KR20200025631A - 태양전지의 전면전극용 스텐실 마스크 - Google Patents

태양전지의 전면전극용 스텐실 마스크 Download PDF

Info

Publication number
KR20200025631A
KR20200025631A KR1020180103296A KR20180103296A KR20200025631A KR 20200025631 A KR20200025631 A KR 20200025631A KR 1020180103296 A KR1020180103296 A KR 1020180103296A KR 20180103296 A KR20180103296 A KR 20180103296A KR 20200025631 A KR20200025631 A KR 20200025631A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
opening
sub
openings
electrode
bus bar
Prior art date
Application number
KR1020180103296A
Other languages
English (en)
Inventor
이준성
박준석
안경준
Original Assignee
(주)이노페이스
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)이노페이스 filed Critical (주)이노페이스
Priority to KR1020180103296A priority Critical patent/KR20200025631A/ko
Priority to PCT/KR2018/012224 priority patent/WO2019078598A1/ko
Publication of KR20200025631A publication Critical patent/KR20200025631A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/20—Exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/2045—Exposure; Apparatus therefor using originals with apertures, e.g. stencil exposure masks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/027—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34
    • H01L21/033—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising inorganic layers
    • H01L21/0334—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising inorganic layers characterised by their size, orientation, disposition, behaviour, shape, in horizontal or vertical plane
    • H01L21/0337—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising inorganic layers characterised by their size, orientation, disposition, behaviour, shape, in horizontal or vertical plane characterised by the process involved to create the mask, e.g. lift-off masks, sidewalls, or to modify the mask, e.g. pre-treatment, post-treatment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/02002—Arrangements for conducting electric current to or from the device in operations
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0224—Electrodes
    • H01L31/022408—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/022425—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Printing Plates And Materials Therefor (AREA)

Abstract

본 발명에 따른 태양전지용 스텐실 마스크는, 복수 개의 버스 바 전극 개구부, 및 각 버스 바 전극 개구부의 사이에 형성된 핑거 전극 개구부를 포함하고, 버스 바 전극 개구부는 다수의 서브 개구부들로 이루어진다. 특히, 서브 개구부와 핑거 전극 개구부는 레이저 빔의 한 번 이동으로 형성되는 선형의 개구부로 이루어진다. 이에 따라, 레이저 빔의 이동 속도를 높여 스텐실 마스크의 제조 시간을 단축할 수 있으며, 스텐실 마스크의 지지력과 내구성을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 스텐실 마스크를 통해 전면전극을 인쇄하면, 핑거 전극과 버스 바 전극의 높이가 동일하므로, 이후 후속 공정에서 셀과 셀을 연결하는 리본의 접착성을 높여 태양광 모듈의 출력 성능 저하를 방지할 수 있다.

