KR101012518B1 - An apparatus and a method for forming electrode patterns of solar cell using multi-dispensing method - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 멀티 디스펜싱 방법을 이용한 태양전지의 전극 패턴 형성 장치 및 형성 방법에 관한 것이다. 좀 더 구체적으로, 본 발명은 태양전지의 전면에 형성되는 버스 바(bus bars) 및 핑거 바(finger bars)로 이루어지는 전극 패턴을 멀티 디스펜싱 노즐을 이용하여 비접촉 방식으로 페이스트(P)를 도포하여 형성함으로써, 실리콘 웨이퍼 손상 또는 파손이 방지되고, 전극 패턴이 규칙적인 형상을 가지며, 미세 선폭의 전극 패턴의 형성이 가능하고, 전극 패턴의 두께 조절 및 두께 증대가 용이하며, 초대형 실리콘 웨이퍼 기판 상에 전극 패턴의 구현도 가능하여 재료 절감, 제조 시간 단축, 태양전지의 효율성 증가, 및 생산성 증대 등의 효과를 갖는 멀티 디스펜싱 방법을 이용한 태양전지의 전극 패턴 형성 장치 및 형성 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an electrode pattern forming apparatus and a forming method of a solar cell using a multi-dispensing method. More specifically, the present invention by applying a paste (P) in a non-contact manner using an electrode pattern consisting of bus bars (finger bars) and finger bars (finger bars) formed on the front of the solar cell using a multi-dispensing nozzle By forming, the damage or breakage of the silicon wafer is prevented, the electrode pattern has a regular shape, the formation of the electrode pattern having a fine line width is possible, the thickness of the electrode pattern can be easily adjusted, and the thickness can be easily increased. The present invention relates to an electrode pattern forming apparatus and a method of forming a solar cell using a multi-dispensing method having an effect of implementing an electrode pattern, thereby reducing materials, reducing manufacturing time, increasing solar cell efficiency, and increasing productivity.
최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예측되면서 이들을 대체할 대체 에너지에 대한 관심이 높아지고 있다. 그 중에서도 태양전지는 에너지 자원이 풍부하고 환경오염에 대한 문제점이 없어 특히 주목 받고 있다. 태양전지는 통상적으로 반도체의 성질을 이용하여 태양광(photons) 에너지를 전기에너지로 변환시키는 장치를 지칭한다.Recently, as the prediction of depletion of existing energy sources such as oil and coal is increasing, interest in alternative energy to replace them is increasing. Among them, solar cells are particularly attracting attention because they are rich in energy resources and have no problems with environmental pollution. A solar cell generally refers to a device that converts photons energy into electrical energy using properties of a semiconductor.
도 1은 일반적인 태양전지의 기본적인 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.1 is a view schematically showing the basic structure of a typical solar cell.
도 1을 참조하면, 태양전지는 다이오드와 같이 p형 반도체(101)와 n형 반도체(102)의 접합 구조를 가지며, 태양전지에 빛이 입사되면 빛과 태양전지의 반도체를 구성하는 물질과의 상호작용으로 (-) 전하를 띤 전자와 전자가 빠져나가 (+) 전하를 띤 정공(holes)이 발생한다. 이들 전자와 정공이 이동하면 전류가 흐르게 되는데, 이를 광기전력효과(光起電力效果, photovoltaic effect)라 한다. 태양전지를 구성하는 p형 반도체(101) 및 n형 반도체(102) 중 전자는 n형 반도체(102) 쪽으로, 정공은 p형 반도체(101) 쪽으로 끌어 당겨져 각각 n형 반도체(101) 및 p형 반도체(102)와 접합된 전극(103, 104)으로 이동하게 된다. 이 때 이들 전극(103, 104)을 전선으로 연결하면 전기가 흐르므로 전력을 얻을 수 있다.Referring to FIG. 1, a solar cell has a junction structure of a p-
도 2는 종래 기술에 따른 단결정 실리콘 태양전지를 개략적으로 도시된 단면도이다.2 is a schematic cross-sectional view of a single crystal silicon solar cell according to the prior art.
도 2를 참조하면, 종래 기술에 따른 실리콘 태양전지는 제1 도전형 실리콘 기판(201), 제2 도전형 도전층(202), 반사방지막(205), 전면전극(203), 및 후면전극(204)을 포함한다. 실리콘 기판(201)에 이와 다른 도전형의 층인 제2 도전형 도전층(202)을 형성하면 p-n 접합이 형성되고, 이를 통해 p-n 구조가 구성된다. 상기 실리콘 기판(201)으로는 p형 실리콘 기판 및 n형 실리콘 기판이 모두 사용될 수 있 으며, 그 중 전자가 소수 캐리어인 p형 실리콘 기판은 소수 캐리어(carriers)의 수명 및 모빌리티(mobility)가 커서 가장 바람직하게 사용될 수 있다. p형 실리콘 기판에는 대표적으로 B, Ga, In 등의 3족 원소들이 도핑되어 있는데, p형 실리콘 기판에 P, As, Sb 등의 5족 원소들을 도핑함으로써 n형 도전층을 형성하고 이를 통해 p-n 접합을 형성할 수 있다.2, a silicon solar cell according to the related art includes a first
한편, 제2 도전형 도전층(202) 및 p-n 접합 형성 단계는 다양한 방식으로 수행될 수 있는데, 대표적으로 실리콘 기판을 확산로에 넣고 제2 도전형 도전층(202)을 형성할 수 있는 도펀트를 함유하는 가스를 주입한 후 확산로를 가열하는 방법과 반도체 기판의 일면에 도펀트를 함유하는 조성물을 도포하고 이를 확산로에 넣은 후 가열하는 방법이 사용된다. 전자의 방법은 실리콘 기판의 전 표면에 제 2 도전형 도전층(202)이 형성되므로, 실리콘 기판의 측단 가장자리 부분을 잘라내는 에지 아이솔레이션(edge isolation) 공정이 요구된다. 이를 통해 전면전극(203) 및 후면전극(204)의 전기적 연결을 막을 수 있다.Meanwhile, the second conductive
또한, 반사방지막(205)은 태양광에 대한 반사율을 낮추기 위한 것으로, 실리콘 기판(201)에 형성된 제2 도전형 도전층(202) 상에 형성된다. 반사방지막(205)은 대표적으로 플라즈마 화학기상증착법(PECVD), 화학기상증착법(CVD) 및 스퍼터링으로 이루어지는 군에서 선택되는 방법에 의해 형성될 수 있다. 반사방지막(205)과 제 2 도전형 도전층(202) 사이에는 부동층(미도시)이 추가로 형성될 수 있으며, 이러한 부동층은 대표적으로 실리콘옥사이드를 포함하여 이루어질 수 있다.In addition, the
또한, 전면전극(203)은 복수의 핑거 바(finger bar) 및 이러한 복수의 핑거 바를 전기적으로 연결하는 하나 이상의 버스 바(bus bar)를 포함하는 전극 패턴을 구비한다. 이러한 전면전극(203)은 반사방지막(205) 상에 형성되어 반사방지막(205)을 관통하면서 제2 도전형 도전층(202)과 연결된다. 전면전극(203)의 핑거 바(303a) 및 버스 바(303b)(후술하는 도 3 참조)는 대표적으로 은(Ag) 및 글래스프릿(glass frit)을 포함하는 페이스트로 이루어질 수 있으며, 후면전극(204)은 대표적으로 알루미늄 및 글래스프릿을 포함하는 페이스트로 이루어질 수 있다.In addition, the
상술한 전면전극(203) 및 후면전극(204)은 예를 들어, 전극 형성용 페이스트를 소정 패턴에 따라 도포한 후 열처리 공정에 의해 형성될 수 있다. 열처리를 통해 전면전극(203)은 반사방지막(205)을 뚫고 들어가 제2 도전형 도전층(202)과 연결되고(punch through), 실리콘 기판(201)에는 실리콘 기판(201)이 후면전극(204)과 접하는 면으로부터 소정 깊이까지 BSF(Back surface field)층(206)이 형성된다. 전면전극(203)의 형성 및 후면전극(204)의 형성은 그 순서가 제한되지 않으므로 어느 것을 먼저 형성하거나 또는 각각의 페이스트를 도포한 후 동시에 열처리하는 것도 가능하다.The
상기 도 1 및 도 2에 도시된 종래 기술의 따른 실리콘 태양전지는 2007년 4월 12일자에 "단결정 실리콘 태양전지 및 단결정 실리콘 태양전지의 전면전극 패턴"이라는 발명의 명칭으로 대한민국 특허출원 제 10-2007-0036077호로 출원되어, 2008년 10월 16일자에 공개된 대한민국 특허 공개 제 10-2008-0092583호에 상세히 기술되어 있다.The silicon solar cell according to the prior art illustrated in FIGS. 1 and 2 is a Korean patent application No. 10-A on April 12, 2007 named “front electrode pattern of a single crystal silicon solar cell and a single crystal silicon solar cell”. It is described in detail in Korean Patent Publication No. 10-2008-0092583, filed 2007-0036077, published October 16, 2008.
