KR101147165B1 - 태양전지의 전극 패턴 형성용 멀티 디스펜싱 노즐, 및 이를 구비한 태양 전지의 전극 패턴 형성 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 태양전지의 전극 패턴 형성용 멀티 디스펜싱 노즐, 및 이를 구비한 태양 전지의 전극 패턴 형성 장치를 개시한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지의 전극 패턴 형성용 멀티 디스펜싱 노즐은 내부에 챔버를 구비하며, 단일 부품(single piece)으로 제공되는 몸체; 상기 몸체의 하부에 결합되고, 하나 이상의 노즐 홀을 구비하며, 세라믹 재질의 단일 부품으로 제공되는 토출 부재; 및 상기 몸체의 상부에 결합되는 덮개 부재를 포함하는 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지의 전극 패턴 형성용 멀티 디스펜싱 노즐은 내부에 챔버를 구비하며, 단일 부품(single piece)으로 제공되는 몸체; 상기 몸체의 하부에 결합되고, 하나 이상의 노즐 홀을 구비하며, 세라믹 재질의 단일 부품으로 제공되는 토출 부재; 및 상기 몸체의 상부에 결합되는 덮개 부재를 포함하는 것을 특징으로 하고 있다.
Description
본 발명은 태양전지의 전극 패턴 형성용 멀티 디스펜싱 노즐, 및 이를 구비한 태양 전지의 전극 패턴 형성 장치에 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 태양전지의 전극 패턴 형성용 멀티 디스펜싱 노즐, 및 이를 구비한 태양 전지의 전극 패턴 형성 장치에 관한 것이다.
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.
도 1은 일반적인 태양전지의 기본적인 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
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(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.
도 2는 종래 기술에 따른 단결정 실리콘 태양전지를 개략적으로 도시된 단면도이다.
도 2를 참조하면, 종래 기술에 따른 실리콘 태양전지는 제 1 도전형 실리콘 기판(201), 제 2 도전형 도전층(202), 반사방지막(205), 전면전극(203), 및 후면전극(204)을 포함한다. 실리콘 기판(201)에 이와 다른 도전형의 층인 제 2 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 있으며, 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.
한편, 제 2 도전형 도전층(202) 및 p-n 접합 형성 단계는 다양한 방식으로 수행될 수 있는데, 대표적으로 실리콘 기판을 확산로에 넣고 제 2 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. 또한, 반사방지막(205)은 태양광에 대한 반사율을 낮추기 위한 것으로, 실리콘 기판(201)에 형성된 제 2 도전형 도전층(202) 상에 형성된다. 반사방지막(205)과 제 2 도전형 도전층(202) 사이에는 부동층(미도시)이 추가로 형성될 수 있으며, 이러한 부동층은 대표적으로 실리콘옥사이드를 포함하여 이루어질 수 있다.
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 제 2 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.
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 제 2 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.
상술한 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 공개특허 제 10-2008-0092583호에 상세히 기술되어 있다.
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 도면이고, 도 3b는 종래 기술에 따른 스크린 프린팅 방법의 단계를 도시한 도면이다.
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(G1) 높이만큼 이격되어 위치된다. 스크린(310)의 양단은 일정한 장력을 유지하기 위한 한 쌍의 프레임(314)에 고정 장착된다.
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(G1)(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.
상술한 바와 같이, 스크린(310)과 스퀴지(316)를 이용한 종래 기술의 스크린 프린팅 방법은 다음과 같은 문제가 발생한다.
1. 스퀴지(316)는 스크린(310) 상에서 슬라이딩 방식으로 이동하면서 실리콘 웨이퍼(W) 상에 압력을 가하므로, 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.
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.
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.
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. 이에 따라, 복수의 전극 패턴(303)이 서로 상이한 저항값을 가지므로 저항값이 낮은 전극 패턴(303)에서 쇼트(short)가 발생하여 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 줄어들어 태양전지의 효율이 낮아진다.
