KR20160024409A - 증착 장치 및 이를 이용한 박막 태양전지의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예는, 챔버, 상기 챔버 내에 위치하고, 복수의 기판을 수용하는 보트 및 상기 보트의 일측과 결합한 정류판을 포함하고, 상기 보트는 개방된 상면을 포함하고, 상기 복수의 기판은 상기 개방된 상면을 통해 직립 상태로 상기 보트 내에 수용되며, 상기 정류판은 상기 개방된 상면과 결합하고, 복수의 제1 홀들을 구비한 증착 장치를 개시한다.
Description
본 발명은 증착 장치 및 이를 이용한 박막 태양전지의 제조 방법에 관한 것이다.
석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예상되면서 이들을 대체할 여러 가지 대체 에너지에 대한 관심이 높아지고 있다. 그 중, 반도체 소자의 p-n 접합을 이용한 태양전지는 태양광 에너지를 직접 전기 에너지로 변화시키는 차세대 전지로서 각광받고 있다.
태양전지는 소재에 따라 결정질 또는 비정질 실리콘 태양전지, 화합물 태양전지, 염료감응 태양전지 등으로 구분될 수 있는데, 현재 결정질 실리콘 태양전지가 가장 널리 활용되고 있다. 그러나, 결정질 실리콘 태양전지는 발전효율에 비해 재료 단가가 높고, 제조 공정이 복잡한바, 이를 극복하기 위해 생산 단가가 저렴한 박막형 태양전지(Thin film solar cell)에 대한 관심이 고조되고 있으며, 그 중에서도 광전 변환 효율이 상대적으로 높은 CIS(Cu-In-Se)계 또는 CIGS(Cu-In-Ga-Se)계의 화합물반도체를 소재로 한 박막형 태양전지에 대한 연구가 증가하고 있다.
본 발명은 복수의 기판 상에 박막을 균일하게 형성할 수 있는 증착 장치 및 이를 이용한 박막 태양전지의 제조 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 일 실시예는, 챔버, 상기 챔버 내에 위치하고, 복수의 기판을 수용하는 보트 및 상기 보트의 일측과 결합한 정류판을 포함하고, 상기 보트는 개방된 상면을 포함하고, 상기 복수의 기판은 상기 개방된 상면을 통해 직립 상태로 상기 보트 내에 수용되며, 상기 정류판은 상기 개방된 상면과 결합하고, 복수의 제1 홀들을 구비한 증착 장치를 개시한다.
본 실시예에 있어서, 상기 복수의 기판은 서로 나란하고, 서로 일정간격 이격되어 배치되고, 상기 복수의 제1 홀들은 상기 복수의 기판들 사이의 위치에 대응하도록 형성될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 홀들의 전체 면적은 상기 개방된 상면의 면적의 50% 내지 80%일 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 보트는 상기 개방된 상면과 반대면인 하면을 포함하고, 상기 하면에는 복수의 제2 홀들이 형성될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 하면의 하부에 위치하는 팬을 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 팬은 회전에 의해 흡입력을 발생시킬 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 보트는 상기 상면과 상기 하면 사이에 측면들을 더 포함하고, 상기 측면들 중 서로 마주보는 한 쌍의 측면 들에는 개구부가 형성될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 챔버의 내벽에 히터를 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 복수의 기판들 상에 CIS 또는 CIGS 층이 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예는, 개방된 상면을 통해 보트 내에 복수의 기판들을 직립 상태로 위치시키고, 상기 상면에 정류판이 결합 하는 단계, 상기 챔버 내에 상기 보트가 위치하는 단계, 상기 복수의 기판들을 가열하는 단계 및 상기 챔버 내에 반응 가스를 공급하여 상기 복수의 기판들 상에 박막을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 정류판은 복수의 제1 홀들을 포함하고, 상기 반응 가스는 상기 복수의 제1 홀들을 통해 상기 보트 내부로 유입되는 박막 태양전지의 제조 방법을 개시한다.