도 3a는 종래 기술에 따른 실리콘 태양전지의 복수의 핑거 바 및 하나 이상 의 버스 바로 이루어진 전극 패턴을 형성하기 위한 스크린 프린팅 방법을 설명하기 위해 개략적으로 도시한 도면이고, 도 3b는 종래 기술에 따른 스크린 프린팅 방법의 단계를 도시한 도면이다.3A is a schematic view illustrating a screen printing method for forming an electrode pattern including a plurality of finger bars and at least one bus bar of a silicon solar cell according to the prior art, and FIG. 3B is a screen according to the prior art. A diagram illustrating the steps of the printing method.
도 3a를 참조하면, 종래 기술에 따른 스크린 프린팅 방법에서는, 테이블(T) 상에 위치된 실리콘 웨이퍼(W), 및 실리콘 웨이퍼(W) 상에 위치되며 복수의 패턴 개구부(312)를 구비한 스크린(310)이 사용된다. 스크린(310)은 실리콘 웨이퍼(W) 상에서 갭(G) 높이만큼 이격되어 위치된다. 스크린(310)의 양단은 일정한 장력을 유지하기 위한 한 쌍의 프레임(314)에 고정 장착된다.Referring to FIG. 3A, in the screen printing method according to the related art, a screen having a silicon wafer W positioned on a table T and a plurality of
도 3b를 참조하면, 종래 기술에 따른 스크린 프린팅 방법의 단계 (1)에서 스크린(310) 상에 페이스트(P)가 제공되고, 스퀴지(squeegee: 316)가 페이스트(P)를 슬라이딩 방식으로 수평방향(A 방향)으로 밀어낸다. 그 후, 단계 (2)에서 스퀴지(316)가 제 1 패턴 개구부(312a)를 통과하면서 페이스트(P)를 실리콘 웨이퍼(W) 상으로 프린팅한다. 이 경우, 스퀴지(316)는 아랫방향(B 방향)으로 힘을 받아, 스크린(310)을 실리콘 웨이퍼(W)에 접촉시킨다. 그 후, 단계 (3)에서 스퀴지(316)가 제 2 패턴 개구부(312b)를 통과하면서 페이스트(P)를 실리콘 웨이퍼(W) 상으로 프린팅한다. 그 후, 단계 (4)에서 스퀴지(316)가 제 3 패턴 개구부(312c)를 통과하면서 페이스트(P)를 실리콘 웨이퍼(W) 상으로 프린팅한다. 한편, 단계 (2) 내지 단계 (4)에서는 스퀴지(316)가 계속 수평 방형으로 이동하면서 제 1 내지 제 3 패턴 개구부(312a,312b,312c)가 순차적으로 실리콘 웨이퍼(W)로부터 이격되어 스크린(310)이 실리콘 웨이퍼(W) 상에서 일정한 갭(G)(도 3a 참조)을 유지한 상태로 된다. 그 결과, 실리콘 웨이퍼(W) 상에 프린팅된 페이스트(P)가 전극 패턴(303)(즉, 복수의 핑거 바(303a) 또는 하나 이상의 버스 바(303b))을 형성한다. 그 후, 도 3a에 도시된 스크레이퍼(scraper: 318)를 사용하여 스크린(310) 상에 잔류하는 페이스트(P)가 제거된다.Referring to FIG. 3B, in step (1) of the screen printing method according to the related art, the paste P is provided on the
상술한 바와 같이, 스크린(310)과 스퀴지(316)를 이용한 종래 기술의 스크린 프린팅 방법은 다음과 같은 문제가 발생한다.As described above, the screen printing method of the related art using the
1. 스퀴지(316)는 스크린(310) 상에서 슬라이딩 방식으로 이동하면서 실리콘 웨이퍼(W) 상에 압력을 가한다. 이 경우, 스퀴지(316)가 이동하므로 실리콘 웨이퍼(W) 상에서 압력을 받는 부분의 위치도 계속 변하게 된다. 또한, 스퀴지(316)가 복수의 패턴 개구부(312) 상을 지날 때는 실리콘 웨이퍼(W)가 순간적으로 압력을 받지 않으므로, 실리콘 웨이퍼(W)의 상부면은 전체적으로 압력 편차가 발생하게 된다. 실리콘 웨이퍼(W)는 대략 0.2mm 정도의 매우 얇은 두께를 갖는다. 따라서, 종래 기술의 스크린 프린팅 방법을 사용하여 전극 패턴(303)(즉, 핑거 바(303a) 또는 버스 바(303b))을 형성할 때 실리콘 웨이퍼(W)가 상술한 압력 편차에 의해 손상되거나 또는 파손될 수 있다.1. The
2. 페이스트(P)가 실리콘 웨이퍼(W) 상으로 프린팅된 후, 스크린(310) 상에 잔류된 페이스트(P)가 스크레이퍼(318)에 의해 제거되어야 한다. 따라서, 잔류 페이스트(P)에 따른 재료가 소모되므로 비용이 증가하고, 잔류 페이스트(P)의 제거에 따른 공정 시간이 증가한다.2. After the paste P is printed onto the silicon wafer W, the paste P remaining on the
3. 또한, 전극 패턴(303)을 형성할 때, 복수의 핑거 바(303a)가 먼저 형성된 후, 복수의 핑거 바(303a)를 가로지르는 방향으로 하나 이상의 버스 바(303b))가 형성되어야 한다. 따라서, 전극 패턴(303)을 형성하는 공정 시간이 증가한다.3. In addition, when forming the
4. 스크린(310)을 사용하여 전극 패턴(303)을 형성하므로, 페이스트(P)와 스크린(310)의 복수의 패턴 개구부(312) 부분 간의 부착력에 의해 실리콘 웨이퍼(W) 상에 형성된 전극 패턴(303)의 형상이 불규칙하다. 도 3c를 참조하면, 종래 기술의 스크린 프린팅 방법을 사용하여 실리콘 웨이퍼(W) 상에 형성된 전극 패턴(303)의 양 측면부(303s)의 형상이 불규칙할 뿐만 아니라, 전극 패턴(303)의 폭 방향(즉, W1 방향)으로 퍼진 상태를 갖는 것을 알 수 있다. 전극 패턴(303)이 불규칙한 형상을 갖는 경우, 복수의 전극 패턴(303)이 서로 상이한 저항값을 갖게 되어 복수의 전극 패턴(303)에 흐르는 전류값도 상이하게 된다, 그 결과, 저항값이 낮은 전극 패턴(303)에 과도한 전류가 흐르게 되어 쇼트(short)가 발생하면 태양전지의 고장 발생 원인이 될 수 있다. 또한, 전극 패턴(303)이 폭 방향으로 퍼진 상태를 갖는 경우, 도 2에 도시된 반사방지막(205)을 통해 흡수되는 태양광 에너지의 값이 줄어든다. 따라서, 태양전지의 효율이 낮아진다.4. Since the
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점 중 적어도 하나 이상을 해결하기 위한 것으로, 태양전지의 전면에 형성되는 버스 바(bus bars) 및 핑거 바(finger bars)로 이루어지는 전극 패턴을 멀티 디스펜싱 방법을 이용하여 비접촉 방식으로 페이스트(P)를 도포하여 형성함으로써, 실리콘 웨이퍼 손상 또는 파손이 방지되고, 전 극 패턴이 규칙적인 형상을 가지며, 미세 선폭의 전극 패턴의 형성이 가능하고, 전극 패턴의 두께 조절 및 두께 증대가 용이하며, 초대형 실리콘 웨이퍼 기판 상에 전극 패턴의 구현도 가능하여 재료 절감, 제조 시간 단축, 태양전지의 효율성 증가, 및 생산성 증대 등의 효과를 갖는 멀티 디스펜싱 방법을 이용한 태양전지의 전극 패턴 형성 장치 및 형성 방법을 제공하기 위한 것이다.The present invention is to solve at least one or more of the above-described problems of the prior art, using a multi-dispensing method of the electrode pattern consisting of bus bars (finger bars) and bus bars formed on the front surface of the solar cell By applying the paste (P) in a non-contact manner to prevent damage or damage to the silicon wafer, the electrode pattern has a regular shape, it is possible to form an electrode pattern of fine line width, and to control the thickness of the electrode pattern It is easy to increase the thickness and can also implement the electrode pattern on the ultra-sized silicon wafer substrate, so that the electrode of the solar cell using a multi-dispensing method that has the effect of saving material, shortening manufacturing time, increasing efficiency of the solar cell, and increasing productivity It is for providing a pattern forming apparatus and a forming method.