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 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 태양전지의 전극 패턴 형성용 멀티 디스펜싱 노즐, 및 이를 구비한 태양 전지의 전극 패턴 형성 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 제 1 특징에 따른 태양전지의 전극 패턴 형성용 멀티 디스펜싱 노즐은 내부에 챔버를 구비하며, 단일 부품(single piece)으로 제공되는 몸체; 상기 몸체의 하부에 결합되고, 하나 이상의 노즐 홀을 구비하며, 세라믹 재질의 단일 부품으로 제공되는 토출 부재; 및 상기 몸체의 상부에 결합되는 덮개 부재를 포함하는 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명의 제 2 특징에 따른 태양전지의 전극 패턴 형성 장치는 실리콘 웨이퍼(W) 상에 태양전지의 전면 전극을 구성하는 제 1 전극 패턴을 형성하기 위한 하나 이상의 제 1 노즐 홀을 구비한 제 1 멀티 디스펜싱 노즐; 상기 실리콘 웨이퍼(W)가 장착되며, 상기 제 1 멀티 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 멀티 디스펜싱 노즐; 상기 실리콘 웨이퍼(W)가 장착되며, 상기 제 2 멀티 디스펜싱 노즐과 상대적으로 전진 및 후진 이동이 가능한 제 2 스테이지; 및 상기 제 1 멀티 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 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 멀티 디스펜싱 노즐은 각각 내부에 챔버를 구비하며, 단일 부품(single piece)으로 제공되는 몸체; 상기 몸체의 하부에 결합되고, 하나 이상의 노즐 홀을 구비하며, 세라믹 재질의 단일 부품으로 제공되는 토출 부재; 및 상기 몸체의 상부에 결합되는 덮개 부재를 포함하는 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명의 제 3 특징에 따른 태양전지의 전극 패턴 형성 장치는 실리콘 웨이퍼(W) 상에 태양전지의 전면 전극을 구성하는 제 1 전극 패턴을 형성하기 위한 하나 이상의 제 1 노즐 홀을 구비한 제 1 멀티 디스펜싱 노즐; 상기 전면 전극을 구성하는 제 2 전극 패턴을 형성하기 위한 하나 이상의 제 2 노즐 홀을 구비한 제 2 멀티 디스펜싱 노즐; 및 상기 실리콘 웨이퍼(W)가 장착되고, 상기 제 1 멀티 디스펜싱 노즐 및 상기 제 2 멀티 디스펜싱 노즐과 상대적으로 전진 및 후진 이동이 가능하며, 회전 이동이 가능한 스테이지(S)를 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 멀티 디스펜싱 노즐은 각각 내부에 챔버를 구비하며, 단일 부품(single piece)으로 제공되는 몸체; 상기 몸체의 하부에 결합되고, 하나 이상의 노즐 홀을 구비하며, 세라믹 재질의 단일 부품으로 제공되는 토출 부재; 및 상기 몸체의 상부에 결합되는 덮개 부재를 포함하는 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명의 태양전지의 전극 패턴 형성용 멀티 디스펜싱 노즐, 및 이를 구비한 태양 전지의 전극 패턴 형성 장치를 사용하면 다음과 같은 장점이 달성된다.
1. 멀티 디스펜싱 노즐의 토출 부재가 세라믹 재질로 구현되므로, 금속 성분의 페이스트(P)가 원활하게 토출될 수 있다.
2. 멀티 디스펜싱 노즐의 토출 부재가 단일 부품으로 제조 가능하므로 페이스트(P)가 균일한 양으로 토출될 수 있으므로, 복수의 전극 패턴이 실질적으로 동일한 저항값을 갖게 되어 쇼트(short) 발생 가능성 및 그에 따른 태양전지의 고장 발생 가능성이 최소화된다. 또한, 전극 패턴의 폭 방향이 균일하게 형성되므로 반사방지막의 면적 증가로 인하여 태양전지의 전기 전도성이 향상되어 고효율의 태양전지 제조가 가능하다.
3. 멀티 디스펜싱 노즐은 단일 부품으로 제공되는 토출 부재 상에 하나 이상의 노즐 홀 가공이 가능하므로, 멀티 디스펜싱 노즐의 제조 시간 및 비용이 상당히 절약된다.
4. 다양한 사이즈를 갖는 하나 이상의 노즐 홀을 용이하게 가공할 수 있으며, 토출 부재의 교체가 용이하므로 유지 보수가 용이하고 또한 유지 보수 비용이 상당히 절약된다.
5. 멀티 디스펜싱 노즐은 비접촉 방식으로 태양 전지의 전극 패턴을 형성하므로 실리콘 웨이퍼(W) 상에 압력 인가가 없으므로 실리콘 웨이퍼(W)의 상부면 상에서 발생하는 압력 편차가 존재하지 않는다. 따라서, 전극 패턴 형성시 실리콘 웨이퍼(W)의 손상 또는 파손이 방지된다.
6. 종래 기술에 비해 재료(즉, 페이스트(P))의 낭비가 줄어들어 비용이 절감되며, 종래 기술과는 달리 잔류 페이스트(P)의 제거 공정이 불필요하다.
7. 실리콘 웨이퍼(W) 상에 복수의 핑거 바와 하나 이상의 버스 바로 이루어진 전극 패턴을 동시에 형성할 수 있으므로 전극 패턴 형성에 소요되는 공정 시간이 현저하게 감소된다.
8. 멀티 디스펜싱 노즐은 비접촉 방식으로 태양 전지의 전극 패턴을 형성하므로 태양전지의 전극 패턴 형성에 필요한 공정수 및 시간이 현저하게 줄어들어 생산성이 증대된다.
9. 멀티 디스펜싱 노즐은 비접촉 방식으로 태양 전지의 전극 패턴을 형성하므로 태양전지의 전극 패턴의 선폭 및 높이 조절이 용이하고 또한 초대형 실리콘 웨이퍼(W) 상에 전극 패턴을 형성하는 것이 가능하다.
