KR102040776B1 - 태양전지의 전면전극용 스텐실 마스크 - Google Patents

태양전지의 전면전극용 스텐실 마스크 Download PDF

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이준성
박준석
안경준
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주식회사 에스엔텍비엠
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Abstract

본 발명은 버스 바 전극이 없는 태양전지의 전면전극 패턴을 형성하기 위하여 사용되는 스텐실 마스크에 관한 것이다. 각 개구부 열의 핑거 전극 개구부는 이웃한 개구부 열의 핑거 전극 개구부와 세로 방향으로 일정 간격만큼 어긋나게 배치될 수 있으며, 각 개구부 열에는 중심축에서 좌측으로 형성되는 핑거 전극 개구부와, 우측으로 형성되는 핑거 전극 개구부가 교대로 형성될 수 있다. 이와 같은 구조로 인하여, 스텐실 마스크의 지지력을 향상시키고, 핑거 전극들의 연결성을 향상시킬 수 있으며, 태양전지에 인쇄된 전면전극이 버스 바의 역할을 수행할 리본과 적절히 연결될 수 있도록 해준다.

Description

태양전지의 전면전극용 스텐실 마스크{ Stencil Mask for Front Electrode of Solar Cell }
본 발명은 태양전지용 스텐실 마스크에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 버스 바 전극이 없는 태양전지의 전면전극 패턴을 형성하기 위하여 사용되는 스텐실 마스크에 관한 것이다.
태양전지는 태양 에너지를 전기로 직접 변환하는 전자소자로서, 일반적으로 실리콘 태양전지가 사용된다. 실리콘 태양전지의 기본적인 구조는 반도체 PN 접합이다. 실리콘 웨이퍼 상에 은 페이스트(Ag paste)나 알루미늄 페이스트(Al paste) 등의 금속 페이스트를 이용하여 전극을 인쇄한 후 열처리를 수행함으로써, 전면전극과 후면전극을 형성한다.
전면전극은 핑거(Finger) 전극과 버스 바(Bus bar) 전극으로 구성되는데, 전면전극의 인쇄는 일반적으로 스크린 인쇄 기술을 이용하여 이루어지고 있다.
도 1은 스크린 인쇄 장비의 예를 보인 것으로서, 지지 하우징(1)이 구비되고, 지지 하우징(1) 위에 실리콘 웨이퍼(2)가 안착된다.
실리콘 웨이퍼(2)의 윗면, 즉 태양광을 수광하는 면에는 스크린 마스크(3)가 놓이게 된다. 스크린 마스크(3)에는 핑거 전극과 버스 바 전극으로 이루어지는 전면전극을 형성하기 위하여 핑거 전극 패턴 및 버스 바 전극 패턴이 형성되어 있다.
도 2는 스크린 마스크(3)의 예를 보인 것으로서, 마스크 프레임(4) 상에 핑거 전극 개구부(5)와 버스 바 전극 개구부(6)가 형성되어 있다. 스크린 마스크(3)에는 금속 페이스트(7)가 놓이며, 스퀴즈(8)가 이동하면서 실리콘 웨이퍼(2)에 금속 페이스트를 제공하여 핑거 전극과 버스 바 전극이 인쇄되도록 한다.
도 3은 실리콘 웨이퍼(2)에 핑거 전극(11)과 버스바 전극(12)이 인쇄된 예를 보인 것으로서, 도 2의 각 전극 개구부 위치에 핑거 전극(11)과 버스 바 전극(12)이 인쇄된다.
도 4는 메쉬(3-1) 위에 에멀전(3-2)으로 버스 바 전극과 핑거 전극 개구부가 형성된 예를 보인 것으로서, 금속 페이스트는 메쉬(3-1)의 와이어 사이에 있는 공간을 통과하여 흘러 전극을 형성하게 된다.
즉, 스크린 인쇄 기술은 기본적으로 와이어가 서로 교차하여 격자 구조를 이루는 와이어 메쉬(3-1, Wire Mesh)가 지지층 역할을 하고, 포토 리소그라피(Photo-lithography Process) 방법에 의해 패터닝된 에멀전(3-2, Emulsion)으로 각 전극의 개구부가 이루어진다.
그런데, 이와 같이 메쉬(3-1)를 사용하는 스크린 인쇄 기술은 적지 않은 문제점을 가지고 있다.