본 발명의 제 1 특징에 따르면, 멀티 디스펜싱 방법을 이용한 태양전지의 전극 패턴 형성 장치에 있어서, 실리콘 웨이퍼(W) 상에 태양전지의 전면 전극을 구성하는 제 1 전극 패턴을 형성하기 위한 하나 이상의 제 1 노즐 홀을 구비한 제 1 디스펜싱 노즐; 상기 실리콘 웨이퍼(W)가 장착되며, 상기 제 1 디스펜싱 노즐과 상대적으로 전진 및 후진 이동이 가능한 제 1 스테이지; 상기 전면 전극을 구성하는 제 2 전극 패턴을 형성하기 위한 하나 이상의 제 2 노즐 홀을 구비한 제 2 디스펜싱 노즐; 상기 실리콘 웨이퍼(W)가 장착되며, 상기 제 2 디스펜싱 노즐과 상대적으로 전진 및 후진 이동이 가능한 제 2 스테이지; 및 상기 제 1 디스펜싱 노즐에 의해 상기 제 1 전극 패턴이 형성된 후, 상기 실리콘 웨이퍼(W)를 상기 제 1 스테이지에서 상기 제 2 스테이지로 이송하기 위한 이송 장치를 포함하는 것을 특징으로 하고 있다.According to a first aspect of the invention, in the electrode pattern forming apparatus of the solar cell using a multi-dispensing method, at least one for forming a first electrode pattern constituting the front electrode of the solar cell on the silicon wafer (W) A first dispensing nozzle having a first nozzle hole; A first stage on which the silicon wafer (W) is mounted and capable of moving forward and backward relative to the first dispensing nozzle; A second dispensing nozzle having at least one second nozzle hole for forming a second electrode pattern constituting the front electrode; A second stage on which the silicon wafer (W) is mounted and capable of moving forward and backward relative to the second dispensing nozzle; And a transfer device for transferring the silicon wafer W from the first stage to the second stage after the first electrode pattern is formed by the first dispensing nozzle.
본 발명의 제 2 특징에 따르면, 멀티 디스펜싱 방법을 이용한 태양전지의 전극 패턴 형성 장치에 있어서, 실리콘 웨이퍼(W) 상에 태양전지의 전면 전극을 구성하는 제 1 전극 패턴을 형성하기 위한 하나 이상의 제 1 노즐 홀을 구비한 제 1 디 스펜싱 노즐; 상기 전면 전극을 구성하는 제 2 전극 패턴을 형성하기 위한 하나 이상의 제 2 노즐 홀을 구비한 제 2 디스펜싱 노즐; 및 상기 실리콘 웨이퍼(W)가 장착되고, 상기 제 1 디스펜싱 노즐 및 상기 제 2 디스펜싱 노즐과 상대적으로 전진 및 후진 이동이 가능하며, 회전 이동이 가능한 스테이지(S)를 포함하는 것을 특징으로 하고 있다.According to a second aspect of the present invention, in the electrode pattern forming apparatus of a solar cell using a multi-dispensing method, at least one for forming a first electrode pattern constituting the front electrode of the solar cell on the silicon wafer (W) A first dispensing nozzle having a first nozzle hole; A second dispensing nozzle having at least one second nozzle hole for forming a second electrode pattern constituting the front electrode; And a stage S on which the silicon wafer W is mounted, which is capable of moving forward and backward relative to the first dispensing nozzle and the second dispensing nozzle, and capable of rotational movement. have.
본 발명의 제 3 특징에 따르면, 멀티 디스펜싱 방법을 이용한 태양전지의 전극 패턴 형성 방법에 있어서, a) 태양전지의 전면 전극을 구성하는 제 1 및 제 2 전극 패턴의 폭에 대응되는 폭(M)을 각각 구비한 하나 이상의 노즐 홀이 형성된 제 1 및 제 2 디스펜싱 노즐을 제공하는 단계; b) 실리콘 웨이퍼(W)가 장착된 제 1 스테이지(S1)를 상기 제 1 디스펜싱 노즐과 상대 이동시켜 상기 제 1 전극 패턴을 상기 실리콘 웨이퍼(W) 상에 형성하는 단계; c) 상기 제 1 전극 패턴이 형성된 상기 실리콘 웨이퍼(W)를 90° 회전하는 단계; d) 상기 실리콘 웨이퍼(W)를 제 2 스테이지(S2) 상으로 이송하는 단계; 및 e) 상기 제 2 스테이지(S2)를 상기 제 2 디스펜싱 노즐과 상대 이동시켜 상기 제 2 전극 패턴(403b)을 상기 실리콘 웨이퍼(W) 상에 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하고 있다.According to a third aspect of the present invention, in the method of forming an electrode pattern of a solar cell using the multi-dispensing method, a) a width M corresponding to the width of the first and second electrode patterns constituting the front electrode of the solar cell; Providing first and second dispensing nozzles each having one or more nozzle holes each having: b) forming a first electrode pattern on the silicon wafer (W) by moving the first stage (S1) on which the silicon wafer (W) is mounted relative to the first dispensing nozzle; c) rotating the silicon wafer W on which the first electrode pattern is formed by 90 °; d) transferring the silicon wafer (W) onto a second stage (S2); And e) forming the
본 발명의 제 4 특징에 따르면, 멀티 디스펜싱 방법을 이용한 태양전지의 전극 패턴 형성 방법에 있어서, a) 태양전지의 전면 전극을 구성하는 제 1 및 제 2 전극 패턴의 폭에 대응되는 폭(M)을 각각 구비한 하나 이상의 노즐 홀이 형성된 제 1 및 제 2 디스펜싱 노즐을 제공하는 단계; b) 실리콘 웨이퍼(W)가 장착된 스테이지(S)를 상기 제 1 디스펜싱 노즐과 상대 이동시켜 상기 제 1 전극 패턴(403a)을 상기 실리콘 웨이퍼(W) 상에 형성하는 단계; c) 상기 제 1 전극 패턴이 형성된 상기 실리콘 웨이퍼(W)를 90° 회전하는 단계; 및 d) 상기 스테이지(S)를 상기 제 2 디스펜싱 노즐과 상대 이동시켜 상기 제 2 전극 패턴(403b)을 상기 실리콘 웨이퍼(W) 상에 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하고 있다.According to a fourth aspect of the present invention, in the method of forming an electrode pattern of a solar cell using the multi-dispensing method, a) a width M corresponding to the width of the first and second electrode patterns constituting the front electrode of the solar cell; Providing first and second dispensing nozzles each having one or more nozzle holes each having: b) forming the first electrode pattern (403a) on the silicon wafer (W) by moving the stage (S) on which the silicon wafer (W) is mounted relative to the first dispensing nozzle; c) rotating the silicon wafer W on which the first electrode pattern is formed by 90 °; And d) forming the
본 발명의 태양전지의 멀티 디스펜싱 방법을 이용한 전극 패턴 형성 장치 및 형성 방법을 사용하면 다음과 같은 장점이 달성된다.Using the electrode pattern forming apparatus and the forming method using the multi-dispensing method of the solar cell of the present invention the following advantages are achieved.