본 발명의 추가적인 장점은 동일 또는 유사한 참조번호가 동일한 구성요소를 표시하는 첨부 도면을 참조하여 이하의 설명으로부터 명백히 이해될 수 있다.
도 1은 일반적인 태양전지의 기본적인 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 종래 기술에 따른 단결정 실리콘 태양전지를 개략적으로 도시된 단면도이다.
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.
도 3b는 종래 기술에 따른 스크린 프린팅 방법의 단계를 도시한 도면이다.
도 3c는 종래 기술의 스크린 프린팅 방법을 사용하여 실리콘 웨이퍼(W) 상에 형성된 전극 패턴의 사진을 도시한 도면이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 디스펜싱 노즐의 사시도를 도시한 도면이다.
도 4b는 도 4a에 도시된 일 실시예에 따른 멀티 디스펜싱 노즐의 토출 부재의 상면도 및 저면도를 도시한 도면이다.
도 4c는 본 발명의 도 4a에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 디스펜싱 노즐을 구비한 태양전지의 전극 패턴 형성 장치의 제 1 실시예의 정단면도를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4d는 도 4c에 도시된 본 발명의 제 1 실시예에 따른 태양전지의 전극 패턴 형성 장치의 측단면도를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4e는 본 발명의 도 4a에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 디스펜싱 노즐을 구비한 태양전지의 전극 패턴 형성 장치의 제 2 실시예의 정단면도를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4f는 도 4e에 도시된 본 발명의 제 2 실시예에 따른 태양전지의 전극 패턴 형성 장치의 측단면도를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 종래 기술에 따른 단결정 실리콘 태양전지를 개략적으로 도시된 단면도이다.
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.
도 3b는 종래 기술에 따른 스크린 프린팅 방법의 단계를 도시한 도면이다.
도 3c는 종래 기술의 스크린 프린팅 방법을 사용하여 실리콘 웨이퍼(W) 상에 형성된 전극 패턴의 사진을 도시한 도면이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 디스펜싱 노즐의 사시도를 도시한 도면이다.
도 4b는 도 4a에 도시된 일 실시예에 따른 멀티 디스펜싱 노즐의 토출 부재의 상면도 및 저면도를 도시한 도면이다.
도 4c는 본 발명의 도 4a에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 디스펜싱 노즐을 구비한 태양전지의 전극 패턴 형성 장치의 제 1 실시예의 정단면도를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4d는 도 4c에 도시된 본 발명의 제 1 실시예에 따른 태양전지의 전극 패턴 형성 장치의 측단면도를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4e는 본 발명의 도 4a에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 디스펜싱 노즐을 구비한 태양전지의 전극 패턴 형성 장치의 제 2 실시예의 정단면도를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4f는 도 4e에 도시된 본 발명의 제 2 실시예에 따른 태양전지의 전극 패턴 형성 장치의 측단면도를 개략적으로 도시한 도면이다.
이하에서 본 발명의 실시예 및 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 기술한다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 디스펜싱 노즐의 사시도를 도시한 도면이고, 도 4b는 도 4a에 도시된 일 실시예에 따른 멀티 디스펜싱 노즐의 토출 부재의 상면도 및 저면도를 도시한 도면이다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 디스펜싱 노즐(410)은 내부에 챔버(412a)를 구비하며, 단일 부품(single piece)으로 제공되는 몸체(412); 상기 몸체(412)의 하부에 결합되고, 하나 이상의 노즐 홀(414a)을 구비하며, 세라믹 재질의 단일 부품(single piece)으로 제공되는 토출 부재(414); 및 상기 몸체(412)의 상부에 결합되는 덮개 부재(cover member: 416)를 포함한다.
상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 디스펜싱 노즐(410)에 있어서, 상기 토출 부재(414)는 제 1 오링(O-ring: 413)에 의해 몸체(412)의 하부에 기밀 결합되고, 상기 덮개 부재(416)는 제 2 오링(415)에 의해 몸체(412)의 상부에 기밀 결합된다.
또한, 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 디스펜싱 노즐(410)의 토출 부재(414)는 단일 부품으로 제공된다. 또한, 토출 부재(414)의 재질은 알루미나(Al2O3), 지르코니아(ZrO2), 쿼츠(SiO2), 질화알루미늄(AlN), 질화규소(Si3N4), 및 탄화규소(SiC) 등과 같은 세라믹 재질로 구현된다. 토출 부재(414)로 세라믹 재질이 사용되는 경우, 단일 부품으로 제공되는 토출 부재(414)의 중앙 부분에 예를 들어 초극세 드릴을 이용하여 미세 구멍(예를 들어, 직경 50㎛)을 뚫는 방식으로 가공함으로써 하나 이상의 노즐 홀(414a)을 형성하는 것이 가능하다.