즉, 와이어로 직조된 구조로 인하여 토출부의 개구율이 50~60%에 불과하므로 인쇄가 잘 되지 않는 영역이 존재하고, 이를 개선하기 위하여 와이어의 직경을 줄이고자 하면 스크린의 제조 비용이 증가한다.
뿐만 아니라, 스크린을 사용하여 인쇄된 전극의 높이가 상대적으로 높지 않아 종횡비가 낮아져 핑거 전극의 선저항이 증가하여 태양전지의 발전 효율에 적합한 전기 전도도를 제공하기 어렵다.
스크린을 사용한 인쇄 전극의 높이가 균일하지 않으며, 와이어로 인해 저점도 페이스트를 사용해야 하므로 퍼짐성이 증가하여 은 페이스트(silver paste)의 소모량이 필요 이상으로 증가할 수 있고, 인쇄 후 전면전극의 도포면적이 증가하여 광 흡수 면적이 감소하는 문제점이 있다.
이러한 스크린 인쇄 기술의 단점을 개선하기 위하여 메쉬를 사용하지 않는 스텐실 인쇄 기술이 사용될 수 있다.
그런데 일부 스텐실 마스크의 제조 방법으로 시도되었던 전기주조법(Electroforming)은 긴 제조 시간과 복잡한 제조 공정, 초기 투자비 등의 문제가 있고, 화학적 에칭 방법은 제조 공정이 복잡하고 앞뒷면의 부정합이 발생할 우려가 있다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 방법으로 레이저를 이용하여 직접 전극 개구부를 가공하는 방법이 사용될 수 있다.
한편, 종래 태양전지의 전면전극은 일반적으로 버스 바 전극과 핑거 전극으로 이루어진다.
그런데, 버스 바 전극은 핑거 전극에 비해 상대적으로 많은 은(Ag) 페이스트가 사용되고, 빛의 흡수 면적이 감소하여 수집 전류의 손실이 발생하며, 전극 인쇄 중 단차로 인한 전극 연결부의 끊김 현상이 나타날 수 있는 등 여러 가지 문제점이 나타날 수 있다.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 스텐실 인쇄 기술을 이용하여 버스 바가 없는 전면전극 패턴을 형성할 수 있는 태양전지용 스텐실 마스크를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 태양전지의 전면전극용 스텐실 마스크는, 핑거 전극 개구부가 일정 간격(g1)으로 복수 개 형성된 개구부 열이 복수 개 구비되고, 각 개구부 열의 핑거 전극 개구부는 이웃한 개구부 열의 핑거 전극 개구부와 세로 방향으로 일정 간격(g2)만큼 어긋나게 배치된다.
이때 상기 일정 간격 g2는 'g1/2'일 수 있다.
각 핑거 전극 개구부의 가운데 부분에는 리본과 연결되는 전극 부분을 위한 리본 연결 개구부가 형성될 수 있다.
각 핑거 전극 개구부의 가운데는 일정 간격만큼 이격되도록 구성될 수 있으며, 이 경우 상기 이격된 부분의 위와 아래에는 리본과 연결되는 전극 부분을 위한 리본 연결 개구부가 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 전면전극용 스텐실 마스크의 또 다른 실시예는, 핑거 전극 개구부가 일정 간격(g1)으로 복수 개 형성된 개구부 열이 복수 개 구비되고, 각 개구부 열에는 해당 개구부 열의 중심축에서 좌측으로 형성되는 핑거 전극 개구부와, 우측으로 형성되는 핑거 전극 개구부가 교대로 형성된다.
상기 개구부 열의 중심축에서 좌측으로 형성되는 핑거 전극 개구부는 상기 중심축에서 일정 길이만큼 우측으로 더 돌출되고, 우측으로 형성되는 핑거 전극 개구부는 상기 중심축에서 일정 길이만큼 좌측으로 더 돌출되도록 구성될 수 있다.
상기 개구부 열의 중심축에서 좌측으로 형성되는 핑거 전극 개구부는 적어도 좌측에 위치한 개구부 열의 중심축 이상까지 형성되고, 상기 개구부 열의 중심축에서 우측으로 형성되는 핑거 전극 개구부는 적어도 우측에 위치한 개구부 열의 중심축 이상까지 형성될 수 있다.
