KR20120044035A - 개선된 태양전지용 실리콘 웨이퍼, 및 이를 이용한 태양 전지의 전극 패턴 형성 장치 및 형성 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 개선된 태양전지용 실리콘 웨이퍼, 및 이를 이용한 태양 전지의 전극 패턴 형성 장치 및 형성 방법을 개시한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지용 실리콘 웨이퍼에서는 상기 실리콘 웨이퍼는 소수성 가스로 표면처리된다. 또한, 본 발명의 태양전지의 전극 패턴 형성 장치는 실리콘 웨이퍼(W) 상에 전면 전극을 구성하는 제 1 전극 패턴을 형성하기 위한 하나 이상의 제 1 노즐 홀을 구비한 제 1 멀티 디스펜싱 노즐; 상기 실리콘 웨이퍼(W)가 장착되며, 상기 제 1 멀티 디스펜싱 노즐과 상대적으로 전진 및 후진 이동이 가능한 제 1 스테이지; 상기 전면 전극을 구성하는 제 2 전극 패턴을 형성하기 위한 하나 이상의 제 2 노즐 홀을 구비한 제 2 멀티 디스펜싱 노즐; 상기 실리콘 웨이퍼(W)가 장착되며, 상기 제 2 멀티 디스펜싱 노즐과 상대적으로 전진 및 후진 이동이 가능한 제 2 스테이지; 및 상기 제 1 멀티 디스펜싱 노즐에 의해 상기 제 1 전극 패턴이 형성된 후, 상기 실리콘 웨이퍼(W)를 상기 제 1 스테이지에서 상기 제 2 스테이지로 이송하기 위한 이송 장치를 포함하고, 상기 실리콘 웨이퍼(W)는 소수성 가스로 플라즈마 표면처리되는 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지용 실리콘 웨이퍼에서는 상기 실리콘 웨이퍼는 소수성 가스로 표면처리된다. 또한, 본 발명의 태양전지의 전극 패턴 형성 장치는 실리콘 웨이퍼(W) 상에 전면 전극을 구성하는 제 1 전극 패턴을 형성하기 위한 하나 이상의 제 1 노즐 홀을 구비한 제 1 멀티 디스펜싱 노즐; 상기 실리콘 웨이퍼(W)가 장착되며, 상기 제 1 멀티 디스펜싱 노즐과 상대적으로 전진 및 후진 이동이 가능한 제 1 스테이지; 상기 전면 전극을 구성하는 제 2 전극 패턴을 형성하기 위한 하나 이상의 제 2 노즐 홀을 구비한 제 2 멀티 디스펜싱 노즐; 상기 실리콘 웨이퍼(W)가 장착되며, 상기 제 2 멀티 디스펜싱 노즐과 상대적으로 전진 및 후진 이동이 가능한 제 2 스테이지; 및 상기 제 1 멀티 디스펜싱 노즐에 의해 상기 제 1 전극 패턴이 형성된 후, 상기 실리콘 웨이퍼(W)를 상기 제 1 스테이지에서 상기 제 2 스테이지로 이송하기 위한 이송 장치를 포함하고, 상기 실리콘 웨이퍼(W)는 소수성 가스로 플라즈마 표면처리되는 것을 특징으로 하고 있다.
Description
본 발명은 개선된 태양전지용 실리콘 웨이퍼 및 그 제조 방법, 및 이를 이용한 태양 전지의 전극 패턴 형성 장치 및 형성 방법에 관한 것이다. 좀 더 구체적으로, 본 발명은 태양전지의 전면 상에 전극 패턴을 형성할 때 실리콘 웨이퍼 표면을 소수성 가스로 플라즈마 표면처리하고, 멀티 디스펜싱 노즐을 이용하여 비접촉 방식으로 페이스트(P)를 도포하여 형성함으로써, 페이스트의 퍼짐 현상이 감소 또는 방지되고, 감소된 선폭 및 증가된 종횡비를 갖는 균일한 전극 패턴의 형성이 가능하며, 전극 패턴이 균일한 저항값을 가져 태양전지의 고장 발생 가능성이 상당히 감소되고, 태양전지의 효율성이 증가하는 효과를 구비한 개선된 태양전지용 실리콘 웨이퍼 및 그 제조 방법, 및 이를 이용한 태양 전지의 전극 패턴 형성 장치 및 형성 방법에 관한 것이다.
최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예측되면서 이들을 대체할 대체 에너지에 대한 관심이 높아지고 있다. 그 중에서도 태양전지는 에너지 자원이 풍부하고 환경오염에 대한 문제점이 없어 특히 주목 받고 있다. 태양전지는 통상적으로 반도체의 성질을 이용하여 태양광(photons) 에너지를 전기에너지로 변환시키는 장치를 지칭한다.
도 1은 일반적인 태양전지의 기본적인 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 태양전지는 다이오드와 같이 p형 반도체(101)와 n형 반도체(102)의 접합 구조를 가지며, 태양전지에 빛이 입사되면 빛과 태양전지의 반도체를 구성하는 물질과의 상호작용으로 (-) 전하를 띤 전자와 전자가 빠져나가 (+) 전하를 띤 정공(holes)이 발생한다. 이들 전자와 정공이 이동하면 전류가 흐르게 되는데, 이를 광기전력효과(photovoltaic effect)라 한다. 태양전지를 구성하는 p형 반도체(101) 및 n형 반도체(102) 중 전자는 n형 반도체(102) 쪽으로, 정공은 p형 반도체(101) 쪽으로 끌어 당겨져 각각 n형 반도체(101) 및 p형 반도체(102)와 접합된 전극(103, 104)으로 이동하게 된다. 이 때 이들 전극(103, 104)을 전선으로 연결하면 전기가 흐르므로 전력을 얻을 수 있다.
도 2는 종래 기술에 따른 단결정 실리콘 태양전지를 개략적으로 도시된 단면도이다.
도 2를 참조하면, 종래 기술에 따른 실리콘 태양전지는 제 1 도전형 실리콘 기판(201), 제 2 도전형 도전층(202), 반사방지막(205), 전면전극(203), 및 후면전극(204)을 포함한다. 실리콘 기판(201)에 이와 다른 도전형의 층인 제 2 도전형 도전층(202)을 형성하면 p-n 접합이 형성되고, 이를 통해 p-n 구조가 구성된다.
한편, 제 2 도전형 도전층(202) 및 p-n 접합 형성 단계는 다양한 방식으로 수행될 수 있는데, 대표적으로 실리콘 기판을 확산로에 넣고 제 2 도전형 도전층(202)을 형성할 수 있는 도펀트를 함유하는 가스를 주입한 후 확산로를 가열하는 방법과 반도체 기판의 일면에 도펀트를 함유하는 조성물을 도포하고 이를 확산로에 넣은 후 가열하는 방법이 사용된다. 또한, 반사방지막(205)은 태양광에 대한 반사율을 낮추기 위한 것으로, 실리콘 기판(201)에 형성된 제 2 도전형 도전층(202) 상에 형성된다. 반사방지막(205)과 제 2 도전형 도전층(202) 사이에는 부동층(미도시)이 추가로 형성될 수 있으며, 이러한 부동층은 대표적으로 실리콘옥사이드를 포함하여 이루어질 수 있다.
또한, 전면전극(203)은 복수의 핑거 바(finger bar) 및 이러한 복수의 핑거 바를 전기적으로 연결하는 하나 이상의 버스 바(bus bar)를 포함하는 전극 패턴을 구비한다. 이러한 전면전극(203)은 반사방지막(205) 상에 형성되어 반사방지막(205)을 관통하면서 제 2 도전형 도전층(202)과 연결된다. 전면전극(203)의 핑거 바(303a) 및 버스 바(303b)(후술하는 도 3 참조)는 대표적으로 은(Ag) 및 글래스프릿(glass frit)을 포함하는 페이스트로 이루어질 수 있으며, 후면전극(204)은 대표적으로 알루미늄 및 글래스프릿을 포함하는 페이스트로 이루어질 수 있다.