1. 멀티 디스펜싱 방법은 비접촉 방식이므로 전극 패턴 형성시 실리콘 웨이퍼(W) 상에 가해지는 압력이 없으므로 실리콘 웨이퍼(W)의 상부면 상에서 발생하는 압력 편차가 존재하지 않는다. 따라서, 전극 패턴 형성시 실리콘 웨이퍼(W)의 손상 또는 파손이 방지된다.1. Since the multi-dispensing method is a non-contact method, there is no pressure applied to the silicon wafer W when forming the electrode pattern, so there is no pressure deviation occurring on the upper surface of the silicon wafer W. Therefore, damage or breakage of the silicon wafer W is prevented when forming the electrode pattern.
2. 종래 기술에 비해 재료(즉, 페이스트(P))의 낭비가 줄어들어 비용이 절감되며, 종래 기술과는 달리 잔류 페이스트(P)의 제거 공정이 불필요하다.2. Compared with the prior art, the waste of the material (that is, the paste P) is reduced and the cost is reduced. Unlike the prior art, the removal process of the residual paste P is unnecessary.
3. 실리콘 웨이퍼(W) 상에 복수의 핑거 바와 하나 이상의 버스 바로 이루어진 전극 패턴을 동시에 형성할 수 있으므로 공정 시간이 현저하게 감소된다.3. Since the electrode pattern consisting of a plurality of finger bars and one or more bus bars can be simultaneously formed on the silicon wafer W, the processing time is significantly reduced.
4. 멀티 디스펜싱 방법은 비접촉 방식으로 최종 형성된 전극 패턴이 균일하게 형성된다. 따라서, 복수의 전극 패턴이 실질적으로 동일한 저항값을 갖게 되어 쇼트(short)가 발생 가능성 및 그에 따른 태양전지의 고장 발생 가능성이 최소화된다. 또한, 전극 패턴의 폭 방향이 균일하게 형성되므로 반사방지막의 면적이 증가된다. 따라서, 태양전지의 전기 전도성이 향상되어 고효율의 태양전지 제조가 가능 하다.4. In the multi-dispensing method, the electrode pattern finally formed in a non-contact manner is uniformly formed. Therefore, the plurality of electrode patterns have substantially the same resistance value, thereby minimizing the possibility of a short and a failure of the solar cell. In addition, since the width direction of the electrode pattern is uniformly formed, the area of the anti-reflection film is increased. Therefore, the electrical conductivity of the solar cell is improved, it is possible to manufacture a highly efficient solar cell.
5. 멀티 디스펜싱 방법은 비접촉 방식이므로 태양전지의 전극 패턴 형성기 공정수 및 시간이 현저하게 줄어들어 생산성이 증대된다.5. Since the multi-dispensing method is a non-contact method, the number and time of electrode pattern former processes of the solar cell are significantly reduced, thereby increasing productivity.
6. 멀티 디스펜싱 방법은 비접촉 방식이므로 전극 패턴의 선폭 및 높이 조절이 용이하고 또한 초대형 실리콘 웨이퍼(W) 상에 전극 패턴을 형성하는 것이 가능하다.6. Since the multi-dispensing method is a non-contact method, it is easy to adjust the line width and height of the electrode pattern, and it is possible to form the electrode pattern on the ultra-large silicon wafer (W).
본 발명의 추가적인 장점은 동일 또는 유사한 참조번호가 동일한 구성요소를 표시하는 첨부 도면을 참조하여 이하의 설명으로부터 명백히 이해될 수 있다. Further advantages of the present invention can be clearly understood from the following description with reference to the accompanying drawings, in which like or similar reference numerals denote like elements.
이하에서 본 발명의 실시예 및 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 기술한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments and drawings of the present invention.
도 4a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 멀티 디스펜싱 방법을 이용한 태양전지의 전극 패턴 형성 장치의 정단면도를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 4b는 도 4a에 도시된 본 발명의 제 1 실시예에 따른 멀티 디스펜싱 방법을 이용한 태양전지의 전극 패턴 형성 장치의 측단면도를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 4b에서는 설명의 편의를 위해, 제 1 및 제 2 스테이지(S1,S2), 실리콘 웨이퍼(W), 및 제 1 및 제 2 디스펜싱 노즐(410a,410b)은 일부 사시도로 도시되어 있다는 점에 유의하여야 한다.4A is a schematic cross-sectional view of an electrode pattern forming apparatus of a solar cell using a multi-dispensing method according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 4B is a first embodiment of the present invention shown in FIG. 4A. Figure is a side cross-sectional view schematically showing an electrode pattern forming apparatus of a solar cell using a multi-dispensing method according to the example. In FIG. 4B, for convenience of description, the first and second stages S1 and S2, the silicon wafer W, and the first and