본 실시예에 있어서, 상기 복수의 기판들은 서로 나란하고, 서로 일정간격 이격되어 배치되고, 상기 복수의 제1 홀들은 상기 복수의 기판들 사이의 위치에 대응하도록 형성되어, 상기 반응 가스는 상기 복수의 기판들 사이로 균일하게 유입될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 반응 가스는 셀레늄 가스와 수소 가스이고, 상기 박막은 CIS층 또는 CIGS층일 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 챔버는 내벽에 핫-월 방식으로 배치된 복수의 히터들을 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 홀들의 전체 면적은 상기 개방된 상면의 면적의 50% 내지 80%일 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 보트는 상기 개방된 상면과 반대면인 하면을 포함하고, 상기 하면에는 복수의 제2 홀들이 형성되며, 상기 복수의 제2 홀들을 통해 상기 보트 내의 상기 반응 가스가 배출될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 하면의 하부에 위치하는 팬을 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 팬은 회전에 의해 흡입력을 발생시킬 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 보트는 상기 상면과 상기 하면 사이에 측면들을 더 포함하고, 상기 측면들 중 서로 마주보는 한 쌍의 측면 들에는 개구부가 형성될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 복수의 기판 각각은 기재, 상기 기재 상에 형성된 후면 전극층 및 CIG계 금속 프리커서막(precusor)막이 형성될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 박막 상에 버퍼층과 투광성 전극층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 증착 장치는 복수의 기판 상에 박막을 균일하게 형성할 수 있다.
본 발명의 효과는 상술한 내용 이외에도, 도면을 참조하여 이하에서 설명할 내용으로부터도 도출될 수 있음은 물론이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 증착 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1의 보트를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2의 보트의 제1 정류판을 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 태양 전지를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 태양전지의 제조과정을 대략적으로 도시한 순서도이다.
도 2는 도 1의 보트를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2의 보트의 제1 정류판을 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 태양 전지를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 태양전지의 제조과정을 대략적으로 도시한 순서도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 첨부된 도면들에 도시된 본 발명에 관한 실시 예들을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 증착 장치를 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 2는 도 1의 보트를 개략적으로 도시한 사시도이며, 도 3은 도 2의 보트의 제1 정류판을 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 증착 장치(100)는 챔버(110), 복수의 기판(S)을 수용하는 보트(120), 및 보트(120)의 일측과 결합한 정류판(130)을 포함할 수 있다. 또한, 챔버(110) 내에 위치하고 보트(120)의 하부에 위치한 팬(140)을 더 포함할 수 있다.
챔버(110)는 증착 공정이 진행되는 증착 공간을 제공하며, 보트(120)의 출입을 위한 하나 이상의 출입구(미도시)와, 보트(120)의 이동을 위한 구동부(미도시) 등을 포함하고, 증착 공정의 압력 분위기를 제어하기 위한 진공 펌프(미도시), 반응 가스를 공급하기 위한 배관(미도시) 등이 연결될 수 있다.
챔버(110)는 히터(112)를 포함할 수 있다. 히터(112)는 복수 개가 챔버(110)의 내벽에 핫-월(hot-wall) 방식으로 배치될 수 있다. 즉, 복수의 히터(112)들은 보트(120)를 에워싸도록 배치될 수 있다. 히터(112)는 예를 들어 칸탈(Kanthal)로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
후술하는 바와 같이, 복수의 기판(S)들 상에 증착되는 박막은 CIS 또는 CIGS 층일 수 있는바, 복수의 기판(S)들은 증착 공정시 500℃ 이상의 고온 상태로 유지될 필요가 있다. 따라서, 핫-월 방식으로 복수의 히터(112)들을 배치함에 따라 복수개의 기판(S)들은 균일하게 가열될 수 있으며 이에 따라, 복수개의 기판(S)들 상에 형성되는 박막들의 균일성이 향상될 수 있다.
