KR102344484B1 - 태양전지 전면전극용 스텐실 마스크 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 태양전지 전면전극용 스텐실 마스크는, 기판에 형성될 핑거 전극의 위치에 대응하여 수평 방향으로 복수의 핑거 전극 개구부들이 형성된 제 1마스크 판과, 상기 제 1마스크 판과 접합되며, 상기 기판에 형성될 버스 바 전극의 위치에 대응하여 수직 방향으로 배열된 복수의 버스 바 전극 개구부들이 형성된 제 2마스크 판을 포함하며, 전면전극 인쇄 시 상기 제 1마스크 판과 기판은 밀착되며, 상기 제 2마스크 판과 기판 사이에는 일정한 간격으로 이격된 오목공간이 마련되어 상기 버스 바 전극 개구부들 각각을 통해 토출되는 페이스트들이 이 오목공간에서 확산되어 연결된다.

Description

태양전지 전면전극용 스텐실 마스크 및 그 제조 방법{STENCIL MASK FOR PRINTING FRONT ELECTRODE OF SOLAR CELL AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 태양전지 전면전극용 스텐실 마스크 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전면전극 인쇄 시 금속 페이스트들 간의 전기적 연결성을 향상시킬 수 있는 태양전지 전면전극용 스텐실 마스크 및 전체 제조 공정 시간을 단축할 수 있는 스텐실 마스크 제조 방법에 관한 것이다.
최근, 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 매장량이 감소하고 기존 에너지 자원에 의한 환경 오염이 심각해지면서, 이들을 대체할 대체 에너지에 대한 관심이 높아지고 있다. 그 중 태양전지는 무한히 제공되는 태양빛을 이용하고, 환경 오염을 유발하지 않는 친환경 에너지 장치로서 관련 기술들이 활발하게 연구되고 있다.
태양전지는 태양 에너지를 전기로 변환하는 전기소자로서, 현재 실리콘 태양전지가 주로 사용되고 있다.
태양전지의 기본 구조는 P형 및 N형 반도체가 접합되고 그 양면에 전면전극과 후면전극이 형성된 구조이다. 전면전극과 후면전극은 실리콘 기판(wafer) 상에 은(Ag)이나 알루미늄(Al)과 같은 전도성을 갖는 금속 페이스트(paste)를 도포하고 열처리를 수행하는 방법에 의해 형성된다.
전면전극과 후면전극은 외부 도선과 전기적으로 연결되며, 태양전지에 흡수된 빛 에너지에 의해 셀 내부에서 발생하는 전류를 수집하여 외부로 전달하는 경로가 된다.
전면전극은 매트릭스 형태로 배열된 셀(cell)들로부터 효과적으로 전하를 수거하기 위해, 서로 수직으로 교차 배열되는 복수의 핑거(finger) 전극 및 복수의 버스 바(bus bar) 전극으로 구성된다.
일반적으로, 전면전극의 인쇄는 스크린 인쇄 기술에 의해 수행되는데, 도면을 참조하여 종래의 스크린 인쇄 방법과 스크린 마스크에 대해 설명하도록 하겠다.
도 1은 종래의 스크린 인쇄 기술에 사용되는 스크린 마스크의 일 예를 도시한 도면이고, 도 2는 에멀전이 도포된 메쉬의 일부를 도시한 도면이다.
스크린 마스크(10)는 마스크 프레임(11)과 메쉬(mesh, 12)를 포함한다.
메쉬(12)는 와이어(12a)를 그물망 형태로 직조한 것으로, 각 와이어(12a)들은 일정한 장력을 유지한 상태로 마스크 프레임(11)에 고정된다. 와이어(12a)는 폴리에스테르, 스테인리스 강(stainless steel) 등 다양한 소재로 구성될 수 있다.
메쉬(12) 상에는 버스 바 전극을 인쇄하기 위한 버스 바 전극 개구부(13)들 및 핑거 전극을 인쇄하기 위한 핑거 전극 개구부(14)들이 형성된다.
실리콘 기판 상에 버스 바 전극과 핑거 전극을 인쇄하기 위해, 메쉬(12)에 버스 바 전극 개구부(13) 패턴과 핑거 전극 개구부(14) 패턴을 형성한다. 구체적으로, 버스 바 전극 개구부(13)들과 핑거 전극 개구부(14)들이 형성될 영역 외에만 에멀전(emulsion, 15)을 도포하고 노광 및 건조 과정을 진행하면, 메쉬(12) 상에는 버스 바 전극과 핑거 전극이 형성될 위치에 대응하는 개구부(12b,13,14)만 남게 된다.
도 3을 참조하여 전면전극 인쇄 과정을 살펴보면, 실리콘 기판(30)을 스크린 인쇄 장비의 지지대(20)에 올려놓고, 실리콘 기판(30) 위에는 버스 바 전극 개구부 및 핑거 전극 개구부(13,14)가 형성된 메쉬(12)를 올린다. 그리고, 메쉬(12) 위에 금속 페이스트(31)를 올린 다음, 스퀴지(squeegee, 21)로 금속 페이스트에 수직 방향으로 힘을 가해주면, 금속 페이스트(31)는 버스 바 전극 개구부 및 핑거 전극 개구부(13,14)들을 통해 토출되어 실리콘 기판(30) 상에 도포된다. 이때, 버스 바 전극 개구부(13)들을 통해 토출된 금속 페이스트(31)가 건조되어 버스 바 전극이 되고, 핑거 전극 개구부(14)들을 통해 토출된 금속 페이스트(31)가 건조되어 핑거 전극이 된다.
메쉬(12)는 와이어가 직조된 형태이기 때문에 와이어가 불가피하게 일부 면적을 차지하게 되며, 금속 페이스트(31)가 실리콘 기판 상에 토출되려면 와이어를 통과해야 하므로, 와이어에 의한 토출 방해는 불가피하다. 이에 따라, 인쇄된 버스 바 전극과 핑거 전극은 불균일한 높이를 갖게 되어 일정한 단면적을 가질 수 없게 된다. 전극은 단면적에 의해 저항의 크기가 달라지기 때문에 전극의 불균일한 단면적은 전류 전달 능력을 저하시킬 수 있다.
한편, 최근에는 더 넓은 수광 면적 확보를 위해 버스 바 전극 및 핑거 전극의 선 폭을 미세화하는 연구가 진행 중인데, 이러한 미세화를 위해서는 메쉬(12)의 와이어들이 더 촘촘한 간격으로 직조되어야 한다.
그런데, 스크린 마스크는 와이어 자체의 면적 때문에 개구율 확보에 태생적인 한계를 갖고 있다. 게다가, 와이어들의 교차 간격이 더 촘촘해지면, 스크린 마스크의 개구율은 더 감소하게 된다. 이에 따라, 개구부(13,14)로 주입되는 금속 페이스트(31)와 와이어들 사이의 마찰 저항이 더 증가하여 금속 페이스트(31) 주입이 더 어려워진다.
이를 해결하기 위해, 스퀴지(21)가 금속 페이스트(31)를 누르는 힘을 증가시켜 단위 시간당 주입되는 금속 페이스트 양을 늘리고, 스퀴지(21)의 이동 속도를 감소시켜 각 개구부 당 스퀴지(21)가 머무는 시간을 증가시키는 방법이 고안되었다. 또한, 메쉬(12)와 실리콘 기판(30) 사이에 일정한 간격(P_d)을 만들어 금속 페이스트(31)가 유입될 공간을 확보하는 방법도 고안되었다.