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 멀티 디스펜싱 방법을 이용한 태양전지의 전극 패턴 형성 장치(400)는 실리콘 웨이퍼(W) 상에 태양전지의 전면 전극을 구성하는 제 1 전극 패턴(403a)을 형성하기 위한 하나 이상 의 제 1 노즐 홀(411a)(도 4c 및 도 4d 참조)을 구비한 제 1 디스펜싱 노즐(410a); 상기 실리콘 웨이퍼(W)가 장착되며, 상기 제 1 디스펜싱 노즐(410a)과 상대적으로 전진 및 후진 이동이 가능한 제 1 스테이지(S1); 상기 전면 전극을 구성하는 제 2 전극 패턴(403b)을 형성하기 위한 하나 이상의 제 2 노즐 홀(411b)(도 4c 및 도 4d 참조)을 구비한 제 2 디스펜싱 노즐(410b); 상기 실리콘 웨이퍼(W)가 장착되며, 상기 제 2 디스펜싱 노즐(410b)과 상대적으로 전진 및 후진 이동이 가능한 제 2 스테이지(S2); 및 상기 제 1 디스펜싱 노즐(410a)에 의해 상기 제 1 전극 패턴(403a)이 형성된 후, 상기 실리콘 웨이퍼(W)를 상기 제 1 스테이지(S1)에서 상기 제 2 스테이지(S2)로 이송하기 위한 이송 장치(440)를 포함한다. 여기서, 이송 장치(440)는 예를 들어 로봇암(robot arm) 또는 컨베이어로 구현될 수 있다. 또한, 전극 패턴(403)을 구성하는 제 1 전극 패턴(403a) 및 제 2 전극 패턴(403b)은 서로 수직하게 형성된다. 제 1 전극 패턴(403a) 및 제 2 전극 패턴(403b)은 각각 복수의 핑거 바이거나 또는 하나 이상의 버스 바일 수 있다. 즉, 제 1 전극 패턴(403a)이 복수의 핑거 바인 경우 제 2 전극 패턴(403b)은 하나 이상의 버스 바이며, 제 1 전극 패턴(403a)이 하나 이상의 버스 바인 경우 제 2 전극 패턴(403b)은 복수의 핑거 바이다.4A and 4B, the electrode
상술한 도 4a 및 도 4b의 실시예에서, 제 1 디스펜싱 노즐(410a)은 제 1 갠트리(416a)에 착탈 가능하게 장착된다. 제 1 갠트리(416a)는 전진 및 후진 이동을 가능하게 하는 한 쌍의 제 1 리니어 모션 가이드(448a) 상에 장착된다. 한 쌍의 제 1 리니어 모션 가이드(448a)는 제 1 테이블(T1) 상에 위치된다. 여기서, 한 쌍의 제 1 리니어 모션 가이드(448)의 사용은 선택 사양이다. 실리콘 웨이퍼(W)는 전진 및 후진 이동이 가능한 제 1 스테이지(S1) 상에 장착된다. 제 1 스테이지(S1)는 제 1 테이블(T1) 상에서 이동 가능하게 장착되는 본 발명의 제 1 디스펜싱 노즐(410a)과 상대적으로 이동이 가능하다. 또한, 제 2 디스펜싱 노즐(410b)은 제 2 갠트리(416b)에 착탈 가능하게 장착된다. 제 2 갠트리(416b)는 전진 및 후진 이동을 가능하게 하는 한 쌍의 제 2 리니어 모션 가이드(448b) 상에 장착된다. 한 쌍의 제 2 리니어 모션 가이드(448b)는 제 2 테이블(T2) 상에 위치된다. 여기서, 한 쌍의 제 2 리니어 모션 가이드(448b)의 사용은 선택 사양이다. 실리콘 웨이퍼(W)는 제 1 디스펜싱 노즐(410a)에 의해 제 1 전극 패턴(403a)이 형성된 후 이송 장치(440)에 의해 전진 및 후진 이동이 가능한 제 2 스테이지(S2) 상으로 이송된다. 제 2 스테이지(S2)는 제 2 테이블(T2) 상에서 이동 가능하게 장착되는 본 발명의 제 2 디스펜싱 노즐(410a)과 상대적으로 이동이 가능하다.In the embodiment of FIGS. 4A and 4B described above, the
도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 제 1 스테이지(S1)가 제 1 테이블(T1) 상에서 이동한다. 제 1 스테이지(S1)가 수평방향(도 4b의 A1 방향)을 따라 이동하면, 제 1 디스펜싱 노즐(410a)이 하나 이상의 제 1 노즐 홀(411a)을 통해 실리콘 웨이퍼(W) 상에 페이스트(P)를 토출한다. 그 결과, 제 1 전극 패턴(403a)이 실리콘 웨이퍼(W) 상에 형성된다. 이 경우, 제 1 디스펜싱 노즐(410a)은 제 1 테이블(T1) 상에서 고정 장착되므로, 한 쌍의 제 1 리니어 모션 가이드(448a)는 사용이 불필요하다.As shown in FIGS. 4A and 4B, the first stage S1 moves on the first table T1. When the first stage S1 moves along the horizontal direction (A1 direction in FIG. 4B), the
한편, 제 1 스테이지(S1)가 정지하는 경우, 제 1 갠트리(416a)에 장착된 제 1 디스펜싱 노즐(410a)은 제 1 테이블(T1) 상에 제공되는 한 쌍의 제 1 리니어 모션 가이드(448a)를 따라 수평방향(도 4b의 A2 방향)으로 이동하면서 정지된 제 1 스테이지(S1) 상에 장착된 실리콘 웨이퍼(W) 상에 제 1 전극 패턴(403a)을 형성한다.Meanwhile, when the first stage S1 is stopped, the
상술한 바와 같이, 제 1 전극 패턴(403a)이 실리콘 웨이퍼(W) 상에 형성된 후, 실리콘 웨이퍼(W)는 이송 장치(440)에 의해 제 2 스테이지(S2)로 이송된다. 제 1 전극 패턴(403a)과 제 2 전극 패턴(403b)은 서로 수직하게 형성되어야 하므로, 제 1 전극 패턴(403a)이 형성된 후 실리콘 웨이퍼(W)는 90° 회전하여야 한다. 실리콘 웨이퍼(W)의 90° 회전 동작은 이송 장치(440) 또는 제 1 스테이지(S1)에 의해 행해질 수 있다. 예를 들어, 이송 장치(440)는 제 1 전극 패턴(403a)이 형성된 실리콘 웨이퍼(W)를 제 1 스테이지(S1)로부터 제 2 스테이지(S2)로 이송하는 동안 실리콘 웨이퍼(W)를 90° 회전시킬 수 있다. 이 경우 제 1 스테이지(S1)의 회전 이동이 불필요하다. 대안적으로, 제 1 전극 패턴(403a)이 실리콘 웨이퍼(W) 상에 형성된 후 제 1 스테이지(S1)가 실리콘 웨이퍼(W)를 90° 회전시킬 수 있다. 이 경우, 제 1 스테이지(S1)는 전진 및 후진 이동 기능 이외에 회전 이동 기능을 가져야 한다.As described above, after the
그 후, 제 2 스테이지(S2)가 제 2 테이블(T2) 상에서 수평방향(도 4b의 A1 방향)을 따라 이동하면, 제 2 디스펜싱 노즐(410b)이 하나 이상의 제 2 노즐 홀(411a)을 통해 실리콘 웨이퍼(W) 상에 페이스트(P)를 토출한다. 그 결과, 제 2 전극 패턴(403b)이 실리콘 웨이퍼(W) 상에 형성된다. 이 경우, 제 2 디스펜싱 노 즐(410b)은 제 2 테이블(T2) 상에서 고정 장착되므로, 한 쌍의 제 2 리니어 모션 가이드(448b)는 사용이 불필요하다.Thereafter, when the second stage S2 moves along the horizontal direction (the A1 direction in FIG. 4B) on the second table T2, the
한편, 제 2 스테이지(S2)가 정지하는 경우, 제 2 갠트리(416b)에 장착된 제 2 디스펜싱 노즐(410b)은 제 2 테이블(T2) 상에 제공되는 한 쌍의 제 2 리니어 모션 가이드(448b)를 따라 수평방향(도 4b의 A2 방향)으로 이동하면서 정지된 제 2 스테이지(S2) 상에 장착된 실리콘 웨이퍼(W) 상에 제 2 전극 패턴(403b)을 형성한다.On the other hand, when the second stage S2 is stopped, the
본 발명의 제 1 실시예에 따른 전극 패턴 형성 장치(400)에서는 제 1 디스펜싱 노즐(410a)과 제 1 스테이지(S1) 간의 상대 운동 및 제 2 디스펜싱 노즐(410b)과 제 2 스테이지(S2) 간의 상대 운동을 통해 제 1 및 제 2 전극 패턴(403a,403b)이 실리콘 웨이퍼(W) 상에 순차적으로 형성된다.In the electrode
도 4c는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 디스펜싱 노즐의 하부 단면도를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 4d는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 디스펜싱 노즐의 하부 단면도를 개략적으로 도시한 도면이다.4C is a schematic cross-sectional view of a dispensing nozzle according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 4D is a schematic cross-sectional view of a dispensing nozzle according to a second embodiment of the present invention. to be.
