KR102486697B1 - 태양전지의 전면전극용 스텐실 마스크 - Google Patents

태양전지의 전면전극용 스텐실 마스크 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 태양전지의 전면전극용 스텐실 마스크는, 기판에 형성될 버스 바 전극 위치에 대응하여 수직 방향으로 배열되어 적어도 하나의 버스 바 전극 개구부 열을 구성하는 복수의 버스 바 전극 개구부들과, 상기 기판에 대응하는 스텐실 마스크의 하부면 중 버스 바 전극 개구부 열을 따라 수직 방향으로 버스 바 전극 개구부들 사이에 형성되어 적어도 하나의 오목부 열을 구성하는 복수의 오목부들을 포함하며, 상기 버스 바 전극 개구부들 각각을 통해 토출된 페이스트들은 인접한 오목부를 통해 이동하여 전기적으로 연결된다.

Description

태양전지의 전면전극용 스텐실 마스크{STENCIL MASK FOR PRINTING FRONT ELECTRODE OF SOLAR CELL}
본 발명은 태양전지의 전면전극용 스텐실 마스크에 관한 것으로, 보다 상세하게는 태양전지의 전면전극 형성 시 각각 토출된 금속 페이스트들이 서로 만날 수 있는 이동 통로를 제공하여 금속 페이스트들 간의 전기적 연결성을 향상시킬 수 있는 태양전지의 전면전극용 스텐실 마스크에 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, 개구부들을 통해 토출된 금속 페이스트들 간의 전기적 연결을 원활하게 수행할 수 있는 태양전지의 전면전극용 스텐실 마스크를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 금속 페이스트의 주변부로의 확산을 억제하여 불필요한 금속 페이스트 소모를 감소시킬 수 있는 태양전지의 전면전극용 스텐실 마스크를 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예에 따른, 태양전지의 전면전극용 스텐실 마스크는, 기판에 형성될 버스 바 전극 위치에 대응하여 수직 방향으로 배열되어 적어도 하나의 버스 바 전극 개구부 열을 구성하는 복수의 버스 바 전극 개구부들과, 상기 기판에 대응하는 스텐실 마스크의 하부면 중 버스 바 전극 개구부 열을 따라 수직 방향으로 버스 바 전극 개구부들 사이에 형성되어 적어도 하나의 오목부 열을 구성하는 복수의 오목부들을 포함하며, 상기 버스 바 전극 개구부들 각각을 통해 토출된 페이스트들은 인접한 오목부를 통해 이동하여 전기적으로 연결된다.또한, 상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예에 따른, 태양전지의 전면전극용 스텐실 마스크는, 기판에 형성될 버스 바 전극 위치에 대응하여 수직 방향으로 배열되어 적어도 하나의 개구부 열을 구성하는 복수의 버스 바 전극 개구부들과, 상기 기판에 형성될 핑거 전극 위치에 대응하여 수평 방향으로 형성되어 적어도 하나의 개구부 행을 구성하는 복수의 핑거 전극 개구부들과, 상기 기판에 대응하는 스텐실 마스크의 하부면 중 개구부 열을 따라 수직 방향으로 버스 바 전극 개구부들 사이에 형성되는 복수의 제 1오목부와, 상기 기판에 대응하는 스텐실 마스크의 하부면 중 개구부 열을 따라 수직 방향으로 버스 바 전극 개구부와 핑거 전극 개구부 사이에 형성되는 복수의 제 2오목부를 포함하며, 상기 제 1오목부 양측에 인접한 버스 바 전극 개구부들을 통해 토출된 금속 페이스트들은 상기 제 1오목부를 통해 이동하여 전기적으로 연결되고, 상기 제 2오목부 양측에 인접한 버스 바 전극 개구부 및 핑거 전극 개구부를 통해 토출된 금속 페이스트들은 상기 제 2오목부를 통해 이동하여 전기적으로 연결된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 얇은 금속 판으로 스텐실 마스크를 제작하므로 전면전극 인쇄 시 스텐실 마스크와 실리콘 기판 사이의 밀착성이 높아져 개구부들을 통해 토출된 금속 페이스트들의 주변 확산을 억제할 수 있어 불필요한 금속 페이스트 소모를 줄일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 실리콘 기판과 밀착되는 스텐실 마스크 하부면에 개구부들을 통해 토출된 금속 페이스트들이 확산하여 만날 수 있는 이동 통로를 형성함으로써, 버스 바 전극들 간에 또는 버스 바 전극 및 핑거 전극 간에 전기적 연결성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 개구부를 통해 토출된 금속 페이스트들의 불필요한 확산을 억제함으로써, 태양전지의 수광 면적을 효율적으로 확보하여 전기 생산성을 높일 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 에멀전이 도포된 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 따른 스텐실 마스크를 도시한 도면이다.
도 7은 전면전극 인쇄 중 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 따른 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 따른 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 실시예에 따른 스텐실 마스크의 또 다른 형태를 도시한 도면이다.
도 16은 본 발명의 제 1실시예에 따른 스텐실 마스크의 또 다른 예를 도시한 도면이다.
도 17은 전면전극 인쇄 시 도 16의 스텐실 마스크와 실리콘 기판을 도시한 도면이다.
도 18은 도 16의 스텐실 마스크를 이용하여 전면전극이 인쇄된 실리콘 기판을 도시한 도면이다.
도 19는 본 발명의 제 1실시예에 따른 스텐실 마스크의 또 다른 예를 도시한 도면이다.
도 20은 전면전극 인쇄 시 도 19의 스텐실 마스크와 실리콘 기판을 도시한 도면이다.
도 21은 도 19의 스텐실 마스크를 이용하여 전면전극이 인쇄된 실리콘 기판을 도시한 도면이다.
도 22는 본 발명에 따른 스텐실 마스크의 다양한 형태를 보여주기 위한 도면이다.