상술한 전면전극(203) 및 후면전극(204)은 예를 들어, 전극 형성용 페이스트를 소정 패턴에 따라 도포한 후 열처리 공정에 의해 형성될 수 있다. 열처리를 통해 전면전극(203)은 반사방지막(205)을 뚫고 들어가 제 2 도전형 도전층(202)과 연결되고(punch through), 실리콘 기판(201)에는 실리콘 기판(201)이 후면전극(204)과 접하는 면으로부터 소정 깊이까지 BSF(Back Surface Field)층(206)이 형성된다.
상술한 도 1 및 도 2에 도시된 종래 기술의 따른 실리콘 태양전지는 2007년 4월 12일자에 "단결정 실리콘 태양전지 및 단결정 실리콘 태양전지의 전면전극 패턴"이라는 발명의 명칭으로 대한민국 특허출원 제 10-2007-0036077호로 출원되어, 2008년 10월 16일자에 공개된 대한민국 공개특허 제 10-2008-0092583호에 상세히 기술되어 있다.
도 3a는 종래 기술에 따른 실리콘 태양전지의 복수의 핑거 바 및 하나 이상의 버스 바로 이루어진 전극 패턴을 형성하기 위한 스크린 프린팅 방법을 설명하기 위해 개략적으로 도시한 도면이고, 도 3b는 종래 기술에 따른 스크린 프린팅 방법의 단계를 도시한 도면이다.
도 3a를 참조하면, 종래 기술에 따른 스크린 프린팅 방법에서는, 테이블(T) 상에 위치된 실리콘 웨이퍼(W), 및 실리콘 웨이퍼(W) 상에 위치되며 복수의 패턴 개구부(312)를 구비한 스크린(310)이 사용된다. 스크린(310)은 실리콘 웨이퍼(W) 상에서 갭(G1) 높이만큼 이격되어 위치된다. 스크린(310)의 양단은 일정한 장력을 유지하기 위한 한 쌍의 프레임(314)에 고정 장착된다.
도 3b를 참조하면, 종래 기술에 따른 스크린 프린팅 방법의 단계 (1)에서 스크린(310) 상에 페이스트(P)가 제공되고, 스퀴지(squeegee: 316)가 페이스트(P)를 슬라이딩 방식으로 수평방향(A 방향)으로 밀어낸다. 그 후, 단계 (2)에서 스퀴지(316)가 제 1 패턴 개구부(312a)를 통과하면서 페이스트(P)를 실리콘 웨이퍼(W) 상으로 프린팅한다. 이 경우, 스퀴지(316)는 아랫방향(B 방향)으로 힘을 받아, 스크린(310)을 실리콘 웨이퍼(W)에 접촉시킨다. 그 후, 단계 (3)에서 스퀴지(316)가 제 2 패턴 개구부(312b)를 통과하면서 페이스트(P)를 실리콘 웨이퍼(W) 상으로 프린팅한다. 그 후, 단계 (4)에서 스퀴지(316)가 제 3 패턴 개구부(312c)를 통과하면서 페이스트(P)를 실리콘 웨이퍼(W) 상으로 프린팅한다. 한편, 단계 (2) 내지 단계 (4)에서는 스퀴지(316)가 계속 수평 방형으로 이동하면서 제 1 내지 제 3 패턴 개구부(312a,312b,312c)가 순차적으로 실리콘 웨이퍼(W)로부터 이격되어 스크린(310)이 실리콘 웨이퍼(W) 상에서 일정한 갭(G1)(도 3a 참조)을 유지한 상태로 된다. 그 결과, 실리콘 웨이퍼(W) 상에 프린팅된 페이스트(P)가 전극 패턴(303)(즉, 복수의 핑거 바(303a) 또는 하나 이상의 버스 바(303b))을 형성한다. 그 후, 도 3a에 도시된 스크레이퍼(scraper: 318)를 사용하여 스크린(310) 상에 잔류하는 페이스트(P)가 제거된다.
상술한 바와 같이, 스크린(310)과 스퀴지(316)를 이용한 종래 기술의 스크린 프린팅 방법은 다음과 같은 문제가 발생한다.
1. 스퀴지(316)는 스크린(310) 상에서 슬라이딩 방식으로 이동하면서 실리콘 웨이퍼(W) 상에 압력을 가하므로, 실리콘 웨이퍼(W) 상에서 압력을 받는 부분의 위치도 계속 변하게 된다. 또한, 스퀴지(316)가 복수의 패턴 개구부(312) 상을 지날 때는 실리콘 웨이퍼(W)가 순간적으로 압력을 받지 않으므로, 실리콘 웨이퍼(W)의 상부면은 전체적으로 압력 편차가 발생하게 된다. 실리콘 웨이퍼(W)는 대략 0.2mm 정도의 매우 얇은 두께를 갖는다. 따라서, 종래 기술의 스크린 프린팅 방법을 사용하여 전극 패턴(303)(즉, 핑거 바(303a) 또는 버스 바(303b))을 형성할 때 실리콘 웨이퍼(W)가 상술한 압력 편차에 의해 손상되거나 또는 파손될 수 있다.
2. 페이스트(P)가 실리콘 웨이퍼(W) 상으로 프린팅된 후, 스크린(310) 상에 잔류된 페이스트(P)가 스크레이퍼(318)에 의해 제거되어야 한다. 따라서, 잔류 페이스트(P)에 따른 재료가 소모되므로 비용이 증가하고, 잔류 페이스트(P)의 제거에 따른 공정 시간이 증가한다.
3. 전극 패턴(303)을 형성할 때, 복수의 핑거 바(303a)가 먼저 형성된 후, 복수의 핑거 바(303a)를 가로지르는 방향으로 하나 이상의 버스 바(303b))가 형성되어야 한다. 따라서, 전극 패턴(303)을 형성하는 공정 시간이 증가한다.