도 4c 및 도 4d를 참조하면, 본 발명의 제 1 및 제 2 실시예에 따른 디스펜싱 노즐(410)은 제 1 디스펜싱 노즐(410a) 및 제 2 디스펜싱 노즐(410b)에 공통적으로 적용된다. 도 4c에 도시된 제 1 실시예에 따른 디스펜싱 노즐(410)의 경우, 디스펜싱 노즐(410)을 구성하는 제 1 립(412a1,412b1)은 그 하부면에 높이(H1) 및 폭(M)을 구비한 하나 이상의 노즐 홀(411a,411b)(통칭하여 "411"이라 함)을 구비하며, 디스펜싱 노즐(410)을 구성하는 제 2 립(412a2,412b2)은 그 하부면에는 노즐 홀(411)을 구비하지 않는다. 반면에, 도 4d에 도시된 제 2 실시예에 따른 디스펜싱 노즐(410)의 경우, 디스펜싱 노즐(410)을 구성하는 제 1 립(412a1,412b1) 및 제 2 립(412a2,412b2)은 각각 그 하부면에 높이(H1) 및 폭(M)을 구비한 하나 이상의 노즐 홀(411)을 구비한다. 즉, 도 4d의 실시예에 따른 노즐 홀(411)의 높이(H2)는 도 4c의 실시예에 따른 노즐 홀(411)의 높이(H1)에 비해 2배이다. 상술한 4c 및 도 4d의 실시예에 도시된 하나 이상의 노즐 홀(411)의 개수는 각각 제 1 전극 패턴(403a) 및 제 2 전극 패턴(403b)의 수에 대응된다. 예를 들어, 제 1 전극 패턴(403a)이 10개의 핑거바이고, 제 2 전극 패턴(403b)이 2개의 버스바인 경우, 제 1 디스펜싱 노즐(410)의 노즐 홀(411)의 개수는 10개이고, 제 2 디스펜싱 노즐(410)의 노즐 홀(411)의 개수는 2개이다. 또한, 스크린 프린팅 방법을 사용하는 종래 기술에서는 제 1 전극 패턴(403a) 및 제 2 전극 패턴(403b)의 폭은 대략 150 내지 200㎛(이하 "기존 폭"이라 함)이고, 전극 패턴 간의 간격(이하 "기존 간격"이라 함)은 대략 3mm이다. 그러나, 본 발명에서는 노즐 홀(411)의 폭(M) 및 노즐 홀(411) 간의 간격(G)을 기존 폭 및 기존 간격보다 더 크게 또는 더 작게 조절하는 것이 용이하므로 태양전지의 전극 패턴의 폭과 전극 패턴 간의 간격을 다양하게 제조하는 것이 가능하다.4C and 4D, the dispensing
도 4e는 도 4c 및 도 4d에 각각 도시된 본 발명의 제 1 및 제 2 실시예에 따른 디스펜싱 노즐을 사용하여 실리콘 웨이퍼(W) 상에 페이스트(P)를 토출할 경우 형성된 전극 패턴을 개략적으로 도시한 도면이다.FIG. 4E schematically illustrates an electrode pattern formed when the paste P is ejected onto the silicon wafer W using the dispensing nozzles according to the first and second embodiments of the present invention shown in FIGS. 4C and 4D, respectively. It is a figure shown.
도 4e를 참조하면, (1)은 도 4c에 도시된 본 발명의 제 1 실시예에 따른 디 스펜싱 노즐(410)을 사용하여 실리콘 웨이퍼(W) 상에 페이스트(P)를 토출한 경우이고, (2)는 도 4d에 도시된 본 발명의 제 2 실시예에 따른 디스펜싱 노즐(410)을 사용하여 실리콘 웨이퍼(W) 상에 페이스트(P)를 토출한 경우이다. (1)과 (2)를 비교하면, 형성된 전극 패턴(403)은 폭(m)은 동일하지만, (2)의 전극 패턴(403)의 높이(h2)가 (1)의 극 패턴(403)의 높이(h1)에 비해 대략 2배로 더 높다는 것을 알 수 있다. 이러한 결과는 도 4d에 도시된 본 발명의 제 2 실시예에 따른 디스펜싱 노즐(410)의 노즐 홀(411)의 높이(H2)가 도 4c에 도시된 본 발명의 제 1 실시예에 따른 디스펜싱 노즐(410)의 노즐 홀(411)의 높이(H1)의 2배로, 디스펜싱 노즐(410)이 수평방향(도 4c 및 도 4d에 도시된 A2 방향)을 따라 이동하면서 실리콘 웨이퍼(W) 상에 토출하는 페이스트(P)의 양이 2배가 되기 때문이다. 전극 패턴(403)의 높이가 높을수록, 전기적 통로가 되는 다면적이 넓어지므로, 낮은 저항 및 높은 전기 전도성을 갖게 되어 고효율의 태양전지의 제조가 가능하다.Referring to FIG. 4E, (1) is a case where the paste P is discharged onto the silicon wafer W using the dispensing
도 4f는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 멀티 디스펜싱 방법을 이용한 태양전지의 전극 패턴 형성 장치의 정단면도를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 4g는 도 4f에 도시된 본 발명의 제 2 실시예에 따른 멀티 디스펜싱 방법을 이용한 태양전지의 전극 패턴 형성 장치의 측단면도를 개략적으로 도시한 도면이다.4F is a schematic cross-sectional view of an electrode pattern forming apparatus of a solar cell using a multi-dispensing method according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 4G is a second embodiment of the present invention shown in FIG. 4F. Figure is a side cross-sectional view schematically showing an electrode pattern forming apparatus of a solar cell using a multi-dispensing method according to the example.
도 4f 및 도 4g를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 멀티 디스펜싱 방법을 이용한 태양전지의 전극 패턴 형성 장치(400)는 실리콘 웨이퍼(W) 상에 태양전지의 전면 전극을 구성하는 제 1 전극 패턴(403a)을 형성하기 위한 하나 이상의 제 1 노즐 홀(411a)(도 4c 및 도 4d 참조)을 구비한 제 1 디스펜싱 노즐(410a); 상기 전면 전극을 구성하는 제 2 전극 패턴(403b)을 형성하기 위한 하나 이상의 제 2 노즐 홀(411b)(도 4c 및 도 4d 참조)을 구비한 제 2 디스펜싱 노즐(410b); 및 상기 실리콘 웨이퍼(W)가 장착되고, 상기 제 1 디스펜싱 노즐(410a) 및 상기 제 2 디스펜싱 노즐(410b)과 상대적으로 전진 및 후진 이동이 가능하며, 회전 이동이 가능한 스테이지(S)를 포함한다.4F and 4G, the electrode
상술한 도 4f 및 도 4g의 실시예에서, 제 1 디스펜싱 노즐(410a)은 제 1 갠트리(416a)에 착탈 가능하게 장착된다. 제 1 갠트리(416a)는 전진 및 후진 이동을 가능하게 하는 한 쌍의 제 1 리니어 모션 가이드(448a) 상에 장착된다. 한 쌍의 제 1 리니어 모션 가이드(448a)는 테이블(T) 상에 위치된다. 여기서, 한 쌍의 제 1 리니어 모션 가이드(448)의 사용은 선택 사양이다. 또한, 제 2 디스펜싱 노즐(410b)은 제 2 갠트리(416b)에 착탈 가능하게 장착된다. 제 2 갠트리(416b)는 전진 및 후진 이동을 가능하게 하는 한 쌍의 제 2 리니어 모션 가이드(448b) 상에 장착된다. 한 쌍의 제 2 리니어 모션 가이드(448b)는 테이블(T) 상에 위치된다. 여기서, 한 쌍의 제 2 리니어 모션 가이드(448b)의 사용은 선택 사양이다. 실리콘 웨이퍼(W)는 전진 및 후진 이동이 가능한 스테이지(S) 상에 장착된다. 스테이지(S)는 테이블(T) 상에서 이동 가능하게 장착되는 본 발명의 제 1 디스펜싱 노즐(410a) 및 제 2 디스펜싱 노즐(410b)과 상대적으로 이동이 가능하다.In the embodiments of FIGS. 4F and 4G described above, the
