KR20130108593A - 개별 셀들로 박막 기기를 분할하는 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

하부 전극 층인 제1 층, 활성층인 제2 층 및 상부 전극 층인 제3 층을 지니는 박막 기기를 상호연결 구조들에 의해 전기적으로 상호 직렬 연결되는 개별 셀들로 분할하는 방법 및 장치가 제공되고, 상기 층들 각각은 상기 박막 기기상에 연속되며, 각각의 셀이 폭(W)을 지닌다. 상기 셀들의 분할 및 인접 셀들 간의 상호연결 구조들의 형성은 상기 박막 기기상에서의 전후의 통과 시퀀스로 한번에 2개 이상의 상호연결 구조를 작동시키도록 이루어진 프로세스 헤드에 의해 수행되며, 상기 프로세스 헤드는, a) 상기 제1, 제2 및 제3 층들을 통해 제1 절단 부분을 만드는 단계; b) 상기 제2 및 제3 층들을 통해 상기 제1 절단 부분에 인접한 제2 절단 부분을 만드는 단계; c) 상기 제3 층을 통해 상기 제2 절단 부분에 인접하고 상기 제2 절단 부분의 반대 측면 상에서 상기 제1 절단 부분에 인접한 제3 절단 부분을 만드는 단계; d) 제1 잉크 젯 인쇄 헤드를 사용하여 상기 제1 절단 부분 내에 비-도전 재료를 적층하는 단계; 및 e) 제2 잉크 젯 인쇄 헤드를 사용하여 도전 재료를 가하여 상기 제1 절단 부분에 비-도전 재료를 메우고 상기 제2 절단 부분을 완전하거나 부분적으로 충전함으로써 상기 제1 층 및 상기 제3 층 사이의 전기적 접속을 형성하는 단계;를 수행하고, 상기 단계 a)는 단계 d)보다 먼저 수행되고, 단계 d)는 단계 e)보다 먼저 수행되며 단계 b)는 단계 e)보다 먼저 수행되고(이와는 달리 상기 박막 기기를 가로지르는 프로세스 헤드의 단일 통과시 임의의 순서로 수행될 수 있음). 상기 박막 기기는 태양 전지 패널, 조명 패널 또는 배터리일 수 있다.

Description

개별 셀들로 박막 기기를 분할하는 방법 및 장치{Method and apparatus for dividing thin film device into separate cells}
본 발명은 전기적 개별 셀들을 형성하고 이러한 전기적 개별 셀들을 직렬로 상호연결하여 여러 박막 기기를 제조하는 스크라이빙 및 잉크 젯 인쇄 기법들을 사용하는 프로세스에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 상기 전기적 개별 셀들을 형성하고 하부 전극 재료, 반도체 재료 및 상부 전극 재료로 이루어진 연속 층들을 지니는 태양 전지 패널들의 구조들을 상호 직렬 연결하는 신규의 방법을 기술한다. 본 발명은 상기 프로세스가 순차적인 층간 스크라이브 정렬에 관련된 문제들을 제거하기 때문에 유연한(flexible) 기재들 상에 형성되는 태양 전지 패널들에 특히 적합하다. 상기 방법은 또한 조명 패널들 및 배터리들과 같은 다른 박막 기기들의 제조에 적합하다. 본 발명은 또한 위에서 기술한 방법을 수행하는 장치에 관한 것이다.
박막 태양 전지 패널들에서 셀들을 형성 및 상호연결하는 일반적인 방법은 순차적인 층 피복 및 레이저 스크라이빙 프로세스들을 포함한다. 그러한 구조를 이루기 위해, 3가지의 개별 피복 프로세스 및 3가지의 개별 레이저 프로세스가 대개 필요하다. 이하에서 설명되는 바와 같은 각각의 피복 단계 다음에 이어지는 레이저 단계로 이루어지는 6 단계 시퀀스로 이러한 프로세스들을 수행하는 것이 일반적이다.
a) 전체 기재 표면상에 얇은 하부 전극 재료 층을 적층한다. 상기 기재는 유리(glass)인 것이 일반적이지만 또한 중합체 시트일 수 있다. 이러한 하부 전극 재료 층은 종종 산화 주석(SnO2), 산화 아연(ZnO) 또는 인듐 주석 산화물(indium tin oxide; ITO)과 같은 투명한 도전 산화물이다. 때로는 상기 하부 전극 재료 층이 몰리브덴(molybdenum; Mo)과 같은 불투명한 금속이다.
b) 연속된 박막을 전기적으로 분리된 셀 영역들로 분리시키도록 하부 전극 재료 층을 통해 전형적으로는 5-10mm 간격으로 정확히 패널 표면을 가로질러 나란한 라인들을 레이저 스크라이빙한다.
c) 전체 기재 영역 상에 활성 전기 생성 층을 적층한다. 이러한 층은 단일의 비정질 실리콘 층 또는 비정질 실리콘 및 미소결정질 실리콘으로 이루어진 이중층(double layer)으로 이루어질 수 있다. 텔루르화 카드뮴(cadmium telluride; CdTe)/황화 카드뮴(cadmium sulphide; CdS) 및 구리 인듐 갈륨 비화물(copper indium gallium di-selenide; CIGS)과 같은 다른 반도체 재료들의 층들이 또한 사용된다.
d) 하부 전극 재료를 손상시키지 않고 상기 제1 전극 층 내의 초기 스크라이브들과 나란하고 가능한 한 상기 제1 전극 층 내의 초기 스크라이브들에 근접해서 이러한 활성층 또는 층들을 통해 라인들을 레이저 스크라이빙한다.
e) 전체 패널 영역 상에 제3 상부 전극 층, 종종 알루미늄과 같은 금속 또는 ZnO와 같은 투명 도체를 적층한다.
f) 상기 상부 전극 층의 전기 연속성(electrical continuity)을 단절하도록 이러한 제3 층 내의 라인들을 다른 라인들에 근접하고 다른 라인들에 나란하게 레이저 스크라이빙한다.
일반적으로는, 이러한 단계들 각각 사이에서 상이한 환경들(예컨대 진공 또는 대기 환경) 사이로 기재를 이동할 필요가 있다.
레이저 분리가 이어지는 이러한 적층 절차는 패널을 다수의 길고 좁은 개별 셀들로 쪼개고 상기 패널을 이루고 있는 모든 셀들 사이에 전기적 직렬 연결이 이루어지게 한다. 이러한 방식으로, 전체 패널에 의해 생성되는 전압은 각각의 셀 내에서 형성된 전위와 셀들의 개수를 곱하여 구해진다. 패널들은 전형적으로 50-100개의 셀로 분할됨으로써 전체 패널 출력 전압이 50 내지 100 볼트 범위에 있게 되는 것이 전형적이다. 각각의 셀의 폭은 5-15mm이고 각각의 셀의 길이는 1000mm인 것이 전형적이다. 이러한 다단계 태양 전지 패널 제조 방법에서 사용되는 프로세스들의 완전한 설명이 JP10209475에 제시되어 있다.
개별 층 피복 단계들 중 일부를 결합함으로써 태양 전지 패널들을 만드는 이러한 다단계 프로세스를 단순화하도록 하는 방안들이 고안되어 왔다. 이는 기재가 진공으로부터 대기 환경으로 이동되어야 하는 횟수를 줄임으로써 층의 품질이 개선되고 태양 전지 패널의 효율이 높아질 가능성이 있다. US6919530, US6310281 및 US2003/0213974A1 모두에는 레이저 스크라이빙이 수행되기 전에 3개의 필요한 층 중 2개의 층이 피복되는 태양 전지 패널들의 제조 방법들이 개시되어 있다. 하부 전극 층 및 활성층(또는 층들)은 순차적으로 적층된 다음에 양자 모두의 층들이 차후에 절연 재료로 충전되는 그루브(groove)를 형성하도록 함께 레이저 스크라이빙된다. US6310281 및 US2003/0213974A1의 경우에는 이러한 그루브 충전이 잉크 젯 인쇄에 의해 수행되는 것이 제안되어 있다. 상기 그루브 충전 다음에는, 상기 상호연결 절차가 위에서 설명한 바와 같이 활성층을 통한 레이저 스크라이브, 상부 전극 층의 적층 및 셀들을 분리하도록 하는 상부 전극 층의 최종 스크라이브를 통해 이루어진다.
임의의 레이저 스크라이빙이 수행되기 전에 3개의 모든 층이 피복되는 방안이 또한 제안되어 왔다. WO 2007/044555 A2에는 3개의 층으로 이루어진 완전한 적층이 하나의 프로세스 시퀀스로 피복되고 이 다음에 레이저 스크라이브들이 상기 적층 내에 그리고 상기 적층을 통해 만들어지는 태양 전지 패널의 제조 방법이 개시되어 있다. 레이저 스크라이브가 2개의 상이한 깊이를 갖는 단일 스크라이브로 이루어지기 때문에 상기 레이저 스크라이브 프로세스는 복잡하다. 상기 레이저 스크라이브의 제1 측면 상에는 하부 전극 층을 셀들의 한정을 위해 전기적으로 분리시키도록 레이저가 기재에 이르기까지 3개의 층으로 이루어진 완전한 적층을 정확히 관통하는 반면에, 상기 레이저 스크라이브의 제2 측면 상에는 하부 전극 층 재료의 레지(ledge)가 노출된 영역을 남겨두도록 레이저가 단지 상부 및 활성층들만을 관통한다. 기재에 이르기까지 관통하는 상기 레이저 스크라이브의 제1 측면에 절연 재료가 국부적으로 가해져서 상기 절연 재료가 상기 레이저 스크라이브의 제1 측면 상에서 하부 전극 층의 에지 및 활성층의 에지를 도포하게 된다. 이 다음에는, 도전 재료가 상기 레이저 스크라이브 내에 적층됨으로써 상기 도전 재료가 이전에 가해진 절연 재료를 메우고 상기 제1 측면 상의 상부 전극 층을 상기 제2 측면 상의 하부 전극 재료의 레지에 접속시켜 주게 된다.