그러나, 이 방법들은 실리콘 기판(30)으로 토출되는 금속 페이스트(31) 양을 증가시키는 반면, 새로운 문제점을 초래할 수 있는데 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
에멀전(15)을 이용하여 버스 바 전극 개구부(13)와 핑거 전극 개구부(14)를 패터닝한 메쉬(12)를 실리콘 기판(30) 위로 일정한 간격(P_d)만큼 띄운 상태에서 실리콘 기판(30)으로 금속 페이스트를 토출시킨다.
이때, 인쇄되는 버스 바 전극의 폭이나 핑거 전극의 폭은 개구부(13,14)의 폭에 상응할 것으로 기대되지만, 실제로는 도시된 바와 같이, 개구부(13,14)의 폭보다 넓게 인쇄된다. 이는 토출된 금속 페이스트가 메쉬(12)와 실리콘 기판(30) 사이의 틈새를 통해 주변으로 확산되기 때문이다.
이와 같이, 금속 페이스트(31)가 주변으로 확산되면, 불필요하게 소모되는 금속 페이스트 양은 늘어나고 인쇄된 전극 패턴은 낮은 종횡비를 갖게 된다. 태양전지에서 수광 면적은 전기 생산량과 직결되는데, 낮은 종횡비의 전극 패턴은 같은 면적을 갖는 높은 종횡비의 전극 패턴보다 실리콘 기판의 수광 면적을 더 가리게 된다. 따라서, 실리콘 기판에 낮은 종횡비를 갖는 전극들이 형성될 경우 수광 면적 감소에 의한 태양전지의 전기 생산성 감소를 초래할 수 있다.
전술한 바와 같이, 와이어 직조 형태인 스크린 마스크는 와이어에 의한 페이스트 토출 방해와 스크린 마스크의 태생적인 개구율의 한계를 극복하기 위해 개선책들이 도출되었지만 이 개선책들은 새로운 문제점들을 발생시키고 있다. 따라서, 스크린 마스크의 개구율 한계를 근본적으로 해결하고, 태양전지의 수광 면적을 더 확보하여 전기 생산성을 높일 수 있는 방법들이 요구된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 주변으로 확산되어 불필요하게 소모되는 금속 페이스트를 줄일 수 있는 태양전지 전면전극용 스텐실 마스크를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 복수의 개구부들을 통해 토출되는 금속 페이스트들 간의 전기적 연결을 원활하게 유도할 수 있는 태양전지 전면전극용 스텐실 마스크를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 전체 공정 시간을 줄여 생산성 향상에 기여할 수 있는 태양전지 전면전극용 스텐실 마스크 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예에 따른, 태양전지 전면전극용 스텐실 마스크는, 기판에 형성될 핑거 전극의 위치에 대응하여 수평 방향으로 복수의 핑거 전극 개구부들이 형성된 제 1마스크 판과, 상기 제 1마스크 판과 접합되며, 상기 기판에 형성될 버스 바 전극의 위치에 대응하여 수직 방향으로 배열된 복수의 버스 바 전극 개구부들이 형성된 제 2마스크 판을 포함하며, 전면전극 인쇄 시 상기 제 1마스크 판과 기판은 밀착되며, 상기 제 2마스크 판과 기판 사이에는 일정한 간격으로 이격된 오목공간이 마련되어 상기 버스 바 전극 개구부들 각각을 통해 토출되는 페이스트들이 이 오목공간에서 확산되어 연결된다.
또한, 상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예에 따른, 태양전지 전극인쇄용 스텐실 마스크 제조 방법은, 제 1 마스크 판을 제작하고 상기 제 1마스크 판에 복수의 핑거 전극 개구부를 형성하는 제 1단계와, 제 2 마스크 판을 제작하는 제 2단계와, 상기 제 1 마스크 판과 제 2 마스크 판을 접합하는 제 3단계와, 기판에 형성될 버스 바 전극 위치에 대응하여 상기 제 2 마스크 판에 수직 방향으로 배열되는 복수의 버스 바 전극 개구부를 형성하는 제 4단계를 포함하며, 상기 기판에 대응하는 제 1 마스크 판의 하부면 및 제 2 마스크 판의 하부면 사이에 일정한 단차 간격을 갖도록 제 1마스크 판과 제 2마스크 판을 접합한다.
또한, 상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예에 따른, 태양전지 전극인쇄용 스텐실 마스크 제조 방법은, 제 1 마스크 판을 제작하고 상기 제 1마스크 판에 복수의 핑거 전극 개구부를 형성하는 제 1단계와, 제 2 마스크 판을 제작하고 상기 제 2마스크 판에 수직방향으로 배열되는 복수의 버스 바 전극 개구부를 형성하는 제 2단계와, 상기 제 1 마스크 판과 제 2 마스크 판을 접합하는 제 3단계를 포함하며, 상기 기판에 대응하는 제 1 마스크 판의 하부면 및 제 2 마스크 판의 하부면 사이에 일정한 단차 간격을 갖도록 제 1마스크 판과 제 2마스크 판을 접합한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 스텐실 마스크를 구성하는 두 개의 마스크 판을 일정한 간격의 단차를 갖도록 접합함으로써, 스텐실 마스크의 하부면에 금속 페이스트들이 확산될 수 있는 일정한 내부 공간이 생기도록 하여 개구부들을 통해 토출된 금속 페이스트들 간의 전기적 연결성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 스텐실 마스크를 구성하는 두 개의 마스크 판의 제조 공정을 각각 독립된 프로세스에 따라 병렬 진행한 후 두 개의 마스크 판을 조립함으로써, 전체 공정 시간을 단축할 수 있고, 생산 수율을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 종래의 스크린 인쇄 기술에 사용되는 스크린 마스크의 일 예를 도시한 도면이다.
도 2는 에멀전으로 개구부가 패터닝된 메쉬의 일부를 도시한 도면이다.
도 3은 스크린 인쇄 방법의 개요를 보여주기 위한 도면이다.
도 4는 도 3의 스크린 인쇄 방법을 이용한 인쇄 결과를 보여주기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 스텐실 마스크의 일부를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제 1실시예에 따라 두 개의 마스크 판으로 구성된 스텐실 마스크를 도시한 도면이다.
도 7은 전면전극 인쇄 시 도 6의 스텐실 마스크와 실리콘 기판을 도시한 도면이다.
도 8은 도 6의 스텐실 마스크를 이용하여 전면전극이 인쇄된 실리콘 기판을 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 제 1실시예에 따라 두 개의 마스크 판으로 구성된 스텐실 마스크의 또 다른 예를 도시한 도면이다.
도 10은 전면전극 인쇄 시 도 9의 스텐실 마스크와 실리콘 기판을 도시한 도면이다.
도 11은 도 9의 스텐실 마스크를 이용하여 전면전극이 인쇄된 실리콘 기판을 도시한 도면이다.
도 12는 본 발명의 제 1실시예에 따라 두 개의 마스크 판으로 구성된 스텐실 마스크의 또 다른 예를 도시한 도면이다.
도 13은 전면전극 인쇄 시 도 12의 스텐실 마스크와 실리콘 기판을 도시한 도면이다.
도 14는 도 12의 스텐실 마스크를 이용하여 전면전극이 인쇄된 실리콘 기판을 도시한 도면이다.