도 23은 본 발명의 제 2실시예에 따른 스텐실 마스크를 도시한 도면이다.
도 24는 도 23의 절단면들을 도시한 도면이다.
도 25은 도 23의 스텐실 마스크를 이용하여 전면전극들이 인쇄된 실리콘 기판을 도시한 도면이다.
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 기판 상에 형성될 전극 패턴에 대응하는 개구부들이 형성된 금속 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 페이스트들을 일체형으로 연결할 수 있는 구조를 갖는 스텐실 마스크에 대해 상세히 설명하도록 하겠다.
도 6은 본 발명의 제 1실시예에 따른 스텐실 마스크를 도시한 도면이다.
(a)는 스텐실 마스크(200)의 평면도이고, (b)는 (a)의 수평방향 제 1절단면(X1-X1')을 나타낸 도면이다. 그리고, (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 6의 스텐실 마스크(200)에는 설명의 편의를 위해 핑거 전극 개구부는 생략하고, 버스 바 전극 개구부(203)들만 도시하였다.
(a)를 보면, 스텐실 마스크(200)에는 실리콘 기판에 인쇄될 버스 바 전극의 위치에 대응하여 버스 바 전극 개구부(203)가 수직방향으로 일정한 간격으로 형성되어 하나의 버스 바 전극 개구부 열을 구성하고 있다. (a)에는 하나의 개구부 열만 도시되어 있으나, 스텐실 마스크(200)의 내구성과 수광 면적 등을 고려하여 복수의 개구부 열이 배치될 수도 있다.
(b)를 보면, 스텐실 마스크(200)에는 일정한 폭(BB2)을 갖는 버스 바 전극 개구부(203)가 형성된다.
(c)를 보면, 실리콘 기판에 대응하는 면인 스텐실 마스크(200)의 하부면에는 버스 바 전극 개구부(203)들 사이에 복수의 오목부(205)가 형성된다. 오목부(205)는 양측의 버스 바 전극 개구부(203)들 각각을 통해 토출된 금속 페이스트들이 확산되어 서로 연결될 수 있는 이동 통로 역할을 수행한다. 여기서, 오목부(205)의 높이(DH2)는 0.1∼20㎛가 바람직하다.
도 6의 실시예에서는 오목부의 폭(DW2)이 버스 바 전극 개구부의 폭(BB2)보다 더 크게 형성된다. 오목부의 폭(DW2)을 증가시키면 버스 바 전극 개구부(203)들 각각을 통해 토출되어 확산되는 금속 페이스트들 간의 접촉 면이 늘어나기 때문에 전기적 연결성은 향상되지만, 태양전지의 수광 면적은 감소할 수 있다.
(d)를 보면, 스텐실 마스크(200)의 하부면 중 버스 바 전극 개구부들 사이에 각각 오목부(205)가 형성된다.
도 7은 전면전극 인쇄 시 도 6의 스텐실 마스크와 실리콘 기판을 도시한 도면이다.
(a)는 도 6의 수직방향 절단면(Y1-Y1')을 나타낸 도면이고, (b)는 도 6의 수평방향 제 1절단면(X1-X1')을 나타낸 도면이며, (c)는 도 6의 수평방향 제 2절단면(X2-X2')을 나타낸 도면이다.
(a)를 보면, 전면전극 인쇄 시 스텐실 마스크(200)와 실리콘 기판(210)은 서로 밀착되며, 버스 바 전극 개구부(203) 각각을 통해 토출된 금속 페이스트들은 스텐실 마스크(200) 하부면에 형성된 오목부를 통해 이동하여 융합된다. 따라서, 전기적으로 연결된 일체형의 버스 바 전극(213)이 형성된다.
(b)를 보면, 버스 바 전극 개구부(203)를 통해 토출된 금속 페이스트는 주변으로 확산되지 않고 버스 바 전극 개구부 공간 내에 수용되어 실리콘 기판(210) 상에 도포된다.
(c)를 보면, 버스 바 전극 개구부(203)를 통해 토출된 금속 페이스트는 인접한 오목부를 통해 이동하여 버스 바 전극 개구부 사이 공간에도 버스 바 전극을 형성하게 된다.
도 8은 도 6의 스텐실 마스크를 이용하여 전면전극이 인쇄된 실리콘 기판을 도시한 도면이다.
(a)는 버스 바 전극이 인쇄된 실리콘 기판을 나타낸 도면이고, (b)는 도 6의 수평방향 제 1절단면(X1-X1')을 나타낸 도면이다. 그리고, (c)는 도 6의 수평방향 제 2절단면(X2-X2')을 나타낸 도면이고, (d)는 도 6의 수직방향 절단면(Y1-Y1')을 나타낸 도면이다.
(a)를 보면, 도 7의 전면전극 인쇄 결과로, 실리콘 기판(210) 상에 일정한 폭(BB2)의 버스 바 전극(213)이 형성된다.
(b)를 보면, 실리콘 기판(210) 상에 버스 바 전극 개구부 영역에 대응하여 버스 바 전극(213)이 형성된다.
또한, (c)를 보면, 버스 바 전극 개구부들의 사이 공간에 대응하여 버스 바 전극(213)이 형성된다.
도 6의 실시예에서는 오목부의 폭이 버스 바 전극 개구부(203)의 폭(BB2)보다 크게 형성되므로, 버스 바 전극 개구부(203)들 사이 공간에 형성된 버스 바 전극(213)의 폭이 더 크게 형성된다.
