KR101372621B1 - Method for patterning contact using nano inpprinting and photo resist and substrate for solar cell module and solar cell module produced by used the same - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시형태는 양각의 패턴이 하나 이상 형성된 스탬프 및 기판을 준비하는 단계; 상기 기판 상에 수지층을 형성하는 단계; 상기 수지층에 전폭으로 홈이 하나 이상 형성되도록 상기 스탬프를 상기 수지층에 가압하는 단계; 상기 홈에 포토 레지스트가 충진되도록 상기 수지층 상에 포토 레지스트를 형성하는 단계; 상기 홈에 충진된 포토 레지스트는 빛에 반응하지 않고, 상기 수지층 상에 형성된 포토 레지스트는 빛에 반응하도록 상기 수지층에 빛을 조사하는 단계; 상기 빛에 반응한 포토 레지스트가 제거되도록 상기 기판을 현상하는 단계; 상기 홈에 포토 레지스트가 충진되어 있는 상기 수지층 상에 전극을 형성하는 단계; 및 상기 홈에 충진되어 있는 포토 레지스트를 제거하는 단계를 포함하는 전극의 패터닝 방법과 이에 의해 제조된 태양전지 모듈용 기판 및 태양전지 모듈을 제공한다.
본 발명에 따르면, 태양전지의 모듈화를 위하여 수행되던 레이저 혹은 기계적인 스크라이빙 공정 없이도 기판에 전극을 용이하게 패터닝할 수 있는 나노 임프린팅 및 포토 레지스트를 이용한 전극의 패터닝 방법과 이에 의해 제조된 태양전지 모듈용 기판 및 태양전지 모듈을 제공할 수 있다.One embodiment of the present invention comprises the steps of preparing a stamp and a substrate having at least one embossed pattern; Forming a resin layer on the substrate; Pressing the stamp onto the resin layer such that at least one groove is formed in the resin layer at full width; Forming a photoresist on the resin layer to fill the groove with the photoresist; Irradiating light on the resin layer such that the photoresist filled in the groove does not react to light, and the photoresist formed on the resin layer reacts to light; Developing the substrate to remove the photoresist in response to the light; Forming an electrode on the resin layer in which the photoresist is filled in the groove; And it provides a method of patterning the electrode comprising the step of removing the photoresist filled in the groove and the solar cell module substrate and solar cell module manufactured thereby.
According to the present invention, a method of patterning an electrode using nanoimprinting and photoresist that can easily pattern an electrode on a substrate without a laser or a mechanical scribing process performed for modularization of a solar cell, and an embodiment manufactured by the same It is possible to provide a substrate for a battery module and a solar cell module.
Description
본 발명은 나노 임프린팅 및 포토 레지스트를 이용한 전극의 패터닝 방법과 이에 의해 제조된 태양전지 모듈용 기판 및 태양전지 모듈에 관한 것이다.
The present invention relates to a method of patterning an electrode using nanoimprinting and photoresist, and a substrate for a solar cell module and a solar cell module manufactured thereby.
태양전지는 반도체의 원리를 이용한 것으로서, p-n 접합된 반도체에 일정 수준 이상의 에너지를 갖춘 빛을 조사하면 상기 반도체의 가전자가 자유롭게 이동될 수 있는 가전자로 여기되어 전자와 정공의 쌍(EHP : electron hole pair)이 생성된다. 생성된 전자와 정공은 서로 반대쪽에 위치하는 전극으로 이동하여 기전력을 발생시키게 된다.
Solar cells are based on the principle of semiconductors. When a light having a certain energy level or more is irradiated to a pn-junction semiconductor, the electrons of the semiconductor are excited as freely movable electrons to form a pair of electrons and holes (EHP ) Is generated. The generated electrons and holes move to the electrode located on the opposite side to generate an electromotive force.
상기 태양전지의 가장 최초 형태는 실리콘 기판에 불순물(B)을 도핑하여 p형 반도체를 형성시킨 다음 그 위에 또다른 불순물(P)을 도핑시켜 층의 일부를 n형 반도체화 함으로써 p-n 접합이 이루어지도록 한 실리콘계 태양전지로서 1세대 태양전지로 많이 불린다.
In the first type of the solar cell, a p-type semiconductor is formed by doping an impurity (B) into a silicon substrate, and then another impurity (P) is doped thereon to convert a part of the layer into an n-type semiconductor. It is a silicon-based solar cell, often referred to as a first-generation solar cell.
상기 실리콘계 태양전지는 에너지 전환효율과 셀 전환효율(실험실 최고의 에너지 전환효율에 대한 양산시 전환효율의 비율)이 비교적 높기 때문에, 가장 상용화 정도가 높다. 그러나, 상기 실리콘계 태양전지 모듈을 제조하기 위해서는 우선 소재로부터 잉곳을 제조하고 상기 잉곳을 웨이퍼화한 후 셀을 제조하고 모듈화한다고 하는 다소 복잡한 공정단계를 거쳐야 할 뿐만 아니라, 벌크 재질의 재료를 사용하기 때문에, 재료소비가 증가하여 제조비용이 높다는 문제가 있다.
Since the energy conversion efficiency and the cell conversion efficiency (the ratio of the conversion efficiency at the time of mass production to the best energy conversion efficiency of the laboratory) are relatively high, the silicon-based solar cell has the highest degree of commercialization. However, in order to manufacture the silicon-based solar cell module, a complicated process step such as manufacturing an ingot from a raw material and making the ingot into a wafer and then manufacturing and modifying the cell must be performed, and a bulk material is used , There is a problem that the material consumption is increased and the manufacturing cost is high.