도 15는 본 발명의 제 1실시예에 따른 스텐실 마스크의 또 다른 예를 도시한 도면이다.
도 16은 본 발명의 제 2실시예에 따라 두 개의 마스크 판이 다른 형태로 접합된 스텐실 마스크를 도시한 도면이다.
도 17은 전면전극 인쇄 시 도 16의 스텐실 마스크와 실리콘 기판을 도시한 도면이다.
도 18은 도 16을 이용하여 전면전극이 인쇄된 실리콘 기판을 도시한 도면이다.
도 19는 본 발명의 제 2실시예에 따른 스텐실 마스크의 또 다른 예를 도시한 도면이다.
도 20은 본 발명의 제 3실시예에 따라 스텐실 마스크 제작 순서를 보여주는 순서도이다.
도 21은 본 발명의 제 4실시예에 따라 스텐실 마스크 제작 순서를 보여주는 순서도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 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 명세서에서, "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.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 스텐실 마스크에 대해 상세히 설명하도록 하겠다.
종래의 스크린 인쇄 기술의 단점을 개선하기 위하여 메쉬를 사용하지 않는 스텐실 인쇄 기술이 사용될 수 있다. 스텐실 인쇄 기술은 전극 패턴 개구부가 형성된 스텐실 마스크를 이용하여 실리콘 기판 위에 전극 패턴을 인쇄하는 기술이다.
도 5는 본 발명에 따른 스텐실 마스크의 일부를 도시한 도면이다.
(a)는 금속 스텐실 마스크(100)의 일부를 도시한 도면이고, (b)는 전면전극 인쇄 시 수직방향 제 1절단면(Y1-Y1')을 도시한 도면이다. 또한, (c)는 전면전극 인쇄 시 수직방향 제 2절단면(Y2-Y2')을 도시한 도면이고, (d)는 버스 바 전극과 핑거 전극이 인쇄된 실리콘 기판을 도시한 도면이다.
(a)를 보면, 스텐실 마스크(100)에는 레이저에 의해 절개되어 버스 바 전극과 핑거 전극에 각각 대응하여 버스 바 전극 개구부(103)와 핑거 전극 개구부(104)가 형성된다. 버스 바 전극 개구부(103)들은 수직 방향으로 배열되어 열을 이루며, 핑거 전극 개구부(104)들은 수평 방향으로 단속적으로 형성된다.
스텐실 마스크는 금속 재질의 판으로 제작되므로 제품의 수명이 길고, 금속 판을 직접 가공하여 개구부를 형성하기 때문에 100%의 개구율을 가진다. 또한, 스텐실의 제조 공정은 종래의 스크린 제조 공정보다 단순하기 때문에 제조 원가도 절감할 수 있다.
스텐실 마스크(100) 제조에는 레이저 절삭법(laser cutting)이 주로 사용되는데, 전기 주조법(electroforming), 화학적 에칭법(chemical etching)에 비해 제조 공정이 단순하여 제조 시간이 짧고, 제조 비용이 적다는 장점이 있다.
도면에 도시하진 않았지만, 스텐실 마스크 인쇄 방법을 간단히 설명하면, 스텐실 인쇄 장치의 지지대 위에 실리콘 기판을 올리고, 그 실리콘 기판 위에 스텐실 마스크를 올린다. 그리고, 스텐실 마스크 위에 전도성 금속 페이스트(111)를 올린 후 스퀴지를 이용하여 금속 페이스트(111)에 수직방향으로 힘을 가한다. 스텐실 마스크(100)는 얇은 두께의 금속판으로 제조되므로, 스퀴지에 의해 눌려서 실리콘 기판(110)에 밀착된다. 이때, 금속 페이스트(111)는 스텐실 마스크(100)의 개구부(103,104)들을 통해 실리콘 기판(110)으로 토출된다.
(b)를 보면, 핑거 전극(114) 인쇄 시 스텐실 마스크(100)의 핑거 전극 개구부(104)를 통해 토출된 금속 페이스트(111)는 실리콘 기판(110) 상에 도포되어 핑거 전극(114)을 구성한다.
(c)를 보면, 버스 바 전극(113) 인쇄 시 스텐실 마스크(100)의 버스 바 전극 개구부(103)를 통해 토출된 금속 페이스트(111)는 실리콘 기판(110) 상에 도포되어 버스 바 전극(113)을 구성한다.
(d)를 보면, 실리콘 기판(110) 상에는 개구부(103,104)들을 통해 토출된 금속 페이스트들이 건조되어 버스 바 전극(113) 및 핑거 전극(114)을 구성하고 있다. 그런데, 도시된 바와 같이, 버스 바 전극(113)과 핑거 전극(114)들은 전기적으로 연결되지 않고 각각 별도의 패턴으로 인쇄된다. 이는 스텐실 마스크(100)와 실리콘 기판(110)은 밀착되기 때문에 토출된 금속 페이스트들이 개구부(103,104) 공간 내로만 수용되고 주변으로의 확산이 제한되기 때문이다.
전술한 바와 같이, 태양전지는 빛을 이용하여 전류를 생산하고, 이를 핑거 전극(114)과 버스 바 전극(113)을 통해 수집하기 때문에 핑거 전극(114)과 버스 바 전극(113)은 전기적으로 연결된 상태가 되어야 한다.
이와 같이, 도 5에 도시된 스텐실 마스크를 이용하여 전면전극(113,114)들을 인쇄할 경우, 금속 페이스트(111)의 불필요한 확산을 막을 수는 있지만, 전면전극(113,114)들 간의 확산까지 막기 때문에 전면전극(113,114) 간의 전기적 연결까지 억제되는 결과를 초래한다.
따라서, 이후 본 발명의 실시예에서는 금속 페이스트의 불필요한 확산은 억제하면서 각 버스 바 전극 개구부(103)를 통해 토출된 금속 페이스트들이 전기적으로 연결되어 일체형의 전면전극을 형성하도록 유도하는 구조를 갖는 스텐실 마스크에 대해 상세히 설명하도록 하겠다.
도 6은 본 발명의 제 1실시예에 따라 두 개의 마스크 판으로 구성된 스텐실 마스크를 도시한 도면이다.
(a)는 스텐실 마스크(200)의 평면도이고, (b)는 (a)의 수평방향 제 1절단면(X1-X1')을 나타낸 도면이며, (c)는 (a)의 수평방향 제 2절단면(X2-X2')을 나타낸 도면이고, (d)는 (a)의 수직방향 절단면(Y1-Y1')을 나타낸 도면이다.
먼저, 도 6에는 설명의 편의를 위해 버스 바 전극 개구부(223)들만 형성되어 있는 스텐실 마스크(200)를 도시하였다.
(a)에 도시된 바와 같이, 스텐실 마스크(200)는 제 1마스크 판(210) 및 제 2마스크 판(220)으로 구성된다.
제 2마스크 판(220)에는 복수의 버스 바 전극 개구부(223)들이 실리콘 기판에 인쇄될 버스 바 전극의 위치에 대응하여 수직방향으로 일정한 간격으로 형성되어 하나의 버스 바 전극 개구부 열을 구성한다. 도시되진 않았지만, 제 1마스크 판(210)에는 실리콘 기판에 인쇄될 핑거 전극의 위치에 대응하여 핑거 전극 개구부들이 형성될 수 있다. (a)에는 하나의 버스 바 전극 개구부 열만 도시되어 있으나, 스텐실 마스크(200)의 내구성과 수광 면적 등을 고려하여 복수의 버스 바 전극 개구부 열이 배치될 수도 있다.