이때 각 개구부 열에서 핑거 전극 사이의 거리는 모두 동일하게 구성될 수 있다.
각 개구부 열의 중심축 부근에 있는 각 핑거 전극 개구부의 말단에는 리본과 연결되는 전극 부분을 위한 리본 연결 개구부가 형성될 수 있다.
각 개구부 열에 있는 핑거 전극 개구부의 우측 말단과, 이웃한 개구부 열에 있는 핑거 전극 개구부의 좌측 말단 사이는 일정 간격만큼 떨어지도록 구성될 수 있다.
또한, 각 개구부 열에 있는 핑거 전극 개구부의 우측 말단 일부와, 이웃한 개구부 열에 있는 핑거 전극 개구부의 좌측 말단 일부는 서로 겹치도록 구성될 수도 있다.
본 발명에 따른 태양전지용 스텐실 마스크는 태양전지에 인쇄된 전면전극이 버스 바의 역할을 수행할 리본과 적절히 연결될 수 있도록 해준다.
특히, 스텐실 기술의 특성을 고려한 설계에 따라, 스텐실 마스크의 지지력을 향상시킬 수 있으며, 단속적인 핑거 전극 개구부들을 통해 인쇄되어야 하는 핑거 전극들의 연결성을 향상시킬 수 있다.
또한, 버스 바가 없는 전면전극을 인쇄함에 따라 은(Ag) 페이스트의 사용량을 감소시킬 수 있으며, 원가절감에 기여하는 경제적 효과가 있다.
도 1은 스크린 인쇄 장비의 예,
도 2는 스크린 마스크의 예,
도 3은 태양전지에 인쇄된 전면전극의 예,
도 4는 메쉬와 에멀전으로 패턴이 형성된 예,
도 5는 스텐실 인쇄에서 발생할 수 있는 고립 영역을 설명하는 예,
도 6은 개구부들이 단속적으로 형성되는 스텐실 마스크의 예,
도 7은 태양전지의 전면전극에 리본이 연결된 예,
도 8은 태양전지의 직렬 연결을 보인 예,
도 9는 본 발명에 따른 스텐실 마스크의 일 실시예,
도 10은 핑거 전극 개구부들이 동일한 간격으로 배치되는 예,
도 11은 도 10에서 리본 연결 개구부가 형성된 예,
도 12는 핑거 전극 개구부의 가운데 부분이 이격된 예,
도 13은 본 발명에 따른 스텐실 마스크의 또 다른 실시예,
도 14와 도 15는 좌측을 향하는 핑거 전극 개구부와 우측을 향하는 핑거 전극 개구부 사이의 간격에 관한 하나의 예,
도 16과 도 17은 리본 연결 개구부가 형성된 각 실시예,
도 18은 핑거 전극의 리본에 대한 연결성을 향상시키기 위한 실시예,
도 19는 도 18에서 리본 연결 개구부가 형성된 예,
도 20은 리본 연결 개구부에 관한 다양한 실시예이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에서 상세하게 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
먼저, 도 4와 도 5를 참조하여 스크린 인쇄 기술과 스텐실 인쇄 기술의 특성을 살펴보기로 한다.
종래의 스크린 인쇄 기술은 메쉬(3-1)에 에멀전(3-2)이 고착되는 방식이기 때문에 메쉬(3-1)가 모든 영역을 지지해주므로, 도 5a에 도시된 예와 같이 자유롭게 패턴을 형성할 수 있다.
그러나, 스텐실 인쇄 기술의 경우에는 도 5b에 도시된 예와 같이 개구부로 둘러싸인 영역 중 주변과 연결되지 않고는 독립적으로 존재할 수 없는 영역(51)이 존재한다. 즉, 'A' 모양의 내부 삼각형 모양(51)은 지지해주는 곳이 없기 때문에 독립적으로 존재할 수 없다.
그러므로, 스텐실 인쇄 기술을 사용할 때는 도 5c에 도시된 예와 같이 개구부로 고립된 영역이 발생하는 경우 주변 기판을 연결할 수 있도록 처리해야 한다.
즉, 전면전극 패턴을 설계할 때는 각 전면전극의 연결 관계를 적절히 설계함으로써, 고립된 영역이 나타나지 않도록 하고, 내구성을 확보할 필요가 있다.