또한, 증착 공정시 공급되는 반응 가스인 셀렌화 수소는 챔버(110)의 부식을 유발할 수 있기 때문에, 챔버(110)의 내면은 부식 방지 물질이 코팅되어 있을 수 있다. 부식 방지 물질은 일 예로, 텅스텐일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
보트(120)는 복수의 기판(S)들을 수용하고, 챔버(110) 내부에 배치되어 복수의 기판(S)들 상에 박막이 형성되는 동안 복수의 기판(S)들을 지지할 수 있다. 보트(120)는 고온에서도 안정성을 유지할 수 있는 재질로 형성될 수 있다. 일 예로 보트(120)는 석영으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
보트(120)는 대략 직육면체 형상을 가지고, 개방된 상면을 포함할 수 있다. 복수의 기판(S)들은 개방된 상면을 통해 보트(120) 내에 직립 상태로 배치될 수 있다. 또한, 복수의 기판(S)들은 서로 나란하고, 서로 일정간격 이격 되도록 배치될 수 있다. 보트(120) 내에 복수의 기판(S)들이 배치된 후에는 개방된 상면에는 정류판(130)이 결합할 수 있다. 정류판(130)은 복수의 제1 홀(132)들을 포함하여, 반응 가스가 보트(120) 내부 전체에서 균일하게 확산되어 유입되도록 할 수 있다.
만일, 정류판(130)이 없는 경우는, 챔버(110) 내에서 대류하는 반응 가스가 직접 보트(120) 내로 유입됨으로써, 반응 가스의 기류를 제어하기 어렵기 때문에, 반응가스가 보트(120) 내부로 불균일하게 유입된다. 따라서, 복수의 기판(S)들 상에 형성되는 박막들이 서로 불균일하게 형성될 수 있다. 또한, 하나의 기판(S)에서도 기판(S)의 상부측과 하부측 사이, 및 기판(S)의 가장자리와 중앙부 간의 박막의 두께 등이 상이할 수 있다.
그러나, 본 발명에 의하면, 정류판(130)에 형성된 복수의 제1 홀(132)들은 보트(120) 내로 유입되는 반응 가스를 보트(120) 내부 전체로 확산시키고, 반응 가스의 균일한 흐름을 유도할 수 있다. 따라서, 복수의 기판(S)들 상에 박막들이 균일하게 형성될 수 있다.
이를 위해, 제1 홀(132)들은 서로 동일한 크기를 가지고, 서로 동일한 간격으로 이격되어 형성될 수 있다. 또한, 제1 홀(132)들의 전체 면적은 보트(120)의 개방된 상면의 면적의 50% 내지 80%로 형성될 수 있다. 제1 홀(132)들의 전체 면적이 개방된 상면 면적의 50%보다 작은 경우는, 보트(120) 내부로 유입되는 반응 가스의 양이 감소하기 때문에, 박막 형성의 효율이 감소할 수 있다. 반면에, 제1 홀(132)들의 전체 면적이 개방된 상면 면적의 80%보다 큰 경우는, 반응 가스가 균일하게 보트(120) 내부로 유입되기가 어려울 수 있다.
또한, 복수의 제1 홀(132)들은 복수의 기판(S)들 사이의 위치에 대응하도록 형성될 수 있다. 따라서, 비중이 큰 셀렌화수소 등과 같은 반응 가스가 이웃하는 두 개의 기판(S)들 사이로 직접 유입되므로, 박막의 증착 효율이 향상될 수 있다.
한편, 보트(120)는 개방된 상면과 반대면인 하면(122)을 포함하고, 하면(122)에는 복수의 제2 홀(123)들이 형성될 수 있으며, 보트(120)의 하부에는 팬(140)이 위치할 수 있다.
반응 가스는 제1 홀(132)들을 통해 보트(120) 내부로 유입되고, 박막 형성을 위한 반응을 한 후, 잔류하는 반응 가스는 제2 홀(123)들을 통해 보트(120) 외부로 배출될 수 있다. 배출된 반응 가스는 챔버(110) 내의 대류에 의해 다시 제1 홀(132)을 통해 보트(120) 내로 유입될 수 있다. 이와 같이, 제2 홀(123)들을 통해 반응 가스가 보트(120) 외부로 배출되면, 보트(120)로 유입되는 반응 가스의 기류가 균일하게 형성될 수 있고, 기류의 속도가 저감될 수 있으므로, 복수의 기판(S)들 상에 박막들의 증착 균일성 및 증착 효율이 향상될 수 있다.