한편, 제 1마스크 판(210) 및 제 2마스크 판(220)은 일반적으로 금속 재질의 얇은 판 형태로 제작되며, 금속판 제작에 사용되는 압연, 주조 등의 방법에 의해 제작될 수 있다.
제 1마스크 판(210)과 제 2마스크 판(220)은 이종 소재로 제작될 수도 있고, 동종 소재로 제작될 수도 있다. 예를 들어, 제 1 및 제 2마스크 판(210,220)의 소재는 모두 SUS가 될 수도 있고, 하나는 SUS이고 다른 하나는 Ni, Cu, 수지 등이 될 수도 있다. 여기서, SUS에는 흔히 사용되는 SUS304 또는 내식성이 더 좋은 SUS316이 사용될 수 있다.
제 1마스크 판(210)과 제 2마스크 판(220)는 용접 등의 방법에 의해 접합되어 하나의 스텐실 마스크(200)를 구성한다.
(b)를 보면, 제 2마스크 판(220)에는 일정한 간격(BB22)을 갖도록 버스 바 전극 개구부(223)가 형성된다. 그리고, 제 1마스크 판(210)과 제 2마스크 판(220)의 상부면은 동일 평면 상에 위치하도록 접합된다. 이때, 제 1마스크 판(210)의 두께(T21)와 제 2마스크 판(220)의 두께(T22)가 다르기 때문에 제 1마스크 판(210)과 제 2마스크 판(220)의 하부면은 일정한 간격의 단차를 갖게 된다. 이에 따라, 스텐실 마스크(200)의 하부면에는 오목공간(225)이 형성된다.
도 6의 실시예에서 제 1마스크 판(210)의 두께(T21)는 제 2마스크 판(220)의 두께(T22)보다 크게 제작된다. 또한, 오목공간(225)의 폭(DW2)은 (c)에 도시된 바와 같이, 제 2마스크 판(220)의 폭(BB21)과 동일하다.
도 6의 실시예에서는 제 2마스크 판(220)의 버스 바 전극 개구부(223)의 폭(BB22)이 제 2마스크 판(220)의 폭(BB21)보다 작게 제작된다.
(d)를 보면, 제 1마스크 판(210)과 제 2마스크 판(220)이 접합되어 실리콘 기판 면에 대응하는 스텐실 마스크의 하부면에 오목공간(225)이 마련된다.
도 7은 전면전극 인쇄 시 도 6의 스텐실 마스크와 실리콘 기판을 도시한 도면이다.
(a)는 수직방향 절단면(Y1-Y1')을 나타낸 도면이고, (b)는 수평방향 제 1절단면(X1-X1')을 나타낸 도면이며, (c)는 수평방향 제 2절단면(X2-X2')을 나타낸 도면이다.
(a)에 도시된 바와 같이, 전면전극 인쇄 시 제 1마스크 판(210)과 제 2마스크 판(220)이 접합된 스텐실 마스크와 실리콘 기판(230)이 밀착되면, 스퀴지의 압력에 의해 버스 바 전극 개구부(223)들을 통해 토출된 금속 페이스트들은 실리콘 기판(230)에 도포되어 버스 바 전극(233)을 형성한다.
(b)를 보면, 버스 바 전극 개구부(233)를 통해 토출된 금속 페이스트는 버스 바 전극 개구부의 폭만큼 실리콘 기판(230) 상에 넓게 도포되어 버스 바 전극(233)을 구성한다.
(c)를 보면, 스텐실 마스크와 실리콘 기판(230)이 밀착된 상태에서 제 2마스크 판(220)의 하부에 구비된 오목공간을 통해 금속 페이스트들이 연결되어 버스 바 전극을 구성한다. 이때, 오목공간의 높이(DH2)는 제 1마스크 판(210)과 제 2마스크 판(220)의 하부면들 간의 단차 간격에 의해 결정되며, 제 2마스크 판(220)의 하부면과 실리콘 기판(230) 사이의 간격이 된다.
또한, 제 1실시예에서는 제 1마스크 판(210)의 상부면과 제 2마스크 판(220)의 상부면이 동일 평면 상에 위치하도록 두 마스크 판(210,22)이 접합되기 때문에 제 2마스크 판(220)의 두께(T22)가 두꺼울수록 오목공간의 높이(DH2)가 낮아진다. 즉, 제 2마스크 판(220)의 두께에 따라 오목공간의 높이(DH2)가 결정된다.
도 8은 도 6의 스텐실 마스크를 이용하여 전면전극이 인쇄된 실리콘 기판을 도시한 도면이다.
(a)는 전면전극이 인쇄된 실리콘 기판을 도시한 평면도이며, (b)는 실리콘 기판의 수평방향 제 1절단면(X1-X1')을 나타낸 도면이고, (c)는 실리콘 기판의 수평방향 제 2절단면(X2-X2')을 나타낸 도면이며, (d)는 실리콘 기판의 수직방향 절단면(Y1-Y1')을 나타낸 도면이다.
(a)를 보면, 전면전극 인쇄 후 실리콘 기판(230) 상에 일정한 폭(BB23)의 버스 바 전극(233)이 형성된다.
(b)를 보면, 실리콘 기판(230) 상에 버스 바 전극 개구부 영역에 대응하여 버스 바 전극(233)이 형성되고, (c)를 보면 제 2마스크 판 하부면에 구비되는 오목공간을 통해 금속 페이스트들이 확산하여 연결되어 버스 바 전극(233)을 형성한다.
이와 같이, 제 2마스크 판의 하부면과 실리콘 기판(230) 사이에 구비되는 오목공간 내에서 버스 바 전극 개구부들 각각을 통해 토출된 금속 페이스트들이 확산되면서 합쳐져 전기적으로 연결된 하나의 버스 바 전극(233)을 구성한다.
도 9는 본 발명의 제 1실시예에 따라 두 개의 마스크 판으로 구성된 스텐실 마스크의 또 다른 예를 도시한 도면이다.
(a)는 스텐실 마스크(200)의 평면도이고, (b)는 (a)의 수평방향 제 1절단면(X1-X1')을 나타낸 도면이며, (c)는 (a)의 수평방향 제 2절단면(X2-X2')을 나타낸 도면이고, (d)는 (a)의 수직방향 절단면(Y1-Y1')을 나타낸 도면이다.
먼저, 도 9에는 설명의 편의를 위해 버스 바 전극 개구부(223)들만 형성되어 있는 스텐실 마스크(200)를 도시하였다.
(a)에 도시된 바와 같이, 스텐실 마스크(200)는 제 1마스크 판(210) 및 제 2마스크 판(220)으로 구성된다.
제 2마스크 판(220)에는 복수의 버스 바 전극 개구부(223)들이 실리콘 기판에 인쇄될 버스 바 전극의 위치에 대응하여 수직방향으로 일정한 간격으로 형성되어 하나의 버스 바 전극 개구부 열을 구성한다. 도시되진 않았지만, 제 1마스크 판(210)에는 실리콘 기판에 인쇄될 핑거 전극의 위치에 대응하여 핑거 전극 개구부들이 형성될 수 있다. (a)에는 하나의 버스 바 전극 개구부 열만 도시되어 있으나, 스텐실 마스크(200)의 내구성과 수광 면적 등을 고려하여 복수의 버스 바 전극 개구부 열이 배치될 수도 있다.