(d)를 보면, 실리콘 기판(210) 상에는 전기적으로 연결된 일체형의 버스 바 전극(213)이 형성된다. 이는 전면전극 인쇄 시 오목부들을 통해 이동한 금속 페이스트들이 서로 융합하여 연결된 것이다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 실리콘 기판(210)과 밀착되는 스텐실 마스크(200)의 하부면 중 버스 바 전극 개구부(203)들 사이 공간에 오목부(205)들이 형성된다. 이에 따라, 버스 바 전극 개구부(203)들 각각을 통해 토출된 금속 페이스트들은 인접한 오목부(205)를 통해 이동하여 서로 융합되어 버스 바 전극(213)을 구성한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 오목부(205)를 더 효과적으로 활용하기 위해 스텐실 마스크(200)의 두께도 조절할 수 있다.
스텐실 마스크의 두께가 얇아지면 스퀴지의 압력에 의해 스텐실 마스크(200)와 실리콘 기판(210)은 더욱 밀착되기 때문에, 버스 바 전극 개구부(203)들을 통해 토출된 금속 페이스트들이 주변으로 확산되지 않고, 오목부(205)로 집중되는 효과가 더욱 커진다.
일반적으로, 스텐실 마스크의 두께는 5∼300㎛이지만, 본 발명에 따른 스텐실 마스크의 두께는 1∼200㎛가 바람직하다. 또한, 스텐실 마스크(200)의 하부면에 형성되는 오목부(205)의 높이(DH2)는 스텐실 마스크(200)의 기계적인 지지력을 고려하여 0.1∼20㎛가 바람직하다.
도 9는 본 발명의 제 1실시예에 따른 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 도면이다. 그리고, (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 9의 스텐실 마스크(200)에는 설명의 편의를 위해 핑거 전극 개구부는 생략하고, 버스 바 전극 개구부(203)들만 도시하였다.
(a)를 보면, 스텐실 마스크(200)에는 실리콘 기판에 인쇄될 버스 바 전극의 위치에 대응하여 버스 바 전극 개구부(203)가 수직방향으로 일정한 간격으로 형성되어 하나의 버스 바 전극 개구부 열을 구성하고 있다. (a)에는 하나의 개구부 열만 도시되어 있으나, 스텐실 마스크(200)의 내구성과 수광 면적 등을 고려하여 복수의 개구부 열이 배치될 수도 있다.
(b)를 보면, 스텐실 마스크(200)에는 일정한 폭(BB2)을 갖는 버스 바 전극 개구부(203)가 형성된다.
(c)를 보면, 실리콘 기판에 대응하는 면인 스텐실 마스크(200)의 하부면에는 버스 바 전극 개구부(203)들 사이에 복수의 오목부(205)가 형성된다. 오목부(205)는 양측의 버스 바 전극 개구부(203)들 각각을 통해 토출된 금속 페이스트들이 확산되어 서로 연결될 수 있는 이동 통로 역할을 수행한다. 여기서, 오목부(205)의 높이(DH2)는 0.1∼20㎛가 바람직하다.
도 9의 실시예에서는 도 6의 실시예와 다르게, 버스 바 전극 개구부(203)의 폭(BB2)과 오목부(205)의 폭(DW2)이 동일하게 형성된다.
(d)를 보면, 스텐실 마스크(200)의 하부면 중 버스 바 전극 개구부들 사이 공간에 오목부(205)들이 형성된다.
도 10은 전면전극 인쇄 시 도 9의 스텐실 마스크와 실리콘 기판을 도시한 도면이다.
(a)는 도 9의 수직방향 절단면(Y1-Y1')을 나타낸 도면이고, (b)는 도 9의 수평방향 제 1절단면(X1-X1')을 나타낸 도면이며, (c)는 도 9의 수평방향 제 2절단면(X2-X2')을 나타낸 도면이다.
(a)를 보면, 전면전극 인쇄 시 스텐실 마스크(200)와 실리콘 기판(210)은 서로 밀착되며, 버스 바 전극 개구부(203) 각각을 통해 토출된 금속 페이스트들은 스텐실 마스크(200) 하부면에 형성된 오목부를 통해 이동하여 융합된다. 따라서, 전기적으로 연결된 일체형의 버스 바 전극(213)이 형성된다.
(b)를 보면, 버스 바 전극 개구부(203)를 통해 토출된 금속 페이스트는 주변으로 확산되지 않고 버스 바 전극 개구부 공간 내에 수용되어 실리콘 기판(210) 상에 도포된다.
(c)를 보면, 버스 바 전극 개구부(203)를 통해 토출된 금속 페이스트는 인접한 오목부를 통해 이동하여 버스 바 전극 개구부 사이 공간에도 버스 바 전극을 형성하게 된다.
도 11은 도 9의 스텐실 마스크를 이용하여 전면전극이 인쇄된 실리콘 기판을 도시한 도면이다.
(a)는 버스 바 전극이 인쇄된 실리콘 기판을 나타낸 도면이고, (b)는 도 9의 수평방향 제 1절단면(X1-X1')을 나타낸 도면이다. 그리고, (c)는 도 9의 수평방향 제 2절단면(X2-X2')을 나타낸 도면이고, (d)는 도 9의 수직방향 절단면(Y1-Y1')을 나타낸 도면이다.
(a)를 보면, 도 10의 전면전극 인쇄 결과로, 실리콘 기판(210) 상에 일정한 폭(BB2)의 버스 바 전극(213)이 형성된다.
(b)를 보면, 실리콘 기판(210) 상에 버스 바 전극 개구부 영역에 대응하여 버스 바 전극(213)이 형성된다.
그리고, (c)를 보면, 버스 바 전극 개구부들의 사이 공간에 대응하여 버스 바 전극(213)이 형성된다.
도 9의 실시예에서는 오목부의 폭과 버스 바 전극 개구부(203)의 폭(BB2)이 동일하게 형성되므로, 버스 바 전극 개구부(203)들 사이 공간에 형성된 버스 바 전극(213)의 폭과 버스 바 전극 개구부(203) 영역에 형성된 버스 바 전극(213)의 폭은 동일하다.
