WO2019078598A1 - 태양전지용 스텐실 마스크 - Google Patents

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WO2019078598A1
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openings
opening
finger electrode
sub
stencil mask
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PCT/KR2018/012224
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이준성
박준석
안성범
안경준
배정운
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(주)이노페이스
(주)에스엔텍
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    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a stencil mask, and more particularly, to a stencil mask used for forming a front electrode of a solar cell.
  • Solar cells are electronic devices that convert solar energy directly into electricity. Silicon solar cells are generally used.
  • the basic structure of a silicon solar cell is a semiconductor PN junction.
  • An electrode is printed on a silicon wafer using a metal paste such as Ag paste or Al paste, and then heat treatment is performed to form a front electrode and a rear electrode.
  • the front electrode is composed of a finger electrode and a bus bar electrode. Printing of the front electrode is generally performed using a screen printing technique.
  • Fig. 1 shows an example of a screen printing machine, in which a support housing 1 is provided, on which a silicon wafer 2 is mounted.
  • the screen mask 3 is placed on the upper surface of the silicon wafer 2, that is, the surface that receives sunlight.
  • a finger electrode opening and a bus bar electrode opening are formed to form a front electrode including a finger electrode and a bus bar electrode.
  • Fig. 2 shows an example of a screen mask 3, in which finger electrode openings 5 and bus bar electrode openings 6 are formed on a mask frame 4.
  • Fig. 1 shows an example of a screen mask 3, in which finger electrode openings 5 and bus bar electrode openings 6 are formed on a mask frame 4.
  • a metal paste 7 is placed on the screen mask 3 and the squeegee 8 is moved to provide a metal paste to the silicon wafer 2 so that the finger electrode and the bus bar electrode are printed.
  • the width of the finger electrode openings 5, the width of the bus bar electrode openings 6, the distance d between the finger electrode openings, and the like can be determined through theoretical calculations.
  • the finger electrode and the bus bar electrode having an appropriate thickness and width must be formed to minimize the current loss.
  • FIG. 3 shows a state in which the finger electrode 11 and the bus bar electrode 12 are printed on the silicon wafer 10.
  • the finger electrode 11 and the bus bar electrode 12 are formed in the same manner as the electrode opening of FIG. Is printed.
  • a silicon solar cell is completed through a heat treatment process.
  • wire meshes cross each other to form a lattice structure, and a wire mesh serves as a supporting layer. And an emulsion patterned by a photo-lithography process.
  • FIG. 4 shows an example in which a bus bar electrode opening and a finger electrode opening are formed by an emulsion (3-2) on the mesh 3-1.
  • the metal paste is a space between the wires of the mesh 3-1 And flows to form an electrode.
  • a wire mesh (wire mesh) 3-1 serving as a support layer acts as a grid, and the emulsion (3-l), which is patterned by a photolithography process, 2, Emulsion).
  • the aperture ratio of the discharge portion is only 50 to 60% due to the structure woven with the wire, there is a region where printing is not performed well. To reduce the diameter of the wire, the manufacturing cost of the screen increases.
  • the height of the printed electrode using the screen is not relatively high, the aspect ratio is lowered, and the line resistance of the finger electrode is increased, so that it is difficult to provide the electric conductivity suitable for the power generation efficiency of the solar cell.
  • the height of the printing electrode using the screen is not uniform and the low viscosity paste must be used due to the wire, the spreadability is increased, the consumption amount of the silver paste may increase more than necessary, There is a problem that the light absorption area decreases due to an increase in area.
  • a meshless stencil printing technique can be used.
  • Electroforming which has been attempted as a method of manufacturing some stencil masks, has problems such as a long manufacturing time, a complicated manufacturing process, and an initial investment cost, and the chemical etching method has a complicated manufacturing process and may cause inconsistency in the front and back surfaces .
  • a problem can be solved by a method of directly processing an electrode opening using a laser.
  • the mesh 3-1 supports the entire area. Therefore, as in the example shown in FIG. 5A, An opening can be formed.
  • connection relation when designing the front electrode openings in the stencil mask, the connection relation should be properly designed so that the isolated area does not appear.
  • the stencil mask does not have a supporting means such as a mesh, it must be designed so that sufficient supporting force and durability can be ensured, and that front electrode openings can be formed quickly and efficiently in the stencil mask without error, Consideration is needed.
  • Still another object of the present invention is to provide a stencil mask capable of improving bearing capacity and durability by having an intermediate support region associated with the finger electrode openings.
  • Another object of the present invention is to protect the surface of the solar cell wafer by applying a protective layer to the stencil mask and also to protect the surface of the mask itself.
  • a first aspect of a stencil mask for a solar cell according to the present invention is characterized in that a bus bar electrode opening corresponding to each bus bar electrode comprises a plurality of sub-openings, As shown in FIG.
  • a portion of the plurality of sub-openings that is connected to the finger electrode may be formed in a shape protruding toward the finger electrode opening.
  • the protruded shape may be configured to have a narrower width toward the finger electrode opening direction.
  • the finger electrode openings corresponding to the finger electrodes may be configured to include a plurality of portions spaced apart from each other by a certain distance.
  • the ends of one portion of the finger electrode openings may have a triangular shape that gradually widens toward another adjacent portion constituting the same finger electrode.
  • the second aspect of the stencil mask for a solar cell according to the present invention includes a plurality of bus bar electrode openings and finger electrode openings formed between the bus bar electrode openings and the bus bar electrode openings comprise a plurality of sub openings .
  • the sub opening and the finger electrode opening are formed as linear openings formed by one movement of the laser beam.
  • each of the sub openings forming the same bus bar electrode opening may be formed to have the same length, or alternatively two sub openings of different lengths may be alternately formed.
  • the sub-openings formed above and below the sub-openings connected to the finger electrode openings in the stencil mask for the solar cell of the second side may have the same length and x-coordinate.
  • each of the sub-openings forming the same bus bar electrode opening has the same length, and the x-coordinate of the left end of each sub-opening gradually moves to the left,
  • the shape may alternately appear every time the finger electrode openings appear.
  • the bus bar electrode openings may be formed of two sub opening rows spaced apart from each other by a predetermined distance, and the sub openings forming the same row of sub openings have the same length and the same x coordinate Lt; / RTI >
  • each sub opening in the row connected to the finger electrode opening, and each sub opening in the row adjacent to the upper side and the lower side of the row may be formed as one opening connected to each other.
  • the stencil mask for a solar cell of the second aspect is formed such that a row of sub openings having a length equal to or less than 1/2 of the width of the bus bar electrode openings is alternately formed on the left or right side of the bus bar electrode openings each time the finger electrode openings appear .
  • the length of the sub-openings connected to the finger electrode openings and the sub-openings above and below the sub-openings may be the width of the bus bar electrode openings.
  • each finger electrode opening may be configured such that the open state is disconnected at least once between the two bus bar electrode openings.
  • some finger electrode openings are formed in a state in which the center portion is not open, thereby constituting an intermediate support region.
  • each of the finger electrode openings may be spaced apart from the finger electrode openings of the neighboring finger electrode openings by a predetermined distance in the longitudinal direction.
  • the predetermined interval may be '1/2' of the interval between the two finger electrode openings which are adjacent to each other in the up / down direction in the same finger electrode opening row.
  • the intermediate support region may be constituted by a bundle unit of adjacent plural finger electrode openings.
  • the intermediate support region may be formed at a portion of the upper and lower ends of the row of the finger electrode openings.
  • the intermediate support region may be configured to gradually narrow its width from the upper and lower ends of the row of finger electrode openings toward the center of each row.
  • the intermediate support region may be repeatedly displayed from the upper end to the lower end of the finger electrode opening row.
  • the middle support region of the row of adjacent finger electrode openings may be staggered up / down.
  • the fourth aspect of the stencil mask for a solar cell according to the present invention is a stencil mask for a solar cell in which a bus bar electrode opening and a finger electrode opening are formed so that printing can be performed using a conductive paste,
  • the first protective layer may be formed.
  • the stencil mask for the solar cell is made of a metal material
  • the first protective layer may be made of a polymer material
  • the mask itself may be made of a polymer material.
  • a second protective layer for protecting the surface of the stencil mask may be formed on one side of the stencil mask.
  • the second passivation layer may be formed of a metal material or a metal oxide material.
  • the stencil mask for a solar cell according to the present invention may have a first protective layer formed on one surface thereof for protecting the surface of the wafer and a second protective layer formed on the other surface thereof for protecting the surface of the wafer.
  • the stencil mask according to the present invention can be constructed by directly processing a metal plate with a laser without using a mesh.
  • a printed electrode using a stencil mask can have a high aspect ratio of a maximum of '1.0' to provide a desired electrical conductivity, and the uniformity of the height can reduce the area occupied by the electrode, thereby increasing the light absorption area.
  • the spreadability can be reduced and the consumption of silver (Ag) paste can be reduced.
  • the bus bar electrode opening and the finger electrode opening of the stencil mask are linearly formed and formed by one movement of the laser beam.
  • the traveling path of the laser beam can be optimized or minimized and the traveling direction thereof can be made constant to increase the moving speed of the laser beam, thereby shortening the manufacturing time of the stencil mask.
  • bus bar electrode openings consist of a plurality of linear sub-openings rather than a single opening, a plurality of horizontal (lateral) directional supports are formed, thereby enhancing the durability of the stencil mask.
  • the printed finger electrode and the bus bar electrode have the same height, the adhesion of the ribbon connecting the cell and the cell in the subsequent process can be improved, thereby preventing deterioration of the output performance of the solar module.
  • each row of finger electrode openings is provided with an intermediate support region.
  • the intermediate support region is an area in which the finger electrode openings are not opened and provides mechanical support force to the electrode openings constituted by dense openings, so that distortion and damage such as tearing or sagging of the openings can be prevented.
  • the intermediate support area increases tension and durability of the openings in the stencil mask.
  • the size, shape, arrangement method and the like of the intermediate support region can be variously configured, and various intermediate support regions can be arranged as needed to adaptively enhance the support capability.
  • a protective layer is formed on the front, back, or both sides of the stencil mask.
  • the damage to the wafer can be minimized through the first protective layer using the flexible material and the strength and abrasion resistance of the stencil mask can be improved through the second protective layer using the high strength material.
  • the stencil mask itself is made of a flexible material such as a polymer, it is easier to manufacture the stencil mask with a thinner thickness than when a metal material is used, and the stencil mask can be implemented at a lower cost.
  • the probability of damaging the surface of the solar cell in the printing process can be greatly reduced, and the plastic can be processed with a lower thermal energy than the metal, so that excellent productivity can be expected.
  • Figure 1 shows an example of a conventional screen printing equipment
  • Figure 2 shows an example of a screen mask
  • Figure 5 is an illustration of an isolated area that may occur in stencil printing
  • Figure 6 is an example of electrode openings in a stencil mask
  • FIG. 7 is a view showing an embodiment of a bus bar electrode opening according to the first aspect of the present invention.
  • Figure 8 shows an embodiment of a rectangular sub-opening
  • FIGS. 9 and 10 show an embodiment capable of improving the connection with the finger electrode
  • Figure 11 shows examples of defects that may occur depending on the distance between the openings
  • Figs. 13 to 15 illustrate examples of various problems that may arise due to openings having areas where cutting is required
  • Figure 32 shows the first embodiment of the intermediate support zone
  • FIG. 35 shows an example of a stencil mask in which the intermediate support region of the first embodiment is formed
  • FIG. 38 shows an embodiment relating to the intermediate support region which is repeatedly formed and the intermediate support region which is arranged to be shifted from the other
  • first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
  • an embodiment of the stencil mask 100 according to the first aspect of the present invention includes a bus bar electrode opening 110 and a finger electrode opening 120 (not shown) so as to print a front electrode using a conductive paste. Is formed.
  • FIG. 6 (a) shows a portion 61 for discharging a paste for a finger electrode
  • FIG. 6 (b) shows a finger electrode connecting portion 62 in which each finger electrode opening is divided into finger electrode openings of two portions, And a portion (63) where the bus bar electrode and the finger electrode are connected to each other.