이러한 실리콘계 태양전지의 단점을 해결하기 위하여, 2세대 태양전지로 불리우는 소위 박막형 태양전지가 제안되게 되었다. 박막형 태양전지는 상술한 과정으로 태양전지를 제조하는 것이 아니라, 기판 위에 순차적으로 필요한 박막층을 적층하는 형태로 제조하기 때문에, 그 과정이 단순하며, 두께가 얇아 재료비용이 저렴하다는 장점을 가진다.
In order to solve the disadvantages of such a silicon solar cell, a so-called thin film solar cell called a second generation solar cell has been proposed. Since the thin film solar cell is manufactured by stacking the thin film layers sequentially required on the substrate, instead of manufacturing the solar cell by the above-described process, the process is simple, and the thin film solar cell has an advantage that the material cost is low.
한편, 이러한 박막형 태양전지를 모듈화 하기 위해서는 단위셀(unit cell)을 각각 제조한 뒤 이 단위셀을 전기적으로 연결하는 방법이 있다. 이러한 방법은 각각의 단위셀을 제조하여야 하므로, 생산성이 저하되는 문제가 있으며, 단위셀 중 어느 하나가 불량일 경우 최종제품 또한 그 품질이 현저히 낮아질 수 있다는 문제점을 안고 있다.
In order to modularize such a thin film solar cell, there is a method of manufacturing unit cells and then electrically connecting the unit cells. This method has a problem in that productivity is deteriorated because each unit cell must be manufactured, and if any one of the unit cells is defective, the quality of the final product may also be significantly lowered.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 기판 상에 전극층을 형성하고, 셀(cell)과 셀을 분리되도록 한 뒤, 다시 이를 전기적으로 연결하는 모노리식 인테그레이션(monolithic integration) 방법이 제안되었다. 그러나, 상기 기술은 셀을 분리하기 위하여 레이저 혹은 기계적인 방법을 이용하여 스크라이빙(scribing) 공정을 이용하여야 하는데, 이러한 방법은 스크라이빙 장비와 패터닝 공정이 추가적으로 요구되므로, 생산성이 저하되고, 비용 또한 상승한다는 문제가 발생한다.
In order to solve this problem, a monolithic integration method has been proposed in which an electrode layer is formed on a substrate, a cell is separated from a cell, and then the cell is electrically connected. However, the technique requires the use of a scribing process using a laser or mechanical method to separate the cells, which requires additional scribing equipment and patterning process, resulting in reduced productivity, The problem is that the cost also rises.
본 발명은 기존에 요구되던 레이저 혹은 기계적인 스크라이빙 공정 없이도 기판에 전극을 용이하게 패터닝할 수 있는 나노 임프린팅 및 포토 레지스트를 이용한 전극의 패터닝 방법과 이에 의해 제조된 태양전지 모듈용 기판 및 태양전지 모듈을 제공하고자 하는 것이다.
The present invention provides a method of patterning an electrode using nanoimprinting and photoresist that can easily pattern an electrode on a substrate without a laser or mechanical scribing process, and a solar cell module substrate and a solar panel manufactured thereby. It is to provide a battery module.
본 발명의 일 실시형태는 양각의 패턴이 하나 이상 형성된 스탬프 및 기판을 준비하는 단계; 상기 기판 상에 수지층을 형성하는 단계; 상기 수지층에 전폭으로 홈이 하나 이상 형성되도록 상기 스탬프를 상기 수지층에 가압하는 단계; 상기 홈에 포토 레지스트가 충진되도록 상기 수지층 상에 포토 레지스트를 형성하는 단계; 상기 홈에 충진된 포토 레지스트는 빛에 반응하지 않고, 상기 수지층 상에 형성된 포토 레지스트는 빛에 반응하도록 상기 수지층에 빛을 조사하는 단계; 상기 빛에 반응한 포토 레지스트가 제거되도록 상기 기판을 현상하는 단계; 상기 홈에 포토 레지스트가 충진되어 있는 상기 수지층 상에 전극을 형성하는 단계; 및 상기 홈에 충진되어 있는 포토 레지스트를 제거하는 단계를 포함하는 전극의 패터닝 방법을 제공한다.
One embodiment of the present invention comprises the steps of preparing a stamp and a substrate having at least one embossed pattern; Forming a resin layer on the substrate; Pressing the stamp onto the resin layer such that at least one groove is formed in the resin layer at full width; Forming a photoresist on the resin layer to fill the groove with the photoresist; Irradiating light on the resin layer such that the photoresist filled in the groove does not react to light, and the photoresist formed on the resin layer reacts to light; Developing the substrate to remove the photoresist in response to the light; Forming an electrode on the resin layer in which the photoresist is filled in the groove; And removing the photoresist filled in the grooves.
본 발명의 다른 실시형태는 하부기판; 상기 하부기판 상에 형성되며, 전폭으로 홈이 하나 이상 형성된 수지층; 및 상기 수지층의 홈 이외의 표면 영역에 형성된 하부전극을 포함하는 태양전지 모듈용 기판을 제공한다.
Another embodiment of the invention the lower substrate; A resin layer formed on the lower substrate and having at least one groove formed at full width; And it provides a solar cell module substrate comprising a lower electrode formed in the surface region other than the groove of the resin layer.
본 발명의 또 다른 실시형태는 하부기판; 상기 하부기판 상에 형성되며, 전폭으로 홈이 하나 이상 형성된 수지층; 상기 수지층의 홈 이외의 표면 영역에 형성된 하부전극; 상기 하부전극 상에 형성된 광흡수층; 상기 광흡수층 상에 형성된 버퍼층; 상기 버퍼층 상에 형성된 투명전극; 및 상기 투명전극 상에 형성된 반사방지막을 포함하는 태양전지 모듈을 제공한다.
