 내 측면의 온도는 셀레늄(se) 가루가 생성되거나 증착될 수 없는 온도(예: 250°С~500°С)로 유지될 수 있으므로, 제3 공간(C)에 셀레늄(se) 가루가 생성되지 않으며 몸체(11)의 내 측면에 셀레늄(se)이 증착되지 않을 수 있다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 태양전지용 성막 장치를 개략적으로 나타낸 사시도이이고, 도 5는 도 4에서 V-V선을 따라 잘라본 단면도이다.
도 4 및 도 5를 참고하여 설명하면, 본 실시예에 따른 태양전지용 성막 장치(300)는 냉각장치(80)를 제외하고는 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양전지용 성막 장치(200)와 동일한 구성을 포함할 수 있다.
따라서, 이하에서는 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양전지용 성막 장치(200)와 동일한 구성에 대해서는 구체적인 설명은 생략한다.
여기서, 본 실시예에 따른 성막 장치(300)는 기판(50)에 박막 또는 후막을 형성시킬 수 있다. 다만, 이하에서는 편의상 기판(50)에 박막을 형성하는 것에 관하여 설명한다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 본 실시예에 따른 냉각장치(80)는 냉각장치 몸체(81), 냉매 공급관(82) 및 냉매 배출관(83)을 포함할 수 있다.
여기서, 본 실시예에 따른 냉각장치(80)는 제어장치(미도시)에 연결되어 제어되는 것이 가능하다.
또한, 본 실시예에 따른 냉매 공급관(82)은 그 일단이 냉각장치 몸체(81)에 연결되고 그 타단이 보호부재(70)에 연결될 수 있다. 따라서, 냉매(예: 공기)가 냉매 공급관(82)을 통하여 냉각장치(80)에서 제3 공간(C)으로 공급될 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 냉매 유출관(83)은 그 일단이 보호부재(70)에 연결되고 그 타단이 냉각장치 몸체(81)에 연결될 수 있다. 따라서, 냉매 공급관(82)을 통하여 제3 공간(C)에 공급된 냉매(예: 공기)가 냉매 배출관(83)을 통하여 냉각장치(80)로 배출되는 것이 가능하다.
따라서, 본 실시예에 따르면 냉각장치(80)에 의하여 제3 공간(C)의 온도가 일정하게 유지되는 것이 가능하다.
보다 상세하게는, 본 실시예에 따른 제1 공간(A) 및 제2 공간(B)과 제3 공간(C)은 외부와 완전히 차단된 밀폐된 공간이며, 제1 공간(A), 제2 공간(B) 및 제3 공간(C) 각각의 온도 및 압력은 제어 장치(미도시)에 의하여 제어되는 것이 가능하다.
따라서, 박막의 증착 과정 중 가열장치(30)에 의하여 제1 공간(A)과 제2 공간(B)에 공급된 열과 챔버(10)의 내벽과 외벽의 온도를 셀레늄(se) 가루가 생성되지 않는 온도(예: 250°С~500°С)로 유지하기 위하여 제3 공간(C)에 공급된 열이 축적되어, 제3 공간(C)의 온도가 일정 온도(예: 500°С) 이상으로 상승할 수 있다.
이때, 본 실시예에 따르면 제3 공간(C)의 온도가 설정 온도(예: 500°С) 이상이 되면 제어장치(미도시)에 의하여 냉각장치(80)가 가동될 수 있다.
따라서, 냉각장치(80)에 의하여 냉매(예: 공기)가 냉매 공급관(82)을 통하여 챔버(10)의 외벽과 보호부재(70)의 내벽 사이의 제3 공간에 공급될 수 있다.
이때, 냉매 공급관(82)을 통하여 공급되는 냉매(예: 공기)는 제3 공간(C)의 온도가 설정 온도(500°С)이하가 될 때까지 공급될 수 있다.
또한, 제3 공간(C)에 공급된 냉매(예: 공기)는 제3 공간(C)을 통과하여 냉매 배출관(83)을 경유하여 보호부재(70)의 외부로 배출될 수 있다.
따라서, 본 실시예에 따르면 몸체(11)의 내 측면의 온도가 설정온도(500°С)이하로 유지될 수 있으므로, 몸체(11)의 내 측면이 과열되어 부식되는 것이 방지될 수 있다.