  • the reason why the finger electrode openings are formed in an open state is that the portions surrounded by the openings can not exist independently.
  • the bus bar electrode openings 110 corresponding to the respective bus bar electrodes are composed of a plurality of sub openings, and each sub opening is separated from the adjacent sub opening by a certain distance.
  • the bus bar electrode openings and the finger electrode openings are integrally formed, but the openings in the stencil mask 100 are formed separately from each other.
  • FIG. 7A shows an example of the bus bar electrode opening 110, in which a plurality of circular sub-openings 113 are formed.
  • the pastes are spread to the sub openings 113, spread slightly, and the pastes flowing through the adjacent sub openings are joined together and electrically connected.
  • FIG 7B shows an example in which circular sub-openings 110-1 are formed collectively only at the portion to which the finger electrodes are to be connected and one sub-opening 110-2 is integrally formed in other portions.
  • each sub opening is configured to be separated from the adjacent sub opening or the finger electrode opening by a certain distance.
  • the openings can be configured in any number of ways.
  • FIG. 7 shows an example in which the shape of the sub opening is circular, but the shape and size of the sub opening may be variously configured as needed.
  • Fig. 8 shows an example of a sub-opening 114 formed of a quadrangle.
  • the openings of the plurality of sub-openings associated with the connection of the finger electrodes may be configured to protrude toward the finger electrode openings. This is to improve the connection with the finger electrode.
  • FIG. 9 shows an example of the sub opening 113-3 including the portion 113-4 whose width becomes narrower toward the finger electrode opening direction, and the shape of the protruding portion may be variously configured as needed .
  • FIG. 10A shows a bus bar electrode opening formed by collecting circular sub openings, and a portion 113-4 where the width becomes narrower toward the finger electrode opening direction is shown.
  • FIG. 10B shows a bus bar electrode opening formed by collecting a plurality of sub-openings of a square, and a portion 114-4 where the width becomes narrower toward the direction of the finger electrode opening is shown.
  • the distance between the openings is too close to, for example, less than 5 ⁇ , it may be difficult to ensure the reproducibility of laser machining. If the reproducibility of the laser processing is not ensured, the sub opening of the actual stencil mask and the finger electrode openings can be formed overlapping each other without being separated.
  • FIG. 11A Such a defective state in which overlapping is formed is shown in Fig. 11A, and Fig. 11B shows an example in which the respective openings are well formed.
  • the paste does not sufficiently contact with each other even though the paste flows into the openings. As a result, the electrodes are not connected to each other.
  • the distance between the openings must be determined in consideration of both ensuring the reproducibility of the laser machining and the stability of the electrode connection.
  • the finger electrode openings for constituting the finger electrodes are formed separately from each other even if they are for forming the same finger electrode. That is, the finger electrode openings for constituting the same finger electrode are composed of two or more portions separated by a certain distance from each other, and the respective portions are configured to be separated from each other by a certain distance.
  • the ends of one portion constituting the finger electrode openings may be formed in various shapes.
  • FIG. 12A shows an example of a circular shape 125 and FIG. 12B shows an example of a triangular shape 126 having a gradually widening width toward the other portion of the adjacent finger electrode openings.
  • a portion 125-1 indicated by a dotted line around the circular finger electrode opening 125 in Fig. 12A and a portion 126-1 indicated by a dotted line around the triangular finger electrode opening 126 in Fig. It shows the spreading area when the paste flows into the electrode openings.
  • connection width and height are small and the cross-sectional area is reduced.
  • the electrical resistance is increased and a heat phenomenon may occur, resulting in heat damage or cracking.
  • the end of the finger electrode opening 126 is formed in a triangular shape as shown in FIG. 12B, since the probability of occurrence of the contact increases and the cross-sectional area increases, the increase in resistance due to the reduction in cross-sectional area can be suppressed, can do.
  • the spread range of the paste spreads, and the interval between the triangles can be somewhat widened.
  • the electrical connection may be poor even though the paste spreads.
  • the triangular end width B of the finger electrode opening 126 can be variously configured (for example, 10 to 400 ⁇ m) and can be determined in consideration of various process factors such as paste consumption amount, print discharge amount, light receiving area, For example, between 50 and 200 [mu] m.
  • the distance C between the two parts to form the same finger electrode can be varied (eg, 5 to 50 ⁇ m), but the laser processability (accuracy, precision, reproducibility), paste spread, stencil durability And the like, it can be configured to be not less than 5 ⁇ and not more than 30 ⁇ .
  • the width A of the finger electrode openings is 5 to 100 [micro] m, and it is preferable that the thickness is 20 [micro] m or more and 50 [micro] m or less considering suitability between the manufacturing process of the present solar cell and other components.
  • the stencil mask according to the present invention may be composed of various materials, and may be made of a metal material, for example.
  • the thickness of the stencil mask can be variously configured.
  • the thickness of the stainless steel mesh is about 20 to 30 ⁇ m, and the thickness of the apertured emulsion is about 10 to 20 ⁇ m.
  • the total thickness of the screen mask is in the range of 30 to 50 ⁇ m, typically around 40 ⁇ m.
  • the thickness of the stencil mask composed of a single layer can be varied (e.g., 10 to 100 ⁇ m), but when considering process compatibility with conventional screen printing, the thickness of the stencil mask ranges from 20 to 50 ⁇ m As shown in FIG.
  • the laser beam 31 moves along the rim while cutting the metal plate to form an opening. Therefore, the traveling direction of the laser beam 31 is changed from time to time and continuously changed to increase the moving time. Particularly, in the curved cutting portion 33, the moving speed of the laser beam 31 is greatly reduced and the direction is required to be changed, so that the moving speed (working speed) is further lowered.
  • the cut surface 38 perpendicular to the direction in which the squeegee 70 moves when printing the front electrode causes strong friction, so that the durability of the stencil mask is degraded, and the service life is reduced.
  • the shear stress transmitted to the paste (ink) is changed to change the viscosity of the paste. Accordingly, the amount of paste discharge varies, do.
  • a plurality of bus bar electrode openings 110 are formed in the stencil mask 100 so that front electrodes can be printed using a conductive paste, and between the bus bar electrode openings, 130 are formed.
  • the number of bus bar electrode openings 110 formed in the stencil mask 100, the number of finger electrode openings formed in each finger electrode opening row 130, the arrangement of the finger electrode openings, and the like may be variously configured.
  • the finger electrode openings of each finger electrode opening row 130 are formed at the same horizontal position. However, as shown in FIG. 17, the finger electrode openings may be shifted upward or downward from each other.
  • each finger electrode opening constituting each finger electrode opening row 130 may be formed in a state where the opening state is interrupted in the middle. Then, the open portion of the finger electrode openings 100-7 forms a support region, so that the supporting force and durability of the stencil mask 100 can be improved.
  • the finger electrode openings formed between the bus bar electrodes 110 can be variously configured.
  • the bus bar electrode openings 110 of the stencil mask 100 may be formed of a plurality of sub openings spaced apart from each other by a predetermined distance apart from one single opening.
  • each of the bus bar electrode openings 110 may be formed as linear openings formed by one movement of the laser beam.
  • the laser beam starts to be irradiated at one end of the opening and moves linearly to the other end of the opening. Therefore, the plurality of sub-opening and finger electrode openings each have a width (width of the laser beam) that can be formed by one movement of the laser beam.
  • the stencil mask 100 is provided with a plurality of horizontal (lateral) support regions 37 It is because.
  • the moving speed of the laser beam can be increased and the manufacturing time of the stencil mask 100 can be shortened.
  • the moving speed of the laser beam 31 can be kept constant, This is because the head can move quickly in the section 35 where only the head moves without irradiation of the head.
  • Figure 20 shows a first embodiment of a stencil mask according to the second aspect of the present invention in which the bus bar electrode openings 110 consist of a plurality of sub openings 115, It consists of a bar shape.
  • Each of the sub openings 115 forming the same bus bar electrode opening 110 has the same length and the x coordinates of the sub openings 115 in the stencil mask 100 are all the same, .
  • Each sub opening 115 and finger electrode openings 131 and 132 are linear openings formed by a single movement of the laser beam.
  • FIG. 20 shows an example in which finger electrode openings 131 formed on the left side and finger electrode openings 132 formed on the right side are alternately formed.
  • each of the sub-openings 115 forming the bus bar electrode openings 110 are shown as horizontal linear shapes, each of the sub-openings 115 may be configured to have a constant slope.
  • the upper / lower interval of each sub-opening should be set so that the paste flowing through the adjacent openings when the paste is printed is well coupled with each other, so that the bus bar electrode can be well formed on the surface of the solar cell.
  • various factors such as the length and width of the sub opening 115 and the viscosity of the paste may be considered.
  • the finger electrode openings 131 and 132 may be configured such that the opening state of the finger electrode openings 131 and 132 is disconnected more than once in order to secure the supporting force and durability of the stencil mask 100. That is, the finger electrode openings 131 and 132 may be configured intermittently.
  • the interval between the separated portions of the finger electrode openings that are formed intermittently can be set so that one finger electrode electrically connected to each other is formed by pasting the paste spreading through the two portions that are cut off during front electrode printing.
  • FIG. 21 shows a second embodiment of the stencil mask according to the second aspect of the present invention, similar to the embodiment shown in FIG. 20, but has a sub-opening connected with the finger electrode openings 131 and 132, The sub-openings adjacent to the upper side and the lower side of the sub-openings are formed longer than the other sub-openings.
  • the width of the bus bar opening portion 110 is b1
  • the sub opening portion connected to the finger electrode opening portion 132 and the sub opening portions 117-1 and 117-2 adjacent to the upper and lower sides of the sub opening portion The length may be composed of b1, and the lengths of the other sub-openings may be made smaller than b1.
  • each sub-opening forming the same bus bar electrode opening 110 has the same length.
  • the length of each sub-opening is configured to be less than the width b1 of the bus bar electrode opening.
  • the x-coordinate of each sub-opening changes from left to right within the width b1 of the bus bar electrode opening.
  • FIG. 22 shows a form 112-1 in which the x-coordinate of each sub-opening from the left finger electrode opening 131 to the right finger electrode opening 132 is continuously increased by a constant value, (112-2) in which the x-coordinate of each sub-opening from the first finger electrode 132 to the finger electrode opening 133 formed to the left is continuously decreased by a constant value.
  • FIG. 23 shows a fourth embodiment of the stencil mask according to the second aspect of the present invention, in which the bus bar electrode openings 110 are divided into two sub-aperture columns 110-5, 110-6 .
  • one bus electrode opening 110 is composed of a left sub-opening row 110-5 and a right sub-opening row 110-6, and a left sub-opening row 110-5 and a right sub- -6) are spaced apart by a certain distance.
  • the sub openings belonging to the respective sub opening rows 110-5 and 110-6 have the same length and the x coordinates of the respective sub openings belonging to the left sub opening column 110-5 are the same, 110-6 are the same.
  • finger electrode openings 131 facing leftward are formed and right finger electrode openings 132 are formed in the right sub opening row 110-6.
  • Figure 24 shows a fifth embodiment of a stencil mask according to the second aspect of the present invention, in which two sub-openings in a row connected with finger electrode openings 131, 132 in the embodiment shown in Figure 23,
  • the sub openings 117-1 to 117-4 in the row adjacent to the upper side and the lower side of the row are formed by one opening connected to each other.
  • FIG. 25 shows a sixth embodiment of the stencil mask according to the second aspect of the present invention.
  • the width of the bus bar electrode opening is b1
  • the sub opening rows 110-5, 110-6 are alternately formed on the left or right side of the bus bar electrode openings every time the finger electrode openings appear. At this time, the lengths of the respective sub openings belonging to each sub opening row 110-5, 110-6 are the same.
  • the row of sub openings is formed in the longitudinal direction (110-5) in the left side of the bus bar electrode openings, and the finger electrode openings 131 formed on the left side are shown, and the row of sub openings is formed on the right side of the bus bar electrode openings in the vertical direction (110-6), and a right-handed finger electrode opening 132 is formed.
  • a row of sub openings is alternately formed on the left or right side of the bus bar electrode openings.
