KR20150089871A - 증착장치 - Google Patents
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Abstract
실시예에 따른 증착장치는, 본체부; 상기 본체부의 내부에 배치되고, 원료를 수용하는 적어도 하나 이상의 수용부; 및 상기 본체부의 외부에 배치되어, 상기 본체부를 감싸는 가열부를 포함하고, 상기 본체부는, 상기 본체부의 좌측 영역으로 정의되는 제 1 영역; 및 상기 본체부의 우측 영역으로 정의되는 제 2 영역을 포함하고, 상기 수용부는, 상기 제 1 영역 및 상기 제 2 영역에 배치된다.
Description
실시예는 태양전지 제조공정에 이용되는 증착장치에 관한 것이다.
최근 심각한 환경 오염 문제와 화석 에너지 고갈로 인해, 신재생에너지에 대한 필요성 및 관심이 고조되고 있다. 그 중에서도 태양전지는 공해가 적고, 자원이 무한하며 반 영구적인 수명을 가지고 있어 미래 에너지 문제를 해결할 수 있는 무공해 에너지 원으로 기대되고 있다.
태양전지는 p-n 접합 다이오드에 빛을 쪼이면 전자가 생성 되는 광기전력 효과(photovoltaic effect)를 이용하여 빛 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 소자로 정의할 수 있다. 태양전지는 접합 다이오드로 사용되는 물질에 따라, 실리콘 태양전지, I-III-VI족 또는 III-V족 화합물로 대표되는 화합물 반도체 태양전지, 염료감응 태양전지, 유기물 태양전지로 나눌 수 있다.
I-III-VI족 Chalcopyrite계 화합물 반도체 중 하나인 CIGS(CuInGaSe) 태양전지는 광 흡수가 뛰어나고, 얇은 두께로도 높은 광전 변환효율을 얻을 수 있으며, 전기 광학적 안정성이 매우 우수하여 기존 실리콘 태양전지를 대체할 수 있는 태양전지로 부각되고 있다.
이러한 CIGS 태양전지는 지지기판 상에 CIGS 박막을 증착하여 제조할 수 있으며, 다양한 증착장치를 이용하여 지지기판 상에 증착될 수 있다. 이때, CIGS 박막의 두께 균일도는 태양전지 효율에 영향을 주며, CIGS 박막의 두께는 증착장치의 온도 균일도와 밀접한 관계가 있다.
이에 따라, 증착장치에 의한 CIGS 박막 증착시 CIGS 박막의 두께를 균일하게 할 수 있는 새로운 증착장치가 요구된다.
실시예는 향상된 신뢰성 및 효율을 가지는 태양전지를 제조할 수 있는 증착장치를 제공하고자 한다.
실시예에 따른 증착장치는, 본체부; 상기 본체부의 내부에 배치되고, 원료를 수용하는 적어도 하나 이상의 수용부; 및 상기 본체부의 외부에 배치되어, 상기 본체부를 감싸는 가열부를 포함하고, 상기 본체부는, 상기 본체부의 좌측 영역으로 정의되는 제 1 영역; 및 상기 본체부의 우측 영역으로 정의되는 제 2 영역을 포함하고, 상기 수용부는, 상기 제 1 영역 및 상기 제 2 영역에 배치된다.
실시예에 따른 증착장치는 본체부의 전 영역에 걸쳐 일체로 또는 분리되어 배치되는 적어도 하나 이상의 수용부(들)을 포함한다.
이에 따라, 실시예에 따른 증착장치는 원료를 수용하는 원료 수용부가 본체부의 전 영역에 걸쳐 배치될 수 있다.
종래에는, 원료를 수용하는 수용부는 본체부의 양단 중 적어도 하나의 일단에만 배치되었다. 이에 따라, 상기 수용부에서 기화되는 원료들이 기화되어 노즐 방향으로 이동할 때, 수용부가 있는 영역과 수용부가 없는 영역에서 기화되는 원료들의 양이 서로 상이하기 때문에, 본체 내부 영역에서 압력이 모두 균일하지 못한 문제점이 있었고, 이러한 압력 차이에 따라, 본체부의 각각의 영역에서 증발되는 원료 기체의 속도가 서로 상이함에 따라, 증착장치에 의해 기판 상에 박막을 증착할 때, 균일하지 못한 두께로 증착되는 문제점이 있었다.