4. 스크린(310)을 사용하여 전극 패턴(303)을 형성하므로, 페이스트(P)와 스크린(310)의 복수의 패턴 개구부(312) 부분 간의 부착력에 의해 실리콘 웨이퍼(W) 상에 형성된 전극 패턴(303)의 형상이 불규칙하다. 특히, 도 3c를 참조하면, 종래 기술의 스크린 프린팅 방법을 사용하여 실리콘 웨이퍼(W) 상에 형성된 전극 패턴(303)은 양 측면부(303s)의 형상이 불규칙할 뿐만 아니라, 전극 패턴(303)의 폭 방향(즉, W1 방향)으로 퍼진 상태를 갖는 것을 알 수 있다. 이에 따라, 복수의 전극 패턴(303)이 서로 상이한 저항값을 가지므로 저항값이 낮은 전극 패턴(303)에서 쇼트(short)가 발생하여 태양전지의 고장 발생 원인이 될 수 있다. 또한, 전극 패턴(303)이 폭 방향으로 퍼진 상태를 갖는 경우, 도 2에 도시된 반사방지막(205)을 통해 흡수되는 태양광 에너지의 값이 줄어들어 태양전지의 효율이 낮아진다.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 태양전지의 전면 상에 전극 패턴을 형성할 때 실리콘 웨이퍼 표면을 소수성 가스로 플라즈마 표면처리하고, 멀티 디스펜싱 노즐을 이용하여 비접촉 방식으로 페이스트(P)를 도포하여 형성함으로써, 페이스트의 퍼짐 현상이 감소 또는 방지되고, 감소된 선폭 및 증가된 종횡비를 갖는 균일한 전극 패턴의 형성이 가능하며, 전극 패턴이 균일한 저항값을 가져 태양전지의 고장 발생 가능성이 상당히 감소되고, 태양전지의 효율성이 증가하는 효과를 구비한 개선된 태양전지용 실리콘 웨이퍼 및 그 제조 방법, 및 이를 이용한 태양 전지의 전극 패턴 형성 장치 및 형성 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 제 1 특징에 따른 태양전지용 실리콘 웨이퍼에 있어서, 상기 실리콘 웨이퍼는 소수성 가스로 표면처리되는 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명의 제 2 특징에 따른 태양전지의 전극 패턴 형성 장치는 실리콘 웨이퍼(W) 상에 전면 전극을 구성하는 제 1 전극 패턴을 형성하기 위한 하나 이상의 제 1 노즐 홀을 구비한 제 1 멀티 디스펜싱 노즐; 상기 실리콘 웨이퍼(W)가 장착되며, 상기 제 1 멀티 디스펜싱 노즐과 상대적으로 전진 및 후진 이동이 가능한 제 1 스테이지; 상기 전면 전극을 구성하는 제 2 전극 패턴을 형성하기 위한 하나 이상의 제 2 노즐 홀을 구비한 제 2 멀티 디스펜싱 노즐; 상기 실리콘 웨이퍼(W)가 장착되며, 상기 제 2 멀티 디스펜싱 노즐과 상대적으로 전진 및 후진 이동이 가능한 제 2 스테이지; 및 상기 제 1 멀티 디스펜싱 노즐에 의해 상기 제 1 전극 패턴이 형성된 후, 상기 실리콘 웨이퍼(W)를 상기 제 1 스테이지에서 상기 제 2 스테이지로 이송하기 위한 이송 장치를 포함하고, 상기 실리콘 웨이퍼(W)는 소수성 가스로 플라즈마 표면처리되는 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명의 제 3 특징에 따른 태양전지의 전극 패턴 형성 장치는 실리콘 웨이퍼(W) 상에 전면 전극을 구성하는 제 1 전극 패턴을 형성하기 위한 하나 이상의 제 1 노즐 홀을 구비한 제 1 멀티 디스펜싱 노즐; 상기 전면 전극을 구성하는 제 2 전극 패턴을 형성하기 위한 하나 이상의 제 2 노즐 홀을 구비한 제 2 멀티 디스펜싱 노즐; 및 상기 실리콘 웨이퍼(W)가 장착되고, 상기 제 1 멀티 디스펜싱 노즐 및 상기 제 2 멀티 디스펜싱 노즐과 상대적으로 전진 및 후진 이동이 가능하며, 회전 이동이 가능한 스테이지(S)를 포함하고, 상기 실리콘 웨이퍼(W)는 소수성 가스로 플라즈마 표면처리되는 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명의 제 4 특징에 따른 태양전지의 전극 패턴 형성 방법은 a) 소수성 가스로 표면처리된 실리콘 웨이퍼(W) 상에 전면 전극을 구성하는 제 1 및 제 2 전극 패턴을 각각 형성하기 위한 하나 이상의 노즐 홀이 형성된 제 1 및 제 2 디스펜싱 노즐을 제공하는 단계; b) 상기 실리콘 웨이퍼(W)가 장착된 제 1 스테이지(S1)를 상기 제 1 디스펜싱 노즐과 상대 이동시켜 상기 제 1 전극 패턴을 상기 실리콘 웨이퍼(W) 상에 형성하는 단계; c) 상기 제 1 전극 패턴이 형성된 상기 실리콘 웨이퍼(W)를 90° 회전하는 단계; d) 상기 실리콘 웨이퍼(W)를 제 2 스테이지(S2) 상으로 이송하는 단계; 및 e) 상기 제 2 스테이지(S2)를 상기 제 2 디스펜싱 노즐과 상대 이동시켜 상기 제 2 전극 패턴을 상기 실리콘 웨이퍼(W) 상에 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명의 제 5 특징에 따른 태양전지의 전극 패턴 형성 방법은 a) 소수성 가스로 표면처리된 실리콘 웨이퍼(W) 상에 전면 전극을 구성하는 제 1 및 제 2 전극 패턴을 각각 형성하기 위한 하나 이상의 노즐 홀이 형성된 제 1 및 제 2 디스펜싱 노즐을 제공하는 단계; b) 상기 실리콘 웨이퍼(W)가 장착된 스테이지(S)를 상기 제 1 디스펜싱 노즐과 상대 이동시켜 상기 제 1 전극 패턴을 상기 실리콘 웨이퍼(W) 상에 형성하는 단계; c) 상기 제 1 전극 패턴이 형성된 상기 실리콘 웨이퍼(W)를 90° 회전하는 단계; 및 d) 상기 스테이지(S)를 상기 제 2 디스펜싱 노즐과 상대 이동시켜 상기 제 2 전극 패턴을 상기 실리콘 웨이퍼(W) 상에 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명의 개선된 태양전지용 실리콘 웨이퍼 및 그 제조 방법, 및 이를 이용한 태양 전지의 전극 패턴 형성 장치 및 형성 방법을 사용하면 다음과 같은 장점이 달성된다.
1. 실리콘 웨이퍼 표면이 소수 처리되므로 전극 패턴의 퍼짐 현상이 감소 또는 방지되어, 좁은 선폭 및 증가된 종횡비를 갖는 균일한 전극 패턴의 형성이 가능하다.
2. 전극 패턴이 균일한 저항값을 가져 쇼트(short) 발생 가능성 및 그에 따른 태양전지의 고장 발생 가능성이 최소화된다.
3. 전극 패턴의 선폭이 감소되어 반사방지막의 면적이 증가되므로 태양전지의 전기 전도성이 향상되어 고효율의 태양전지 제조가 가능하다.
4. 멀티 디스펜싱 노즐은 비접촉 방식으로 태양 전지의 전극 패턴을 형성하므로 실리콘 웨이퍼(W) 상에 압력이 인가되지 않으므로 전극 패턴 형성시 실리콘 웨이퍼(W)의 손상 또는 파손이 방지된다.
5. 종래 기술에 비해 재료(즉, 페이스트(P))의 낭비가 줄어들어 비용이 절감되며, 종래 기술과는 달리 잔류 페이스트(P)의 제거 공정이 불필요하다.
6. 실리콘 웨이퍼(W) 상에 복수의 핑거 바와 하나 이상의 버스 바로 이루어진 전극 패턴을 동시에 형성할 수 있으므로 전극 패턴 형성에 소요되는 공정 시간이 현저하게 감소된다.
7. 멀티 디스펜싱 노즐은 비접촉 방식으로 태양 전지의 전극 패턴을 형성하므로 태양전지의 전극 패턴 형성에 필요한 공정수 및 시간이 현저하게 줄어들어 생산성이 증대된다.
본 발명의 추가적인 장점은 동일 또는 유사한 참조번호가 동일한 구성요소를 표시하는 첨부 도면을 참조하여 이하의 설명으로부터 명백히 이해될 수 있다.
도 1은 일반적인 태양전지의 기본적인 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 종래 기술에 따른 단결정 실리콘 태양전지를 개략적으로 도시된 단면도이다.
도 3a는 종래 기술에 따른 실리콘 태양전지의 복수의 핑거 바 및 하나 이상의 버스 바로 이루어진 전극 패턴을 형성하기 위한 스크린 프린팅 방법을 설명하기 위해 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3b는 종래 기술에 따른 스크린 프린팅 방법의 단계를 도시한 도면이다.
도 3c는 종래 기술의 스크린 프린팅 방법을 사용하여 실리콘 웨이퍼(W) 상에 형성된 전극 패턴의 사진을 도시한 도면이다.
도 4a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 멀티 디스펜싱 노즐을 구비한 태양전지의 전극 패턴 형성 장치의 정단면도를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4b는 도 4a에 도시된 본 발명의 제 1 실시예에 따른 태양전지의 전극 패턴 형성 장치의 측단면도를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4c는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 멀티 디스펜싱 노즐을 구비한 태양전지의 전극 패턴 형성 장치의 정단면도를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4d는 도 4c에 도시된 본 발명의 제 2 실시예에 따른 태양전지의 전극 패턴 형성 장치의 측단면도를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5a는 실리콘 웨이퍼를 비표면처리 상태에서 페이스트를 멀티 디스펜싱 방법으로 3회 도포하여 얻어진 태양전지 전극 패턴의 제 1 실시예 사진이다.