  • the lengths of the sub openings connected to the finger electrode openings 131 and 132 and the sub openings 117-1 to 117-4 adjacent to the upper and lower sides of the sub openings are set such that the width b1 of the bus bar electrode openings is Lt; / RTI >
  • 26 and 27 show a seventh embodiment of the stencil mask according to the second aspect of the present invention in which the bus bar electrode opening 110 is made up of a plurality of sub openings 115, Is formed in a linear bar shape.
  • the bus bar electrode opening 110 may be configured such that two sub openings having different lengths are alternately formed.
  • the sub-openings formed on the upper and lower sides adjacent to the sub-openings connected to the finger electrode openings 131 and 132 may have the same length and x-coordinate.
  • the length d1 of the sub opening may be varied.
  • the length d1 of the sub opening may be 100 mu m or more and 1,500 mu m or less, but is not limited thereto.
  • the upper / lower distance d2 between the sub openings can be variously configured. Specifically, the upper / lower distance d2 between the sub-openings may be not less than 20 mu m and not more than 60 mu m, but is not limited thereto. For example, the upper / lower distance d2 between the sub-openings may be set to 10 mu m or more and 100 mu m or less.
  • each sub opening 115 and the finger electrode openings 131, 132 may be varied.
  • Each sub opening 115 and the finger electrode openings 131 and 132 can be formed by a single movement of the laser beam and its width d3 is related to the diameter of the laser beam used when forming the opening .
  • the width d3 of each of the sub-openings 115 and the finger electrode openings 131 and 132 may be 5 ⁇ m or more and 30 ⁇ m or less, but is not limited thereto.
  • the width d3 of each of the sub-openings 115 and the finger electrode openings 131 and 132 may be set to 1 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less.
  • the stencil mask 100 is provided with a plurality of finger electrode opening rows 130 for printing a front electrode of a solar cell using a conductive paste.
  • a plurality of finger electrode openings 131 are formed from the top to the bottom to form a finger electrode opening column 130, and a plurality of such finger electrode opening columns 130 are formed.
  • the number, size, shape, spacing, etc. of the finger electrode openings 131 formed in the stencil mask 00 can be variously configured.
  • each finger electrode opening of each finger electrode opening row 130 is formed at the same horizontal position, but each finger electrode opening of the adjacent finger electrode opening row may be offset up and down in a horizontal arrangement .
  • the front electrode of the solar cell may be implemented to include a bus bar electrode, or may be implemented without a bus bar electrode.
  • reference numeral 110 denotes a portion where a bus bar electrode opening is formed in the case of a stencil mask for a solar cell including a bus bar electrode.
  • an opening is formed associated with where the ribbon (also referred to as wire or bus wire) is to be connected after the electrode is printed Quot; portion ".
  • the opening for the bus bar electrode and the opening for the ribbon to be connected may be variously configured.
  • FIG. 30 shows an example of a stencil mask having bus bar electrodes.
  • the bus bar electrode openings 110 may be formed of a set of a plurality of sub-openings 117-6 formed at a distance from one another. And, each row of finger electrode openings is formed between adjacent two bus bar electrode openings.
  • the shape, size, number and the like of the sub opening 117-6 can be variously configured.
  • pastes flowing through adjacent sub-openings are combined with each other to form bus bar electrodes, and the interval between the sub-openings can be variously configured in consideration of the size of the sub-openings and the viscosity of the paste.
  • bus bar electrode openings 110 are formed by a set of a plurality of sub openings spaced apart from each other by a certain distance is that the region which can not exist independently can not be made because there is no portion for supporting the entire mask like a mesh.
  • a bus bar electrode opening is not formed in a portion denoted by reference numeral 110 in FIG. 29, but an opening for allowing the ribbon to adhere well after the front electrode is printed Are formed.
  • 31A is an example of a stencil mask having no bus bar electrode, in which finger electrode openings 132 and 133 of adjacent finger electrode opening rows are arranged to be shifted by a predetermined distance in the longitudinal direction, and the finger electrode openings 132 and 133 And the end portions are formed so as to overlap each other at an upper portion and a lower portion.
  • the upper and lower intervals between the finger electrode openings 132 and 133 of the adjacent finger electrode opening rows may be variously configured.
  • the top / bottom spacing between the finger electrode openings 132, 133 in the neighboring finger electrode opening rows is "1/2" of the spacing between adjacent finger electrode openings 132, 134 in the same row Lt; / RTI >
  • the bus bar electrode collects the current collected through each finger electrode and carries the collected current. In the solar cell without the bus bar electrode, this function is performed when the ribbon is attached after each finger electrode is printed on the surface of the solar cell .
  • FIG. 31B also shows ribbons 210 that serve as bus bar electrodes, which are shown together to aid understanding of the description, rather than being present in a stencil mask. That is, the ribbon 210 is attached to the electrode of the solar cell after the paste is printed.
  • the ribbon may also be referred to as a 'wire' or a 'bus wire' and is in electrical contact with each electrode and is made of a material of good electrical conductivity.
  • the present invention is not limited thereto.
  • the opening for the bus bar electrode and the opening for the connection of the ribbon may be variously configured.
  • the stencil mask can be manufactured by laser processing a thin plate such as a metal material.
  • the stencil mask does not have a separate supporting means such as a mesh of a screen mask, it is designed to be as rigid as possible so as not to weaken the durability due to a plurality of openings and to be physically damaged in the process of front electrode printing There is a need.
  • the stencil mask according to the third aspect of the present invention is formed such that some finger electrode openings in each finger electrode opening row are not open at the central portion, and these portions constitute the intermediate support region.
  • the present invention can be applied to all stencil masks in which finger electrode opening rows are present regardless of the presence or absence of bus bar electrodes.
  • the middle support region refers to the portion of the finger electrode opening row 130 where the finger electrode openings do not extend and are interrupted. That is, in each finger electrode opening row 130, some finger electrode openings are formed in a state in which the central portion is not opened, and portions formed in a non-opened state serve as intermediate support regions for enhancing the supporting force of the stencil mask .
  • the middle support region 171 may be formed entirely from the upper end to the lower end of the finger electrode opening row 130. As shown in FIG. That is, all of the finger electrode openings of the finger electrode opening row 130 are disconnected by a predetermined length.
  • FIG. 35A shows an example in which, in the stencil mask 311 formed without the bus bar electrode openings, the intermediate support region 171 is formed entirely from the top to the bottom of the row of finger electrode openings, as in the example shown in FIG.
  • Fig. 35B shows an example in which, in the stencil mask 312 having the bus bar electrode openings, the intermediate support region 171 is formed entirely from the upper end to the lower end of the finger electrode opening row, as in the example shown in Fig.
  • the intermediate support region may be formed only in a portion of the row of finger electrode openings.
  • the method of forming the intermediate support region on a part of the finger electrode opening row may be variously configured.
  • an intermediate support region may be configured to appear for each finger electrode opening.
  • the intermediate support region may be formed as a bundle unit of a plurality of adjacent finger electrode openings in the same finger electrode opening row.
  • the intermediate support region 173 shows an example of configuring the intermediate support region 173 with twelve finger electrode opening bundles, wherein the intermediate support region 173 has a quadrangular shape since the lengths at which the middle portions of the finger electrode openings are all the same are all the same.
  • FIG. 36A shows an example in which the intermediate support region 173 is formed in a rectangular shape at the upper and lower ends of each finger electrode opening row in the stencil mask 321 formed without the bus bar electrode openings as in the example shown in FIG.
  • FIG. 36B shows an example in which the intermediate support region 173 is formed in a rectangular shape at the upper and lower ends of each finger electrode opening row in the stencil mask 322 having the bus bar electrode openings as in the example shown in FIG.
  • the intermediate support region 175 may be configured to gradually narrow its width from the upper and lower ends of each finger electrode opening row 130 toward the center of the finger electrode opening row 130. Accordingly, the intermediate support region 175 appears as a triangular shape.
  • FIG. 37A shows an example in which the intermediate support region 175 is formed in a triangular shape at the upper and lower ends of each finger electrode opening row in the stencil mask 331 formed without the bus bar electrode openings as in the example shown in FIG.
  • FIG. 37B shows an example in which the intermediate support region 175 is formed in a triangular shape at the upper and lower ends of each finger electrode opening row in the stencil mask 332 having the bus bar electrode openings as in the example shown in FIG.
  • intermediate support region may be configured to appear repeatedly from the upper end to the lower end of each finger electrode opening row.
  • 38A shows an example of a stencil mask 341-1 in which a rectangular support region repeatedly appears from the upper end of each finger electrode opening row to the lower end thereof.
  • the intermediate support region is repeatedly shown from the top to the bottom of each finger electrode opening row, and the middle support region of the adjacent finger electrode opening row is the top / And may be arranged to be offset from each other in the downward direction.
  • the length of the intermediate support region (the number of the finger electrode openings forming the intermediate support region together), the width, the shape, and the like can be variously configured.
  • the number of the intermediate support regions appearing from the upper end to the lower end of the finger electrode opening row, and the number of the finger electrode openings existing between the upper and lower intermediate support regions may be variously configured.
  • the stencil mask according to the third aspect of the present invention may be composed of various materials, and may be made of a metal material.
  • the thickness of the stencil mask can be variously configured, and when the compatibility with the screen printing method is taken into consideration, the stencil mask can have a thickness of about 20 ⁇ m to 50 ⁇ m.
  • the width of the finger electrode openings may be variously configured, and may be, for example, about 5 ⁇ to 50 ⁇ .
  • the width and length of the intermediate support region may also be varied.
  • the width of the intermediate support region may be about 200 ⁇ m to 1,500 ⁇ m, and the length of the intermediate support region may be about 1,000 ⁇ m to 50,000 ⁇ m .
  • an electrode is printed on a wafer 83 placed on a support table 81 using a stencil mask 100 having an electrode pattern formed thereon.
  • the metal paste 85 is placed on the stencil mask 100 and the squeegee 87 is moved to provide a metal paste to the silicon wafer 83 so that the finger electrode and the bus bar electrode are printed.
  • the metal stencil mask 100 may contact the wafer 83 to damage the surface of the wafer.
  • damage to the surface is also accumulated due to contact with the squeegee 87, etc., and the service life of the mask can be shortened.
  • the stencil mask of each embodiment according to the fourth aspect of the present invention is a stencil mask for a solar cell for printing a front electrode using a conductive paste, wherein a bus bar electrode opening and a finger electrode opening are formed.
  • a stencil mask 100 according to a fourth aspect of the present invention includes a first protective layer 410 for protecting the surface of the wafer 83 on a surface of the two surfaces contacting the wafer 83 Lt; / RTI >
  • the material of the stencil mask 100 may be variously configured, and may be formed of a metal material as a specific example.
  • the stencil mask is made of a metal material, although it has a limitation in reducing the thickness of the substrate, it has an advantage of excellent durability. For this reason, when the electrode of the solar cell is printed on the wafer 83, the surface of the wafer 83 may be cracked or damaged and may be damaged.
  • the first protective layer 410 protects the surface of the wafer 83 from physical impact and is preferably made of a flexible material such as a polymer material in order to minimize damage to the surface of the wafer.
  • the first passivation layer 410 may be formed of a polymer film such as a polyethylene terephthalate (PET) film, a polypropylene (PP) film, or a polyimide Lt; / RTI >
  • PET polyethylene terephthalate
  • PP polypropylene
  • polyimide Lt polyimide Lt
  • RTI &gt polyimide Lt
  • the polyimide film has high thermal stability and efficient mechanical properties, is thin, has excellent flexibility, and is resistant to chemical and abrasion, and can be used in fields requiring stable performance.
  • the metal stencil mask 100 is excellent in durability, but has a limitation in reducing the thickness of the substrate and may cause physical damage to the surface of the wafer 83.
  • the stencil mask 100 according to the present invention may be formed of a polymer material itself.
  • the polymer material may be composed of various materials.
  • the stencil mask 100 may be formed using a polymeric film such as a polyethylene terephthalate (PET) film, a polypropylene (PP) film, or a polyimide film .
