KR20210077093A - 태양전지용 기판 제조 장치 - Google Patents

태양전지용 기판 제조 장치 Download PDF

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KR20210077093A
KR20210077093A KR1020190168164A KR20190168164A KR20210077093A KR 20210077093 A KR20210077093 A KR 20210077093A KR 1020190168164 A KR1020190168164 A KR 1020190168164A KR 20190168164 A KR20190168164 A KR 20190168164A KR 20210077093 A KR20210077093 A KR 20210077093A
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최우진
손창식
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신라대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 태양전지용 기판 제조장치에 관한 것으로, 기판 지지대 측면과 배면에 탈부착이 용이한 보호부(10)를 마련하여 박리 현상을 개선하고, 상기 보호부(10)를 볼팅 체결하고 쿨링 라인을 삽입하여 기판 지지대와 상기 보호부(10) 사이의 접촉 면적을 최소화 하고 열전도에 의한 온도 상승을 방지할 수 있는 태양전지용 기판 제조 장치이다.
본 발명에 따른 태양전지 기판 제조 장치는 태양전지용 기판에 박막을 형성하는 가스분사장치가 마련되는 기판지지대(S); 상기 기판지지대(S) 하단에 마련되어 가스가 배기되는 배기구(50); 상기 기판지지대(S)의 하단에서 상기 가스가 배기되는 표면에서 상기 기판지지대(S)의 측면을 포함하는 가장자리를 감싸는 보호부(10); 상기 보호부(10)는 상기 기판지지대(S)에서 이격 설치되어 사이 공간을 마련하되 상기 기판지지대(S)의 상단과 수평하게 마련되는 제3보호부(13); 상기 제3보호부(13)에서 연장되어 수직하게 마련되고 상기 기판지지대(S)에서 이격되는 제2보호부(12); 및 상기 제2보후부에서 연장되어 수직하게 마련되어 상기 제3보호부(13)과 평행하게 마련되는 제1보호부(11);로 구성되고, 상기 기판지지대(S)와 상기 보호부(10)를 연결하도록 다수개로 마련되는 볼팅부(30); 상기 보호부(10) 외주면에 다수개로 마련되어 냉각수가 이동되는 쿨링부(20); 상기 보호부(10)와 상기 기판지지대(S)의 이격된 사이 공간에 마련되어 상기 기판지지대(S)를 단열하는 단열재(40); 상기 배기구(50)는 가로축에서 상기 기판지지대(S)와 쳄버(51) 사이와 세로축에서 상기 쳄버(51) 하단면과 상단면 사이에 마련되는 것을 특징으로 한다.

Description

태양전지용 기판 제조 장치{MANUFACTURING APPARATUS OF PANEL FOR SOLAR CELL PANEL}
본 발명은 태양전지용 기판 제조 장치에 관한 것으로, 기판 지지대 측면과 배면에 탈부착이 용이한 보호부(10)를 마련하여 박리 현상을 개선하고, 상기 보호부(10)를 볼팅 체결하고 쿨링 라인을 삽입하여 기판 지지대와 상기 보호부(10) 사이의 접촉 면적을 최소화 하고 열전도에 의한 온도 상승을 방지할 수 있는 태양전지용 기판 제조 장치이다.
기존 CVD나 ALD 등의 화학기상 증착법은 기체 상태의 반응 물질을 기판에 분사하여 화학반응을 통하여 박막을 형성하는 것으로, 기판의 온도 및 가스분사 장치와의 거리는 반응 속도와 균일도에 큰 영향을 미치는 중요한 요소가 된다.
한편, 종래 CVD 공정 중 플라즈마를 사용하지 않고 별도의 클리닝(CLEANING) 공정이 없는 경우에는 기판의 온도와 거리를 조절하는 기판지지대(S)가 마련되고, 증착 공정 시 유지되는 온도와 반응 가스에 의해 노출되어 있는 기판지지대(S)의 측면 및 배면에 반응물의 증착 및 박리가 발생하여 쳄버 내부 오염에 따른 막질의 물성저하의 원이 된다.