이에 따라, 실시예에 따른 증착장치는, 본체부의 전 영역에 일체로 또는 분리하여 적어도 하나의 수용부(들)을 배치함으로써, 본체부의 전 영역에서 고르게 원료가 증발되어 기화되어 노즐 방향으로 이동될 수 있다.
따라서, 본체부의 전 영역에서 압력을 균일하게 유지할 수 있으므로, 증착장치에 의해 박막 증착시 균일한 두께의 박막층을 형성할 수 있따.
또한, 종래의 증착장치에 비해 본체부의 영역에서 차지하는 수용부의 용량을 증가시킬 수 있으므로, 보다 많은 원료를 수용할 수 있어 공정 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 증착장치의 개략적인 사시도를 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 A-A'를 따라서 절단한 제 1 실시예에 따른 증착장치의 단면을 도시한 도면이다.
도 3은 도 1의 A-A'를 따라서 절단한 제 2 실시예에 따른 증착장치의 단면을 도시한 도면이다.
도 4는 도 1의 A-A'를 따라서 절단한 제 3 실시예에 따른 증착장치의 단면을 도시한 도면이다.
도 5는 실시예에 따른 증착장치에 의해 제조되는 태양전지의 단면을 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 A-A'를 따라서 절단한 제 1 실시예에 따른 증착장치의 단면을 도시한 도면이다.
도 3은 도 1의 A-A'를 따라서 절단한 제 2 실시예에 따른 증착장치의 단면을 도시한 도면이다.
도 4는 도 1의 A-A'를 따라서 절단한 제 3 실시예에 따른 증착장치의 단면을 도시한 도면이다.
도 5는 실시예에 따른 증착장치에 의해 제조되는 태양전지의 단면을 도시한 도면이다.
실시예들의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 “상/위(on)”에 또는 “하/아래(under)”에 형성된다는 기재는, 직접(directly) 또는 다른 층을 개재하여 형성되는 것을 모두 포함한다. 각 층의 상/위 또는 하/아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
도면에서 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들의 두께나 크기는 설명의 명확성 및 편의를 위하여 변형될 수 있으므로, 실제 크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여, 실시예에 따른 증착장치를 설명한다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 제 1 실시예에 따른 증착장치(1000) 및 제 2 실시예에 따른 증착장치(2000)는 본체부(100), 수용부(200) 및 가열부(300)를 포함할 수 있다.
상기 본체부(100)는 다양한 형상을 가질 수 있다. 자세하게, 상기 본체부(100)는 상기 본체부(100)는 삼각 또는 사각 등 다양한 다각 형상 및 원형의 형상을 가질 수 있다. 그러나, 실시예는 이에 제한되지 않고, 상기 본체부(100)는 용도에 따라 다양한 형상을 포함할 수 있다.
상기 본체부(100)는 고온에 견딜 수 있는 다양한 물질을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 본체부(100)는 금속 또는 탄화규소 등 고온에 의해 변형되지 않는 다양한 물질을 포함할 수 있다.
상기 본체부(100)는 복수 개의 영역들을 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 본체부(100)는 상기 본체부(100)의 좌측 영역으로 정의되는 제 1 영역(1 area) 및 상기 본체부(100)의 우측 영역으로 정의되는 제 2 영역(2 area)으로 정의될 수 있다.
상기 수용부(200)는 상기 본체부(100)의 내부에 배치될 수 있다. 자세하게, 상기 수용부(200)는 상기 본체부(100)의 내부에 적어도 하나 이상 배치될 수 있다.
상기 수용부(200)는 원료를 수용할 수 있다. 즉, 상기 수용부(200)는 원료를 수용하기 위한 도가니 등을 포함할 수 있다.
상기 수용부(200)에는 상기 증착장치에 의해 기판 등에 증착하고자 하는 원료(R)들이 수용될 수 있다. 일레로, 실시예에 따른 증착장치는 태양전지 제조에 사용될 수 있으며, 구체적으로, 상기 증착장치는 기판에 광 흡수층을 증착하기 위해 상기 수용부(200)에 다양한 금속들을 수용할 수 있다.
