KR20090110463A - 태양 전지 제조용 레이저 스크라이빙 장치 - Google Patents

태양 전지 제조용 레이저 스크라이빙 장치 Download PDF

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Abstract

개시된 태양 전지 제조용 레이저 스크라이빙 장치는 태양 전지의 제조에서 글라스 기판 상에 형성한 전도용 박막, 태양 전지용 박막, 전극용 박막 또는 이들이 적층된 적층 박막을 패터닝할 때 사용하기 위한 태양 전지 제조용 레이저 스크라이빙 장치에 있어서, 제1 레이저 빔을 생성하는 레이저 생성기와, 상기 레이저 생성기로부터 제1 레이저 빔을 제공받고, 상기 제1 레이저 빔이 적어도 두 개로 분할되는 제2 레이저 빔으로 생성하는 회절 광학 소자, 그리고 상기 회절 광학 소자로부터 적어도 두 개로 분할 생성된 제2 레이저 빔 각각을 제공받고, 상기 제2 레이저 빔 각각을 집광하는 텔레센트릭 렌즈를 포함하고, 상기 집광된 제2 레이저 빔 각각을 이용하여 상기 글라스 기판 상에 형성한 전도용 박막, 태양 전지용 박막, 전극용 박막 또는 이들이 적층된 적층 박막을 적어도 두 군데에서 동시에 패터닝한다.

Description

태양 전지 제조용 레이저 스크라이빙 장치{Laser scribing apparatus in a solar cell manufacturing}
본 발명은 태양 전지 제조용 레이저 스크라이빙 장치에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 태양 전지를 제조할 때 글라스 기판 상에 형성한 박막을 패터닝하기 위한 태양 전지 제조용 레이저 스크라이빙 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 태양 전지는 신-재생 에너지로써 그 연구가 활발하게 진행되고 있다. 그리고 현재 고효율의 태양 전지를 제조하기 위한 여러 가지 시도들이 제안, 연구되고 있다. 이에 최근에는 글라스 기판 상에 다층의 박막들을 적층한 구조를 갖는 박막형 태양 전지를 개발 중에 있다. 언급한 박막형 태양 전지에 대한 예는 대한민국 특허 공개 2007-101917호, 2008-3623호 등에 개시되어 있다.
언급한 글라스 기판 상에 다층의 박막들을 적층한 구조를 갖는 박막형 태양 전지의 제조에서는 서로 이웃하는 단위 셀들 사이의 미세한 간극 등을 형성하는 패터닝을 수행한다. 이때, 상기 패터닝은 글라스 기판 상에 형성한 박막들을 부분적으로 제거하기 위한 것으로써, 주로 레이저 스크라이빙에 의해 달성된다. 여기서 박막형 태양 전지를 제조할 때 상기 레이저 스크라이빙에 의한 패터닝은 언급한 대 한민국 특허 공개 2007-101917호에 개시되어 있다.
그러나 상기 레이저 스크라이빙에 의한 패터닝에서 동시에 여러 곳을 패터닝할 경우 이를 구현하기 위한 레이저 스크라이빙 장치는 다소 복잡한 구조를 갖는다. 즉, 언급한 바와 같이 여러 곳을 동시에 패터닝할 경우 상기 레이저 스크라이빙 장치는 동시 패터닝이 가능하게 여러 곳으로 분할하고자 하는 레이저 빔의 개수에 따라 다수개의 빔 분할 부재, 집광 렌즈 등을 구비해야 한다. 예를 들어, 4 곳을 동시에 패터닝할 경우 종래의 레이저 스크라이빙 장치는 3 개의 빔 분할 부재와 한 개의 반사 거울 그리고 4 개의 집광 렌즈 등을 구비해야 한다.
이와 같이, 종래의 태양 전지의 제조에 사용되는 레이저 스크라이빙 장치는 언급한 바와 같이 다소 많은 광학 부재들을 구비해야 하기 때문에 복잡한 구조와 넓은 공간을 요구하는 문제점이 있다. 그리고 언급한 바와 같이 빔 분할 부재를 각각으로 사용하기 때문에 레이저 빔의 정렬이 다소 용이하지 못하다. 또한, 다수개의 집광 렌즈의 나열로 인하여 레이저 빔이 갖는 에너지 세기를 균일하게 조정하는 것이 어렵고, 아울러 수 십 mm 내지 수 십 nm 정도의 간격을 갖도록 레이저 빔을 분할하는 것이 용이하지 못하다.