WO2007/044555A2에 개시된 프로세스는 복잡하고 신중한 제어를 필요로 한다. 이중 레벨 레이저 스크라이브 프로세스의 제2 스테이지 동안 생성되는 잔해물은 하부 전극 재료의 레지의 인접한 상부 표면상에 적층됨으로써 불량한 전기적 접속을 야기할 가능성이 있다. 상기 레이저 스크라이브의 제1 측면 상에서 절연 재료가 정확히 제 위치에 배치되고 하부 전극 재료의 레지 상부에 어떠한 재료도 적층되지 않게 하기 위해서는 고도의 제어가 필요하다. 도전 재료가 정확히 배치되어 상기 레이저 스크라이브의 제2 측면 상에서 상부 전극과 접촉하지 않게 하기 위해서는 고도의 정밀도가 필요하다. 이러한 모든 이유들 때문에, 이러한 방법에 의해서는 고신뢰도로 셀 접속들이 이루어질 수 있는 가망이 없다.
그러므로, 3개의 층들로 이루어진 완전한 적층으로부터 출발하지만 신속하고, 간단하며 신뢰성 있는 방식으로 셀 상호연결 구조들을 만들게 하는 태양 전지 패널들 등을 위한 새로운 셀 형성 및 상호연결 프로세스가 필요하다.
그러한 프로세스는 또한 조명 패널들 또는 배터리들과 같은 다른 박막 기기들의 제조를 위한 셀들의 형성 및 상호 직렬 연결에 적용가능할 것이다. 태양 전지 패널들과 같이, 그러한 기기들은 하부 전극 층, 활성층 및 상부 전극 층으로 이루어지며, 이들 모두는 단단하거나 유연한 기재상에 적층된다. 기본적인 단일 셀 전압보다 높은 전압에서의 작동은 상기 기기를 다수의 셀로 분할하고 상기 셀들을 직렬로 연결함으로써 이루어질 수 있다. 본원 명세서에서 제안되는 레이저 및 잉크 젯 셀 형성 및 상호연결 장치는 그러한 작동에 적합하다.
조명 패널들의 경우에, 상부 및 하부 전극들은 태양 전지 패널들 용으로 사용되는 재료들과 유사한 재료들(예컨대 TCO들 또는 금속들)일 가능성이 있지만 활성 재료들은 다루기 매우 어렵다. 이 경우에, 활성층들은 유기 재료들일 가능성이 매우 높지만 무기 재료들이 또한 가능하다. 활성 유기 층들은 저분자량 물질들(소위 OLED들) 또는 고분자량 중합체들(소위 P-OLED들)에 기반을 둔 것들이다. 홀(hole) 및 전자 전달 층들은 대개 활성 발광 층들과 관련이 있다. 이러한 조명 패널들의 경우에, 작동은 저전압에서 이루어지고 모든 층들이 얇으므로 본원 명세서에서 개시되는 상호연결 프로세스가 상기 패널을 셀들로 분할하고 이들을 직렬로 연결하여 실질적으로 높은 전압에서 작동할 수 있게 하는데 이상적이다.
박막 배터리들의 경우에, 층들이 종종 훨씬 복잡하다. 리튬 이온 기술에 기반을 둔 박막 배터리의 경우에, 하부 층은 2개의 구성요소, 즉 전류 수집을 위한 금속 층 및 음극(cathod)으로서의 기능을 하는 리튬 코발트 산화물(lithium Cobalt Oxide; LiCoO3) 층을 지닌다. 상부 층은 또한 2개의 구성요소, 즉 전류 수집을 위한 금속 층 및 양극(anode)으로서의 기능을 하는 주석 니트라이드(Tin Nitride; Sn3N4) 층을 지닌다. 이러한 2개의 층 사이에는 활성층, 즉 LiPON(Lithium Phosphorus Oxynitride) 전해질이 있다. 그러한 배터리들의 경우에, 작동은 저전압에서 이루어지며 모든 층들이 얇으므로 본원 명세서에서 개시되는 상호연결 프로세스가 상기 배터리를 셀들로 분할하고 이들을 직렬로 연결하여 실질적으로 높은 전압에서 작동할 수 있게 하는데 이상적이다.
본원 출원인은 조기(공개되지 않은) 특허 출원에서 박막 태양 전지 패널을 개별 셀들로 분할하고 이러한 셀들을 전기적으로 직렬 연결하는 방법 및 장치를 제안하였다. 상기 장치는 3개의 레이저 빔 및 2개의 유체 노즐을 결합한 프로세스 헤드를 사용하였다. 상기 프로세스 헤드 상의 이러한 5개 모두의 구성요소들은 2개의 인접한 셀 사이에 단일 상호연결 구조를 취함으로써 상기 태양 전지 패널을 가로지르는 프로세스 헤드의 단일 통과로 단일 상호연결 구조가 만들어지게 한다. 그리고나서, 다른 상호연결 구조들은 상기 상호연결 방향과 수직인 방향으로 셀 폭, 또는 셀 폭의 배수들과 동일한 거리들 만큼 상기 프로세스 헤드를 스텝 이동하고 다시 상기 패널을 가로질러 상기 프로세스 헤드를 횡단함으로써 형성된다.
본 발명은 조기(공개되지 않은) 특허 출원에서 제안되는 방법 및 장치의 개선을 제공한다.
본 발명의 제1 실시태양에 의하면, 하부 전극 층인 제1 층, 활성층인 제2 층 및 상부 전극 층인 제3 층을 지니는 박막 기기를 상호연결 구조들에 의해 전기적으로 상호 직렬 연결되는 개별 셀들로 분할하는 방법이 제공되고, 상기 층들 모두는 상기 박막 기기상에 연속되며, 상기 셀들의 분할 및 인접 셀들 간의 상호연결 구조들의 형성은 한번에 2개 이상의 상호연결 구조를 작동시킬 수 있으며 상기 박막 기기상에서의 전후(to and fro)의 통과 시퀀스로 각각의 상호연결 구조의 형성시,
a) 상기 제1, 제2 및 제3 층들을 통해 제1 절단 부분을 만드는 단계;
b) 상기 제2 및 제3 층들을 통해 상기 제1 절단 부분에 인접한 제2 절단 부분을 만드는 단계;
c) 상기 제3 층을 통해 상기 제2 절단 부분에 인접하고 상기 제2 절단 부분의 반대 측면 상에서 상기 제1 절단 부분에 인접한 제3 절단 부분을 만드는 단계;
d) 제1 잉크 젯 인쇄 헤드를 사용하여 상기 제1 절단 부분 내에 비-도전 재료를 적층하는 단계; 및
e) 제2 잉크 젯 인쇄 헤드를 사용하여 도전 재료를 가하여 상기 제1 절단 부분에서 비-도전 재료를 메우고 상기 제2 절단 부분을 완전하거나 부분적으로 충전함으로써 상기 제1 층 및 상기 제3 층 사이의 전기적 접속이 이루어지게 하는 단계;
를 수행하도록 이루어진 프로세스 헤드에 의해 수행되며,
상기 단계 a)는 단계 d)보다 먼저 수행되고, 단계 d)는 단계 e)보다 먼저 수행되며 단계 b)는 단계 e)보다 먼저 수행되고(이와는 달리 상기 단계들이 임의의 순서로 수행될 수 있음), 상기 박막 기기상에서 상기 프로세스 헤드를 적어도 한번 통과시키는 동안, 상기 단계들 중 적어도 2가지의 단계가 수행되며, 각각의 단계는 개별 상호연결 구조들 상에서 수행된다.
본 발명의 제2 실시태양에 의하면, 하부 전극 층인 제1 층, 활성층인 제2 층 및 상부 전극 층인 제3 층을 지니는 박막 기기를 상호연결 구조들에 의해 전기적으로 상호 직렬 연결되는 개별 셀들로 분할함으로써, 인접한 상호연결 구조들이 거리(W) 만큼 서로 이격되게 하는 장치가 제공되며, 상기 층들 모두가 상기 박막 기기상에 연속되고, 각각의 셀이 폭(W)을 지니며, 상기 장치는,
a) 상기 제1, 제2 및 제3 층들을 통한 제1 절단 부분, 상기 제1 절단 부분에 인접한 상기 제2 및 제3 층들을 통한 제2 절단 부분 및 상기 제2 절단 부분에 인접하고 상기 제2 절단 부분의 반대 측면 상에서 상기 제1 절단 부분에 인접한 상기 제3 층을 통한 제3 절단 부분을 만드는 하나 이상의 절단기 유닛들;
b) 상기 제1 절단 부분 내에 비-도전 재료를 적층하는 제1 잉크 젯 인쇄 헤드; 및
c) 도전 재료를 가하여 상기 제1 절단 부분에서 비-도전 재료를 메우고 상기 제2 절단 부분을 완전하거나 부분적으로 충전함으로써 상기 제1 층 및 제3 층 사이의 전기적 접속이 이루어지게 하는 제2 잉크 젯 인쇄 헤드;
가 상부에 제공되어 있는 프로세스 헤드를 포함하며,
상기 하나 이상의 절단기 유닛들 및 상기 제1 및 제2 잉크 젯 인쇄 헤드들은 거리(W)(그의 배수들) 만큼 서로 이격되어 있음으로써 상기 프로세스 헤드가 한번에 2개 이상의 상호연결 구조를 작동시킬 수 있고,
상기 장치는,
d) 상기 박막 기기에 대하여 상기 프로세스 헤드를 이동하는 구동 수단; 및
e) 상기 박막 기기에 대한 상기 프로세스 헤드의 이동을 제어하고 상기 하나 이상의 절단기 유닛들 및 상기 제1 및 제2 잉크 젯 인쇄 헤드들을 작동시켜 상기 박막 기기를 개별 셀들로 분할하는 것 및 상기 상호연결 구조들의 형성이 상기 박막 기기상에서의 전후의 상기 프로세스 헤드의 통과 시퀀스로 수행될 수 있게 하는 제어 수단;
을 또 포함한다.