Description

태양전지의 전면전극용 스텐실 마스크{ Stencil Mask for Front Electrode of Solar Cell }
본 발명은 태양전지용 스텐실 마스크에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 버스 바 전극과 핑거 전극을 위한 개구부들이 선형으로 이루어지고, 지지력과 내구성을 강화할 수 있는 태양전지의 전면전극용 스텐실 마스크에 관한 것이다.
태양전지는 태양 에너지를 전기로 직접 변환하는 전자소자로서, 일반적으로 실리콘 태양전지가 사용된다. 실리콘 태양전지의 기본적인 구조는 반도체 PN 접합이다. 실리콘 웨이퍼 상에 은 페이스트(Ag paste)나 알루미늄 페이스트(Al paste) 등의 금속 페이스트를 이용하여 전극을 인쇄한 후 열처리를 수행함으로써, 전면전극과 후면전극을 형성한다.
전면전극은 핑거(Finger) 전극과 버스 바(Bus bar) 전극으로 구성되는데, 전면전극의 인쇄는 일반적으로 스크린 인쇄 기술을 이용하여 이루어지고 있다.
도 1은 스크린 인쇄 장비의 예를 보인 것으로서, 지지 하우징(1)이 구비되고, 지지 하우징(1) 위에 실리콘 웨이퍼(2)가 안착된다.
실리콘 웨이퍼(2)의 윗면, 즉 태양광을 수광하는 면에는 스크린 마스크(3)가 놓이게 된다. 스크린 마스크(3)에는 전면전극을 형성하기 위하여 핑거 전극 패턴 및 버스 바 전극 패턴이 형성되어 있다.
도 2는 스크린 마스크(3)의 예를 보인 것으로서, 마스크 프레임(4) 상에 핑거 전극 개구부(5)와 버스 바 전극 개구부(6)가 형성되어 있다. 스크린 마스크(3)에는 금속 페이스트(7)가 놓이며, 스퀴지(8)가 이동하면서 실리콘 웨이퍼(2)에 금속 페이스트를 제공하여 핑거 전극과 버스 바 전극이 인쇄되도록 한다.
도 3은 실리콘 웨이퍼(2)에 핑거 전극(11)과 버스바 전극(12)이 인쇄된 예를 보인 것으로서, 도 2의 각 전극 개구부 위치에 핑거 전극(11)과 버스 바 전극(12)이 인쇄된다.
도 4는 메쉬(3-1) 위에 에멀전(3-2)으로 버스 바 전극과 핑거 전극 개구부가 형성된 예를 보인 것으로서, 금속 페이스트는 메쉬(3-1)의 와이어 사이에 있는 공간을 통과하여 흘러 전극을 형성하게 된다.
즉, 스크린 인쇄 기술은 기본적으로 와이어가 서로 교차하여 격자 구조를 이루는 와이어 메쉬(3-1, Wire Mesh)가 지지층 역할을 하고, 포토 리소그라피(Photo-lithography Process) 방법에 의해 패터닝된 에멀전(3-2, Emulsion)으로 각 전극의 개구부가 이루어진다.
그런데, 이와 같이 메쉬(3-1)를 사용하는 스크린 인쇄 기술은 적지 않은 문제점을 가지고 있다.
즉, 와이어로 직조된 구조로 인하여 토출부의 개구율이 50~60%에 불과하므로 인쇄가 잘 되지 않는 영역이 존재하고, 이를 개선하기 위하여 와이어의 직경을 줄이고자 하면 스크린의 제조 비용이 증가한다.
뿐만 아니라, 스크린을 사용하여 인쇄된 전극의 높이가 상대적으로 높지 않아 종횡비가 낮아져 핑거 전극의 선저항이 증가하여 태양전지의 발전 효율에 적합한 전기 전도도를 제공하기 어렵다.
스크린을 사용한 인쇄 전극의 높이가 균일하지 않으며, 와이어로 인해 저점도 페이스트를 사용해야 하므로 퍼짐성이 증가하여 은 페이스트(silver paste)의 소모량이 필요 이상으로 증가할 수 있고, 인쇄 후 전면전극의 도포면적이 증가하여 광 흡수 면적이 감소하는 문제점이 있다.
이러한 스크린 인쇄 기술의 단점을 개선하기 위하여 메쉬를 사용하지 않는 스텐실 인쇄 기술이 사용될 수 있다.
그런데 일부 스텐실 마스크의 제조 방법으로 시도되었던 전기주조법(Electroforming)은 긴 제조 시간과 복잡한 제조 공정, 초기 투자비 등의 문제가 있고, 화학적 에칭 방법은 제조 공정이 복잡하고 앞뒷면의 부정합이 발생할 우려가 있다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 방법으로 레이저를 이용하여 직접 전극 개구부를 가공하는 방법이 사용될 수 있다.
한편, 종래의 스크린 인쇄 기술은 메쉬(3-1)에 에멀전(3-2)이 고착되는 방식이기 때문에 메쉬(3-1)가 모든 영역을 지지해주므로, 도 5a에 도시된 예와 같이 자유롭게 패턴을 형성할 수 있다.
그러나, 스텐실 인쇄 기술의 경우에는 도 5b에 도시된 예와 같이 개구부로 둘러싸인 영역 중 주변과 연결되지 않고는 독립적으로 존재할 수 없는 영역(21)이 존재한다. 즉, 'A' 모양의 내부 삼각형 모양(21)은 지지해주는 곳이 없기 때문에 독립적으로 존재할 수 없다. 이 때문에 스텐실 인쇄 기술을 사용할 때는 도 5c에 도시된 예와 같이 개구부로 고립된 영역이 발생하는 경우 주변 기판을 연결할 수 있도록 처리해야 한다.
