KR20130059316A - 태양 전지의 전극 형성 시스템 및 태양 전지의 전극 형성 방법 - Google Patents

태양 전지의 전극 형성 시스템 및 태양 전지의 전극 형성 방법 Download PDF

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파나소닉 주식회사
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Abstract

생산성의 향상을 도모할 수 있는 태양 전지의 전극 형성 시스템 및 태양 전지의 전극 형성 방법을 제공한다.
태양 전지에 이용되는 기재(11)의 전극을 형성하기 위한 태양 전지의 전극 형성 시스템(10) 및 태양 전지의 전극 형성 방법은, 상기 기재(11)의 표면의 일부를 덮도록 구성된 피복부, 상기 기재(11)의 일부가 이로부터 노출되도록 구성된 복수의 개구부, 및 상기 개구부 사이에서 회로 패턴의 길이 방향에 대하여 교차하는 방향을 따라서 설치된 가교부를 포함하는 메탈 마스크(1)를 상기 기재(11)의 표면에 적재시키고 나서, 상기 메탈 마스크(1)의 상면에 대하여 주어진 길이의 스키지(14)를 상대적으로 슬라이드시키면서, 상기 전극을 형성하는 페이스트(14)를 카트리지식의 스키지 헤드(13)에 의해 상기 메탈 마스크(1)의 상면에 주어진 압력으로 공급하는 스크린 인쇄 공정; 및 상기 기재(11)의 표면에 상기 페이스트가 주어진 구성으로 실려 소성되어 상기 페이스트를 상기 전극으로서 형성하는 소성 공정을 포함한다. 스크린 인쇄 공정에서, 스키지 헤드(13)가, 개구부(4) 및 가교부(5)의 정렬 방향에 대하여 직교하는 방향을 따라 스키지(14)의 길이 방향이 따르도록, 메탈 마스크(1)에 대하여 상대적으로 배치되고, 스키지(14)가, 개구부(4) 및 가교부(5)의 정렬 방향을 따라서 메탈 마스크(1)에 대하여 상대적으로 이동한다.

Description

태양 전지의 전극 형성 시스템 및 태양 전지의 전극 형성 방법{ELECTRODE FORMATION SYSTEM FOR SOLAR CELL AND ELECTRODE FORMATION METHOD FOR SOLAR CELL}
본 발명은, 기재에 크림 땜납이나 도전성 페이스트 등의 페이스트를 인쇄하는 태양 전지의 전극 형성 시스템 및 태양 전지의 전극 형성 방법에 관한 것이다.
종래부터, 전극 형성을 위한 인쇄에, 제1 도전성 페이스트를 기판 상에 도포하여 제1 층 전극을 소성하고, 이 제1 층 전극 위에 제2 도전성 페이스트를 도포하여 제2 층 전극을 소성한 태양 전지의 전극 형성 시스템 및 태양 전지의 전극 형성 방법이 알려져 있다(예컨대, 특허 문헌 1 참조).
특허 문헌 1: JP-A-2010-10245 (도 1, 청구항 1)
태양 전지의 변환 효율을 향상시키기 위해서는, 두껍게 한 전극을 형성하는 것이 바람직하다.
이러한 요망에 대하여, 상기 특허 문헌 1의 태양 전지의 전극 형성 시스템 및 태양 전지의 전극 형성 방법에서는, 인쇄 및 소성의 각 공정을 2회 행하는 것에 의해 두껍게 한 전극을 형성하고자 하고 있다.
따라서, 상기 특허 문헌 1의 태양 전지의 전극 형성 시스템 및 태양 전지의 전극 형성 방법에서는, 인쇄 및 소성의 각 공정을 2회 행하기 때문에, 생산성의 향상을 도모하는 것이 어렵다.
본 발명은 전술한 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 그 목적은, 생산성의 향상을 도모할 수 있는 태양 전지의 전극 형성 시스템 및 태양 전지의 전극 형성 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명에 따르면, 태양 전지에 이용되는 기재의 전극을 형성하기 위한 태양 전지의 전극 형성 시스템을 제공하고, 상기 전극 형성 시스템은, 상기 기재의 표면의 일부를 덮도록 구성된 피복부, 상기 기재의 일부가 이로부터 노출되도록 구성된 복수의 개구부, 및 상기 개구부 사이에서 회로 패턴의 길이 방향에 대하여 교차하는 방향을 따라서 설치된 가교부를 포함하는 메탈 마스크를 상기 기재의 표면에 적재시키고 나서, 상기 메탈 마스크의 상면에 대하여 주어진 길이의 스키지(squeegee)를 상대적으로 슬라이드시키면서, 상기 전극을 형성하는 페이스트를 카트리지식의 스키지 헤드에 의해 상기 메탈 마스크의 상면에 주어진 압력으로 공급하는 스크린 인쇄 공정; 및 상기 기재의 표면에 상기 페이스트가 주어진 구성으로 실린 상태로 소성함으로써 상기 페이스트를 상기 전극으로서 형성하는 소성 공정을 포함하고, 상기 스크린 인쇄 공정에서, 상기 스키지는, 상기 개구부 및 상기 가교부의 정렬 방향을 따라서 상기 메탈 마스크에 대하여 상대적으로 이동한다.