또한, 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 디스펜싱 노즐(410)의 덮개 부재(416)는 페이스트 공급 장치(420)와 연결되는 페이스트 공급용 체결 부재(418a), 및 에어 공급 장치(430)와 연결되는 하나 이상의 에어 공급용 체결 부재(418b)를 추가로 포함할 수 있다. 페이스트 공급 장치(420)로부터 공급되는 페이스트는 페이스트 공급용 체결 부재(418a)를 통해 몸체(412)의 챔버(412a) 내로 공급되고, 에어 공급 장치(430)로부터 공급되는 에어는 하나 이상의 에어 공급용 체결 부재(418b)를 통해 몸체(412)의 챔버(412a) 내로 공급된다.
도 4c는 본 발명의 도 4a에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 디스펜싱 노즐을 구비한 태양전지의 전극 패턴 형성 장치의 제 1 실시예의 정단면도를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 4d는 도 4c에 도시된 본 발명의 제 1 실시예에 따른 태양전지의 전극 패턴 형성 장치의 측단면도를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 4d에서는 설명의 편의를 위해, 제 1 및 제 2 스테이지(S1,S2), 실리콘 웨이퍼(W), 및 제 1 및 제 2 멀티 디스펜싱 노즐(410a,410b)은 일부 사시도로 도시되어 있다는 점에 유의하여야 한다.
도 4c 및 도 4d를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 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(414a)(도 4a 및 도 4b 참조)을 구비한 제 1 멀티 디스펜싱 노즐(410a); 상기 실리콘 웨이퍼(W)가 장착되며, 상기 제 1 멀티 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(414a)(도 4a 및 도 4b 참조)을 구비한 제 2 멀티 디스펜싱 노즐(410b); 상기 실리콘 웨이퍼(W)가 장착되며, 상기 제 2 멀티 디스펜싱 노즐(410b)과 상대적으로 전진 및 후진 이동이 가능한 제 2 스테이지(S2); 및 상기 제 1 멀티 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, 제 1 및 제 2 멀티 디스펜싱 노즐(410a,410b)은 각각 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같은 멀티 디스펜싱 노즐(410)로 구현되고, 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.
상술한 도 4c 및 도 4d의 실시예에서, 제 1 멀티 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(448a)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 멀티 디스펜싱 노즐(410a)과 상대적으로 이동이 가능하다. 또한, 제 2 멀티 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 멀티 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 멀티 디스펜싱 노즐(410a)과 상대적으로 이동이 가능하다.
도 4c 및 도 4d에 도시된 바와 같이, 제 1 스테이지(S1)가 제 1 테이블(T1) 상에서 이동한다. 제 1 스테이지(S1)가 수평방향(도 4d의 A1 방향)을 따라 이동하면, 제 1 멀티 디스펜싱 노즐(410a)이 하나 이상의 제 1 노즐 홀(414a)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 멀티 디스펜싱 노즐(410a)은 제 1 테이블(T1) 상에서 고정 장착되므로, 한 쌍의 제 1 리니어 모션 가이드(448a)는 사용이 불필요하다.
한편, 제 1 스테이지(S1)가 정지하는 경우, 제 1 갠트리(416a)에 장착된 제 1 멀티 디스펜싱 노즐(410a)은 제 1 테이블(T1) 상에 제공되는 한 쌍의 제 1 리니어 모션 가이드(448a)를 따라 수평방향(도 4d의 A2 방향)으로 이동하면서 정지된 제 1 스테이지(S1) 상에 장착된 실리콘 웨이퍼(W) 상에 제 1 전극 패턴(403a)을 형성한다.
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.
그 후, 제 2 스테이지(S2)가 제 2 테이블(T2) 상에서 수평방향(도 4d의 A1 방향)을 따라 이동하면, 제 2 멀티 디스펜싱 노즐(410b)이 하나 이상의 제 2 노즐 홀(414a)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 멀티 디스펜싱 노즐(410b)은 제 2 테이블(T2) 상에서 고정 장착되므로, 한 쌍의 제 2 리니어 모션 가이드(448b)는 사용이 불필요하다.
한편, 제 2 스테이지(S2)가 정지하는 경우, 제 2 갠트리(416b)에 장착된 제 2 멀티 디스펜싱 노즐(410b)은 제 2 테이블(T2) 상에 제공되는 한 쌍의 제 2 리니어 모션 가이드(448b)를 따라 수평방향(도 4d의 A2 방향)으로 이동하면서 정지된 제 2 스테이지(S2) 상에 장착된 실리콘 웨이퍼(W) 상에 제 2 전극 패턴(403b)을 형성한다.
상술한 본 발명의 제 1 실시예에 따른 전극 패턴 형성 장치(400)에서는 제 1 멀티 디스펜싱 노즐(410a)과 제 1 스테이지(S1) 간의 상대 운동 및 제 2 멀티 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.