  • the smooth surface of the polymer material can reduce the 'SiNx' surface damage of the wafer and is easy to fabricate with a thin thickness. That is, a substrate made of a plastic material such as PET can be manufactured through a laser cutting process, and a plastic substrate can be manufactured at a relatively low price, thereby greatly reducing the supply price and increasing the profit.
  • plastic can be processed with low thermal energy compared to metal, and excellent productivity can be expected.
  • the life of the stencil mask 100 can be shortened by a physical impact due to friction with the squeegee 87 in the printing process.
  • a second protective layer 420 for protecting the surface of the stencil mask 100 is formed on the two surfaces of the stencil mask 100 that are not in contact with the wafer 83 .
  • the material of the second protective layer 420 may be variously configured.
  • the second protective layer 420 may be formed of a metal material such as aluminum. Therefore, when the stencil mask 100 is made of a polymer material, it can maintain the high hardness and high strength characteristics and solve the wear resistance and durability problems, thereby improving the life of the stencil product.
  • the stencil mask 100 may be configured to include both the first passivation layer 410 and the second passivation layer 420.
  • the stencil mask 100 may be formed of various materials as needed.
  • a first protective layer 410 for protecting the surface of the wafer 83 is formed on a surface of the stencil mask 100 that is in contact with the wafer 83 and a surface not contacting the wafer 83 is a surface
  • a second protective layer 420 is formed.
  • the first passivation layer 410 may be made of a polymer material
  • the second passivation layer 420 may be made of a metal material.
  • An example of the polymer material constituting the first protective layer 410 is polyimide and an example of the metal material constituting the second protective layer 420 is aluminum.

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Abstract

본 발명에 따른 태양전지용 스텐실 마스크의 버스 바 전극 개구부는 다수의 서브 개구부들로 이루어 질 수 있으며, 특히 각 서브 개구부와 핑거 전극 개구부는 레이저 빔의 한 번 이동으로 형성되는 선형의 개구부로 구성될 수 있다. 이에 따라, 레이저 빔의 이동 경로를 최적화 하고 이동 속도를 높여 스텐실 마스크 제조 시간을 단축할 수 있다. 또한, 일부 핑거 전극 개구부가 개구되지 않은 상태로 형성되는 중간 지지대 영역을 통해 기계적 지지력을 제공함으로써, 개구부가 찢어지거나 처지는 등의 왜곡 및 파손을 방지할 수 있다. 웨이퍼와 그 자신을 보호하기 위한 보호층을 구비하도록 구성하면, 웨이퍼 손상을 최소화하고, 스텐실 마스크 자체의 강도 및 내마모성을 향상시킬 수 있다.

Description

태양전지용 스텐실 마스크
본 발명은 스텐실 마스크에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 태양전지의 전면 전극을 형성하기 위해 사용되는 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, 전면전극 및 후면전극을 형성한다.
전면전극은 핑거(Finger) 전극과 버스 바(Busbar) 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 핑거 전극과 버스 바 전극으로 이루어지는 전면전극을 형성하기 위하여 핑거 전극 개구부 및 버스 바 전극 개구부가 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. 여기서, 핑거 전극 개구부(5)의 폭과, 버스 바 전극 개구부(6)의 폭, 핑거 전극 개구부 사이의 거리(d) 등은 이론적인 계산을 통해 정해질 수 있다.
태양전지의 변환효율이 증가할수록 태양 빛에 의해 생성되는 전류의 흐름이 증가하기 때문에, 적절한 두께와 폭을 갖는 핑거 전극 및 버스 바 전극이 형성되어야 전류 손실을 최소화할 수 있다.
도 3은 실리콘 웨이퍼(10)에 핑거 전극(11)과 버스바 전극(12)이 인쇄된 상태를 보인 것으로서, 도 2의 전극 개구부와 동일하게 핑거 전극(11)과 버스 바 전극(12)이 인쇄된다. 전면전극과 후면전극이 형성된 후에는 열처리 공정을 통해 실리콘 태양전지를 완성한다.
이와 같이, 종래에 태양전지의 전면전극을 인쇄하기 위해서는 대부분 스크린 인쇄 기술을 이용하고 있는데, 스크린은 기본적으로 와이어가 서로 교차하여 격자 구조를 이루는 와이어 메쉬(Wire Mesh)가 지지층 역할을 하고, 포토 리소그라피(Photo-lithography Process) 방법에 의해 패터닝된 에멀전(Emulsion)으로 구성되어 있다.
도 4는 메쉬(3-1) 위에 에멀전(3-2, Emulsion)으로 버스 바 전극 개구부와 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.
또한, 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, 인쇄후 전면 전극의 도포면적이 증가하여 광흡수 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. 그러나 이와 같은 문제점은 레이저를 이용하여 직접 전극 개구부를 가공하는 방법으로 해결될 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 개구부를 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 개구부를 설계할 때는 연결 관계를 적절히 설계하여 고립된 영역이 나타나지 않도록 해야 한다.
또한, 스텐실 마스크에는 메쉬와 같은 지지 수단이 없으므로, 충분한 지지력과 내구성이 확보될 수 있도록 설계되어야 하며, 전면전극 개구부가 오류없이 신속하고 효율적으로 스텐실 마스크에 형성될 수 있도록 해야 하는 등 다양한 측면에서의 고려가 필요하다.
이에 본 발명은 상기와 같은 필요성에 부응하기 위하여 안출된 것으로서, 메쉬를 사용하지 않고 금속 재질의 판을 레이저로 가공하여 전극의 개구부가 형성되는 스텐실 마스크를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 버스 바와 핑거 전극을 형성하기 위한 개구부들 사이의 지지 구조를 유지하면서 전극 간 단절을 방지할 수 있는 스텐실 마스크를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 레이저 빔의 이동 속도를 높여 제조 시간을 줄이고, 지지력과 내구성을 충분히 확보할 수 있는 스텐실 마스크를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 핑거 전극 개구부와 관련된 중간 지지대 영역을 구비하도록 하여, 지지력과 내구성을 향상시킬 수 있는 스텐실 마스크를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 스텐실 마스크에 보호층을 적용하여 태양전지 웨이퍼의 표면을 보호하고, 마스크 자체의 표면도 보호할 수 있도록 하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 태양전지용 스텐실 마스크의 제1 측면은, 각 버스 바 전극에 대응하는 버스 바 전극 개구부가 복수 개의 서브 개구부로 이루어지고, 각 서브 개구부는 인접한 서브 개구부와 일정 거리만큼 떨어져 있도록 구성된다.,
상기 복수 개의 서브 개구부들 중 핑거 전극과의 연결에 관계되는 것은 상기 핑거 전극 개구부 방향으로 돌출된 모양으로 구성될 수 있다.
이때, 상기 돌출된 모양은 상기 핑거 전극 개구부 방향으로 갈수록 폭이 좁아지도록 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 태양전지용 스텐실 마스크에서 각 핑거 전극에 대응하는 핑거 전극 개구부는 서로 일정 거리만큼 떨어진 복수 개의 부분을 포함하도록 구성될 수 있다.
상기 핑거 전극 개구부의 일 부분의 말단은 같은 핑거 전극을 구성할 인접한 타 부분을 향하여 점차 넓이가 넓어지는 삼각형 모양으로 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 태양전지용 스텐실 마스크의 제2 측면은, 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 이루어진다.
이때, 상기 서브 개구부와 핑거 전극 개구부는 레이저 빔의 한 번 이동으로 형성된 선형의 개구부로 구성된다.
상기 제2 측면의 태양전지용 스텐실 마스크에서 같은 버스 바 전극 개구부를 이루는 각 서브 개구부는 모두 동일한 길이로 형성되거나, 또는 길이가 서로 다른 두 서브 개구부가 교대로 형성될 수 있다.
상기 제2 측면의 태양전지용 스텐실 마스크에서 핑거 전극 개구부와 연결되는 서브 개구부의 상측과 하측에 형성되는 서브 개구부는 그 길이와 x 좌표가 동일하게 형성될 수 있다.
상기 제2 측면의 태양전지용 스텐실 마스크에서 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.
상기 제2 측면의 태양전지용 스텐실 마스크에서 상기 버스 바 전극 개구부는 서로 일정 간격만큼 떨어진 2개의 서브 개구부 열로 이루어질 수 있으며, 같은 서브 개구부 열을 이루는 서브 개구부들은 그 길이가 동일하고, x 좌표가 동일하게 구성될 수 있다.
이때, 핑거 전극 개구부와 연결되는 행에 있는 각 서브 개구부, 및 그 행의 상측과 하측에 인접한 행에 있는 각 서브 개구부는 서로 연결된 하나의 개구부로 형성될 수 있다.
상기 제2 측면의 태양전지용 스텐실 마스크는 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 형성되도록 구성될 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.
상기 제2 측면의 태양전지용 스텐실 마스크에서 각 핑거 전극 개구부는 두 버스 바 전극 개구부의 사이에서 적어도 한번 이상 개구 상태가 단절되도록 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 태양전지용 스텐실 마스크의 제3 측면은, 각 핑거 전극 개구부 열에서 일부 핑거 전극 개구부가 중앙 부분이 개구되지 않은 상태로 형성되어 중간 지지대 영역을 구성한다.
상기 제3 측면의 태양전지용 스텐실 마스크에서 상기 각 핑거 전극 개구부는 이웃한 핑거 전극 개구부 열의 핑거 전극 개구부와 세로 방향으로 일정 간격만큼 어긋나게 배치될 수 있다.
이때, 상기 일정 간격은 같은 핑거 전극 개구부 열에서 상/하로 인접한 두 핑거 전극 개구부들 사이 간격의 '1/2'로 구성될 수 있다.
상기 제3 측면의 태양전지용 스텐실 마스크에서 상기 중간 지지대 영역은 인접한 복수 핑거 전극 개구부들의 묶음 단위로 구성될 수 있다.
상기 제3 측면의 태양전지용 스텐실 마스크에서 상기 중간 지지대 영역은 상기 각 핑거 전극 개구부 열의 상단과 하단의 일부에 형성될 수 있다.
상기 제3 측면의 태양전지용 스텐실 마스크에서 상기 중간 지지대 영역은 상기 핑거 전극 개구부 열의 상단과 하단으로부터 각 열의 중심부를 향하여 점차 그 넓이가 좁아지도록 구성될 수 있다.
상기 제3 측면의 태양전지용 스텐실 마스크에서 상기 중간 지지대 영역은 상기 핑거 전극 개구부 열의 상단에서 하단에 이르기까지 반복해서 나타나도록 구성될 수 있다.
이때, 인접한 핑거 전극 개구부 열의 중간 지지대 영역은 상/하로 서로 엇갈리게 배치될 수 있다.
본 발명에 따른 태양전지용 스텐실 마스크의 제4 측면은, 도전성 페이스트를 이용하여 인쇄할 수 있도록 버스 바 전극 개구부와 핑거 전극 개구부가 형성되는 태양전지용 스텐실 마스크로서, 한 면에 웨이퍼의 표면을 보호하기 위한 제1보호층이 형성되도록 구성될 수 있다.
이때 태양전지용 스텐실 마스크는 금속 소재로 구성되고, 상기 제1보호층은 고분자 소재로 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 태양전지용 스텐실 마스크는 마스크 자체가 고분자 소재로 구성될 수 있다.
이때, 스텐실 마스크의 한 면에는 그 면을 보호하기 위한 제2보호층이 형성될 수 있다.
상기 제2보호층은 금속 소재 또는 금속 산화물 소재로 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 태양전지용 스텐실 마스크는 한 면에 웨이퍼의 표면을 보호하기 위한 제1보호층이 형성되고, 다른 면에는 그 면을 보호하기 위한 제2보호층이 형성되어 이루어질 수도 있다.
본 발명에 따른 스텐실 마스크는 메쉬를 사용하지 않고 금속재질의 판을 레이저로 직접 가공하여 구성될 수 있다.
개구부들 사이의 간격을 최적화시킴에 따라 균일한 개구부 및 페이스트 토출량 제어가 가능해지며, 미세 선폭으로 구현할 수 있어 종래 스크린 기술을 이용할 때에 비해 핑거 전극의 수를 늘려 전자 수집이 용이해진다.