본 발명의 목적은 간단한 구조를 가지면서도 그들 사이의 간격 조절이 용이한 태양 전지 제조용 레이저 스크라이빙 장치를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 태양 전지 제조용 레이저 스크라이빙 장치는 태양 전지의 제조에서 글라스 기판 상에 형성한 전도용 박막, 태양 전지용 박막, 전극용 박막 또는 이들이 적층된 적층 박막을 패터닝할 때 사용하기 위한 태양 전지 제조용 레이저 스크라이빙 장치에 있어서, 제1 레이저 빔을 생성하는 레이저 생성기와, 상기 레이저 생성기로부터 제1 레이저 빔을 제공받고, 상기 제1 레이저 빔이 적어도 두 개로 분할되는 제2 레이저 빔으로 생성하는 회절 광학 소자, 그리고 상기 회절 광학 소자로부터 적어도 두 개로 분할 생성된 제2 레이저 빔 각각을 제공받고, 상기 제2 레이저 빔 각각을 집광하는 텔레센트릭 렌즈를 포함하고, 상기 집광된 제2 레이저 빔 각각을 이용하여 상기 글라스 기판 상에 형성한 전도용 박막, 태양 전지용 박막, 전극용 박막 또는 이들이 적층된 적층 박막을 적어도 두 군데에서 동시에 패터닝한다.
언급한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 태양 전지 제조용 레이저 스크라이빙 장치에서, 상기 레이저 생성기는 150nm 내지 15,000nm의 파장을가질 수 있다.
언급한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 태양 전지 제조용 레이저 스크라이빙 장치에서, 상기 회절 광학 소자는 투과형 회절 광학 소자를 포함할 수 있다.
언급한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 태양 전지 제조용 레이저 스크라이빙 장치에서, 상기 글라스 기판 상에 형성한 전도용 박막, 태양 전지용 박막, 전극용 박막 또는 이들이 적층된 적층 박막으로 제공되는 제2 레이저 빔 각각은 동일한 에너지 세기를 가질 수 있다.
언급한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 태양 전지 제조용 레이저 스크라이빙 장치에서, 상기 전도용 박막은 SnO2 박막, ZnO 박막, ITO 박막 또는 이들의 혼합 박막을 포함할 수 있고, 상기 태양 전지용 박막은 실리콘 박막을 포함할 수 있고, 상기 전극용 박막은 Al 박막, Ag 박막, Ti 박막, Pd 박막 또는 이들의 혼합 박막을 포함할 수 있다.
언급한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 태양 전지 제조용 레이저 스크라이빙 장치에서, 상기 텔레센트릭 렌즈는 상기 회절 광학 소자와 글라스 기판 사이에서 거리 조절이 가능하게 설치될 수 있고, 이에 상기 회절 광학 소자와 글라스 기판 사이에서의 거리 조절을 통하여 상기 제2 레이저 빔 각각의 사이 간격을 조절할 수 있다.
언급한 바와 같이, 본 발명에 따른 태양 전지 제조용 레이저 스크라이빙 장치는 적어도 두 개의 레이저 빔으로 분할이 가능한 회절 광학 소자, 적어도 두 개로 분할 생성된 레이저 빔 각각을 집광하는 텔레센트릭 렌즈 등을 포함한다. 이에, 본 발명에 따른 태양 전지 제조용 레이저 스크라이빙 장치는 분할하고자 하는 레이 저 빔의 개수에 상관없이 하나의 회절 광학 소자와 하나의 텔레센트릭 렌즈만을 구비하여도 태양 전지의 제조에서 여러 곳의 패터닝을 동시에 수행할 수 있는 것이다. 그러므로 본 발명에 따른 태양 전지 제조용 레이저 스크라이빙 장치는 간단한 구조를 가질 뿐만 아니라 태양 전지 제조용 레이저 스크라이빙 장치가 차지하는 공간적인 제약도 용이하게 해결할 수 있다.