본 발명에 따르면, 스크린 인쇄 공정에서, 스키지가 메탈 마스크에 대하여 상대적으로 이동한다. 다음, 소성 공정에서, 기재의 상면의 페이스트가 소성된다.
따라서, 본 발명에 있어서는, 두꺼운 전극을 한 번의 스크린 인쇄 공정과 한 번의 소성 공정으로 형성함으로써, 생산성의 향상을 도모할 수 있다.
본 발명에 따르면, 상술된 태양 전지의 전극 형성 시스템에서, 상기 스키지 헤드는, 상기 개구부 및 상기 가교부의 정렬 방향으로 대하여 직교하는 방향을 따라 상기 스키지의 길이 방향이 연장하도록, 상기 메탈 마스크에 대하여 상대적으로 배치되고, 상기 스키지는 상기 개구부 및 상기 가교부의 정렬 방향을 따라서 상기 메탈 마스크에 대하여 상대적으로 이동한다.
본 발명에서, 메탈 마스크의 개구부 및 가교부에 페이스트가 효율적으로 공급될 수 있기 위하여, 태양 전지의 전극을 원하는 구성으로 확실하게 형성할 수 있다.
본 발명에 따르면, 상술된 태양 전지의 전극 형성 시스템에서, 상기 전극은, 상기 스크린 인쇄 공정과 상기 소성 공정을 한 번 행하는 것에 의해 형성된다.
본 발명에서, 인쇄 및 소성의 각 공정을 한 번만 행할 뿐이기 때문에, 공수(man-hour)를 대폭 감소시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 상술된 태양 전지의 전극 형성 시스템에서, 상기 전극의 단면 형상의 애스팩트비는 1.0 이상이다.
본 발명에서, 지금까지 사용되는 메시 마스크의 애스팩트비가 0.7 이하인 데 대하여, 애스팩트비의 비약적인 향상을 도모할 수 있다.
본 발명에 따르면, 태양 전지에 이용되는 기재의 전극을 형성하기 위한 태양 전지의 전극 형성 방법이 제공되고, 상기 전극 형성 방법은, 상기 기재의 표면의 일부를 덮도록 구성된 피복부, 상기 기재의 일부가 이로부터 노출되도록 구성된 복수의 개구부, 및 상기 개구부 사이에서 회로 패턴의 길이 방향에 대하여 교차하는 방향을 따라서 설치된 가교부를 포함하는 메탈 마스크를 상기 기재의 표면에 적재시키고 나서, 상기 메탈 마스크의 상면에 대하여 주어진 길이의 스키지를 상대적으로 슬라이드시키면서, 상기 전극을 형성하는 페이스트를 카트리지식의 스키지 헤드에 의해 상기 메탈 마스크의 상면에 주어진 압력으로 공급할 때, 상기 스키지가 상기 메탈 마스크에 대하여 상대적으로 이동하는 것인 스크린 인쇄 공정; 및 상기 스크린 인쇄 공정 후에, 상기 기재의 표면에 상기 페이스트가 주어진 구성으로 실린 상태로 소성되어 상기 페이스트를 상기 전극으로서 형성하는 것인 소성 공정을 포함한다.
본 발명에서, 두꺼운 전극을 한 번의 스크린 인쇄 공정과 한 번의 소성 공정으로 형성함으로써, 생산성의 향상을 도모할 수 있다.
본 발명에 따르면, 상술된 태양 전지의 전극 형성 방법에서, 상기 스키지는, 상기 개구부 및 상기 가교부의 정렬 방향에 대하여 직교하는 방향을 따라 상기 스키지의 길이 방향이 연장하도록, 상기 메탈 마스크에 대하여 상대적으로 배치된 후, 상기 스키지는 상기 개구부 및 상기 가교부의 정렬 방향을 따라서 상기 메탈 마스크에 대하여 상대적으로 이동한다.
본 발명에서, 상술된 태양 전지의 전극 형성 방법에서, 상기 전극은 상기 스크린 인쇄 공정과 상기 소성 공정을 한 번 행하는 것에 의해 형성된다.
본 발명에 따른 태양 전지의 전극 형성 시스템 및 태양 전지의 전극 형성 방법에 따르면, 스크린 인쇄 공정에서, 메탈 마스크의 개구부 및 가교부의 정렬 방향에 대하여 직교하는 방향을 따라 그 길이 방향이 연장하도록, 메탈 마스크에 대하여 상대적으로 배치된 스키지가, 메탈 마스크의 개구부 및 가교부의 정렬 방향을 따라서 메탈 마스크에 대하여 상대적으로 이동한다. 다음, 소성 공정에서, 기재의 표면의 페이스트가 소성된다.