스텐실 마스크를 이용하여 인쇄된 전극은 최대 '1.0'의 높은 종횡비를 가질 수 있어서 원하는 전기 전도도를 제공할 수 있고, 높이가 균일하여 전극이 차지하는 면적이 감소되므로 광 흡수 면적을 증가시킬 수 있다.
또한, 고점도 페이스트 사용으로 퍼짐성을 감소시켜 은(Ag) 페이스트의 소모량을 절감할 수 있다.
본 발명의 제2측면에 따르면, 스텐실 마스크의 버스 바 전극 개구부와 핑거 전극 개구부가 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 향상될 수 있다.
또한, 페이스트를 인쇄하는 스퀴지의 이동 방향에 대하여 마찰이 큰 수직 절단면의 폭이 줄어들므로, 마찰이 적어져서 스텐실 마스크의 내구성을 강화하고, 사용 수명을 연장할 수 있다.
또한, 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.
본 발명의 제3측면에 따르면, 각 핑거 전극 개구부 열의 적어도 일부에 중간 지지대 영역이 구비된다.
중간 지지대 영역은 핑거 전극 개구부가 개구되지 않은 상태로 유지되는 영역으로서, 조밀한 개구부로 구성된 전극 개구부에 기계적 지지력을 제공하기 때문에 개구부가 찢어지거나 처지는 등의 왜곡 및 파손을 방지할 수 있다.
중간 지지대 영역은 스텐실 마스크에서 개구부의 장력 유지와 내구성을 증가시킨다.
특히, 각 핑거 전극 개구부 열의 일부에 대해서 중간 지지대 영역을 구비해도 전체적인 지지력을 향상시킬 수 있다.
중간 지지대 영역의 크기, 모양, 배치 방법 등은 다양하게 구성될 수 있는 것으로서, 필요에 따라 다양한 중간 지지대 영역을 배치하여, 적응적으로 지지력 강화를 도모할 수 있다.
본 발명의 제4측면에 따르면, 스텐실 마스크의 전면, 후면 또는 양면에 보호층이 형성된다. 유연한 소재를 이용한 제1보호층을 통해 웨이퍼 손상을 최소화시킬 수 있으며, 또한 고강도 소재를 이용한 제2보호층을 통해 스텐실 마스크의 강도 및 내마모성을 향상시킬 수 있게 된다.
특히, 스텐실 마스크 자체를 고분자 등의 유연한 소재로 구성하면, 금속 소재를 이용할 때에 비해 얇은 두께로 제작하기가 용이하며, 더욱 저렴하게 구현할 수 있다.
또한, 인쇄 공정에서 태양 전지 표면에 손상을 입힐 확률을 크게 낮출 수 있으며, 플라스틱은 금속에 비해 낮은 열에너지로 가공이 가능하여 우수한 생산성을 기대할 수 있다.
도 1은 종래 스크린 인쇄 장비의 예,
도 2는 스크린 마스크의 예,
도 3은 태양전지에 인쇄된 전면 전극의 예,
도 4는 메쉬와 에멀전으로 개구부가 형성된 예,
도 5는 스텐실 인쇄에서 발생할 수 있는 고립 영역을 설명하는 예,
도 6은 스텐실 마스크의 전극 개구부에 관한 예,
도 7은 본 발명의 제1 측면에 관한 버스 바 전극 개구부의 실시예,
도 8은 사각형의 서브 개구부에 관한 실시예,
도 9와 도 10은 핑거 전극과의 연결성을 향상시킬 수 있는 실시예,
도 11은 개구부 사이의 거리에 따라 발생할 수 있는 불량의 예,
도 12는 핑거 전극 개구부를 이루는 부분들의 연결성을 설명하는 예,
도 13 내지 도 15는 절단이 필요한 영역을 갖는 개구부로 인하여 발생할 수 있는 다양한 문제를 설명하는 예,
도 16 내지 도 19는 스텐실 마스크의 구조에 관한 다양한 예,
도 20 내지 도 27은 본 발명의 제2 측면에 따른 다양한 실시예,
도 28은 본 발명에 따른 각 실시예에 적용될 수 있는 구체적인 수치를 설명하는 예,
도 29는 본 발명에 따른 제3 측면을 설명하기 위한 스텐실 마스크의 예,
도 30은 버스 바 전극 개구부를 포함하는 예,
도 31은 버스 바 전극 개구부가 없는 예,
도 32는 중간 지지대 영역의 제1 실시예,
도 33은 중간 지지대 영역의 제2 실시예,
도 34는 중간 지지대 영역의 제3 실시예,
도 35는 제1 실시예의 중간 지지대 영역이 형성된 스텐실 마스크의 예,
도 36은 제2 실시예의 중간 지지대 영역이 형성된 스텐실 마스크의 예,
도 37은 제3 실시예의 중간 지지대 영역이 형성된 스텐실 마스크의 예,
도 38은 반복적으로 형성되는 중간 지지대 영역과 서로 어긋나게 배치되는 중간 지지대 영역에 관한 실시예,
도 39는 스텐실 인쇄 공정을 설명하는 예,
도 40은 제1보호층이 형성된 스텐실 마스크의 실시예,
도 41은 제2보호층이 형성된 스텐실 마스크의 실시예,
도 42는 제1보호층과 제2보호층이 모두 형성된 스텐실 마스크의 실시예이다.
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.
< 본 발명의 제1 측면에 따른 태양전지용 스텐실 마스크 >
도 6을 참조하자면, 본 발명의 제1 측면에 따른 스텐실 마스크(100)의 일 실시예는 도전성 페이스트를 이용하여 전면전극을 인쇄할 수 있도록, 버스 바 전극 개구부(110)와 핑거 전극 개구부(120)가 형성된다.
도 6의 (a)는 핑거 전극을 위한 페이스트가 토출되는 부분(61), (b)는 각 핑거 전극 개구부가 두 부분의 핑거 전극 개구부로 나뉘어 있는 핑거 전극 연결 부분(62), (c)는 버스 바 전극과 핑거 전극이 서로 연결되는 부분(63)을 보인 것이다. 핑거 전극 개구부가 끊어진 상태로 형성되는 이유는 개구부로 둘러싸인 부분이 독립적으로 존재할 수 없기 때문이다.
이때 각 버스 바 전극에 대응하는 버스 바 전극 개구부(110)는 복수 개의 서브 개구부로 이루어지고, 각 서브 개구부는 인접한 서브 개구부와 일정 거리만큼 떨어져 있도록 구성된다.
즉, 종래 스크린 마스크에서는 각 버스 바 전극 개구부와 핑거 전극 개구부가 일체적으로 형성되었지만, 스텐실 마스크(100)에서 각 개구부는 서로 분리된 상태로 형성된다.
도 7a는 버스 바 전극 개구부(110)의 일 예로서, 원형의 서브 개구부(113)가 다수 형성되어 있다. 이 스텐실 마스크를 이용하여 인쇄가 이루어지면 서브 개구부(113)들로 페이스트가 흐른 후 약간 퍼지면서 인접한 서브 개구부를 통해 흐른 페이스트끼리 서로 합쳐져 전기적으로 연결된다.
도 7b에는 핑거 전극이 연결될 부분에만 원형의 서브 개구부(110-1)가 모여 형성되고, 다른 부분은 하나의 서브 개구부(110-2)가 일체적으로 형성된 예가 나타나 있다.
도 7에 보인 예와 같이, 독립적으로 존재할 수 없는 고립 영역이 존재하지 않도록 한다는 조건, 및 각 서브 개구부들이 인접한 서브 개구부나 핑거 전극 개구부와 일정 거리만큼 떨어져 있도록 구성된다는 조건을 만족시킨다면, 버스 바 전극 개구부는 얼마든지 다양하게 구성될 수 있다.
도 7에는 서브 개구부의 모양이 원형인 예를 보였으나, 서브 개구부의 모양이나 크기는 필요에 따라 다양하게 구성될 수 있다. 도 8에는 사각형으로 이루어지는 서브 개구부(114)의 예가 도시되어 있다.
또한, 복수 개의 서브 개구부들 중 핑거 전극의 연결과 관계되는 개구부는 핑거 전극 개구부 방향으로 돌출된 모양으로 구성될 수 있다. 이것은 핑거 전극과의 연결성을 향상시키기 위한 것이다.
도 9에는 핑거 전극 개구부 방향으로 갈수록 폭이 좁아지는 부분(113-4)을 포함하는 서브 개구부(113-3)의 예가 도시되어 있으며, 돌출되는 부분의 모양은 필요에 따라 다양하게 구성될 수 있다.
도 10a는 원형의 서브 개구부들이 모여 형성되는 버스 바 전극 개구부를 보인 것으로서, 핑거 전극 개구부 방향으로 갈수록 폭이 좁아지는 부분(113-4)이 나타나 있다. 또한, 도 10b는 여러 사각형의 서브 개구부들이 모여 형성되는 버스 바 전극 개구부를 보인 것으로서, 핑거 전극 개구부 방향으로 갈수록 폭이 좁아지는 부분(114-4)이 나타나 있다.
도 8의 사각형 서브 개구부(114)의 주위에 점선으로 표시된 부분(114-1)과 도 9의 원형 서브 개구부(113)의 주위에 점선으로 표시된 부분(113-1)은 서브 개구부를 통해 웨이퍼 위로 토출된 페이스트가 건조되기 까지 퍼지는 영역을 표시한 것이다.
즉, 서브 개구부들로 페이스트가 흐른 후 약간 퍼지면서 페이스트끼리 서로 합쳐져 전기적으로 연결되는 영역이다.
이제 개구부들 사이의 거리에 따른 문제를 살펴보기로 한다.
개구부들 사이의 거리가 너무 가까우면, 예를 들어 5μm 미만이면, 레이저 가공의 재현성을 확보하기 어려울 수 있다. 레이저 가공의 재현성이 확보되지 않으면, 실제 스텐실 마스크의 서브 개구부나 핑거 전극 개구부들이 분리되지 못하고 서로 중첩적으로 형성될 수 있다.
중첩 형성되는 이러한 불량 상태가 도 11a에 나타나 있으며, 도 11b에는 각 개구부들이 양호하게 형성되어 있는 예가 나타나 있다.
뿐만 아니라 개구부들 사이의 거리가 너무 멀어지면 페이스트가 개구부로 흘러들어 퍼져도 서로 충분히 접촉되지 못해 전극이 연결되지 않으며, 단절이 발생하여 전기가 흐를 수 없어 제품 불량이 발생한다.
그러므로, 개구부들 사이의 거리는 레이저 가공의 재현성 확보와 전극 연결의 안정성 등을 모두 고려하여 결정되어야 한다.
한편, 각 핑거 전극을 구성하기 위한 핑거 전극 개구부는 같은 핑거 전극을 형성하기 위한 것이라고 하더라도 서로 분리되어 구성된다. 즉, 같은 핑거 전극을 구성하기 위한 핑거 전극 개구부는 서로 일정 거리만큼 떨어진 2개 이상의 부분으로 구성되고, 각 부분은 서로 일정 거리만큼 떨어져 있도록 구성된다.
이때 핑거 전극 개구부를 구성하는 일 부분의 말단(같은 핑거 전극 개구부를 구성하는 인접한 타 부분을 마주보는 부분)은 다양한 모양으로 구성될 수 있다.
도 12a에는 원형으로 구성된 예(125)가 도시되어 있고, 도 12b에는 인접한 핑거 전극 개구부의 타 부분을 향해 점차 넓이가 넓어지는 삼각형 모양으로 구성된 예(126)가 나타나 있다.
도 12a에서 원형의 핑거 전극 개구부(125)의 주위에 점선으로 표시된 부분(125-1)과 도 12b에서 삼각형의 핑거 전극 개구부(126)의 주위에 점선으로 표시된 부분(126-1)은 그 핑거 전극 개구부로 페이스트가 흘러들어 갔을 때 퍼지는 영역을 보인 것이다.
즉, 핑거 전극 개구부의 각 부분으로 페이스트가 흐른 후 약간 퍼지면서 페이스트끼리 서로 합쳐질 수 있는 영역이다.
도 12a에서와 같이 핑거 전극 개구부(125)의 말단이 원형인 경우에는 페이스트가 흘러 중첩되는 영역이 비교적 작다.