Another embodiment of the invention the lower substrate; A resin layer formed on the lower substrate and having at least one groove formed at full width; A lower electrode formed in a surface region other than the groove of the resin layer; A light absorption layer formed on the lower electrode; A buffer layer formed on the light absorption layer; A transparent electrode formed on the buffer layer; And it provides a solar cell module comprising an anti-reflection film formed on the transparent electrode.
본 발명에 따르면, 태양전지의 모듈화를 위하여 수행되던 레이저 혹은 기계적인 스크라이빙 공정 없이도 기판에 전극을 용이하게 패터닝할 수 있는 나노 임프린팅 및 포토 레지스트를 이용한 전극의 패터닝 방법과 이에 의해 제조된 태양전지 모듈용 기판 및 태양전지 모듈을 제공할 수 있다.
According to the present invention, a method of patterning an electrode using nanoimprinting and photoresist that can easily pattern an electrode on a substrate without a laser or a mechanical scribing process performed for modularization of a solar cell, and an embodiment manufactured by the same It is possible to provide a substrate for a battery module and a solar cell module.
도 1은 기존의 태양전지 모듈화를 위한 패터닝 방법의 일례를 나타낸 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 패터닝 방법의 과정을 나타내는 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 홈이 형성된 수지층을 포함하는 기판의 일례를 나타낸 단면도이다.1 is a schematic diagram showing an example of a patterning method for conventional solar cell modularization.
2 is a schematic diagram showing a process of a patterning method according to an embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view showing an example of a substrate including a resin layer in which a groove according to one embodiment of the present invention is formed.
도 1은 기존의 태양전지 모듈화를 위한 패터닝 방법의 일례를 나타낸 모식도이다. 도 1에 나타난 바와 같이, 통상적으로 태양전지의 모듈화를 위해서는 기판(1) 위에 셀이 구동될 수 있도록 전극층(3)을 형성한 뒤, 셀과 셀이 분리되도록 레이저 혹은 기계적 스크라이빙(scribing) 공정을 이용한다. 그러나, 이러한 방법은 앞서 언급한 바와 같이, 스크라이빙 장비와 패터닝 공정이 추가적으로 요구되므로, 생산성이 저하되고, 비용 또한 상승한다는 문제가 발생한다.
1 is a schematic diagram showing an example of a patterning method for conventional solar cell modularization. As shown in FIG. 1, typically, in order to modularize a solar cell, an
본 발명자들은 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 스크라이빙 공정없이도 기판에 패터닝을 할 수 있는 방법에 대하여 연구하던 중, 나노 임프린팅(nano imprinting) 및 포토 레지스트(photo resist)를 이용하여 기존의 방법에 비하여 손쉽게 패턴을 형성시킬 수 있다는 점을 인지하고 본 발명을 제안하게 되었다.
In order to solve this problem, the present inventors have been researching a method for patterning a substrate without a scribing process, and using nanoimprinting and photoresist, Compared to the fact that it can easily form a pattern compared to the present invention was proposed.
상기 언급한 나노 임프린팅이란 음각 또는 양각의 패턴을 갖는 스탬프를 제조한 뒤, 이 스탬프를 졸 또는 겔 상의 수지에 가압 및 열처리함으로써 상기 수지가 양각 또는 음각의 패턴을 갖도록 하는 기술이다. 상기 스탬프는 포토리소그래피 혹은 전자빔 리소그래피 등을 이용하여 제조되거나, 열 또는 자외선 조사에 의해 경화되는 고분자 물질을 얻고자 하는 패턴의 반대 형상의 패턴을 갖는 몰드에 주입 및 경화시킨 뒤 이를 분리시키는 방법 등에 의해 제조될 수 있다.
The above-mentioned nanoimprinting is a technique in which a stamp having an intaglio or embossed pattern is prepared, and then the stamp is pressurized and heat treated to a resin on a sol or gel so that the resin has an embossed or intaglio pattern. The stamp may be manufactured using photolithography or electron beam lithography or the like, or may be injected and cured into a mold having a pattern opposite to a pattern to obtain a polymer material that is cured by heat or ultraviolet irradiation. Can be prepared.
본 발명의 일 실시형태는 양각의 패턴이 하나 이상 형성된 스탬프 및 기판을 준비하는 단계; 상기 기판 상에 수지층을 형성하는 단계; 상기 수지층에 전폭으로 홈이 하나 이상 형성되도록 상기 스탬프를 상기 수지층에 가압하는 단계; 상기 홈에 포토 레지스트가 충진되도록 상기 수지층 상에 포토 레지스트를 형성하는 단계; 상기 홈에 충진된 포토 레지스트는 빛에 반응하지 않고, 상기 수지층 상에 형성된 포토 레지스트는 빛에 반응하도록 상기 수지층에 빛을 조사하는 단계; 상기 빛에 반응한 포토 레지스트가 제거되도록 상기 기판을 현상하는 단계; 상기 홈에 포토 레지스트가 충진되어 있는 상기 수지층 상에 전극을 형성하는 단계; 및 상기 홈에 충진되어 있는 포토 레지스트를 제거하는 단계를 포함하는 전극의 패터닝 방법을 제공한다.