즉, 스텐실 마스크에 전면전극 패턴을 설계할 때는 연결 관계를 적절히 설계하여 고립된 영역이 나타나지 않도록 해야 한다.
그러나 고립된 영역이 나타나지 않도록 전면전극 패턴을 설계한다고 하더라도, 전면적극용 개구부들을 일정 면적을 갖는 형태로 구성하면 다음과 같이 다양한 문제들이 발생할 수 있다.
도 6a를 참조하자면, 일정 면적을 갖는 개구부(51)를 이용할 때는 개구되지 않고 남아 있는 지지대 영역(36)을 많이 확보하기 어려워 지지력과 내구성을 충분히 확보하는데 어려움이 따른다.
도 7a를 참조하자면, 일정 면적을 갖는 개구부(51)를 형성할 때는 레이저 빔(31)이 테두리를 따라 이동하면서 금속판을 절단하여 개구부를 형성한다. 이 때문에 레이저 빔(31)의 진행 방향이 수시로 바뀌고 계속 변경되어 이동 시간이 증가된다. 특히, 곡선 절단 부분(33)에서는 레이저 빔(31)의 이동 속도가 크게 감소하고 방향 변경이 필요하여, 이동 속도(가공 속도)가 더욱 저하된다.
도 8a를 참조하자면, 전면전극을 인쇄할 때 스퀴지(70)가 이동하는 방향에 대해 수직한 절단면(38)은 강한 마찰을 일으키므로, 스텐실 마스크의 내구성이 저하되고, 수명이 저하된다.
또한, 핑거 전극 개구부와 버스 바 전극 개구부의 폭이 다르면, 페이스트(잉크)에 전해지는 전단 응력이 달라져서 페이스트의 점도가 다르게 되고, 이에 따라 페이스트 토출 양이 달라져서 결국 인쇄된 전극의 높이에 차이가 발생한다.
핑거 전극과 버스 바 전극의 높이에 차이가 발생하면, 이후 후속 공정에서 셀과 셀을 연결하는 리본의 접착성이 불량하여 태양광 모듈의 출력 성능을 저하시킬 우려가 있다.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 레이저 빔의 이동 속도를 높여 제조 시간을 줄이고, 지지력과 내구성을 충분히 확보할 수 있는 태양전지의 전면전극용 스텐실 마스크를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 태양전지의 전면전극용 스텐실 마스크는, 복수 개의 버스 바 전극 개구부, 및 각 버스 바 전극 개구부의 사이에 형성된 핑거 전극 개구부를 포함하고, 상기 버스 바 전극 개구부는 다수의 서브 개구부들로 이루어진다. 이때 상기 서브 개구부와 핑거 전극 개구부는 레이저 빔의 한 번 이동으로 형성되는 선형의 개구부이다.
본 발명의 일 실시예에서, 같은 버스 바 전극 개구부를 이루는 각 서브 개구부는 모두 동일한 길이로 형성되거나, 또는 길이가 서로 다른 두 서브 개구부가 교대로 형성될 수 있다. 이때, 핑거 전극 개구부와 연결되는 서브 개구부의 상측과 하측에 형성되는 서브 개구부는 그 길이와 x 좌표가 동일하게 형성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 같은 버스 바 전극 개구부를 이루는 각 서브 개구부들은 그 길이가 동일하고, 각 서브 개구부의 좌측 말단의 x 좌표가 좌측으로 점차 이동하는 형태와, 우측으로 점차 이동하는 형태가 핑거 전극 개구부가 나타날 때마다 교대로 나타나도록 구성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 버스 바 전극 개구부는 서로 일정 간격만큼 떨어진 2개의 서브 개구부 열로 이루어지고, 같은 서브 개구부 열을 이루는 서브 개구부들은 그 길이가 동일하고, x 좌표가 동일하도록 구성될 수 있다.
이때 핑거 전극 개구부와 연결되는 행에 있는 두 서브 개구부, 및 그 행의 상측과 하측에 인접한 행에 있는 두 서브 개구부는 서로 연결된 하나의 개구부로 형성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 버스 바 전극 개구부 넓이의 1/2 이하의 길이를 갖는 서브 개구부 열이, 핑거 전극 개구부가 나타날 때마다, 상기 버스 바 전극 개구부의 좌측 또는 우측에 번갈아 형성될 수 있다.
이때 핑거 전극 개구부와 연결되는 서브 개구부, 및 그 서브 개구부의 상측과 하측에 인접한 서브 개구부의 길이는 상기 버스 바 전극 개구부의 넓이로 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 스텐실 마스크의 버스 바 전극 개구부와 핑거 전극 개구부는 모두 선형으로 구성되며, 레이저 빔의 한 번 이동으로 형성된다.