도 4e는 도 4a에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 디스펜싱 노즐을 구비한 태양전지의 전극 패턴 형성 장치의 제 2 실시예의 정단면도를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 4f는 도 4e에 도시된 본 발명의 제 2 실시예에 따른 태양전지의 전극 패턴 형성 장치의 측단면도를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4e 및 도 4f를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 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(414a)(도 4a 및 도 4b 참조)을 구비한 제 1 멀티 디스펜싱 노즐(410a); 상기 전면 전극을 구성하는 제 2 전극 패턴(403b)을 형성하기 위한 하나 이상의 제 2 노즐 홀(414a)(도 4a 및 도 4b 참조)을 구비한 제 2 멀티 디스펜싱 노즐(410b); 및 상기 실리콘 웨이퍼(W)가 장착되고, 상기 제 1 멀티 디스펜싱 노즐(410a) 및 상기 제 2 멀티 디스펜싱 노즐(410b)과 상대적으로 전진 및 후진 이동이 가능하며, 회전 이동이 가능한 스테이지(S)를 포함한다.
상술한 도 4e 및 도 4f의 실시예에서, 제 1 멀티 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(448a)의 사용은 선택 사양이다. 또한, 제 2 멀티 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 멀티 디스펜싱 노즐(410a) 및 제 2 멀티 디스펜싱 노즐(410b)과 상대적으로 이동이 가능하다.
도 4e 및 도 4f에 도시된 바와 같이, 스테이지(S)가 테이블(T) 상에서 수평방향(도 4f의 A1 방향)을 따라 이동하면, 제 1 멀티 디스펜싱 노즐(410a)이 하나 이상의 제 1 노즐 홀(414a)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 멀티 디스펜싱 노즐(410a)은 제 1 테이블(T1) 상에서 고정 장착되므로, 한 쌍의 제 1 리니어 모션 가이드(448a)는 사용이 불필요하다.
한편, 스테이지(S)가 정지하는 경우, 제 1 갠트리(416a)에 장착된 제 1 멀티 디스펜싱 노즐(410a)은 테이블(T) 상에 제공되는 한 쌍의 제 1 리니어 모션 가이드(448a)를 따라 수평방향(도 4f의 A2 방향)으로 이동하면서 정지된 스테이지(S) 상에 장착된 실리콘 웨이퍼(W) 상에 제 1 전극 패턴(403a)을 형성한다.
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.
그 후, 스테이지(S)가 테이블(T) 상에서 수평방향(도 4f의 A1 방향)을 따라 계속 이동하면, 제 2 멀티 디스펜싱 노즐(410b)이 하나 이상의 제 2 노즐 홀(414a)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 멀티 디스펜싱 노즐(410b)은 제 2 테이블(T2) 상에서 고정 장착되므로, 한 쌍의 제 2 리니어 모션 가이드(448b)는 사용이 불필요하다.
한편, 스테이지(S)가 정지한 경우(이 경우에도 스테이지(S)는 90° 회전함), 제 2 갠트리(416b)에 장착된 제 2 멀티 디스펜싱 노즐(410b)은 테이블(T) 상에 제공되는 한 쌍의 제 2 리니어 모션 가이드(448b)를 따라 수평방향(도 4f의 A2 방향)으로 이동하면서 정지된 스테이지(S) 상에 장착된 실리콘 웨이퍼(W) 상에 제 2 전극 패턴(403b)을 형성한다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 전극 패턴 형성 장치(400)에서는 제 1 멀티 디스펜싱 노즐(410a) 및 제 2 멀티 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.
상술한 본 발명의 멀티 디스펜싱 노즐(410) 및 이를 구비한 전극 패턴 형성 장치(400)는 종래 기술에 비해 다음과 같은 장점을 갖는다.
종래 기술의 멀티 디스펜싱 노즐은 일반적으로 몸체(412)가 서로 분리된 제 1 및 제 2 립(lip)으로 구성된다. 이러한 제 1 및 제 2 립은 예를 들어 제 1 립에서 제 2립을 가로지는 방향으로 측면 부분의 복수의 위치에서 복수개의 체결 부재(예를 들어 볼트와 너트)를 이용하여 체결된다. 복수개의 체결 부재의 일부는 챔버(412a) 내부를 관통한다. 이 경우, 에어 공급 장치(430)로부터 공급되는 에어가 챔버(412a) 내의 페이스트 상에 압력을 인가할 때, 챔버(412a) 내부를 관통하는 일부 체결 부재에 의해 균일한 압력이 인가되지 않게 된다. 그 결과, 페이스트가 하나 이상의 노즐 홀(414a)을 통해 웨이퍼 상에 균일하게 토출되지 않아, 전극 패턴의 폭이 불균일하게 형성되어 최종 제품인 태양 전지의 불량 발생 가능성이 높아진다. 반면에, 본 발명에서는 몸체(412)가 단일 부품으로 제공되므로, 제 1 및 제 2 립, 및 챔버(412a) 내부를 관통하는 복수개의 체결 부재를 사용할 필요가 없다. 따라서, 에어 공급 장치(430)로부터 공급되는 에어가 챔버(412a) 내의 페이스트 상에 균일한 압력을 인가하므로 페이스트가 하나 이상의 노즐 홀(414a)을 통해 웨이퍼 상에 균일하게 토출된다. 그 결과, 전극 패턴의 폭이 균일하게 형성되어 최종 제품인 태양 전지의 불량 발생 가능성이 현저하게 낮아진다.