그러므로 전극이 물리적으로 연결되더라도 연결되는 폭과 높이가 작아 단면적이 감소하므로 전기 저항이 높아져 발열 현상이 발생할 수 있으며, 이로 인한 열 파손이나 균열 등이 발생하여 불량을 야기할 수 있다.
그러나, 도 12b에서와 같이 핑거 전극 개구부(126)의 말단을 삼각형 모양으로 구성하면, 접점이 발생할 확률이 증가하고 단면적이 증가하므로, 단면적 감소에 의한 저항 증가를 억제할 수 있어 전류 흐름을 원활하게 할 수 있다.
또한, 삼각형의 크기를 키울수록 페이스트가 퍼지는 범위가 넓어져 삼각형 사이의 간격을 다소 넓힐 수 있다.
그러나 삼각형의 크기가 커지면 페이스트 사용량이 증가하여 재료비 상승, 원가 상승, 제조 비용 증가 등의 문제가 생기고, 전극 도포 면적이 증가하여 광을 흡수하는 수광 면적이 감소하므로 효율이 저하될 수 있다.
또한, 삼각형 개구부라도 간격이 지나치게 멀어지면 페이스트가 퍼짐에도 불구하고 전기적 연결이 불량해질 수 있다.
그러므로 삼각형의 크기와 간격 사이의 최적화가 필요하다.
핑거 전극 개구부(126)의 삼각형 말단 넓이(B)는 다양하게 구성될 수 있는 것이며(예: 10~400 μm), 페이스트 소모량, 인쇄 토출량, 수광 면적 등 여러 공정 인자를 고려하여 결정할 수 있는데, 구체적인 예로서 50~200 μm 사이에 있도록 구성될 수 있다.
또한, 같은 핑거 전극을 구성하기 위한 두 부분 사이의 거리(C)는 다양하게 구성될 수 있으나(예: 5~50 μm), 레이저 가공성(정확성, 정밀성, 재현성), 페이스트의 퍼짐성, 스텐실의 내구성 등을 종합적으로 고려할 때, 5μm 이상 30μm 이하로 구성될 수 있다.
핑거 전극 개구부의 폭(A)은 적절하게 감소시켜 페이스트 소모량을 줄이고, 수광 면적을 늘리도록 하는 것이 바람직한데, 스텐실의 제조 공정과 레이저 가공 장비의 성능을 고려하여 핑거 전극 개구부의 폭(A)은 5 ~ 100μm로 구성될 수 있으며, 현 태양전지의 제조 공정과 다른 구성 요소간의 적합성을 고려하면 20μm 이상 50μm 이하로 구성됨이 바람직하다.
본 발명에 따른 스텐실 마스크는 다양한 재질로 구성될 수 있으며, 구체적인 예로서 금속 재질로 구성될 수 있다.
또한, 스텐실 마스크의 두께는 다양하게 구성될 수 있다.
종래 스크린 마스크는 스테인리스 메쉬의 두께가 약 20 ~ 30μm 이며, 개구부화된 에멀전의 두께는 약 10 ~ 20 μm 수준이다. 따라서 스크린 마스크의 총 두께는 30 ~ 50 μm 범위에 있으며, 일반적으로 40 μm 내외이다.
본 발명에서 단일 층으로 구성되는 스텐실 마스크의 두께는 다양하게 구성될 수 있지만(예: 10 ~ 100 μm), 기존 스크린 인쇄와의 공정 호환성을 고려하는 경우, 스텐실 마스크의 두께는 20 ~ 50 μm 범위에 있도록 구성될 수 있다.
< 본 발명의 제2 측면에 따른 태양전지용 스텐실 마스크 >
도 13a 내지 도 15a를 참조하여, 스텐실 마스크와 관련하여 나타날 수 있는 다양한 문제들을 살펴보기로 한다.
도 13a를 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 14a를 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 15a를 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.
도 16을 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 16에는 각 핑거 전극 개구부 열(130)의 핑거 전극 개구부가 같은 수평 위치에 형성된 예가 도시되어 있으나, 도 17에 도시된 예처럼 각 핑거 전극 개구부는 상/하로 서로 어긋나게 형성될 수도 있다.
도 18과 도 19를 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 이루어질 수 있다.
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 구성될 수 있다.
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 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 13b에 도시된 예와 같이, 버스 바 전극 개구부(110)가 다수의 선형 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 14b에 도시된 예와 같이, 버스 바 전극 개구부(110)가 다수의 선형 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 15b에 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 20은 본 발명의 제2 측면에 따른 스텐실 마스크의 제1 실시예를 보인 것으로서, 버스 바 전극 개구부(110)는 다수의 서브 개구부(115)로 이루어지며, 각 서브 개구부(115)는 선형의 바 모양으로 이루어진다.,
같은 버스 바 전극 개구부(110)를 이루는 각 서브 개구부(115)는 그 길이가 동일하고, 스텐실 마스크(100)에서 각 서브 개구부(115)의 x 좌표는 모두 동일하며, 세로 방향으로 나란하게 형성될 수 있다.
각 서브 개구부(115)와 핑거 전극 개구부(131, 132)는 레이저 빔의 한 번 이동으로 형성되는 선형의 개구부이다.
도 20에는 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(115)가 수평의 선형으로 이루어지는 예가 나타나 있지만, 각 서브 개구부(115)는 일정한 경사를 가지도록 구성될 수도 있다.
이러한 스텐실 마스크를 이용하여 전면전극이 인쇄되면, 각 서브 개구부(115)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(115)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 21은 본 발명의 제2 측면에 따른 스텐실 마스크의 제2 실시예를 보인 것으로서, 도 20에 보인 실시예와 비슷하지만, 핑거 전극 개구부(131, 132)와 연결되는 서브 개구부, 및 그 서브 개구부의 상측 및 하측에 인접한 서브 개구부가 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(117-1, 117-2)의 길이는 b1로 구성하고, 다른 서브 개구부들의 길이는 b1 보다 작게 구성될 수 있다.
도 22는 본 발명의 제2 측면에 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 22에는 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 23은 본 발명의 제2 측면에 따른 스텐실 마스크의 제4 실시예를 보인 것으로서, 버스 바 전극 개구부(110)는 서로 일정 간격만큼 떨어진 2개의 서브 개구부 열(110-5, 110-6)로 이루어진다.
즉, 하나의 버스 전극 개구부(110)는 좌측 서브 개구부 열(110-5)과 우측 서브 개구부 열(110-6)로 이루어지고, 좌측 서브 개구부 열(110-5)과 우측 서브 개구부 열(110-6)은 일정 간격만큼 떨어져 있다.
각 서브 개구부 열(110-5, 110-6)에 속한 서브 개구부들은 그 길이가 동일하며, 좌측 서브 개구부 열(110-5)에 속한 각 서브 개구부의 x 좌표는 동일하고, 우측 서브 개구부 열(110-6)에 속한 서브 개구부들의 x 좌표는 동일하다.
또한, 좌측 서브 개구부 열(110-5)에서는 좌측으로 향하는 핑거 전극 개구부(131)가 형성되고, 우측 서브 개구부 열(110-6)에서는 우측으로 향하는 핑거 전극 개구부(132)가 형성된다.
도 24는 본 발명의 제2 측면에 따른 스텐실 마스크의 제5 실시예를 보인 것으로서, 도 23에 도시된 실시예에서 핑거 전극 개구부(131, 132)와 연결되는 행에 있는 두 서브 개구부, 및 그 행의 상측과 하측에 인접한 행에 있는 서브 개구부(117-1~117-4)는 서로 연결된 하나의 개구부로 형성된다.
도 25는 본 발명의 제2 측면에 따른 스텐실 마스크의 제6 실시예를 보인 것으로서, 버스 바 전극 개구부의 넓이를 b1이라 할 때, b1/2 이하의 길이를 갖는 서브 개구부 열(110-5, 110-6)이 핑거 전극 개구부가 나타날 때마다 버스 바 전극 개구부의 좌측 또는 우측에 번갈아 교대로 형성된다. 이때 각 서브 개구부 열(110-5, 110-6)에 속한 각 서브 개구부들의 길이는 동일하다.
즉, 서브 개구부 열이 버스 바 전극 개구부의 좌측에 세로 방향으로 나란히 형성되고(110-5), 좌측으로 형성된 핑거 전극 개구부(131)가 나타나며, 서브 개구부 열이 버스 바 전극 개구부의 우측에 세로 방향으로 나란히 형성되고(110-6), 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(117-1~117-4)의 길이는 버스 바 전극 개구부의 넓이(b1)가 되도록 구성될 수 있다.
도 26과 도 27은 본 발명의 제2 측면에 따른 스텐실 마스크의 제7 실시예를 보인 것으로서, 버스 바 전극 개구부(110)는 다수의 서브 개구부(115)로 이루어지며, 각 서브 개구부(115)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 28을 참조하여, 본 발명의 제2 측면에 따른 스텐실 마스크의 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(115)와 핑거 전극 개구부(131, 132)의 폭(d3)은 다양하게 구성될 수 있다. 각 서브 개구부(115)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(115)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(115)와 핑거 전극 개구부(131, 132)의 폭(d3)은 1μm 이상 50μm 이하로 구성될 수 있다.
< 본 발명의 제3 측면에 따른 태양전지용 스텐실 마스크 >
스텐실 마스크의 지지력과 내구성을 더욱 강화할 수 있는 실시예에 대하여 살펴보기로 한다.
도 29를 참조하자면, 스텐실 마스크(100)에는 도전성 페이스트를 이용하여 태양전지의 전면전극을 인쇄할 수 있도록 핑거 전극 개구부 열(130)이 여러 개 구비된다.
즉, 상부에서 하부로 다수의 핑거 전극 개구부(131)들이 모여 핑거 전극 개구부 열(130)을 이루고, 이러한 핑거 전극 개구부 열(130)이 여러 개 형성된다.
스텐실 마스크(00)에 형성되는 핑거 전극 개구부(131)의 개수, 크기, 모양, 간격 등의 형태는 다양하게 구성될 수 있다.
도 29에는 각 핑거 전극 개구부 열(130)의 각 핑거 전극 개구부가 같은 수평 위치에 형성된 예가 도시되어 있으나, 인접한 핑거 전극 개구부 열의 각 핑거 전극 개구부는 수평 배치에 있어서 상/하로 서로 어긋나게 형성될 수도 있다.
한편, 태양전지의 전면 전극은 버스 바 전극을 포함하도록 구현될 수도 있고, 버스 바 전극이 없이 구현될 수도 있다.
도 29에서 참조부호 '110'은 버스 바 전극이 포함되는 태양전지를 위한 스텐실 마스크의 경우, 버스 바 전극 개구부가 형성되는 부분이다.
그러나, 본 발명의 제3 측면에서 버스 바 전극이 없이 구현되는 태양전지를 위한 스텐실 마스크의 각 실시예에서는 전극이 인쇄된 후 리본(와이어 또는 버스 와이어라고도 불림)이 연결될 곳과 관련된 개구부가 형성되는 부분을 의미하는 것으로 사용하기로 한다.
버스 바 전극을 위한 개구부와 리본이 연결될 곳을 위한 개구부는 다양하게 구성될 수 있다.
도 30은 버스 바 전극이 구비되는 스텐실 마스크에 관한 예로서, 버스 바 전극 개구부(110)는 서로 일정 거리만큼 떨어져서 형성되는 다수의 서브 개구부(117-6)들의 집합으로 이루어질 수 있다. 그리고, 각 핑거 전극 개구부 열은 인접한 두 버스 바 전극 개구부 사이에 형성된다.
도 30에는 원형으로 이루어지는 서브 개구부(117-6)가 도시되어 있으나, 서브 개구부(117-6)의 모양, 크기, 개수 등은 다양하게 구성될 수 있다.
인쇄가 이루어지면, 인접한 서브 개구부들을 통해 흐른 페이스트가 서로 합쳐져서 버스 바 전극을 형성하게 되며, 서브 개구부들 사이의 간격은 서브 개구부들의 크기와 페이스트의 점성 등을 고려하여 다양하게 구성될 수 있다.