레이저 빔의 이동 경로를 최적화 내지 최소화하고, 그 진행 방향을 일정하게 하여, 레이저 빔의 이동 속도를 높일 수 있으며, 이에 따라 스텐실 마스크의 제조 시간을 단축할 수 있다.
버스 바 전극 개구부가 단일의 개구부가 아니라 다수의 선형 서브 개구부들로 이루어지므로, 다수의 수평(가로) 방향 지지대가 형성되어, 스텐실 마스크의 내구성이 향상된다.
또한, 페이스트를 인쇄하는 스퀴지의 이동 방향에 대하여 마찰이 큰 수직 절단면의 폭이 줄어들므로, 마찰이 적어져서 스텐실 마스크의 내구성을 강화하고, 사용 수명을 연장할 수 있다.
본 발명에 따른 스텐실 마스크를 사용하여 인쇄된 핑거 전극과 버스 바 전극의 높이가 동일하므로, 이후 후속 공정에서 셀과 셀을 연결하는 리본의 접착성을 높여 태양광 모듈의 출력 성능 저하를 방지할 수 있다.
도 1은 스크린 인쇄 장비의 예,
도 2는 스크린 마스크의 예,
도 3은 태양전지에 인쇄된 전면전극의 예,
도 4는 메쉬와 에멀전으로 패턴이 형성된 예,
도 5는 스텐실 인쇄에서 발생할 수 있는 고립 영역을 설명하는 예,
도 6 내지 도 8은 절단이 필요한 영역을 갖도록 형성된 개구부로 인해 발생할 수 있는 다양한 문제를 설명하는 예,
도 9 내지 도 12는 스텐실 마스크를 설명하는 예,
도 13 내지 도 20은 본 발명에 따른 각 실시예를 설명하는 예,
도 21은 본 발명에 따른 각 실시예에 적용될 수 있는 구체적인 수치를 설명하는 예이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에서 상세하게 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
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 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.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
도 9를 참조하자면, 스텐실 마스크(100)에는 도전성 페이스트를 이용하여 전면전극을 인쇄할 수 있도록, 여러 버스 바 전극 개구부(110)가 형성되며, 각 버스 바 전극 개구부의 사이에는 핑거 전극 개구부 열(130)이 형성된다.
스텐실 마스크(100)에 형성되는 버스 바 전극 개구부(110)의 개수, 각 핑거 전극 개구부 열(130)에 형성되는 핑거 전극 개구부들의 개수, 핑거 전극 개구부의 배치 등은 다양하게 구성될 수 있다.
도 9에는 각 핑거 전극 개구부 열(130)의 핑거 전극 개구부가 같은 수평 위치에 형성된 예가 도시되어 있으나, 도 10에 도시된 예처럼 각 핑거 전극 개구부는 상/하로 서로 어긋나게 형성될 수도 있다.
도 11과 도 12를 참조하자면, 각 핑거 전극 개구부 열(130)을 구성하는 각 핑거 전극 개구부는 중간에 개구 상태가 단절된 상태로 형성될 수 있다. 그러면, 핑거 전극 개구부들의 개구 상태가 단절된 부분(100-7)이 지지대 영역을 형성하여, 스텐실 마스크(100)의 지지력과 내구성이 향상될 수 있다.
이와 같이 각 버스 바 전극(110)의 사이에 형성되는 핑거 전극 개구부들은 다양하게 구성될 수 있다.
스텐실 마스크(100)의 각 버스 바 전극 개구부(110)는 하나의 단일 개구부로 이루어지는 것이 아니라, 상/하로 서로 일정 간격만큼 이격된 다수의 서브 개구부들로 이루어진다.
특히, 각 버스 바 전극 개구부(110)를 이루는 다수의 서브 개구부와 다수의 핑거 전극 개구부들은 모두 레이저 빔의 한 번 이동으로 형성되는 선형의 개구부로 구성된다.
즉, 어떤 서브 개구부 또는 핑거 전극 개구부를 형성할 때, 레이저 빔은 그 개구부의 일 말단에서 조사되기 시작하여 그 개구부의 타 말단까지 직선 이동한다.
그러므로, 다수의 서브 개구부와 다수의 핑거 전극 개구부들은 각각 레이저 빔의 한 번 이동으로 형성될 수 있는 폭(레이저 빔의 폭)을 갖는다.
각 서브 개구부와 핑거 전극 개구부가 선형으로 이루어지고, 레이저 빔의 한 번 이동으로 형성되면, 스텐실 마스크(100)의 지지력과 내구성이 향상된다.
도 6b에 도시된 예와 같이, 버스 바 전극 개구부(110)가 선형의 다수 서브 개구부(53)로 이루어지면, 스텐실 마스크(100)에 다수의 수평(가로) 방향 지지대 영역(37)이 구비될 수 있기 때문이다.
또한, 레이저 빔의 이동 속도를 높이고, 스텐실 마스크(100)의 제조 시간을 단축할 수 있다.
도 7b에 도시된 예와 같이, 버스 바 전극 개구부(110)가 선형의 다수 서브 개구부(53)들로 이루어지면, 레이저 빔(31)의 이동 속도를 일정하게 유지할 수 있고, 레이저 빔(31)의 조사 없이 헤드만 이동하는 구간(35)에서는 헤드가 빠르게 이동할 수 있기 때문이다.