(d)를 보면, 실리콘 기판(210) 상에는 전기적으로 연결된 일체형의 버스 바 전극(213)이 형성된다. 이는 전면전극 인쇄 시 오목부들을 통해 이동한 금속 페이스트들이 서로 융합하여 연결된 것이다.
도 12는 본 발명의 제 1실시예에 따른 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 도면이다. 그리고, (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 12의 스텐실 마스크(200)에는 설명의 편의를 위해 핑거 전극 개구부는 생략하고, 버스 바 전극 개구부(203)들만 도시하였다.
(a)를 보면, 스텐실 마스크(200)에는 실리콘 기판에 인쇄될 버스 바 전극의 위치에 대응하여 버스 바 전극 개구부(203)가 수직방향으로 일정한 간격으로 형성되어 하나의 버스 바 전극 개구부 열을 구성하고 있다. (a)에는 하나의 개구부 열만 도시되어 있으나, 스텐실 마스크(200)의 내구성과 수광 면적 등을 고려하여 복수의 개구부 열이 배치될 수도 있다.
(b)를 보면, 스텐실 마스크(200)에는 일정한 폭(BB2)을 갖는 버스 바 전극 개구부(203)가 형성된다.
(c)를 보면, 실리콘 기판에 대응하는 면인 스텐실 마스크(200)의 하부면에는 버스 바 전극 개구부(203)들 사이에 복수의 오목부(205)가 형성된다. 오목부(205)는 양측의 버스 바 전극 개구부(203)들 각각을 통해 토출된 금속 페이스트들이 확산되어 서로 연결될 수 있는 이동 통로 역할을 수행한다. 여기서, 오목부(205)의 높이(DH2)는 0.1∼20㎛가 바람직하다.
도 12의 실시예에서는 도 6 및 도 9의 실시예와 다르게, 오목부(205)의 폭(DW2)이 버스 바 전극 개구부(203)의 폭(BB2)보다 작게 형성된다. 이 경우 도 6과 도 9의 실시예에 비해 버스 바 전극(213)이 실리콘 기판(210)에서 차지하는 면적을 줄여 수광 면적을 더 확보할 수 있다.
오목부(205)의 폭(DW2)은 금속 페이스트들 간의 전기적 연결성 및 스텐실 마스크(200)의 기계적 지지력을 종합적으로 고려하여 설정될 수 있다.
(d)를 보면, 스텐실 마스크(200)의 하부면 중 버스 바 전극 개구부들 사이 공간에 오목부(205)들이 형성된다.
도 13은 전면전극 인쇄 시 도 12의 스텐실 마스크와 실리콘 기판을 도시한 도면이다.
(a)는 도 12의 수직방향 절단면(Y1-Y1')을 나타낸 도면이고, (b)는 도 12의 수평방향 제 1절단면(X1-X1')을 나타낸 도면이며, (c)는 도 12의 수평방향 제 2절단면(X2-X2')을 나타낸 도면이다.
(a)를 보면, 전면전극 인쇄 시 스텐실 마스크(200)와 실리콘 기판(210)은 서로 밀착되며, 버스 바 전극 개구부(203) 각각을 통해 토출된 금속 페이스트들은 스텐실 마스크(200) 하부면에 형성된 오목부를 통해 이동하여 융합된다. 따라서, 전기적으로 연결된 일체형의 버스 바 전극(213)이 형성된다.
(b)를 보면, 버스 바 전극 개구부(203)를 통해 토출된 금속 페이스트는 주변으로 확산되지 않고 버스 바 전극 개구부 공간 내에 수용되어 실리콘 기판(210) 상에 도포된다.
(c)를 보면, 버스 바 전극 개구부(203)를 통해 토출된 금속 페이스트는 인접한 오목부를 통해 이동하여 버스 바 전극 개구부 사이 공간에도 버스 바 전극을 형성하게 된다.
도 14는 도 12의 스텐실 마스크를 이용하여 전면전극이 인쇄된 실리콘 기판을 도시한 도면이다.
(a)는 버스 바 전극이 인쇄된 실리콘 기판을 나타낸 도면이고, (b)는 도 12의 수평방향 제 1절단면(X1-X1')을 나타낸 도면이다. 그리고, (c)는 도 12의 수평방향 제 2절단면(X2-X2')을 나타낸 도면이고, (d)는 도 12의 수직방향 절단면(Y1-Y1')을 나타낸 도면이다.
(a)를 보면, 도 13의 전면전극 인쇄 결과로, 실리콘 기판(210) 상에 일정한 폭(BB2)의 버스 바 전극(213)이 형성된다.
(b)를 보면, 실리콘 기판(210) 상에 버스 바 전극 개구부 영역에 대응하여 버스 바 전극(213)이 형성된다.
또한, (c)를 보면, 버스 바 전극 개구부들의 사이 공간에 대응하여 버스 바 전극(213)이 형성된다.
도 12의 실시예에서는 오목부의 폭(DW2)이 버스 바 전극 개구부(203)의 폭(BB2)보다 작게 형성되므로, 버스 바 전극 개구부(203)들 사이 공간에 형성된 버스 바 전극(213)의 폭은 버스 바 전극 개구부(203) 영역에 형성된 버스 바 전극(213)의 폭보다 작게 형성된다.
(d)를 보면, 실리콘 기판(210) 상에는 전기적으로 연결된 일체형의 버스 바 전극(213)이 형성된다. 이는 전면전극 인쇄 시 오목부들을 통해 이동한 금속 페이스트들이 서로 융합하여 연결된 것이다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 스텐실 마스크의 또 다른 형태를 도시한 도면이다.
일반적으로, 스텐실 마스크는 평면 형태로 제작되지만, 그 외에 다양한 형태로도 제작 가능하다.
먼저, 스텐실 마스크(200)의 상부면과 하부면은 (a)에 도시된 바와 같이, 일정한 간격(SD2)의 단차를 갖도록 형성될 수 있다.