또한, 종래 기술의 멀티 디스펜싱 노즐에서는 일반적으로 토출 부재(414)가 이물(foreign matters)과의 충돌시 변형을 방지하기 위해 예를 들어 스테인리스스틸 또는 초경과 같은 금속 재질로 구현되고 있었다. 토출 부재(414)가 금속 재질의 단일 부품으로 제공되는 경우, 상술한 본 발명과는 달리 초극세 드릴을 이용하여 토출 부재(414) 상에 하나 이상의 노즐 홀(414a)을 형성하는 것이 불가능하였다. 따라서, 종래 기술에서는 토출 부재(414)를 2개의 피스(piece)로 분리하여 제공하고, 어느 하나의 피스 또는 각각의 피스에 반원 형상의 하나 이상의 노즐 홀(414a)을 가공한 후 2개의 피스를 제 1 및 제 2 립(미도시)으로 구현되는 몸체(412)에 각각 볼트 등과 같은 체결 부재를 사용하여 체결하여야 하므로, 멀티 디스펜싱 노즐(410)의 제조 비용 및 시간이 상당히 증가하는 문제가 있었다. 나아가, 상술한 바와 같이 태양 전지의 전극 패턴의 재료로 사용되는 고점도의 금속 페이스트는 금속 재질의 토출 부재(414) 상에 형성된 하나 이상의 노즐 홀(414a)에 용이하게 부착되는 성질을 갖는다. 따라서, 하나 이상의 노즐 홀(414a)이 금속 페이스트에 의해 막히게 되어 토출이 원활하게 이루어지지 않는 문제가 있었다.
그러나, 본 발명에서는 토출 부재(414)가 세라믹 재질을 사용하여 단일 부품(single piece)으로 제공되는 것이 가능하다. 그에 따라 토출 부재(414)를 2개의 피스로 분리하지 않고도 토출 부재(414) 상에 하나 이상의 노즐 홀(414a)을 형성하는 것이 가능해진다. 그 결과, 멀티 디스펜싱 노즐(410)의 제조 비용 및 시간이 현저하게 감소된다. 또한, 팁 부재(414a)가 세라믹 재질로 이루어져, 금속 성분을 함유한 고점도의 금속 페이스트가 하나 이상의 노즐 홀(414a)에 잘 부착되지 않아 금속 페이스트의 막함 현상이 방지되어 토출이 원활하게 이루어진다. 아울러, 토출 부재(414)가 단일 부품으로 이루어지므로 종래 기술에 비해 교체가 용이하므로 유지 보수가 용이하고 유지 보수 비용이 상당히 절감된다.
또한, 도 3a 내지 도 3c를 참조하여 기술한 스크린 프린팅 방법을 사용하는 종래 기술에서는 도 4c 및 도 4d에 도시된 제 1 전극 패턴(403a) 및 제 2 전극 패턴(403b)의 폭이 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 도 4b에 도시된 하나 이상의 노즐 홀(414a)의 폭(M)(또는 직경) 및 노즐 홀(414a) 간의 간격(G)을 기존 폭 및 기존 간격보다 더 크게 또는 더 작게 가공하는 것이 용이하므로 태양전지의 전극 패턴의 폭과 전극 패턴 간의 간격을 다양하게 제조하는 것이 가능하다. 또한, 하나 이상의 노즐 홀(414a)의 폭(M) 및 간격(G)을 더 작게 가공하면, 태양전지의 전극 패턴의 폭과 전극 패턴 간의 간격이 좁아지므로 더 많은 수의 패턴 전극을 형성할 수 있게 되어 고효율의 태양전지 제조가 가능하다.
또한, 본 발명의 전극 패턴 형성 장치(400)에서는 제 1 및 제 2 멀티 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.
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.