뿐만 아니라, 도 8b에 도시된 예와 같이, 페이스트를 인쇄하는 스퀴지(70)의 이동 방향에 대하여 마찰이 큰 수직 절단면(39)의 폭이 줄어들므로, 스텐실 마스크(100)의 내구성을 강화하고, 사용 수명을 연장할 수 있다.
도 13은 본 발명에 따른 스텐실 마스크의 제1 실시예를 보인 것으로서, 버스 바 전극 개구부(110)는 다수의 서브 개구부(111)로 이루어지며, 각 서브 개구부(111)는 선형의 바 모양으로 이루어진다.,
같은 버스 바 전극 개구부(110)를 이루는 각 서브 개구부(111)는 그 길이가 동일하고, 스텐실 마스크(100)에서 각 서브 개구부(111)의 x 좌표는 모두 동일하며, 세로 방향으로 나란하게 형성될 수 있다.
각 서브 개구부(111)와 핑거 전극 개구부(131, 132)는 레이저 빔의 한 번 이동으로 형성되는 선형의 개구부이다.
도 13에는 좌측으로 형성되는 핑거 전극 개구부(131)와 우측으로 형성되는 핑거 전극 개구부(132)가 교대로 형성되는 예가 나타나 있다.
또한, 버스 바 전극 개구부(110)를 이루는 각 서브 개구부(111)가 수평의 선형으로 이루어지는 예가 나타나 있지만, 각 서브 개구부(111)는 일정한 경사를 가지도록 구성될 수도 있다.
이러한 스텐실 마스크를 이용하여 전면전극이 인쇄되면, 각 서브 개구부(111)를 통해 흐른 페이스트가 서로 합쳐져서 버스 바 전극을 이룬다.
그러므로, 각 서브 개구부의 상/하 간격은 이후 페이스트가 인쇄되었을 때 인접한 개구부들을 통해 흐른 페이스트가 서로 잘 결합되어, 태양전지의 표면에 해당 버스 바 전극이 잘 형성될 수 있도록 설정되어야 한다. 이를 위하여 서브 개구부(111)의 길이와 폭, 페이스트의 점도 등 다양한 사항이 고려될 수 있다.
핑거 전극 개구부(131, 132)는 스텐실 마스크(100)의 지지력과 내구성 확보를 위하여, 한 번 이상 개구 상태가 단절되도록 구성될 수 있다. 즉, 핑거 전극 개구부(131, 132)는 단속적으로 구성될 수 있다.
단속적으로 형성되는 핑거 전극 개구부의 분리된 부분 사이의 간격은 전면전극 인쇄시 단절된 두 부분을 통해 퍼진 페이스트가 서로 합쳐져서 전기적으로 연결된 하나의 핑거 전극이 형성되도록 설정될 수 있다.
도 14는 본 발명에 따른 스텐실 마스크의 제2 실시예를 보인 것으로서, 도 13에 보인 실시예와 비슷하지만, 핑거 전극 개구부(131, 132)와 연결되는 서브 개구부, 및 그 서브 개구부의 상측 및 하측에 인접한 서브 개구부는 타 서브 개구부보다 더 길게 형성된다.
예를 들어, 버스 바 개구부(110)의 넓이가 b1이라면, 핑거 전극 개구부(132)와 연결되는 서브 개구부, 및 그 서브 개구부의 상측 및 하측에 인접한 서브 개구부(113-1, 113-2)의 길이는 b1로 구성하고, 다른 서브 개구부들의 길이는 b1 보다 작게 구성될 수 있다.
도 15는 본 발명에 따른 스텐실 마스크의 제3 실시예를 보인 것으로서, 같은 버스 바 전극 개구부(110)를 이루는 각 서브 개구부들은 그 길이가 동일하게 이루어진다. 이때 각 서브 개구부들의 길이는 버스 바 전극 개구부의 넓이(b1)보다 작게 구성된다.
그리고, 각 서브 개구부의 x 좌표가 버스 바 전극 개구부의 넓이(b1) 내에서 좌측과 우측으로 변화한다.
즉, 각 서브 개구부의 좌측 말단 또는 우측 말단의 x 좌표가 좌측으로 점차 이동하는 형태와, 우측으로 점차 이동하는 형태가 핑거 전극 개구부(131, 132)가 나타날 때마다 교대로 나타난다.
도 15에서는 좌측으로 형성된 핑거 전극 개구부(131)로부터 우측으로 형성된 핑거 전극 개구부(132)까지 각 서브 개구부의 x 좌표가 일정 값만큼 계속 증가하는 형태(112-1)와, 우측으로 형성된 핑거 전극 개구부(132)로부터 좌측으로 형성된 핑거 전극 개구부(133)까지 각 서브 개구부의 x 좌표가 일정 값만큼 계속 감소하는 형태(112-2)가 나타나 있다.
도 16은 본 발명에 따른 스텐실 마스크의 제4 실시예를 보인 것으로서, 버스 바 전극 개구부(110)는 서로 일정 간격만큼 떨어진 2개의 서브 개구부 열(110-1, 110-2)로 이루어진다.
즉, 하나의 버스 전극 개구부(110)는 좌측 서브 개구부 열(110-1)과 우측 서브 개구부 열(110-2)로 이루어지고, 좌측 서브 개구부 열(110-1)과 우측 서브 개구부 열(110-2)은 일정 간격만큼 떨어져 있다.