도 5b는 실리콘 웨이퍼를 불화탄소 가스로 표면처리한 상태에서 페이스트를 멀티 디스펜싱 방법으로 3회 도포하여 얻어진 태양전지 전극 패턴의 제 2 실시예 사진이다.
도 5c는 실리콘 웨이퍼를 메탄 가스로 표면처리한 상태에서 페이스트를 멀티 디스펜싱 방법으로 2회 도포하여 얻어진 태양전지 전극 패턴의 제 3 실시예 사진이다.
도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 전극 패턴 형성 방법의 플로우차트를 도시한 도면이다.
도 6b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양전지의 전극 패턴 형성 방법의 플로우차트를 도시한 도면이다.
도 2는 종래 기술에 따른 단결정 실리콘 태양전지를 개략적으로 도시된 단면도이다.
도 3a는 종래 기술에 따른 실리콘 태양전지의 복수의 핑거 바 및 하나 이상의 버스 바로 이루어진 전극 패턴을 형성하기 위한 스크린 프린팅 방법을 설명하기 위해 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3b는 종래 기술에 따른 스크린 프린팅 방법의 단계를 도시한 도면이다.
도 3c는 종래 기술의 스크린 프린팅 방법을 사용하여 실리콘 웨이퍼(W) 상에 형성된 전극 패턴의 사진을 도시한 도면이다.
도 4a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 멀티 디스펜싱 노즐을 구비한 태양전지의 전극 패턴 형성 장치의 정단면도를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4b는 도 4a에 도시된 본 발명의 제 1 실시예에 따른 태양전지의 전극 패턴 형성 장치의 측단면도를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4c는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 멀티 디스펜싱 노즐을 구비한 태양전지의 전극 패턴 형성 장치의 정단면도를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4d는 도 4c에 도시된 본 발명의 제 2 실시예에 따른 태양전지의 전극 패턴 형성 장치의 측단면도를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5a는 실리콘 웨이퍼를 비표면처리 상태에서 페이스트를 멀티 디스펜싱 방법으로 3회 도포하여 얻어진 태양전지 전극 패턴의 제 1 실시예 사진이다.
도 5b는 실리콘 웨이퍼를 불화탄소 가스로 표면처리한 상태에서 페이스트를 멀티 디스펜싱 방법으로 3회 도포하여 얻어진 태양전지 전극 패턴의 제 2 실시예 사진이다.
도 5c는 실리콘 웨이퍼를 메탄 가스로 표면처리한 상태에서 페이스트를 멀티 디스펜싱 방법으로 2회 도포하여 얻어진 태양전지 전극 패턴의 제 3 실시예 사진이다.
도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 전극 패턴 형성 방법의 플로우차트를 도시한 도면이다.
도 6b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양전지의 전극 패턴 형성 방법의 플로우차트를 도시한 도면이다.
이하에서 본 발명의 실시예 및 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 기술한다.
본 발명은 실리콘 웨이퍼 상에 멀티 디스펜싱 노즐을 이용하여 비접촉 방식으로 페이스트(P)를 도포하여 태양전지의 전극 패턴을 형성하는 것을 특징으로 한다.
도 4a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 멀티 디스펜싱 노즐을 구비한 태양전지의 전극 패턴 형성 장치의 정단면도를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 4b는 도 4a에 도시된 본 발명의 제 1 실시예에 따른 태양전지의 전극 패턴 형성 장치의 측단면도를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 4b에서는 설명의 편의를 위해, 제 1 및 제 2 스테이지(S1,S2), 실리콘 웨이퍼(W), 및 제 1 및 제 2 멀티 디스펜싱 노즐(410a,410b)은 일부 사시도로 도시되어 있다는 점에 유의하여야 한다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 태양전지의 전극 패턴 형성 장치(400)는 실리콘 웨이퍼(W) 상에 전면 전극을 구성하는 제 1 전극 패턴(403a)을 형성하기 위한 하나 이상의 제 1 노즐 홀(미도시)을 구비한 제 1 멀티 디스펜싱 노즐(410a); 상기 실리콘 웨이퍼(W)가 장착되며, 상기 제 1 멀티 디스펜싱 노즐(410a)과 상대적으로 전진 및 후진 이동이 가능한 제 1 스테이지(S1); 상기 전면 전극을 구성하는 제 2 전극 패턴(403b)을 형성하기 위한 하나 이상의 제 2 노즐 홀(미도시)을 구비한 제 2 멀티 디스펜싱 노즐(410b); 상기 실리콘 웨이퍼(W)가 장착되며, 상기 제 2 멀티 디스펜싱 노즐(410b)과 상대적으로 전진 및 후진 이동이 가능한 제 2 스테이지(S2); 및 상기 제 1 멀티 디스펜싱 노즐(410a)에 의해 상기 제 1 전극 패턴(403a)이 형성된 후, 상기 실리콘 웨이퍼(W)를 상기 제 1 스테이지(S1)에서 상기 제 2 스테이지(S2)로 이송하기 위한 이송 장치(440)를 포함한다. 여기서, 실리콘 웨이퍼(W)는 후술하는 바와 같이 소수성 가스로 플라즈마 표면처리되는 것을 특징으로 한다.
상술한 이송 장치(440)는 예를 들어 로봇암(robot arm) 또는 컨베이어로 구현될 수 있다. 또한, 제 1 전극 패턴(403a) 및 제 2 전극 패턴(403b)은 서로 수직하게 형성된다. 제 1 전극 패턴(403a) 및 제 2 전극 패턴(403b)은 각각 복수의 핑거 바이거나 또는 하나 이상의 버스 바일 수 있다. 즉, 제 1 전극 패턴(403a)이 복수의 핑거 바인 경우 제 2 전극 패턴(403b)은 하나 이상의 버스 바이며, 제 1 전극 패턴(403a)이 하나 이상의 버스 바인 경우 제 2 전극 패턴(403b)은 복수의 핑거 바이다.
상술한 도 4a 및 도 4b의 제 1 실시예에서, 제 1 멀티 디스펜싱 노즐(410a)은 제 1 갠트리(416a)에 착탈 가능하게 장착된다. 제 1 갠트리(416a)는 전진 및 후진 이동을 가능하게 하는 한 쌍의 제 1 리니어 모션 가이드(448a) 상에 장착된다. 한 쌍의 제 1 리니어 모션 가이드(448a)는 제 1 테이블(T1) 상에 위치된다. 여기서, 한 쌍의 제 1 리니어 모션 가이드(448a)의 사용은 선택 사양이다. 실리콘 웨이퍼(W)는 전진 및 후진 이동이 가능한 제 1 스테이지(S1) 상에 장착된다. 제 1 스테이지(S1)는 제 1 테이블(T1) 상에서 이동 가능하게 장착되는 본 발명의 제 1 멀티 디스펜싱 노즐(410a)과 상대적으로 이동이 가능하다. 또한, 제 2 멀티 디스펜싱 노즐(410b)은 제 2 갠트리(416b)에 착탈 가능하게 장착된다. 제 2 갠트리(416b)는 전진 및 후진 이동을 가능하게 하는 한 쌍의 제 2 리니어 모션 가이드(448b) 상에 장착된다. 한 쌍의 제 2 리니어 모션 가이드(448b)는 제 2 테이블(T2) 상에 위치된다. 여기서, 한 쌍의 제 2 리니어 모션 가이드(448b)의 사용은 선택 사양이다. 실리콘 웨이퍼(W)는 제 1 멀티 디스펜싱 노즐(410a)에 의해 제 1 전극 패턴(403a)이 형성된 후 이송 장치(440)에 의해 전진 및 후진 이동이 가능한 제 2 스테이지(S2) 상으로 이송된다. 제 2 스테이지(S2)는 제 2 테이블(T2) 상에서 이동 가능하게 장착되는 본 발명의 제 2 멀티 디스펜싱 노즐(410a)과 상대적으로 이동이 가능하다.