도 6은 스텐실 마스크(100)의 기본적인 구조를 보인 것으로서, 도전성 페이스트를 이용하여 인쇄할 수 있도록 각 핑거 전극에 대응하여 핑거 전극 개구부가 형성되어 있으며, 여러 개의 핑거 전극 개구부가 일정 간격을 두고 형성된 개구부 열이 복수 개 구비된다. 이러한 스텐실 마스크(100)를 이용하여 전면전극의 인쇄가 이루어지면 각 핑거 전극 개구부들을 통해 페이스트가 태양전지의 표면으로 흘러 번지게 되고, 인접한 핑거 전극 개구부를 통해 흐른 페이스트들이 서로 합쳐지면서 전기적으로 접속된다.
도 6에는 각 개구부 열에 17개의 핑거 전극 개구부가 형성되고, 8개의 개구부 열이 구비된 예를 보였지만, 개구부 열의 수, 하나의 개구부 열에 배치되는 핑거 전극 개구부의 수, 인접한 핑거 전극 개구부들 사이의 거리, 개구부 행들 사이의 거리, 핑거 전극 개구부의 모양과 크기, 각 개구부 열에서 핑거 전극 개구부들의 배치 등은 다양하게 구성될 수 있다.
특히, 스텐실 마스크(100)에는 버스 바 전극을 위한 개구부가 없다. 버스 바 전극이 없는 구조는 스텐실 기술에 적합하고 구현이 용이하며, 실제 태양전지의 효율 향상을 위해서도 바람직한 개발 방향이다.
버스 바 전극은 각 핑거 전극으로부터 수집된 전류를 모아 운반하는 역할을 수행하는데, 이러한 역할은 스텐실 마스크(100)를 통해 각 핑거 전극이 태양전지의 표면에 인쇄된 후 특정 핑거 전극에 연결되는 리본이 수행할 수 있다.
도 7은 버스 바 전극이 없이 핑거 전극만으로 전면전극이 형성된 태양전지(200)의 예를 보인 것으로서, 버스 바 전극의 역할은 리본(210)이 수행할 수 있다. 리본은 '와이어'로 불리기도 하며, 각 핑거 전극에 전기적으로 접촉되는 것으로서, 전기 전도성이 좋은 재질로 구성된다.
도 8은 각 태양전지(200)가 리본(210)을 통해 직렬 연결되는 예를 보인 것으로서, 각 태양전지의 전면전극과 다음 태양전지의 후면전극이 리본을 통해 연결되어 직렬 연결을 이룬다.
이제 본 발명에 따른 스텐실 마스크의 구조에 관한 다양한 실시예에 관하여 설명하기로 한다.
도 9를 참조하자면, 본 발명에 따른 전면전극용 스텐실 마스크의 일 실시예는 여러 개의 개구부 열(c1, c2)을 구비하며, 각 개구부 열에는 여러 개의 핑거 전극 개구부가 일정 간격(g1)으로 형성된다.
특히, 각 개구부 열의 핑거 전극 개구부(111)는 이웃한 개구부 열의 핑거 전극 개구부(112)와 세로 방향으로 일정 간격(g2)만큼 어긋나게 배치된다. 한 개구부 열(c1)의 핑거 전극 개구부(111)가 이웃한 개구부 열(c2)의 핑거 전극 개구부(112)와 어긋나는 간격 g2는 다양하게 구성될 수 있다.
구체적인 하나의 예로서, 간격 g2는 g1의 '1/2'로 구성될 수 있다.
g1은 다양하게 구성될 수 있다. 구체적인 예로서, g1은 1,300μm~1,700μm로 구성될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, g1은 500μm~3,000μm로 구성될 수도 있다.
도 10은 g2가 g1의 '1/2'이 되도록 구성된 예를 보인 것으로서, 각 개구부 열에 도시된 세로 선(215)은 스텐실 마스크에 실제로 존재하는 것이 아니라, 이 스텐실 마스크를 이용하여 전면전극이 인쇄되었을 때 리본이 연결되는 상태를 보여 주는 가상의 표시이다.
즉, 세로 선 표시(215)는 실제 스텐실 마스크에는 존재하지 않는 가상의 표시로서, 이하의 모든 도면에서 같다.