따라서, 본 발명에서는, 3개의 레이저 빔 및 2개의 유체 노즐이 한번에 2개 이상의 상호연결 구조상에서 작동하도록 상기 프로세스 헤드 상에 3개의 레이저 빔 및 2개의 유체 노즐이 위치해 있다. 셀들은 5 내지 10 mm 폭인 것이 전형적이기 때문에 상기 레이저 빔들 및 유체 노즐들은 이러한 거리 만큼 또는 이러한 거리의 배수들 만큼 분리되어 있다. 3가지의 레이저 프로세스 및 2가지의 잉크 젯 프로세스를 모두 구비하는 완전한 상호연결 구조의 형성은 조기(공개되지 않은) 출원에서와 같이 단일 통과보다는 오히려) 여러 번 패널을 가로지르는 상기 프로세스 헤드의 통과를 필요로 한다. 단지 3가지의 레이저 프로세스 모두 및 양자 모두의 잉크 젯 프로세스가 각각의 개별 상호연결 구조상에서 수행된 경우에만, 상기 통과가 마무리된다.
상기 조기 출원과 비교해 볼 때 본 발명의 현저한 이점은 상기 프로세스 헤드가 패널 상에서 어느 이동 방향으로도 작동하면서 레이저 빔들 및 유체 노즐들의 간단한 배치를 유지할 수 있다는 점이다. 상기 조기 출원은 양방향의 가능성을 언급하고 있지만 이는 2개의 유체 노즐 집합을 필요로 하는데, 하나의 유체 노즐 집합은 상기 프로세스 헤드의 한 이동 방향으로 작동하는 것이며 다른 하나의 유체 노즐 집합은 상기 프로세스 헤드의 한 이동 방향과는 반대 방향으로 작동하는 것이다. 본 발명은 이러한 중복에 대한 필요성을 회피한다.
본 발명의 바람직하고 선택적인 특징들은 예시된 실시예들의 설명 및 본원 명세서의 첨부된 특허청구범위로부터 자명해질 것이다.
본원 명세서에서는 '스크라이빙(scribing)' 및 '절단(cutting)'이라는 용어가 교체해서 사용될 수 있다. 이하 본 발명의 상세한 설명에서는, 여러 층을 통해 절단 부분들을 형성하는데 사용되는 절단기 유닛들은 모두 레이저들에 기반을 둔 것들이며, 상기 레이저들로부터의 빔들은 재료를 제거하고 없앰으로써 분리된 절단 부분들을 형성하는데 초점이 맞춰진다(즉, 레이저 스크라이빙(laser scribing)). 이는 상기 절단 부분들을 형성하기 위한 바람직한 방법이지만 다른 절단 방법들이 또한 사용될 수 있다. 절단 부분들을 형성하는 변형적인 방법은 미세 와이어들 또는 스타일러스(stylus)들을 통한 기계적 스크라이빙이다. 그러한 기계적 스크라이빙은 상기 제1, 제2 또는 제3 절단 부분 중 일부 또는 모두를 형성하기 위한 레이저 스크라이빙 또는 절단 대신에 사용될 수 있다.
W0 2007/044555 A2에 개시된 발명과 같이, 본 발명은 3개의 층으로 이루어진 완전한 적층을 지니는 박막 기기의 프로세싱을 포함하지만 차후의 층 절단 및 잉크 젯 프로세싱은 WO 2007/044555 A2에 개시된 것에 비해 덜 복잡하며 훨씬 더 견고하다. WO 2007/044555 A2에서와 같이, 3개 모두의 피막들이 임의의 층 절단 또는 잉크 젯을 통한 재료의 적층 전에 순차적으로 도포된다. 이상적으로는, 이러한 피막들이 단일 진공 프로세스에서 도포될 수 있지만, 이는 필수적이지 않다. 본 발명의 요점은 상기 피막들의 적층 다음에 단일 결합 층 절단 및 잉크 젯 프로세스가 셀 상호연결 구조들을 만드는데 사용된다는 점이다. "단일 결합 프로세스(single combined process)"는 절단 프로세스들 모두 및 관련 잉크젯 기반 재료 적층 프로세스들 모두가 기재 표면과 나란한 면에서 그리고 셀들 간의 경계(boundary)와 나란한 방향으로 태양 전지 패널 전체 또는 일부를 가로지르는 통과 시퀀스로의 프로세스 헤드의 이동을 통해 수행된다는 것을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 하나 이상의 셀 상호연결 구조들을 만드는데 필요한 모든 절단기 유닛들 및 모든 잉크 젯 인쇄 헤드들은 단일 프로세스 헤드에 부착됨으로써 모든 아이템들이 상기 태양 전지 패널을 가로질러 동일한 속도로 함께 이동된다.
여러 층 절단 프로세스들 및 여러 잉크 젯 적층 프로세스들이 기재에 적용되는 시퀀스는 사용되는 재료들에 따라 달라질 수 있다. 여러 층 절단기 유닛들 및 잉크 젯 인쇄 헤드들은, 프로세스 헤드가 기재상에서의 통과 시퀀스로 이동함에 따라 원하는 시퀀스가 이루어지도록 하는 프로세스 헤드 위치들에 부착된다.
예시를 간략하게 하기 위해, 이하에서는 층 절단 프로세스들이 레이저 제거(laser ablation)를 참조하여 설명될 것이다. 그러나, 여기서 유념해야 할 점은 이러한 레이저 절단 또는 레이저 스크라이빙 프로세스들 모두 또는 일부가 위에서 언급한 바와 같은 기계적 스크라이빙 프로세스(또는 다른 절단 프로세스)로 대체 될 수 있다.
인접한 제1 및 제2 셀들 간에 단일의 셀 상호연결 구조를 형성하기 위하여, 상기 프로세스 헤드에 부착된 3개의 인접 빔 공급 유닛들에 의해 공급되는 3개의 인접 레이저 빔들은 여러 층들의 서로 다른 깊이들에 대하여 3개의 나란한 인접 스크라이브를 만들도록 상기 셀들 간의 경계와 나란한 방향으로 기재에 대하여 함께 이동된다. 첫 번째 레이저 빔은 제1 셀의 에지를 한정하는 제1 스크라이브를 만든다. 이러한 첫 번째 스크라이브는 기재에 이르기까지 모든 층들을 관통한다. 상기 제1 스크라이브의 제2 셀 측면 상에 위치해 있는 제2 레이저 빔은 하부 전극 층을 제외한 모든 층들을 관통하는 제2 스크라이브 라인을 만든다. 상기 제2 스크라이브의 제2 셀 측면 상에 있는 제3 레이저 빔은 상부 전극 층을 관통하는 제3 스크라이브를 만든다. 상기 제3 스크라이브만이 제3 층을 관통하는데 필요하지만, 실제로는 상기 제3 스크라이브가 또한 상기 제2 층을 통해 부분적으로나 완전히 연장될 수 있다(그래서 상기 제2 스크라이브와 깊이 면에서 유사하다). 이러한 제3 스크라이브는 상기 제2 셀의 범위를 한정한다. 이러한 3가지의 레이저 프로세스가 수행되는 정확한 순서는 중요하지 않지만 바람직한 순서들이 이하에 논의되어 있다.
제1 잉크 젯 인쇄 프로세스는 상기 레이저 프로세스들 중 일부 또는 모두 다음에 수행된다. 이러한 제1 인쇄 프로세스의 경우에, 제1 잉크 젯 헤드는 제1 레이저 스크라이브를 충전하는 절연 잉크의 미세 라인을 인쇄하도록 이루어진 적어도 하나의 노즐을 가지고 기재 표면을 가로질러서 이동한다. 이러한 잉크는 열 경화 타입일 수 있으며 이 경우에는 적층 직후에 열이 적층된 액체에 국부적으로 가해져서 상기 제1 스크라이브를 충전하는 고체 절연 재료 라인을 만들도록 상기 절연 잉크가 경화하게 된다. 변형적으로는, 모든 레이저 및 잉크 젯 프로세스들 다음에, 열이 기재 전체에 가해져서 기재상의 제1 스크라이브들 모두를 충전하는 고체 절연 재료 라인들을 만들도록 절연 잉크 라인들이 경화하게 된다. 이러한 전체 기재 경화 프로세스는 레이저 스크라이빙 및 잉크 적층 프로세스들을 수행하는 동일한 장치상에서 이루어질 수 있지만 실제로는 이러한 경화가 별도의 장치상에서 수행될 가능성이 높다.