한편, 팬(140)은 하면(122)의 하부에 위치하고, 회전에 의해 흡입력을 발생시킬 수 있다. 팬(140)의 흡입력에 의해, 제2 홀(123)들을 통과하지 못하고, 보트(120)의 하단부에 정체된 반응 가스는 강제적으로 보트(120)의 외부로 배출될 수 있다. 따라서, 보트(120)를 통과하는 반응가스의 기류는 더욱 균일한 흐름을 가질 수 있다.
보트(120)는 개방된 상면과 하면(122) 사이에 측면들(124,125,127,128)을 더 포함할 수 있으며, 측면들(124,125,127,128) 중 서로 마주보는 한 쌍의 측면들(124,125)에는 개구부(126)가 더 형성될 수 있다. 예를 들어, 개구부(126)가 형성된 한 쌍의 측면들(124,125)은 직립 상태로 배치된 복수의 기판(S)들과 수직한 면들일 수 있다.
반응가스는 개구부(126)들을 통해 보트(120) 내부로 유입 또는 배출될 수 있어, 박막을 형성하기 위한 반응에 참여하는 반응 가스가 증가하여, 박막의 증착 효율이 향상될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 태양전지(200)를 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 태양전지의 제조과정을 대략적으로 도시한 순서도이다.
먼저, 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 태양전지(200)는 기재(210)와 기재(210) 상에 순차적으로 적층된 후면 전극층(220), 광 흡수층(230), 버퍼층(240) 및 투광성 전극층(250)을 포함할 수 있다.
기재(210)는 투광성이 우수한 유리(Glass), 또는 폴리머 재질 등으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 유리로는 소다라임 유리(sodalime glass)를 사용할 수 있고, 폴리머로는 폴리이미드(polyimide)를 사용할 수 있으나, 이에 한정하지 않는다. 또한, 유리는, 외부의 충격 등으로부터 내부의 소자를 보호하고, 태양광의 투과율을 높이기 위해 철분이 적게 들어간 저철분 강화유리로 형성될 수 있다. 특히, 저철분 소다라임 유리는, 500℃가 넘는 공정온도에서 유리 내부의 Na이온이 용출되어, CIGS로 형성되는 광 흡수층(230)의 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
후면 전극층(220)은, 광전효과에 의해 형성된 전하를 수집하고, 광 흡수층(230)을 투과한 광을 반사시켜 광 흡수층(230)에 의해 재흡수될 수 있도록, 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al) 또는 구리(Cu) 등과 같은 전도성과 광 반사율이 우수한 금속 재질로 이루어질 수 있다. 특히, 후면 전극층(220)은 높은 전도도, 광 흡수층(230)과의 오믹(ohmic) 접촉, 셀레늄(Se) 분위기 하에서의 고온 안정성 등을 고려하여, 몰리브덴(Mo)을 포함하여 형성될 수 있다.
또한, 후면 전극층(220)에는 Na 등의 알카리 이온이 도핑될 수 있다. 예를 들어 CIGS 광 흡수층(230)의 성장시, 후면 전극층(220)에 도핑된 알카리 이온은 광 흡수층(230)에 혼입되어 광 흡수층(230)의 전도성을 향상시킬 수 있다. 이에 의해, 태양전지(200)의 개방전압(Voc)은 증가하여, 태양전지(200)의 효율이 향상될 수 있다. 또한, 후면 전극층(220)은 기재(210)와의 접합 및 후면 전극층(220) 자체의 저항 특성의 확보를 위해 다중 막으로 형성될 수도 있다.
광 흡수층(230)은, 구리(Cu), 인듐(In), 및 셀레늄(Se)을 포함하는 구리-인듐-셀레나이드(CIS)계 화합물로 형성되어 P형 반도체층을 이루며, 입사하는 태양광을 흡수한다. 또한, 광 흡수층(230)은, 구리(Cu), 인듐(In), 갈륨(Ga) 및 셀레늄(Se)을 포함하는 구리-인듐-갈륨-셀레나이드(Cu(In, Ga)Se2, CIGS)계 화합물로 형성될 수도 있다.