한편, 제 1마스크 판(210) 및 제 2마스크 판(220)은 일반적으로 금속 재질의 얇은 판 형태로 제작되며, 금속판 제작에 사용되는 압연, 주조 등의 방법에 의해 제작될 수 있다.
제 1마스크 판(210)과 제 2마스크 판(220)은 이종 소재로 제작될 수도 있고, 동종 소재로 제작될 수도 있다.
제 1마스크 판(210)과 제 2마스크 판(220)는 용접 등의 방법에 의해 접합되어 하나의 스텐실 마스크(200)를 구성한다.
(b)를 보면, 제 2마스크 판(220)에는 일정한 간격(BB22)을 갖도록 버스 바 전극 개구부(223)가 형성된다. 그리고, 제 1마스크 판(210)과 제 2마스크 판(220)의 상부면은 동일 평면 상에 위치하도록 접합된다.
(c)를 보면, 제 1마스크 판(210)의 두께(T21)와 제 2마스크 판(220)의 두께(T22)가 다르기 때문에 제 1마스크 판(210)과 제 2마스크 판(220)의 하부면은 일정한 간격의 단차를 갖게 된다. 이에 따라, 스텐실 마스크(200)의 하부면에는 오목공간(225)이 형성된다.
도 9의 실시예에서 제 1마스크 판(210)의 두께(T21)는 제 2마스크 판(220)의 두께(T22)보다 크게 제작된다. 또한, 오목공간(225)의 폭(DW2)은 (c)에 도시된 바와 같이, 제 2마스크 판(220)의 폭(BB21)과 동일하다.
도 9의 실시예에서는 제 2마스크 판(220)의 버스 바 전극 개구부(223)의 폭(BB22)이 제 2마스크 판(220)의 폭(BB21)과 동일하게 제작된다.
(d)를 보면, 제 1마스크 판(210)과 제 2마스크 판(220)이 접합되어 실리콘 기판 면에 대응하는 스텐실 마스크의 하부면에 오목공간이 마련된다.
도 10은 전면전극 인쇄 시 도 9의 스텐실 마스크와 실리콘 기판을 도시한 도면이다.
(a)는 수직방향 절단면(Y1-Y1')을 나타낸 도면이고, (b)는 수평방향 제 1절단면(X1-X1')을 나타낸 도면이며, (c)는 수평방향 제 2절단면(X2-X2')을 나타낸 도면이다.
(a)에 도시된 바와 같이, 전면전극 인쇄 시 제 1마스크 판(210)과 제 2마스크 판(220)이 접합된 스텐실 마스크와 실리콘 기판(230)이 밀착되면, 스퀴지의 압력에 의해 버스 바 전극 개구부(223)들을 통해 토출된 금속 페이스트들은 실리콘 기판(230)에 도포되어 버스 바 전극(233)을 형성한다.
(b)를 보면, 버스 바 전극 개구부(233)를 통해 토출된 금속 페이스트는 버스 바 전극 개구부의 폭만큼 실리콘 기판(230) 상에 넓게 도포되어 버스 바 전극(233)을 구성한다.
(c)를 보면, 스텐실 마스크와 실리콘 기판(230)이 밀착된 상태에서 제 2마스크 판(220)의 하부에 구비된 오목공간을 통해 금속 페이스트들이 연결되어 버스 바 전극을 구성한다. 이때, 오목공간의 높이(DH2)는 제 1마스크 판(210)과 제 2마스크 판(220)의 하부면들 간의 단차 간격에 의해 결정되며, 제 2마스크 판(220)의 하부면과 실리콘 기판(230) 사이의 간격이 된다.
도 11은 도 9의 스텐실 마스크를 이용하여 전면전극이 인쇄된 실리콘 기판을 도시한 도면이다.
(a)는 전면전극이 인쇄된 실리콘 기판을 도시한 평면도이며, (b)는 실리콘 기판의 수평방향 제 1절단면(X1-X1')을 나타낸 도면이고, (c)는 실리콘 기판의 수평방향 제 2절단면(X2-X2')을 나타낸 도면이며, (d)는 실리콘 기판의 수직방향 절단면(Y1-Y1')을 나타낸 도면이다.
(a)를 보면, 전면전극 인쇄 후 실리콘 기판(230) 상에 일정한 폭(BB23)의 버스 바 전극(233)이 형성된다.
(b)를 보면, 실리콘 기판(230) 상에 버스 바 전극 개구부 영역에 대응하여 버스 바 전극(233)이 형성되고, (c)를 보면 제 2마스크 판 하부면에 구비되는 오목공간을 통해 금속 페이스트들이 확산하여 연결되어 버스 바 전극(233)을 형성한다.
이와 같이, 제 2마스크 판의 하부면과 실리콘 기판(230) 사이에 구비되는 오목공간 내에서 버스 바 전극 개구부들 각각을 통해 토출된 금속 페이스트들이 합쳐져 전기적으로 연결된 하나의 버스 바 전극(233)을 구성한다.
도 12는 본 발명의 제 1실시예에 따라 두 개의 마스크 판으로 구성된 스텐실 마스크의 또 다른 예를 도시한 도면이다.
(a)는 스텐실 마스크(200)의 평면도이고, (b)는 (a)의 수평방향 제 1절단면(X1-X1')을 나타낸 도면이며, (c)는 (a)의 수평방향 제 2절단면(X2-X2')을 나타낸 도면이고, (d)는 (a)의 수직방향 절단면(Y1-Y1')을 나타낸 도면이다.
먼저, 도 12에는 설명의 편의를 위해 버스 바 전극 개구부(223)들만 형성되어 있는 스텐실 마스크(200)를 도시하였다.
(a)에 도시된 바와 같이, 스텐실 마스크(200)는 제 1마스크 판(210) 및 제 2마스크 판(220)으로 구성된다.
제 2마스크 판(220)에는 복수의 버스 바 전극 개구부(223)들이 실리콘 기판에 인쇄될 버스 바 전극의 위치에 대응하여 수직방향으로 일정한 간격으로 형성되어 하나의 버스 바 전극 개구부 열을 구성한다. 도시되진 않았지만, 제 1마스크 판(210)에는 실리콘 기판에 인쇄될 핑거 전극의 위치에 대응하여 핑거 전극 개구부들이 형성될 수 있다. (a)에는 하나의 버스 바 전극 개구부 열만 도시되어 있으나, 스텐실 마스크(200)의 내구성과 수광 면적 등을 고려하여 복수의 버스 바 전극 개구부 열이 배치될 수도 있다.
한편, 제 1마스크 판(210) 및 제 2마스크 판(220)은 일반적으로 금속 재질의 얇은 판 형태로 제작되며, 금속판 제작에 사용되는 압연, 주조 등의 방법에 의해 제작될 수 있다.
제 1마스크 판(210)과 제 2마스크 판(220)은 이종 소재로 제작될 수도 있고, 동종 소재로 제작될 수도 있다.
제 1마스크 판(210)과 제 2마스크 판(220)는 용접 등의 방법에 의해 접합되어 하나의 스텐실 마스크(200)를 구성한다.