One embodiment of the present invention comprises the steps of preparing a stamp and a substrate having at least one embossed pattern; Forming a resin layer on the substrate; Pressing the stamp onto the resin layer such that at least one groove is formed in the resin layer at full width; Forming a photoresist on the resin layer to fill the groove with the photoresist; Irradiating light on the resin layer such that the photoresist filled in the groove does not react to light, and the photoresist formed on the resin layer reacts to light; Developing the substrate to remove the photoresist in response to the light; Forming an electrode on the resin layer in which the photoresist is filled in the groove; And removing the photoresist filled in the grooves.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 패터닝 방법의 과정을 나타내는 모식도이다. 이하, 도 2를 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 다만, 도 2는 본 발명을 보다 상세하게 설명하기 위한 예시일 뿐, 본 발명의 권리범위를 한정하지는 않는다.
2 is a schematic diagram showing a process of a patterning method according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to FIG. 2. 2 is only an example for describing the present invention in detail, and does not limit the scope of the present invention.
우선, 양각의 패턴이 하나 이상 형성된 스탬프와 기판을 준비한다. 상기 스탬프는 앞서 언급한 바와 같은 통상의 방법을 이용하여 제조될 수 있다. 상기 기판은 당해 기술분야에서 사용되는 모든 것을 이용할 수 있다. 바람직하게는, 롤-투-롤(roll-to-Roll)법에 의한 연속공정에 적합한 기판을 사용하는 것이며, 예를 들면, 스테인리스강, 탄소강, Fe-Ni계 합금, Fe-Cr계 합금, Fe-Cu계 합금, 알루미늄계 금속, 티타늄계 금속, 폴리이미드 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 등이 있다.
First, a stamp and a substrate on which one or more embossed patterns are formed are prepared. The stamp can be prepared using conventional methods as mentioned above. The substrate can use all that is used in the art. Preferably, a substrate suitable for a continuous process by a roll-to-roll method is used, for example, stainless steel, carbon steel, Fe-Ni-based alloy, Fe-Cr-based alloy, Fe-Cu alloy, aluminum metal, titanium metal, polyimide and polyethylene terephthalate (PET).
이와 같이 준비된 기판(10) 상에 수지층(20)을 형성한다. 이 때, 상기 수지층은 스탬프에 의한 패턴 형성이 용이하게 이루어질 수 있도록 졸 또는 겔 상태를 갖는 것이 바람직하며, 이와 같이 형성된 패턴이 나중에 변형되지 않도록 경화성을 갖는 재료인 것이 바람직하다. 상기 수지층 재료로는 당해 기술분야에서 통상적으로 이용되는 다양한 물질을 사용할 수 있으므로, 그 종류에 대해서 특별히 한정하지 않으며, 예를 들면, 폴리다이메틸실록세인(PDMS) 등을 이용할 수 있다.
The
이후, 상기 수지층(20)에 전폭으로 홈이 하나 이상 형성되도록 미리 준비된 스탬프(30)를 상기 수지층(20)에 가압한다. 상기 가압 공정에서는 패턴 형성이 완료된 졸 또는 겔 상태의 수지층이 경화될 수 있도록 열 또는 자외선을 조사하는 공정이 수반되는 것이 바람직하다. 한편, 본 발명에서는 상기와 같은 공정을 통해 형성되는 홈의 형태에 대해서 특별히 한정하지 않는다. 다만, 상기 홈은 그 내부에 충진될 포토 레지스트가 이후 조사되는 빛에 가능한 반응하지 않도록 경사를 갖는 것이 바람직하다. 나아가, 상기와 같이, 홈 내에 구비될 포토 레지스트가 빛에 가능한 반응하지 않도록 상기 홈의 두 측면은 이후 조사되는 빛에 역방향을 갖도록 하는 것이 바람직하며, 이를 통해, 이후 공정에서 행하여지는 패턴 형성이 용이해질 수 있다.
Thereafter, the
한편, 상기 언급한 홈은 1~100㎛의 평균 깊이(D)와 10~100㎛의 평균 폭(W)을 갖는 것이 바람직하다. 상기 홈의 평균 깊이가 1㎛미만이거나 평균 폭이 100㎛를 초과할 경우에는 빛이 상기 홈 내부로 조사되어 홈 내에 충진될 포토 레지스트가 빛에 반응할 수 있어 전극의 패터닝이 용이하지 않을 수 있다. 한편, 상기 홈의 평균 깊이가 10㎛를 초과하거나, 평균 폭이 10㎛미만일 경우에는 포토 레지스트가 상기 홈 내부로 충분히 충진되지 않을 가능성이 있다. 따라서, 상기 홈은 1~100㎛의 평균 깊이(D)와 10~100㎛의 평균 폭(W)을 갖는 것이 바람직하다.
On the other hand, it is preferable that the above-mentioned grooves have an average depth D of 1 to 100 µm and an average width W of 10 to 100 µm. When the average depth of the grooves is less than 1 μm or the average width exceeds 100 μm, light may be irradiated into the grooves so that photoresist to be filled in the grooves may react to the light, thereby making it difficult to pattern the electrodes. . On the other hand, when the average depth of the grooves exceeds 10 μm or the average width is less than 10 μm, the photoresist may not be sufficiently filled into the grooves. Therefore, the groove preferably has an average depth D of 1 to 100 µm and an average width W of 10 to 100 µm.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 홈이 형성된 수지층을 포함하는 기판의 일례를 나타낸 단면도이다. 도 3에 나타난 바와 같이, 상기 언급한 홈의 평균 깊이(D)는 수지층(20)의 표면으로부터 홈이 형성된 위치까지의 길이를 의미하며, 평균 폭(W)은 수지층(20) 표면에서 상기 기판(10)의 길이 방향으로 홈을 이루는 길이를 의미한다.