또한, 가스 배기가 기판지지대(S)의 하부에 존재할 경우, 기판지지대(S)의 배면에 반응물의 증착 및 박리가 가속화되어 챔버 내부 및 기판지지대(S)의 오염으로 인해 사용 주기가 짧아져 생산성에 큰 영향을 미치는 문제점이 있다.
한국등록특허 제10-2001343호
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 기판 지지대의 측면과 배면에 탈부착이 용이한 보호부(10)가 마련된 태양전지용 기판 제조 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 기판 지지대와 보호부(10) 사이에 단열제가 마련되어 박리 현상이 개선된 태양전지용 기판 제조 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 태양전지용 기판의 온도를 일정하게 유지하여 고온 공정에 의한 기판 지지대의 변형을 막을 수 있는 태양전지용 기판 제조 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 기판 지지대의 하부가 반응가스에 노출되지 않도록 마련되어 기판 지지대의 증착 오염을 방지할 수 있는 태양전지용 기판 제조 장치를 제공할 수 있다.
발명이 해결하고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 태양전지 기판 제조 장치는,
태양전지용 기판에 박막을 형성하는 가스분사장치가 마련되는 기판지지대(S);
상기 기판지지대(S) 하단에 마련되어 가스가 배기되는 배기구(50);
상기 기판지지대(S)의 하단에서 상기 가스가 배기되는 표면에서 상기 기판지지대(S)의 측면을 포함하는 가장자리를 감싸는 보호부(10);
상기 기판지지대(S)의 상단과 수평하게 마련되는 제3보호부(13);
상기 제3보호부(13)에서 연장되어 수직하게 마련되고 상기 기판지지대(S)에서 이격되는 제2보호부(12); 및
상기 제2보후부에서 연장되어 수직하게 마련되어 상기 제3보호부(13)과 평행하게 마련되는 제1보호부(11);로 구성되고,
상기 기판지지대(S)와 상기 보호부(10)를 연결하도록 다수개로 마련되는 볼팅부(30);
상기 보호부(10) 외주면에 다수개로 마련되어 냉각수가 이동되는 쿨링부(20);
상기 보호부(10)와 상기 기판지지대(S)의 이격된 사이 공간에 마련되어 상기 기판지지대(S)를 단열하는 단열재(40);
상기 배기구(50)는 가로축에서 상기 기판지지대(S)와 쳄버(51) 사이와 세로축에서 상기 쳄버(51) 하단면과 상단면 사이에 마련되는 것을 특징으로 한다.
상기 과제의 해결 수단에 의해, 본 발명은 기판 지지대의 측면과 배면에 탈부착이 용이한 보호부(10)가 마련된 태양전지용 기판 제조 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 기판 지지대와 보호부(10) 사이에 단열제가 마련되어 박리 현상이 개선된 태양전지용 기판 제조 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 태양전지용 기판의 온도를 일정하게 유지하여 고온 공정에 의한 기판 지지대의 변형을 막을 수 있는 태양전지용 기판 제조 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 기판 지지대의 외측에 모서리마다 배기구(50)가 마련되어 기판 지지대 상부 중앙에 형성되는 플라즈마에 의해 대전된 입자가 기판 상면을 지나면서 증착되고 난 후 배기구(50)를 따라 배기되어 기판의 상면에 균일하게 증착될 수 있고, 기판 지지대의 하부면에는 배기되지 않아 코팅에 의한 오염 현상을 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 태양전지용 기판 제조장치의 코팅 증착 및 박리를 막아 챔버 내부 및 기판 지지대의 오염을 막을 수 있고 사용 수명을 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래 기술인 태양전지 기판 제조 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예로, 보호부(10)가 마련된 태양전지 기판 제조 장치이다.
도 3은 본 발명의 일실시예로, 보호부(10)와 볼팅부(30)가 마련된 태양전지 기판 제조 장치이다.
도 4는 본 발명의 일실시예로, 보호부(10), 쿨링부(20) 및 볼팅부(30)가 마련된 태양전지 기판 제조 장치이다.
도 5는 본 발명의 일실시예로, 보호부(10), 쿨링부(20), 볼팅부(30) 및 단열재(40)가 마련된 태양전지 기판 제조 장치이다.