버스 바 전극 개구부(110)를 서로 일정 거리만큼 떨어진 다수의 서브 개구부의 집합으로 구성하는 이유는 메쉬처럼 마스크 전체를 지지해주는 부분이 없기 때문에 독립적으로 존재할 수 없는 영역을 만들지 않아야 하기 때문이다.
그런데, 버스 바 전극은 핑거 전극에 비해 상대적으로 많은 은(Ag) 페이스트가 사용되고, 버스 바 전극으로 인해 빛의 흡수 면적이 감소하여 수집 전류의 손실이 발생하며, 전극 인쇄 중 단차로 인한 전극 연결부의 끊김 현상이 나타나는 등 여러 가지 문제점이 나타날 수 있다.
이에 따라, 근래 들어 버스 바 전극이 없는 태양전지가 개발되고 있다.
버스 바 전극이 없는 태양전지를 위한 스텐실 마스크에서, 도 29의 참조부호 '110'으로 표시된 부분에는 버스 바 전극 개구부가 형성되는 것이 아니라, 전면 전극이 인쇄된 후 리본이 잘 부착될 수 있도록 하는 개구부들이 형성된다.
도 31a는 버스 바 전극이 없는 스텐실 마스크에 관한 예로서, 인접한 핑거 전극 개구부 열의 각 핑거 전극 개구부(132, 133)는 세로 방향으로 일정 간격만큼 어긋나게 배치되고, 각 핑거 전극 개구부(132, 133)의 말단 일부는 상/하로 서로 겹쳐지게 형성되어 있다.
이때 인접한 핑거 전극 개구부 열의 핑거 전극 개구부들(132, 133) 사이의 상/하 간격은 다양하게 구성될 수 있다.
구체적인 예로서, 이웃한 핑거 전극 개구부 열의 각 핑거 전극 개구부(132, 133) 사이의 상/하 간격은 같은 열에서 상/하로 인접한 핑거 전극 개구부(132, 134) 사이 간격의 '1/2'이 되도록 구성될 수 있다.
버스 바 전극은 각 핑거 전극을 통해 수집된 전류를 모아 운반하는 역할을 수행하는데, 버스 바 전극이 없는 태양전지에서 이러한 역할은 각 핑거 전극이 태양전지의 표면에 인쇄된 후 부착되는 리본이 수행할 수 있다.
도 31b는 버스 바 전극의 역할을 수행하는 리본(210)을 함께 도시한 것으로서, 이 리본(210)은 스텐실 마스크에 존재하는 것이 아니라 설명의 이해를 돕기 위하여 함께 도시한 것이다. 즉, 리본(210)은 페이스트가 인쇄된 후 태양전지의 전극에 부착되는 것이다,
리본은 '와이어' 또는 '버스 와이어' 등으로 불리기도 하며, 각 전극에 전기적으로 접촉되는 것으로서, 전기 전도성이 좋은 재질로 구성된다.
위에서 버스 바 전극이 있는 태양전지를 위한 스텐실 마스크와 버스 바 전극이 없는 태양전지를 위한 스텐실 마스크의 예를 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니다. 본 발명에 따른 스텐실 마스크에서 버스 바 전극을 위한 개구부와 리본이 연결될 곳을 위한 개구부는 다양하게 구성될 수 있다.
한편, 스텐실 마스크는 금속재 등의 얇은 판을 레이저로 가공하여 제작될 수 있다. 그런데 스텐실 마스크는 스크린 마스크의 메쉬와 같은 별도의 지지수단이 없으므로, 다수의 개구부들로 인해 내구성이 약해지지 않도록 하고, 전면전극 인쇄가 이루어지는 과정에서 물리적으로 손상되지 않도록 하기 위하여, 가능한 견고하게 설계될 필요가 있다.
이웃한 핑거 전극 개구부 열의 각 핑거 전극 개구부를 어긋나게 배치하는 것도 스텐실 마스크의 내구성과 견고성을 향상시킬 수 있는 하나의 좋은 방안이 될 수 있다.
본 발명의 제3 측면에 따른 스텐실 마스크는 각 핑거 전극 개구부 열에서 일부 핑거 전극 개구부가 중앙 부분이 개구되지 않은 상태로 형성되며, 이 부분들은 중간 지지대 영역을 구성한다.
본 발명은 버스 바 전극의 존재 여부와 관계없이 핑거 전극 개구부 열이 존재하는 모든 스텐실 마스크에 적용될 수 있다.
이제 본 발명에 따른 스텐실 마스크의 중간 지지대 영역에 관하여 상세히 설명하기로 한다.
중간 지지대 영역은 각 핑거 전극 개구부 열(130)에서 핑거 전극 개구부가 이어지지 않고 중간에 단절된 부분을 말한다. 즉, 각 핑거 전극 개구부 열(130)에서 일부 핑거 전극 개구부는 중앙 부분이 개구되지 않은 상태로 형성되고, 개구되지 않은 상태로 형성된 부분은 스텐실 마스크의 지지력을 강화시키는 중간 지지대 영역의 역할을 수행한다.
도 32에 도시된 예와 같이, 중간 지지대 영역(171)은 핑거 전극 개구부 열(130)의 상단부터 하단까지 전체에 걸쳐 형성될 수 있다. 즉, 핑거 전극 개구부 열(130)의 모든 핑거 전극 개구부들은 중간이 일정 길이만큼 단절되어 있다.
도 35a는 도 31에 도시된 예와 같이 버스 바 전극 개구부 없이 구성되는 스텐실 마스크(311)에서, 중간 지지대 영역(171)이 핑거 전극 개구부 열의 상단부터 하단까지 전체에 걸쳐 형성된 예를 보인 것이다.
도 35b는 도 30에 도시된 예와 같이 버스 바 전극 개구부가 있는 스텐실 마스크(312)에서, 중간 지지대 영역(171)이 핑거 전극 개구부 열의 상단부터 하단까지 전체에 걸쳐 형성된 예를 보인 것이다.
중간 지지대 영역은 핑거 전극 개구부 열의 일부에만 형성될 수도 있다.
중간 지지대 영역을 핑거 전극 개구부 열의 일부에 형성하는 방법은 다양하게 구성될 수 있다. 하나의 예로서, 각 핑거 전극 개구부마다 교대로 중간 지지대 영역이 나타나도록 구성될 수 있다.
또한, 중간 지지대 영역은 같은 핑거 전극 개구부 열에서 복수 개의 인접한 핑거 전극 개구부의 묶음 단위로 형성될 수도 있다.
도 33은 12개의 핑거 전극 개구부 묶음으로 중간 지지대 영역(173)을 구성하는 예로서, 각 핑거 전극 개구부에서 중간이 단절된 길이가 모두 같으므로, 중간 지지대 영역(173)이 사각형 모양을 나타낸다.
도 36a는 도 31에 도시된 예와 같이 버스 바 전극 개구부 없이 구성되는 스텐실 마스크(321)에서, 각 핑거 전극 개구부 열의 상단과 하단에 중간 지지대 영역(173)이 사각형 모양으로 형성된 예를 보인 것이다.
도 36b는 도 30에 도시된 예와 같이 버스 바 전극 개구부가 있는 스텐실 마스크(322)에서, 각 핑거 전극 개구부 열의 상단과 하단에 중간 지지대 영역(173)이 사각형 모양으로 형성된 예를 보인 것이다.
도 34를 참조하자면, 중간 지지대 영역(175)은 각 핑거 전극 개구부 열(130)의 상단과 하단으로부터 핑거 전극 개구부 열(130)의 중심부를 향하여 점차 그 넓이가 좁아지도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 중간 지지대 영역(175)은 삼각형 모양으로 나타난다.
도 37a는 도 31에 도시된 예와 같이 버스 바 전극 개구부 없이 구성되는 스텐실 마스크(331)에서, 각 핑거 전극 개구부 열의 상단과 하단에 중간 지지대 영역(175)이 삼각형 모양으로 형성된 예를 보인 것이다.
도 37b는 도 30에 도시된 예와 같이 버스 바 전극 개구부가 있는 스텐실 마스크(332)에서, 각 핑거 전극 개구부 열의 상단과 하단에 중간 지지대 영역(175)이 삼각형 모양으로 형성된 예를 보인 것이다.
또한, 중간 지지대 영역은 각 핑거 전극 개구부 열의 상단으로부터 하단에 이르기까지 반복해서 나타나도록 구성될 수도 있다.
도 38a는 사각형 모양의 중간 지지대 영역이 각 핑거 전극 개구부 열의 상단으로부터 하단에 이르기까지 반복해서 나타나는 스텐실 마스크(341-1)의 예를 보인 것이다.
또한, 도 38b에 도시된 스텐실 마스크(341-2)의 예와 같이, 중간 지지대 영역은 각 핑거 전극 개구부 열의 상단으로부터 하단에 이르기까지 반복해서 나타나되, 인접한 핑거 전극 개구부 열의 중간 지지대 영역은 상/하 방향으로 서로 엇갈리게 배치될 수도 있다.
위에서 다양한 중간 지지대 영역의 실시예를 설명하였지만, 본 발명은 그러한 실시예 이외에도 얼마든지 다양하게 구성될 수 있다.
즉, 중간 지지대 영역의 길이(함께 중간 지지대 영역을 형성하는 핑거 전극 개구부들의 개수), 폭, 모양 등은 다양하게 구성될 수 있다.
또한, 핑거 전극 개구부 열의 상단부터 하단에 이르기까지 나타나는 중간 지지대 영역의 개수, 상/하로 인접한 중간 지지대 영역 사이에 존재하는 핑거 전극 개구부의 개수 등도 다양하게 구성될 수 있다.
본 발명의 제3 측면에 따른 스텐실 마스크는 다양한 재질로 구성될 수 있으며, 구체적으로 금속재로 구성될 수 있다.
스텐실 마스크의 두께는 다양하게 구성될 수 있으며, 스크린 인쇄 방법과의 호환성을 고려하는 경우 20μm ~ 50μm 정도로 구성될 수 있다.
핑거 전극 개구부의 폭은 다양하게 구성될 수 있으며, 구체적인 예로서 5μm ~ 50μm 정도로 구성될 수 있다.
중간 지지대 영역의 폭과 길이도 다양하게 구성될 수 있다.
구체적인 예로서, 전체 전면전극 개구부의 크기가 150mm ~ 160mm인 예에서, 중간 지지대 영역의 폭은 200μm ~ 1,500μm 정도로 구성될 수 있고, 중간 지지대 영역의 길이는 1,000μm ~ 50,000μm 정도로 구성될 수 있다.
< 본 발명의 제4 측면에 따른 태양전지용 스텐실 마스크 >
도 39를 참조하자면, 스텐실 인쇄 기술에서는 전극 패턴이 형성된 스텐실 마스크(100)를 이용하여 지지대(81) 위에 놓인 웨이퍼(83)에 전극을 인쇄한다.
스텐실 마스크(100) 위에 금속 페이스트(85)가 놓이고, 스퀴지(87)가 이동하면서 실리콘 웨이퍼(83)에 금속 페이스트를 제공함으로써, 핑거 전극과 버스 바 전극이 인쇄되도록 한다.
그런데 이 과정에서 여러 문제가 나타날 수 있다. 예를 들어, 금속제의 스텐실 마스크(100)가 웨이퍼(83)에 닿아 웨이퍼의 표면에 손상을 입힐 수 있다. 또한, 스텐실 인쇄가 계속 반복되면서 스퀴지(87)와의 접촉 등으로 인해 해당 표면에도 손상이 누적되어 마스크의 사용 수명이 단축될 수 있다.
본 발명의 제4 측면에 따른 각 실시예의 스텐실 마스크는 도전성 페이스트를 이용하여 전면전극을 인쇄하기 위한 태양전지용 스텐실 마스크로서, 버스 바 전극 개구부와 핑거 전극 개구부가 형성된다.
도 40을 참조하자면, 본 발명의 제4 측면에 따른 스텐실 마스크(100)는 두 면들 중 웨이퍼(83)에 접하는 면에 웨이퍼(83)의 표면을 보호하기 위한 제1보호층(410)이 형성되도록 구성될 수 있다.