스텐실 마스크는 금속 재질 등의 매우 얇은 판을 레이저로 가공하여 제작될 수 있는데, 다수의 핑거 전극 개구부들로 인해 내구성이 약해지지 않도록 하고, 전면전극 인쇄가 이루어지는 과정에서 물리적으로 손상되지 않도록 하기 위하여, 가능한 견고하게 설계될 필요가 있다.
도 10에 보인 예와 같이 이웃한 개구부 열의 각 핑거 전극 개구부를 어긋나게 배치하면 스텐실 마스크의 내구성과 견고성을 향상시킬 수 있다.
도 11을 참조하자면, 도 10에 보인 예에서 각 핑거 전극 개구부의 중앙 부분에는 리본 연결 개구부(130)가 형성될 수 있다.
리본 연결 개구부(130)는 리본과 연결되는 전극 부분을 위한 개구부를 말하는 것으로서, 리본과의 접촉성을 좋게 하기 위하여 리본과 연결되지 않는 부분을 위한 핑거 전극 개구부의 폭보다 넓게 형성될 수 있다.
도 12를 참조하자면, 각 핑거 전극 개구부의 중앙 부분은 일정 간격만큼 이격된 구조로 형성될 수 있다. 즉, 각 핑거 전극 개구부는 좌측 부분(113-1)과 우측 부분(113-2)으로 나뉠 수 있다.
이때 페이스트 인쇄 후 좌측 부분(113-1)과 우측 부분(113-2)의 연결 상태를 좋게 하고, 리본과의 접촉성을 좋게 하기 위하여, 이격된 부분의 상부와 하부에는 리본 연결 개구부(114-1, 114-2)가 형성될 수 있다.
페이스트를 인쇄하면, 핑거 전극 개구부의 좌측 부분(113-1), 우측 부분(113-2), 상부의 리본 연결 개구부(114-1), 하부의 리본 연결 개구부(114-2)로 흐른 페이스트들이 서로 합쳐져서 전기적으로 연결된다.
리본 연결 개구부(114-1, 114-2)는 리본과의 접촉성을 좋게 하기 위하여 리본과 연결되지 않는 부분을 위한 핑거 전극 개구부의 폭보다 넓고, 핑거 전극 개구부의 이격된 부분보다 더 길게 형성될 수 있다.
리본 연결 개구부(114-1, 114-2)의 길이(도 20의 w3 참조)는 다양하게 구성될 수 있다. 구체적인 예로서, w3은 300μm~600μm로 구성될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어 w3은 10μm~2,000μm로 구성될 수도 있다.
각 개구부 열에 형성된 핑거 전극 개구부의 크기와 각 개구부 열의 중심축 사이의 거리 등은 다양하게 구성될 수 있다.
각 개구부 열에 속한 핑거 전극 개구부의 우측 말단과, 이웃한 개구부 열의 핑거 전극 개구부의 좌측 말단 사이는 일정 간격(g3)만큼 떨어지도록 구성될 수 있다. 이때 g3은 다양하게 구성될 수 있다. 구체적인 예로서, g3은 500μm~1,300μm로 구성될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어 g3은 100μm~2,000μm로 구성될 수도 있다.
또한, 각 개구부 열 사이의 간격을 좁히면, 각 개구부 열의 핑거 전극 개구부의 우측 말단 일부와, 이웃한 개구부 열의 핑거 전극 개구부의 좌측 말단 일부가 서로 겹칠 수도 있다.
이제 본 발명에 따른 전면전극용 스텐실 마스크의 또 다른 실시예를 설명하기로 한다.
도 13을 참조하자면, 본 발명에 따른 전면전극용 스텐실 마스크는 여러 개의 개구부 열을 구비하고, 각 개구부 열에는 여러 개의 핑거 전극 개구부가 일정 간격(g1)으로 형성된다.
특히, 각 개구부 열에는 해당 개구부 열의 중심축(217)에서 좌측으로 형성되는 핑거 전극 개구부(116-1)와, 우측으로 형성되는 핑거 전극 개구부(116-2)가 교대로 형성된다. 여기서 중심축(217)은 설명의 이해를 돕기 위한 가상의 표시로서 스텐실 마스크에 존재하는 것이 아니다.
각 개구부 열에서 동일한 방향으로 형성된 핑거 전극 개구부 사이의 간격 g1은 다양하게 구성될 수 있다. g1은 1,300μm~1,700μm로 구성될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어 g1은 500μm~3,000μm로 구성될 수도 있다.