그리고, 스텐실 마스크(200)의 상부면과 하부면은 (b)에 도시된 바와 같이, 아치 형태로 형성될 수도 있다.
또한, 스텐실 마스크(200)의 상부면과 하부면은 (c)에 도시된 바와 같이, 삼각 형태로 형성될 수도 있다.
도 16은 본 발명의 제 1실시예에 따른 스텐실 마스크의 또 다른 예를 도시한 도면이다.
(a)는 스텐실 마스크(300)의 평면도이고, (b)는 (a)의 수평방향 제 1절단면(X1-X1')을 나타낸 도면이다. 그리고, (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 16의 스텐실 마스크(300)에는 설명의 편의를 위해 핑거 전극 개구부는 생략하고, 버스 바 전극 개구부(303)들만 도시하였다.
(a)를 보면, 스텐실 마스크(300)에는 실리콘 기판에 인쇄될 버스 바 전극의 위치에 대응하여 복수의 버스 바 전극 개구부(303)가 수직방향으로 일정한 간격으로 형성되어 하나의 버스 바 전극 개구부 열을 구성한다. 버스 바 전극 개구부 열은 복수 개가 형성될 수도 있다. 또한, 실리콘 기판에 대응하는 스텐실 마스크(300)의 하부면에는 버스 바 전극 개구부 열을 따라 수직방향으로 복수의 오목부(305)가 형성되어 복수의 오목부 열(R1∼R3)을 구성한다. 오목부(305)는 버스 바 전극 개구부(303)들 사이 공간에 형성된다.
(b)를 보면, 스텐실 마스크(300)에는 일정한 폭(BB3)을 갖는 버스 바 전극 개구부(303)가 형성된다.
(c)를 보면, 실리콘 기판에 대응하는 스텐실 마스크(300)의 하부면에는 복수 개의 오목부 열(R1∼R3)들이 일정한 간격으로 배치되기 때문에 오목부 열(R1∼R3)들 사이의 구조들은 지지부(307)로 작용한다.
전술한 바와 같이, 본 발명에서 오목부(305)는 버스 바 전극 개구부(303) 각각을 통해 토출된 금속 페이스트들이 이동하여 연결되는 이동 통로로서 스텐실 마스크(300)의 중요한 구조지만, 금속 페이스트들 간의 전기적 연결에 비중을 두어 오목부(305)의 폭(DW3)을 크게 만들 경우 또 다른 문제점을 초래할 수 있다.
지지 구조가 부족할 경우 스텐실 마스크(200)의 오목부(205) 영역이 스퀴지의 압력에 의해 실리콘 기판(210)에 밀착되어 사라질 수도 있다. 이 경우 오목부(205)에 의한 금속 페이스트 수용 효과를 얻을 수 없게 된다
오목부(305)의 폭(DW3)을 크게 형성하는 경우, 스텐실 마스크(300)의 기계적인 지지력이 약화될 수 있어 스퀴지의 압력에 의해 오목부(305) 공간이 실리콘 기판(310)에 밀착되어 사라질 수 있다. 이 경우 오목부(305)는 금속 페이스트들의 이동 통로로서의 역할을 할 수 없게 된다.
그런데, 위와 같이 일정한 간격으로 오목부 열(R1∼R3)을 배치하면, 오목부 열(R1∼R3)들 사이에 지지부(307)가 형성되어, 전면전극 인쇄 시 실리콘 기판(310)에 밀착되어 스텐실 마스크(300)의 하부면을 지지함으로써, 오목부(305)의 공간 변형을 억제할 수 있다.
지지부(307)의 폭(SW3)은 1∼1000㎛이 바람직하다. 즉, 오목부 열(R1∼R3) 간의 간격은 1∼1000㎛인 것이 바람직하다. 또한, 지지부(307)가 스텐실 마스크(300)의 하부면을 강하게 지지하려면 지지부(307)의 높이(SH3)가 오목부(305)의 높이(DH3)와 동일한 것이 바람직하다. 오목부(305)의 높이(DH3)와 지지부(307)의 높이(SH3)는 0.1∼20㎛인 것이 바람직하다.
(d)를 보면, 스텐실 마스크(300)의 하부면 중 버스 바 전극 개구부들 사이 공간에는 오목부(305)들이 형성된다.
도 17은 전면전극 인쇄 시 도 16의 스텐실 마스크와 실리콘 기판을 도시한 도면이다.
(a)는 도 16의 수직방향 절단면(Y1-Y1')을 나타낸 도면이고, (b)는 도 16의 수평방향 제 1절단면(X1-X1')을 나타낸 도면이며, (c)는 도 16의 수평방향 제 2절단면(X2-X2')을 나타낸 도면이다.
(a)를 보면, 전면전극 인쇄 시 스텐실 마스크(300)와 실리콘 기판(310)은 서로 밀착되며, 버스 바 전극 개구부(303) 각각을 통해 토출된 금속 페이스트들은 스텐실 마스크(300) 하부면에 형성된 오목부를 통해 이동하여 전기적으로 연결된다. 따라서, 전기적으로 연결된 일체형의 버스 바 전극(313)이 형성된다.
(b)를 보면, 버스 바 전극 개구부(303)를 통해 토출된 금속 페이스트는 주변으로 확산되지 않고 버스 바 전극 개구부 공간 내에 수용되어 실리콘 기판(310) 상에 도포된다.
(c)를 보면, 버스 바 전극 개구부(303)를 통해 토출된 금속 페이스트들은 인접한 오목부를 통해 이동하여 융함됨으로써, 버스 바 전극 개구부 사이 공간에도 버스 바 전극을 형성하게 된다.
도 18은 도 16의 스텐실 마스크를 이용하여 전면전극이 인쇄된 실리콘 기판을 도시한 도면이다.