상기 절연 잉크는 또한 UV 경화 타입일 수 있다. 이러한 경우에 경화는 UV 램프 또는 다른 적합한 UV 광원을 사용하여 수행되는데, 이 경우에는 UV 방사선이 적층 직후에 적층된 액체에 국부적으로 가해져서 제1 스크라이브를 충전하는 고체 절연 재료 라인을 만들도록 상기 절연 잉크가 경화하게 된다. 상기 스크라이브에서의 절연층 깊이는 가능한 한 연속되고 어떠한 핀홀(pinhole)도 갖지 않을 정도로 작다. 절연 재료 라인의 폭은 상기 절연 재료 라인이 제1 스크라이브의 제1 셀 측면 상의 2개의 노출된 하부 층들과 완전히 접촉함으로써 이러한 층들이 차후에 제2 잉크 젯 인쇄 프로세스에서 가해지는 재료로부터 보호되도록 이루어진다. 상기 제1 스크라이브의 양 측면들 상에 넘칠 정도로 충전하는 어느 정도의 절연 잉크는 허용되며 심지어는 바람직할 수도 있지만 측면 과잉 충전 정도는 상기 제1 스크라이브의 폭보다 작은 값으로 유지되어야 하는 것이 이상적이다.
상기 제2 잉크 젯 인쇄 프로세스는 상기 레이저 프로세스들 모두 또는 일부 다음에 그리고 상기 제1 잉크 젯 인쇄 프로세스 다음에 수행된다. 이러한 제2 잉크 젯 인쇄 프로세스의 경우에, 제2 잉크 젯 헤드는 상기 제1 레이저 스크라이브에 절연 잉크 재료를 포격하고 제2 스크라이브에 집어넣음으로써 제2 셀의 하부 전극 층 재료와 전기적으로 접촉하도록 상기 제1 레이저 스크라이브의 제1 셀 측면 상의 상부 전극 재료와 전기적으로 접촉하기에 충분히 넓은 도전 잉크 대역을 인쇄하도록 이루어진 적어도 하나의 노즐을 가지고 기재 표면상에서 이동된다. 상기 제1 스크라이브 내의 절연 잉크는 도전 잉크를 가하는 시간에 경화될 수도 있고 경화되지 않을 수도 있다. 상기 절연 잉크가 경화되지 않은 경우에 상기 도전 잉크의 조성은 용매가 경화되지 않은 절연 잉크 재료를 그다지 동요시키거나 용해시키지 않도록 이루어진다. 상기 도전 잉크는 열경화 타입일 가능성이 있으며 이 경우에는 모든 레이저 및 잉크 젯 프로세스들 다음에, 열이 전체 기재에 가해져서 고체 도전 재료 대역들을 형성하도록 도전 잉크 대역들이 경화하게 된다. 이러한 방식으로, 한 셀 내의 상부 전극을 다른 셀 내의 하부 전극 층을 연결하는 전기 도전 브리지들이 형성된다. 도전 층의 깊이는 가능한 한 견고하고 충분히 낮은 전기 저항을 갖도록 작다. 도전 재료 라인의 폭은 도전 재료 라인이 상기 제1 스크라이브의 제1 셀 측면 상의 제1 셀 상부 전극 재료 영역과 완전히 접촉하고 상기 제2 스크라이브를 완전히 충전하도록 이루어진다. 상기 제1 스크라이브의 제1 셀 측면 및 상기 제2 스크라이브의 제2 셀 측면 상에 넘칠 정도로 충전하는 어느 정도의 도전 잉크는 허용되며 심지어는 바람직할 수 있지만 측면 과잉 충전 정도는 상기 스크라이브 폭보다 작은 값으로 유지되어야 하는 것이 이상적이다.
3개의 분리된 레이저 스크라이브가 사용되기 때문에 각각의 스크라이브에 대하여 레이저 프로세스 매개변수들을 개별적으로 최적화하여 기재 또는 하부 층 손상 가능성을 제거하고, 층들 간의 전기적 단락들을 형성할 위험성을 감소시키며 잔해물 적층(debris depostion)을 최소화하는 것이 가능하다.
헤드의 이동 방향에 대하여 수직인 이격된 위치들에서(또는 그에 대한 각도로) 개별 빔 공급 헤드들을 프로세스 헤드에 부착하는 것이 가능하므로 상기 잉크 젯 헤드들의 위치들은 기재상에서의 프로세스 헤드의 통과 시퀀스로 프로세스들이 기재에 적용되는 시퀀스를 한정한다. 5가지의 프로세스에 대한 바람직한 시퀀스는,
a. 상기 제1 셀의 범위를 한정하도록 하는 기재 표면에 이르기까지 모든 층들을 통한 제1 레이저 스크라이브;
b. 상기 제1 레이저 스크라이브에 절연 잉크를 적층하도록 하는 제1 잉크 젯 프로세스;
c. 상기 하부 전극 층에 이르기까지 2개의 상부 층들을 통한 제2 레이저 스크라이브 프로세스;
d. 상기 절연 잉크 상에 도전 잉크 대역을 가하여 상기 제1 셀 측면 상의 상부 전극에서부터 상기 제2 셀 측면 상의 하부 전극에 이르기까지 도전 브리지를 형성하도록 하는 제2 잉크 젯 프로세스;
e. 상기 제1 및 제2 셀들을 분리하여 상기 제2 셀의 범위를 한정하도록 하는 상기 상부 전극 층을 통한 제3 레이저 스크라이브 프로세스. 위에 나타낸 바와 같이, 이러한 제3 스크라이브는 또한 상기 제2 층을 통해 부분적으로 또는 완전히 연장될 수 있지만 상기 제1 층을 관통해선 안 된다.
이러한 레이저 및 잉크 젯 프로세스들의 시퀀스를 통해, 적층을 이루는 하부 층들은 노출 바로 전까지 조기 출원의 프로세스들에서 생기는 레이저 제거 잔해물 및 부유 잉크(stray ink) 재료들로부터 보호되며 전체 셀 상호연결 프로세스가 매우 견고해진다.
예를 들면, 상기 제1 레이저 프로세스에 의해 생성된 일부 잔해물 및 상기 제1 인쇄 프로세스에 의해 적층된 일부 절연 잉크는 상기 제2 레이저 프로세스가 하부 전극을 노출하도록 완전히 스크라이브한 영역에 있는 기재 표면상에 형성될 수 있다. 상기 제2 레이저 프로세스가 상기 제1 잉크 젯 인쇄 프로세스, 또는 제1 레이저 프로세스보다 앞서 수행되는 경우에, 임의의 부유 잔해물 또는 절연 잉크가 상기 제2 레이저 스크라이브 영역에 들어가서 노출된 하부 전극 층을 오염시킬 수 있다. 상기 제1 레이저 및 제1 잉크 젯 인쇄 프로세스들 양자 모두 후에까지 상기 제2 레이저 프로세스를 방치하는 것은 상기 제2 레이저 스크라이브의 영역 내의 하부 전극 층이 보호되고 제2 레이저 프로세스 동안 레이저가 2개의 상부 층을 제거함에 따라 그러한 영역에서의 임의의 재-적층된 잔해물 및 임의의 절연 잉크가 없게 된다는 것을 의미한다.
다른 한 예로서, 상기 제2 레이저 프로세스에 의해 생성된 잔해물 및 상기 제2 인쇄 프로세스에 의해 적층된 일부 도전 잉크는 상기 제3 레이저 프로세스가 상부 전극 층을 분리하도록 완전히 스크라이브한 영역에 있는 기재 표면상에 형성될 수 있다. 상기 제3 레이저 프로세스가 상기 제2 인쇄 또는 상기 제2 또는 심지어는 제1 레이저 프로세스들보다 앞서 수행되는 경우에, 임의의 부유 잔해물 또는 잉크가 상기 제3 레이저 스크라이브 영역 내의 제2 셀의 상부 표면상에 적층될 수 있으며 상기 스크라이브 영역을 가로지르는 전기적 접속을 야기할 수 있다. 상기 제1 및 제2 레이저 프로세스들 양자 모두 후에까지 그리고 상기 제1 및 제2 인쇄 프로세스들 후에까지 상기 제3 레이저 스크라이브를 방치하는 것은 이러한 상호연결 실패 원인이 제거된다는 것을 의미한다.
일부 프로세스들은 다른 프로세스들보다 먼저 수행되어야 한다.
1) 상기 제1 레이저 프로세스는 항상 상기 제1 인쇄 프로세스보다 먼저 수행되어야 하고;
2) 상기 제1 인쇄 프로세스는 항상 상기 제2 인쇄 프로세스보다 먼저 수행되어야 하며;
3) 상기 제2 레이저 스크라이브는 항상 상기 제2 인쇄 프로세스보다 먼저 수행되어야 한다.
이러한 규칙들 내에서 다른 여러 프로세스 시퀀스들이 가능하지만 위에서 제시된 시퀀스가 바람직하다.