그리고 본 발명에 따른 태양 전지 제조용 레이저 스크라이빙 장치는 하나의 회절 광학 소자만을 포함하기 때문에 분할이 이루어지는 레이저 빔의 용이한 정렬이 가능하고, 더불어 회절 광학 소자의 표면 처리에 의해 분할하고자 하는 레이저 빔의 개수를 결정할 수 있기 때문에 원하는 개수만큼으로 레이저 빔을 분할할 수 있다. 또한, 언급한 텔레센트릭 렌즈의 위치를 적절하게 조절할 경우 분할된 레이저 빔들 각각의 사이 간격을 적절하게 조절하는 것이 가능하고, 이에 따라 원하는 디자인을 갖는 패턴을 용이하게 형성할 수 있다.
그러므로 본 발명에 따른 태양 전지 제조용 레이저 스크라이빙 장치는 최근에 여러 곳을 동시에 패터닝하기 위한 태양 전지 제조에 적극적으로 활용할 수 있는 이점이 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예를 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조 부호를 유사한 구성 요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
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 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
실시예
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지 제조용 레이저 스크라이빙 장치를 나타내는 개략적인 구성도이다.
도 1을 참조하면, 언급한 태양 전지 제조용 레이저 스크라이빙 장치(100)는 레이저 생성기(11), 회절 광학 소자(diffractive optics element : DOE)(13), 텔레센트릭 렌즈(telecentric lens)(15) 등을 포함한다. 그리고 미설명 부호 30은 도 1의 태양 전지 제조용 레이저 스크라이빙 장치(100)를 사용하여 패터닝할 태양 전지 제조를 위한 대상물이다.
구체적으로, 레이저 생성기(11)는 태양 전지의 제조에서 박막들을 패터닝하기 위한 레이저 빔을 생성하는 부재이다. 여기서 패터닝하고자 하는 박막의 종류에 따라 레이저 빔이 갖는 파장과 에너지 세기를 달리해야 한다. 그러므로 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 생성기(11) 또한 박막의 종류에 따라 에너지 세기를 달리해야 한다. 이에, 본 발명의 일 실시예에서의 레이저 생성기(11)는 레이저 빔이 갖는 에너지 세기에 따라 다양하게 마련할 수 있다. 특히, 본 발명의 일 실시예에서의 레이저 생성기(11)는 약 150nm 내지 15,000nm의 파장을 갖는 것이 적절하다. 그러므로 언급한 본 발명의 일 실시예에서 사용할 수 있는 레이저 생성기(11)의 예로서는 157nm 파장의 F2 엑시머 레이저(excimer laser), 193nm 파장의 ArF 엑시머 레이저, 222nm 파장의 KrCl 엑시머 레이저, 248nm 파장의 KrF 엑시머 레이저, 308nm 파장의 XeCl 엑시머 레이저, 351nm 파장의 XeF excimer laser 엑시머 레이저, 266nm 파장의 고체 레이저(soild state laser), 355nm 파장의 고체 레이저, 532nm 파장의 고체 레이저, 1,064nm 파장의 고체 레이저 부재, 800 내지 1,100nm 파장의 다이오드 레이저 부재, 9,400nm 파장의 이산화 탄소 레이저, 10,600nm 파장의 이산화 탄소 레이저 등을 들 수 있다.