도 4f 및 도 4g에 도시된 바와 같이, 스테이지(S)가 테이블(T) 상에서 수평방향(도 4g의 A1 방향)을 따라 이동하면, 제 1 디스펜싱 노즐(410a)이 하나 이상의 제 1 노즐 홀(411a)을 통해 실리콘 웨이퍼(W) 상에 페이스트(P)를 토출한다. 그 결 과, 제 1 전극 패턴(403a)이 실리콘 웨이퍼(W) 상에 형성된다. 이 경우, 제 1 디스펜싱 노즐(410a)은 제 1 테이블(T1) 상에서 고정 장착되므로, 한 쌍의 제 1 리니어 모션 가이드(448a)는 사용이 불필요하다.As shown in FIGS. 4F and 4G, when the stage S moves along the horizontal direction (the A1 direction in FIG. 4G) on the table T, the
한편, 스테이지(S)가 정지하는 경우, 제 1 갠트리(416a)에 장착된 제 1 디스펜싱 노즐(410a)은 테이블(T) 상에 제공되는 한 쌍의 제 1 리니어 모션 가이드(448a)를 따라 수평방향(도 4g의 A2 방향)으로 이동하면서 정지된 스테이지(S) 상에 장착된 실리콘 웨이퍼(W) 상에 제 1 전극 패턴(403a)을 형성한다.On the other hand, when the stage S stops, the
상술한 바와 같이, 제 1 전극 패턴(403a)이 실리콘 웨이퍼(W) 상에 형성된 후, 제 1 전극 패턴(403a)과 제 2 전극 패턴(403b)은 서로 수직하게 형성되어야 하므로 실리콘 웨이퍼(W)가 장착된 스테이지(S)가 90° 회전한다.As described above, after the
그 후, 스테이지(S)가 테이블(T) 상에서 수평방향(도 4g의 A1 방향)을 따라 계속 이동하면, 제 2 디스펜싱 노즐(410b)이 하나 이상의 제 2 노즐 홀(411a)을 통해 실리콘 웨이퍼(W) 상에 페이스트(P)를 토출한다. 그 결과, 제 2 전극 패턴(403b)이 실리콘 웨이퍼(W) 상에 형성된다. 이 경우, 제 2 디스펜싱 노즐(410b)은 제 2 테이블(T2) 상에서 고정 장착되므로, 한 쌍의 제 2 리니어 모션 가이드(448b)는 사용이 불필요하다.Thereafter, when the stage S continues to move along the horizontal direction (the A1 direction in FIG. 4G) on the table T, the
한편, 스테이지(S)가 정지한 경우(이 경우에도 스테이지(S)는 90° 회전함), 제 2 갠트리(416b)에 장착된 제 2 디스펜싱 노즐(410b)은 테이블(T) 상에 제공되는 한 쌍의 제 2 리니어 모션 가이드(448b)를 따라 수평방향(도 4g의 A2 방향)으로 이동하면서 정지된 스테이지(S) 상에 장착된 실리콘 웨이퍼(W) 상에 제 2 전극 패 턴(403b)을 형성한다.On the other hand, when the stage S is stopped (in this case, the stage S rotates by 90 °), the
본 발명의 제 2 실시예에 따른 전극 패턴 형성 장치(400)에서는 제 1 디스펜싱 노즐(410a) 및 제 2 디스펜싱 노즐(410b)과 스테이지(S) 간의 상대 운동을 통해 제 1 및 제 2 전극 패턴(403a,403b)이 실리콘 웨이퍼(W) 상에 순차적으로 형성된다.In the electrode
상술한 바와 같이, 본 발명의 제 1 및 제 2 실시예에 따른 전극 패턴 형성 장치(400)에서는 제 1 및 제 2 디스펜싱 노즐(410a,410b)이 실리콘 웨이퍼(W)와 비접촉 상태로 페이스트(P)를 토출하여 제 1 및 제 2 전극 패턴(403a,403b)을 형성하므로, 종래 기술에 비해 실리콘 웨이퍼(W)의 손상 또는 파손 가능성이 제거될 뿐만 아니라, 전극 패턴 형성의 공정수 및 시간이 현저하게 줄어든다.As described above, in the electrode
도 4h는 본 발명의 일 실시예에 따른 통상적인 디스펜싱 노즐의 사시도를 도시한 도면이다.4H illustrates a perspective view of a typical dispensing nozzle according to one embodiment of the invention.
도 4h를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 통상적인 디스펜싱 노즐(410)은 제 1 립(412a); 상기 제 1 립(412a)과 대향하여 제공되는 제 2 립(412b); 및 상기 제 1 립(412a) 및 상기 제 2 립(412b) 중 어느 하나 또는 양자의 하부면에 형성되는 하나 이상의 노즐 홀(411)(도 4c 및 도 4d 참조)로 구성된다. 디스펜싱 노즐(410)의 상부에는 갠트리(416a 또는 416b)(도 4a 및 도 4f 참조)에 장착하기 위한 행거(hanger: 413)가 제공되며, 제 1 립(412a) 및 제 2 립(412b) 중 어느 하나(도 4h에서는 제 1 립(412a))에 페이스트(P)를 공급하는 페이스트 공급부재(415)가 연결되어 있다.4H, a
상술한 도 4h에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 통상적인 디스펜싱 노즐(410)은 페이스트(P)가 저점도일 경우에 사용될 수 있다. 그러나, 페이스트(P)가 고점도일 경우, 고압의 펌핑 동작이 요구되므로 진동 등에 의해 하나 이상의 노즐 홀(411)을 통해 고점도 페이스트(P)의 정량 또는 균일 토출이 용이하지 않을 수 있다.The
도 4i는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 디스펜싱 노즐의 사시도를 도시한 도면이다.4I is a perspective view of a dispensing nozzle according to another embodiment of the present invention.
도 4i를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 디스펜싱 노즐(410)은 도 4h에 도시된 본 발명의 통상적인 디스펜싱 노즐(410)의 제 1 립(412a) 및 제 2 립(412b)의 외부면에 제공되며, 상기 제 1 립(412a) 및 제 2 립(412b)에 열을 공급하는 히터(heater)(414); 상기 히터(414)의 외부면에 제공되며, 상기 히터(414)로부터 방출되는 열을 차단하기 위한 열 차단 부재(416); 및 상기 제 1 립(412a) 및 제 2 립(412b) 중 어느 하나의 상부에 제공되는 온도 센서(418)를 구비한다. 도 4i의 실시예에서는 온도 센서(418)가 한 쌍으로 예시적으로 도시되어 있지만, 당업자라면 온도 센서(418)가 필요에 따라 증가 또는 감소될 수 있다는 것을 충분히 이해할 수 있을 것이다. 또한, 히터(414)는 판형 히터(plate-type heater)로 구현되는 것이 바람직하다.Referring to FIG. 4I, the dispensing
도 4i의 실시예에 따른 디스펜싱 노즐(410)에서는, 히터(414)에 의해 제 1 립(412a) 및 제 2 립(412b)이 가열되므로, 제 1 립(412a) 및 제 2 립(412b) 내의 고점도 페이스트(P)도 가열되어 고압 펌핑을 사용하지 않고도 하나 이상의 노즐 홀(411)을 통해 고점도 페이스트(P)를 정량으로 또는 균일하게 토출할 수 있다.In the dispensing
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 디스펜싱 방법을 이용한 태양전지의 전극 패턴 형성 방법의 플로우차트를 도시한 도면이다.5A is a flowchart illustrating a method of forming an electrode pattern of a solar cell using a multi-dispensing method according to an embodiment of the present invention.