(b)를 보면, 제 2마스크 판(220)에는 일정한 간격(BB22)을 갖도록 버스 바 전극 개구부(223)가 형성된다. 그리고, 제 1마스크 판(210)과 제 2마스크 판(220)의 상부면은 동일 평면 상에 위치하도록 접합된다.
(c)를 보면, 제 1마스크 판(210)의 두께(T21)와 제 2마스크 판(220)의 두께(T22)가 다르기 때문에 제 1마스크 판(210)과 제 2마스크 판(220)의 하부면은 일정한 간격의 단차를 갖게 된다. 이에 따라, 스텐실 마스크(200)의 하부면에는 오목공간(225)이 형성된다.
도 12의 실시예에서 제 1마스크 판(210)의 두께(T21)는 제 2마스크 판(220)의 두께(T22)보다 크게 제작된다. 또한, 오목공간(225)의 폭(DW2)은 (c)에 도시된 바와 같이, 제 2마스크 판(220)의 폭(BB21)과 동일하다.
도 12의 실시예에서는 제 2마스크 판(220)의 버스 바 전극 개구부(223)의 폭(BB22)이 제 2마스크 판(220)의 폭(BB21)과 동일하게 제작된다.
(d)를 보면, 제 1마스크 판(210)과 제 2마스크 판(220)이 접합되어 실리콘 기판 면에 대응하는 스텐실 마스크의 하부면에 오목공간이 마련된다.
도 13은 전면전극 인쇄 시 도 12의 스텐실 마스크와 실리콘 기판을 도시한 도면이다.
(a)는 수직방향 절단면(Y1-Y1')을 나타낸 도면이고, (b)는 수평방향 제 1절단면(X1-X1')을 나타낸 도면이며, (c)는 수평방향 제 2절단면(X2-X2')을 나타낸 도면이다.
(a)에 도시된 바와 같이, 전면전극 인쇄 시 제 1마스크 판(210)과 제 2마스크 판(220)이 접합된 스텐실 마스크와 실리콘 기판(230)이 밀착되면, 스퀴지의 압력에 의해 버스 바 전극 개구부(223)들을 통해 토출된 금속 페이스트들은 실리콘 기판(230)에 도포되어 버스 바 전극(233)을 형성한다.
(b)를 보면, 버스 바 전극 개구부(233)를 통해 토출된 금속 페이스트는 버스 바 전극 개구부의 폭만큼 실리콘 기판(230) 상에 넓게 도포되어 버스 바 전극(233)을 구성한다.
(c)를 보면, 스텐실 마스크와 실리콘 기판(230)이 밀착된 상태에서 제 2마스크 판(220)의 하부에 구비된 오목공간을 통해 금속 페이스트들이 연결되어 버스 바 전극을 구성한다. 이때, 오목공간의 높이(DH2)는 제 1마스크 판(210)과 제 2마스크 판(220)의 하부면들 간의 단차 간격에 의해 결정된다. 오목공간의 높이(DH2)에 따라 제 2마스크 판(220)의 하부면과 실리콘 기판(230) 사이의 간격이 결정된다.
도 14는 도 12의 스텐실 마스크를 이용하여 전면전극이 인쇄된 실리콘 기판을 도시한 도면이다.
(a)는 전면전극이 인쇄된 실리콘 기판을 도시한 평면도이며, (b)는 실리콘 기판의 수평방향 제 1절단면(X1-X1')을 나타낸 도면이고, (c)는 실리콘 기판의 수평방향 제 2절단면(X2-X2')을 나타낸 도면이며, (d)는 실리콘 기판의 수직방향 절단면(Y1-Y1')을 나타낸 도면이다.
(a)를 보면, 전면전극 인쇄 후 실리콘 기판(230) 상에 일정한 폭(BB23)의 버스 바 전극(233)이 형성된다.
(b)를 보면, 실리콘 기판(230) 상에 버스 바 전극 개구부 영역에 대응하여 버스 바 전극(233)이 형성되고, (c)를 보면 제 2마스크 판 하부면에 구비되는 오목공간을 통해 금속 페이스트들이 확산하여 연결되어 버스 바 전극(233)을 형성한다.
이와 같이, 제 2마스크 판의 하부면과 실리콘 기판(230) 사이에 구비되는 오목공간 내에서 버스 바 전극 개구부들 각각을 통해 토출된 금속 페이스트들이 합쳐져 전기적으로 연결된 하나의 버스 바 전극(233)을 구성한다.
도 15는 본 발명의 제 1실시예에 따른 스텐실 마스크의 또 다른 예를 도시한 도면이다.
도 15의 실시예는 앞서 설명한 도 6, 도 9 및 도 12의 실시예와 상당 부분 중복되기 때문에 차이점에 대해서만 설명하도록 하겠다.
제 2마스크 판(220)에는 수직방향으로 복수의 버스 바 전극 개구부(223)가 배열되어 버스 바 전극 개구부 열을 구성하는데, 복수의 버스 바 전극 개구부 열이 일정한 간격으로 배열된다. 도 6, 도 9 및 도 12의 실시예와 비교하여 버스 바 전극 개구부의 폭을 감소시키는 대신 복수의 버스 바 전극 개구부 열을 일정한 간격으로 배열함으로써, 개구부 열 사이의 구조들을 지지구조로 활용하여 제 2마스크 판(220)의 기계적 지지력을 높일 수 있다.
도시되진 않았지만, 제 1마스크 판(210)에는 복수의 핑거 전극 개구부가 형성될 수 있다.
두 마스크 판(210,220)은 제 1마스크 판(210)의 하부면과 제 2마스크 판(220)의 하부면이 동일 평면 상에 위치하도록 접합되어 스텐실 마스크(200)를 구성한다.
도 16은 본 발명의 제 2실시예에 따라 두 개의 마스크 판이 다른 형태로 접합된 스텐실 마스크를 도시한 도면이다.
(a)에 도시된 바와 같이, 스텐실 마스크(300)는 제 1마스크 판(310)과 제 2마스크 판(320)으로 구성된다. 제 2마스크 판(320)에는 실리콘 기판에 형성될 버스 바 전극의 위치에 대응하여 수직방향으로 복수의 버스 바 전극 개구부(323)가 일정한 간격으로 형성되어 버스 바 전극 개구부 열을 구성한다. 도시되진 않았지만, 제 1마스크 판(310)에는 실리콘 기판에 인쇄될 핑거 전극의 위치에 대응하여 복수의 핑거 전극 개구부들이 형성될 수 있다.
제 1마스크 판(310)과 제 2마스크 판(320)은 용접 등과 같은 방법으로 접합된다.
(b)와 (c)를 보면, 본 발명의 제 2실시예에서는 제 1실시예와는 다르게, 제 1마스크 판(310)의 상부면과 제 2마스크 판(320)의 하부면이 동일 평면 상에 위치하도록 두 개의 마스크 판(310,320)이 접합된다. 이때, 제 1마스크 판(310)의 두께(T31)와 제 2마스크 판(320)의 두께(T32)는 동일할 수도 있고, 다를 수도 있다.
제 1실시예에서는 제 2마스크 판의 두께에 따라 오목공간(325)의 높이에 결정되었지만, 제 2실시예에서는 제 2마스크 판(310)의 두께(T31)는 무관하게 제 1마스크 판(310)의 두께(T31)에 따라 오목공간(325)의 높이가 결정된다.