자세하게, 상기 증착장치는 상기 기판 등에 CIGS 박막을 증착하기 위해, 상기 수용부(200)에 구리(Cu), 인듐(In), 갈륨(Ga) 및 셀레늄(Se) 중 적어도 하나의 금속을 포함할 수 있다.
상기 수용부(200)는 고온에 결딜 수 있는 다양한 물질들을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 수용부(200)는 금속 또는 탄화규소 등 고온에 의해 변형되지 않는 다양한 물질들을 포함할 수 있다.
상기 수용부(200)는 상기 본체부(100) 내에서 고정부(240)에 의해 고정될 수 있다.
상기 수용부(200)는 제 1 수용부(210) 및 제 2 수용부(220)를 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 수용부(200)는 상기 제 1 영역에 배치되는 제 1 수용부(210) 및 상기 제 2 영역에 배치되는 제 2 수용부(220)를 포함할 수 있다. 즉, 상기 본체부(100)의 좌측 영역 및 우측 영역에는 상기 제 1 수용부(210)와 상기 제 2 수용부(220)가 배치될 수 있다.
상기 제 1 수용부(210) 및 상기 제 2 수용부(220)는 서로 일체로 형성될 수 있다. 즉, 도 2에 도시되어 있듯이, 상기 제 1 수용부(210) 및 상기 제 2 수용부(220)는 서로 일체로 형성되고, 상기 본체부(100)의 중앙(C)을 기준으로 하여 제 1 영역 및 제 2 영역으로 구분될 수 있다.
자세하게, 상기 제 1 수용부(210) 및 상기 제 2 수용부(220)를 포함하는 상기 수용부(200)는 상기 본체부(100)가 연장하는 방향으로 연장되어 형성되고, 상기 본체부의 중앙 영역을 기준으로 하여 상기 제 1 수용부(210)가 배치되는 상기 제 1 영역과 상기 제 2 수용부(220)가 배치되는 상기 제 2 영역으로 구분될 수 있다.
또는, 상기 제 1 수용부(210) 및 상기 제 2 수용부(220)는 서로 분리되어 형성될 수 있다. 즉, 도 3에 도시되어 있듯이, 상기 제 1 영역에 배치되는 상기 제 1 수용부(210)와 상기 제 2 영역에 배치되는 상기 제 2 수용부(220)는 일정 거리만큼 서로 이격하여 배치될 수 있다.
이에 따라, 제 1 실시예 및 제 2 실시예에 따른 증착장치는 원료를 수용하는 원료 수용부가 본체부의 전 영역에 걸쳐 배치될 수 있다.
종래에는, 원료를 수용하는 수용부는 본체부의 양단 중 적어도 하나에만 배치되었다. 이에 따라, 상기 수용부에서 기화되는 원료들이 기화되어 노즐 방향으로 이동할 때, 각각의 위치마다 기화되는 원료들이 서로 상이하기 때문에, 본체 내부 영역에서 압력이 모두 균일하지 못한 문제점이 있었다. 즉, 수용부가 배치되는 영역과 수용부가 배치되지 않는 영역에서 원료 기체의 양이 서로 상이함에 따라 본체부 내부의 압력이 영역마다 상이하였다.
이러한 압력 차이에 따라, 본체부의 각각의 영역에서 증발되는 원료 기체의 속도가 서로 상이함에 따라, 증착장치에 의해 기판 상에 박막을 증착할 때, 균일하지 못한 두께로 증착되는 문제점이 있었다.
이에 따라, 실시예에 따른 증착장치는, 본체부의 전 영역에 일체로 또는 분리하여 적어도 하나의 수용부(들)을 배치함으로써, 본체부의 전 영역에서 고르게 원료가 증발되어 기화되어 노즐 방향으로 이동될 수 있다.
따라서, 본체부의 전 영역에서 압력을 균일하게 유지할 수 있으므로, 증착장치에 의해 박막 증착시 균일한 두께의 박막층을 형성할 수 있따.
또한, 종래의 증착장치에 비해 본체부의 영역에서 차지하는 수용부의 용량을 증가시킬 수 있으므로, 보다 많은 원료를 수용할 수 있어 공정 효율을 향상시킬 수 있다.