회절 광학 소자(13)는 레이저 생성기(11)로부터 생성된 레이저 빔을 제공받 고, 이를 적어도 두 개의 레이저 빔으로 분할하는 부재이다. 그리고 이하에서는 레이저 생성기(11)에 의해 생성되는 레이저 빔과 회절 광학 소자(13)에 의해 분할 생성되는 레이저 빔을 구분하기 위하여 레이저 생성기(11)에 의해 생성되는 레이저 빔을 제1 레이저 빔(11a)으로 표현하고 회절 광학 소자(13)에 의해 분할되는 레이저 빔을 제2 레이저 빔(11b)으로 표현한다. 이에, 회절 광학 소자(13)는 레이저 생성기(11)로부터 제1 레이저 빔(11a)을 제공받고, 언급한 제1 레이저 빔(11a)을 적어도 두 개로 분할되는 제2 레이저 빔(11b)으로 생성하는 부재이다. 특히, 회절 광학 소자(13)는 그 표면 처리에 의해 분할하고자 하는 제2 레이저 빔(11b)의 개수를 결정할 수 있다. 그러므로 언급한 태양 전지 제조용 레이저 스크라이빙 장치(100)는 단일의 회절 광학 소자(13)만을 적용함에도 불구하고 원하는 개수만큼의 레이저 빔의 분할이 가능하다. 그리고 본 발명의 일 실시예에서는 제1 레이저 빔(11a)을 4 개의 제2 레이저 빔(11b)으로 분할하는 구성을 갖는 태양 전지 제조용 레이저 스크라이빙 장치(100)를 마련한다. 아울러 언급한 회절 광학 소자(13)의 경우에는 분할한 제2 레이저 빔(11b)의 계속적인 진행이 가능하게 투과형 회절 광학 소자를 포함하는 것이 바람직하다.
텔레센트릭 렌즈(15)는 언급한 회절 광학 소자(13)로부터 적어도 두 개로 분할 생성된 제2 레이저 빔(11b)을 제공받고, 이들 즉 제2 레이저 빔(11b) 각각을 집광하는 부재이다. 특히, 텔레센트릭 렌즈(15)는 언급한 적어도 두 개로 분할 생성된 제2 레이저 빔(11b)각각의 사이 간격을 용이하게 조절하는 것이 가능하다. 즉, 회절 광학 소자(13)에 의해 적어도 두 개로 분할 생성된 제2 레이저 빔(11b)을 집 광하는 텔레센트릭 렌즈(15)의 위치를 화살표 방향으로 적절하게 조절할 경우에는 언급한 대상물(30)로 제공되는 적어도 두 개의 제2 레이저 빔(11b) 각각의 사이 간격을 수 십 mm 내지 수십 ㎚까지로 조절할 수 있는 것이다. 다시 말해, 텔레센트릭 렌즈(15)를 회절 광학 소자(13) 쪽으로 이동시킬 경우에는 제2 레이저 빔(11b) 각각의 사이 간격이 좁아지게 조절되고, 이와 반대로 텔레센트릭 렌즈(15)를 대상물(30) 쪽으로 이동시킬 경우에는 제2 레이저 빔(11b) 각각의 사이 간격이 넓어지게 되는 것이다. 이에, 언급한 바와 같이 텔렌센트릭 렌즈(15)의 위치를 조절함에 의해 제2 레이저 빔(11b) 각각의 사이 간격을 수 십 mm 내지 수 십 nm까지로 적절하게 조절할 수 있고, 그 결과 원하는 디자인을 갖는 패턴을 용이하게 형성할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에서는 텔레센트릭 렌즈(15)로 한정하고 있지만, 다른 실시예로서 털레센트릭 렌즈 이외에도 에프 세타 렌즈(F-θ lens)를 포함할 수도 있다.
그리고 언급한 제1 레이저 빔(11a)으로부터 분할 생성되는 각각의 제2 레이저 빔(11b)은 동일한 에너지 세기를 갖는다. 그러므로 언급한 태양 전지 제조용 레이저 스크라이빙 장치(100)는 동일한 에너지 세기를 갖는 적어도 두 개로 분할 생성된 제2 레이저 빔(11b)을 사용하여 태양 전지의 제조에서 박막들을 패터닝한다. 또한 제2 레이저 빔(11b) 각각에 감쇠기(attenuator)를 연결함에 의해 제2 레이저 빔(11b) 각각을 서로 다른 에너지 세기를 갖는 레이저 빔으로 생성할 수도 있고, 이 경우에는 서로 다른 디자인을 패턴 형성을 위한 스크라이빙에 적극적으로 적용 할 수 있다.