(a)는 버스 바 전극이 인쇄된 실리콘 기판을 나타낸 도면이고, (b)는 도 16의 수평방향 제 1절단면(X1-X1')을 나타낸 도면이다. 그리고, (c)는 도 16의 수평방향 제 2절단면(X2-X2')을 나타낸 도면이고, (d)는 도 16의 수직방향 절단면(Y1-Y1')을 나타낸 도면이다.
(a)를 보면, 도 17의 전면전극 인쇄 결과로, 실리콘 기판(310) 상에 일정한 폭(BB3)의 버스 바 전극(313)이 형성된다.
(b)를 보면, 실리콘 기판(310) 상에 버스 바 전극 개구부 영역에 대응하여 버스 바 전극(313)이 형성된다.
또한, (c)를 보면, 버스 바 전극 개구부들의 사이 공간에 대응하여 버스 바 전극(313)이 형성된다.
(d)를 보면, 실리콘 기판(310) 상에 전기적으로 연결된 일체형의 버스 바 전극(313)이 형성된다. 이는 전면전극 인쇄 시 오목부들을 통해 이동한 금속 페이스트들이 서로 융합하여 연결된 것이다.
도 19는 본 발명의 제 1실시예에 따른 스텐실 마스크의 또 다른 예를 도시한 도면이다.
(a)는 스텐실 마스크(300)의 평면도이고, (b)는 (a)의 수평방향 제 1절단면(X1-X1')을 나타낸 도면이다. 그리고, (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 19의 스텐실 마스크(300)에는 설명의 편의를 위해 핑거 전극 개구부는 생략하고, 버스 바 전극 개구부(303)들만 도시하였다.
(a)를 보면, 스텐실 마스크(300)에는 실리콘 기판에 인쇄될 버스 바 전극의 위치에 대응하여 복수의 버스 바 전극 개구부(303)가 수직방향으로 일정한 간격으로 형성되어 하나의 버스 바 전극 개구부 열을 구성한다. 버스 바 전극 개구부 열은 복수 개가 형성될 수도 있다. 또한, 실리콘 기판에 대응하는 스텐실 마스크(300)의 하부면에는 버스 바 전극 개구부 열을 따라 수직방향으로 복수의 오목부(305)가 형성되어 복수의 오목부 열(R1∼R4)을 구성한다. 오목부(305)는 버스 바 전극 개구부(303)들 사이 공간에 형성된다.
(b)를 보면, 스텐실 마스크(300)에는 일정한 폭(BB3)을 갖는 버스 바 전극 개구부(303)가 형성된다.
(c)를 보면, 실리콘 기판에 대응하는 스텐실 마스크(300)의 하부면에는 복수 개의 오목부 열(R1∼R3)들이 일정한 간격으로 배치되기 때문에 오목부 열(R1∼R4)들 사이의 구조들은 지지부(307)로 작용한다.
(d)를 보면, 스텐실 마스크(300)의 하부면 중 버스 바 전극 개구부들 사이 공간에는 오목부(305)들이 형성된다.
도 19의 실시예에서는 도 16의 실시예와 비교하여, 오목부(305)의 폭(DW3)을 줄인 대신 더 많은 오목부 열(R1∼R4)을 스텐실 마스크(300)에 배치하였다. 이에 따라, 지지부(307) 개수가 증가하였다.
도 20은 전면전극 인쇄 시 도 19의 스텐실 마스크와 실리콘 기판을 도시한 도면이다.
(a)는 도 19의 수직방향 절단면(Y1-Y1')을 나타낸 도면이고, (b)는 도 19의 수평방향 제 1절단면(X1-X1')을 나타낸 도면이며, (c)는 도 19의 수평방향 제 2절단면(X2-X2')을 나타낸 도면이다.
(a)를 보면, 전면전극 인쇄 시 스텐실 마스크(300)와 실리콘 기판(310)은 서로 밀착되며, 버스 바 전극 개구부(303) 각각을 통해 토출된 금속 페이스트들은 스텐실 마스크(300) 하부면에 형성된 오목부를 통해 이동하여 전기적으로 연결된다. 따라서, 전기적으로 연결된 일체형의 버스 바 전극(313)이 형성된다.
(b)를 보면, 버스 바 전극 개구부(303)를 통해 토출된 금속 페이스트는 주변으로 확산되지 않고 버스 바 전극 개구부 공간 내에 수용되어 실리콘 기판(310) 상에 도포된다.
(c)를 보면, 버스 바 전극 개구부(303)를 통해 토출된 금속 페이스트들은 인접한 오목부를 통해 이동하여 융함됨으로써, 버스 바 전극 개구부 사이 공간에도 버스 바 전극을 형성하게 된다.
도 21은 도 19의 스텐실 마스크를 이용하여 전면전극이 인쇄된 실리콘 기판을 도시한 도면이다.
(a)는 버스 바 전극이 인쇄된 실리콘 기판을 나타낸 도면이고, (b)는 도 19의 수평방향 제 1절단면(X1-X1')을 나타낸 도면이다. 그리고, (c)는 도 19의 수평방향 제 2절단면(X2-X2')을 나타낸 도면이고, (d)는 도 19의 수직방향 절단면(Y1-Y1')을 나타낸 도면이다.
(a)를 보면, 도 18의 전면전극 인쇄 결과로, 실리콘 기판(310) 상에 일정한 폭(BB3)의 버스 바 전극(313)이 형성된다. 스텐실 마스크(300)에 행렬 형태로 형성된 오목부(305)들의 위치에 대응하여 전기적으로 연결된 버스 바 전극(313) 패턴이 인쇄된다.
(b)를 보면, 실리콘 기판(310) 상에 버스 바 전극 개구부 영역에 대응하여 버스 바 전극(313)이 형성된다.
또한, (c)를 보면, 버스 바 전극 개구부들의 사이 공간에 대응하여 버스 바 전극(313)이 형성된다.