도 16의 실시예에서는 제 2마스크 판(320)의 버스 바 전극 개구부(323)의 폭(BB32)은 제 2마스크 판(320)의 폭(BB31)보다 작게 형성된다. 그리고, 오목공간(325)의 폭(DW3)은 제 2마스크 판(320)의 폭(BB31)보다 작게 형성된다.
도 17은 전면전극 인쇄 시 도 16의 스텐실 마스크와 실리콘 기판을 도시한 도면이다.
(a)를 보면, 전면전극 인쇄 시 제1 마스크 판(310)과 제 2마스크 판(320)으로 구성된 스텐실 마스크가 실리콘 기판(330)에 밀착되고, 제 2마스크 판(320)에 형성된 버스 바 전극 개구부(323)들을 통해 금속 페이스트가 토출되어 실리콘 기판(330) 상에 버스 바 전극(333)을 형성한다.
(b)를 보면, 토출된 금속 페이스트는 제 2마스크 판(320)의 버스 바 전극 개구부 영역에 대응하여 실리콘 기판(330)에 도포되어 버스 바 전극(333)을 형성한다.
(c)를 보면, 버스 바 전극 개구부(323)들을 통해 각각 토출된 금속 페이스트들은 오목공간 내에서 확산되어 연결되어 버스 바 전극(333)을 형성한다.
오목공간의 높이(DH3)는 제 1마스크 판(310)의 두께에 해당한다. 또한, 오목공간의 높이(DH3)는 제 1마스크 판(310)의 하부면과 제 2마스크 판(320)의 하부면 사이의 단차 간격에 따라 결정된다.도 18은 도 16을 이용하여 전면전극이 인쇄된 실리콘 기판을 도시한 도면이다.
(a)를 보면, 복수의 버스 바 전극 개구부들 각각을 통해 토출된 금속 페이스트들이 오목공간에서 확산되어 연결됨으로써, 일체형의 버스 바 전극(333)을 형성하였다.
(b)를 보면, 실리콘 기판(330) 상에 버스 바 전극 개구부 영역에 대응하여 버스 바 전극(333)이 형성되고, (c)를 보면 오목공간에서 확산되어 접촉한 금속 페이스트들이 서로 연결되어 버스 바 전극(333)을 형성한다.
도 19는 본 발명의 제 2실시예에 따른 스텐실 마스크의 또 다른 예를 도시한 도면이다.
도 19의 실시예는 앞서 설명한 도 16과 상당 부분 중복되기 때문에 차이점에 대해서만 설명하도록 하겠다.
제 2마스크 판(320)에는 수직방향으로 복수의 버스 바 전극 개구부(323)가 배열되어 버스 바 전극 개구부 열을 구성하는데, 복수의 버스 바 전극 개구부 열이 일정한 간격으로 배열된다. 도 16의 실시예와 비교하여 버스 바 전극 개구부의 폭을 감소시키는 대신 복수의 버스 바 전극 개구부 열을 일정한 간격으로 배열함으로써, 개구부 열 사이의 구조들을 지지구조로 활용하여 제 2마스크 판(320)의 기계적 지지력을 높일 수 있다.
도시되진 않았지만, 제 1마스크 판(310)에는 복수의 핑거 전극 개구부가 형성될 수 있다.
두 마스크 판(310,320)은 제 1마스크 판(310)의 상부면과 제 2마스크 판(320)의 하부면이 동일 평면 상에 위치하도록 접합되어 스텐실 마스크(300)를 구성한다.
이와 같이, 본 발명의 제 1실시예에 따른 스텐실 마스크는 제 1마스크 판의 상부면과 제 2마스크 판의 상부면이 동일 평면 상에 위치하도록 두 마스크 판이 접합되며, 제 2마스크 판의 두께에 따라 오목공간의 높이가 결정된다. 즉, 제 2마스크 판의 두께가 얇아질수록 오목공간의 높이가 증가하고, 제 2마스크 판의 두께가 두꺼워질수록 오목공간의 높이가 감소한다.
반면, 본 발명의 제 2실시예에 따른 스텐실 마스크는 제 1마스크 판의 상부면과 제 2마스크 판의 하부면이 동일 평면 상에 위치하도록 접합되므로, 오목공간의 높이는 제 2마스크 판의 두께와는 무관하며, 제 1마스크 판의 두께에 따라 결정된다.
제 1실시예와 제 2실시예 모두 공통적으로 오목공간의 높이는 두 마스크 판의 하부면 간의 단차 간격에 의해 오목공간의 높이가 결정된다.
오목공간은 복수의 개구부들을 통해 토출된 금속 페이스트들이 확산하여 연결되는 공간으로 활용되어 금속 페이스트들 간의 전기적 연결성을 높인다.
도 20은 본 발명의 제 3실시예에 따라 스텐실 마스크 제작 순서를 보여주는 순서도이다.
단계(S410)에서 제 1마스크 판을 제작하고, 그 제 1마스크 판에 복수의 핑거 전극 개구부를 형성한다.
단계(S420)에서는 제 2마스크 판을 제작한다.
단계(S410) 및 단계(S420)는 독립된 프로세스에 따라 병렬 진행될 수 있다.
제 1마스크 판과 제 2마스크 판은 일반적으로 얇은 금속 판 형태로 제작되므로, 압연, 주조 등의 방법에 의해 제작될 수 있다.
단계(S430)에서 제 1마스크 판과 제 2마스크 판을 용접 등의 방법에 의해 접합한다. 이때, 제 1실시예와 같이 제 1마스크 판의 상부면과 제 2마스크 판의 상부면이 동일 평면 상에 위치하도록 접합할 수도 있고, 제 2실시예와 같이 제 1마스크 판의 상부면과 제 2마스크 판의 하부면이 동일 평면 상에 위치하도록 접합할 수도 있다. 두 마스크 판의 두께는 동일하게 또는 다르게 제작된다.
다음, 단계(S440)에서는 제 1 및 제 2마스크 판이 접합된 상태에서 제 2마스크 판에 수직 방향으로 배열되는 복수의 버스 바 전극 개구부들을 형성한다.
버스 바 전극 개구부는 레이저 절삭 가공 또는 포토리소그래피(photo-lithography) 방법을 이용하여 형성될 수 있다.
스텐실 마스크는 얇은 금속 판 형태이므로, 내구성을 위해 지지 면적의 확보가 중요하다. 이를 위해 버스 바 전극 개구부를 하나로 크게 형성하지 않고, 복수의 작은 버스 바 전극 개구부들을 형성함으로써, 개구부들 간의 면적을 지지 면적으로 확보한다.
그런데, 스텐실 마스크에 복수의 버스 바 전극 개구부들을 형성하는데 많은 공정 시간이 소요된다. 일반적으로, 스텐실 마스크의 제작 공정은 순차적으로 진행되기 때문에 버스 바 전극 개구부들이 형성되어야 다음 공정이 진행될 수 있어서 전체 공정이 지연되는 문제점이 발생할 수 있다.
본 발명의 제 3실시예에 따르면, 스텐실 마스크 제조 방법은 스텐실 마스크를 구성하는 제 1마스크 판과 제 2마스크 판의 제조 공정을 독립적인 프로세스에 따라 각각 병렬 진행하는 것이 특징이다.
그러나, 많은 시간이 소요되는 버스 바 전극 개구부 제조 공정이 제 1마스크 판과 제 2마스크 판 접합 이후에 진행되므로, 전체 공정 시간 단축 효과가 작을 수 있다.