각 서브 개구부 열(110-1, 110-2)에 속한 서브 개구부들은 그 길이가 동일하며, 좌측 서브 개구부 열(110-1)에 속한 각 서브 개구부의 x 좌표는 동일하고, 우측 서브 개구부 열(110-2)에 속한 서브 개구부들의 x 좌표는 동일하다.
또한, 좌측 서브 개구부 열(110-1)에서는 좌측으로 향하는 핑거 전극 개구부(131)가 형성되고, 우측 서브 개구부 열(110-2)에서는 우측으로 향하는 핑거 전극 개구부(132)가 형성된다.
도 17은 본 발명에 따른 스텐실 마스크의 제5 실시예를 보인 것으로서, 도 16에 도시된 실시예에서 핑거 전극 개구부(131, 132)와 연결되는 행에 있는 두 서브 개구부, 및 그 행의 상측과 하측에 인접한 행에 있는 서브 개구부(113-1~113-4)는 서로 연결된 하나의 개구부로 형성된다.
도 18은 본 발명에 따른 스텐실 마스크의 제6 실시예를 보인 것으로서, 버스 바 전극 개구부의 넓이를 b1이라 할 때, b1/2 이하의 길이를 갖는 서브 개구부 열(110-1, 110-2)이 핑거 전극 개구부가 나타날 때마다 버스 바 전극 개구부의 좌측 또는 우측에 번갈아 교대로 형성된다. 이때 각 서브 개구부 열(110-1, 110-2)에 속한 각 서브 개구부들의 길이는 동일하다.
즉, 서브 개구부 열이 버스 바 전극 개구부의 좌측에 세로 방향으로 나란히 형성되고(110-1), 좌측으로 형성된 핑거 전극 개구부(131)가 나타나며, 서브 개구부 열이 버스 바 전극 개구부의 우측에 세로 방향으로 나란히 형성되고(110-2), 우측으로 형성된 핑거 전극 개구부(132)가 나타난다.
이와 같이 핑거 전극 개구부가 나타날 때마다 서브 개구부 열이 버스 바 전극 개구부의 좌측 또는 우측에 번갈아 형성된다.
또한, 핑거 전극 개구부(131, 132)와 연결되는 서브 개구부, 및 그 서브 개구부의 상측 및 하측에 인접한 서브 개구부(113-1~113-4)의 길이는 버스 바 전극 개구부의 넓이(b1)가 되도록 구성될 수 있다.
도 19와 도 20은 본 발명에 따른 스텐실 마스크의 제7 실시예를 보인 것으로서, 버스 바 전극 개구부(110)는 다수의 서브 개구부(111)로 이루어지며, 각 서브 개구부(111)는 선형의 바 모양으로 이루어진다.,
이때 버스 바 전극 개구부(110)는 길이가 서로 다른 두 서브 개구부가 교대로 형성되는 형태로 구성될 수 있다. 그리고, 핑거 전극 개구부(131, 132)와 연결되는 서브 개구부에 인접하여 상측과 하측에 형성되는 서브 개구부는 그 길이와 x 좌표가 동일하게 형성될 수 있다.
도 21을 참조하여, 위에서 설명한 각 실시예와 관련된 구체적인 수치 범위에 대하여 살펴보기로 한다.
먼저 서브 개구부의 길이(d1)는 다양하게 구성될 수 있다. 예를 들어, 서브 개구부의 길이(d1)는 100μm 이상 1,500μm 이하로 구성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
서브 개구부들 사이의 상/하 간격(d2)은 다양하게 구성될 수 있다. 구체적으로, 서브 개구부들 사이의 상/하 간격(d2)은 20μm 이상 60μm 이하로 구성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 서브 개구부들 사이의 상/하 간격(d2)은 10μm 이상 100μm 이하로 구성될 수 있다.
각 서브 개구부(111)와 핑거 전극 개구부(131, 132)의 폭(d3)은 다양하게 구성될 수 있다.
각 서브 개구부(111)와 핑거 전극 개구부(131, 132)는 레이저 빔의 한 번 이동으로 형성될 수 있는 것으로서, 그 폭(d3)은 해당 개구부를 형성할 때 사용되는 레이저 빔의 직경과 관련된다.
구체적으로, 각 서브 개구부(111)와 핑거 전극 개구부(131, 132)의 폭(d3)은 5μm 이상 30μm 이하로 구성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 각 서브 개구부(111)와 핑거 전극 개구부(131, 132)의 폭(d3)은 1μm 이상 50μm 이하로 구성될 수 있다.
상기에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 기술적 특징이나 분야를 이탈하지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백한 것이다.
100: 스텐실 마스크
110: 버스 바 전극 개구부
110-1, 110-2: 서브 개구부 열
111, 113-1~113-4: 서브 개구부
130: 핑거 전극 개구부 열
131~133: 핑거 전극 개구부