광 흡수층(230)은 도 1의 증착 장비(도 1의 100)를 이용하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 광 흡수층(230)은 CIG계 금속 프리커서막(precusor)막을 형성한 후, 셀렌화수소(H2Se) 가스 분위기에서 열처리함으로써 금속 프리커서막이 셀레늄(Se)과 반응하여 CIGS계 광 흡수층(230)을 형성하는 스퍼터링/셀레니제이션 법에 의해 형성할 수 있다.
버퍼층(240)은 광 흡수층(230)과 투광성 전극층(250) 간의 밴드 갭 차이를 줄이고, 광 흡수층(230)과 투광성 전극층(250) 계면 사이에서 발생할 수 있는 전자와 정공의 재결합을 감소시킨다. 이러한 버퍼층(240)은 예를 들어, 황화아연(Zinc sulfide, ZnS)로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
투광성 전극층(250)은, 광 흡수층(230)과 P-N접합을 이룬다. 또한, 투광성 전극층(250)은 ZnO:B, ZnO:Al, ZnO:Ga, ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide) 등과 같은 투명한 전도성 재질로 이루어져, 광전효과에 의해 형성된 전하를 포획한다. 또한, 도면에 도시하지는 않았으나, 투광성 전극층(250)의 상면은 입사하는 태양광의 반사를 줄이고, 광 흡수층(230)으로의 광 흡수를 증가시키기 위해, 텍스쳐링(Texturing)될 수 있다.
이하에서는 도 1 내지 도 5를 함께 참조하여, 박막 태양전지(200)의 제조 방법을 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 박막 태양전지(200)의 제조방법은, 보트(120) 내에 복수의 기판(S)을 장착하는 단계(S10), 챔버(110) 내에 보트(120)를 위치하는 단계(S20), 복수의 기판(S)을 가열하는 단계(S30), 챔버(110) 내에 반응 가스를 공급하는 단계(S40) 및 기판(S)을 반출하는 단계(S50)를 포함할 수 있다.
복수의 기판(S) 상에 형성되는 박막은 광 흡수층(230)인 CIS 층 또는 CIGS 층 일 수 있는바, 상기 복수의 기판(S)들 상에는 후면 전극층(220)과, CIG계 금속 프리커서막(precusor)막이 형성된 상태이다. CIG계 금속 프리커서막(precusor)막은 구리(Cu) 타겟, 인듐(In) 타겟, 갈륨(Ga) 타겟을 사용하여, 후면 전극층(120) 상에 스퍼터링 법 등에 의해 형성할 수 있다.
복수의 기판(S)들은 보트(120)의 개방된 상면을 통해, 보트(120) 내에 직립 상태로 위치하며, 복수의 기판(S)들이 장착된 보트(120)는 개방된 상면에 정류판(130)이 결합한 후, 챔버(110) 내로 위치할 수 있다.
보트(120)가 챔버(110) 내에 위치한 후에, 챔버(110)의 내벽에 핫-월 방식으로 배치된 복수의 히터(112)들에 의해 복수의 기판(S)들은 가열되며, 챔버(110) 내에는 반응 가스가 공급된다.
반응 가스는 셀레늄 가스와 수소 가스이며, 셀레늄 가스와 수소 가스는 챔버(110) 내에서 열 분해에 의해 셀렌화 수소를 형성할 수 있다. 셀렌화 수소는 챔버(110) 내에서 대류하며, 정류판(130)에 형성된 제1 홀(132)들을 통해 보트 내부로 유입되고, 기판(S)의 금속 프리커서막과 셀렌화 수소의 셀레늄(Se)이 반응하여 기판(S)상에는 CIGS계 광 흡수층(230)이 형성될 수 있다.
한편, 제1 홀(132)들은 보트(120) 내로 유입되는 반응 가스를 보트(120) 내부 전체로 확산시키고, 반응 가스의 균일한 흐름을 유도할 수 있다. 이를 위해, 제1 홀(132)들은 서로 동일한 크기를 가지고, 서로 동일한 간격으로 이격되어 형성될 수 있으며, 제1 홀(132)들의 전체 면적은 보트(120)의 개방된 상면의 면적의 50% 내지 80%로 형성될 수 있다. 또한, 증착 효율의 향상을 위해, 복수의 제1 홀(132)들은 복수의 기판(S)들 사이의 위치에 대응하도록 형성될 수 있다.