도 5a를 도 4a 내지 도 4d와 함께 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 디스펜싱 방법을 이용한 태양전지의 전극 패턴 형성 방법(500)은 a) 태양전지의 전면 전극을 구성하는 제 1 및 제 2 전극 패턴(403a,403b)의 폭에 대응되는 폭(M)을 각각 구비한 하나 이상의 노즐 홀이 형성된 제 1 및 제 2 디스펜싱 노즐(410a,410b)을 제공하는 단계(510); b) 실리콘 웨이퍼(W)가 장착된 제 1 스테이지(S1)를 상기 제 1 디스펜싱 노즐(410a)과 상대 이동시켜 상기 제 1 전극 패턴(403a)을 상기 실리콘 웨이퍼(W) 상에 형성하는 단계(520); c) 상기 제 1 전극 패턴(403a)이 형성된 상기 실리콘 웨이퍼(W)를 90° 회전하는 단계(530); d) 상기 실리콘 웨이퍼(W)를 제 2 스테이지(S2) 상으로 이송하는 단계(540); 및 e) 상기 제 2 스테이지(S2)를 상기 제 2 디스펜싱 노즐(410b)과 상대 이동시켜 상기 제 2 전극 패턴(403b)을 상기 실리콘 웨이퍼(W) 상에 형성하는 단계(550)를 포함한다.Referring to FIG. 5A together with FIGS. 4A to 4D, an electrode
도 5b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 멀티 디스펜싱 방법을 이용한 태양전지의 전극 패턴 형성 방법의 플로우차트를 도시한 도면이다.5B is a flowchart illustrating a method of forming an electrode pattern of a solar cell using the multi-dispensing method according to another embodiment of the present invention.
도 5b를 도 4f 내지 도 4g와 함께 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 멀티 디스펜싱 방법을 이용한 태양전지의 전극 패턴 형성 방법(500)은 a) 태양전지의 전면 전극을 구성하는 제 1 및 제 2 전극 패턴(403a,403b)의 폭에 대응되는 폭(M)을 각각 구비한 하나 이상의 노즐 홀이 형성된 제 1 및 제 2 디스펜싱 노 즐(410a,410b)을 제공하는 단계(510); b) 실리콘 웨이퍼(W)가 장착된 스테이지(S)를 상기 제 1 디스펜싱 노즐(410a)과 상대 이동시켜 상기 제 1 전극 패턴(403a)을 상기 실리콘 웨이퍼(W) 상에 형성하는 단계(520); c) 상기 제 1 전극 패턴(403a)이 형성된 상기 실리콘 웨이퍼(W)를 90° 회전하는 단계(530); 및 d) 상기 스테이지(S)를 상기 제 2 디스펜싱 노즐(410b)과 상대 이동시켜 상기 제 2 전극 패턴(403b)을 상기 실리콘 웨이퍼(W) 상에 형성하는 단계(540)를 포함한다.Referring to FIG. 5B together with FIGS. 4F to 4G, an electrode
상술한 도 5a 및 도 5b의 실시예에서, 제 1전극 패턴(403a) 및 제 2 전극 패턴(403b)은 각각 복수의 핑거 바이거나 또는 하나 이상의 버스 바일 수 있다.5A and 5B, the
다양한 예가 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 본 명세서에 기술되고 예시된 구성 및 방법으로 만들어질 수 있으므로, 상기 상세한 설명에 포함되거나 첨부 도면에 도시된 모든 사항은 예시적인 것으로 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 따라서, 본 발명의 범위는 상술한 예시적인 실시예에 의해 제한되지 않으며, 이하의 청구범위 및 그 균등물에 따라서만 정해져야 한다.Since various examples can be made in the configurations and methods described and illustrated herein without departing from the scope of the present invention, it is intended that all matter contained in the above description or shown in the accompanying drawings shall be illustrative, and not intended to limit the invention. no. Therefore, the scope of the present invention should not be limited by the above-described exemplary embodiments, but should be defined only in accordance with the following claims and their equivalents.
도 1은 일반적인 태양전지의 기본적인 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.1 is a view schematically showing the basic structure of a typical solar cell.
도 2는 종래 기술에 따른 단결정 실리콘 태양전지를 개략적으로 도시된 단면도이다.2 is a schematic cross-sectional view of a single crystal silicon solar cell according to the prior art.
도 3a는 종래 기술에 따른 실리콘 태양전지의 복수의 핑거 바 및 하나 이상의 버스 바로 이루어진 전극 패턴을 형성하기 위한 스크린 프린팅 방법을 설명하기 위해 개략적으로 도시한 도면이다.FIG. 3A is a view schematically illustrating a screen printing method for forming an electrode pattern including a plurality of finger bars and one or more bus bars of a silicon solar cell according to the prior art.
도 3b는 종래 기술에 따른 스크린 프린팅 방법의 단계를 도시한 도면이다.3B is a view showing the steps of the screen printing method according to the prior art.
도 3c는 종래 기술의 스크린 프린팅 방법을 사용하여 실리콘 웨이퍼(W) 상에 형성된 전극 패턴의 사진을 도시한 도면이다.3C is a view showing photographs of electrode patterns formed on the silicon wafer W using the screen printing method of the prior art.
도 4a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 멀티 디스펜싱 방법을 이용한 태양전지의 전극 패턴 형성 장치의 정단면도를 개략적으로 도시한 도면이다.4A is a schematic cross-sectional view of an electrode pattern forming apparatus of a solar cell using the multi-dispensing method according to the first embodiment of the present invention.
도 4b는 도 4a에 도시된 본 발명의 제 1 실시예에 따른 멀티 디스펜싱 방법을 이용한 태양전지의 전극 패턴 형성 장치의 측단면도를 개략적으로 도시한 도면이다.FIG. 4B is a schematic cross-sectional view of the electrode pattern forming apparatus of the solar cell using the multi-dispensing method according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. 4A.
도 4c는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 디스펜싱 노즐의 하부 단면도를 개략적으로 도시한 도면이다.4C is a schematic cross-sectional view of a dispensing nozzle according to a first embodiment of the present invention.
도 4d 본 발명의 제 2 실시예에 따른 디스펜싱 노즐의 하부 단면도를 개략적으로 도시한 도면이다.4D is a schematic cross-sectional view of a dispensing nozzle according to a second embodiment of the present invention.
도 4e는 도 4c 및 도 4d에 각각 도시된 본 발명의 제 1 및 제 2 실시예에 따른 디스펜싱 노즐을 사용하여 실리콘 웨이퍼(W) 상에 페이스트(P)를 토출할 경우 형성된 전극 패턴을 개략적으로 도시한 도면이다.FIG. 4E schematically illustrates an electrode pattern formed when the paste P is ejected onto the silicon wafer W using the dispensing nozzles according to the first and second embodiments of the present invention shown in FIGS. 4C and 4D, respectively. It is a figure shown.
도 4f는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 멀티 디스펜싱 방법을 이용한 태양전지의 전극 패턴 형성 장치의 정단면도를 개략적으로 도시한 도면이다.4F is a schematic cross-sectional view of an electrode pattern forming apparatus of a solar cell using the multi-dispensing method according to the second embodiment of the present invention.
도 4g는 도 4f에 도시된 본 발명의 제 2 실시예에 따른 멀티 디스펜싱 방법을 이용한 태양전지의 전극 패턴 형성 장치의 측단면도를 개략적으로 도시한 도면이다.4G is a schematic cross-sectional view of an electrode pattern forming apparatus of a solar cell using the multi-dispensing method according to the second embodiment of the present invention shown in FIG. 4F.
도 4h는 본 발명의 일 실시예에 따른 통상적인 디스펜싱 노즐의 사시도를 도시한 도면이다.4H illustrates a perspective view of a typical dispensing nozzle according to one embodiment of the invention.
도 4i는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 디스펜싱 노즐의 사시도를 도시한 도면이다.4I is a perspective view of a dispensing nozzle according to another embodiment of the present invention.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 디스펜싱 방법을 이용한 태양전지 의 전극 패턴 형성 방법의 플로우차트를 도시한 도면이다.5A is a flowchart illustrating a method of forming an electrode pattern of a solar cell using the multi-dispensing method according to an embodiment of the present invention.
도 5b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 멀티 디스펜싱 방법을 이용한태양전지의 전극 패턴 형성 방법의 플로우차트를 도시한 도면이다. 5B is a flowchart illustrating a method of forming an electrode pattern of a solar cell using the multi-dispensing method according to another embodiment of the present invention.
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E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
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Payment date: 20140115 Year of fee payment: 4 |
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LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |