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WO2020075994A1 - 태양전지 제조장치 - Google Patents

태양전지 제조장치 Download PDF

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Publication number
WO2020075994A1
WO2020075994A1 PCT/KR2019/012481 KR2019012481W WO2020075994A1 WO 2020075994 A1 WO2020075994 A1 WO 2020075994A1 KR 2019012481 W KR2019012481 W KR 2019012481W WO 2020075994 A1 WO2020075994 A1 WO 2020075994A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
shower
chamber
solar cell
space
chalcogen
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Ceased
Application number
PCT/KR2019/012481
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
전찬욱
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Research Cooperation Foundation of Yeungnam University
Original Assignee
Research Cooperation Foundation of Yeungnam University
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
Priority claimed from KR1020190109817A external-priority patent/KR102332969B1/ko
Application filed by Research Cooperation Foundation of Yeungnam University filed Critical Research Cooperation Foundation of Yeungnam University
Publication of WO2020075994A1 publication Critical patent/WO2020075994A1/ko
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F19/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one photovoltaic cell covered by group H10F10/00, e.g. photovoltaic modules
    • H10F19/30—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one photovoltaic cell covered by group H10F10/00, e.g. photovoltaic modules comprising thin-film photovoltaic cells
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F71/00—Manufacture or treatment of devices covered by this subclass
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F77/00—Constructional details of devices covered by this subclass
    • H10F77/10—Semiconductor bodies
    • H10F77/12—Active materials
    • 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
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a solar cell manufacturing apparatus, and more particularly, to a selenium supply apparatus for manufacturing a thin film solar cell.
  • the solar cell has a p-n junction in which a p-type semiconductor layer and an n-type semiconductor layer are bonded, and sunlight reaches the p-n junction to generate photovoltaic power to generate electrical energy.
  • silicon semiconductor-based solar cells which are first-generation solar cells
  • development of a compound thin-film solar cell which is a second-generation solar cell, has been developed for reasons of light weight reduction, economic efficiency, productivity, and product applicability.
  • a material for use as a light absorbing layer in a compound thin film solar cell there is a chalcopyrite-based compound semiconductor material, for example, CuInSe2.
  • a chalcopyrite-based compound semiconductor material for example, CuInSe2.
  • CIGS quaternary compound containing copper-indium-gallium-selenium
  • CIGSS copper-indium-gallium-selenium-sulfur
  • CIGS or CIGSS is a multi-membered compound, it is very difficult to manufacture a light absorbing layer using such a material.
  • selenization performed during the manufacturing process of the light absorbing layer uses H2Se gas, which is highly toxic and corrosive, so requires caution in use, and has the disadvantage of additional cost due to the installation of a special waste gas treatment device.
  • selenium when forming a selenium layer by vapor deposition or evaporation, tends to form a gas having a high molecular weight, and uneven solidification rapidly occurs even in a small temperature gradient in the chamber, so that the light absorbing layer has an uneven selenium concentration gradient. It may have a, thereby reducing the chalcogenation reactivity and there is a problem of forming a light-repellent layer having a large surface roughness. These problems may reduce the efficiency of the solar cell.
  • the inventor of the present application has revealed that it is possible to supply uniform selenium vapor over a large area by using a porous medium in relation to the "nozzle-free selenium shower" process and apparatus presented in the Korean Registered Patent (Registration No. 10-1326770). .
  • the 4-inch area of NFS has been verified, and in order to utilize it as a device for mass production of CIGS, it must operate in an area of 0.7x1.6 m 2 or more.
  • graphite which is a representative porous medium, is not commercially supplied in a size of 0.7x1.2 m 2 or more, and thus has a limitation in that it is impossible to manufacture NFS required for mass production devices.
  • the present invention aims to solve the problem of providing a solar cell manufacturing apparatus capable of supplying uniform selenium vapor over a large area.
  • the present invention is to solve the problem of providing a solar cell manufacturing apparatus having a shower module having a size of 1.1x1.25 m 2 or more for mass production.
  • the chamber is provided to seat the substrate therein, so that the chalcogen component can be applied in a gaseous state to the substrate seated in the chamber, to accommodate the chalcogen source
  • a shower module including a plurality of shower heads having a space portion, and a first heater provided to heat the shower module in the chamber, each shower head, the pores provided so that the chalcogen source accommodated in the space portion passes through the shower head
  • each shower head is provided on the edge of the bottom member to form the space member and the space portion disposed to face one surface of the substrate seated in the chamber, and at least a part of the side wall having at least one through hole
  • a solar cell manufacturing apparatus is provided.
  • a chamber provided to seat a substrate therein, a plurality of first spaces for receiving a chalcogen source so that a chalcogen component can be applied in a gaseous state to a substrate seated in the chamber
  • the adjacent space is partitioned through a partition wall, and includes a shower module having one or more through-holes formed in the partition wall, and a first heater provided to heat the shower module in the chamber, wherein the shower module includes a first space part
  • a solar cell manufacturing apparatus is provided that includes pores provided so that the accepted chalcogen source passes through the shower module.
  • the solar cell manufacturing apparatus related to at least one embodiment of the present invention, it is possible to supply uniform selenium vapor over a large area, and it can correspond to a size of 1.1x1.25 m 2 or more for mass production. .
  • FIG. 1 is a schematic view showing a solar cell manufacturing apparatus according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 and 3 are views illustrating the shower module shown in FIG. 1.
  • FIG. 4 is a plan view showing the shower head.
  • FIG. 5 is a schematic view showing a solar cell manufacturing apparatus according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a plan view of the shower module illustrated in FIG. 5.
  • FIG. 1 is a schematic view showing a solar cell manufacturing apparatus 100 related to the first embodiment of the present invention
  • FIGS. 2 and 3 are views showing the shower module 200 shown in FIG. 1
  • FIG. 4 is a shower head It is a top view showing 210.
  • the solar cell may include a substrate 101, a lower electrode sequentially positioned on the substrate 101, a light absorbing layer, a buffer layer, and an upper electrode.
  • the substrate 101 is any structure capable of manufacturing a solar cell such as a wafer, chip, quartz substrate, glass substrate, or PCB substrate, and may be any type of substrate or a substrate on which various layers can be formed.
  • a substrate is a structure in which at least one layer including at least one of copper, indium, and gallium is formed on a substrate, or a structure in which a composite layer consisting of a copper layer, an indium layer, and a gallium layer is formed Can be
  • the light absorbing layer may include a material that absorbs sunlight and converts it into an electrical signal, and may include a p-type semiconductor material.
