KR20130022487A - Capturing system for silicone-series nano-particle and capturing/containg vessel using for the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 실리콘계 나노입자 포집 시스템 및 이에 사용되는 나노입자 포집/보관용기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 캐리어 가스에 의하여 유입되는 실리콘계 나노입자를 복수 개의 나노입자 용기에 포집/보관하여, 선택적으로 나노입자 용기를 분리, 박막 증착공정에 활용할 수 있는 실리콘계 나노입자 포집 시스템 및 이에 사용되는 나노입자 포집/보관용기에 관한 것이다. The present invention relates to a silicon-based nanoparticle capture system and a nanoparticle capture / storage container used therein, and more specifically, to collect / store silicon-based nanoparticles introduced by a carrier gas into a plurality of nanoparticle containers, and optionally, nano The present invention relates to a silicon-based nanoparticle capture system and a nanoparticle capture / storage container used therein for separating a particle container and utilizing the thin film deposition process.
태양전지 시장의 대부분을 차지하는 벌크형 실리콘 태양전지는 높은 효율에도 불구하고 높은 원가라는 한계가 있다. 이러한 한계를 극복하기 위한 시도로서 박막 태양전지가 활발히 연구되고 있다. Bulk silicon solar cells, which occupy most of the solar cell market, have a high cost despite their high efficiency. As an attempt to overcome this limitation, thin film solar cells have been actively studied.
박막 태양전지 형태 중 하나는 저가의 기판, 예를 들면 유리, 금속판 또는 플라스틱 상에 박막 형태로 실리콘, 게르마늄 등의 실리콘계 물질을 증착시킨 형태이며, 벌크형 실리콘 태양전지에 비하여 낮은 원가라는 장점과 함께, 하부 기판 특성에 따라 플렉서블 태양전지 등이 가능하다는 장점이 있다.One type of thin film solar cell is a thin film-type silicon-based material deposited on a low-cost substrate, for example, glass, metal plate or plastic, and has a low cost compared to bulk silicon solar cells. According to the characteristics of the lower substrate, there is an advantage that a flexible solar cell is possible.
더 나아가, 실리콘계 박막 태양전지의 효율을 향상시키고자 미리 합성된 실리콘계나노입자를 기판에 도입하는 기술이 있다. 상기 도입 기술로서 예를 들면 미리 합성된 나노입자를 함유하는 페이스트 또는 잉크 등을 박막 태양전지 기판에 도포시키는 기술이 있는데, 이 경우 미세한 크기 및 높은 표면적을 갖는 나노입자들이 외부에 노출되게 된다. 즉, 외부 공기나 조건에 나노입자들이 노출됨으로써 오염이 발생할 가능성이 높아지고, 더 나아가, 오염된 나노입자에 의하여 박막 태양전지의 효율이 떨어질 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여, 별도의 나노입자 용기를 이용하여, 나노입자를 포집/보관하는 기술이 필요로 한다.
Furthermore, there is a technique of introducing a silicon nano-particles synthesized in advance to the substrate in order to improve the efficiency of the silicon-based thin film solar cell. As the introduction technology, for example, a paste or ink containing pre-synthesized nanoparticles is applied to a thin film solar cell substrate. In this case, nanoparticles having a fine size and a high surface area are exposed to the outside. In other words, the exposure of the nanoparticles to outside air or conditions increases the likelihood of contamination, and furthermore, the efficiency of the thin film solar cell may be reduced by the contaminated nanoparticles. In order to solve this problem, a technique for capturing / storing nanoparticles using a separate nanoparticle container is required.
따라서 본 발명이 해결하려는 과제는 일정 압력이 유지되며, 나노입자를 가능한 외부에 노출시키지 않고 별도의 이송수단을 사용하지 않고서도 기판에 증착시킬 수 있는 나노입자 포집/보관용기를 이용한 나노입자 입자 포집시스템을 제공하는 것이다. Therefore, the problem to be solved by the present invention is to maintain a constant pressure, and to collect the nanoparticle particles using a nanoparticle capture / storage container that can be deposited on the substrate without using a separate transfer means without exposing the nanoparticles to the outside as possible To provide a system.
본 발명이 해결하려는 또 다른 과제는 상술한 나노입자 포집시스템을 이용하여, 나노입자를 효과적으로 포집/보관할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.