3 is a cross-sectional view showing an example of a substrate including a resin layer in which a groove according to one embodiment of the present invention is formed. As shown in FIG. 3, the aforementioned average depth D of the grooves means a length from the surface of the
이후, 홈이 형성된 상기 수지층(20) 상에 포토 레지스트(photo resist)(40)를 형성하고, 이를 통해 상기 홈에도 포토 레지스트(40)가 충진되도록 한다. 상기 포토 레지스트(40)는 이후 공정을 고려하여 빛에 노출됨으로써 약품에 대하여 가용성으로 변화하는 포지형(positive type)의 물질을 사용하는 것이 바람직하다. 본 발명에서는 포지형 포토 레지스트라면 그 종류에 특별히 한정되지 않고 당해 기술분야에서 통상적으로 사용되는 모든 물질을 사용할 수 있다. 예를 들면, 페놀-포름알데히드 또는 아이조나프토퀴논-노블락 수지(DNQ/NR) 등을 이용할 수 있다.
Thereafter, a
상기 포토 레지스트를 형성하는 방법은 당해 기술분야에서 통상적으로 사용되는 디핑(dipping)법, 스프레이(spray) 분사법, 롤 압연(roll milling)법, 스핀 코팅(spin coating)법 등을 모두 이용할 수 있다. 다만, 본 발명의 패터닝 방법은 생산성 향상을 위하여 롤-투-롤 법에 의한 연속 공정에 적용할 수 있고, 이를 위해서는 포토 레지스트 전구체를 용제와 혼합하여 슬러리 상태로 제조한 뒤, 이 슬러리를 스프레이법을 통해 도포 및 건조하는 방법을 이용하거나, 포토 레지스트 층을 미리 제조한 뒤, 이 포토 레지스트 층을 롤 압연에 의해 상기 기판에 형성하는 방법을 이용하는 것이 바람직하다. 한편, 상기 건조는 용제의 제거 및 접합을 향상시키기 위한 것으로서, 가열에 의해 이루어질 수 있다. 상기 가열은 60~100℃에서 5~10분간 이루어지는 것이 바람직한데, 상기 가열온도가 60℃ 미만인 경우에는 포토 레지스트 간의 상호 연결이 충분하게 일어나지 않을 수 있으며, 100℃를 초과하는 경우에는 다중화를 일으켜 스컴(scum)이 형성될 수도 있다.
The photoresist may be formed using a dipping method, a spray spray method, a roll milling method, a spin coating method, and the like, which are commonly used in the art. . However, the patterning method of the present invention can be applied to a continuous process by a roll-to-roll method for improving productivity. For this purpose, after mixing the photoresist precursor with a solvent to prepare a slurry, the slurry is sprayed. It is preferable to use the method of apply | coating and drying through, or to prepare a photoresist layer beforehand, and to use this method of forming this photoresist layer in the said board | substrate by roll rolling. On the other hand, the drying is to improve the removal and bonding of the solvent, it can be made by heating. Preferably, the heating is performed at 60 to 100 ° C. for 5 to 10 minutes. When the heating temperature is less than 60 ° C., the interconnection between the photoresist may not occur sufficiently. Scum may be formed.
이후, 상기와 같이 포토 레지스트(40)가 형성된 상기 수지층(20)에 빛을 조사한다. 이 때, 상기 홈에 충진된 포토 레지스트(40)는 빛에 반응하지 않고, 상기 수지층(20)의 표면 상에 형성된 포토 레지스트(40)는 빛에 반응하도록 하는 것이 중요하다. 이를 위해서는 다양한 방법이 있을 수 있겠으나, 바람직하게는 다음과 같은 방법을 이용할 수 있다. 상기 빛의 조사는 상기 빛의 조사 방향이 상기 홈의 측면 방향과 상기 수지층의 표면이 이루는 각도 α와 빛의 입사각 β가 180-α+β≤110℃의 조건을 충족하도록 하는 것이 바람직하다. 이는 도 3에 나타난 바와 같이, 빛을 홈의 측면 방향에 대하여 역방향으로 조사하기 위함이다. 이를 통해, 동일 각도를 갖는 빛이 상기 홈의 측면 방향에 대하여 순방향으로 조사되는 것에 비하여, 홈 내부에 조사되는 빛의 양이 감소되게 된다. 결국, 수지층에 형성된 포토 레지스트는 빛에 반응하도록 하되, 홈 내에 구비되는 포토 레지스트는 가능한 빛에 반응하지 않도록 할 수 있으며, 이를 통해 이후 전극의 패터닝을 용이하게 실현할 수 있다. 상기 180-α+β는 바람직하게는 100℃이하, 보다 바람직하게는 90℃이하, 보다 더 바람직하게는 80℃이하의 조건을 만족하는 것이 유리하다. 상기 언급한 각도 α는 상기 수지층의 표면과 상기 홈의 측면 방향이 이루는 각 중 90℃이하의 각을 의미하며, 상기 입사각 β는 상기 조사되는 빛의 방향과 상기 수지층의 표면이 이루는 각 중 둔각을 의미한다.
Thereafter, light is irradiated to the
상기 각도 α는 25~90°의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 상기 α의 각도가 25°미만이 되도록 하는 것은 가공상 용이하지 않을 뿐만 아니라, 빛의 조사가 비교적 큰 각도를 갖도록 이루어질 경우 홈에 충진되는 포토 레지스트가 상기 빛에 반응하여 패턴 형성을 어렵게 할 수 있다는 단점이 있다. 상기 각도 α는 25~70°의 범위를 갖는 것이 보다 바람직하며, 25~45°의 범위를 갖는 것이 보다 더 바람직하다.