이에 따라, 본 발명에 따른 태양 전지의 전극 형성 시스템 및 태양 전지의 전극 형성 방법에 따르면, 두꺼운 전극을 한 번의 스크린 인쇄 공정과 한 번의 소성 공정으로 형성함으로써, 생산성의 향상을 도모할 수 있다는 효과를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 스크린 인쇄 방법을 적용하는 개방식의 스키지를 갖는 스크린 인쇄 장치의 정면도이다.
도 2는 도 1의 스크린 인쇄 방법을 적용하는 카트리지 스키지를 갖는 스크린 인쇄 장치의 정면도이다.
도 3은 도 1의 스크린 인쇄 장치의 측면도이다.
도 4는 도 1의 스크린 인쇄 장치의 평면도이다.
도 5는 도 1의 스크린 인쇄 장치에 적용되는 메탈 마스크의 평면도이다.
도 6은 도 5의 메탈 마스크의 확대도이다.
도 7은 도 5의 메탈 마스크의 주요부의 확대도이다.
도 8은 도 7의 A-A선 단면도이다.
도 9는 도 7의 B-B선 단면도이다.
도 10은 도 5의 메탈 마스크에 있어서의 가교 링크 주위의 외관 사시도이다.
도 11은 도 5의 메탈 마스크의 변형예의 가교 링크 주위의 외관 사시도이다.
도 12는 도 1의 스크린 인쇄 장치의 변형예의 주요부 평면도이다.
도 13은 도 5의 메탈 마스크의 일 변형예의 평면도이다.
도 14는 도 5의 메탈 마스크의 다른 변형예의 평면도이다.
도 15는 도 5의 메탈 마스크의 다른 변형예의 평면도이다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 스크린 인쇄 장치 및 스크린 인쇄 방법에 관해서 도면을 참조하여 설명한다.
본 발명의 실시예에 따른 스크린 인쇄 방법을 채용한 스크린 인쇄 장치(10)는, 기재(11)와, 기재(11)를 지지하는 지지대(12)와, 메탈 마스크(1)와, 메탈 마스크(1)의 상면에 주어진 길이의 스키지를 상대적으로 슬라이드시키면서, 회로 패턴을 형성하는 페이스트(P)를 메탈 마스크(1)의 표면에 공급하는 스키지 헤드(13)와, 메탈 마스크(1)의 하면을 클리닝하는 클리닝 기구(15)를 포함한다.
도 1, 도 2, 도 3, 및 도 4에 도시한 바와 같이, 스크린 인쇄 장치(10)에서, 기재(11)의 위치 결정 수단인 지지대(12)가, Y축 테이블(16)과, X축 테이블(17)과, θ축 테이블(18)을 서로 쌓음으로써 구성되어 있다. 또한, 이들 구성 요소 위에 제1 Z축 테이블(19)과 제2 Z축 테이블(20)이 조합되어 배치되어 있다.
제1 Z축 테이블(19)은 수평인 베이스 플레이트(21)를 포함하고, 베이스 플레이트(21) 상의 기재 반송부(22)에 있어서 기재 반송 방향(X 방향)에 평행하게 배치된 2개의 반송 레일(23)에 의해서 기재(11)의 양단부가 지지되면서 기재(11)가 반송된다. 기재 반송부(22)는 상류측 및 하류측을 향하여 연장하고, 상류측에서 반입된 기재(11)가 기재 반송부(22)에 의해서 반송되고, 또한 지지대(12)에 의해 위치 결정된다. 인쇄가 행해진 기재(11)는 반송 레일(23)에 의해 하류측으로 반출된다.
메탈 마스크(1)는 마스크 프레임(2) 내에서 연장된다. 메탈 마스크(1) 위에는 스키지 헤드(13)가 배치되어 있다. 스키지 헤드(13)는 개방식이며, 수평인 플레이트(24)에 주어진 길이를 각각 갖는 스키지(14)를 승강시키기 위한 스키지 승강 기구(25)가 배치되어 있다. 스키지 헤드(13)는, 회로 패턴을 형성하는 페이스트(도 10 참조)(P)를 메탈 마스크(1)의 표면에 공급하고, 스키지 승강 기구(25)가 구동되는 것에 의해 스키지(14)가 승강되어 메탈 마스크(1)의 상면에 인접한다.
도 2는, 개방식의 스키지 헤드(13) 대신에, 카트리지식의 스키지 헤드(13)를 갖는 스크린 인쇄 장치(10)를 도시한다. 상기 구성과 같이, 스크린 인쇄 장치(10)도, 회로 패턴을 형성하는 페이스트(도 10 참조)(P)를 메탈 마스크(1)의 표면에 공급하고, 스키지 승강 기구(25)가 구동하는 것에 의해 스키지(14)가 승강되어 메탈 마스크(1)의 상면에 인접한다. 카트리지식의 스키지 헤드(13)는 개방식과 비교해서 충전성에 우수하다.