  • the light absorbing layer may include at least one of copper (Cu), indium (In), and gallium (Ga), for example.
  • the light absorbing layer may further include a chalcogenide material, for example, selenium (Se), sulfur (S), or a mixture thereof.
  • the light absorbing layer may include a quaternary material of copper-indium-gallium-selenium (CIGS) or may include a quaternary material of copper-indium-gallium-selenium-sulfur (CIGSS).
  • the solar cell manufacturing apparatus 100 is a device for introducing a chalcogenide material through a shower module 200 having a microporous structure and conducting a chalcogenation reaction, and uses a large area light absorbing layer for mass production. Can form.
  • the shower module 200 means NFS introduced in the background art, and means for mass production means that a light absorbing layer having a size of 1.1x1.25 m 2 or more is formed.
  • the solar cell manufacturing apparatus 100 includes a chamber 110, a shower module 200, and a first heater 130.
  • the solar cell manufacturing apparatus 100 includes a chamber 110 provided to seat the substrate 101 therein.
  • the chamber 110 includes a space portion capable of controlling the atmosphere.
  • the chamber 110 may be made of metal such as aluminum or stainless steel, tempered glass, quartz, or graphite.
  • the chamber 110 is made of a transparent material such as tempered glass or quartz, rapid heat treatment can be easily performed.
  • the solar cell manufacturing apparatus 100 is a space portion 211, 221 for receiving the chalcogen source, so that the chalcogen component is applied (F) to the substrate 101 seated in the chamber 110 in a gaseous state ,
  • a shower module 200 including a plurality of shower heads 210, 220, and 230 having 231.
  • the solar cell manufacturing apparatus 100 includes a first heater 130 arranged to heat the shower module 200 in the chamber 110.
  • the first heater 130 may be disposed inside the chamber or outside the chamber.
  • the solar cell manufacturing apparatus 100 includes a support 120 for supporting the substrate 101 in the chamber 110, and the support 120 includes a second heater for heating the substrate 101. can do.
  • the chalcogen source includes a chalcogen material selenium (Se) or sulfur (S), and may be in a fluid state, for example, gas or liquid.
  • the chalcogen source may be changed into a liquid phase or a gas phase depending on the temperature.
  • Each of the shower heads 210, 220, and 230 includes pores provided so that the chalcogen source accommodated in the space passes through the shower head.
  • the shower modules 200 and 300 may be formed of graphite or quartz having pores.
  • each shower head (210, 220, 230) constituting the shower module 200 may be formed of graphite having a density in the range of 1.75 g / cm 3 to 1.86 g / cm 3, for example.
  • it may be formed of graphite having a porosity in the range of 6% to 11%, and as another example, it may be quartz having fine pores.
  • the shower heads 210, 220, and 230 may be in the form of a block having a space portion with an open top. The block may have a substantially hexahedral (eg, cuboid) shape.
  • the shower module 200, the bottom member of each shower head (210, 220, 230) and one surface (101a) of the substrate 101 inside the chamber 110 may be installed so as to be spaced apart by a first interval, ,
  • the first gap may range from approximately 0.1 mm to approximately 3 mm, and inert gases may be filled therebetween.
  • Liquid chalcogenide source 151 may be supplied to the spaces 211, 221, and 231 of the showerhead.
  • the chalcogen source 151 is made of selenium
  • the solidified selenium is heated by heating the solid selenium to a temperature between 220 ° C. or higher, which is the melting point of selenium, and 685 ° C. (211, 221, 231).
  • the chalcogen source 151 in the liquid state can be drawn into the pores in each showerhead.
  • the pores in the shower head (210, 220, 230) is provided to pass only the gaseous chalcogenide gas, rather than directly passing through the liquid chalcogenide source.
  • the gaseous chalcogen (see symbol F) passing through the shower head is uniformly supplied to one surface 101a of the substrate 101.
  • the shower module 200 has a plurality of shower heads 210, 220, 230 arranged in a mosaic It can take the form.
  • the bottom member of the shower head (210, 220, 230) may have a first surface (bottom surface of the bottom member) facing the one surface (101a) of the substrate has a square shape.
  • the cross-sectional area of the first surface of the floor member is smaller than the cross-sectional area of one surface of the substrate 101 to which the chalcogen component is applied.
  • the first surface has a length (v) of one side. Is 0.7 m or more, and the length h of another side may be 0.55 m or more.
  • the thickness of the side wall 213 may be 1 cm or more.
  • the thickness of the side wall 213 and the bottom member 212 may be configured identically.
  • a plurality of through-holes 214, 224, and 234 are formed on the side walls 213, 223, and 233 of the shower heads 210, 220, and 230, and may be used for fastening between adjacent shower heads.
  • the shower module, the two adjacent shower heads (210, 220, 230) are arranged such that the sidewalls (213, 223, 233) of the through holes (214, 224, 234) are formed.
  • the solar cell manufacturing apparatus 100 is fastened to fix the shower heads through the through holes 214, 224, and 234 formed on each side wall of two adjacent shower heads 210, 220, and 230. Means 250.
  • the fastening means 250 may include a conventional screw and nut.
  • each showerhead has two showerheads to perform a function of uniformly maintaining the selenium vapor pressure in the space portion of the showerhead.
  • the spaces of two adjacent showerheads can be left in the form of a through hole to fluidly connect them.
  • fastening means may be provided in some of the through holes of two adjacent shower heads, and fastening means may not be provided in the remaining through holes.
  • the chalcogen component liquid chalcogen source
  • the chalcogen component is the bottom member 212, 222, 232 ) And side walls 213, 223, and 233, respectively.
  • the chalcogen component that has passed through the sidewall of one shower body may be moved to the space portion of the adjacent shower body through the through hole, or may be moved to the space portion of the adjacent shower body through the sidewall.
  • the first heater 130 may be composed of various types of heaters, such as an electric heater or a laser or induction heating heater or other combustion heater having a heating coil or a heating wire.
  • the first heater 130 may be configured in various forms such as a box type, a cylinder type, or a heating wire.
  • the first heater 130 is provided to dissipate heat toward the shower module 200 so that the liquefied selenium contained in the spaces 211, 222, and 232 vaporize.
  • the first heater 130 may be disposed on the open upper side of the spaces 211, 222 and 232 of the shower heads 210, 220 and 230.
  • the solar cell manufacturing apparatus 100 includes a chamber 110 provided to seat a substrate therein, and a chalcogen component applied to a substrate seated in the chamber in a gaseous state
  • the shower module 200 including a plurality of shower heads having a space for accommodating the chalcogen source, the first heater 130 and the chalcogen source 151 arranged to heat the shower module in the chamber It is accommodated, and includes a supply unit 140 provided to supply a chalcogen source to the space portion of each showerhead.