한편, 광 흡수층(230) 형성을 위한 반응을 한 후, 잔류하는 반응 가스는 보트(120)의 하면(122)에 형성된 제2 홀(123)들을 통해 보트(120) 외부로 배출될 수 있다. 또한, 하면(122)의 하부에는 팬(140)이 위치할 수 있다. 팬(140)은 회전에 의해 흡입력을 발생시켜 반응가스의 기류가 더욱 균일한 흐름을 가질 수 있도록 할 수 있다. 따라서, 복수의 기판(S)들 상에 광 흡수층(230)들은 균일하게 형성될 수 있다.
또한, 보트(120)는 개방된 상면과 하면(122) 사이에 측면들(124,125,127,128)을 더 포함할 수 있으며, 반응가스는 개구부(126)들을 통해 보트(120) 내부로 유입 또는 배출될 수 있어, 박막을 형성하기 위한 반응에 참여하는 반응 가스가 증가하여, 광 흡수층(230)들의 증착 효율이 향상될 수 있다.
광 흡수층(230)을 형성한 다음에는, 기판(S)들을 보트(120)에서 반출한 후, 광 흡수층(230) 상에 버퍼층(240) 및 투광성 전극층(250)을 형성하여, 박막 태양전지(200)를 형성할 수 있다.
버퍼층(240)은 일 예로, 황화카드뮴(Cadmium sulfide, CdS) 또는 황화아연(Znic sulfide, ZnS)을 포함할 수 있으며, 화학적 용액 성장법에 의해 형성할 수 있다. 투광성 전극층(250)은 ZnO:B, ZnO:Al, ZnO:Ga, ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide) 등과 같은 투명한 전도성 재질로 형성될 수 있다.
이와 같은 태양전지(200)는 투광성 전극층(220)을 분리하는 제1 스크라이빙 공정, 광 흡수층(230) 및 버퍼층(240)을 분리하는 제2 스크라이빙 공정, 및 투광성 전극층(220), 광 흡수층(230) 및 버퍼층(240)을 분리하는 제3 스크라이빙 공정에 의해 다수의 태양전지 유닛으로 분할될 수 있으며, 다수의 태양전지 유닛들은 서로 직렬로 연결될 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
100: 증착 장치
110: 챔버
112: 히터
120: 보트
130: 정류판
132: 제1 홀
140: 팬
200: 박막 태양전지
210: 기재
220: 후면 전극층
230: 광 흡수층
240: 버퍼층
250: 투광성 전극층
110: 챔버
112: 히터
120: 보트
130: 정류판
132: 제1 홀
140: 팬
200: 박막 태양전지
210: 기재
220: 후면 전극층
230: 광 흡수층
240: 버퍼층
250: 투광성 전극층
Claims (20)
- 챔버:
상기 챔버 내에 위치하고, 복수의 기판을 수용하는 보트; 및
상기 보트의 일측과 결합한 정류판;을 포함하고,
상기 보트는 개방된 상면을 포함하고, 상기 복수의 기판은 상기 개방된 상면을 통해 직립 상태로 상기 보트 내에 수용되며,
상기 정류판은 상기 개방된 상면과 결합하고, 복수의 제1 홀들을 구비한 증착 장치. - 제1항에 있어서,
상기 복수의 기판은 서로 나란하고, 서로 일정간격 이격되어 배치되고,
상기 복수의 제1 홀들은 상기 복수의 기판들 사이의 위치에 대응하도록 형성된 증착 장치. - 제1항에 있어서,
상기 홀들의 전체 면적은 상기 개방된 상면의 면적의 50% 내지 80%인 증착 장치. - 제1항에 있어서,
상기 보트는 상기 개방된 상면과 반대면인 하면을 포함하고,
상기 하면에는 복수의 제2 홀들이 형성된 증착 장치. - 제4항에 있어서,
상기 하면의 하부에 위치하는 팬을 더 포함하는 증착 장치. - 제5항에 있어서,
상기 팬은 회전에 의해 흡입력을 발생시키는 증착 장치. - 제1항에 있어서,
상기 보트는 상기 상면과 상기 하면 사이에 측면들을 더 포함하고,
상기 측면들 중 서로 마주보는 한 쌍의 측면 들에는 개구부가 형성된 증착 장치. - 제1항에 있어서,
상기 챔버의 내벽에 히터를 더 포함하는 증착 장치. - 제1항에 있어서,