언급한 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지 제조용 레이저 스크라이빙 장치(100)는 레이저 생성부(11), 회절 광학 소자(13) 그리고 텔레센트릭 렌즈(15)를 포함하는 구성을 갖지만, 다른 실시예에 따른 태양 전지 제조용 레이저 스크라이빙 장치(200)는 도 2에서와 같이 레이저 생성부(11), 회절 광학 소자(13) 그리고 텔레센트릭 렌즈(15) 이외에도 레이저 생성부(11)에 의해 생성된 제1 레이저 빔(11a)의 경로를 조정하는 반사 미러(17), 제1 레이저 빔(11a)을 확대하는 빔 텔레스코프(21) 그리고 제1 레이저 빔(11a)의 에너지 세기를 조정하는 감쇠부(23) 등을 더 포함할 수도 있다.
이에, 언급한 본 발명의 태양 전지 제조용 레이저 스크라이빙 장치(100, 200)는 레이저 생성기(11)로부터 생성된 제1 레이저 빔(11a)을 회절 광학 소자(13)에 의해 적어도 두 개의 제2 레이저 빔(11b)으로 생성한 후, 텔레센트릭 렌즈(15)를 이용하여 적어도 두 개의 제2 레이저 빔(11b) 각각을 태양 전지 제조에서 패터닝하고자 하는 대상물(30)로 제공하는 구성을 갖는다. 특히, 회절 광학 소자(13)는 언급한 바와 같이 원하는 개수만큼으로 레이저 빔을 분할 생성할 수 있고, 텔레센트릭 렌즈(15)는 분할 생성된 레이저 빔의 집광뿐만 아니라 그 위치의 조정을 통하여 분할 생성된 레이저 빔 각각의 사이 간격까지도 미세하게 조절할 수 있다.
그러므로 본 발명에서의 태양 전지 제조용 레이저 스크라이빙 장치(100, 200)는 단일의 회절 광학 소자(13)와 단일의 탤레센트릭 렌즈(15)를 포함함에도 불구하고 레이저 빔을 원하는 개수만큼으로 분할 생성하여 태양 전지 제조에서의 박 막들의 패터닝을 수행할 수 있다.
이에, 본 발명에서의 태양 전지 제조용 레이저 스크라이빙 장치(100, 200)는 간단한 구조를 가짐과 아울러 레이저 빔의 정렬이 용이할 뿐만 아니라 분할 생성되는 레이저 빔 각각의 사이 간격 조절 또한 용이하다.
아울러 종래의 빔 분할 부재를 사용하는 레이저 스크라이빙 장치에 본 발명의 회절 광학 소자(13)와 텔레센트릭 렌즈(15)를 적용할 경우에는 보다 많은 영역에서 동시에 스크라이빙이 가능하다. 즉, 3 개의 빔 분할 부재와 한 개의 반사 거울을 구비하는 종래의 레이저 스크라이빙 장치에 집광 렌즈 대신에 언급한 본 발명의 회절 광학 소자(13)와 텔레센트릭 렌즈(15)를 적용할 경우 3 개의 빔 분할 부재와 한 개의 반사 거울 각각으로부터의 레이저 빔 각각을 분할 생성할 수 있기 때문에 보다 많은 영역에서 동시에 스크라이빙이 가능한 것이다.
이하, 언급한 본 발명에서의 태양 전지 제조용 레이저 스크라이빙 장치를 사용하여 태양 전지 제조에서 박막들을 패터닝하는 방법에 대하여 설명하기로 한다.
도 3a 내지 도 3h는 도 1의 태양 전지 제조용 레이저 스크라이빙 장치를 사용한 태양 전지용 박막들을 패터닝하는 방법을 나타내는 개략적인 단면도들이다.
도 3a를 참조하면, 태양 전지로 형성하기 위한 글라스 기판(31) 상에 제1 전도용 박막(33)을 형성한다. 여기서 글라스 기판(31)은 주로 소다 라임 기판을 포함하고, 제1 전도용 박막(33)은 투명 전도용 산화물(transparent conductive oxide)로써 SnO2 박막, ZnO 박막, ITO 박막 등을 포함한다. 특히, 제1 전도용 박막(33)은 SnO2 박막, ZnO 박막, ITO 박막 각각의 단일 박막을 사용하거나 둘 이상이 적층되는 다층 박막을 사용하거나 또는 둘 이상을 혼합한 혼합 박막을 사용할 수도 있다. 이외에도 제1 전도용 박막(33)으로써 비정질 실리콘 박막을 사용할 수도 있다. 그리고 제1 전도용 박막(33)은 주로 화학 기상 증착, 스퍼터링 등을 수행한 적층 공정에 의해 형성할 수 있다.
도 3b를 참조하면, 도 1의 태양 전지 제조용 레이저 스크라이빙 장치(100)를 사용하여 제1 전도용 박막(33)을 패터닝한다. 이에, 제1 전도용 박막(33)은 제1 전도용 박막 패턴(33a)으로 형성된다. 여기서, 언급한 제1 전도용 박막 패턴(33a)의 형성을 위한 레이저 스크라이빙은 도 1의 태양 전지 제조용 레이저 스크라이빙 장치(100)를 사용하기 때문에 적어도 두 군데에서 동시에 이루어진다. 특히 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 스크라이빙에서는 4 곳으로 분할 생성한 레이저 빔을 사용하기 때문에 4 곳을 동시에 패터닝할 수 있다. 아울러 도 1의 태양 전지 제조용 레이저 스크라이빙 장치(100)의 텔레센트릭 렌즈(15)의 위치, 즉 글라스 기판(31)과 회절 광학 소자(13) 사이에서의 텔레센트릭 렌즈(15)의 위치를 조절하여 스크라이빙을 수행하기 위한 레이저 빔 각각의 사이 간격을 조절함으로써 제1 전도용 박막 패턴(33a)의 선폭을 원하는 디자인으로 용이하게 형성할 수 있다. 또한, 제1 전도용 박막(33)이 SnO2 박막을 포함할 경우 언급한 제1 전도용 박막 패턴(33a)을 수득하기 위한 레이저 스크라이빙에서는 약 1,064nm의 파장을 갖고, 약 5Watt의 에너지 세기를 갖는 레이저 빔을 사용한다.
도 3c를 참조하면, 제1 전도용 박막 패턴(33a)이 형성된 글라스 기판(31) 상에 태양 전지용 박막(35)을 형성한다. 여기서 태양 전지용 박막(35)은 실리콘으로써, 단결정 실리콘 박막, 다결정 실리콘 박막, 비정질 실리콘 박막 등을 사용할 수 있다. 언급한 태양 전지용 박막(35)의 경우에도 화학기상증착, 스퍼터링 등을 수행하여 적층할 수 있고, 특히 실란 가스를 사용한 플라즈마 증대 화학기상증착을 수향하여 형성할 수 있다.
도 3d를 참조하면, 도 1의 태양 전지 제조용 레이저 스크라이빙 장치(100)를 사용하여 태양 전지용 박막(35)을 패터닝한다. 이에, 태양 전지용 박막(35)은 태양 전지용 박막 패턴(35a)으로 형성된다. 언급한 태양 전지용 박막 패턴(35a)의 형성을 위한 레이저 스크라이빙의 경우에도 도 1의 태양 전지 제조용 레이저 스크라이빙 장치(100)를 사용하기 때문에 적어도 두 군데에서 동시에 이루어진다. 아울러 언급한 바와 같이 텔레센트릭 렌즈(15)의 위치를 조절하여 스크라이빙을 수행하기 위한 레이저 빔 각각의 사이 간격을 조절함으로써 태양 전지용 박막 패턴(35a)의 선폭도 원하는 디자인으로 용이하게 형성할 수 있다. 또한, 태양 전지용 박막(35)이 비정질 실리콘 박막을 포함할 경우 언급한 태양 전지용 박막 패턴(35a)을 수득하기 위한 레이저 스크라이빙에서는 532nm의 파장을 갖고, 약 200 내지 500mWatt의 에너지 세기를 갖는 레이저 빔을 사용한다.
도3e를 참조하면, 태양 전지용 박막 패턴(35a)을 갖는 글라스 기판(31) 상에 제2 전도용 박막(37)을 형성한다. 여기서 제2 전도용 박막(37)은 제1 전도용 박 막(33)과 동일한 것으로써 SnO2 박막, ZnO 박막, ITO 박막 등을 포함한다. 이외에도 제1 전도용 박막(33)으로써 비정질 실리콘 박막을 사용할 수도 있다. 이에, 제2 전도용 박막(37)의 경우에도 화학 기상 증착, 스퍼터링 등을 수행한 적층 공정에 의해 형성할 수 있다.