도 6은 도 3에서 보호부(10)를 구체적으로 나타낸 태양전지 기판 제조 장치이다.
도 7은 도 3에서 배기구(50)의 위치를 구체적으로 나타낸 내양전지 기판 제조 장치이다.
도 8은 종래 태양전지 기판 제조 장치를 사용했을 때 기판지지대(S)가 오염되는 현상을 나타낸 사진이다.
본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명에 대한 해결하고자 하는 과제, 과제의 해결 수단, 발명의 효과를 포함한 구체적인 사항들은 다음에 기재할 실시 예 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.
본 발명은 도 2 내지 도 7에 나타난 바와 같이, 태양전지용 기판 제조 장치는 기판지지대(S), 보호부(10), 볼팅부(30), 쿨링부(20), 단열재(40) 및 배기구(50)로 구성된다.
상기 기판지지대(S)는 태양전지용 기판에 박막을 형성하는 가스분사장치가 마련되고 상기 기판을 지지한다.
도 1에 나타난 바와 같이 종래 기술의 경우 상기 기판지지대(S)의 하단에 배기구(50)가 마련되고 DEZ, H2O, H2S, B2H6등 유해 가스가 투입된다. 가 마련되어 상기 기판지지대(S)의 측면 및 배면에 반응물이 증착되고 박리 현상이 발생하여 챔버 내부 오염에 따른 막질의 물성 저하의 원인이 된다. 또한, 상기 배기구(50)가 상기 기판지지대(S)의 하부에 존재할 경우 반응물의 증착과 박리가 가속화되어 상기 기판지지대(S)의 오염으로 인해 생산성에 큰 영향을 미치게 된다.
본 발명의 경우 상기 기판지지대(S)의 측면과 배면의 모서리 가장자리에 상기 보호부(10)가 마련되어 종래의 문제점을 해결할 수 있다.
먼저, 상기 보호부(10)는 상기 기판지지대(S)의 하단에서 상기 가스가 배기되는 표면에서 상기 기판지지대(S)의 측면을 포함하는 가장자리를 감싸도록 마련된다. 상기 보호부(10)는 스테인레스 스틸 또는 알루미늄 재질로 구성되는 것이 바람직하다.
상기 보호부(10)는, 도 2에 나타난 바와 같이, 상기 기판지지대(S)와 완전히 결합하여 배기구(50)에 의해 배기되는 가스로부터 상기 기판지지대(S)를 보호할 수 있다. 상기 보호부(10)는 상기 기판지지대(S)에서 언제든지 탈부착 가능하도록 마련되는 것이 바람직하나, 볼팅 체결할 수 있다.
보다 구체적으로, 도 2에 나타난 바와 같이, 상기 보호부(10)는 제1보호부(11) 및 제2보호부(12)로 구성된다. 상기 제1보호부(11)은 상기 기판지지대(S)의 하단에 나란하게 마련되고 상기 제2보호부(12)는 상기 제1보호부(11)에 수직 방향으로 연장되어 상기 기판지지대(S)의 측면에 나란하게 마련된다. 상기 제1보호부(11)은 제2보호부(12)의 길이에 2배 내지 2.5배의 길이로 마련되는 것이 바람직하다. 상기 제1보호부(11)의 길이가 2배 미만인 경우 상기 제1보호부(11)의 길이가 짧아져 상기 배기구(50)에 의한 가스로부터 보호되지 못할 우려가 있고, 상기 제1보호부(11)의 길이가 2.5배를 초과하는 경우 상기 기판지지대(S)를 지지하는 펌핑포트(P)에 부딪혀 상기 제1보호부(11)이 떨어질 우려가 있으므로 상기 조건으로 실시되는 것이 바람직하다.
또한, 도 3 및 도 6에 나타난 바와 같이, 상기 보호부(10)는 제3보호부(13) 및 보호결합부(14)가 추가로 구성될 수 있다. 도 2에 마련되는 상기 보호부(10)는 상기 기판지지대(S)와 완전 결합되므로 기판지지대(S)에서 발생하는 열이 순환되지 못하는 문제가 발생할 수 있으므로 선택적으로 도 3 및 도 6에 나타난 방식으로 마련될 수 있다.