Another problem to be solved by the present invention is to provide a method that can effectively collect / store the nanoparticles using the above-described nanoparticle capture system.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 나노입자 포집시스템으로, 상기 시스템은 나노입자 및 캐리어 가스가 유입되는 유입라인; 상기 유입라인에 연결된 복수 개의 나노입자 포집/보관 용기; 상기 유입라인으로부터 유입된 캐리어 가스가 상기 나노입자 포집/보관 용기로부터 배출되는 캐리어가스 배출라인을 포함하며, 여기에서 상기 나노입자 포집/보관 용기는 상기 용기의 일 측에 구비되어, 상기 유입라인에 연결된 나노입자 유입부; 상기 용기 내에 구비되는 필터 스크린; 및 상기 필터 스크린을 통과한 캐리어 가스를 외부로 배출시키도록 상기 용기에 구비되며, 상기 캐리어가스 배출라인과 연결된 캐리어 가스 배출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 나노입자 포집시스템을 제공한다. In order to solve the above problems, the present invention is a nanoparticle collection system, the system is an inlet line through which the nanoparticles and the carrier gas; A plurality of nanoparticle collection / storage vessels connected to the inlet line; Carrier gas introduced from the inlet line includes a carrier gas discharge line is discharged from the nanoparticle capture / storage vessel, wherein the nanoparticle capture / storage vessel is provided on one side of the container, Connected nanoparticle inlets; A filter screen provided in the container; And a carrier gas discharge part provided in the container to discharge the carrier gas that has passed through the filter screen to the outside and connected to the carrier gas discharge line.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 필터 스크린은 상기 용기의 내측 단면에 구비되어, 상기 용기 내부를 수직의 제 1 공간 및 제 2 공간으로 분획하며, 상기 나노입자 유입부는 아래쪽의 제 1 공간에 구비되고, 상기 캐리어가스 배출부는 위쪽의 제 2 공간에 구비된다. According to one embodiment of the invention, the filter screen is provided in the inner cross section of the container, and partitions the inside of the container into a vertical first space and a second space, the nanoparticle inlet portion in the first space below The carrier gas discharge part is provided in the second space above.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 용기 내의 제 1 공간으로 유입된 나노입자는 상기 필터 스크린에 의하여 상기 제 2 공간으로 이동되지 못하며, 상기 나노입자를 유입시킨 캐리어 가스는 상기 필터 스크린을 지나 제 2 공간으로 이동되며, 상기 나노입자 유입부, 캐리어가스 배출부에는 각각 밸브가 구비된다. According to an embodiment of the present invention, the nanoparticles introduced into the first space in the container are not moved to the second space by the filter screen, and the carrier gas into which the nanoparticles are introduced passes through the filter screen. Moved to two spaces, the nanoparticle inlet, the carrier gas outlet is provided with a valve, respectively.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 나노입자 포집/보관 용기에는 상기 나노입자를 외부로 배출시킬 수 있는 나노입자 배출부가 구비되며, 상기 나노입자 유입라인으로부터 분기된 각각의 개별 라인이 상기 복수 개의 나노입자 포집/보관용기의 나노입자 유입부에 각각 체결된다. 또한, 상기 나노입자 포집/보관용기는 상기 나노입자 유입라인 및 캐리어가스 배출라인으로부터 분리될 수 있다. According to one embodiment of the invention, the nanoparticle collection / storage container is provided with a nanoparticle discharge unit for discharging the nanoparticles to the outside, each individual line branched from the nanoparticle inlet line is a plurality of It is fastened to the nanoparticle inlet of the nanoparticle collection / storage container, respectively. In addition, the nanoparticle collection / storage container may be separated from the nanoparticle inlet line and the carrier gas discharge line.
본 발명은 상기 또 다른 과제를 해결하기 위하여, 상술한 나노입자 포집시스템에 사용되는 나노입자 포집/보관 용기를 제공한다.
The present invention provides a nanoparticle capture / storage container used in the above-described nanoparticle capture system in order to solve the another problem.
본 발명에 따른 나노입자 포집시스템은 캐리어 가스와 함께 유입되는 나노입자를 하나의 유입라인에 연결된 복수 개의 나노입자 용기에 포집시킨다. 따라서, 일정 수준의 나노입자가 포집된 나노입자 용기는 유입시스템으로부터 분리되어, 포집/보관된 증착 시스템에 나노입자를 제공한다. 이때 나노입자의 외부 노출은 없기 때문에, 외부물질에 의한 나노입자 오염을 방지하며, 공정에 따라 복수 개의 나노입자 용기를 사용, 연속적인 나노입자 증착이 가능하다.