It is preferable that the said angle (alpha) has a range of 25-90 degrees. It is not only easy to process the angle of α to be less than 25 °, but also the photoresist filled in the grooves may be difficult to form patterns in response to the light when the irradiation of light is made to have a relatively large angle. There are disadvantages. As for said angle (alpha), it is more preferable to have a range of 25-70 degrees, and it is still more preferable to have a range of 25-45 degrees.
상기와 같이 기판에 빛을 조사한 뒤에는 상기 기판을 현상(development)함으로써, 상기 빛에 반응한 포토 레지스트가 제거되도록 한다. 상기 현상은 포토 레지스트의 제거를 위한 현상액을 기판과 반응시킴으로써 이루어지며, 이 따라, 수지층 상에 형성된 포토 레지스트 중 빛에 반응한 것은 상기 현상액에 의해 제거가 된다. 상기 현상은 현상액이 수용된 용기 내에 기판을 담그는 방법 등으로 이루어질 수 있다. 상기 현상액으로는 당해 기술분야에서 통상적으로 사용되는 것을 모두 이용할 수 있으며, 예를 들면, 수산화나트륨, 자일린, 스토다드 용제를 혼합하여 제조되는 현상액을 이용할 수 있다. 한편, 상기 현상 후에는 부틸 아세테이트 또는 물 등의 세척액으로 상기 기판을 세척하는 것이 바람직하다.
After irradiating light to the substrate as described above, the substrate is developed to remove the photoresist in response to the light. The development is performed by reacting a developer for removing the photoresist with a substrate. Accordingly, the photoresist formed on the resin layer is removed by the developer. The development may be performed by immersing the substrate in a container containing the developer. As the developer, any of those conventionally used in the art may be used. For example, a developer prepared by mixing sodium hydroxide, xylene, and a stodad solvent may be used. On the other hand, after the development, it is preferable to wash the substrate with a cleaning solution such as butyl acetate or water.
상기 현상은 30~60초동안 행하여지는 것이 바람직하다. 상기 현상 시간이 30초 미만일 경우에는 포토 레지스트가 충분히 제거되지 않을 수 있으며, 60초를 초과할 경우에는 공정 시간이 증가될 수 있을 뿐만 아니라 잔류 포토 레지스트에 악영향을 줄 수 있다. 따라서, 현상은 30~60초동안 행하여지는 것이 바람직하다.
The development is preferably carried out for 30 to 60 seconds. If the development time is less than 30 seconds, the photoresist may not be sufficiently removed. If the development time is more than 60 seconds, the process time may be increased and the remaining photoresist may be adversely affected. Therefore, development is preferably performed for 30 to 60 seconds.
이후, 상기와 같이 현상된 상기 기판의 수지층(20) 상에 전극층(50)을 형성한다. 앞서 설명한 바와 같이, 홈 내에 충진된 포토 레지스트는 빛에 반응하지 않아 현상을 행하더라도 제거되지 않고 잔류하게 된다. 즉, 수지층(20) 상에 전극을 형성하게 되면, 이 충진된 포토 레지스트(이하, '잔류 포토 레지스트'라고도 함) 위에도 전극이 적층되게 된다. 그러나, 상기 잔류 포토 레지스트와 전극은 결합력이 아주 약하거나, 결합력을 거의 갖지 않는다. 따라서, 수지층 상에 전극층을 형성하더라도 잔류 포토 레지스트 위에는 전극이 형성되지 않거나, 또는 상기 잔류 포토 레지스트 위에 전극이 형성되더라도 이후 이 잔류 포토 레지스트를 제거할 경우 상기 잔류 포토 레지스트 위에 적층된 전극 또한 제거된다.
Thereafter, the
본 발명에서는 상기 전극을 형성하는 방법에 대해서는 특별히 한정하지 않으며, 예를 들면, 화학적 기상 증착법, 물리적 기상 증착법, 스프레이 분사법, 디핑법, 롤 압연법 등을 이용할 수 있다. 다만, 본 발명의 패터닝 방법은 생산성 향상을 위하여 롤-투-롤 법에 의한 연속 공정에 적용할 수 있고, 이를 위해서는 전극 전구체를 용매와 혼합하여 슬러리 상태로 제조한 뒤, 이 슬러리를 스프레이 분사법을 통해 도포 및 건조하는 방법을 이용하거나, 전극층을 미리 제조한 뒤, 이 전극층을 롤 압연에 의해 상기 기판에 형성하는 방법을 이용하는 것이 바람직하다.
In the present invention, the method for forming the electrode is not particularly limited, and for example, chemical vapor deposition, physical vapor deposition, spray injection, dipping, roll rolling, or the like can be used. However, the patterning method of the present invention can be applied to a continuous process by a roll-to-roll method for improving productivity. For this purpose, after mixing the electrode precursor with a solvent to prepare a slurry, the slurry is spray sprayed. It is preferable to use the method of apply | coating and drying through, or to manufacture this electrode layer previously, and to use this method of forming this electrode layer in the said board | substrate by roll rolling.
상기 전극은 태양전지 효율과 내식성을 향상시키기 위하여, Mo, Ni, Cu, Nb, Si, Ti, W, Na 및 Cr로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
The electrode may include at least one selected from the group consisting of Mo, Ni, Cu, Nb, Si, Ti, W, Na, and Cr in order to improve solar cell efficiency and corrosion resistance.