도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 제 1 스테이지(S1)가 제 1 테이블(T1) 상에서 이동한다. 제 1 스테이지(S1)가 수평방향(도 4b의 A1 방향)을 따라 이동하면, 제 1 멀티 디스펜싱 노즐(410a)이 하나 이상의 제 1 노즐 홀(미도시)을 통해 실리콘 웨이퍼(W) 상에 페이스트(P)를 토출한다. 그 결과, 제 1 전극 패턴(403a)이 실리콘 웨이퍼(W) 상에 형성된다. 이 경우, 제 1 멀티 디스펜싱 노즐(410a)은 제 1 테이블(T1) 상에서 고정 장착되므로, 한 쌍의 제 1 리니어 모션 가이드(448a)는 사용이 불필요하다.
한편, 제 1 스테이지(S1)가 정지하는 경우, 제 1 갠트리(416a)에 장착된 제 1 멀티 디스펜싱 노즐(410a)은 제 1 테이블(T1) 상에 제공되는 한 쌍의 제 1 리니어 모션 가이드(448a)를 따라 수평방향(도 4b의 A2 방향)으로 이동하면서 정지된 제 1 스테이지(S1) 상에 장착된 실리콘 웨이퍼(W) 상에 제 1 전극 패턴(403a)을 형성한다.
상술한 바와 같이, 제 1 전극 패턴(403a)이 실리콘 웨이퍼(W) 상에 형성된 후, 실리콘 웨이퍼(W)는 이송 장치(440)에 의해 제 2 스테이지(S2)로 이송된다. 제 1 전극 패턴(403a)과 제 2 전극 패턴(403b)은 서로 수직하게 형성되어야 하므로, 제 1 전극 패턴(403a)이 형성된 후 실리콘 웨이퍼(W)는 90° 회전하여야 한다. 실리콘 웨이퍼(W)의 90° 회전 동작은 이송 장치(440) 또는 제 1 스테이지(S1)에 의해 행해질 수 있다. 예를 들어, 이송 장치(440)는 제 1 전극 패턴(403a)이 형성된 실리콘 웨이퍼(W)를 제 1 스테이지(S1)로부터 제 2 스테이지(S2)로 이송하는 동안 실리콘 웨이퍼(W)를 90° 회전시킬 수 있다. 이 경우 제 1 스테이지(S1)의 회전 이동이 불필요하다. 대안적으로, 제 1 전극 패턴(403a)이 실리콘 웨이퍼(W) 상에 형성된 후 제 1 스테이지(S1)가 실리콘 웨이퍼(W)를 90° 회전시킬 수 있다. 이 경우, 제 1 스테이지(S1)는 전진 및 후진 이동 기능 이외에 회전 이동 기능을 가져야 한다.
그 후, 제 2 스테이지(S2)가 제 2 테이블(T2) 상에서 수평방향(도 4b의 A1 방향)을 따라 이동하면, 제 2 멀티 디스펜싱 노즐(410b)이 하나 이상의 제 2 노즐 홀(미도시)을 통해 실리콘 웨이퍼(W) 상에 페이스트(P)를 토출한다. 그 결과, 제 2 전극 패턴(403b)이 실리콘 웨이퍼(W) 상에 형성된다. 이 경우, 제 2 멀티 디스펜싱 노즐(410b)은 제 2 테이블(T2) 상에서 고정 장착되므로, 한 쌍의 제 2 리니어 모션 가이드(448b)는 사용이 불필요하다.
한편, 제 2 스테이지(S2)가 정지하는 경우, 제 2 갠트리(416b)에 장착된 제 2 멀티 디스펜싱 노즐(410b)은 제 2 테이블(T2) 상에 제공되는 한 쌍의 제 2 리니어 모션 가이드(448b)를 따라 수평방향(도 4d의 A2 방향)으로 이동하면서 정지된 제 2 스테이지(S2) 상에 장착된 실리콘 웨이퍼(W) 상에 제 2 전극 패턴(403b)을 형성한다.
상술한 본 발명의 제 1 실시예에 따른 전극 패턴 형성 장치(400)에서는 제 1 멀티 디스펜싱 노즐(410a)과 제 1 스테이지(S1) 간의 상대 운동 및 제 2 멀티 디스펜싱 노즐(410b)과 제 2 스테이지(S2) 간의 상대 운동을 통해 제 1 및 제 2 전극 패턴(403a,403b)이 실리콘 웨이퍼(W) 상에 순차적으로 형성된다.
도 4c는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 멀티 디스펜싱 노즐을 구비한 태양전지의 전극 패턴 형성 장치의 정단면도를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 4d는 도 4c에 도시된 본 발명의 제 2 실시예에 따른 태양전지의 전극 패턴 형성 장치의 측단면도를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4c 및 도 4d를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 태양전지의 전극 패턴 형성 장치(400)는 실리콘 웨이퍼(W) 상에 전면 전극을 구성하는 제 1 전극 패턴(403a)을 형성하기 위한 하나 이상의 제 1 노즐 홀(미도시)을 구비한 제 1 멀티 디스펜싱 노즐(410a); 상기 전면 전극을 구성하는 제 2 전극 패턴(403b)을 형성하기 위한 하나 이상의 제 2 노즐 홀(미도시)을 구비한 제 2 멀티 디스펜싱 노즐(410b); 및 상기 실리콘 웨이퍼(W)가 장착되고, 상기 제 1 멀티 디스펜싱 노즐(410a) 및 상기 제 2 멀티 디스펜싱 노즐(410b)과 상대적으로 전진 및 후진 이동이 가능하며, 회전 이동이 가능한 스테이지(S)를 포함한다. 여기서, 실리콘 웨이퍼(W)는 후술하는 바와 같이 소수성 가스로 플라즈마 표면처리되는 것을 특징으로 한다.
상술한 도 4c 및 도 4d의 제 2 실시예에서, 제 1 멀티 디스펜싱 노즐(410a)은 제 1 갠트리(416a)에 착탈 가능하게 장착된다. 제 1 갠트리(416a)는 전진 및 후진 이동을 가능하게 하는 한 쌍의 제 1 리니어 모션 가이드(448a) 상에 장착된다. 한 쌍의 제 1 리니어 모션 가이드(448a)는 테이블(T) 상에 위치된다. 여기서, 한 쌍의 제 1 리니어 모션 가이드(448a)의 사용은 선택 사양이다. 또한, 제 2 멀티 디스펜싱 노즐(410b)은 제 2 갠트리(416b)에 착탈 가능하게 장착된다. 제 2 갠트리(416b)는 전진 및 후진 이동을 가능하게 하는 한 쌍의 제 2 리니어 모션 가이드(448b) 상에 장착된다. 한 쌍의 제 2 리니어 모션 가이드(448b)는 테이블(T) 상에 위치된다. 여기서, 한 쌍의 제 2 리니어 모션 가이드(448b)의 사용은 선택 사양이다. 실리콘 웨이퍼(W)는 전진 및 후진 이동이 가능한 스테이지(S) 상에 장착된다. 스테이지(S)는 테이블(T) 상에서 이동 가능하게 장착되는 본 발명의 제 1 멀티 디스펜싱 노즐(410a) 및 제 2 멀티 디스펜싱 노즐(410b)과 상대적으로 이동이 가능하다.