도 6a는 본 발명의 제3 실시예에 따른 박막 증착 공정 전의 챔버의 내 측면의 이미지이고, 도 6b는 본 발명의 제3 실시예에 따른 박막 증착 공정 후의 부식되지 않은 챔버의 내 측면의 이미지이다. 또한, 도 6c는 종래의 태양전지용 박막 장치에 따른 박막 증착 공정 후의 부식된 챔버의 내 측면의 이미지다.
본 실시예에 따른 도 6a의 박막 증착 공정 전의 몸체(11)의 내 측면의 이미지와 도 6b의 본 실시예에 따른 박막 증착 공정 후의 몸체(11)의 내 측면의 이미지를 비교하여 보면, 도 6b의 본 실시예에 따른 박막 증착 공정 후의 몸체(11)의 내 측면은 부식이 되지 않은 것을 알 수 있다.
그러나, 도 6c의 종래의 태양전지용 성막 장치에 따른 박막 증착 공정 후의 몸체의 내 측면의 이미지와 도 6a 의 본 실시예에 따른 박막 증착 공정 전의 몸체(11)의 내 측면의 이미지를 비교하여 보면, 도 6c의 종래의 태양전지용 성막 장치에 따른 박막 증착 공정 후의 몸체(11)의 내 측면은 부식으로 상당부분 손상된 것을 알 수 있다.
따라서, 본 실시예에 따르면 도 6a 내지 도 6c를 참고하여 볼 때 몸체(11)의 내 측면은 냉각장치(80)에 의하여 과열되는 것이 방지될 수 있으므로 박막 증착 공정 후에도 부식되지 않는 것을 알 수 있다.
또한, 본 실시예에 따르면 몸체(11)의 내 측면의 온도는 셀레늄(se) 가루가 생성되지 않는 온도(예: 250°С~500°С)로 유지되는 것이 가능하다.
보다 상세하게는, 본 실시예에 따른 제1 공간(A), 제2 공간(B) 및 제3 공간(C)의 온도 및 압력은 제어장치(미도시)에 의하여 제어될 수 있다.
본 실시예에 따르면 제1 공간(A)의 온도는 제어장치(미도시)에 의하여 제어되는 가열장치(30)에 셀레늄(se) 가루가 생성되지 않는 온도(예: 250°С~500°С)로 유지 될 수 있으나, 제2 공간(B)의 온도는 단열 부재(20)에 의하여 가열장치(30)에서 발생되는 열이 전달되는 것이 차단되므로 셀레늄(se) 가루가 생성될 수 있는 온도(예: 200°С ~250°С)가 될 수 있다.
이때, 제3 공간(C)에 설치된 보조 가열장치(70)가 가동되어 제2 공간의 온도를 셀레늄(se) 가루의 생성 및 증착이 되지 않는 온도(예: 250°С~500°С)로 조절할 수 있다.
따라서, 본 실시예에 따르면 몸체(11)의 중공부 및 몸체(11)의 내 측면의 온도를 셀레늄(se) 가루의 생성 및 증착이 되지 않는 온도(예: 250°С~500°С)로 유지하면, 박막 증착 공정 후에 몸체(11)의 중공부에 셀레늄(se) 가루가 생성되는 것이 방지될 수 있고, 셀레늄(se) 가루가 몸체(11)의 내 측면에 증착되는 것이 방지될 수 있다는 것을 알 수 있다.
도 7a는 본 발명의 제3 실시예에 따른 박막 증착 공정 전의 몸체(11) 내 측면의 이미지이고, 도 7b는 본 발명의 제3 실시예에 따른 박막 증착 공정 후의 셀레늄(se)이 증착되지 않은 몸체(11)의 내 측면의 이미지다. 또한, 도 7c는 종래의 태양전지용 성막 장치에 따른 박막 증착 공정 후의 셀레늄(se)이 증착된 몸체의 내 측면의 이미지다.
본 실시예에 따른 도 7a의 박막 증착 공정 전의 몸체(11)의 내 측면의 이미지와 도 7b의 본 실시예에 따른 박막 증착 공정 후의 몸체(11)의 내 측면의 이미지를 비교하여 보면, 도 7b의 본 실시예에 따른 박막 증착 공정 후의 몸체(11)의 내 측면에는 셀레늄(se)이 거의 증착되지 않은 것을 알 수 있다.
그러나, 도 7c의 종래의 태양전지용 성막 장치에 따른 박막 증착 장치 공정 후의 몸체의 내 측면의 이미지와 도 7a의 본 실시예에 따른 박막 증착 공정 전의 몸체(11)의 내 측면의 이미지를 비교하여 보면, 도 7c의 종래의 태양전지용 성막 장치에 따른 박막 증착 공정 후의 몸체의 내 측면에는 셀레늄(se)이 상당 부분 증착 된 것을 알 수 있다.