  • each shower head includes pores provided so that the chalcogen source accommodated in the space passes through the shower head, and each shower head is a floor member disposed to face one surface of the substrate seated in the chamber. And it is provided on the edge of the floor member to form the space portion, and includes a side wall having at least one through hole in at least a partial region.
  • the supply unit 140, the one or more accommodation unit 150 is accommodated chalcogen source 151, the third heater 160 provided to heat the accommodation unit 150 and the receiving unit and the space of the shower head fluid movement It may include one or more supply lines 170 provided to connect as possible. Further, the third heater may be provided to maintain the chalcogen source in the receiving portion in a liquid state. That is, the third heater 160 functions to heat the selenium accommodated in the accommodating unit 150 to be liquefied.
  • a plurality of supply parts may be provided for each shower head, and a plurality of supply lines may be provided for each shower head, and through this structure, the amount of selenium supplied in each shower head can be uniformly maintained.
  • FIG. 5 is a schematic view showing a solar cell manufacturing apparatus 200 according to a second embodiment of the present invention
  • FIG. 6 is a plan view of the shower module 300 shown in FIG. 5.
  • the solar cell manufacturing apparatus 200 related to the second embodiment differs from the solar cell manufacturing apparatus 100 related to the first embodiment only in the structure of the shower module 300, and the remaining components are the same.
  • the chalcogen component may be applied in a gaseous state to the chamber 210 provided to seat the substrate 201 therein, and the substrate seated in the chamber 210.
  • Has a plurality of first space portion (S1 to S9) for receiving the chalcogen source the adjacent first space portion (S1 to S9) is partitioned through the partition wall, the partition wall 330 has one or more through holes ( 341, 351 includes a formed shower module 30 and a first heater 230 provided to heat the shower module in the chamber 210.
  • the solar cell manufacturing apparatus 200 includes a support 220 for supporting the substrate 201 in the chamber 210, and the support 220 includes a second heater for heating the substrate 201. can do.
  • the shower module 300 includes pores provided to allow the chalcogen source accommodated in the first space units S1 to S9 to pass through the shower module 300.
  • the shower module 300 may be formed of graphite or quartz having pores.
  • the shower module 300 may be formed of graphite having a density in the range of 1.75 g / cm 3 to 1.86 g / cm 3 , for example.
  • the shower module may include graphite provided to have a predetermined porosity, and may be formed of graphite having a porosity in a range of 6% to 11%, for example, having fine pores. It can be quartz.
  • the shower module 300 includes a floor member 310 and a second space portion disposed to face one surface 201a of the substrate 201 seated in the chamber 210. It includes a side wall 320 provided on the edge of the member 310.
  • the partition wall 300 is located inside the sidewall 320 and includes a first member 340 extending in a first direction and a second member 350 arranged to intersect the first member 340. can do. At this time, the first member 340 and the second member 350 may be disposed to cross at right angles.
  • the first member 340 and the second member 350 are for preventing deformation of the shower module 300.
  • a graphite plate having a size of 1 X 1 m 2 may be bent by its own weight.
  • the first member 340 and the second member 350 function as a reinforcing member to prevent such sagging.
  • each of the first member 340 and the second member 350 may be configured in a continuous shape along a direction transverse to the sidewall 320, and a plurality of bars are intermittently spaced at predetermined intervals. It may be configured in a form arranged apart.
  • the second space portion is divided into a plurality of first space portions S1 to S9 by the first and second members.
  • the chalcogen component accommodated in any one of the first space portions S1 to S9 passes through the partition wall 330 or through holes 341 and 351, and another adjacent first space portion S1. To S9).
  • the bottom member 310, the side wall 320 and the partition wall 330 of the shower module 300 is integrally formed. That is, through the single shower module 300, the product of the horizontal and vertical lengths may constitute the floor member 310 having a size of 1.1x1.25 m 2 or more.
  • the solar cell manufacturing apparatus 200 is provided with a plurality of agents for accommodating the chalcogen source so that the chalcogen component is applied in a gaseous state to the chamber 210 provided inside the substrate, and the substrate mounted in the chamber.
  • a first heater (230) having a space portion, the adjacent space portion is partitioned through the partition wall (330), the shower module (300) having one or more through holes formed in the partition wall (330), and arranged to heat the shower module in the chamber )
  • a supply unit 240 disposed outside the chamber, the chalcogen source is received, and provided to supply the chalcogen source 251 to each first space.
  • the supply unit 240 includes one or more receiving units 250 in which the chalcogen source 251 is accommodated, and a third heater 260 provided to heat the receiving units 250.
  • the supply unit 240 includes one or more supply lines 270 provided to fluidly connect the receiving unit 250 and the first space units S1 to S9 of the shower head 300.
  • the third heater 260 may be provided to maintain the chalcogen source in the receiving portion 250 in a liquid state. That is, the third heater 260 functions to heat the selenium accommodated in the accommodating portion 250 to remain in a liquefied state.
  • a plurality of supply units 240 may be provided for each first space unit in the shower module, and a plurality of supply lines may be provided for each first space unit in the shower module. 1
  • the selenium supply in the space portion can be maintained uniformly.
  • the solar cell manufacturing apparatus it is possible to supply uniform selenium vapor over a large area, and it can correspond to a size of 1.1x1.25 m 2 or more for mass production.

Landscapes

  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

본 발명은 태양전지 제조장치에 관한 것으로, 대면적에 걸쳐 균일한 셀레늄 증기의 공급이 가능하고, 챔버 내에 안착된 기판에 칼코겐 성분이 기체 상태로 도포될 수 있도록, 칼코겐 소스가 수용되기 위한 공간부를 갖는 복수 개의 샤워 헤드를 포함하는 샤워 모듈을 포함하고, 각각의 샤워 헤드는 챔버 내에 공간부에 수용된 칼코겐 소스가 샤워 헤드를 통과하도록 마련된 기공을 포함하고, 챔버 내에 안착된 기판의 일면과 마주하도록 배치된 바닥부재 및 공간부를 형성하도록 바닥부재의 가장자리에 마련되며, 적어도 일부 영역에 하나 이상의 관통홀을 갖는 측벽을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

태양전지 제조장치
본 발명은 태양전지 제조장치에 관한 것으로, 특히, 박막태양전지 제조용 셀레늄공급 장치에 관한 것이다.