상기 가열부(300)는 상기 본체부(100)의 외부에 배치될 수 있다. 자세하게, 상기 가열부(300)는 상기 본체부(100)의 외부를 감싸면서 배치될 수 있다. 더 자세하게, 상기 가열부(300)는 상기 본체부(100)의 상면, 하면, 좌측면 및 우측면을 감싸면서 배치될 수 있다. 즉, 상기 가열부(300)는 상기 본체부(100) 외부의 전(全)면을 감싸면서 배치될 수 있다.
상기 가열부(300)는 다양한 열원을 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 가열부(300)는 탄소, 세라믹 및 석영 중 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있다. 상기 가열부(300)는 외부의 전원부를 통해 전원을 인가받을 수 있다.
상기 가열부(300)는 상기 본체부(100)를 가열할 수 있다. 자세하게, 상기 가열부(300)는 상기 본체부(100) 내에 배치되는 상기 수용부(200) 내에 수용된 원료들의 증발 온도 이상으로 가열될 수 있다. 이에 따라, 상기 수용부(200)내의 원료들은 기화될 수 있고, 기화된 원료들은 도 2의 패쓰(path)부(250)를 통해 화살표 방향을 따라 이동하여 상기 본체부(100) 내에서 노즐(400) 방향으로 이동되고, 증착 장치 하부에 배치되는 기판(S) 등에 박막층을 증착시킬 수 있다.
이하, 도 4를 참조하여, 제 3 실시예에 따른 증착장치(3000)를 설명한다. 제 3 실시예에 따른 증착장치에 대한 설명에서는 앞서 설명한 제 1 및 제 2 실시예에 따른 증착장치에 대한 설명과 동일 유사한 부분에 대한 설명은 생략한다. 즉, 제 3 실시예에 따른 증착장치에 대한 설명은 앞서 설명한 제 1 및 제 2 실시예에 따른 증착장치에 대한 설명과 본질적으로 결합된다.
도 3을 참조하면, 제 3 실시예에 따른 증착장치의 본체부(100)는 상기 본체부(100)의 좌측 영역으로 정의되는 제 1 영역(1 area), 상기 본체부(100)의 우측 영역으로 정의되는 제 2 영역(2 area) 및 상기 본체부(100)의 중앙 영역으로 정의되는 제 3 영역(3 area)로 정의될 수 있다.
또한, 제 3 실시예에 따른 증착장치의 수용부(200)는 제 1 수용부(210), 제 2 수용부(220) 및 제 3 수용부(230)를 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 수용부(200)는 상기 제 1 영역에 배치되는 제 1 수용부(210), 상기 제 2 영역에 배치되는 제 2 수용부(220) 및 상기 제 3 영역에 배치되는 제 3 수용부(230)를 포함할 수 있다. 즉, 상기 본체부(100)의 좌측 영역, 우측 영역 및 중앙 영역에는 상기 제 1 수용부(210), 상기 제 2 수용부(220) 및 상기 제 3 수용부(230)가 배치될 수 있다.
상기 제 1 수용부(210), 상기 제 2 수용부(220) 및 상기 제 3 수용부(230)는 서로 일체로 형성될 수 있다. 자세하게, 상기 제 1 수용부(210), 상기 제 2 수용부(220) 및 상기 제 3 수용부(230)는 서로 일체로 형성되고, 상기 본체부(100)가 연장하는 방향을 따라 제 1 영역, 제 2 영역 및 제 3 영역으로 구분될 수 있다.
또는, 상기 제 1 수용부(210), 상기 제 2 수용부(220) 및 상기 제 3 수용부(230)는 서로 분리되어 형성될 수 있다. 자세하게, 상기 제 1 영역에 배치되는 상기 제 1 수용부(210), 상기 제 2 영역에 배치되는 상기 제 2 수용부(220) 및 상기 제 3 영영에 배치되는 상기 제 3 수용부(230)는 일정 거리만큼 서로 이격하여 배치될 수 있다.
도 5에는 실시예에 따른 증착장치에 의해 제조되는 태양전지의 일례가 도시되어 있다.
도 5를 참조하면, 실시예에 따른 증착장치에 의해 제조되는 태양전지는 유리 또는 플라스틱을 포함하는 기판(S) 상에 후면 전극층(510), CIGS 광 흡수층(520), 버퍼층(530) 및 전면 전극층(530)을 순차적으로 적층하여 제조될 수 있다.