101,102: 반도체 103, 104: 전극 201: 실리콘 기판
202: 도전형 도전층 203,204: 전면/후면전극 205: 반사방지막
206: BSF 층 303,403,403a,403b: 전극 패턴
303a,303b: 핑거/버스 바 312,312a,312b,312c: 패턴 개구부
310: 스크린 314: 프레임 316: 스퀴지 318: 스크레이퍼
400: 전극 패턴 형성 장치 410,410a,410b: 멀티 디스펜싱 노즐
412: 몸체 412a: 챔버 413,415: 오링 414: 토출 부재
414a: 노즐 홀 416: 덮개 부재 416a, 416b: 갠트리
418a: 페이스트 공급용 체결 부재 418b: 에어 공급용 체결 부재
420: 페이스트 공급 장치 430: 에어 공급 장치
440: 이송 장치 448a,448b: 리니어 모션 가이드
S,S1,S2: 스테이지 T,T1,T2: 테이블 W: 실리콘 웨이퍼
202: 도전형 도전층 203,204: 전면/후면전극 205: 반사방지막
206: BSF 층 303,403,403a,403b: 전극 패턴
303a,303b: 핑거/버스 바 312,312a,312b,312c: 패턴 개구부
310: 스크린 314: 프레임 316: 스퀴지 318: 스크레이퍼
400: 전극 패턴 형성 장치 410,410a,410b: 멀티 디스펜싱 노즐
412: 몸체 412a: 챔버 413,415: 오링 414: 토출 부재
414a: 노즐 홀 416: 덮개 부재 416a, 416b: 갠트리
418a: 페이스트 공급용 체결 부재 418b: 에어 공급용 체결 부재
420: 페이스트 공급 장치 430: 에어 공급 장치
440: 이송 장치 448a,448b: 리니어 모션 가이드
S,S1,S2: 스테이지 T,T1,T2: 테이블 W: 실리콘 웨이퍼
Claims (18)
- 태양 전지의 전극 패턴 형성용 멀티 디스펜싱 노즐에 있어서,
내부에 챔버를 구비하며, 단일 부품(single piece)으로 제공되는 몸체;
상기 몸체의 하부에 결합되고, 하나 이상의 노즐 홀을 구비하며, 세라믹 재질의 단일 부품으로 제공되는 토출 부재; 및
상기 몸체의 상부에 결합되는 덮개 부재
를 포함하고,
상기 덮개 부재는
페이스트 공급 장치와 연결되는 페이스트 공급용 체결 부재; 및
에어 공급 장치와 연결되는 하나 이상의 에어 공급용 체결 부재
를 추가로 포함하고,
상기 페이스트 공급 장치로부터 공급되는 페이스트는 상기 페이스트 공급용 체결 부재를 통해 상기 챔버 내로 공급되고,
상기 에어 공급 장치로부터 공급되는 에어는 상기 하나 이상의 에어 공급용 체결 부재를 통해 상기 챔버 내로 공급되는
태양 전지의 전극 패턴 형성용 멀티 디스펜싱 노즐. - 제 1항에 있어서,
상기 멀티 디스펜싱 노즐은
상기 토출 부재를 상기 몸체의 하부에 기밀 결합시키는 제 1 오링; 및
상기 덮개 부재를 상기 몸체의 상부에 기밀 결합시키는 제 2 오링
을 추가로 포함하는 태양 전지의 전극 패턴 형성용 멀티 디스펜싱 노즐. - 제 1항에 있어서,
상기 하나 이상의 노즐 홀이 초극세 드릴을 이용하여 가공되는 태양 전지의 전극 패턴 형성용 멀티 디스펜싱 노즐. - 삭제
- 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 세라믹 재질은 알루미나(Al2O3), 지르코니아(ZrO2), 쿼츠(SiO2), 질화알루미늄(AlN), 질화규소(Si3N4), 및 탄화규소(SiC) 중 어느 하나인 태양 전지의 전극 패턴 형성용 멀티 디스펜싱 노즐. - 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 멀티 디스펜싱 노즐;
상기 실리콘 웨이퍼(W)가 장착되며, 상기 제 1 멀티 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 멀티 디스펜싱 노즐;
상기 실리콘 웨이퍼(W)가 장착되며, 상기 제 2 멀티 디스펜싱 노즐과 상대적으로 전진 및 후진 이동이 가능한 제 2 스테이지; 및
상기 제 1 멀티 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 장치
를 포함하고,
상기 제 1 및 제 2 멀티 디스펜싱 노즐은 각각
내부에 챔버를 구비하며, 단일 부품(single piece)으로 제공되는 몸체;
상기 몸체의 하부에 결합되고, 하나 이상의 노즐 홀을 구비하며, 세라믹 재질의 단일 부품으로 제공되는 토출 부재; 및
상기 몸체의 상부에 결합되는 덮개 부재
를 포함하는
태양전지의 전극 패턴 형성 장치. - 제 6항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 멀티 디스펜싱 노즐은 각각
상기 토출 부재를 상기 몸체의 하부에 기밀 결합시키는 제 1 오링; 및
상기 덮개 부재를 상기 몸체의 상부에 기밀 결합시키는 제 2 오링
을 추가로 포함하는 태양전지의 전극 패턴 형성 장치. - 제 6항에 있어서,
상기 하나 이상의 노즐 홀이 초극세 드릴을 이용하여 가공되는 태양전지의 전극 패턴 형성 장치. - 제 6항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 세라믹 재질은 알루미나(Al2O3), 지르코니아(ZrO2), 쿼츠(SiO2), 질화알루미늄(AlN), 질화규소(Si3N4), 및 탄화규소(SiC) 중 어느 하나인 태양전지의 전극 패턴 형성 장치. - 제 6항에 있어서,