본 출원은 2018년 10월 12일자 한국 특허 출원 제10-2018-0121490호 및 2019년 9월 5일자 한국 특허 출원 제10-2019-0109817호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허 출원의 문헌들에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
태양 전지는 p-형 반도체 층과 n-형 반도체 층이 접합된 p-n 접합을 가지며, 상기 p-n 접합에 태양광이 도달하여 광기전력을 발생시켜 전기 에너지를 생성한다. 현재 1세대 태양 전지인 실리콘 반도체계 태양 전지가 주로 사용되고 있으나, 경박단소화, 경제성, 생산성, 제품 적용성 등을 이유로 2세대 태양 전지인 화합물 박막 태양 전지의 개발이 이루어 지고 있다.
화합물 박막 태양 전지에서의 광흡수층으로 사용되기 위한 물질로서 황동석(Chalcopyrite)계 화합물 반도체 물질이 있으며 예를 들어 CuInSe2이 있다. 또한, 구리-인듐-갈륨-셀레륨을 포함하는 사원 화합물을 CIGS로 지칭하고, 구리- 인듐-갈륨-셀레륨-황을 포함하는 물질을 CIGSS로 지칭하기도 한다.
한편, CIGS 또는 CIGSS는 다원 화합물이기 때문에, 이러한 물질을 사용한 광흡수층의 제조는 매우 어렵다. 또한, 특히 광흡수층의 제조 공정 중에 수행되는 셀렌화는 유독성과 부식성이 높은 H2Se가스를 사용하므로, 사용상 주의가 요구되며, 특수한 폐가스 처리장치 설치에 따른 추가비용이 발생하는 단점을 안고 있다. 또한, 셀레늄은, 증착이나 증발에 의한 셀레늄 층을 형성할 때에, 높은 분자량의 기체를 형성하는 경향이 크고, 챔버 내의 작은 온도 구배에도 불균일한 고상화가 빠르게 발생하므로, 광흡수층이 불균일한 셀레늄 농도 구배를 가질 수 있고, 이에 따라 칼코겐화 반응성이 저하되고 표면 거칠기가 큰 광츱수층을 형성시키는 문제점이 있다. 이러한 문제점들은 태양 전지의 효율을 감소시킬 우려가 있다.
본 출원의 발명자는 대한민국 등록 특허 (등록번호 10-1326770)에서 제시된 "노즐이 없는 셀레늄 샤워" 공정 및 장치와 관련하여, 다공성 매질을 이용하여 대면적에 걸쳐 균일한 셀레늄 증기의 공급이 가능함을 밝혔다.
이 기술은 Nozzle Free Shower (NFS)로 명명하여 학술지에 소개하였고, 기술의 우수성을 인정받아 2018년 3월호 Progress in Photovoltaics의 표지논문 (Vol 26, No. 3)으로 게재되었으며, 현재 한국에너지기술연구원으로부터 공인받은 태양전지 효율은 16.02%로서, 셀레늄 증기를 이용하여 제조한 Cu(In,Ga)Se2 (CIGS)박막태양전지 중 세계 최고 수준이다.
그러나, 4인치 면적의 NFS가 검증된 상태이며, CIGS 양산용 장치로서 활용하기 위해서는 0.7x1.6 m2 이상의 면적에서 작동해야한다. 한편, 대표적인 다공성 매질인 흑연은 시중에서 0.7x1.2 m2 이상의 크기로 공급되지 않기 때문에, 양산용 장치에 필요한 NFS를 제조할 수 없는 한계를 가진다.
본 발명은 대면적에 걸쳐 균일한 셀레늄 증기의 공급이 가능한 태양전지 제조장치를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
또한, 본 발명은 양산용 1.1x1.25 m2 이상의 크기의 샤워 모듈을 구비하는 태양전지 제조장치를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
상기한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 내부에 기판이 안착되도록 마련된 챔버, 챔버 내에 안착된 기판에 칼코겐 성분이 기체 상태로 도포될 수 있도록, 칼코겐 소스가 수용되기 위한 공간부를 갖는 복수 개의 샤워 헤드를 포함하는 샤워 모듈, 및 챔버 내 샤워 모듈을 가열하도록 마련된 제1 히터를 포함하고, 각각의 샤워 헤드는, 공간부에 수용된 칼코겐 소스가 샤워헤드를 통과하도록 마련된 기공을 포함하며, 각각의 샤워 헤드는, 챔버 내에 안착된 기판의 일면과 마주하도록 배치된 바닥부재 및 상기 공간부를 형성하도록 바닥부재의 가장자리에 마련되며, 적어도 일부영역에 하나 이상의 관통홀을 갖는 측벽을 포함하며, 태양전지 제조장치가 제공된다.
또한, 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 내부에 기판이 안착되도록 마련된 챔버, 챔버 내에 안착된 기판에 칼코겐 성분이 기체 상태로 도포될 수 있도록, 칼코겐 소스가 수용되기 위한 복수 개의 제1 공간부를 갖고, 인접하는 공간부는 격벽을 통해 구획되며, 상기 격벽에 하나 이상의 관통홀이 형성된 샤워 모듈, 및 챔버 내 샤워 모듈을 가열하도록 마련된 제1 히터를 포함하며, 샤워 모듈은, 제1 공간부에 수용된 칼코겐 소스가 샤워 모듈을 통과하도록 마련된 기공을 포함하는 태양 전지 제조 장치가 제공된다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 적어도 일 실시예와 관련된 태양전지 제조장치에 따르면, 대면적에 걸쳐 균일한 셀레늄 증기의 공급이 가능하고, 양산용 1.1x1.25 m2 이상의 크기에 대응할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예와 관련된 태양전지 제조장치를 나타내는 개략도이다.
도 2 및 도 3은 도 1에 도시된 샤워 모듈을 나타내는 도면들이다.
도 4는 샤워 헤드를 나타내는 평면도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예와 관련된 태양전지 제조장치를 나타내는 개략도이다.
도 6은 도 5에 도시된 샤워모듈의 평면도이다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 제조장치를 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명한다.
또한, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응되는 구성요소는 동일 또는 유사한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 하며, 설명의 편의를 위하여 도시된 각 구성 부재의 크기 및 형상은 과장되거나 축소될 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예와 관련된 태양전지 제조장치(100)를 나타내는 개략도이고, 도 2 및 도 3은 도 1에 도시된 샤워 모듈(200)을 나타내는 도면들이며, 도 4는 샤워 헤드(210)를 나타내는 평면도이다.
본 문서에서, 태양전지는 기판(101), 기판(101) 상에 순차적으로 위치하는 하부 전극, 광흡수층, 버퍼층, 및 상부 전극을 포함할 수 있다.