(d)를 보면, 실리콘 기판(310) 상에 전기적으로 연결된 일체형의 버스 바 전극(313)이 형성된다. 이는 전면전극 인쇄 시 오목부들을 통해 이동한 금속 페이스트들이 서로 융합하여 연결된 것이다.
도 22는 본 발명에 따른 스텐실 마스크의 다양한 형태를 보여주기 위한 도면이다.
(a)는 스텐실 마스크(300)의 평면도이고, (b)는 (a)의 수평방향 절단면(X2-X2')을 나타낸 도면이며, (c)는 (a)의 수평방향 절단면(X2-X2')의 또 다른 예를 나타낸 도면이다. 또한, (d)는 (a)의 수평방향 절단면(X2-X2')의 또 다른 예를 나타낸 도면이고, (e)는 (a)의 수직방향 절단면(Y1-Y1')을 나타낸 도면이다.
(a)를 보면, 스텐실 마스크(300)에 복수의 버스 바 전극 개구부(303)가 수직방향으로 일정한 간격으로 배열되어 있다.
(b)를 보면, 스텐실 마스크(300)의 상부면과 하부면은 각각 일정한 간격(SD3)의 단차를 갖도록 형성된다.
(c)를 보면, 스텐실 마스크(300)의 상부면과 하부면은 아치 형태를 갖도록 형성된다.
(d)를 보면, 스텐실 마스크(300)의 상부면과 하부면은 삼각 형태의 굴곡을 갖도록 형성된다.
도 23은 본 발명의 제 2실시예에 따른 스텐실 마스크를 도시한 도면이다.
도시된 바와 같이, 스텐실 마스크(400)에는 실리콘 기판에 형성될 버스 바 전극의 위치에 대응하여 수직방향으로 배열되어 버스 바 전극 개구부 열을 구성하는 복수의 버스 바 전극 개구부(403)들과, 실리콘 기판에 형성될 핑거 전극 위치에 대응하여 수평방향으로 형성되어 핑거 전극 개구부 행을 구성하는 복수의 핑거 전극 개구부(404)들이 형성된다. 도면에는 하나의 버스 바 전극 개구부 열과 핑거 전극 개구부 행만 도시되었지만, 복수 개가 형성될 수도 있다.
실리콘 기판 면에 대응하는 스텐실 마스크(400)의 하부면에는, 버스 바 전극 개구부 열을 따라 수직방향으로 버스 바 전극 개구부(403)들 사이 공간에 복수의 제 1오목부(405)가 형성된다. 그리고, 실리콘 기판 면에 대응하는 스텐실 마스크(400)의 하부면에는, 버스 바 전극 개구부 열을 따라 수직방향으로 버스 바 전극 개구부(403)와 핑거 전극 개구부(404) 사이 공간에 복수의 제 2오목부(406)가 형성된다.
제 1오목부(405) 양측에 인접한 버스 바 전극 개구부(403)들을 통해 토출된 금속 페이스트들은 제 1오목부(405)를 통해 이동하여 전기적으로 연결되며, 제 2오목부(406) 양측에 인접한 버스 바 전극 개구부(403)와 핑거 전극 개구부(404)를 통해 토출된 금속 페이스트들은 제 2오목부(406)를 통해 이동하여 전기적으로 연결된다.
제 1오목부(405)와 제 2오목부(406)는 혼합되어 수직 방향으로 오목부 열을 구성하거나 제 1오목부(405)들만으로 오목부 열을 구성할 수 있다.
도 24는 도 23의 절단면들을 도시한 도면이다.
(a)는 도 23의 수직방향 제 1절단면(Y1-Y1')을 나타낸 도면이고, (b)는 도 23의 수직방향 제 2절단면(Y2-Y2')을 나타낸 도면이며, (c)는 도 23의 수직방향 제 3절단면(Y3-Y3')을 나타낸 도면이다. 그리고, (d)는 도 23의 수평방향 제 1절단면(X1-X1')을 나타낸 도면이고, (e)는 도 23의 수평방향 제 2절단면(X2-X2')을 나타낸 도면이다.
먼저, (a)를 보면, 스텐실 마스크(400)의 핑거 전극 개구부(404)를 통해 토출된 금속 페이스트는 실리콘 기판(410) 상에 도포되어 핑거 전극(414)을 형성한다.
(b)를 보면, 중심에는 핑거 전극(414)이 형성되고, 핑거 전극(414) 양측에는 버스 바 전극 개구부(403)들을 통해 토출된 금속 페이스트들을 실리콘 기판(410)에 도포되어 버스 바 전극(413)들을 형성한다.
(c)를 보면, 버스 바 전극 개구부들을 통해 토출된 금속 페이스트들은 제 1오목부(405)를 통해 이동하여 연결되고, 버스 바 전극 개구부와 핑거 전극 개구부 각각을 통해 토출된 금속 페이스트들은 제 2오목부(406)를 통해 이동하여 연결된다. 이에 따라, 버스 바 전극(413)과 핑거 전극(414)은 제 1오목부(405)와 제 2오목부(406)에 의해 전기적으로 연결된다.
(d)를 보면, 버스 바 전극 개구부를 통해 토출된 금속 페이스트는 실리콘 기판(410)에 도포되어 버스 바 전극(413)을 형성한다.
(e)를 보면, 버스 바 전극 개구부(403)들 사이에 형성된 제 1오목부(405)들 통해 금속 페이스트들이 이동하여 버스 바 전극(413)을 형성한다.
도 25은 도 23의 스텐실 마스크를 이용하여 전면전극들이 인쇄된 실리콘 기판을 도시한 도면이다.