개구부 열의 중심축(217)에서 좌측으로 형성되는 핑거 전극 개구부(116-1)는 중심축(217)에서 일정 길이(e2)만큼 우측으로 더 돌출되고, 우측으로 형성되는 핑거 전극 개구부(116-2)는 중심축(217)에서 일정 길이(e1)만큼 좌측으로 더 돌출되도록 구성될 수 있다.
즉, 개구부 열의 중심축(217)에서 좌측으로 형성되는 핑거 전극 개구부(116-1)와 우측으로 형성되는 핑거 전극 개구부(116-2)는 중심축(217)에서 좌/우로 일정 길이(e3)만큼 서로 상하로 중첩될 수 있다.
이러한 스텐실 마스크를 이용하여 전면전극이 인쇄되면, 이 중첩된 부분을 통해 인쇄된 곳을 통해 리본이 연결될 수 있다.
핑거 전극 개구부에서 우측으로 더 돌출된 부분과, 좌측으로 더 돌출된 부분이 서로 겹치는 부분의 길이(e3)는 다양하게 구성될 수 있다. 구체적인 예로서, e3은 300μm~600μm로 구성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
각 개구부 열의 중심축(217)에서 좌측으로 형성되는 핑거 전극 개구부(116-1)와, 우측으로 형성되는 핑거 전극 개구부(116-2) 사이의 간격 g4는 다양하게 구성될 수 있다.
도 14를 참조하자면, 각 개구부 열의 중심축에서 좌측으로 형성되는 핑거 전극 개구부(116-1)와, 우측으로 형성되는 핑거 전극 개구부(116-2) 사이의 간격은 이후 전면전극의 인쇄가 이루어질 때 페이스트가 흘러 서로 전기적으로 잘 합쳐질 수 있는 정도의 간격으로 구성될 수 있다.
도 15를 참조하자면, 각 개구부 열에서 핑거 전극 사이의 거리는 모두 동일하게 구성될 수도 있다. 즉, 각 개구부 열의 중심축에서 좌측으로 형성되는 핑거 전극 개구부(116-1)와, 우측으로 형성되는 핑거 전극 개구부(116-2) 사이의 간격 g4는 모두 동일하게 구성될 수 있다.
구체적인 예로서, 각 개구부 열의 중심축에서 좌측으로 형성되는 핑거 전극 개구부들 사이의 거리가 g1인 경우, 각 개구부 열의 중심축에서 좌측으로 형성되는 핑거 전극 개구부와, 우측으로 형성되는 핑거 전극 개구부 사이의 간격 g4는 g1의 1/2로 구성될 수 있다.
도 16은 도 15에 도시된 예에서 각 개구부 열의 중심축 부근에 있는 각 핑거 전극 개구부의 말단에 리본 연결 개구부(130)가 형성된 예를 보인 것이다.
도 17은 도 15에 도시된 예의 각 개구부 열 중 홀수 번째 열 또는 짝수 번째 열의 각 핑거 전극 개구부들이 중심축을 기준으로 대칭 이동하고, 각 개구부 열의 중심축 부근에 있는 각 핑거 전극 개구부의 말단에 리본 연결 개구부(130)가 형성된 예를 보인 것이다.
도 18을 참조하자면, 개구부 열의 중심축에서 좌측으로 형성되는 핑거 전극 개구부(117-1)는 적어도 좌측에 위치한 개구부 열의 중심축 이상까지 형성되고, 개구부 열의 중심축에서 우측으로 형성되는 핑거 전극 개구부(117-2)는 적어도 우측에 위치한 개구부 열의 중심축 이상까지 형성될 수 있다.
이러한 스텐실 마스크를 통해 전면전극이 인쇄된 후 리본이 부착되면 각 핑거 전극은 양 말단에서 리본과 연결될 수 있으므로, 각 핑거 전극의 리본에 대한 연결성을 개선할 수 있다.
예를 들자면, 핑거 전극이 하나의 리본에만 연결되는 경우, 핑거 전극의 중앙 부분에 전기적 단절이 발생하였다고 가정하면, 단절이 발생한 곳과 말단 사이에서 수집되는 전류는 리본으로 전달될 수 없다.