The nanoparticle collection system according to the present invention traps the nanoparticles introduced with the carrier gas into a plurality of nanoparticle containers connected to one inlet line. Thus, the nanoparticle vessel in which a certain level of nanoparticles are collected is separated from the inlet system, providing nanoparticles to the trapped / stored deposition system. In this case, since there is no external exposure of the nanoparticles, the nanoparticles are prevented from being contaminated by an external material, and a plurality of nanoparticle containers are used according to a process to enable continuous nanoparticle deposition.
도 1 및 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 나노입자 포집 시스템에서 사용되는 나노입자 용기의 단면도와 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 나노입자 포집시스템의 모식도이다.1 and 2 are a cross-sectional view and a perspective view of the nanoparticle container used in the nanoparticle collection system according to an embodiment of the present invention.
3 is a schematic diagram of a nanoparticle collection system according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명을 도면을 참조하여 상세하게 설명하고자 한다. 다음에 소개되는 실시예들은당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서 본 발명은 이하 설명된 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will now be described in detail with reference to the drawings. The following embodiments are provided as examples to ensure that the spirit of the present invention is fully conveyed to those skilled in the art. Therefore, the present invention is not limited to the embodiments described below, but may be embodied in other forms. In the drawings, the width, length, thickness, etc. of the components may be exaggerated for convenience. Like numbers refer to like elements throughout.
도 1 및 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 나노입자 포집 시스템에서 사용되는 나노입자 용기의 단면도와 사시도이다. 본 발명에서 상기 나노입자 용기는 주입되는 나노입자를 포집한 후, 증착을 위하여 보관하는 밀폐형 용기이므로, 본 명세서에서의 "포집 및 보관 용기"는 실질적으로 하나의 나노입자 용기를 지칭한다. 1 and 2 are a cross-sectional view and a perspective view of the nanoparticle container used in the nanoparticle collection system according to an embodiment of the present invention. In the present invention, since the nanoparticle container is a sealed container which collects the nanoparticles to be injected and then stores them for deposition, the "capture and storage container" herein refers to substantially one nanoparticle container.
도 1과 2를 참조하면, 나노입자 용기(10)의 일 측에는 캐리어 가스와 함께 나노입자가 유입되는 제 1 유입부(11)가 구비된다. 상기 제 1 유입부 (11)를 통하여 외부에서 제조된 나노입자가 아르곤 등과 같은 캐리어 가스가 상기 나노입자 용기(10) 내로 유입되며, 상기 제 1 유입부(11)에는 상기 캐리어 가스의 유입을 차단할 수 있는 제 1 밸브(12)가 구비될 수 있다. 1 and 2, one side of the
상기 제 1 유입부(11)를 통하여 유입된 나노입자는 상기 용기(10) 내에 체류하게 되는데, 본 발명에 따른 상기 나노입자 용기(10)에는 상기 나노입자의 외부 배출을 방지하는 필터 스크린(13)이 상기 용기(10) 내에 구비된다. 이때 아르곤과 같은 캐리어 가스의 배출을 원활히 촉진하기 위하여, 필터 스크린(13)은 용기(10) 내의 위쪽에 구비되는 것이 바람직하다. 이로써 필터 스크린(13) 위쪽으로 나노입자는 배출되지 않고, 다만 캐리어 가스만이 위쪽으로 배출되어, 용기 외부에 구비된 캐리어가스 배출부(14)을 통하여 배출된다. 본 발명의 일 실시예에서 상기 캐리어 가스 배출부(14)에는 별도의 제 2 밸브(15)가 구비될 수 있으며, 상기 캐리어가스 배출부(14)로부터 상기 나노입자 용기(10)는 탈부착될 수 있다. 이로써 목적하는 양의 나노입자를 용기에 주입한 후, 상기 제 2 밸브(15)를 먼저 폐쇄하고, 제 1 밸브(12)를 나중에 폐쇄함으로써 상기 나노입자 용기(10)는 닫힌 시스템이 된다. 이후, 상기 나노입자 보관용기(10)는 분리되어, 이동할 수도 있다. Nanoparticles introduced through the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 필터 스크린(13)이 구비된 나노입자 용기(10) 하부 공간의 일 측에는 나노입자 배출부(16)가 구비되는데, 상기 나노입자 배출부 (16)에는 또 다른 제 3 밸브(17)이 구비된다. According to one embodiment of the present invention, one side of the lower space of the