세로 프레임(26) 각각 상에는 브래킷(27)이 배치되어 있다. 각 브래킷(27) 상에 가이드 레일(28)이 Y 방향으로 배치되어 있다. 가이드 레일(28)에 각각 슬라이드 가능하게 끼워 맞춰진 슬라이더(29)가 플레이트(24)의 양단에 결합되어 있다. 이 구성으로, 스키지 헤드(13)는 Y 방향으로 슬라이드 가능하다.
클리닝 기구(15)에서, 클리닝 헤드 유닛(30)이 기재(11) 및 메탈 마스크(1)를 촬상하는 카메라 헤드 유닛(31)과 일체로 이동한다. 카메라 헤드 유닛(31)은, 기재(11)를 상측으로부터 촬상하기 위한 기재 인식 카메라(32)와, 메탈 마스크(1)를 그 하면측에서 촬상하기 위한 마스크 인식 카메라(33)를 포함한다. 카메라 헤드 유닛(30)이 이동되는 것에 의해, 기재(11)의 인식과 메탈 마스크(1)의 인식을 동시에 행할 수 있다.
클리닝 헤드 유닛(30)에는, 미사용의 클리닝 페이퍼를 감은 페이퍼 롤(34), 사용된 클리닝 페이퍼를 감은 페이퍼 롤(35), 및 메탈 마스크(1)의 하면에 대하여 주어진 길이의 클리닝 영역을 설정하는 클리닝 노즐(36)이 배치되어 있다. 클리닝 헤드 유닛(30)은, 세로 프레임(26) 상의 가이드 레일(37)에 슬라이드 가능하게 조립되어 있는 헤드 X축 테이블(38)에 의해 지지되어 있고, 헤드 X축 테이블(38) 상의 헤드 Y축 이동 기구(39)에 의해 수평 이동한다.
클리닝 헤드 유닛(30)은 대기시에 지지대(12)의 측방으로 후퇴된다. 클리닝을 실행하는 때는, 클리닝 헤드 유닛(30)이 카메라 헤드 유닛(31)과 함께 메탈 마스크(1)의 아래쪽으로 진출되고, 다음 클리닝 헤드 유닛(30)이 상승된다. 다음, 클리닝 노즐(36)에 의해서 클리닝 페이퍼를 메탈 마스크(1)의 하면에 민 상태로, 클리닝 헤드 유닛(30)을 수평 이동시켜 클리닝이 실행된다.
후속하여, 메탈 마스크(1)에 관해서 상세히 설명한다. 도 5, 도 6, 도 7, 도 8, 도 9, 도 10에 도시한 바와 같이, 메탈 마스크(1)는, 예컨대, 0.1 mm의 두께 치수(T1), 550 mm의 폭 치수(L1), 650 mm의 길이 치수(L2)를 갖는다. 메탈 마스크(1)는, 마스크 프레임(2)의 내측에, 기재(11)의 표면의 일부를 덮는 피복부(3)와, 기재(11)의 일부가 노출되는 복수의 직사각형 개구부(4)를 포함한다. 각 개구부(4) 사이에 형성된 회로 패턴의 길이 방향에 대하여 직교하는 방향을 따라서 가교부(5)가 설치된다. 메탈 마스크(1)는, 개구부(4) 및 가교부(5)가 설치된 그리드부(6)를 복수로 평행하게 배열하여 가지며, 각 그리드부(6)의 길이 방향의 단부의 종단 개구부에 연속하는 띠형의 버스 바(bus bar)부(7)를 갖는다.
그리드부(6)는, 각각, 예컨대 0.08mm의 선폭 치수를 갖고, 67개이다. 그리드부(6)에는, 길이 방향에 있어서, 예컨대 153mm의 폭 치수(L3) 내에 중앙부의 75mm의 폭치수(L4)를 사이에 끼워, 도 6의 좌우로부터 각각 39mm의 길이 치수(L5)의 위치에 2mm의 폭치수(L6)를 갖는 버스 바부(7)가 배치되어 있다. 개구부(4) 각각은, 예컨대 0.08mm의 폭치수(L7)를 갖는다. 가교부(5) 각각은, 예컨대 0.05mm의 폭치수(L8)와, 예컨대 0.02mm의 높이 치수(L9)를 갖는다. 가교부(5) 각각은, 예컨대, 0.1mm의 두께 치수(T1)를 갖는 개구부(4)의 상단부에서, 예컨대 0.02mm의 높이 치수(L9)를 갖고, 따라서 가교부(5)의 각 하면이 피복부(3)의 하면에 대하여 오목형 단차로 형성된다.
각 가교부(5)는, 도 11에 도시하는 메탈 마스크(1)의 변형예에서와 같이, 직사각형의 개구부(4)의 두께 방향의 중앙부에 배치되더라도 좋다. 유사하게, 이 경우에서, 각 가교부(5)는 하면이 피복부(3)의 하면에 대하여 오목형 단차로 형성된다.