Claims (10)

  1. 태양전지용 전면전극이 형성된 스텐실 마스크로서,
    복수 개의 버스 바 전극 개구부, 및 각 버스 바 전극 개구부의 사이에 형성된 핑거 전극 개구부를 포함하고,
    상기 버스 바 전극 개구부는 다수의 서브 개구부로 이루어지며,,
    상기 서브 개구부와 핑거 전극 개구부는 레이저 빔의 한 번 이동으로 형성된 선형의 개구부인 것을 특징으로 하는 태양전지의 전면전극용 스텐실 마스크.
  2. 제 1 항에 있어서,
    같은 버스 바 전극 개구부를 이루는 각 서브 개구부는 모두 동일한 길이로 형성되거나, 또는 길이가 서로 다른 두 서브 개구부가 교대로 형성되는 것을 특징으로 하는 태양전지의 전면전극용 스텐실 마스크.
  3. 제 2 항에 있어서,
    핑거 전극 개구부와 연결되는 서브 개구부의 상측과 하측에 형성되는 서브 개구부는 그 길이와 x 좌표가 동일하게 형성되는 것을 특징으로 하는 태양전지의 전면전극용 스텐실 마스크.
  4. 제 1 항에 있어서,
    같은 버스 바 전극 개구부를 이루는 각 서브 개구부들은 그 길이가 동일하고, 각 서브 개구부의 좌측 말단의 x 좌표가 좌측으로 점차 이동하는 형태와, 우측으로 점차 이동하는 형태가 핑거 전극 개구부가 나타날 때마다 교대로 나타나는 것을 특징으로 하는 태양전지의 전면전극용 스텐실 마스크.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 버스 바 전극 개구부는 서로 일정 간격만큼 떨어진 2개의 서브 개구부 열로 이루어지고,
    같은 서브 개구부 열을 이루는 서브 개구부들은 그 길이가 동일하고, x 좌표가 동일하게 구성되는 것을 특징으로 하는 태양전지의 전면전극용 스텐실 마스크.
  6. 제 5 항에 있어서,
    핑거 전극 개구부와 연결되는 행에 있는 각 서브 개구부, 및 그 행의 상측과 하측에 인접한 행에 있는 각 서브 개구부는 서로 연결된 하나의 개구부로 형성된 것을 특징으로 하는 태양전지의 전면전극용 스텐실 마스크.
  7. 제 1 항에 있어서,
    버스 바 전극 개구부 넓이의 1/2 이하의 길이를 갖는 서브 개구부 열이 핑거 전극 개구부가 나타날 때마다 상기 버스 바 전극 개구부의 좌측 또는 우측에 교대로 형성되며,
    핑거 전극 개구부와 연결되는 서브 개구부, 및 그 서브 개구부의 상측과 하측에 인접한 서브 개구부의 길이는 상기 버스 바 전극 개구부의 넓이로 구성되는 것을 특징으로 하는 태양전지의 전면전극용 스텐실 마스크.
  8. 제 1 항에 있어서,
    각 핑거 전극 개구부는 두 버스 바 전극 개구부의 사이에서 적어도 한번 이상 개구 상태가 단절되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 태양전지의 전면전극용 스텐실 마스크.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 서브 개구부의 길이는 100μm 이상 1,500μm 이하로 구성되고,
    상기 서브 개구부들 사이의 상/하 간격은 20μm 이상 60μm 이하로 구성되는 것을 특징으로 하는 태양전지의 전면전극용 스텐실 마스크.
  10. 제 1 항 내지 제 8항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 서브 개구부와 핑거 전극 개구부의 폭은 20μm 이하인 것을 특징으로 하는 태양전지의 전면전극용 스텐실 마스크.
KR1020180103296A 2017-10-20 2018-08-31 태양전지의 전면전극용 스텐실 마스크 KR20200025631A (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180103296A KR20200025631A (ko) 2018-08-31 2018-08-31 태양전지의 전면전극용 스텐실 마스크
PCT/KR2018/012224 WO2019078598A1 (ko) 2017-10-20 2018-10-17 태양전지용 스텐실 마스크