이에 따라, 전체 공정 시간을 더 단축할 수 있는 태양전지 전면전극용 스텐실 마스크 제조 방법이 요구된다.
도 21은 본 발명의 제 4실시예에 따라 스텐실 마스크 제작 순서를 보여주는 순서도이다.
단계(S510)에서 제 1마스크 판을 제작하고, 그 제 1마스크 판에 복수의 핑거 전극 개부구들을 형성한다.
단계(S520)에서는 제 2마스크 판을 제작한다.
다음, 단계(S530)에서 제 2마스크 판에 수직 방향으로 배열되는 복수의 버스 바 전극 개구부들을 형성한다.
제 1마스크 판의 공정 단계(S510) 및 제 2마스크 판의 공정 단계(S520, S530)는 독립된 프로세스에 따라 병렬 진행될 수 있다.
버스 바 전극 개구부는 레이저 절삭 가공 또는 포토리소그래피(photo-lithography) 방법을 이용하여 형성될 수 있다.
다음, 단계(S540)에서 제 1마스크 판과 제 2마스크 판을 접합한다. 이때, 제 2마스크 판에는 이미 버스 바 전극 개구부들이 형성되어 있는 상태이므로, 접합 후 바로 다음 공정을 진행할 수 있다.
이때, 제 1실시예와 같이 제 1마스크 판의 상부면과 제 2마스크 판의 상부면이 동일 평면 상에 위치하도록 접합할 수도 있고, 제 2실시예와 같이 제 1마스크 판의 상부면과 제 2마스크 판의 하부면이 동일 평면 상에 위치하도록 접합할 수도 있다. 두 마스크 판의 두께는 동일하게 또는 다르게 제작된다.
이와 같이, 제 4실시예에서는 제 1마스크 판과 제 2마스크 판을 접합하기 전, 제 2마스크 판에 버스 바 전극 개구부들을 미리 형성함으로써, 제 3실시예와 비교하여 전체 공정 시간을 더 단축할 수 있다. 따라서, 스텐실 마스크의 생산 수율이 더 향상될 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 스텐실 마스크 제조 방법은 스텐실 마스크를 제 1마스크 판과 제 2마스크 판으로 분리하여 각각의 공정을 독립된 프로세스에 따라 병렬 진행한 후 서로 접합하기 때문에 전체 공정 시간을 단축할 수 있다.
200,300: 스텐실 마스크
210,310: 제 1마스크 판
220,320: 제 2마스크 판
223,323: 버스 바 전극 개구부
230,330: 실리콘 기판
233,333: 버스 바 전극

Claims (15)

  1. 기판에 형성될 핑거 전극의 위치에 대응하여 수평 방향으로 복수의 핑거 전극 개구부들이 형성된 제 1마스크 판과,
    상기 제 1마스크 판과 접합되며, 상기 기판에 형성될 버스 바 전극의 위치에 대응하여 수직 방향으로 배열된 복수의 버스 바 전극 개구부들이 형성된 제 2마스크 판을 포함하며,
    전면전극 인쇄 시 상기 제 1마스크 판과 기판은 밀착되며, 상기 제 2마스크 판과 기판 사이에는 일정한 간격으로 이격된 오목공간이 마련되어 상기 버스 바 전극 개구부들 각각을 통해 토출되는 페이스트들이 이 오목공간에서 확산되어 연결되며,
    상기 제 1마스크 판의 상부면 및 제 2마스크 판의 상부면은 동일 평면 상에 위치하는 것인 태양전지 전면전극용 스텐실 마스크.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 오목공간의 높이는 상기 제 2마스크 판의 두께에 따라 결정되는 것인 태양전지의 전면전극용 스텐실 마스크.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1마스크 판의 상부면 및 제 2마스크 판의 하부면은 동일 평면 상에 위치하는 것인 태양전지 전면전극용 스텐실 마스크.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 오목공간의 높이는 상기 제 1마스크 판의 두께에 따라 결정되는 것인 태양전지 전면전극용 스텐실 마스크.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1마스크 판 및 제 2마스크 판의 두께는 서로 다른 것인 태양전지 전면전극용 스텐실 마스크.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 오목공간의 높이는 상기 제 1마스크 판의 하부면과 제 2마스크 판의 하부면 사이의 단차 간격에 의해 결정되는 것인 태양전지 전면전극용 스텐실 마스크.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 마스크 판 및 제 2 마스크 판은 동종 물질 또는 이종 물질인 것인 태양전지 전면전극용 스텐실 마스크.
  9. 제 1 마스크 판을 제작하고 상기 제 1마스크 판에 복수의 핑거 전극 개구부를 형성하는 제 1단계와,
    제 2 마스크 판을 제작하는 제 2단계와,
    상기 제 1 마스크 판과 제 2 마스크 판을 접합하는 제 3단계와,
    기판에 형성될 버스 바 전극 위치에 대응하여 상기 제 2 마스크 판에 수직 방향으로 배열되는 복수의 버스 바 전극 개구부를 형성하는 제 4단계를 포함하며,
    상기 기판에 대응하는 제 1 마스크 판의 하부면 및 제 2 마스크 판의 하부면 사이에 일정한 단차 간격을 갖도록 제 1마스크 판과 제 2마스크 판을 접합하되,
    상기 제 1마스크 판의 상부면과 제 2마스크 판의 상부면이 동일 평면 상에 위치하도록 두 마스크 판을 접합하는 것인 태양전지 전면전극용 스텐실 마스크 제조 방법.
  10. 제 1 마스크 판을 제작하고 상기 제 1마스크 판에 복수의 핑거 전극 개구부를 형성하는 제 1단계와,
    제 2 마스크 판을 제작하고 상기 제 2마스크 판에 수직방향으로 배열되는 복수의 버스 바 전극 개구부를 형성하는 제 2단계와,
    상기 제 1 마스크 판과 제 2 마스크 판을 접합하는 제 3단계를 포함하며,
    기판에 대응하는 제 1 마스크 판의 하부면 및 제 2 마스크 판의 하부면 사이에 일정한 단차 간격을 갖도록 제 1마스크 판과 제 2마스크 판을 접합하되,
    상기 제 1마스크 판의 상부면과 제 2마스크 판의 상부면이 동일 평면 상에 위치하도록 두 마스크 판을 접합하는 것인 태양전지 전면전극용 스텐실 마스크 제조 방법.
  11. 삭제
  12. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1마스크 판의 상부면과 제 2마스크 판의 하부면이 동일 평면 상에 위치하도록 두 마스크 판을 접합하는 것인 태양전지 전면전극용 스텐실 마스크 제조 방법.
  13. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1단계 및 제 2단계는 독립적인 프로세스에 의해 병렬 진행하는 것인 태양전지 전면전극용 스텐실 마스크 제조 방법.
  14. 제 9 항 또는 제 10항에 있어서,
    상기 제 1마스크 판의 두께와 제 2마스크 판의 두께는 동일하거나 서로 다르게 제작되는 것인 태양전지 전면전극용 스텐실 마스크 제조 방법.
  15. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 버스 바 전극 개구부 및 핑거 전극 개구부는 레이저 절삭 가공 또는 포토리소그래피(photo-lithography) 방법을 이용하여 형성되는 것인 태양전지 전면전극용 스텐실 마스크 제조 방법.
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