본 발명에서 상기 필터 스크린(13)은 용기 단면에 구비되어, 수직의 제 1 공간 및 제 2 공간으로 상기 용기 내부를 분획한다. 특히 아래쪽의 제 1 공간에는 나노입자가 유입되어, 포집/보관되고, 위쪽의 제 2 공간으로는 캐리어가스가 배출된다. 따라서, 아래쪽의 제 1 공간에는 나노입자 유입부가, 위쪽의 제 2 공간에는 캐리어가스 배출부가 구비되며, 상기 나노입자 유입부와 캐리어가스 배출부는 별도의 외부 라인과 연결될 수 있는 체결구조를 갖는 것이 바람직하다. 본 발명에 따르면, 나노입자 유입부로부터 상기 용기 내의 제 1 공간으로 유입된 나노입자는 상기 필터 스크린에 의하여 상기 제 2 공간으로 이동되지 못하며, 상기 나노입자를 유입시킨 캐리어 가스는 상기 필터 스크린을 지나 제 2 공간-캐리어가스 배출부를 통하여 배출된다. In the present invention, the
본 발명은 도 1에 도시된 나노입자 포집/보관용기를 이용한 나노입자 포집 시스템을 제공한다. The present invention provides a nanoparticle capture system using the nanoparticle capture / storage container shown in FIG.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 나노입자 포집시스템의 모식도이다.3 is a schematic diagram of a nanoparticle collection system according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 도 1에 도시된 나노입자 포집/보관용기가 나노입자 유입라인(20)에 연결된다. 상기 나노입자 유입라인(20)으로부터 분기된 각각의 개별 라인(20a, 20b, 20c)은 상기 나노입자 용기 각각의 나노입자 유입부(11)에 체결된다. 이로써 나노입자 유입라인(20)을 통하여 캐리어 가스에 의하여 유입된 나노입자는 도 1의 나노입자 포집/보관 용기로 유입된다. 상기 유입된 나노입자는 필터 스크린(13)에 의하여 걸러지며, 필터스크린(13) 아래 공간에 포집된다. 반면, 나노입자를 유입시킨 캐리어 가스는 다시 필터스크린(13) 위쪽에 구비된 캐리어가스 배출부(14)를 통하여 캐리어가스 배출라인(21)으로 배출된다. 따라서, 나노입자를 제조하는 장치(미도시)로부터 배출된 나노입자를 하나의 나노입자 유입라인에서 캐리어가스와 함께 동시에 유입시키고, 다시 상기 유입라인에 복수 개의 나노입자 용기를 유체연통하도록 연결시킴으로써, 복수 개의 나노입자 용기에서 나노입자를 동시에 포집시킬 수 있다. Referring to FIG. 3, the nanoparticle collection / storage container shown in FIG. 1 is connected to the
이후, 나노입자가 포집/보관된 나노입자 용기(10)를 유입라인(20)과 배출라인(21)으로부터 분리시킴으로써 이동가능한 나노입자 용기가 가능해지는데, 이때 도 1 및 2에 도시된 바와 같이, 나노입자 용기(10)에 연결된 유입, 배출부의 밸브를 폐쇄시킴으로써 용기를 닫힌 시스템으로, 이동가능하게 구성할 수 있다. Thereafter, the movable nanoparticle container becomes possible by separating the
본 발명에 따르면, 실리콘계 나노입자는 증착장치로의 이송과정 중 외부에 노출되지 않고, 도 3에 따른 시스템에 의하여 나노입자가 포집/보관된 도 1 및 2의 나노입자 보관용기를 밀봉된 상태에서 증착장치와 연결, 대기압 미만의 진공 상태가 유지되는 증착장치로 직접 나노입자를 이송시키므로, 나노입자의 오염 또는 입자 응집(aggregation), 그리고 오염 및 응착을 방지하기 위한 나노입자 표면처리 공정 등이 필요하지 않게 된다. According to the present invention, the silicon-based nanoparticles are not exposed to the outside during the transfer to the deposition apparatus, and the nanoparticle storage containers of FIGS. 1 and 2 in which the nanoparticles are collected / stored by the system according to FIG. 3 are sealed. Since the nanoparticles are directly transferred to the deposition apparatus, which is connected to the deposition apparatus and maintains a vacuum under atmospheric pressure, nanoparticle contamination or particle aggregation, and nanoparticle surface treatment process to prevent contamination and adhesion are necessary. You will not.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들을 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 한다.So far I looked at the center of the preferred embodiment for the present invention. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Therefore, the disclosed embodiments are to be regarded in an illustrative rather than a restrictive sense, and all differences within the equivalent scope should be construed as being included in the present invention.