도 4c 및 도 4d에 도시된 바와 같이, 스테이지(S)가 테이블(T) 상에서 수평방향(도 4d의 A1 방향)을 따라 이동하면, 제 1 멀티 디스펜싱 노즐(410a)이 하나 이상의 제 1 노즐 홀(미도시)을 통해 실리콘 웨이퍼(W) 상에 페이스트(P)를 토출한다. 그 결과, 제 1 전극 패턴(403a)이 실리콘 웨이퍼(W) 상에 형성된다. 이 경우, 제 1 멀티 디스펜싱 노즐(410a)은 제 1 테이블(T1) 상에서 고정 장착되므로, 한 쌍의 제 1 리니어 모션 가이드(448a)는 사용이 불필요하다.
한편, 스테이지(S)가 정지하는 경우, 제 1 갠트리(416a)에 장착된 제 1 멀티 디스펜싱 노즐(410a)은 테이블(T) 상에 제공되는 한 쌍의 제 1 리니어 모션 가이드(448a)를 따라 수평방향(도 4d의 A2 방향)으로 이동하면서 정지된 스테이지(S) 상에 장착된 실리콘 웨이퍼(W) 상에 제 1 전극 패턴(403a)을 형성한다.
상술한 바와 같이, 제 1 전극 패턴(403a)이 실리콘 웨이퍼(W) 상에 형성된 후, 제 1 전극 패턴(403a)과 제 2 전극 패턴(403b)은 서로 수직하게 형성되어야 하므로 실리콘 웨이퍼(W)가 장착된 스테이지(S)가 90° 회전한다.
그 후, 스테이지(S)가 테이블(T) 상에서 수평방향(도 4d의 A1 방향)을 따라 계속 이동하면, 제 2 멀티 디스펜싱 노즐(410b)이 하나 이상의 제 2 노즐 홀(미도시)을 통해 실리콘 웨이퍼(W) 상에 페이스트(P)를 토출한다. 그 결과, 제 2 전극 패턴(403b)이 실리콘 웨이퍼(W) 상에 형성된다. 이 경우, 제 2 멀티 디스펜싱 노즐(410b)은 제 2 테이블(T2) 상에서 고정 장착되므로, 한 쌍의 제 2 리니어 모션 가이드(448b)는 사용이 불필요하다.
한편, 스테이지(S)가 정지한 경우(이 경우에도 스테이지(S)는 90° 회전함), 제 2 갠트리(416b)에 장착된 제 2 멀티 디스펜싱 노즐(410b)은 테이블(T) 상에 제공되는 한 쌍의 제 2 리니어 모션 가이드(448b)를 따라 수평방향(도 4d의 A2 방향)으로 이동하면서 정지된 스테이지(S) 상에 장착된 실리콘 웨이퍼(W) 상에 제 2 전극 패턴(403b)을 형성한다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 전극 패턴 형성 장치(400)에서는 제 1 멀티 디스펜싱 노즐(410a) 및 제 2 멀티 디스펜싱 노즐(410b)과 스테이지(S) 간의 상대 운동을 통해 제 1 및 제 2 전극 패턴(403a,403b)이 실리콘 웨이퍼(W) 상에 순차적으로 형성된다.
상술한 본 발명의 제 1 및 제 2 실시예에 따른 제 1 디스펜싱 노즐(410a) 및 제 2 디스펜싱 노즐(410b)은 예를 들어, 글래스 기판 상에 도액을 도포하는 공지의 디스펜싱 노즐이 사용될 수 있다. 이러한 공지의 디스펜싱 노즐은 예를 들어 서로 대향하는 2개의 립(제 1 립 및 제 2 립), 및 이들 2개의 립 중 어느 하나 또는 양자의 하부면에 형성되는 하나 이상의 노즐 홀(미도시)로 구성될 수 있다.
한편, 상술한 본 발명의 본 발명의 제 1 및 제 2 실시예에 따른 멀티 디스펜싱 노즐을 구비한 태양전지의 전극 패턴 형성 장치를 사용하여 실리콘 웨이퍼 상에 태양전지의 전극 패턴 형성하는 경우, 본 발명은 실리콘 웨이퍼는 소수성 가스로 플라즈마 표면처리되는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 실리콘 웨이퍼(W)가 소수성 가스로 플라즈마 표면처리되는 경우, 페이스트(P)가 실리콘 웨이퍼(W)의 표면 상에 도포될 때 퍼짐 현상에 따른 퍼짐량이 감소되어, 형성된 전극 패턴의 선폭이 감소하고, 종횡비가 증가한다.
상술한 플라즈마 표면처리에 사용되는 소수성 가스로는 예를 들어 불화탄소(CF) 가스 또는 메탄(CH4) 가스가 사용될 수 있다. 좀 더 구체적으로, 실리콘 웨이퍼(W)를 소수성 가스로 플라즈마 표면처리하는 방법은 공지의 플라즈마 표면처리 장치를 사용하여 소수성 가스를 플라즈마 상태로 이온화하여 실리콘 웨이퍼(W)의 표면 상에 기상 증착(vapor deposition)시킴으로써 이루어질 수 있다. 여기서 공지의 플라즈마 표면처리 장치는 예를 들어 심연근 등에 의해 2003년 09월 05일자에 “대기압 플라즈마 표면처리 장치 및 표면처리 방법”이라는 발명의 명칭으로 대한민국 특허출원 제 10-2003-0062033로 출원되어, 2005년 3월 10일자로 공개된 대한민국 공개특허 제 10-2005-0024172호에 상세히 기술되어 있다.
도 5a는 실리콘 웨이퍼를 비표면처리 상태에서 페이스트를 멀티 디스펜싱 방법으로 3회 도포하여 얻어진 태양전지 전극 패턴의 제 1 실시예 사진이고, 도 5b는 실리콘 웨이퍼를 불화탄소 가스로 표면처리한 상태에서 페이스트를 멀티 디스펜싱 방법으로 3회 도포하여 얻어진 태양전지 전극 패턴의 제 2 실시예 사진이며, 도 5c는 실리콘 웨이퍼를 메탄 가스로 표면처리한 상태에서 페이스트를 멀티 디스펜싱 방법으로 2회 도포하여 얻어진 태양전지 전극 패턴의 제 3 실시예 사진이다. 도 5a 내지 도 5c의 실시예에서 멀티 디스펜싱 방법에 사용된 조건으로 압력은 0.5Mpa, 속도는 100mm/s이다.
도 5a 내지 도 5c에 도시된 제 1 내지 제 3 실시예에 따른 태양전지의 전극 패턴의 선폭, 높이, 및 종횡비(Aspect Ratio: A/R)(즉, 높이/선폭)에 대한 측정값이 하기 표 1 내지 표 3에 나타나 있다.
| 선폭(㎛) | 높이(㎛) | 종횡비(A/R) | |
| 1차 측정값 | 149.20 | 21.60 | 0.145 |
| 2차 측정값 | 120.00 | 12.88 | 0.107 |
| 3차 측정값 | 234.40 | 19.60 | 0.084 |
| 평균값 | 167.87 | 18.03 | 0.112 |
| 선폭(㎛) | 높이(㎛) | 종횡비(A/R) | |
| 1차 측정값 | 133.00 | 32.50 | 0.244 |
| 2차 측정값 | 118.80 | 27.40 | 0.231 |
| 3차 측정값 | 116.60 | 27.60 | 0.237 |
| 평균값 | 122.80 | 29.17 | 0.237 |
| 선폭(㎛) | 높이(㎛) | 종횡비(A/R) | |
| 1차 측정값 | 97.40 | 11.20 | 0.115 |
| 2차 측정값 | 118.60 | 15.20 | 0.128 |
| 평균값 | 108.00 | 13.20 | 0.122 |
상기 표 1과 표 2를 비교하면, 제 1 실시예(비표면처리 상태)에 비해 제 2 실시예(불화탄소 가스로 표면처리한 상태)가 평균값 기준으로 선폭은 대략 27% 감소하고, 높이는 대략 62% 증가하며, 종횡비는 대략 112% 증가하였음을 알 수 있다. 이러한 결과로부터 실리콘 웨이퍼를 불화탄소 가스로 표면처리한 경우가 비표면처리한 경우에 비해 선폭, 높이, 및 종횡비가 상당한 개선 효과를 나타내고 있음이 확인되었다. 여기서 개선 효과란 선폭은 감소하고, 높이는 증가하여 궁극적으로 종횡비가 증가하는 것을 의미한다.