상기와 같이, 수지층(20) 상에 전극층(50)을 형성한 이후에는 상기 잔류 포토 레지스트를 제거하고, 이를 통해 상기 잔류 포토 레지스트 상에 위치하는 전극이 제거되도록 한다. 잔류 포토 레지스트를 제거하기 위해서는 당해 기술분야에서 통상적으로 사용되는 습식 또는 건식 스트리밍을 이용할 수 있다. 상기 습식 스트리밍 방법의 예로는 유기물계 스프리퍼 용액 또는 아민계 스트리퍼 용액 등을 이용하는 방법이 있고, 상기 건식 스트리밍 방법의 예로는 플라즈마를 이용하는 방법이 있다. 한편, 상기 스트리밍은 빛에 반응하지 않은 포토 레지스트를 제거하기 위한 공정으로서, 앞서 언급한 현상과는 구분된다.
As described above, after the
전술한 바와 같이, 본 발명이 제안하는 나노 임프린팅 및 포토 레지스트를 이용한 전극의 패터닝 방법에 의하면, 태양전지의 모듈화를 위하여 수행되던 레이저 혹은 기계적인 스크라이빙 공정 없이도 기판에 전극을 용이하게 패터닝할 수 있다.
As described above, the electrode patterning method using the nano-imprinting and photoresist proposed in the present invention, it is easy to pattern the electrode on the substrate without the laser or mechanical scribing process performed for the modularization of the solar cell Can be.
한편, 전술한 본 발명 전극 패터닝의 방법은 롤-투-롤(roll-to-Roll)법에 의한 연속공정으로 이루어질 수 있으며, 이를 통해, 생산성을 보다 향상시킬 수 있다.
On the other hand, the above-described method of electrode patterning of the present invention can be made in a continuous process by a roll-to-roll method, through which, it is possible to further improve productivity.
본 발명은 전술한 방법에 의해 제조되는 태양전지 모듈용 기판, 보다 상세하게는 하부기판; 상기 하부기판 상에 형성되며, 전폭으로 홈이 하나 이상 형성된 수지층; 및 상기 수지층의 홈 이외의 표면 영역에 형성된 하부전극을 포함하는 태양전지 모듈용 기판을 제공한다.
The present invention is a substrate for a solar cell module manufactured by the above-described method, more specifically, the lower substrate; A resin layer formed on the lower substrate and having at least one groove formed at full width; And it provides a solar cell module substrate comprising a lower electrode formed in the surface region other than the groove of the resin layer.
또한, 본 발명은 상기 태양전지 모듈용 기판을 이용하여 제조되는 태양전지 모듈, 보다 상세하게는 하부기판; 상기 하부기판 상에 형성되며, 전폭으로 홈이 하나 이상 형성된 수지층; 상기 수지층의 홈 이외의 표면 영역에 형성된 하부전극; 상기 하부전극 상에 형성된 광흡수층; 상기 광흡수층 상에 형성된 버퍼층; 상기 버퍼층 상에 형성된 투명전극; 및 상기 투명전극 상에 형성된 반사방지막을 포함하는 태양전지 모듈을 제공한다. 이 때, 상기 광흡수층은 CI(G)S이고, 상기 버퍼층은 CdS, ZnS, ZnSe, InS, InOOH 및 ZnOOH로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 1종이고, 상기 투명전극은 ZnO, ITO, FTO 및 AZO로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 1종인 것이 바람직하다. 상기 CI(G)S는 구리(Cu), 인듐(In) 및 게르마늄(Ge)으로 이루어지는데, 태양전지 중에는 간혹 Ge가 포함되지 않을 수도 있다. 본 발명에서는 Ge를 포함하는 경우와 포함하지 않는 경우 모두 포함한다.
In addition, the present invention is a solar cell module manufactured by using the substrate for the solar cell module, more specifically, the lower substrate; A resin layer formed on the lower substrate and having at least one groove formed at full width; A lower electrode formed in a surface region other than the groove of the resin layer; A light absorption layer formed on the lower electrode; A buffer layer formed on the light absorption layer; A transparent electrode formed on the buffer layer; And it provides a solar cell module comprising an anti-reflection film formed on the transparent electrode. In this case, the light absorption layer is CI (G) S, the buffer layer is one selected from the group consisting of CdS, ZnS, ZnSe, InS, InOOH and ZnOOH, the transparent electrode is made of ZnO, ITO, FTO and AZO It is preferable that it is 1 type selected from the group. The CI (G) S is made of copper (Cu), indium (In), and germanium (Ge), but sometimes a Ge may not be included in a solar cell. In the present invention, both the case of including Ge and the case of not including Ge are included.
1 : 기판
3 : 전극층
10 : 기판
20 : 수지층
30 : 스탬프
40 : 포토 레지스트
50 : 전극층1: substrate
3: electrode layer
10: substrate
20: resin layer
30: stamp
40: photoresist
50: electrode layer
Claims (16)
상기 기판 상에 수지층을 형성하는 단계;
상기 수지층에 전폭으로 홈이 하나 이상 형성되도록 상기 스탬프를 상기 수지층에 가압하는 단계;
상기 홈에 포토 레지스트가 충진되도록 상기 수지층 상에 포토 레지스트를 형성하는 단계;
상기 홈에 충진된 포토 레지스트는 빛에 반응하지 않고, 상기 수지층 상에 형성된 포토 레지스트는 빛에 반응하도록 상기 수지층에 빛을 조사하는 단계;
상기 빛에 반응한 포토 레지스트가 제거되도록 상기 기판을 현상하는 단계;
상기 홈에 포토 레지스트가 충진되어 있는 상기 수지층 상에 전극을 형성하는 단계; 및
상기 홈에 충진되어 있는 포토 레지스트를 제거하는 단계를 포함하는 전극의 패터닝 방법.Preparing a stamp and a substrate on which one or more embossed patterns are formed;
Forming a resin layer on the substrate;
Pressing the stamp onto the resin layer such that at least one groove is formed in the resin layer at full width;
Forming a photoresist on the resin layer to fill the groove with the photoresist;
Irradiating light on the resin layer such that the photoresist filled in the groove does not react to light, and the photoresist formed on the resin layer reacts to light;
Developing the substrate to remove the photoresist in response to the light;
Forming an electrode on the resin layer in which the photoresist is filled in the groove; And
Removing the photoresist filled in the grooves.