열로 또는 UV로와 같이 유전체 잉크들을 경화시키는 방식이 2가지가 있다. 도전 잉크는 대개 열로 경화된다. 양자 모두의 잉크가 열로 경화되고, 경화되지 않은 유전체 잉크가 가해질 때 상기 경화되지 않은 유전체 잉크가 상기 도전 잉크와 혼합하지 않는 경우에, 전체 경화 프로세스는 절단 및 적층 단계들 후에 별도로 수행될 수 있다. 이러한 경우에, 어떠한 경화 기기도 상기 프로세스 헤드 상에 필요하지 않다. 그러나, 대부분은, 도전 잉크가 적층되기 전에 유전체 잉크를 (열로나 또는 UV로) 경화하는 것이 바람직할 것이다. 이러한 경우에, 경화 기기는 상기 프로세스 헤드 상에 필요하다. 유전체 잉크가 UV로 경화되는 경우에는, 도전 잉크가 대부분은 불투명하기 때문에 도전 잉크가 가해지기 전에 이를 경화시킬 필요가 있다.
상기 제1, 제2 및 제3 절단 부분들을 만들어내는데 사용되는 레이저들은 IR 내지 UV 범위에서(즉, 1080nm에서부터 340nm에 이르기까지의 파장으로) 작동하는 펄스 Q-스위치 타입인 것이 일반적이다. 또한, 그보다는 짧은 파장, 예컨대 250nm에 이르기까지의 파장에서 작동하는 레이저들을 사용하는 것이 가능하다. 가장 간단한 경우에, 단일 상호연결 구조에 연관된 3개 모두의 절단 부분들을 만들어내기 위해 단일 레이저가 단일 초점 렌즈와 함께 사용된다. 그러므로, 이 경우에, 단일 빔을 3개의 성분으로 분할하여 기재 표면상에 3개의 초점을 형성하는 것이 필요하다. 상호연결 구조의 절단 분리는 대체로 (0.1 내지 0.2 mm 범위로) 작으므로 3-방향의 빔 분할을 이루는 바람직한 방법은 단일 초점 렌즈 앞에 위치해 있는 회절 광학 소자(diffractive optical element; DOE) 또는 여러 특정 면을 지닌 프리즘 소자를 사용하는 것이다. 그러한 기기들은 렌즈 초점에서 필요한 값의 초점 분리들을 야기하는 레이저 빔의 부분들에 대한 각도 편위들을 작게 한다. 그러한 기기들은 또한 개별 빔들의 상대적인 전력이 적합한 기기 설계에 의해 설정될 수 있게 한다.
단일 상호연결 구조에 관련된 제1, 제2 및 제3 빔들을 만들어내기 위한 다른 한 바람직한 방법은 2개의 상이한 펄스 레이저 및 단일 초점 렌즈의 사용을 포함한다. 이러한 경우에, 상기 레이저들은 상이한 파장들을 지닐 수 있는데, 이는 종종 하부 재료 층들을 손상시키지 않고 최적화된 상부 층들의 제거에 유리하다. 2개의 레이저가 단일 상호연결 구조에 필요한 3개의 빔을 형성하는데 사용될 경우에, 제1 레이저는 상기 빔들 중 2개의 빔을 형성하는데 사용되고 제2 레이저는 제3 빔을 형성하는데 사용된다. DOE 또는 간단한 바이프리즘(biprism)은 단지 단일 레이저만이 사용되고 상기 단일 레이저로부터의 빔이 3개의 성분으로 분할되는 경우에 위에서 논의된 바와 같은 방식으로 상기 제1 빔을 2개의 성분으로 분할하는데 사용된다. 상기 제2 레이저로부터의 빔은 상기 제1 레이저로부터 만들어진 빔들과 결합되고 모든 빔들은 기재 표면상에 필요한 분리를 갖는 3개의 스폿을 만들어내도록 단일 초점 렌즈를 통과하게 된다. 제1 레이저 및 제2 레이저 간의 편광 또는 파장 차이들을 사용하여 하나의 빔을 투과하고 다른 하나의 빔을 반사하는 특수 미러를 통한 빔 결합이 일반적으로 사용된다. 제1, 제2 및 제3 스크라이브들이 개별 상호연결 구조들 상에서 수행되는 경우에, 개별 렌즈가 각각의 스크라이브에 대해 사용될 수 있다.
서보 모터 구동 스테이지들은 프로세스 헤드에 대해 기재를 이동하는데 사용된다. 작동시, 상기 프로세스 헤드가 고정되고 패널은 기재를 가로지르는 각각의 통과 다음에 직교 방향으로의 단계가 이어지는 셀 방향들과 나란한 방향으로 일련의 선형 이동을 통해 2개의 축에서 이동될 수 있다. 다른 스테이지 배치들이 가능하다. 바람직한 배치는 한 축으로 이동하는 기재 및 다른 한 축으로 이동하는 프로세스 헤드를 지닌다. 프로세스 헤드가 고정 기재상에서 2개의 직교 축에서 이동하는 배치가 또한 가능하다.
본 발명은 전기적 개별 셀들을 형성하고 하부 전극 재료, 반도체 재료 및 상부 전극 재료의 연속 층들을 지니는 태양 전지 패널들의 구조들을 상호 직렬 연결하는 신규의 기법을 사용하는 프로세스가 순차적인 층간 스크라이브 정렬에 관련된 문제들을 제거하기 때문에 유연한 기재들 상에 형성되는 태양 전지 패널들에 특히 적합하다.
본 발명의 다른 바람직하고 선택적인 특징들은 본원 명세서의 첨부된 특허청구범위로부터 자명해질 것이다.
지금부터 첨부도면들을 참조하여 단지 예로써 본 발명을 설명하기로 한다.
도 1은 본원 출원인의 조기(공개되지 않은) 출원에 따른 장치의 일부를 확대하여 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 2a 내지 도 2d는 도 1에 도시된 장치에 의해 기재 표면에 수행되는 바람직한 레이저 및 잉크 젯 프로세스들의 시퀀스를 보여주는 도면들이다.
도 3은 도 1의 프로세스 헤드에 대하여 기재를 2가지 방향으로 이동시키는 장치를 보여주는 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 장치의 부가적인 변형 형태를 확대하여 개략적으로 보여주는 평면도이다.
도 5는 도 1에 도시된 장치의 변형 형태를 확대하여 개략적으로 보여주는 평면도이다.
도 6 내지 도 11은 본 발명에 따른 제1, 제2, 제3, 제4, 제5 및 제6 실시예들을 확대하여 개략적으로 보여주는 평면도들이다.
도 12는 도 4 내지 도 11에 도시된 프로세스 헤드와 같은 프로세스 헤드에 대하여 기재를 2가지 방향으로 이동시키는 장치를 보여주는 도면이다.
도 13은 레이저 또는 레이저들, 잉크 젯 헤드들 및 관련 이동 시스템들의 작동을 제어하는 장치를 보여주는 도면이다.
간략성을 위해, 첨부도면들에는 레이저 제거(laser ablation) 타입인 것으로서 레이저 절단 프로세스들이 예시되어 있다. 그러나, 위에 나타낸 바와 같이, 이러한 레이저 절단 프로세스들 중 일부 또는 모두는 기계적 스크라이빙 프로세스 또는 다른 절단 프로세스로 대체될 수 있다.
도 1: 도 1에는 위에서 언급한 조기(공개되지 않은) 출원에서 제안된 바와 같은 기본 프로세스의 세부들이 도시되어 있다. 태양 전지 패널(1)은 태양 전지 패널(1)을 가로질러 X 방향으로 이동하는 프로세스 헤드(2)를 사용하여 태양 전지 패널(1)의 Y 방향을 따라 복수 개의 셀들로 분할된다. 상기 프로세스 헤드의 확대 도면에는 상기 태양 전지 패널 상의 박막층들 통해 그루브(groove)들(6,7,8)을 각각 스크라이빙하는 3개의 레이저 빔들(3,4,5)이 도시되어 있다. 노즐(9)은 스크라이브(6) 내로 액체 절연 잉크(10)를 가한다. 이러한 잉크는 경화되어야 하며 이는 열에 의해서나 자외선(UV) 활성화에 의해 수행된다. 기기(11)는 IR 램프, IR 다이오드 레이저 또는 다른 IR 레이저 기기와 같은 국부 가열 소스 또는 UV 램프, UV 레이저 다이오드 또는 UV 방사선을 태양 전지 패널 표면에 공급하는 광 가이드(light guide) 중 하나를 나타낸다. 노즐(12)은 도전 잉크(13)를 가하여 상기 액체 절연 잉크(10)를 메움으로써 레이저 스크라이브(6)를 충전하고 레이저 스크라이브(7)에 집어넣는다. 모든 레이저 빔들 및 양자 모두의 노즐들은 상기 태양 전지 패널을 가로질러 X 방향으로 함께 이동하여 단일 통과(single pass)로 단일 상호연결 구조를 이룬다. 상기 프로세스 헤드가 상기 태양 전지 패널을 가로질러 지나간 후에는, 상기 태양 전지 패널(또는 프로세스 헤드)은 인접한 상호접속 구조를 프로세싱하도록 셀 폭 만큼 Y 방향으로 스텝(step) 이동된다. 레이저 그루프(6)가 형성될 때까지는 상기 액체 절연 잉크(10)가 가해질 수 없고 상기 액체 절연 잉크가 가해져서 경화된 후에까지 상기 도전 잉크(13)가 가해질 수 없기 때문에, 당업자라면 도시된 프로세스 헤드 배치가 단지 한 방향으로만 작동할 수 있음을 쉽게 알 수 있다.