또한, 상기 표 1과 표 3을 비교하면, 제 1 실시예(비표면처리 상태)에 비해 제 3 실시예(메탄 가스로 표면처리한 상태)가 평균값 기준으로 선폭은 대략 36% 감소하고, 높이는 대략 26% 감소하며, 종횡비는 대략 9% 증가하였음을 알 수 있다. 이러한 결과로부터 실리콘 웨이퍼를 메탄 가스로 표면처리한 경우가 비표면처리한 경우에 비해 선폭은 좁아지는 개선 효과를 나타냈지만, 높이는 오히려 낮아지는 불리한 효과를 나타냈다. 그러나, 종횡비(선폭과 높이의 비)가 증가되어 궁극적으로 개선 효과를 나타내고 있음이 확인되었다.
또한, 상기 표 1 내지 표 3에서 알 수 있는 바와 같이, 실리콘 웨이퍼를 비표면처리한 경우 선폭, 높이, 및 종횡비의 변화가 상대적으로 크지만, 실리콘 웨이퍼를 표면처리한 경우 선폭, 높이, 및 종횡비의 변화가 상대적으로 작다는 것을 알 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에서는 소수성 가스로 표면처리된 실리콘 웨이퍼(W) 상에 멀티 디스펜싱 노즐을 이용하여 비접촉 방식으로 페이스트(P)를 도포하여 태양전지의 전극 패턴을 형성함으로써, 페이스트의 퍼짐 현상이 감소 또는 방지되고, 그에 따라 전극 패턴의 선폭이 감소하고 종횡비가 증가하는 바람직한 효과가 달성된다.
도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 전극 패턴 형성 방법의 플로우차트를 도시한 도면이다.
도 6a를 도 4a, 도 4b, 및 도 5a 내지 도 5c와 함께 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 전극 패턴 형성 방법(600)은 a) 소수성 가스로 표면처리된 실리콘 웨이퍼(W) 상에 전면 전극을 구성하는 제 1 및 제 2 전극 패턴(403a,403b)을 각각 형성하기 위한 하나 이상의 노즐 홀이 형성된 제 1 및 제 2 디스펜싱 노즐(410a,410b)을 제공하는 단계(610); b) 상기 실리콘 웨이퍼(W)가 장착된 제 1 스테이지(S1)를 상기 제 1 디스펜싱 노즐(410a)과 상대 이동시켜 상기 제 1 전극 패턴(403a)을 상기 실리콘 웨이퍼(W) 상에 형성하는 단계(620); c) 상기 제 1 전극 패턴(403a)이 형성된 상기 실리콘 웨이퍼(W)를 90° 회전하는 단계(630); d) 상기 실리콘 웨이퍼(W)를 제 2 스테이지(S2) 상으로 이송하는 단계(640); 및 e) 상기 제 2 스테이지(S2)를 상기 제 2 디스펜싱 노즐(410b)과 상대 이동시켜 상기 제 2 전극 패턴(403b)을 상기 실리콘 웨이퍼(W) 상에 형성하는 단계(650)를 포함한다.
도 6b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양전지의 전극 패턴 형성 방법의 플로우차트를 도시한 도면이다.
도 6b를 도 4c, 도 4d, 및 도 5a 내지 도 5c와 함께 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양전지의 전극 패턴 형성 방법(600)은 a) 소수성 가스로 표면처리된 실리콘 웨이퍼(W) 상에 전면 전극을 구성하는 제 1 및 제 2 전극 패턴(403a,403b)을 각각 형성하기 위한 하나 이상의 노즐 홀이 형성된 제 1 및 제 2 디스펜싱 노즐(410a,410b)을 제공하는 단계(610); b) 상기 실리콘 웨이퍼(W)가 장착된 스테이지(S)를 상기 제 1 디스펜싱 노즐(410a)과 상대 이동시켜 상기 제 1 전극 패턴(403a)을 상기 실리콘 웨이퍼(W) 상에 형성하는 단계(620); c) 상기 제 1 전극 패턴(403a)이 형성된 상기 실리콘 웨이퍼(W)를 90° 회전하는 단계(630); 및 d) 상기 스테이지(S)를 상기 제 2 디스펜싱 노즐(410b)과 상대 이동시켜 상기 제 2 전극 패턴(403b)을 상기 실리콘 웨이퍼(W) 상에 형성하는 단계(640)를 포함한다.
상술한 도 6a 및 도 6b의 실시예에서, 소수성 가스로 불화탄소(CF) 가스 또는 메탄(CH4) 가스가 사용될 수 있다.
또한, 상술한 도 6a 및 도 6b의 실시예에서, 제 1전극 패턴(403a) 및 제 2 전극 패턴(403b)은 각각 복수의 핑거 바이거나 또는 하나 이상의 버스 바일 수 있다.
다양한 예가 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 본 명세서에 기술되고 예시된 구성 및 방법으로 만들어질 수 있으므로, 상기 상세한 설명에 포함되거나 첨부 도면에 도시된 모든 사항은 예시적인 것으로 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 따라서, 본 발명의 범위는 상술한 예시적인 실시예에 의해 제한되지 않으며, 이하의 청구범위 및 그 균등물에 따라서만 정해져야 한다.