Claims (9)
나노입자 및 캐리어 가스가 유입되는 유입라인;
상기 유입라인에 연결된 복수 개의 나노입자 포집/보관 용기;
상기 유입라인으로부터 유입된 캐리어 가스가 상기 나노입자 포집/보관 용기로부터 배출되는 캐리어가스 배출라인을 포함하며, 여기에서 상기 나노입자 포집/보관 용기는
상기 용기의 일 측에 구비되어, 상기 유입라인에 연결된 나노입자 유입부;
상기 용기 내에 구비되는 필터 스크린; 및
상기 필터 스크린을 통과한 캐리어 가스를 외부로 배출시키도록 상기 용기에 구비되며, 상기 캐리어가스 배출라인과 연결된 캐리어 가스 배출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 나노입자 포집시스템.Nanoparticle collection system, the system is
An inlet line into which the nanoparticles and the carrier gas are introduced;
A plurality of nanoparticle collection / storage vessels connected to the inlet line;
And a carrier gas discharge line from which the carrier gas introduced from the inlet line is discharged from the nanoparticle collection / storage container, wherein the nanoparticle collection / storage container is
It is provided on one side of the container, the nanoparticle inlet connected to the inlet line;
A filter screen provided in the container; And
And a carrier gas discharge part provided in the container to discharge the carrier gas that has passed through the filter screen to the outside and connected to the carrier gas discharge line.
상기 필터 스크린은 상기 용기의 내측 단면에 구비되어, 상기 용기 내부를 수직의 제 1 공간 및 제 2 공간으로 분획하는 것을 특징으로 하는 나노입자 포집시스템.The method of claim 1,
The filter screen is provided in the inner cross section of the container, the nanoparticle collection system, characterized in that to partition the interior of the container into a vertical first space and a second space.
상기 나노입자 유입부는 아래쪽의 제 1 공간에 구비되고, 상기 캐리어가스 배출부는 위쪽의 제 2 공간에 구비되는 것을 특징으로 하는 나노입자 포집시스템.The method of claim 2,
The nanoparticle inlet is provided in the first space below, the carrier gas discharge portion is provided in the second space of the nanoparticle collection system.
상기 용기 내의 제 1 공간으로 유입된 나노입자는 상기 필터 스크린에 의하여 상기 제 2 공간으로 이동되지 못하며, 상기 나노입자를 유입시킨 캐리어 가스는 상기 필터 스크린을 지나 제 2 공간으로 이동되는 것을 특징으로 하는 나노입자 포집시스템.The method of claim 3, wherein
Nanoparticles introduced into the first space in the vessel is not moved to the second space by the filter screen, the carrier gas introduced the nanoparticles are moved to the second space through the filter screen, characterized in that Nanoparticle Collection System.
상기 나노입자 유입부, 캐리어가스 배출부에는 각각 밸브가 구비되는 것을 특징으로 하는 나노입자 포집시스템.5. The method of claim 4,
The nanoparticle collection system, characterized in that the valve is provided in the nanoparticle inlet, the carrier gas outlet.
상기 나노입자 포집/보관 용기에는 상기 나노입자를 외부로 배출시킬 수 있는 나노입자 배출부가 구비되는 것을 특징으로 하는 나노입자 포집시스템.The method of claim 1,
The nanoparticle collection / storage container is a nanoparticle collection system, characterized in that provided with a nanoparticle discharge unit for discharging the nanoparticles to the outside.
상기 나노입자 유입라인으로부터 분기된 각각의 개별 라인이 상기 복수 개의 나노입자 포집/보관용기의 나노입자 유입부(11)에 각각 체결되는 것을 특징으로 하는 나노입자 포집시스템.The method of claim 1,
Each individual line branched from the nanoparticle inlet line is fastened to the nanoparticle inlet (11) of the plurality of nanoparticle capture / storage container, respectively.
상기 나노입자 포집/보관용기는 상기 나노입자 유입라인 및 캐리어가스 배출라인으로부터 분리될 수 있는 것을 특징으로 하는 나노입자 포집시스템.The method of claim 1,
The nanoparticle collection / storage container is characterized in that the nanoparticle inlet line and the carrier gas discharge line can be separated from the nanoparticle collection system.
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