상기 이송 장치는 로봇암(robot arm) 또는 컨베이어로 구현되는 태양전지의 전극 패턴 형성 장치. - 제 6항에 있어서,
상기 제 1 전극 패턴 및 상기 제 2 전극 패턴은 각각 복수의 핑거 바(finger bar) 또는 하나 이상의 버스 바(bus bar)인 태양전지의 전극 패턴 형성 장치. - 제 6항, 제 10항 및 제 11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 태양전지의 전극 패턴 형성 장치는
상기 제 1 멀티 디스펜싱 노즐이 장착되는 제 1 갠트리의 전진 및 후진 이동시키는 한 쌍의 제 1 리니어 모션 가이드;
상기 한 쌍의 제 1 리니어 모션 가이드가 장착되는 제 1 테이블(T1);
상기 제 2 멀티 디스펜싱 노즐이 장착되는 제 2 갠트리의 전진 및 후진 이동시키는 한 쌍의 제 2 리니어 모션 가이드; 및
상기 한 쌍의 제 2 리니어 모션 가이드가 장착되는 제 2 테이블(T2)
을 추가로 포함하고,
상기 제 1 스테이지(S1)는 상기 제 1 테이블(T1) 상에서 상기 제 1 멀티 디스펜싱 노즐과 상대 운동하며,
상기 제 2 스테이지(S2)는 상기 제 2 테이블(T2) 상에서 상기 제 2 멀티 디스펜싱 노즐과 상대 운동하는
태양전지의 전극 패턴 형성 장치. - 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 멀티 디스펜싱 노즐;
상기 전면 전극을 구성하는 제 2 전극 패턴을 형성하기 위한 하나 이상의 제 2 노즐 홀을 구비한 제 2 멀티 디스펜싱 노즐; 및
상기 실리콘 웨이퍼(W)가 장착되고, 상기 제 1 멀티 디스펜싱 노즐 및 상기 제 2 멀티 디스펜싱 노즐과 상대적으로 전진 및 후진 이동이 가능하며, 회전 이동이 가능한 스테이지(S)
를 포함하고,
상기 제 1 및 제 2 멀티 디스펜싱 노즐은 각각
내부에 챔버를 구비하며, 단일 부품(single piece)으로 제공되는 몸체;
상기 몸체의 하부에 결합되고, 하나 이상의 노즐 홀을 구비하며, 세라믹 재질의 단일 부품으로 제공되는 토출 부재; 및
상기 몸체의 상부에 결합되는 덮개 부재
를 포함하는
태양전지의 전극 패턴 형성 장치. - 제 13항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 멀티 디스펜싱 노즐은 각각
상기 토출 부재를 상기 몸체의 하부에 기밀 결합시키는 제 1 오링; 및
상기 덮개 부재를 상기 몸체의 상부에 기밀 결합시키는 제 2 오링
을 추가로 포함하는 태양전지의 전극 패턴 형성 장치. - 제 13항에 있어서,
상기 하나 이상의 노즐 홀이 초극세 드릴을 이용하여 가공되는 태양전지의 전극 패턴 형성 장치. - 제 13항 내지 제 15항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 세라믹 재질은 알루미나(Al2O3), 지르코니아(ZrO2), 쿼츠(SiO2), 질화알루미늄(AlN), 질화규소(Si3N4), 및 탄화규소(SiC) 중 어느 하나인 태양전지의 전극 패턴 형성 장치. - 제 13항에 있어서,
상기 제 1 전극 패턴 및 상기 제 2 전극 패턴은 각각 복수의 핑거 바(finger bar) 또는 하나 이상의 버스 바(bus bar)인 태양전지의 전극 패턴 형성 장치. - 제 13항 또는 제 17항에 있어서,
상기 태양전지의 전극 패턴 형성 장치는
상기 제 1 멀티 디스펜싱 노즐이 장착되는 제 1 갠트리를 전진 및 후진 이동시키는 한 쌍의 제 1 리니어 모션 가이드;
상기 제 2 멀티 디스펜싱 노즐이 장착되는 제 2 갠트리를 전진 및 후진 이동시키는 한 쌍의 제 2 리니어 모션 가이드; 및
상기 한 쌍의 제 1 리니어 모션 가이드 및 상기 한 쌍의 제 2 리니어 모션 가이드가 장착되는 테이블(T)
을 추가로 포함하고,
상기 스테이지(S)는 상기 테이블(T) 상에서 상기 제 1 멀티 디스펜싱 노즐 및 상기 제 2 멀티 디스펜싱 노즐과 상대 운동하는
태양전지의 전극 패턴 형성 장치.
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|---|---|---|---|
| KR1020100105442A KR101147165B1 (ko) | 2010-10-27 | 2010-10-27 | 태양전지의 전극 패턴 형성용 멀티 디스펜싱 노즐, 및 이를 구비한 태양 전지의 전극 패턴 형성 장치 |
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| KR101701065B1 (ko) | 2015-12-11 | 2017-02-01 | 부경대학교 산학협력단 | 실리콘 태양전지의 고종횡비 전극제조방법 및 장치 |
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2010
- 2010-10-27 KR KR1020100105442A patent/KR101147165B1/ko active IP Right Grant
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