그러나, 핑거 전극이 양단에서 두 리본과 연결되는 경우, 핑거 전극의 중앙 부분에 전기적 단절이 발생하더라도, 단절이 발생한 곳의 좌측 부분과 우측 부분에서 수집되는 전류는 모두 각 리본으로 전달될 수 있다.
도 19는 도 18에 도시된 예에서 각 개구부 열의 중심축 부근에 있는 각 핑거 전극 개구부의 말단에 리본 연결 개구부가 형성된 예를 보인 것이다.
위에서 설명한 바와 같이, 리본 연결 개구부(130)는 리본과의 접촉성을 좋게 하기 위하여, 리본과 연결되지 않는 부분을 위한 핑거 전극 개구부보다 넓은 폭을 가지도록 형성될 수 있다.
도 20은 리본 연결 개구부에 관한 다양한 실시예를 나타낸 것으로서, 리본 연결 개구부는 전면전극이 인쇄된 후 해당 위치에서 리본과 연결하기 위하여 다양하게 구성될 수 있다.
위에서 설명한 바와 같이, 도시된 세로 선(215)은 스텐실 마스크에 실제로 존재하는 것이 아니라, 이 스텐실 마스크를 이용하여 전면전극이 인쇄되었을 때 리본이 연결되는 상태를 보여 주는 가상의 표시이다.
핑거 전극 개구부(118)는 도 20a에 보인 예와 같이 특별한 리본 연결 개구부 없이 구성될 수 있다.
그러나 도 20b 내지 20f에 보인 예와 같이, 전면전극이 인쇄되었을 때 리본과의 연결성을 향상시키기 위하여, 사각형 모양의 리본 연결 개구부(130-1), 마름모꼴 모양의 리본 연결 개구부(130-2), 원형의 리본 연결 개구부(130-3), 타원형 모양의 리본 연결 개구부(130-4), 양단이 라운드 처리된 사각형 모양의 리본 연결 개구부(130-5) 등 다양한 모양과 크기로 구성될 수 있다.
각 리본 연결 개구부(130-1~130-5)의 폭(w1)과 길이(w3)는 다양하게 구성될 수 있다. 구체적인 예로서, 리본 연결 개구부(130-1~130-5)의 폭(w1)은 50μm~300μm로 구성될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어 w1은 10μm~1,000μm로 구성될 수도 있다. 리본 연결 개구부(130-1~130-5)의 길이(w3)는 300μm~600μm로 구성될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어 w3은 10μm~2,000μm로 구성될 수도 있다.
또한, 핑거 전극 개구부와 리본 연결 개구부의 연결 형태가 모두 완전히 동일한 필요는 없다. 예로서, 도 20c 내지 20f의 하단에 배치된 핑거 전극 개구부는 리본 연결 개구부의 가로 중심축에서 아래쪽으로 벗어나게 배치되어 있다.
상기에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 기술적 특징이나 분야를 이탈하지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백한 것이다.
100: 스텐실 마스크
111, 112, 116-1, 116-2, 117-1, 117-2: 핑거 전극 개구부
114-1, 114-2, 130: 리본 연결 개구부
200: 태양전지
210: 리본

Claims (16)

  1. 도전성 페이스트를 이용하여 인쇄할 수 있도록 각 핑거 전극에 대응하여 개구부가 형성된 태양전지의 전면전극용 스텐실 마스크로서,
    핑거 전극 개구부가 일정 간격(g1)으로 복수 개 형성된 개구부 열이 복수 개 구비되고,
    각 개구부 열의 핑거 전극 개구부는 이웃한 개구부 열의 핑거 전극 개구부와 세로 방향으로 일정 간격(g2)만큼 어긋나게 배치되며,
    상기 일정 간격 g2는 g1의 '1/2'이고,
    각 핑거 전극 개구부의 가운데 부분에는 리본과 연결되는 전극 부분을 위한 리본 연결 개구부가 형성되며,
    상기 리본 연결 개구부는 핑거 전극 개구부의 폭보다 넓은 것을 특징으로 하는 태양전지의 전면전극용 스텐실 마스크.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 도전성 페이스트를 이용하여 인쇄할 수 있도록 각 핑거 전극에 대응하여 개구부가 형성된 태양전지의 전면전극용 스텐실 마스크로서,
    핑거 전극 개구부가 일정 간격(g1)으로 복수 개 형성된 개구부 열이 복수 개 구비되고,
    각 개구부 열의 핑거 전극 개구부는 이웃한 개구부 열의 핑거 전극 개구부와 세로 방향으로 일정 간격(g2)만큼 어긋나게 배치되며,
    상기 일정 간격 g2는 g1의 '1/2'이고,
    각 핑거 전극 개구부의 가운데는 일정 간격만큼 이격되며,
    상기 이격된 부분의 위와 아래에는 리본과 연결되는 전극 부분을 위한 리본 연결 개구부가 형성되고,
    상기 리본 연결 개구부는 핑거 전극 개구부의 폭보다 넓은 것을 특징으로 하는 태양전지의 전면전극용 스텐실 마스크.