기판(101)은, 웨이퍼, 칩, 석영 기판, 유리 기판, 또는 PCB 기판 등 태양 전지를 제작할 수 있는 모든 구조체로서, 모든 형태의 기판 또는 다양한 층들이 형성될 수 있는 기판일 수 있다. 예를 들어, 본 문서에서 기판이라 함은 기재 상에 구리, 인듐, 갈륨 중 적어도 어느 하나를 포함하는 적어도 하나의 층이 형성된 구조체이거나, 구리층, 인듐층 및 갈륨층으로 이루어진 복합층이 형성된 구조체일 수 있다.
또한, 광흡수층은 태양 광을 흡수하여 전기적 신호로 변환하는 물질을 포함할 수 있고, p-형 반도체 물질을 포함할 수 있다. 광흡수층은, 예를 들어 구리(Cu), 인듐(In), 갈륨(Ga) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 또한, 광흡수층은 칼코겐계 물질을 더 포함할 수 있고, 예를 들어, 셀레늄(Se), 황(S), 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 광흡수층은 구리-인듐-갈륨-셀레늄(CIGS)의 4원계 물질을 포함하거나 또는 구리-인듐-갈륨-셀레늄-황(CIGSS)의 5원계 물질을 포함할 수 있다.
본 문서에서, 태양전지 제조장치(100)는 미세 기공체 구조를 갖는 샤워 모듈(200)을 통하여 칼코겐 물질을 칼코겐화 반응이 수행되는 기판 인입시키는 장치로서, 양산화를 위한 대면적의 광흡수층을 형성할 수 있다.
본 문서에서, 샤워모듈(200)은, 배경기술에서 소개한 NFS를 의미하며, 양산용이라 의미는, 1.1x1.25 m2 크기 이상의 광흡수층을 형성함을 의미한다.
본 발명의 일 실시예와 관련된 태양전지 제조장치(100)는 챔버(110), 샤워 모듈(200), 및 제1 히터(130)를 포함한다.
태양전지 제조장치(100)는 내부에 기판(101)이 안착되도록 마련된 챔버(110)를 포함한다. 상기 챔버(110)는 분위기 제어가 가능한 공간부를 포함한다. 또한, 상기 챔버(110)는, 알루미늄 또는 스테인레스 스틸과 같은 금속, 강화 유리, 석영, 또는 흑연으로 구성될 수 있다. 또한, 상기 챔버(110)가 강화 유리나 석영과 같은 투명한 물질로 구성되는 경우에는 급속 열처리가 용이하게 수행될 수 있다.
또한, 태양전지 제조장치(100)는 챔버(110) 내에 안착된 기판(101)에 칼코겐 성분이 기체 상태로 도포(F)될 수 있도록, 칼코겐 소스가 수용되기 위한 공간부(211, 221, 231)를 갖는 복수 개의 샤워 헤드(210, 220, 230)를 포함하는 샤워 모듈(200)을 포함한다. 또한, 태양전지 제조장치(100)는 챔버(110) 내 샤워 모듈(200)을 가열하도록 배치된 제1 히터(130)를 포함한다. 상기 제1 히터(130)는 챔버 내부에 배치될 수도 있고, 챔버 외부에 배치될 수 있다.
또한, 태양전지 제조장치(100)는 챔버(110) 내 기판(101)을 지지하기 위한 지지부(120)를 포함하며, 상기 지지부(120)는 기판(101)을 가열하기 위한 제2 히터를 포함할 수 있다.
상기 칼코겐 소스는, 칼코겐 물질인 셀레늄(Se) 또는 황(S)을 포함하며, 유동 상태, 예를 들어, 기체 또는 액체 상태일 수 있다. 이러한 상기 칼코겐 소스는 온도에 따라서 액상 또는 기상으로 변화할 수 있다.
각각의 샤워 헤드(210, 220, 230)는, 공간부에 수용된 칼코겐 소스가 샤워헤드를 통과하도록 마련된 기공을 포함한다.
또한, 본 문서에서, 샤워모듈(200, 300)은 기공을 갖는 흑연 또는 석영으로 형성될 수 있다. 또한, 샤워모듈(200)을 구성하는 각각의 샤워헤드(210, 220, 230)는 예를 들어, 1.75 g/cm3 내지 1.86 g/cm3 범위의 밀도를 가지는 흑연으로 형성될 수 있다. 또는, 예를 들어 6% 내지 11% 범위의 기공도(porosity)를 가지는 가지는 흑연으로 형성될 수 있으며, 다른 예로서 미세 기공을 가지는 석영(quartz)일 수 있다.
각각의 샤워 헤드(210, 220, 230)는, 챔버(110) 내에 안착된 기판(101)의 일면(101a)과 마주하도록 배치된 바닥부재(212, 222, 232) 및 상기 공간부(211, 221, 231)를 형성하도록 바닥부재(212, 222, 232)의 가장자리에 마련되며, 적어도 일부영역에 하나 이상의 관통홀(214, 224, 234)을 갖는 측벽(213, 223, 233)을 포함한다. 예를 들어, 샤워 헤드(210, 220, 230)는 상부가 개방된 공간부를 갖는 블록 형태일 수 있다. 상기 블록은 대략 육면체(예를 들어, 직육면체) 형상을 가질 수 있다.
상기 샤워모듈(200)은, 각각의 샤워헤드(210, 220, 230)의 바닥부재 및 챔버(110) 내부의 기판(101)의 일면(101a)이 제1 간격만큼 떨어져 배치되도록 설치될 수 있고, 예를 들어, 제1 간격은 대략 0.1 mm 내지 대략 3 mm 의 범위일 수 있고, 그 사이에는 불활성 가스들이 충진될 수 있다.
샤워헤드의 공간부(211, 221, 231)로 액상의 칼코겐 소스(151)가 공급될 수 있다. 예를 들어 칼코겐 소스(151)가 셀레늄으로 구성되는 경우에는, 셀레늄의 녹는점인 220℃ 이상 셀레늄의 끓는점인 685℃ 사이의 온도로 고체의 셀레늄을 가열하여 액상화된 셀레늄이 샤워헤드의 공간부(211, 221, 231)로 공급될 수 있다.
또한, 액체 상태의 칼코겐 소스(151)는 각각의 샤워헤드 내의 기공 내로 인입될 수 있다. 한편, 샤워헤드(210, 220, 230) 내 기공은 액체 상태의 칼코겐 소스을 직접적으로 통과시키지 않고, 기상화된 칼코겐 기체만 통과시킬 수 있도록 마련된다. 샤워헤드를 통과한 기체 상태의 칼코겐(부호 F 참조)은 기판(101)의 일면(101a)으로 균일하게 공급된다.