상기 제3보호부(13)은 상기 기판지지대(S)에서 이격 설치되어 사이 공간을 마련하되 상기 기판지지대(S)의 상단과 수평하게 마련된다. 도 6에 나타난 바와 같이, 상기 기판지지대(S)에 상기 제1보호부(11)이 용이하게 결합하기 위해 상기 기판지지대(S)의 상단 말단이 단차로 구성되는 보호결합부(14)가 마련되고, 상기 보호결합부(14)에 상기 제1보호부(11)이 위치하도록 마련된다.
상기 제3보호부(13)이 마련된 경우 상기 제1보호부(11)은 상기 제3보호부(13)과 평행하게 마련하되 상기 기판지지대(S)에서 이격 되어 결합되고, 상기 제2보호부(12)는 상기 제1보호부(11)에서 연장되어 수직하게 마련되고 상기 기판지지대(S)에서 이격되도록 구성된다. 상기 제3보호부(13)은 상기 제2보호부(12)와 동일한 길이로 마련되는 것이 바람직한데, 상기 제3보호부(13)이 상기 제2보호부(12) 길이보다 짧은 경우 상기 제2보호부(12)와 상기 기판지지대(S) 사이의 이격 공간이 좁아져 공기 순환이 어렵거나 상기 이격 공간에 삽입되는 단열재(40)의 삽입이 어려울 수 있고, 상기 제3보호부(13)이 상기 제2보호부(12) 길이보다 긴 경우 상기 배기구(50)의 위치가 상기 기판지지대(S)에서 너무 멀어지게 되어 전체 태양전지용 기판 제조 장치의 크기가 증가할 우려가 있으므로 상기 조건으로 실시되는 것이 바람직하다.
다음으로, 상기 볼팅부(30)는 상기 기판지지대(S)와 상기 보호부(10)를 연결하도록 다수개로 마련된다. 도 3에 나타난 바와 같이, 상기 볼팅부(30)는 상기 제3보호부(13)이 마련되어 상기 보호부(10)가 상기 기판지지대(S)와 이격된 경우 상기 보호부(10)를 결합하기 위한 것으로, 선택적으로 용이하게 결합 및 해체되도록 볼트와 나사에 의해 결합된다.
상기 볼팅부(30)는 상기 기판지지대(S)와 상기 보호부(10)의 접촉면적으로 최소화하기 위해 마련되는 것으로 열전도에 의한 상기 보호부(10)의 온도 상승을 방지하여 상기 보호부(10)의 수명을 연장할 수 있다.
다음으로, 상기 쿨링부(20)는 상기 보호부(10) 외주면에 다수개로 마련되어 냉각수를 이동한다. 도 4에 나타난 바와 같이, 상기 쿨링부(20)는 상기 보호부(10) 외주면에 PCW(Process Cooling Water) 라인을 삽입하여 고온 공정에서도 언제든지 상기 보호부(10)의 온도 상승을 방지할 수 있다.
다음으로, 상기 단열재(40)는 상기 보호부(10)와 상기 기판지지대(S)의 이격된 사이 공간에 마련되어 상기 기판지지대(S)를 단열한다. 도 5에 나타난 바와 같이, 상기 제3보호부(13)이 마련된 경우 상기 단열재(40)는 상기 기판지지대(S)와 상기 보호부(10) 사이에 삽입된다. 상기 단열재(40)가 삽입되면 상기 쿨링부(20)와 함께 열전도도에 의한 상기 보호부(10)의 온도 상승을 방지할 수 있다. 상기 단열제는 세라믹 계열의 재질로 마련되는 것이 바람직하다.
다음으로, 상기 배기구(50)는 상기 기판지지대(S)의 일측에 마련되어 가스가 배기되도록 마련된다. 도 7에 나타난 바와 같이, 상기 배기구(50)는 가로축에서 상기 기판지지대(S)와 쳄버(51) 사이와 세로축에서 상기 쳄버(51)의 하단면과 상단면 사이(P3)에 마련되는 것을 특징으로 한다.