도 2: 도 2에는 도 1에 도시된 프로세스 헤드 배치의 타입에 의해 태양 전지 패널 표면에 구조들이 형성되는 시퀀스가 도시되어 있다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 기재(14)는 표면상에 도포된 3개의 층으로 이루어진 적층(15)을 지닌다. 간단히 말해, 이러한 층들은 하부 전극 층, 활성층 및 상부 전극 층이다. 3개의 레이저 빔(3,4,5)이 상기 태양 전지 패널을 가로질러 지나가게 되면 도 2b에 도시된 바와 같이 3개의 스크라이브(6,7,8)가 만들어지게 되는데, 이 경우에 스크라이브(6)는 기재 표면과 같은 거리까지 모든 층들을 관통하고, 스크라이브(7)는 단지 상기 하부 전극 층과 같은 거리까지만 2개의 상부 층을 관통하며 그리고 스크라이브(8)는 적어도 상기 상부 층을 관통하지만 스크라이브(7)에 대하여 중간층을 또한 관통할 수 있다. 도 2c에는 첫 번째 잉크 젯 노즐(9)이 절연 잉크(10)를 가하여 스크라이브(6)를 충전하는 방식이 도시되어 있지만, 도 2d에는 두 번째 잉크 젯 노즐(12)이 도전 잉크(13)를 가하여 절연 잉크를 메우고 스크라이브(7)에 집어넣음으로써 스크라이브(6)의 좌측에 대한 셀 상의 상부 전극 층에서부터 스크라이브(6)의 우측에 대한 셀에서의 스크라이브(7)의 하부에 있는 하부 전극 층에 이르기까지의 전기적 접속이 이루어지게 되는 방식이 도시되어 있다.
도 3: 도 3에는 태양 전지 패널에 대하여 위에서 설명한 프로세스 헤드를 이동시키기 위한 하나의 가능한 장치가 도시되어 있다. 패널(1)은 서보-모터(18)에 의해 구동되는 선형 스테이지(17)에 의해 Y 방향으로 이동되고 서보-모터(18')에 의해 구동되는 선형 스테이지(17')에 의해 X 방향으로 이동되는 프로세스 척(process chuck; 16) 상에 지지된다. 레이저(19)로부터의 빔은 미러(mirror)들(20,20')에 의해 프로세스 헤드(2)로 향하게 되는데, 상기 프로세스 헤드(2)에서는 상기 레이저(19)로부터의 빔이 3개의 스크라이브(6,7,8)를 만들어내도록 3개의 성분으로 분할된다. 프로세스 헤드(2)는 또한 2개의 잉크 젯 노즐을 포함한다. 5개 모두의 구성요소들은 상기 패널이 상기 프로세스 헤드 하부에서 X 방향으로 이동됨에 따라 단일 셀 상호연결 구조(22)를 프로세싱하도록 X 방향을 따라 한 라인(21)으로 배치된다. 각각의 셀 상호연결을 위해, 상기 패널은 스크라이브들 및 잉크 가함들의 시퀀스가 정확하도록 상기 프로세스 헤드 하부에서 동일한 방향으로 이동하여야 한다. 그러므로, Y 방향에서의 각각의 패널 단계에서는 상기 패널이 X 방향에서의 동일한 개시 지점으로 다시 이동되어야 한다.
도 4: 도 4에는 여러 상호 연결 구조가 위에서 설명한 프로세스 헤드(2)의 변형 형태의 태양 전지 패널(1) 상에 단일 통과로 동시에 형성될 수 있는 방식이 도시되어 있다. 이는 복수 개(도시된 예에서는 5개)의 타입 3 레이저 빔들을 공급하는 프레임(23)을 사용하여 복수 개의 타입 6 스크라이브들을 형성함으로써 달성되는데, 이 경우에 상기 프레임(23)의 각도는 레이저 빔들(3) 사이의 Y 방향으로의 거리가 셀 피치(또는 셀 피치의 배수)와 정확히 동일하도록 조정된다.
프레임(24)은 복수 개의 타입 4 레이저 빔들을 구비하여 복수 개의 타입 7 스크라이브들을 형성하지만 프레임(25)은 복수 개의 타입 5 레이저 빔들을 구비하여 타입 8 스크라이버들을 형성한다. 프레임(26)은 복수 개의 절연 잉크 공급 노즐들(9)을 구비하고 있으며, 프레임(27)은 복수 개의 잉크 경화 기기들(11)을 구비하고 있고 프레임(28)은 복수 개의 도전 잉크 공급 노즐들(12)을 구비하고 있다.
서로 다른 프레임들(23,24,25)의 상대적인 위치들은 Y 방향으로 설정되고 상기 프레임들은 모두 태양 전지 패널 표면에 대하여 수직인 축을 중심으로 회전됨으로써 3개 모두의 레이저 그루브들(6,7,8) 및 잉크 스트림들(10,13)이 각각의 상호연결 구조에 대하여 정확하게 위치하게 된다. 그러므로, 상기 프로세스 헤드가 상기 태양 전지 패널을 가로질러 지나간 후에는 복수 개(본 예에서는 5개)의 완전한 셀 상호연결 구조들이 형성된다. 그리고나서, 부가적인 상호연결 구조들이 형성될 수 있게 하기 위해 상기 기재는 필요한 수의 셀 폭의 배수들 만큼 Y 방향으로 스텝 이동한다. 상기 프로세스 헤드 상의 구성요소들의 배치 때문에, 당업자라면 상기 태양 전지 패널에 대한 프로세스 헤드의 단지 한 방향만으로의 이동으로 프로세싱이 이루어질 수 있음을 알 수 있을 것이다.
도 5: 도 5에는 양방향의 단일 상호연결 프로세싱을 허용하는 도 1에 도시된 프로세스 헤드의 부가적인 변형 버전이 도시되어 있다. 이러한 경우에, 추가적인 노즐들 및 잉크 경화 기기들이 도시된 바와 같이 필요하다. 절연 잉크 공급 노즐(9), 잉크 경화 기기(11) 및 도전 잉크 공급 노즐(12)은 상기 프로세스 헤드가 고정되고 상기 태양 전지 패널이 본 도면의 상부를 향하는 방향으로 이동되는 경우에 기능을 수행하지만 절연 잉크 공급 노즐(9'), 잉크 경화 기기(11') 및 도전 잉크 공급 노즐(12')은 단지 상기 프로세스 헤드가 고정되고 상기 태양 전지 패널이 상기 도면의 하부를 향하는 방향으로 이동되는 경우에만 기능을 수행한다. 그러한 배치는 상기 잉크 젯 노즐들 및 경화 기기들의 단지 절반 부분만이 언제라도 사용중에 있기 때문에 복잡하며 비효율적이다.
도 6: 도 6에는 본 발명의 제1 실시예에 따른 프로세스 헤드가 도시되어 있다. 프레임(29)은, 각각의 구성요소가 개별 상호연결 구조를 취하도록 현재 일정한 간격을 둔 위치들에 배치된, 3개의 레이저 헤드(3,4,5), 2개의 잉크 젯 노즐(9,12) 및 잉크 경화 기기(11)를 구비하고 있다.
6개의 개별 구성요소들은 여러 레이저 및 잉크 충전(및 경화) 프로세스들이 수행되어야 하는 시퀀스에 의해 주어진 순서로 셀들의 폭과 동일한 피치로 상기 프레임(29) 상에 위치해 있다. 상기 태양 전지 패널(1)이 X 방향으로 이동함으로써 상기 프로세스 헤드(2)가 상기 태양 전지 패널의 전체 폭을 적용범위로 하고 있으며 어느 한 X 방향으로의 각각의 X번 통과 후에는, 상기 태양 전지 패널(1)이 Y 방향으로(본 도면에서 우측으로) 한 셀 폭만큼 스텝 이동된다. 이러한 수단에 의해, 각각의 상호연결 위치는 상기 프로세스 헤드(2) 상의 구성요소들 각각에 의해 순차적으로 프로세싱된다. 본 도면에서는, 상기 프로세스 헤드가 X 방향으로 상기 태양 전지 패널을 가로질러 이동함에 따라, 레이저 헤드(3)는 프로세싱되지 않은 패널 부위를 취하고 3개 모두의 층들을 통해 스크라이빙하여 상호연결 구조(30)에서 그루브(6)를 형성한다. 동시에, 레이저 헤드(4)는 2개의 상부 층을 통해 스크라이빙하여 레이저 헤드(3)에 의해 이미 프로세싱된 상호연결 구조(31)에서 그루브(7)를 형성하고, 레이저 헤드(5)는 상부 층을 통해 스크라이빙하여 레이저 헤드들(3,4)에 의해 이미 프로세싱된 상호연결 구조(32)에서 그루브(8)를 형성하며, 잉크 공급 노즐(9)은 상호연결 구조(33) 상에 레이저 헤드(1)에 의해 이미 형성된 그루브(6) 내로 절연 잉크를 적층(deposition)하고, 잉크 경화 기기(11)는 노즐(9)에 의해 사전에 증착된 상호연결 구조(34)에 연관된 절연 잉크를 경화하며, 마지막으로 잉크 공급 노즐(12)은 도전 잉크를 상호연결 구조(35) 상에 적층하여 사전에 적층된 절연 잉크를 메우고 레이저 헤드(4)에 의해 사전에 스크라이빙된 레이저 그루브(7)에 집어넣는다.
이러한 방식으로, 상기 태양 전지 패널이 Y 방향으로 한 셀 폭만큼 6번 스텝 이동된 후에는, 상호연결 구조 형성 사이클이 완전해지며 사이에 상호연결 구조들을 지니는 개별 셀들이 형성된다.