상기 기판은 스테인리스강, 탄소강, Fe-Ni계 합금, Fe-Cr계 합금, Fe-Cu계 합금, 알루미늄계 금속, 티타늄계 금속, 폴리이미드 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 1종인 전극의 패터닝 방법.The method according to claim 1,
The substrate is patterned for one kind of electrode selected from the group consisting of stainless steel, carbon steel, Fe-Ni alloy, Fe-Cr alloy, Fe-Cu alloy, aluminum metal, titanium metal, polyimide and polyethylene terephthalate. Way.
상기 가압하는 단계에서 상기 수지층이 경화되도록 열 또는 자외선을 가하는 전극의 패터닝 방법.The method according to claim 1,
The patterning method of the electrode to apply heat or ultraviolet rays so that the resin layer is cured in the pressing step.
상기 홈은 경사를 갖는 전극의 패터닝 방법.The method according to claim 1,
And the groove is inclined.
상기 홈의 평균 깊이는 1~100㎛, 평균 폭은 10~100㎛인 전극의 패터닝 방법.The method according to claim 1,
The grooves have an average depth of 1 to 100 µm, and an average width of 10 to 100 µm.
상기 포토 레지스트를 형성하는 단계는 디핑법, 스프레이 분사법, 롤 압연법 및 스핀 코팅법으로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 1종 이상을 이용하는 전극의 패터닝 방법.The method according to claim 1,
The step of forming the photoresist is a patterning method of an electrode using at least one selected from the group consisting of dipping method, spray spraying method, roll rolling method and spin coating method.
상기 빛을 조사하는 단계는, 상기 빛의 조사 방향이 상기 홈의 측면 방향과 상기 수지층의 표면이 이루는 각도 α와 빛의 입사각 β가 180-α+β≤110℃의 조건을 충족하도록 하는 전극의 패터닝 방법.
(단, 상기 각도 α는 상기 수지층의 표면과 상기 홈의 측면 방향이 이루는 각 중 90℃이하의 각이며, 상기 입사각 β는 상기 조사되는 빛의 방향과 상기 수지층의 표면이 이루는 각 중 둔각임.)The method according to claim 1,
The irradiating light may include an electrode in which the irradiation direction of the light satisfies a condition of an angle α formed between the lateral direction of the groove and the surface of the resin layer and an incident angle β of light 180-α + β ≦ 110 ° C. Patterning method.
(Wherein the angle α is an angle of 90 ° C. or less of angles formed between the surface of the resin layer and the lateral direction of the groove, and the incident angle β is an obtuse angle among angles formed by the direction of the irradiated light and the surface of the resin layer) being.)
상기 각도 α는 25~90°인 전극의 패터닝 방법.The method of claim 7,
The angle α is a patterning method of the electrode is 25 ~ 90 °.
상기 기판을 현상하는 단계는 30~60초 동안 행하여지는 전극의 패터닝 방법.The method according to claim 1,
And developing the substrate is performed for 30 to 60 seconds.
상기 전극을 형성하는 단계는 화학적 기상 증착법, 물리적 기상 증착법, 스프레이 분사법, 디핑법 및 롤 압연법으로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 1종 이상을 전극의 패터닝 방법.The method according to claim 1,
The forming of the electrode may include at least one selected from the group consisting of a chemical vapor deposition method, a physical vapor deposition method, a spray spraying method, a dipping method, and a roll rolling method.
상기 전극은 Mo, Ni, Cu, Nb, Si, Ti, W 및 Cr로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 전극의 패터닝 방법.The method according to claim 1,
The electrode is a patterning method of an electrode comprising at least one selected from the group consisting of Mo, Ni, Cu, Nb, Si, Ti, W and Cr.
상기 홈에 충진되어 있는 포트 레지스트를 제거하는 단계는 습식 또는 건식 스트리밍에 의해 이루어지는 전극의 패터닝 방법.The method according to claim 1,
Removing the port resist filled in the groove is performed by wet or dry streaming.
상기 패터닝 방법은 롤-투-롤(roll-to-Roll)법에 의해 이루어지는 전극의 패터닝 방법.The method according to any one of claims 1 to 12,
The patterning method is a patterning method of an electrode made by a roll-to-roll method.
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| CN105390569A (en) * | 2015-12-21 | 2016-03-09 | 浙江晶科能源有限公司 | Manufacture method of positive electrode of solar cell |
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|---|---|---|---|---|
| KR20080107181A (en) * | 2007-06-05 | 2008-12-10 | 엘지전자 주식회사 | High efficiency solar cell |
| KR20100002158A (en) * | 2008-06-26 | 2010-01-06 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | Photoelectric conversion device module and manufacturing method of the photoelectric conversion device module |
| KR20100037862A (en) * | 2008-10-02 | 2010-04-12 | 주성엔지니어링(주) | Thin film type solar cell and method for manufacturing the same |
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