상기 복수의 기판들 상에 CIS 또는 CIGS 층이 형성되는 증착 장치. - 개방된 상면을 통해 보트 내에 복수의 기판들을 직립 상태로 위치시키고, 상기 상면에 정류판이 결합 하는 단계;
상기 챔버 내에 상기 보트가 위치하는 단계;
상기 복수의 기판들을 가열하는 단계; 및
상기 챔버 내에 반응 가스를 공급하여 상기 복수의 기판들 상에 박막을 형성하는 단계;를 포함하고,
상기 정류판은 복수의 제1 홀들을 포함하고,
상기 반응 가스는 상기 복수의 제1 홀들을 통해 상기 보트 내부로 유입되는 박막 태양전지의 제조 방법. - 제10항에 있어서,
상기 복수의 기판들은 서로 나란하고, 서로 일정간격 이격되어 배치되고,
상기 복수의 제1 홀들은 상기 복수의 기판들 사이의 위치에 대응하도록 형성되어, 상기 반응 가스는 상기 복수의 기판들 사이로 균일하게 유입되는 박막 태양전지의 제조 방법. - 제10항에 있어서,
상기 반응 가스는 셀레늄 가스와 수소 가스이고,
상기 박막은 CIS층 또는 CIGS층인 박막 태양전지의 제조 방법. - 제10항에 있어서,
상기 챔버는 내벽에 핫-월 방식으로 배치된 복수의 히터들을 포함하는 박막 태양전지의 제조 방법. - 제10항에 있어서,
상기 홀들의 전체 면적은 상기 개방된 상면의 면적의 50% 내지 80%인 박막 태양전지의 제조 방법. - 제10항에 있어서,
상기 보트는 상기 개방된 상면과 반대면인 하면을 포함하고,
상기 하면에는 복수의 제2 홀들이 형성되며, 상기 복수의 제2 홀들을 통해 상기 보트 내의 상기 반응 가스가 배출되는 박막 태양전지의 제조 방법. - 제15항에 있어서,
상기 하면의 하부에 위치하는 팬을 더 포함하는 박막 태양전지의 제조 방법. - 제16항에 있어서,
상기 팬은 회전에 의해 흡입력을 발생시키는 박막 태양전지의 제조 방법. - 제10항에 있어서,
상기 보트는 상기 상면과 상기 하면 사이에 측면들을 더 포함하고,
상기 측면들 중 서로 마주보는 한 쌍의 측면 들에는 개구부가 형성된 박막 태양전지의 제조 방법. - 제10항에 있어서,
상기 복수의 기판 각각은 기재, 상기 기재 상에 형성된 후면 전극층 및 CIG계 금속 프리커서막(precusor)막이 형성된 박막 태양전지의 제조 방법. - 제10항에 있어서,
상기 박막 상에 버퍼층과 투광성 전극층을 형성하는 단계를 더 포함하는 박막 태양전지의 제조 방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020140111038A KR20160024409A (ko) | 2014-08-25 | 2014-08-25 | 증착 장치 및 이를 이용한 박막 태양전지의 제조 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020140111038A KR20160024409A (ko) | 2014-08-25 | 2014-08-25 | 증착 장치 및 이를 이용한 박막 태양전지의 제조 방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20160024409A true KR20160024409A (ko) | 2016-03-07 |
Family
ID=55539942
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020140111038A KR20160024409A (ko) | 2014-08-25 | 2014-08-25 | 증착 장치 및 이를 이용한 박막 태양전지의 제조 방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20160024409A (ko) |
-
2014
- 2014-08-25 KR KR1020140111038A patent/KR20160024409A/ko not_active Application Discontinuation
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