또한, 기판(101)의 일면에 양산용으로, 1.1x1.25 m2 이상의 크기의 광흡수층을 형성하기 위해서는, 샤워모듈(200)은 복수 개의 샤워헤드(210, 220, 230)가 모자이크 배열된 형태를 가질 수 있다.
또한, 샤워헤드(210, 220, 230)의 바닥부재는 기판의 일면(101a)과 마주하는 제1 면(바닥부재의 하부면)이 사각 형상을 가질 수 있다. 이때, 바닥부재의 상기 제1 면의 단면적은 칼코겐 성분이 도포될 기판(101)의 일면의 단면적보다 작게 되며, 예를 들어, 도 4를 참조하면, 제1 면은 한 변의 길이(v)가 0.7m 이상이고, 또 다른 한 변의 길이(h)가 0.55m 이상일 수 있다. 또한, 상기 측벽(213)의 두께는 1 cm 이상일 수 있다. 또한, 상기 측벽(213)의 두께 및 바닥부재(212)는 동일하게 구성될 수도 있다.
즉, 0.55x0.7 m2 크기의 샤워 헤드(210, 220, 230)를 3개 이상 연결함으로써 해결할 수도 있다. 이때, 샤워 헤드(210, 220, 230)의 측벽(213, 223, 233)에는 다수의 관통홀(214, 224, 234)을 형성하여, 인접하는 샤워 헤드끼리 체결하는 용도로 사용할 수 있다.
또한, 상기 샤워 모듈은, 인접하는 2개의 샤워헤드(210, 220, 230)가 관통홀(214, 224, 234)이 형성된 측벽(213, 223, 233)끼리 접촉하도록 배열된다.
또한, 또한, 태양전지 제조장치(100)는 인접하는 2개의 샤워헤드(210, 220, 230)의 각 측벽에 형성된 관통홀들(214, 224, 234)을 통과하여 샤워헤드들을 고정시키기 위한 체결수단(250)을 포함할 수 있다.
상기 체결수단(250)은 통상의 스크류 및 너트 등을 포함할 수 있다.
이와는 다르게, 각각의 샤워헤드에 마련된 복수 개의 관통홀(214, 224, 234) 중 적어도 일부의 관통홀은 샤워 헤드의 공간부 내 셀레늄 증기압을 균일하게 유지하는 기능을 수행하도록, 2개의 샤워 헤드를 인접하게 배열할 때, 인접하는 2개의 샤워헤드의 공간부들을 유체 이동 가능하게 연결하도록, 관통된 홀 형태로 남겨둘 수 있다.
예를 들어, 샤워모듈에서, 인접하는 2개의 샤워헤드의 관통홀 중 일부에는 체결수단이 마련되고, 나머지 관통홀에는 체결수단이 마련되지 않을 수 있다.
또한, 샤워바디(210, 220, 230)는, 공간부(211, 222, 232)에 칼코겐 성분(액상의 칼코겐 소스)이 수용되면, 상기 칼코겐 성분이 바닥부재(212, 222, 232) 및 측벽(213, 223, 233)을 각각 통과하도록 마련된다. 또한, 샤워모듈(200)에서, 하나의 샤워바디의 측벽을 통과한 칼코겐 성분은 관통홀을 통해 인접하는 샤워바디의 공간부로 이동되거나, 측벽을 통해 인접하는 샤워바디의 공간부로 이동 가능하다.
또한, 제1 히터(130)는, 열선 코일 또는 발열선 등을 갖는 전열식 히터나 레이저 또는 유도 가열식 히터, 기타 연소식 히터 등 다양한 형태의 히터로 구성될 수 있다. 또한, 제1 히터(130)는 박스형, 실린더형 또는 전열선 등의 다양한 형태로 구성될 수 있다.
제1 히터(130)는 공간부(211, 222, 232)에 수용된 액상화된 셀레늄이 기화하도록 샤워모듈(200) 측으로 열을 발산하도록 마련된다. 또한, 도 1을 참조하면, 제1 히터(130)는 샤워헤드(210, 220, 230)의 공간부(211, 222, 232)의 개방된 상부 측에 배치될 수 있다.
도 1을 참조하면, 또한, 본 발명의 일 실시예와 관련된 태양전지 제조장치(100)는 내부에 기판이 안착되도록 마련된 챔버(110), 챔버 내에 안착된 기판에 칼코겐 성분이 기체 상태로 도포될 수 있도록, 칼코겐 소스가 수용되기 위한 공간부를 갖는 복수 개의 샤워 헤드를 포함하는 샤워 모듈(200), 챔버 내에 샤워 모듈을 가열하도록 배치된 제1 히터(130) 및 칼코겐 소스(151)가 수용되고, 각각의 샤워헤드의 공간부로 칼코겐 소스를 공급하도록 마련된 공급부(140)를 포함한다.
전술한 바와 같이, 각각의 샤워 헤드는, 공간부에 수용된 칼코겐 소스가 샤워헤드를 통과하도록 마련된 기공을 포함하며, 각각의 샤워 헤드는, 챔버 내에 안착된 기판의 일면과 마주하도록 배치된 바닥부재 및 상기 공간부를 형성하도록 바닥부재의 가장자리에 마련되며, 적어도 일부영역에 하나 이상의 관통홀을 갖는 측벽을 포함한다.
또한, 공급부(140)는, 칼코겐 소스(151)가 수용된 하나 이상의 수용부(150), 수용부(150)를 가열하도록 마련된 제3 히터(160) 및 수용부 및 샤워헤드의 공간부를 유체 이동 가능하게 연결하도록 마련된 하나 이상의 공급 라인(170)을 포함할 수 있다. 또한, 제3 히터는 수용부 내의 칼코겐 소스를 액체 상태로 유지하도록 마련될 수 있다. 즉, 제3 히터(160)는 수용부(150) 내 수용된 셀레늄이 액상화된 상태로 유지되도록 가열하는 기능을 수행한다.
또한, 공급부를 샤워헤드 별로 복수 개로 구비할 수도 있고, 공급라인을 샤워헤드 별로 복수 개 구비할 수 있으며, 이러한 구조를 통해 각각의 샤워 헤드 내부의 셀레늄 공급량을 균일하게 유지시킬 수 있다.
또한, 도 5는 본 발명의 제2 실시예와 관련된 태양전지 제조장치(200)를 나타내는 개략도이고, 도 6은 도 5에 도시된 샤워모듈(300)의 평면도이다.