따라서, 도 7a 내지 도 7c를 참고하여 볼 때 본 실시예에 따르면 몸체(11)의 내 측면의 온도를 셀레늄(se) 가루의 생성 및 증착이 되지 않는 온도(예: 250°С~500°С)로 유지하여 몸체(11)의 내 측면에 셀레늄(se)이 증착되는 것을 방지할 수 있는 것을 알 수 있다.
또한, 본 실시예에 따르면 박막 증착 공정 후에 챔버(10)의 냉각 시간을 단축하여 박막 증착 공정에 소요되는 전체 공정 시간을 단축할 수 있다.
보다 상세하게는, 본 실시예에 따르면 박막 증착 공정이 완료된 후에 몸체(11) 중공부의 온도는 대략 500°С 전후에서 천천히 낮아질 수 있다.
따라서, 몸체(11)의 내부의 온도가 기판 운반장치(40)에서 박막이 증착된 기판을 제거하기 적절한 온도가 되기 위해서는 상당한 시간이 소요될 수 있다.
예를 들면, 종래의 태양전지용 성막 장치에 따르면 기판 운반장치를 챔버의 외부로 이동시켜 기판 운반장치에서 증착이 완료된 기판을 제거하기 위한 적절한 온도(예: 15°С) 에 이르기 위해서는 대략 8시간 정도가 소요되는 것으로 알려져 있다.
본 실시예에 따르면 챔버(10)의 내부에서 박막 증착 공정이 완료된 후에 냉각장치(80)에서 냉매 공급통로(82)를 통하여 몸체(11)의 외 측면과 보호부재(70)의 내 측면 사이의 제3 공간(C)에 냉매를 공급하여 몸체(11)를 냉각시킬 수 있다. 또한, 제3 공간(C)에서 가열된 냉매는 냉매 배출통로(83)를 통하여 외부로 배출될 수 있다.
결국, 본 실시예에 따르면 냉각장치(80)를 이용하여 몸체(11)를 강제로 냉각시킬 수 있으므로 몸체(11)의 박막 증착 공정 완료 후의 냉각시간이 단축될 수 있으므로, 박막 증착 공정에 소요되는 전체 시간이 단축될 수 있다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 박막 증착 공정후의 챔버의 냉각 속도를 나타내는 그래프이다.
도 8를 참고하여 설명하면 본 실시예에 따른 태양전지용 성막 장치(300)의 몸체(11) 중공부에서 박막 증착 공정이 진행 중 일 때, 몸체(11)의 중공부의 온도는 대략 500°С까지 상승하는 것을 알 수 있다.
또한, 본 실시예에 따라 냉각장치(80)가 가동 되면 기판(50)에 박막의 증착이 완료 된 후에, 기판 운반장치(40)를 챔버(10) 외부로 반출 가능한 온도(예: 대략 150°С)가 되기 까지 대략 4 시간 정도 소요되는 것을 알 수 있다.
결국, 기판(50)에 박막의 증착이 완료된 후에 냉각장치(80)를 가동함에 따라 박막 증착 공정에 필요한 전체 공정 시간이 단축될 수 있음을 알 수 있다.
도 9는 본 발명의 제4 실시예에 따른 태양전지용 성막 장치의 단면도이다.
도 9를 참고하여 설명하면, 본 실시예에 따른 태양전지용 성막 장치(400)는 냉매 분산부재(90)를 제외하고는 본 발명의 제3 실시예에 따른 태양전지용 성막 장치(300)와 동일한 구성을 포함할 수 있다.
따라서, 이하에서는 본 발명의 제3 실시예에 따른 태양전지용 성막 장치(300)와 동일한 구성에 대해서는 구체적인 설명을 생략한다.
여기서, 본 실시예에 따른 성막 장치(400)는 기판(50)에 박막 또는 후막을 형성시킬 수 있다. 다만, 이하에서는 편의상 기판(50)에 박막을 형성하는 것에 관하여 설명한다.
본 실시예에 따른 냉매 분산부재(90)는 일정한 두께를 가진 얇은 판 형상으로 이루어질 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 냉매 분산부재(90)는 챔버(10)의 외벽과 보호부재(70)의 내벽 사이의 제3 공간(C)에 설치될 수 있다.