상기 후면 전극층(510)은 도전층일 수 있다. 상기 후면 전극층(510)으로 사용되는 물질의 예로서는 몰리브덴 등의 금속을 들 수 있다.
상기 광 흡수층(520)은 Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ족 계 화합물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 광 흡수층(520)은 구리-인듐-갈륨-셀레나이드계(Cu(In,Ga)Se2;CIGS계) 결정 구조, 구리-인듐-셀레나이드계 또는 구리-갈륨-셀레나이드계 결정 구조를 가질 수 있다.
상기 버퍼층(530)은 황화 카드뮴(CdS) 또는 산화아연(ZnO) 등을 포함할 수 있다.
상기 전면 전극층(540)은 산화물을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 전면 전극층(540)으로 사용되는 물질의 예로서는 알루미늄이 도핑된 징크 옥사이드(Al doped ZnC;AZO), 인듐 징크 옥사이드(indium zinc oxide;IZO) 또는 인듐 틴 옥사이드(indium tin oxide;ITO) 등을 들 수 있다.
실시예에 따른 증착장치는 태양전지 제조에 사용될 수 있다. 특히, 실시예에 따른 증착장치는 태양전지 제조시 광 흡수층 형성에 사용될 수 있다. 더 자세하게, 실시예에 따른 증착장치는 CIGS계 태양전지 제조에 사용될 수 있다. 즉, 실시예에 따른 증착장치는 수용부 내에 구리(Cu), 인듐(In), 갈륨(Ga) 및 셀레늄(Se) 중 적어도 하나의 금속을 수용하고, 각각의 금속들을 증발 온도까지 가열하여 기판 등에 CIGS 박막층을 형성할 수 있다.
이에 따라, 실시예에 따른 증착장치는 CIGS계 태양전지 제조시 본체부 내부 영역의 압력을 제어함으로써, CIGS 광 흡수층의 두께가 균일하도록 증착할 수 있고, 이에 따라, 향상된 신뢰성 및 효율을 가지는 CIGS계 태양전지를 제조할 수 있다.
상술한 실시예에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시예들을 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예들에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부한 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
Claims (9)
- 본체부;
상기 본체부의 내부에 배치되고, 원료를 수용하는 적어도 하나 이상의 수용부; 및
상기 본체부의 외부에 배치되어, 상기 본체부를 감싸는 가열부를 포함하고,
상기 본체부는,
상기 본체부의 좌측 영역으로 정의되는 제 1 영역; 및
상기 본체부의 우측 영역으로 정의되는 제 2 영역을 포함하고,
상기 수용부는, 상기 제 1 영역 및 상기 제 2 영역에 배치되는 증착장치. - 제 1항에 있어서,
상기 수용부는.
상기 제 1 영역에 배치되는 제 1 수용부; 및
상기 제 2 영역에 배치되는 제 2 수용부를 포함하는 증착장치. - 제 2항에 있어서,
상기 제 1 수용부 및 상기 제 2 수용부는 서로 이격하여 배치되는 증착장치. - 제 2항에 있어서,
상기 제 1 수용부 및 상기 제 2 수용부는 일체로 형성되는 증착장치. - 제 4항에 있어서,
상기 수용부는 상기 본체부가 연장하는 방향으로 연장되는 증착장치. - 제 1항에 있어서,
상기 본체부는, 상기 본체부의 중앙 영역으로 정의되는 제 3 영역을 더 포함하고,
상기 수용부는, 상기 제 1 영역, 상기 제 2 영역 및 상기 제 3 영역에 배치되는 증착장치. - 제 6항에 있어서,
상기 수용부는,
상기 제 1 영역에 배치되는 제 1 수용부;
상기 제 2 영역에 배치되는 제 2 수용부; 및
상기 제 3 영역에 배치되는 제 3 수용부를 포함하는 증착장치. - 제 1항에 있어서,
상기 원료는 구리(Cu), 인듐(In), 갈륨(Ga) 및 셀레늄(Se) 중 적어도 하나의 금속을 포함하는 증착장치. - 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 따른 증착장치를 이용하여 제조되는 태양전지.
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2014
- 2014-01-28 KR KR1020140010940A patent/KR20150089871A/ko not_active Application Discontinuation
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