도 3f를 참조하면, 도 1의 태양 전지 제조용 레이저 스크라이빙 장치(100)를 사용하여 제2 전도용 박막(37)을 패터닝한다. 이에, 제2 전도용 박막(37)은 제2 전도용 박막 패턴(37a)으로 형성된다. 여기서, 언급한 제2 전도용 박막 패턴(37a)의 형성을 위한 레이저 스크라이빙의 경우에도 도 1의 태양 전지 제조용 레이저 스크라이빙 장치(100)를 사용하기 때문에 적어도 두 군데에서 동시에 이루어진다. 또한, 텔레센트릭 렌즈(15)의 위치를 조절하여 스크라이빙을 수행하기 위한 레이저 빔 각각의 사이 간격을 조절함으로써 제2 전도용 박막 패턴(37a)의 선폭을 원하는 디자인으로 용이하게 형성할 수 있다. 그리고, 제2 전도용 박막(37)이 ZnO2 박막을 포함할 경우 언급한 제2 전도용 박막 패턴(37a)을 수득하기 위한 레이저 스크라이빙에서는 약 532의 파장을 갖고, 약 200 내지 500mWatt의 에너지 세기를 갖는 레이저 빔을 사용한다.
도 3g를 참조하면, 제2 전도용 박막 패턴(37a)을 갖는 글라스 기판(31) 상에 전극용 박막(39)을 형성한다. 여기서 전극용 박막(39)은 Al 박막, Ag 박막, Ti 박막, Pd 박막 등을 포함한다. 그리고 전극용 박막(39) 또한 Al 박막, Ag 박막, Ti 박막, Pd 박막 각각의 단일 박막을 사용하거나 둘 이상이 적층되는 다층 박막을 사 용하거나 둘 이상을 혼합한 혼합 박막을 사용할 수도 있다. 아울로 전극용 박막(39)의 경우에도 스퍼터링, 화학 기상 증착 등을 수행함에 의해 형성할 수 있다.
도 3h를 참조하면, 도 1의 태양 전지 제조용 레이저 스크라이빙 장치(100)를 사용하여 전극용 박막(39)을 전극용 박막 패턴(39a)으로 형성하고, 더불어 전극용 박막(39) 아래에 형성된 제2 전도용 박막 패턴(37a), 태양 전지용 박막 패턴(35a), 제1 전도용 박막 패턴(33a)을 계속적으로 스크라이빙한다. 이에, 글라스 기판(31) 상에는 제1 전도용 박막 패턴(33a), 태양 전지용 박막 패턴(35a), 제2 전도용 박막 패턴(37a) 그리고 전극용 박막 패턴(39a)을 포함하는 패턴 구조물(41)이 형성된다. 여기서, 언급한 전극용 박막 패턴(39a)과 패턴 구조물(41)의 형성을 위한 레이저 스크라이빙의 경우에도 도 1의 태양 전지 제조용 레이저 스크라이빙 장치(100)를 사용하기 때문에 적어도 두 군데에서 동시에 이루어진다. 또한, 텔레센트릭 렌즈(15)의 위치를 조절하여 스크라이빙을 수행하기 위한 레이저 빔 각각의 사이 간격을 조절함으로써 전극용 박막 패턴(39a)과 패턴 구조물(41)의 선폭을 원하는 디자인으로 용이하게 형성할 수 있다. 그리고 전극용 박막 패턴(39a)이 Al 박막을 포함할 경우 언급한 전극용 박막 패턴(39a)을 수득하기 위한 레이저 스크라이빙에서는 약 532의 파장을 갖고, 약 200 내지 500mWatt의 에너지 세기를 갖는 레이저 빔을 사용한다. 또한, 패턴 구조물(41)을 수득하기 위한 레이저 스크라이빙에서는 532nm 또는 1,064nm의 파장을 갖고, 약 2 내지 3Watt의 에너지 세기를 갖는 레이저 빔을 사용하고, 이때 레이저 스크라이빙이 이루어지는 속도는 두께에 따라 다르지만 대략 초당 100 내지 400mm이고, 펄스 중첩율은 약 30 내지 50%로 조정한다.