보다 상세하게는, 본 실시예에 따른 냉매 분산부재(90)는 제3 공간(C)에 설치되는 냉각장치(80)의 냉매 공급관 (82)의 냉매 공급구(821)와 보조 가열장치(60)의 사이에 설치되는 것이 가능하다.
따라서, 냉각장치(80)에서 냉매 공급관 (82)을 통하여 이송된 냉매(예: 공기)가 냉매 공급구(821)를 통하여 제3 공간(C)으로 유입 될 때, 냉매 분산부재(90)의 양 쪽 끝 단으로 냉매(예: 공기)를 유도하여 제3 공간(C)에 냉매(예: 공기)가 고르게 분포되도록 할 수 있다.
결국, 본 실시예에 따른 냉매 분산부재(90)에 따르면 제3 공간(C)에 냉매(예: 공기)가 고르게 분산될 수 있으므로, 챔버(10)가 효율적으로 냉각되는 것이 가능하다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
100, 200, 300, 400: 태양전지용 성막 장치
10: 챔버 11: 몸체
12: 도어 20: 단열 부재
30: 가열장치 40: 기판 운반장치
50: 기판 60: 보조 가열장치
70: 보호부재 80: 냉각장치
81: 냉각장치 몸체 82: 냉매 공급관
83: 냉매 배출관 90: 냉매 분산부재

Claims (17)

  1. 기판이 수용되며 중공부가 형성된 몸체를 포함하는 챔버;
    상기 중공부에 설치되는 가열장치; 및
    상기 기판 및 상기 가열장치를 감싸는 단열 부재를 포함하는 태양전지용 성막 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 챔버는 금속으로 만들어진 태양전지용 성막 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 단열부재는 상기 가열장치와 상기 몸체의 내 측면 사이에 설치되는 태양전지용 성막 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 기판은 기판 운반장치에 의하여 상기 몸체의 상기 중공부에 수용되는 태양전지용 성막 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 가열장치는 상기 몸체의 내 측면과 상기 기판 운반장치의 사이에 설치되는 태양전지용 성막 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 가열장치는 서로 일정한 거리를 두고 상기 몸체의 상기 중공부에 설치되는 제1 가열부 및 제2 가열부를 포함하는 태양전지용 성막 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 기판 운반장치는 상기 제1 가열부 및 상기 제2 가열부 사이에 설치되는 태양전지용 성막 장치.
  8. 제6 항에 있어서,
    상기 단열 부재는 상기 제1 가열부와 상기 몸체의 상기 내 측면 사이에 위치되는 제1 단열부, 상기 제2 가열부와 상기 몸체의 상기 내 측면 사이에 위치되는 제2 단열부 및 상기 제1 단열부와 상기 제2 단열부를 연결하는 제3 단열부를 포함하는 태양전지용 성막 장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 기판은 유리로 구성되는 태양전지용 성막 장치.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 몸체의 외 측면에 결합되는 보호부재를 더 포함하는 태양전지용 성막 장치.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 보호부재의 내 측면과 상기 몸체의 외 측면 사이에는 보조 가열장치가 설치되는 태양전지용 성막 장치.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 보조 가열장치는 복 수의 보조 가열부를 포함하는 태양전지용 성막 장치.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 보호부재에 연결되어 상기 보호부재의 상기 내 측면과 상기 몸체의 외 측면 사이의 공간에 냉매를 공급하는 냉각장치를 더 포함하는 태양전지용 성막 장치.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 냉각장치는,
    냉각장치 몸체와, 상기 냉각장치 몸체와 상기 보호부재를 연결하고 상기 보호부재의 상기 내 측면과 상기 몸체의 외 측면 사이의 공간에 상기 냉매를 공급하기 위한 냉매 공급관 및 상기 보호부재와 상기 냉각장치 몸체를 연결하고 상기 냉각장치 몸체로 상기 냉매를 배출하기 위한 냉매 배출관을 포함하는 태양전지용 성막 장치.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 보호부재의 상기 내 측면과 상기 보조 가열장치의 사이에 설치되는 냉매 분산부재를 더 포함하는 태양전지용 성막 장치.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 냉매 분산부재는 상기 냉매 공급관의 냉매 공급구와 상기 보조 가열장치의 사이에 설치되는 태양전지용 성막 장치.
  17. 제1 항 내지 제16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판에 박막이 증착되는 동안 상기 챔버의 몸체 내부의 온도는 250 °С 내지 500°С 사이로 유지되는 태양전지용 성막 장치.
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