도 7: 도 6에 도시된 배치에서는, 노즐(9)에 의해 가해진 절연 잉크의 경화가 바로 이루어지지 않으며 상기 태양 전지 패널이 Y 방향으로 한 스텝을 이룰 때까지 대기하여야 한다. 이러한 시간 지연은 1초 이상에 이를 수 있는데, 이는 측면 확산(lateral spreading)을 방지하거나 제한하는데 신속한 경화를 필요로 할 수 있는 특정 잉크들에 대하여 너무 길 수 있다. 도 7에는 노즐(9)에 의해 가해진 절연 잉크가 그루브(6) 내에 공급된 직후에 노즐(9)에 의해 가해진 절연 잉크를 경화하는 것이 필요한 경우에 사용되는 프로세스 헤드 상의 구성요소들의 변형적인 배치가 도시되어 있다.
이 경우에, 상기 헤드 상의 노즐(9)에 인접하여 2개의 경화 기기들(11,11')을 배치할 필요가 있다. 상기 태양 전지 패널이 본 도면의 상부를 향하여 Y 방향으로 이동함에 따라 경화 기기(11)는 노즐(9)에 의해 가해진 절연 잉크를 경화시킨다. 상기 태양 전지 패널이 Y 방향과는 반대 방향으로 이동함에 따라 경화 기기(11')는 노즐(9)에 의해 가해진 절연 잉크를 경화시킨다.
도 8: 도 8에 도시된 배치는, 프로세스 헤드 상에서의 프레임 상의 구성요소들이 서로 다른 시퀀스로 순서화되어 있는 것을 제외하고, 도 7에 도시된 배치와 유사하다. 상기 프로세스 헤드 상에서의 여러 구성요소 시퀀스가 가능한데, 그 이유는 상호연결 부분 형성 프로세스에 필수적인 단지 한정된 개수의 프로세스 순서 조건들만이 존재하기 때문이다:
1) 그루브(6)를 스크라이빙하는 레이저 헤드(3)는 절연 잉크 공급 노즐(9)에 우선해야 하고;
2) 절연 잉크 공급 노즐(9)은 도전 잉크 공급 노즐(12)에 우선해야 하며;
3) 그루브(7)를 스크라이빙하는 레이저 헤드(4)는 도전 잉크 공급 노즐(12)에 우선해야 한다.
절연 잉크의 경화가 도전 잉크의 적층 이전에 필요한 경우에, 상기 경화 기기(11)는 또한 절연 잉크 공급 노즐(9) 뒤를 따라야 한다.
위의 3가지 조건들을 충족하는 상기 프로세스 헤드 상에서의 구성요소들의 임의의 시퀀스가 가능하다. 도 8에 도시된 배치에서, 상기 태양 전지 패널이 Y 방향으로 스텝 이동함에 따라 각각의 상호연결 구조가 다음과 같은 프로세스 시퀀스에 직면한다:
1) 레이저 헤드(3)는 3개 모두의 층을 통해 그루브(6)를 스크라이빙하고;
2) 절연 잉크는 잉크 노즐(9)에 의해 그루브(6) 내로 공급되어 경화 기기(11 또는 11')에 의해 즉시 경화되며;
3) 레이저 헤드(4)는 2개의 층을 통해 그루브(7)를 스크라이빙하고;
4) 도전 잉크는 잉크 노즐(12)에 의해 상기 절연 잉크 상에 그리고 그루브(7) 내에 공급되며;
5) 레이저 헤드(5)는 상부 층을 통해 그루브(8)를 스크라이빙한다.
도 9: 상기 잉크 공급 노즐들이 커서 단일 셀 피치 상에 상기 잉크 공급 노즐들을 설정하는 것이 어려운 경우에, 도 9에 도시된 바와 같이 상기 잉크 공급 노즐들이 상기 피치의 배수들 상에 설정되는 변형적인 배치가 가능하다. 이러한 배치에서, 레이저 헤드들(3,4,5)이 인접한 상호연결 구조들(30,31,32)을 취하지만, 노즐(9), 경화 기기(11) 및 노즐(12)은 2개의 셀 폭만큼 떨어진 상호연결 구조들(33,34,35)을 취한다.
구성요소들 간의 거리가 셀 폭의 배수이기만 하면 다른 구성요소 간격들도 또한 가능하다.
도 10: 몇몇 경우에, 단일 렌즈의 초점면(focal plane)에서 단일 입력 빔을 3개의 초점으로 분할하는 회절 광학 소자(diffractive optical element; DOE)를 사용하여 3개의 레이저 빔(3,4,5)을 생성하는 것이 편리할 수 있다. 이러한 경우에, 도 10에 도시된 바와 같이 단일 상호연결 구조상에 3개 모두의 빔을 위치시키는 것이 편리하다.
이러한 경우에, 레이저 빔들(3,4,5) 모두는 상호연결 구조(30) 상에서 작동하지만 절연 잉크 공급 노즐(9), 잉크 경화 기기(11) 및 도전 잉크 공급 기기(12)는 개별 상호연결 구조들(32,33,34) 상에서 각각 작동한다.
도 11: 도 11에 도시된 바와 같이 단지 2개의 레이저 빔만이 동일한 상호연결 구조상에서 작동하고 3개의 레이저 빔이 개별 상호연결 구조상에서 작동하는 다른 유사한 배치들이 가능하다.
도 12: 도 12에는 태양 전지 패널에 대하여 도 6 내지 도 11에서 설명한 바와 같은 프로세스 헤드를 이동하기 위한 하나의 가능한 배치가 도시되어 있다. 태양 전지 패널(1)은 서보-모터(18)에 의해 구동되는 선형 스테이지(17)에 의해 Y 방향으로 이동되고 서보-모터(18')에 의해 구동되는 선형 스테이지(17')에 의해 X 방향으로 이동되는 프로세스 척(process chuck; 16) 상에 지지된다. 레이저(19)로부터의 빔은 미러들(20,20')에 의해 프로세스 헤드(2)로 향하게 되는데, 상기 프로세스 헤드(2)에서는 레이저(19)로부터의 빔이 3개의 스크라이브(6,7,8)를 만들어내도록 3개의 성분으로 분할된다. 프로세스 헤드(2)는 또한 2개의 잉크 젯 노즐 및 하나의 경화 기기를 포함한다. 6개 모두의 구성요소들은 Y 방향을 따라 한 라인(21)으로 배치되고 또한 6개 모두의 구성요소들은, 상기 태양 전지 패널이 상기 프로세스 헤드 아래에서 X 방향으로 6번 통과하고 Y 방향으로 본 도면의 우측으로 상기 태양 전지 패널이 6개의 셀 폭만큼 스텝 이동한 후에 셀 상호 연결 구조들(22)을 형성하는 완전한 프로세스를 이룬다.
도 13: 도 13에는 도 12에 도시된 배치를 제어하는 전형적인 방법이 도시되어 있다. 프로세스 척(16) 상에 지지되는 태양 전지 패널(1)은 마스터 컨트롤러 유닛(36)에 의해 제어되는 서보 모터들(18,18')로 구동되는 선형 스테이지들(17,17')에 의해 상기 프로세스 헤드(2) 아래에서 이동된다. 레이저 유닛(19)은 또한 공급 노즐 제어 유닛들(37,38) 및 경화 기기 제어 유닛(39)과 마찬가지로 마스터 유닛(36)에 의해 제어된다.

Claims (23)

  1. 하부 전극 층인 제1 층, 활성층인 제2 층 및 상부 전극 층인 제3 층을 지니는 박막 기기를 상호연결 구조들에 의해 전기적으로 상호 직렬 연결되는 개별 셀들로 분할하는 방법으로서, 상기 층들 모두는 상기 박막 기기상에 연속되며, 상기 셀들의 분할 및 인접 셀들 간의 상호연결 구조들의 형성은 한번에 2개 이상의 상호연결 구조를 작동시킬 수 있으며 상기 박막 기기상에서의 전후의 통과 시퀀스로 각각의 상호연결 구조의 형성시,
    a) 상기 제1, 제2 및 제3 층들을 통해 제1 절단 부분을 만드는 단계;
    b) 상기 제2 및 제3 층들을 통해 상기 제1 절단 부분에 인접한 제2 절단 부분을 만드는 단계;
    c) 상기 제3 층을 통해 상기 제2 절단 부분에 인접하고 상기 제2 절단 부분의 반대 측면 상에서 상기 제1 절단 부분에 인접한 제3 절단 부분을 만드는 단계;
    d) 제1 잉크 젯 인쇄 헤드를 사용하여 상기 제1 절단 부분 내에 비-도전 재료를 적층하는 단계; 및
    e) 제2 잉크 젯 인쇄 헤드를 사용하여 도전 재료를 가하여 상기 제1 절단 부분에서 비-도전 재료를 메우고 상기 제2 절단 부분을 완전하거나 부분적으로 충전함으로써 상기 제1 층 및 상기 제3 층 사이의 전기적 접속이 이루어지게 하는 단계;
    를 수행하도록 이루어진 프로세스 헤드에 의해 수행되며,
    상기 단계 a)는 단계 d)보다 먼저 수행되고, 단계 d)는 단계 e)보다 먼저 수행되며 단계 b)는 단계 e)보다 먼저 수행되고(이와는 달리 상기 단계들이 임의의 순서로 수행될 수 있음), 상기 박막 기기상에서 상기 프로세스 헤드를 적어도 한번 통과시키는 동안, 상기 단계들 중 적어도 2개의 단계가 수행되며, 각각의 단계는 개별 상호연결 구조들 상에서 수행되는, 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 단계들이 수행되는 순서는 상기 제1 및 제2 잉크 젯 인쇄 헤드들의 프로세스 헤드 상에서의 상대적인 위치 및 상기 프로세스 헤드의 이동 방향에 대해 수직인 방향으로(또는 그에 대한 각도로) 상기 제1, 제2 및 제3 절단 부분들을 형성하기 위한 상기 프로세스 헤드 상의 구성요소들에 의해 결정되는, 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1, 제2 및 제3 절단 부분들 중 하나 이상은 하나 이상의 레이저 빔들을 사용하여 형성되는, 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1, 제2 및 제3 절단 부분들 중 하나 이상은 하나 이상의 기계적 스크라이버들을 사용하여 형성되는, 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 프로세스 헤드는 상기 박막 기기를 가로지르는 양자 모두의 방향으로의 통과 시퀀스로 상기 단계들을 수행하는, 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 경화 단계들은 개별 절단 부분 내로의 적층 후에 상기 비-도전 재료 및/또는 상기 도전 재료를 경화하도록 수행되는, 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 경화 단계들 중 하나 이상은 상기 프로세스 헤드가 상기 박막 기기상에 지나갈 때 상기 프로세스 헤드 상에 제공되는 하나 이상의 경화 기기들에 의해 수행되는, 방법.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 경화 단계들 중 하나 이상은 상기 통과 시퀀스 다음에 개별 장치에서 수행되는, 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 박막 기기는 태양 전지 패널, 조명 패널 및 배터리 중 하나인, 방법.