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180103296A KR20200025631A (ko) 2018-08-31 2018-08-31 태양전지의 전면전극용 스텐실 마스크

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20200025631A true KR20200025631A (ko) 2020-03-10

Family

ID=69801211

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180103296A KR20200025631A (ko) 2017-10-20 2018-08-31 태양전지의 전면전극용 스텐실 마스크

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20200025631A (ko)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210152660A (ko) * 2020-06-09 2021-12-16 한빅솔라(주) 태양전지의 전면전극용 스텐실 마스크
KR20210152661A (ko) * 2020-06-09 2021-12-16 한빅솔라(주) 태양전지 전면전극용 스텐실 마스크 및 그 제조 방법
KR20220013964A (ko) * 2020-07-28 2022-02-04 한빅솔라(주) 태양전지의 전극 인쇄용 스텐실 마스크
KR102369179B1 (ko) * 2020-09-14 2022-03-03 한빅솔라(주) 태양전지의 전극 인쇄용 스텐실 마스크 제조 방법
KR20220169784A (ko) 2021-06-21 2022-12-28 청주대학교 산학협력단 미세선폭 구현 및 내구성 향상을 위한 태양전지 전극 형성용 스텐실 마스크 및 그 제조방법

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210152660A (ko) * 2020-06-09 2021-12-16 한빅솔라(주) 태양전지의 전면전극용 스텐실 마스크
KR20210152661A (ko) * 2020-06-09 2021-12-16 한빅솔라(주) 태양전지 전면전극용 스텐실 마스크 및 그 제조 방법
KR20220013964A (ko) * 2020-07-28 2022-02-04 한빅솔라(주) 태양전지의 전극 인쇄용 스텐실 마스크
KR102369179B1 (ko) * 2020-09-14 2022-03-03 한빅솔라(주) 태양전지의 전극 인쇄용 스텐실 마스크 제조 방법
KR20220169784A (ko) 2021-06-21 2022-12-28 청주대학교 산학협력단 미세선폭 구현 및 내구성 향상을 위한 태양전지 전극 형성용 스텐실 마스크 및 그 제조방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20200025631A (ko) 태양전지의 전면전극용 스텐실 마스크
US20180366596A1 (en) Solar cell, solar cell module, and fabricating methods thereof
JP5433051B2 (ja) スクリーン印刷用メッシュ部材およびスクリーン印刷版
EP1955863A1 (en) Printing mask and solar cell, and flat panel display ad chip capacitor
WO2009144996A1 (ja) 太陽電池、太陽電池の製造方法および太陽電池モジュール
KR20140041401A (ko) 태양 전지의 비접촉형 버스 바 및 비접촉형 버스 바의 제조 방법
JP2013191793A (ja) スクリーン版、太陽電池の製造方法、および太陽電池
WO2012115006A1 (ja) スクリーンおよび太陽電池の製造方法
KR20190143080A (ko) 태양전지의 전면전극용 스텐실 마스크
JP3188303U (ja) 改善した電極構造を有する太陽電池
JP2013201282A (ja) スクリーン、太陽電池の製造方法、および太陽電池
KR101902809B1 (ko) 태양전지용 스텐실 마스크
KR102039993B1 (ko) 태양전지의 전면전극용 스텐실 마스크
US9718267B2 (en) Screen printing apparatus including support bars, and methods of using same
KR20210132823A (ko) 태양전지의 전극용 스텐실 마스크 형성 방법
JP6125417B2 (ja) スクリーン印刷用メタルマスク及び太陽電池の製造方法
KR102486697B1 (ko) 태양전지의 전면전극용 스텐실 마스크
CN110957382A (zh) 太阳能电池片及其制备方法
KR102040776B1 (ko) 태양전지의 전면전극용 스텐실 마스크
KR102518085B1 (ko) 태양전지의 전극 인쇄용 스텐실 마스크
JP2013146958A (ja) メタルマスクおよび太陽電池の製造方法
KR102617733B1 (ko) 태양전지의 전극 인쇄용 스텐실 마스크 및 이의 제조방법
KR102369179B1 (ko) 태양전지의 전극 인쇄용 스텐실 마스크 제조 방법
KR20190086342A (ko) 태양전지의 후면전극용 스텐실 마스크
JP2015162483A (ja) 太陽電池セル、太陽電池サブセルおよび太陽電池モジュール

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application