상기 샤워헤드(52)는 반응가스가 상기 챔버(51) 내부로 분사되도록 돕는다.
도 1에 나타난 바와 같이, 종래의 경우 상기 기판지지대(S)의 하단에서 상기 중앙 펌핑포트(P) 사이(P1)에 마련되어, 도 8과 같이 상기 기판지지대(S)의 배면에 반응물의 증착 및 박리가 가속화되어 챔버 내부 및 기판지지대(S)의 오염으로 인해 사용 주기가 짧아져 생산성에 큰 영향을 미치는 문제점이 있다.
상기 배기구(50)는 가로축에서 상기 기판지지대(S)와 쳄버(51) 사이(P2)와 세로축에서 상기 쳄버(51) 하단면과 상단면 사이(P3)에 마련되어 상기 기판지지대(S) 하부가 상기 가스에 노출되지 않을 수 있다.
상기 과제의 해결 수단에 의해, 본 발명은 기판 지지대의 측면과 배면에 탈부착이 용이한 보호부(10)가 마련된 태양전지용 기판 제조 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 기판 지지대와 보호부(10) 사이에 단열제가 마련되어 박리 현상이 개선된 태양전지용 기판 제조 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 태양전지용 기판의 온도를 일정하게 유지하여 고온 공정에 의한 기판 지지대의 변형을 막을 수 있는 태양전지용 기판 제조 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 기판 지지대의 외측에 모서리마다 배기구(50)가 마련되어 기판 지지대 상부 중앙에 형성되는 플라즈마에 의해 대전된 입자가 기판 상면을 지나면서 증착되고 난 후 배기구(50)를 따라 배기되어 기판의 상면에 균일하게 증착될 수 있고, 기판 지지대의 하부면에는 배기되지 않아 코팅에 의한 오염 현상을 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 태양전지용 기판 제조장치의 코팅 증착 및 박리를 막아 챔버 내부 및 기판 지지대의 오염을 막을 수 있고 사용 수명을 향상시킬 수 있다.
이와 같이, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타나며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
S. 기판지지대
P. 펌핑포트
10. 보호부
11. 제1보호부
12. 제2보호부
13. 제3보호부
14. 보호결합부
20. 쿨링부
30. 볼팅부
40. 단열재
50. 배기구
51. 챔버
52. 샤워헤드

Claims (5)

  1. 태양전지용 기판에 박막을 형성하는 가스분사장치가 마련되는 기판지지대(S);
    가스가 배기되는 배기구(50); 및
    상기 기판지지대(S)의 하단에서 상기 가스가 배기되는 표면에서 상기 기판지지대(S)의 측면을 포함하는 가장자리를 감싸는 보호부(10);가 마련되는 것을 특징으로 하는 태양전지용 기판 제조장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 보호부(10)는 상기 기판지지대(S)에서 이격 설치되어 사이 공간을 마련하되,
    상기 기판지지대(S)의 상단과 수평하게 마련되는 제3보호부(13);
    상기 제3보호부(13)에서 연장되어 수직하게 마련되고 상기 기판지지대(S)에서 이격되는 제2보호부(12); 및
    상기 제2보후부에서 연장되어 수직하게 마련되어 상기 제3보호부(13)과 평행하게 마련되는 제1보호부(11);로 구성되고,
    상기 기판지지대(S)와 상기 보호부(10)를 연결하도록 다수개로 마련되는 볼팅부(30);가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 태양전지용 기판 제조장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 보호부(10) 외주면에 다수개로 마련되어 냉각수가 이동되는 쿨링부(20);가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 태양전지용 기판 제조장치.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 보호부(10)와 상기 기판지지대(S)의 이격된 사이 공간에 마련되어 상기 기판지지대(S)를 단열하는 단열재(40);가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 태양전지용 기판 제조장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 배기구(50)는,
    가로축에서 상기 기판지지대(S)와 쳄버(51) 사이와 세로축에서 상기 쳄버(51)의 하단면과 상단면 사이에 마련되는 것을 특징으로 하는 태양전지용 기판 제조장치.
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