다음에, 스크린 인쇄 장치(10)를 채용한 태양 전지의 전극 형성 시스템 및 스크린 인쇄 방법을 채용한 태양 전지의 전극 형성 방법에 관해서 설명한다. 태양 전지의 전극 형성 방법에서는, 카트리지식의 스키지 헤드를 이용하는 스크린 인쇄 공정과 소성 공정이 행해진다.
스크린 인쇄 공정에서는, 기재 반송부(22)에 의해서 기재(11)가 기재(11)의 인쇄 위치에 반입되면, 제2 Z축 테이블(20)이 구동되어 기재(11)의 하면을 받는다. 다음, 이 상태에서, 지지대(12)에 의해 기재(11)가 메탈 마스크(1)에 대하여 위치 결정되어, 기재(11)에 메탈 마스크(1)가 면 접촉된다. 이 때, 스키지 헤드(13)는, 메탈 마스크(1)의 개구부(4) 및 가교부(5)의 정렬 방향에 대하여 직교하는 방향으로 스키지(14)의 길이 방향이 따르도록, 스키지(14)를 메탈 마스크(1)에 대하여 상대적으로 배치시킨다. 다음, 스키지(14)에 의한 주어진 압력으로 페이스트(P)가 메탈 마스크(1)에 공급되면서, 스키지(14)가 개구부(4) 및 가교부(5)의 정렬 방향을 따라서 메탈 마스크(1)에 대하여 Y 방향으로 상대적으로 미끄럼 이동되는 것에 의해, 기재(11)가 메탈 마스크(1)에 접촉한 상태로 컨택트 인쇄가 행해진다. 이 때, 페이스트(P)는, 스키지(14)의 Y 방향으로의 이동에 따라, 각 개구부(4)로부터 가교부(5)의 하측을 향해서 압박 진행되어 가는 것에 의해, 가교부(5)의 하측을 포함한 개구부(4)는 페이스트(P)로 충분히 충전된다. 인쇄가 행해진 기재(11)는 반송 레일(23)에 의해 하류측의 소성 공정에 반출된다.
즉, 도 7에 도시한 바와 같이, 스키지 헤드(13)는, 메탈 마스크(1)의 개구부(4) 및 가교부(5)의 정렬 방향에 대하여 직교하는 방향으로 스키지(14)의 길이 방향이 따르도록, 스키지(14)를 메탈 마스크(1)에 대하여 상대적으로 배치시키고 있다. 스키지(14)에 의한 주어진 압력으로 페이스트(P)가 메탈 마스크(1)에 공급되면서, 스키지(14)가 개구부(4) 및 가교부(5)의 정렬 방향을 따라서 메탈 마스크(1)에 대하여 Y 방향으로 상대적으로 미끄럼 이동되는 것에 의해, 기재(11)가 메탈 마스크(1)에 접촉한 상태로 컨택트 인쇄가 행해진다.
카트리지식의 스키지 헤드(13)로 페이스트(P)를 메탈 마스크(1)의 표면에 대하여 주어진 압력으로 공급함으로써, 페이스트(P)는 각 개구부(4)로부터 가교부(5)의 아래쪽을 향해서 압박 진행되어, 가교부(5)의 하측을 포함한 개구부(4)가 페이스트(P)로 충분히 충전된다.
다음에, 소성 공정에서, 기재(11)의 표면에 페이스트(P)가 주어진 구성으로 실린 상태로 소성이 실행된다. 이에 따라, 페이스트(P)가 태양 전지의 전극에 형성된다. 이 때, 전극을 형성하기 위해서, 스크린 인쇄 공정에 카트리지식의 스키지 헤드(13)를 이용하는 것에 의해, 스크린 인쇄 공정과 소성 공정을 한번 행한다. 다음, 스크린 인쇄 공정에 카트리지식의 스키지 헤드(13)를 이용하는 것에 의해, 애스팩트비가 1.0 이상인 단면 구성을 갖는 전극이 형성된다.
인쇄가 종료한 스크린 인쇄 장치(10)에 있어서 클리닝이 행해지는 경우, 클리닝 헤드 유닛(30)의 클리닝 노즐(36)의 길이 방향이 메탈 마스크(1)의 버스 바부(7)의 길이 방향에 대하여 평행하게 배치되어, 메탈 마스크(1)의 하면이 클리닝된다.
이 때, 클리닝 노즐(36)의 길이 방향이 메탈 마스크(1)의 길이 방향에 대하여 평행하게 배치되고, 즉 버스 바부(7)는 그리드부(6)보다 폭이 넓기 때문에, 그리드부(6)보다 버스 바부(7)의 잔류 페이스트의 양이 많다. 이 때문에, 그리드부(6)의 클리닝 앞에 버스 바부(7)의 클리닝을 우선하는 노즐 배치로 하는 것에 의해, 메탈 마스크(1)의 전체로서 클리닝 품질을 향상시킬 수 있다.