제2 실시예와 관련된 태양전지 제조장치(200)는 샤워모듈(300)의 구조에서만 제1 실시예와 관련된 태양전지 제조장치(100)와 차이를 가지며, 나머지 구성요소는 동일하다.
제2 실시예와 관련된 태양전지 제조장치(200)는 내부에 기판(201)이 안착되도록 마련된 챔버(210), 챔버(210) 내에 안착된 기판에 칼코겐 성분이 기체 상태로 도포될 수 있도록, 칼코겐 소스가 수용되기 위한 복수 개의 제1 공간부(S1 내지 S9)를 갖고, 인접하는 제1 공간부(S1 내지 S9)는 격벽을 통해 구획되며, 상기 격벽(330)에 하나 이상의 관통홀(341, 351)이 형성된 샤워 모듈(30) 및 챔버(210) 내 샤워 모듈을 가열하도록 마련된 제1 히터(230)를 포함한다.
또한, 태양전지 제조장치(200)는 챔버(210) 내 기판(201)을 지지하기 위한 지지부(220)를 포함하며, 상기 지지부(220)는 기판(201)을 가열하기 위한 제2 히터를 포함할 수 있다.
또한, 샤워 모듈(300)은, 제1 공간부(S1 내지 S9)에 수용된 칼코겐 소스가 샤워 모듈(300)을 통과하도록 마련된 기공을 포함한다.
상기 샤워 모듈(300)은 기공을 갖는 흑연 또는 석영으로 형성될 수 있다. 또한, 샤워모듈(300)은 예를 들어, 1.75 g/cm3 내지 1.86 g/cm3 범위의 밀도를 가지는 흑연으로 형성될 수 있다. 또는, 상기 샤워 모듈은 소정의 기공도를 갖도록 마련된 흑연을 포함하며, 예를 들어 6% 내지 11% 범위의 기공도(porosity)를 가지는 가지는 흑연으로 형성될 수 있으며, 다른 예로서 미세 기공을 가지는 석영(quartz)일 수 있다.
또한, 도 6을 참조하면, 상기 샤워 모듈(300)은, 챔버(210) 내에 안착된 기판(201)의 일면(201a)과 마주하도록 배치된 바닥부재(310) 및 제2 공간부를 형성하도록 바닥부재(310)의 가장자리에 마련된 측벽(320)을 포함한다.
또한, 상기 격벽(300)은 상기 측벽(320) 내측에 위치하며, 제1 방향으로 연장된 제1 부재(340) 및 제1 부재(340)와 교차하도록 배치된 제2 부재(350)를 포함할 수 있다. 이때, 제1 부재(340)와 제2 부재(350)는 직교하도록 교차하여 배치될 수 있다.
제1 부재(340) 및 제2 부재(350)는 샤워 모듈(300)의 변형을 방지하기 위한 것으로, 예를 들어, 1 X 1 m2 크기의 흑연판은 자중에 의해 휘어질 수 있으며, 제1 부재(340) 및 제2 부재(350)는 이러한 처짐을 방지하기 위한 보강 부재의 기능을 수행한다.
또한, 제1 부재(340) 및 제2 부재(350)는, 각각, 측벽(320)을 가로지르는 방향을 따라 연속적인 형태로 구성될 수도 있고, 단속적으로 복수 개의 바(bar)가 소정 간격으로 떨어져 배열된 형태로 구성될 수도 있다.
이때, 제2 공간부는 제1 및 제2 부재에 의하여 복수 개의 제1 공간부(S1 내지 S9)로 구획된다.
또한, 샤워모듈(300)에서, 어느 한 제1 공간부(S1 내지 S9)에 수용된 칼코켄 성분은 격벽(330) 또는 관통홀(341, 351)을 통과하여 인접한 또 다른 제1 공간부(S1 내지 S9)로 이동 가능하다.
또한, 샤워모듈(300)의 바닥부재(310), 측벽(320) 및 격벽(330)은 일체로 형성된다. 즉, 단일의 샤워 모듈(300)을 통해, 가로 길이 및 세로 길이의 곱이 1.1x1.25 m2 이상의 크기를 갖는 바닥부재(310)를 구성할 수도 있다.
또한, 태양전지 제조장치(200)는 내부에 기판이 안착되도록 마련된 챔버(210), 챔버 내에 안착된 기판에 칼코겐 성분이 기체 상태로 도포될 수 있도록, 칼코겐 소스가 수용되기 위한 복수 개의 제1 공간부를 갖고, 인접하는 공간부는 격벽(330)을 통해 구획되며, 상기 격벽(330)에 하나 이상의 관통홀이 형성된 샤워 모듈(300), 챔버 내에 샤워 모듈을 가열하도록 배치된 제1 히터(230) 및 챔버 외부에 배치되고, 칼코겐 소스가 수용되며, 각각의 제1 공간부로 칼코겐 소스(251)를 공급하도록 마련된 공급부(240)를 포함한다.
또한, 공급부(240)는, 칼코겐 소스(251)가 수용된 하나 이상의 수용부(250) 및 수용부(250)를 가열하도록 마련된 제3 히터(260)를 포함한다. 또한, 상기 공급부(240)는 수용부(250) 및 샤워헤드(300)의 제1 공간부(S1 내지 S9)를 유체 이동 가능하게 연결하도록 마련된 하나 이상의 공급 라인(270)을 포함한다.
또한, 제3 히터(260)는 수용부(250) 내의 칼코겐 소스를 액체 상태로 유지하도록 마련될 수 있다. 즉, 제3 히터(260)는 수용부(250) 내 수용된 셀레늄이 액상화된 상태로 유지되도록 가열하는 기능을 수행한다.
또한, 공급부(240)를 샤워모듈 내 제1 공간부 별로 복수 개로 구비할 수도 있고, 공급라인을 샤워모듈 내 제1 공간부 별로 복수 개 구비할 수 있으며, 이러한 구조를 통해 샤워모듈 내 각각의 제1 공간부의 셀레늄 공급량을 균일하게 유지시킬 수 있다.
위에서 설명된 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
본 발명의 적어도 일 실시예와 관련된 태양전지 제조장치에 따르면, 대면적에 걸쳐 균일한 셀레늄 증기의 공급이 가능하고, 양산용 1.1x1.25 m2 이상의 크기에 대응할 수 있다.