금속 페이스트들은 제 1오목부와 제 2오목부를 통해 확산되어 연결되므로, 도시된 바와 같이, 실리콘 기판(410) 상에는 서로 전기적으로 연결된 버스 바 전극(413) 및 핑거 전극(414)이 형성된다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 스텐실 마스크는 전면전극 인쇄 시 실리콘 기판과의 밀착성이 높아서 개구부들을 통해 토출된 금속 페이스트들의 불필요한 주변 확산을 억제하면서도, 하부면에 형성된 이동 통로인 오목부를 통해 금속 페이스트들 간의 연결이 용이하게 진행되어 전기적으로 일체화된 버스 바 전극을 형성할 수 있다.
또한, 버스 바 전극 개구부와 핑거 전극 개구부 사이에 오목부를 형성할 경우 전면전극 인쇄 시 버스 바 전극과 핑거 전극을 원활하게 전기적으로 연결할 수 있다.
이와 같이, 개구부들 사이에 필요한 공간만을 오목부로 형성하여 전극들 간의 전기적 연결을 도모하면서도 금속 페이스트들의 불필요한 주변 확산을 억제하므로, 수광 면적을 효율적으로 확보하여 태양전지의 전기 생산성을 향상시킬 수 있다.
200,300,400: 스텐실 마스크
210,310,410: 실리콘 기판
203,303,403: 버스 바 전극 개구부
304,404: 핑거 전극 개구부
205,305,405,406: 오목부
213,313,413: 버스 바 전극
414: 핑거 전극

Claims (10)

  1. 기판에 형성될 버스 바 전극 위치에 대응하여 수직 방향으로 배열되어 적어도 하나의 버스 바 전극 개구부 열을 구성하는 복수의 버스 바 전극 개구부들과,
    상기 기판에 대응하는 스텐실 마스크의 하부면 중 버스 바 전극 개구부 열을 따라 형성되는 버스 바 전극 개구부들 사이에 상기 버스 바 전극 개구부 열에 대하여 수직하는 방향으로 형성되되, 소정의 간격 거리로 이격되어 오목부 열을 구성하는 복수의 오목부들과,
    상기 소정의 간격 거리로 이격되는 복수의 오목부들 사이에 형성되는 복수의 지지부들을 포함하며,
    상기 버스 바 전극 개구부들 각각을 통해 토출된 페이스트들은 인접한 오목부를 통해 이동하여 전기적으로 연결되고,
    상기 오목부 열은 상기 복수개의 오목부들 사이에 형성되는 지지부에 의해 지지됨에 따라 전면전극 인쇄 시 상기 복수개의 오목부들의 공간 변형을 억제할 수 있는 것을 특징으로 하는 태양전지의 전면전극용 스텐실 마스크.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 오목부 열은 하나의 버스 바 전극 개구부 열 내에 적어도 두 개가 일정한 간격으로 배열되는 것인 태양전지의 전면전극용 스텐실 마스크.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 오목부 열들 간의 간격은 1∼1000㎛인 것인 태양전지의 전면전극용 스텐실 마스크.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 스텐실 마스크의 두께는 1∼200㎛인 태양전지의 전면전극용 스텐실 마스크.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 오목부의 높이는 0.1∼20㎛인 태양전지의 전면전극용 스텐실 마스크.
  6. 기판에 형성될 버스 바 전극 위치에 대응하여 수직 방향으로 배열되어 적어도 하나의 개구부 열을 구성하는 복수의 버스 바 전극 개구부들과,
    상기 기판에 형성될 핑거 전극 위치에 대응하여 수평 방향으로 형성되어 적어도 하나의 개구부 행을 구성하는 복수의 핑거 전극 개구부들과,
    상기 기판에 대응하는 스텐실 마스크의 하부면 중 개구부 열을 따라 형성되는 버스 바 전극 개구부들 사이에 상기 버스 바 전극 개구부 열에 대하여 수직하는 방향으로 형성되되, 소정의 간격 거리로 이격되어 제 1오목부 열을 구성하는 복수의 제 1오목부들과,
    상기 기판에 대응하는 스텐실 마스크의 하부면 중 개구부 열을 따라 형성되는 버스 바 전극 개구부와 핑거 전극 개구부 사이에 상기 버스 바 전극 개구부 열에 대하여 수직하는 방향으로 형성되되, 소정의 간격 거리로 이격되어 제 2오목부 열을 구성하는 복수의 제 2오목부들과,
    상기 소정의 간격 거리로 이격되는 복수의 제 1 오목부들 및 제 2오목부들 사이에 형성되는 복수의 지지부들을 포함하며,
    상기 제 1오목부 열과 제 2오목부 열은 상기 복수개의 제 1오목부들 및 제 2오목부들 사이에 형성되는 지지부에 의해 지지됨에 따라 전면전극 인쇄 시 상기 복수개의 제1 오목부들 및 제 2오목부들의 공간 변형을 억제할 수 있고,
    상기 제 1오목부 양측에 인접한 버스 바 전극 개구부들을 통해 토출된 금속 페이스트들은 상기 제 1오목부를 통해 이동하여 전기적으로 연결되고, 상기 제 2오목부 양측에 인접한 버스 바 전극 개구부 및 핑거 전극 개구부를 통해 토출된 금속 페이스트들은 상기 제 2오목부를 통해 이동하여 전기적으로 연결되는 태양전지의 전면전극용 스텐실 마스크.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1오목부 및 제 2오목부는 혼합되어 수직 방향으로 오목부 열을 구성하거나 제 1오목부들만으로 오목부 열을 구성하는 것인 태양전지의 전면전극용 스텐실 마스크.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1오목부 열을 구성하는 복수개의 제 1오목부들 사이의 간격 및 상기 제 2오목부 열을 구성하는 복수개의 제 2오목부들 사이의 간격은 1∼1000㎛인 것인 태양전지의 전면전극용 스텐실 마스크.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 스텐실 마스크의 두께는 1∼200㎛인 태양전지의 전면전극용 스텐실 마스크.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1오목부 및 제 2오목부의 높이는 0.1∼20㎛인 태양전지의 전면전극용 스텐실 마스크.
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