도 12에 도시한 바와 같이, 스크린 인쇄 장치(10)의 변형예에서, 각 개구부(4) 사이에서 형성되는 회로 패턴의 길이 방향에 대하여 직교하는 방향을 따라서 가교부(5)가 설치된 메탈 마스크(1)가 이용되고 있다. 스키지(14)의 길이 방향이 메탈 마스크(1)의 개구부(4) 및 가교부(5)의 정렬 방향에 대하여 직교하는 방향에 대하여 주어진 각도(θ1)로 교차하는 방향을 따르도록, 스키지(14)가 메탈 마스크(1)에 대하여 상대적으로 배치된다. 스키지(14)는, 메탈 마스크(1)의 개구부(4) 및 가교부(5)의 정렬 방향에 대하여 직교하는 X 방향을 따라서 상대적으로 이동한다. 스키지(14)가 메탈 마스크(1)의 개구부(4) 및 가교부(5)의 정렬 방향에 대하여 직교하는 방향에 대하여 주어진 각도(θ1)로 교차하는 방향으로부터 이동한다. 그 결과로서, 페이스트(P)는 각 개구부(4)로부터 가교부(5)의 아래쪽을 향해서 비스듬히 압박 진행되어 가는 것에 의해, 가교부(5)의 하측을 포함한 각 개구부(4)가 페이스트(P)로 충분히 충전된다.
도 13에 도시한 바와 같이, 메탈 마스크(1)의 변형예로서는, 형성된 회로 패턴의 길이 방향에 따라서 평행사변형을 각각 갖는 각 개구부(4)가 배치된다. 그 때문에, 가교부(5)는, 형성된 회로 패턴의 길이 방향에 직교하는 방향에 대하여 경사져 배치되어 있다. 본 변형예에서, 스키지(14)의 길이 방향이, 메탈 마스크(1)의 개구부(4) 및 가교부(5)의 정렬 방향에 대하여 직교하는 방향으로 상대적으로 배치되고, 스키지(14)는 개구부(4) 및 가교부(5)의 정렬 방향에 직교하는 X 방향을 따라서 메탈 마스크(1)에 대하여 상대적으로 이동한다. 이에 따라, 페이스트(P)는, 스키지(14)의 진행 방향에 대하여 경사져 배치되어 있는 가교부(5)의 각 예각부로부터 가교부(5)의 각 아래쪽을 향해서 압박 진행되어 가는 것에 의해, 가교부(5)의 하측을 포함한 각 개구부(4)는 페이스트(P)로 충분히 충전된다. 스키지(14)는, 개구부(4) 및 가교부(5)의 정렬 방향을 따르는 Y 방향으로 메탈 마스크(1)에 대하여 상대적으로 이동하도록 하더라도 좋다.
도 14에 도시한 바와 같이, 메탈 마스크(1)의 다른 변형예로서는, 형성된 회로 패턴의 길이 방향에 따라서 상부 베이스와 하부 베이스가 엇갈린 위치에 배치된 등변 사다리꼴을 각각 갖는 각 개구부(4)가 배치된다. 그 때문, 가교부(5)는, 형성된 회로 패턴의 길이 방향에 직교하는 방향에 대하여 경사져 배치되어 있다. 본 변형예로서는, 스키지(14)의 길이 방향이 메탈 마스크(1)의 개구부(4) 및 가교부(5)의 정렬 방향에 대하여 직교하는 방향으로 상대적으로 배치되고, 스키지(14)는 개구부(4) 및 가교부(5)의 정렬 방향을 따라서 메탈 마스크(1)에 대하여 상대적으로 이동한다. 그 결과, 페이스트(P)는, 스키지(14)의 진행 방향에 대하여 경사져 배치되어 있는 가교부(5)의 각 예각부로부터 가교부(5)의 각 아래쪽을 향해서 압박 진행되어 가는 것에 의해, 가교부(5)의 하측을 포함한 각 개구부(4)는 페이스트(P)로 충분히 충전된다. 스키지(14)는, 개구부(4) 및 가교부(5)의 정렬 방향에 따르는 Y 방향으로 메탈 마스크(1)에 대하여 상대적으로 이동하도록 하더라도 좋다.