Claims (17)

  1. 내부에 기판이 안착되도록 마련된 챔버;
    챔버 내에 안착된 기판에 칼코겐 성분이 기체 상태로 도포될 수 있도록, 칼코겐 소스가 수용되기 위한 공간부를 갖는 복수 개의 샤워 헤드를 포함하는 샤워 모듈; 및
    챔버 내 샤워 모듈을 가열하도록 마련된 제1 히터를 포함하고,
    각각의 샤워 헤드는, 공간부에 수용된 칼코겐 소스가 샤워헤드를 통과하도록 마련된 기공을 포함하며,
    각각의 샤워 헤드는, 챔버 내에 안착된 기판의 일면과 마주하도록 배치된 바닥부재 및 상기 공간부를 형성하도록 바닥부재의 가장자리에 마련되며, 적어도 일부영역에 하나 이상의 관통홀을 갖는 측벽을 포함하는, 태양전지 제조장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 샤워 모듈은, 인접하는 2개의 샤워헤드가 관통홀이 형성된 측벽끼리 접촉하도록 배열된, 태양전지 제조장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    인접하는 2개의 샤워헤드의 각 측벽에 형성된 관통홀들을 통과하여 샤워헤드들을 고정시키기 위한 체결수단을 추가로 포함하는 태양전지 제조장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    샤워바디는, 공간부에 칼코겐 성분이 수용되면, 상기 칼코겐 성분이 바닥부재 및 측벽을 각각 통과하도록 마련되고,
    샤워모듈에서, 하나의 샤워바디의 측벽을 통과한 칼코겐 성분은 관통홀을 통해 인접하는 샤워바디의 공간부로 이동되거나, 측벽을 통해 인접하는 샤워바디의 공간부로 이동 가능한, 태양전지 제조장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    샤워모듈에서, 인접하는 2개의 샤워헤드의 관통홀 중 일부에는 체결수단이 마련되고, 나머지 관통홀에는 체결수단이 마련되지 않은 태양전지 제조장치.
  6. 제 2 항에 있어서,
    바닥부재는 기판의 일면과 마주하는 제1 면이 사각 형상을 갖고,
    바닥부재의 상기 제1 면의 단면적은 칼코겐 성분이 도포될 기판의 일면의 단면적보다 작은 태양전지 제조장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    제1 면은 한 변이 0.7m 이상이고, 또 다른 한 변이 0.55m 이상인 태양전지 제조장치.
  8. 내부에 기판이 안착되도록 마련된 챔버;
    챔버 내에 안착된 기판에 칼코겐 성분이 기체 상태로 도포될 수 있도록, 칼코겐 소스가 수용되기 위한 복수 개의 제1 공간부를 갖고, 인접하는 공간부는 격벽을 통해 구획되며, 상기 격벽에 하나 이상의 관통홀이 형성된 샤워 모듈; 및
    챔버 내에 샤워 모듈을 가열하도록 배치된 제1 히터를 포함하며,
    샤워 모듈은, 제1 공간부에 수용된 칼코겐 소스가 샤워 모듈을 통과하도록 마련된 기공을 포함하는 태양 전지 제조 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 샤워 모듈은, 챔버 내에 안착된 기판의 일면과 마주하도록 배치된 바닥부재 및 제2 공간부를 형성하도록 바닥부재의 가장자리에 마련된 측벽을 포함하며,
    상기 격벽은 상기 측벽 내측에 위치하며, 제1 방향으로 연장된 제1 부재 및 제1 부재와 교차하도록 배치된 제2 부재를 포함하며,
    제2 공간부는 제1 및 제2 부재에 의하여 복수 개의 제1 공간부로 구획되는, 태양 전지 제조 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    샤워모듈에서, 어느 한 제1 공간부에 수용된 칼코켄 성분은 격벽 또는 관통홀을 통과하여 인접한 또 다른 제1 공간부로 이동 가능한, 태양전지 제조장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    바닥부재, 측벽 및 격벽은 일체로 형성된, 태양 전지 제조 장치.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 샤워 모듈은 소정의 기공도를 갖도록 마련된 흑연을 포함하는, 태양전지 제조장치.
  13. 내부에 기판이 안착되도록 마련된 챔버;
    챔버 내에 안착된 기판에 칼코겐 성분이 기체 상태로 도포될 수 있도록, 칼코겐 소스가 수용되기 위한 공간부를 갖는 복수 개의 샤워 헤드를 포함하는 샤워 모듈;
    챔버 내 샤워 모듈을 가열하도록 배치된 제1 히터; 및
    칼코겐 소스가 수용되고, 각각의 샤워헤드의 공간부로 칼코겐 소스를 공급하도록 마련된 공급부를 포함하고,
    각각의 샤워 헤드는, 공간부에 수용된 칼코겐 소스가 샤워헤드를 통과하도록 마련된 기공을 포함하며,
    각각의 샤워 헤드는, 챔버 내에 안착된 기판의 일면과 마주하도록 배치된 바닥부재 및 상기 공간부를 형성하도록 바닥부재의 가장자리에 마련되며, 적어도 일부영역에 하나 이상의 관통홀을 갖는 측벽을 포함하는 태양전지 제조장치.
  14. 제 1 2 항에 있어서,
    공급부는, 칼코겐 소스가 수용된 하나 이상의 수용부;
    수용부를 가열하도록 마련된 제3 히터; 및
    수용부 및 샤워헤드의 공간부를 유체 이동 가능하게 연결하도록 마련된 하나 이상의 공급 라인을 포함하는 태양전지 제조장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    제3 히터는 수용부 내의 칼코겐 소스를 액체 상태로 유지하도록 마련된 태양전지 제조장치.
  16. 내부에 기판이 안착되도록 마련된 챔버;
    챔버 내에 안착된 기판에 칼코겐 성분이 기체 상태로 도포될 수 있도록, 칼코겐 소스가 수용되기 위한 복수 개의 제1 공간부를 갖고, 인접하는 2개의 제1 공간부는 격벽을 통해 구획되며, 상기 격벽에 하나 이상의 관통홀이 형성된 샤워 모듈;
    챔버 내에 샤워 모듈을 가열하도록 배치된 제1 히터; 및
    챔버 외부에 배치되고, 칼코겐 소스가 수용되며, 각각의 제1 공간부로 칼코겐 소스를 공급하도록 마련된 공급부를 포함하며,
    샤워 모듈은, 제1 공간부에 수용된 칼코겐 소스가 샤워 모듈을 통과하도록 마련된 기공을 포함하는, 태양전지 제조장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    공급부는, 칼코겐 소스가 수용된 하나 이상의 수용부;
    수용부를 가열하도록 마련된 제3 히터; 및
    수용부 및 샤워헤드의 공간부를 유체 이동 가능하게 연결하도록 마련된 하나 이상의 공급 라인을 포함하는 태양전지 제조장치.
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