이와 같이, 본 발명에서는 하나의 회절 광학 소자와 하나의 텔레센트릭 렌즈를 포함하는 태양 전지 제조용 레이저 스크라이빙 장치를 사용하여도 적어도 두 군데에서 동시에 패턴 형성을 위한 레이저 스크라이빙을 수행할 수 있다.
이에, 본 발명의 태양 전지 제조용 레이저 스크라이빙 장치는 간단한 구조를 가짐에도 패턴 형성을 원활하게 수행할 수 있다. 또한 텔레센트릭 렌즈의 위치를 조절함에 의해 분할 생성되는 레이저 빔 각각의 사이 간격을 용이하게 조절할 수 있고, 그 결과 원하는 선폭을 갖는 패턴을 용이하게 형성할 수 있다.
따라서 본 발명의 태양 전지 제조용 레이저 스크라이빙 장치는 경제적 이득뿐만 아니라 태양 전지의 제조에 따른 신뢰성과 생산성의 향상까지도 기대할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지 제조용 레이저 스크라이빙 장치를 나타내는 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지 제조용 레이저 스크라이빙 장치를 나타내는 개략적인 구성도이다.
도 3a 내지 도 3h는 도 1의 태양 전지 제조용 레이저 스크라이빙 장치를 사용한 태양 전지용 박막들을 패터닝하는 방법을 나타내는 개략적인 단면도들이다.

Claims (6)

  1. 태양 전지의 제조에서 글라스 기판 상에 형성한 전도용 박막, 태양 전지용 박막, 전극용 박막 또는 이들이 적층된 적층 박막을 패터닝할 때 사용하기 위한 태양 전지 제조용 레이저 스크라이빙 장치에 있어서,
    제1 레이저 빔을 생성하는 레이저 생성기;
    상기 레이저 생성기로부터 제1 레이저 빔을 제공받고, 상기 제1 레이저 빔이 적어도 두 개로 분할되는 제2 레이저 빔으로 생성하는 회절 광학 소자; 및
    상기 회절 광학 소자로부터 적어도 두 개로 분할 생성된 제2 레이저 빔 각각을 제공받고, 상기 제2 레이저 빔 각각을 집광하는 텔레센트릭 렌즈를 포함하고,
    상기 집광된 제2 레이저 빔 각각을 이용하여 상기 글라스 기판 상에 형성한 전도용 박막, 태양 전지용 박막, 전극용 박막 또는 이들이 적층된 적층 박막을 적어도 두 군데에서 동시에 패터닝하기 위한 태양 전지 제조용 레이저 스크라이빙 장치.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 레이저 생성기는 150nm 내지 15,000nm의 파장을 갖는 것을 특징으로 하는 태양 전지 제조용 레이저 스크라이빙 장치.
  3. 제1 항에 있어서, 상기 회절 광학 소자는 투과형 회절 광학 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지 제조용 레이저 스크라이빙 장치.
  4. 제1 항에 있어서, 상기 글라스 기판 상에 형성한 전도용 박막, 태양 전지용 박막, 전극용 박막 또는 이들이 적층된 적층 박막으로 제공되는 제2 레이저 빔 각각은 동일한 에너지 세기를 갖는 것을 특징으로 하는 태양 전지 제조용 레이저 스크라이빙 장치.
  5. 제1 항에 있어서, 상기 전도용 박막은 SnO2 박막, ZnO 박막, ITO 박막 또는 이들의 혼합 박막을 포함하고, 상기 태양 전지용 박막은 실리콘 박막을 포함하고, 상기 전극용 박막은 Al 박막, Ag 박막, Ti 박막, Pd 박막 또는 이들의 혼합 박막을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지 제조용 레이저 스크라이빙 장치.
  6. 제1 항에 있어서, 상기 텔레센트릭 렌즈는 상기 회절 광학 소자와 글라스 기판 사이에서 거리 조절이 가능하게 설치되고, 상기 회절 광학 소자와 글라스 기판 사이에서의 거리 조절을 통하여 상기 제2 레이저 빔 각각의 사이 간격을 조절하는 것을 특징으로 하는 태양 전지 제조용 레이저 스크라이빙 장치.
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