  5. 도전성 페이스트를 이용하여 인쇄할 수 있도록 각 핑거 전극에 대응하여 개구부가 형성된 태양전지의 전면전극용 스텐실 마스크로서,
    핑거 전극 개구부가 일정 간격(g1)으로 복수 개 형성된 개구부 열이 복수 개 구비되고,
    각 개구부 열에는 해당 개구부 열의 중심축에서 좌측으로 형성되는 핑거 전극 개구부와, 우측으로 형성되는 핑거 전극 개구부가 교대로 형성되며,
    상기 개구부 열의 중심축에서 좌측으로 형성되는 핑거 전극 개구부는 상기 중심축에서 일정 길이만큼 우측으로 더 돌출되고, 우측으로 형성되는 핑거 전극 개구부는 상기 중심축에서 일정 길이만큼 좌측으로 더 돌출되며,
    상기 개구부 열의 중심축에서 좌측으로 형성되는 핑거 전극 개구부는 적어도 좌측에 위치한 개구부 열의 중심축 이상까지 형성되고, 상기 개구부 열의 중심축에서 우측으로 형성되는 핑거 전극 개구부는 적어도 우측에 위치한 개구부 열의 중심축 이상까지 형성된 것을 특징으로 하는 태양전지의 전면전극용 스텐실 마스크.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제 5 항에 있어서,
    각 개구부 열에서 핑거 전극 사이의 거리는 모두 동일한 것을 특징으로 하는 태양전지의 전면전극용 스텐실 마스크.
  9. 제 8 항에 있어서,
    각 개구부 열의 중심축 부근에 있는 각 핑거 전극 개구부의 말단에는 리본과 연결되는 전극 부분을 위한 리본 연결 개구부가 형성된 것을 특징으로 하는 태양전지의 전면전극용 스텐실 마스크.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 리본 연결 개구부는 핑거 전극 개구부의 폭보다 넓은 것을 특징으로 하는 태양전지의 전면전극용 스텐실 마스크.
  11. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
    각 개구부 열에 있는 핑거 전극 개구부의 우측 말단과, 이웃한 개구부 열에 있는 핑거 전극 개구부의 좌측 말단 사이는 일정 간격만큼 떨어진 것을 특징으로 하는 태양전지의 전면전극용 스텐실 마스크.
  12. 제 1 항 또는 제 5 항에 있어서,
    각 개구부 열에 있는 핑거 전극 개구부의 우측 말단 일부와, 이웃한 개구부 열에 있는 핑거 전극 개구부의 좌측 말단 일부는 서로 겹치는 것을 특징으로 하는 태양전지의 전면전극용 스텐실 마스크.
  13. 제 1 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 간격 g1은 1,300μm 이상 1,700μm 이하인 것을 특징으로 하는 태양전지의 전면전극용 스텐실 마스크.
  14. 제 5 항에 있어서,
    같은 개구부 열에 있는 핑거 전극 개구부들 사이의 거리는 상기 간격 g1의 '1/2'인 것을 특징으로 하는 태양전지의 전면전극용 스텐실 마스크.
  15. 제 5 항에 있어서,
    상기 우측으로 더 돌출된 부분과, 좌측으로 더 돌출된 부분이 서로 겹치는 부분은 300μm 이상 600μm 이하인 것을 특징으로 하는 태양전지의 전면전극용 스텐실 마스크.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 일정 간격은 500μm 이상 1,300μm 이하인 것을 특징으로 하는 태양전지의 전면전극용 스텐실 마스크.
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