  10. 하부 전극 층인 제1 층, 활성층인 제2 층 및 상부 전극 층인 제3 층을 지니는 박막 기기를 상호연결 구조들에 의해 전기적으로 상호 직렬 연결되는 개별 셀들로 분할함으로써, 인접한 상호연결 구조들이 거리(W)만큼 서로 이격되게 하는 장치로서, 상기 층들 모두가 상기 박막 기기상에 연속되고, 각각의 셀이 폭(W)을 지니는 장치에 있어서, 상기 장치는,
    a) 상기 제1, 제2 및 제3 층들을 통한 제1 절단 부분, 상기 제1 절단 부분에 인접한 상기 제2 및 제3 층들을 통한 제2 절단 부분 및 상기 제2 절단 부분에 인접하고 상기 제2 절단 부분의 반대 측면 상에서 상기 제1 절단 부분에 인접한 상기 제3 층을 통한 제3 절단 부분을 만드는 하나 이상의 절단기 유닛들;
    b) 상기 제1 절단 부분 내에 비-도전 재료를 적층하는 제1 잉크 젯 인쇄 헤드; 및
    c) 도전 재료를 가하여 상기 제1 절단 부분에서 비-도전 재료를 메우고 상기 제2 절단 부분을 완전하거나 부분적으로 충전함으로써 상기 제1 층 및 제3 층 사이의 전기적 접속이 이루어지게 하는 제2 잉크 젯 인쇄 헤드;
    가 상부에 제공되어 있는 프로세스 헤드를 포함하며,
    상기 하나 이상의 절단기 유닛들 및 상기 제1 및 제2 잉크 젯 인쇄 헤드들은 거리(W)(그의 배수들) 만큼 서로 이격되어 있음으로써 상기 프로세스 헤드가 한번에 2개 이상의 상호연결 구조를 작동시킬 수 있고,
    상기 장치는,
    d) 상기 박막 기기에 대하여 상기 프로세스 헤드를 이동하는 구동 수단; 및
    e) 상기 박막 기기에 대한 상기 프로세스 헤드의 이동을 제어하고 상기 하나 이상의 절단기 유닛들 및 상기 제1 및 제2 잉크 젯 인쇄 헤드들을 작동시켜 상기 박막 기기를 개별 셀들로 분할하는 것 및 상기 상호연결 구조들의 형성이 상기 박막 기기상에서의 전후의 상기 프로세스 헤드의 통과 시퀀스로 수행될 수 있게 하는 제어 수단;
    을 또 포함하는, 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 하나 이상의 절단기 유닛들은 상기 제1, 제2 및 제3 절단 부분들을 형성하는 단일 펄스 레이저를 포함하는, 장치.
  12. 제10항에 있어서, 상기 하나 이상의 절단기 유닛들은 상기 제1, 제2 및/또는 제3 절단 부분들을 형성하기 위한 2가지 타입 이상의 펄스 레이저들을 포함하는, 장치.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 장치는 상기 박막 기기에 제1, 제2 및 제3 레이저 빔들을 공급하는 초점 렌즈를 포함하고, 상기 제1, 제2 및 제3 레이저 빔들에 의해 형성되는 렌즈 초점에서의 초점들이 상기 제1, 제2 및 제3 절단 부분들을 형성하기 위해 상기 박막 기기상에서 요구되는 공간적인 분리를 갖도록 상기 제1, 제2 및 제3 레이저 빔들 사이에는 각도 편위(angular deviation)가 존재하는, 장치.
  14. 제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 장치는 펄스 레이저로부터의 레이저 빔을 분할하여 상기 제1, 제2 및 제3 절단 부분들을 형성하기 위한 제1, 제2 및 제3 레이저 빔들을 형성하는 회절 광학 소자를 포함하는, 장치.
  15. 제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 장치는 펄스 레이저로부터의 레이저 빔을 분할하여 상기 제1, 제2 및 제3 절단 부분들을 형성하기 위한 제1, 제2 및 제3 레이저 빔들을 형성하는 프리즘 광학 소자를 포함하는, 장치.
  16. 제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 장치는 제1 펄스 레이저로부터의 레이저 빔을 분할하여 상기 제1, 제2 및 제3 레이저 빔들 중 어느 2개의 레이저 빔을 형성하는 회절 광학 소자, 및 나머지 레이저 빔을 제공하는 제2 펄스 레이저를 포함하며, 상기 나머지 빔은 상기 제1 및 제2 펄스 레이저들로부터의 빔들이 결합하여 상기 제1, 제2 및 제3 절단 부분들을 형성하기 위해 상기 박막 기기의 표면상에 3개의 공간적으로 분리된 레이저 스폿(laser spot)들을 형성하도록 이루어지는, 장치.
  17. 제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 장치는 제1 펄스 레이저로부터의 레이저 빔을 분할하여 상기 제1, 제2 및 제3 레이저 빔들 중 어느 2개의 레이저 빔을 형성하는 바이-프리즘(bi-prism) 타입의 프리즘 광학 소자, 및 나머지 레이저 빔을 제공하는 제2 펄스 레이저를 포함하며, 상기 나머지 빔은 상기 제1 및 제2 펄스 레이저들로부터의 빔들이 결합하여 상기 제1, 제2 및 제3 절단 부분들을 형성하기 위해 상기 박막 기기의 표면상에 3개의 공간적으로 분리된 레이저 스폿(laser spot)들을 형성하도록 이루어지는, 장치.
  18. 제10항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 프로세스 헤드는 거리(W)(또는 그의 배수들) 만큼 이격된 6개의 구성요소의 라인을 포함하며, 상기 6개의 구성요소는 3개의 절단기 유닛, 제1 및 제2 잉크 젯 인쇄 헤드들 및 경화 기기인, 장치.
  19. 제10항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 프로세스 헤드는 거리(W)(또는 그의 배수들) 만큼 이격된 5개의 구성요소의 라인을 포함하며, 상기 5개의 구성요소는 3개의 절단기 유닛 및 제1 및 제2 잉크 젯 인쇄 헤드이며, 상기 프로세스 헤드는 상기 제1 또는 제2 잉크 젯 인쇄 헤드에 인접 배치된 제1 및 제2 경화 기기들을 또 포함하고, 상기 제1 및 제2 경화 기기들 중 하나는 상기 박막 기기상에서 제1 방향으로 상기 프로세스 헤드를 이동하는 동안에 작동하며, 상기 제1 및 제2 경화 기기들 중 다른 하나는 상기 박막 기기상에서 상기 제1 방향과는 반대인 방향으로 상기 프로세스 헤드를 이동하는 동안에 작동하는, 장치.
  20. 제18항 또는 제19항에 있어서, 상기 3개의 절단기 유닛은 서로 거리(W) 만큼 이격되어 있고 상기 제1 및 제2 잉크 젯 인쇄 헤드들은 상기 거리(W)의 배수만큼 서로 이격되어 있는, 장치.
  21. 제14항 또는 제15항에 있어서, 상기 레이저 빔들 중 2개 또는 3개의 레이저 빔은 동일한 상호연결 구조상에서 작동하도록 위치해 있으며 상기 제1 및 제2 잉크 젯 인쇄 헤드들은 상기 레이저 빔들로부터 이격되어 있으며 서로 거리(W)(또는 그의 배수) 만큼 이격되어 있는, 장치.
  22. 제10항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구동 수단은 2개의 직교 방향으로 상기 박막 기기에 대하여 상기 프로세스 헤드를 이동하는 이중 축(dual axis) 서보 모터를 포함하는, 장치.
  23. 제10항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 시스템은, 상기 박막 기기 및 프로세스 헤드가 상기 박막 기기를 가로지르는 연속 경로에서 그리고 상기 연속 경로의 단부에서 서로에 대하여 상기 제1 및 제2 절단 부분들의 길이들과 나란한 방향으로 이동하여 상기 박막 기기에서 형성될 셀들의 폭과 동일한 거리(W) 만큼 제1 방향에 대하여 수직인 방향으로 스텝 이동하도록 이루어지는, 장치.
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