101,102: 반도체 103, 104: 전극 201: 실리콘 기판
202: 도전형 도전층 203,204: 전면/후면전극 205: 반사방지막
206: BSF 층 303,403a,403b: 전극 패턴 303a,303b: 핑거/버스 바
312,312a,312b,312c: 패턴 개구부 310: 스크린 314: 프레임
316: 스퀴지 318: 스크레이퍼 400: 전극 패턴 형성 장치
410a,410b: 멀티 디스펜싱 노즐 416a, 416b: 갠트리
440: 이송 장치 448a,448b: 리니어 모션 가이드
S,S1,S2: 스테이지 T,T1,T2: 테이블 W: 실리콘 웨이퍼
202: 도전형 도전층 203,204: 전면/후면전극 205: 반사방지막
206: BSF 층 303,403a,403b: 전극 패턴 303a,303b: 핑거/버스 바
312,312a,312b,312c: 패턴 개구부 310: 스크린 314: 프레임
316: 스퀴지 318: 스크레이퍼 400: 전극 패턴 형성 장치
410a,410b: 멀티 디스펜싱 노즐 416a, 416b: 갠트리
440: 이송 장치 448a,448b: 리니어 모션 가이드
S,S1,S2: 스테이지 T,T1,T2: 테이블 W: 실리콘 웨이퍼
Claims (15)
- 태양전지용 실리콘 웨이퍼에 있어서,
상기 실리콘 웨이퍼는 소수성 가스로 표면처리되는 것을 특징으로 하는 태양전지용 실리콘 웨이퍼. - 제 1항에 있어서,
상기 소수성 가스는 불화탄소(CF) 가스 또는 메탄(CH4) 가스인 태양전지용 실리콘 웨이퍼. - 태양전지의 전극 패턴 형성 장치에 있어서,
실리콘 웨이퍼(W) 상에 전면 전극을 구성하는 제 1 전극 패턴을 형성하기 위한 하나 이상의 제 1 노즐 홀을 구비한 제 1 멀티 디스펜싱 노즐;
상기 실리콘 웨이퍼(W)가 장착되며, 상기 제 1 멀티 디스펜싱 노즐과 상대적으로 전진 및 후진 이동이 가능한 제 1 스테이지;
상기 전면 전극을 구성하는 제 2 전극 패턴을 형성하기 위한 하나 이상의 제 2 노즐 홀을 구비한 제 2 멀티 디스펜싱 노즐;
상기 실리콘 웨이퍼(W)가 장착되며, 상기 제 2 멀티 디스펜싱 노즐과 상대적으로 전진 및 후진 이동이 가능한 제 2 스테이지; 및
상기 제 1 멀티 디스펜싱 노즐에 의해 상기 제 1 전극 패턴이 형성된 후, 상기 실리콘 웨이퍼(W)를 상기 제 1 스테이지에서 상기 제 2 스테이지로 이송하기 위한 이송 장치
를 포함하고,
상기 실리콘 웨이퍼(W)는 소수성 가스로 플라즈마 표면처리되는
태양전지의 전극 패턴 형성 장치. - 제 3항에 있어서,
상기 이송 장치는 로봇암(robot arm) 또는 컨베이어로 구현되는 태양전지의 전극 패턴 형성 장치. - 제 3항에 있어서,
상기 제 1전극 패턴 및 상기 제 2 전극 패턴은 각각 복수의 핑거 바(finger bar) 또는 하나 이상의 버스 바(bus bar)인 태양전지의 전극 패턴 형성 장치. - 제 3항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 태양전지의 전극 패턴 형성 장치는
상기 제 1 멀티 디스펜싱 노즐이 장착되는 제 1 갠트리의 전진 및 후진 이동시키는 한 쌍의 제 1 리니어 모션 가이드;
상기 한 쌍의 제 1 리니어 모션 가이드가 장착되는 제 1 테이블(T1);
상기 제 2 멀티 디스펜싱 노즐이 장착되는 제 2 갠트리의 전진 및 후진 이동시키는 한 쌍의 제 2 리니어 모션 가이드; 및
상기 한 쌍의 제 2 리니어 모션 가이드가 장착되는 제 2 테이블(T2)
을 추가로 포함하고,
상기 제 1 스테이지(S1)는 상기 제 1 테이블(T1) 상에서 상기 제 1 멀티 디스펜싱 노즐과 상대 운동하며,
상기 제 2 스테이지(S2)는 상기 제 2 테이블(T2) 상에서 상기 제 2 멀티 디스펜싱 노즐과 상대 운동하는
태양전지의 전극 패턴 형성 장치. - 제 3항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 소수성 가스는 불화탄소(CF) 가스 또는 메탄(CH4) 가스인 태양전지의 전극 패턴 형성 장치. - 태양전지의 전극 패턴 형성 장치에 있어서,
실리콘 웨이퍼(W) 상에 전면 전극을 구성하는 제 1 전극 패턴을 형성하기 위한 하나 이상의 제 1 노즐 홀을 구비한 제 1 멀티 디스펜싱 노즐;
상기 전면 전극을 구성하는 제 2 전극 패턴을 형성하기 위한 하나 이상의 제 2 노즐 홀을 구비한 제 2 멀티 디스펜싱 노즐; 및
상기 실리콘 웨이퍼(W)가 장착되고, 상기 제 1 멀티 디스펜싱 노즐 및 상기 제 2 멀티 디스펜싱 노즐과 상대적으로 전진 및 후진 이동이 가능하며, 회전 이동이 가능한 스테이지(S)
를 포함하고,
상기 실리콘 웨이퍼(W)는 소수성 가스로 플라즈마 표면처리되는
태양전지의 전극 패턴 형성 장치. - 제 8항에 있어서,
상기 제 1전극 패턴 및 상기 제 2 전극 패턴은 각각 복수의 핑거 바(finger bar) 또는 하나 이상의 버스 바(bus bar)인 태양전지의 전극 패턴 형성 장치. - 제 8항 또는 제 9항에 있어서,
상기 태양전지의 전극 패턴 형성 장치는
상기 제 1 멀티 디스펜싱 노즐이 장착되는 제 1 갠트리 및 상기 제 2 멀티 디스펜싱 노즐이 장착되는 제 2 갠트리를 전진 및 후진 이동시키는 한 쌍의 리니어 모션 가이드;
상기 한 쌍의 리니어 모션 가이드가 장착되는 테이블(T); 및
상기 제 2 멀티 디스펜싱 노즐이 장착되는 제 2 갠트리의 전진 및 후진 이동시키는 한 쌍의 제 2 리니어 모션 가이드
를 추가로 포함하고,
상기 스테이지(S)는 상기 테이블(T) 상에서 상기 제 1 멀티 디스펜싱 노즐 및 상기 제 2 멀티 디스펜싱 노즐과 상대 운동하는
태양전지의 전극 패턴 형성 장치. - 제 8항 또는 제 9항에 있어서,
상기 소수성 가스는 불화탄소(CF) 가스 또는 메탄(CH4) 가스인 태양전지의 전극 패턴 형성 장치. - 태양전지의 전극 패턴 형성 방법에 있어서,
a) 소수성 가스로 표면처리된 실리콘 웨이퍼(W) 상에 전면 전극을 구성하는 제 1 및 제 2 전극 패턴을 각각 형성하기 위한 하나 이상의 노즐 홀이 형성된 제 1 및 제 2 디스펜싱 노즐을 제공하는 단계;
b) 상기 실리콘 웨이퍼(W)가 장착된 제 1 스테이지(S1)를 상기 제 1 디스펜싱 노즐과 상대 이동시켜 상기 제 1 전극 패턴을 상기 실리콘 웨이퍼(W) 상에 형성하는 단계;
c) 상기 제 1 전극 패턴이 형성된 상기 실리콘 웨이퍼(W)를 90° 회전하는 단계;
d) 상기 실리콘 웨이퍼(W)를 제 2 스테이지(S2) 상으로 이송하는 단계; 및
e) 상기 제 2 스테이지(S2)를 상기 제 2 디스펜싱 노즐과 상대 이동시켜 상기 제 2 전극 패턴을 상기 실리콘 웨이퍼(W) 상에 형성하는 단계
를 포함하는 태양전지의 전극 패턴 형성 방법. - 태양전지의 전극 패턴 형성 방법에 있어서,
a) 소수성 가스로 표면처리된 실리콘 웨이퍼(W) 상에 전면 전극을 구성하는 제 1 및 제 2 전극 패턴을 각각 형성하기 위한 하나 이상의 노즐 홀이 형성된 제 1 및 제 2 디스펜싱 노즐을 제공하는 단계;
b) 상기 실리콘 웨이퍼(W)가 장착된 스테이지(S)를 상기 제 1 디스펜싱 노즐과 상대 이동시켜 상기 제 1 전극 패턴을 상기 실리콘 웨이퍼(W) 상에 형성하는 단계;
c) 상기 제 1 전극 패턴이 형성된 상기 실리콘 웨이퍼(W)를 90° 회전하는 단계; 및
d) 상기 스테이지(S)를 상기 제 2 디스펜싱 노즐과 상대 이동시켜 상기 제 2 전극 패턴을 상기 실리콘 웨이퍼(W) 상에 형성하는 단계
를 포함하는 태양전지의 전극 패턴 형성 방법. - 제 12항 또는 제 13항에 있어서,
상기 소수성 가스는 불화탄소(CF) 가스 또는 메탄(CH4) 가스인 태양전지의 전극 패턴 형성 방법. - 제 12항 또는 제 13항에 있어서,
상기 제 1전극 패턴 및 상기 제 2 전극 패턴은 각각 복수의 핑거 바이거나 또는 하나 이상의 버스 바인 태양전지의 전극 패턴 형성 방법.
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|---|---|---|---|
| KR1020100105398A KR101158273B1 (ko) | 2010-10-27 | 2010-10-27 | 개선된 태양전지용 실리콘 웨이퍼, 및 이를 이용한 태양 전지의 전극 패턴 형성 장치 및 형성 방법 |
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| E902 | Notification of reason for refusal | ||
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