도 15에 도시한 바와 같이, 메탈 마스크(1)의 다른 변형예로서는, 형성된 회로 패턴의 길이 방향에 따라서 각 정사각형을 갖는 각 개구부(4)가 배치된다. 본 변형예로서는, 스키지(14)의 길이 방향이, 메탈 마스크(1)의 개구부(4) 및 가교부(5)의 정렬 방향에 대하여 직교하는 방향에 대하여 주어진 각도로 교차하는 방향을 따라 상대적으로 배치되고, 스키지(14)가 메탈 마스크(1)의 개구부(4) 및 가교부(5)의 정렬 방향에 대하여 직교하는 X 방향을 따라서 상대적으로 이동한다. 이에 따라, 페이스트(P)는, 스키지(14)의 X 방향으로의 이동에 따라, 각 개구부(4)로부터 가교부(5)의 하측을 향해서 압박 진행되어 가는 것에 의해, 가교부(5)의 하측을 포함한 각 개구부(4)는 페이스트(P)로 충분히 충전된다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지의 전극 형성 시스템을 채용한 스크린 인쇄 장치(10)에서, 스크린 인쇄 공정에서, 메탈 마스크(1)의 개구부(4) 및 가교부(5)의 정렬 방향에 대하여 직교하는 방향으로 그 길이 방향이 따르도록, 메탈 마스크(1)에 대하여 상대적으로 배치된 스키지(14)가, 메탈 마스크(1)의 개구부(4) 및 가교부(5)의 정렬 방향을 따라서 메탈 마스크(1)에 대하여 상대적으로 이동한다. 다음, 소성 공정에서, 기재(11)의 표면의 페이스트가 소성된다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지의 전극 형성 시스템을 채용한 스크린 인쇄 장치(10)에서, 스크린 인쇄 공정에 카트리지식의 스키지 헤드(13)를 이용하는 것에 의해, 두꺼운 전극을, 한 번의 스크린 인쇄 공정과 한 번의 소성 공정으로 형성함으로써, 생산성의 향상을 도모할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 태양 전지의 전극 형성 시스템을 채용한 스크린 인쇄 장치(10)에 따르면, 스크린 인쇄 공정에 카트리지식의 스키지 헤드(13)를 이용하는 것에 의해, 인쇄 및 소성의 각 공정을 한 번만 행할 뿐이기 때문에, 공수를 대폭 감소할 수 있다.
본 발명의 실시예의 태양 전지의 전극 형성 시스템을 채용한 스크린 인쇄 장치(10)에 따르면, 현재까지 이용되고 있는 메시 마스크의 애스팩트비가 0.7 이하인 데 대하여, 스크린 인쇄 공정에 카트리지식의 스키지 헤드(13)를 이용하는 것에 의해, 애스팩트비의 비약적인 향상을 도모할 수 있다.
본 발명의 실시예의 태양 전지의 전극 형성 시스템을 채용한 스크린 인쇄 장치(10)에 따르면, 메탈 마스크(1)의 개구부(4) 및 가교부(5)에 페이스트가 효율적으로 공급될 수 있기 때문에, 태양 전지의 전극을 원하는 구성으로 확실하게 형성할 수 있다.
본 발명의 실시예의 태양 전지의 전극 형성 방법을 채용한 스크린 인쇄 방법에 따르면, 메탈 마스크(1)의 개구부(4) 및 가교부(5)의 정렬 방향에 대하여 직교하는 방향으로 그 길이 방향이 따르도록, 메탈 마스크(1)에 대하여 상대적으로 배치된 스키지(14)를, 메탈 마스크(1)의 개구부(4) 및 가교부(5)의 정렬 방향을 따라서 메탈 마스크(1)에 대하여 상대적으로 이동시키는 스크린 인쇄 공정을 행한다. 다음, 그 후의 소성 공정에서, 기재(11)의 표면의 페이스트가 소성된다.
따라서, 본 발명의 실시예의 태양 전지의 전극 형성 방법을 채용한 스크린 인쇄 방법에 따르면, 스크린 인쇄 공정에 카트리지식의 스키지 헤드(13)를 이용하는 것에 의해, 두꺼운 전극을, 한 번의 스크린 인쇄 공정과 한 번의 소성 공정으로 형성함으로써, 생산성의 향상을 도모할 수 있다.
(예)
다음에, 본 발명에 따른 태양 전지의 전극 형성 시스템을 적용한 스크린 인쇄 장치(10) 및 태양 전지의 전극 형성 방법을 적용한 스크린 인쇄 방법의 작용 효과를 확인하기 위해서 행한 예에 관해서 설명한다. 본 예로서는, 개구율이 50% 이하인 메시 마스크를 이용하여, 개방식의 스키지 헤드에 의해 갭 인쇄를 한 비교예 1과, 개구율이 50% 이하인 메시 마스크를 이용하여, 카트리지식의 스키지 헤드를 이용하여 컨택트 인쇄를 한 비교예 2를 준비하여, 태양 전지의 전극을 형성한다. 다음, 형성된 전극의 높이 치수와 전극의 폭 치수의 단면적에서의 애스팩트비를 측정한다.
예의 결과, 비교예 1은 0.3 이하의 애스팩트비이고, 비교예 2는 0.7 이하의 애스팩트비이다. 반대로, 본 발명의 애스팩트비는 1.0 이상이다. 이것은, 메탈 마스크(1)의 개구부(4) 및 가교부(5)의 정렬 방향에 대하여 직교하는 방향으로 그 길이 방향이 따르도록, 메탈 마스크(1)에 대하여 상대적으로 배치된 카트리지식의 스키지 헤드(13)의 스키지(14)를, 메탈 마스크(1)의 개구부(4) 및 가교부(5)의 정렬 방향을 따라서 메탈 마스크(1)에 대하여 상대적으로 이동시키기 때문인 것이 알려졌다. 이 구성으로, 개구율이 90% 이상인 메탈 마스크(1)를 적용하는 것도 가능하다.
상기 실시예에서 사용한 지지대(12), 스키지(14), 클리닝 기구(15)는 상기 예시한 것에 한정되지 않고, 적절히 변경될 수 있다.
본 출원은 2010년 3월 24일 출원된 일본 특허 출원 제2010-068256호에 기초하며, 그 내용이 여기에 참조로서 받아들인다.
1 메탈 마스크 3 피복부
4 개구부 5 가교부
10 스크린 인쇄 장치(태양 전지의 전극 형성 시스템)
11 기재 13 스키지 헤드
14 스키지 P 페이스트

Claims (7)

  1. 태양 전지에 이용되는 기재의 전극을 형성하기 위한 태양 전지의 전극 형성 시스템으로서,
    상기 기재의 표면의 일부를 덮도록 구성된 피복부, 상기 기재의 일부가 이로부터 노출되도록 구성된 복수의 개구부, 및 상기 개구부 사이에서 회로 패턴의 길이 방향에 대하여 교차하는 방향을 따라서 설치된 가교부를 포함하는 메탈 마스크를 상기 기재의 표면에 적재시키고 나서, 주어진 길이의 스키지(squeegee)를 상기 메탈 마스크의 상면 상에서 상대적으로 슬라이드시키면서, 상기 전극을 형성하는 페이스트를 카트리지식의 스키지 헤드에 의해 상기 메탈 마스크의 상면에 주어진 압력으로 공급하는 스크린 인쇄 공정; 및
    상기 기재의 표면에 상기 페이스트가 주어진 구성으로 실려 소성되어, 상기 페이스트를 상기 전극으로서 형성하는 소성 공정
    을 포함하고,
    상기 스크린 인쇄 공정에서, 상기 스키지는 상기 메탈 마스크에 대하여 상대적으로 이동하는 것인 태양 전지의 전극 형성 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 스키지 헤드는, 상기 개구부 및 상기 가교부의 정렬 방향에 대하여 직교하는 방향을 따라 상기 스키지의 길이 방향이 연장하도록, 상기 메탈 마스크에 대하여 상대적으로 배치되고,
    상기 스키지는, 상기 개구부 및 상기 가교부의 정렬 방향을 따라서 상기 메탈 마스크에 대하여 상대적으로 이동하는 것인 태양 전지의 전극 형성 시스템.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 전극은 상기 스크린 인쇄 공정과 상기 소성 공정을 한번 행하는 것에 의해 형성되는 것인 태양 전지의 전극 형성 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 전극의 단면 형상의 애스팩트비는 1.0 이상인 것인 태양 전지의 전극 형성 시스템.
  5. 태양 전지에 이용되는 기재의 전극을 형성하기 위한 태양 전지의 전극 형성 방법으로서,
    상기 기재의 표면의 일부를 덮도록 구성된 피복부, 상기 기재의 일부가 이로부터 노출되도록 구성된 복수의 개구부, 및 상기 개구부 사이에서 회로 패턴의 길이 방향에 대하여 교차하는 방향을 따라서 설치된 가교부를 포함하는 메탈 마스크를 상기 기재의 표면에 적재시키고 나서, 상기 메탈 마스크의 상면에 대하여 주어진 길이의 스키지를 상대적으로 슬라이드시키면서, 상기 전극을 형성하는 페이스트를 카트리지식의 스키지 헤드에 의해 상기 메탈 마스크의 상면에 주어진 압력으로 공급할 때, 상기 스키지가 상기 메탈 마스크에 대하여 상대적으로 이동하는 것인 스크린 인쇄 공정; 및
    상기 스크린 인쇄 공정 후에, 상기 기재의 표면에 상기 페이스트가 주어진 구성으로 실려 소성되어, 상기 페이스트를 상기 전극으로서 형성하는 소성 공정
    을 포함하는 태양 전지의 전극 형성 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 스키지가, 상기 개구부 및 상기 가교부의 정렬 방향에 대하여 직교하는 방향을 따라 상기 스키지의 길이 방향이 연장하도록, 상기 메탈 마스크에 대하여 상대적으로 배치된 후, 상기 스키지는 상기 개구부 및 상기 가교부의 정렬 방향을 따라서 상기 메탈 마스크에 대하여 상대적으로 이동하는 것인 태양 전지의 전극 형성 방법.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서, 상기 전극은 상기 스크린 인쇄 공정과 상기 소성 공정을 한 번 행하는 것에 의해 형성되는 것인 태양 전지의 전극 형성 방법.
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