스텐실 마스크(100)의 소재는 다양하게 구성될 수 있으며, 구체적인 예로서 금속 소재로 구성될 수 있다.
스텐실 마스크를 금속 소재로 구성하면, 기판 두께를 감소시키는데 한계가 있기는 하지만 내구성이 우수한 장점이 있다. 그러나, 이 때문에 웨이퍼(83)에 태양전지의 전극을 인쇄할 때 웨이퍼(83)의 표면에 균열이나 파손 등이 발생하여 손상될 우려가 있다.
제1보호층(410)은 웨이퍼(83)의 표면을 물리적 충격으로부터 보호하기 위한 것으로서, 웨이퍼 표면의 손상을 최소화하기 위하여 고분자 소재 등 유연한 소재로 구성하는 것이 바람직하다.
구체적인 예를 들자면, 제1보호층(410)은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET, Polyethylene Terephthalate) 필름, 폴리프로필렌(PP, PolyPropylene) 필름, 폴리이미드 (PI, Polyimid) 필름 등과 같은 고분자 재질의 필름을 이용하여 구성될 수 있다.
특히, 폴리이미드 필름은 높은 열 안정성과 효율적인 기계적 특성을 가지며, 얇고 굴곡성이 뛰어나며, 내화학성과 내마모성도 강해 안정적인 성능 유지가 필요한 분야에 사용될 수 있다.
한편, 금속 소재의 스텐실 마스크(100)는 내구성은 우수하지만 기판 두께를 감소시키는데 한계가 있고, 웨이퍼(83)의 표면에 물리적인 손상을 입힐 수 있다.
도 41을 참조하자면, 본 발명에 따른 스텐실 마스크(100)는 그 자체가 고분자 소재로 구성될 수 있다.
이때 고분자 소재는 다양하게 구성될 수 있다. 구체적인 예를 들자면, 스텐실 마스크(100)는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET, Polyethylene Terephthalate) 필름, 폴리프로필렌(PP, PolyPropylene) 필름, 폴리이미드 (PI, Polyimid) 필름 등과 같은 고분자 재질의 필름을 이용하여 구성될 수 있다.
고분자 소재의 부드러운 표면은 웨이퍼의 'SiNx' 표면 손상을 줄일 수 있고, 얇은 두께로 제작하기가 용이하다. 즉, PET 등과 같은 플라스틱 소재의 기판을 레이저 절삭 공정을 통해 제조할 수 있고, 플라스틱 기판은 상대적으로 가격이 매우 싸기 때문에 공급 가격을 크게 낮추고 이윤을 높일 수 있다.
뿐만 아니라 플라스틱은 금속에 비해 낮은 열에너지로 가공이 가능하여 우수한 생산성을 기대할 수 있다.
그러나, 스텐실 마스크(100)를 구성하는 고분자 소재의 특성에 따라 내구성이나 내마모성 문제가 나타날 우려가 있다.
예를 들어, 인쇄 공정에서 스퀴지(87)와의 마찰 등으로 인한 물리적 충격으로 스텐실 마스크(100)의 수명이 단축될 수 있다.
그러므로, 스텐실 마스크(100)를 고분자 소재로 구성하는 실시예에서 스텐실 마스크(100)의 두 면들 중 웨이퍼(83)에 접하지 않는 면에는 그 면을 보호하기 위한 제2보호층(420)이 형성될 수 있다.
제2보호층(420)의 소재는 다양하게 구성될 수 있는데, 구체적인 예로서 제2보호층(420)은 알루미늄과 같은 금속 소재로 구성될 수 있다. 그러면, 스텐실 마스크(100)를 고분자 소재로 구성할 때도 고 경도, 고 강도 특성을 유지하고, 내마모성과 내구성 문제를 해결하여 스텐실 제품의 수명을 향상시킬 수 있다.
도 42를 참조하자면, 본 발명에 따른 스텐실 마스크(100)는 제1보호층(410)과 제2보호층(420)을 모두 포함하도록 구성될 수도 있다.
제1보호층(410)과 제2보호층(420)이 모두 구비되므로, 스텐실 마스크(100)는 필요에 따라 다양한 소재로 구성될 수 있다.
스텐실 마스크(100)의 두 면들 중 웨이퍼(83)에 접하는 면은 웨이퍼(83)의 표면을 보호하기 위한 제1보호층(410)이 형성되고, 웨이퍼(83)에 접하지 않는 면은 그 면을 보호하기 위한 제2보호층(420)이 형성된다.
여기서 제1보호층(410)은 고분자 소재로 구성되고, 제2보호층(420)은 금속 소재로 구성될 수 있다. 제1보호층(410)을 구성하는 고분자 소재의 예로는 폴리이미드(Polyimid)를 들 수 있으며, 제2보호층(420)을 구성하는 금속 소재의 예로는 알루미늄을 들 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.

Claims (40)

  1. 도전성 페이스트를 이용하여 인쇄할 수 있도록 버스 바 전극 개구부와 핑거 전극 개구부가 형성된 태양전지용 스텐실 마스크로서,
    각 버스 바 전극에 대응하는 버스 바 전극 개구부는 복수 개의 서브 개구부로 이루어지고, 각 서브 개구부는 인접한 서브 개구부와 일정 거리만큼 떨어져 있도록 구성되는 태양전지용 스텐실 마스크.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 서브 개구부의 모양은 원형 또는 사각형인 것을 특징으로 하는 태양전지용 스텐실 마스크.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수 개의 서브 개구부들 중 핑거 전극과의 연결에 관계되는 것은 상기 핑거 전극 개구부 방향으로 돌출된 모양으로 구성된 것을 특징으로 하는 태양전지용 스텐실 마스크.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 돌출된 모양은 상기 핑거 전극 개구부 방향으로 갈수록 폭이 좁아지도록 구성된 것을 특징으로 하는 태양전지용 스텐실 마스크.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 서브 개구부들이 서로 떨어진 거리는 5μm 이상 50μm 이하인 것을 특징으로 하는 태양전지용 스텐실 마스크.
  6. 도전성 페이스트를 이용하여 인쇄할 수 있도록 버스 바 전극 개구부와 핑거 전극 개구부가 형성된 태양전지용 스텐실 마스크로서,
    각 핑거 전극에 대응하는 핑거 전극 개구부는 서로 일정 거리만큼 떨어진 복수 개의 부분으로 이루어지는 태양전지용 스텐실 마스크.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 핑거 전극 개구부의 일 부분의 말단은 같은 핑거 전극을 구성할 인접한 타 부분을 향하여 점차 넓이가 넓어지는 삼각형 모양으로 구성되는 것을 특징으로 하는 태양전지용 스텐실 마스크.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 삼각형 모양에서 가장 넓이가 넓은 곳은 50 μm 이상 200 μm 이하로 구성되고,
    상기 핑거 전극 개구부를 구성하는 각 부분 사이의 거리는 5μm 이상 30μm 이하인 것을 특징으로 하는 태양전지용 스텐실 마스크.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 태양전지용 스텐실 마스크는 금속 재질로 구성되는 것을 특징으로 하는 태양전지용 스텐실 마스크.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 태양전지용 스텐실 마스크의 두께는 20μm 이상 50μm 이하인 것을 특징으로 하는 태양전지용 스텐실 마스크.
  11. 태양전지용 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 태양전지용 스텐실 마스크.
  12. 제 11 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 태양전지용 스텐실 마스크.
  13. 제 12 항에 있어서,
    핑거 전극 개구부와 연결되는 서브 개구부의 상측과 하측에 형성되는 서브 개구부는 그 길이와 x 좌표가 동일하게 형성되는 것을 특징으로 하는 태양전지용 스텐실 마스크.
  14. 제 11 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 태양전지용 스텐실 마스크.
  15. 제 11 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 태양전지용 스텐실 마스크.
  16. 제 15 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 태양전지용 스텐실 마스크.
  17. 제 11 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 태양전지용 스텐실 마스크.
  18. 제 11 항에 있어서,
    각 핑거 전극 개구부는 두 버스 바 전극 개구부의 사이에서 적어도 한번 이상 개구 상태가 단절되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 태양전지용 스텐실 마스크.
  19. 제 11 항 내지 제 18 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 태양전지용 스텐실 마스크.
  20. 제 11 항 내지 제 18 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 서브 개구부와 핑거 전극 개구부의 폭은 20μm 이하인 것을 특징으로 하는 태양전지용 스텐실 마스크.
  21. 태양전지용 스텐실 마스크로서,
    복수 개의 버스 바 전극 개구부; 및
    각각의 인접한 두 버스 바 전극 개구부의 사이에 형성되는 복수 개의 핑거 전극 개구부 열을 포함하고,
    상기 각 핑거 전극 개구부 열에서 일부 핑거 전극 개구부는 중앙 부분이 개구되지 않은 상태로 형성되어 중간 지지대 영역을 구성하는 것을 특징으로 하는 태양전지용 스텐실 마스크.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 각 버스 바 전극 개구부는 서로 일정 거리만큼 떨어져서 형성되는 다수의 서브 개구부들의 집합으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양전지용 스텐실 마스크.
  23. 태양전지의 전면전극용 스텐실 마스크로서,
    핑거 전극 개구부 열이 복수 개 구비되고,
    상기 각 핑거 전극 개구부 열에서 일부 핑거 전극 개구부는 중앙 부분이 개구되지 않은 상태로 형성되어 중간 지지대 영역을 구성하는 것을 특징으로 하는 태양전지용 스텐실 마스크.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 각 핑거 전극 개구부는 이웃한 핑거 전극 개구부 열의 핑거 전극 개구부와 세로 방향으로 일정 간격만큼 어긋나게 배치된 것을 특징으로 하는 태양전지용 스텐실 마스크.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 일정 간격은 같은 핑거 전극 개구부 열에서 상/하로 인접한 두 핑거 전극 개구부들 사이 간격의 '1/2'인 것을 특징으로 하는 태양전지용 스텐실 마스크.
  26. 제 21 항 내지 제 25 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 중간 지지대 영역은 인접한 복수 핑거 전극 개구부들의 묶음 단위로 구성되는 것을 특징으로 하는 태양전지용 스텐실 마스크.
  27. 제 21 항 내지 제 25 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 중간 지지대 영역은 상기 각 핑거 전극 개구부 열의 상단과 하단의 일부에 형성되는 것을 특징으로 하는 태양전지용 스텐실 마스크.
  28. 제 21 항 내지 제 25 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 중간 지지대 영역은 상기 핑거 전극 개구부 열의 상단과 하단으로부터 각 열의 중심부를 향하여 점차 그 넓이가 좁아지도록 구성되는 것을 특징으로 하는 태양전지용 스텐실 마스크.
  29. 제 21 항 내지 제 25 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 중간 지지대 영역은 상기 핑거 전극 개구부 열의 상단에서 하단에 이르기까지 반복해서 나타나는 것을 특징으로 하는 태양전지용 스텐실 마스크.
  30. 제 29 항에 있어서,
    인접한 핑거 전극 개구부 열의 중간 지지대 영역은 상/하로 서로 엇갈리게 배치되는 것을 특징으로 하는 태양전지용 스텐실 마스크.
  31. 도전성 페이스트를 이용하여 인쇄할 수 있도록 버스 바 전극 개구부와 핑거 전극 개구부가 형성되는 태양전지용 스텐실 마스크로서,
    상기 스텐실 마스크의 한 면은 웨이퍼의 표면을 보호하기 위한 제1보호층이 형성된 것을 특징으로 하는 보호층을 갖는 태양전지용 스텐실 마스크.
  32. 제 31 항에 있어서,
    상기 스텐실 마스크는 금속 소재로 구성되고,
    상기 제1보호층은 고분자 소재로 구성된 것을 특징으로 하는 보호층을 갖는 태양전지용 스텐실 마스크.
  33. 제 32 항에 있어서,
    상기 고분자 소재는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET, Polyethylene Terephthalate) 필름, 폴리프로필렌(PP, PolyPropylene) 필름, 및 폴리이미드 (PI, Polyimid) 필름 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 보호층을 갖는 태양전지용 스텐실 마스크.
  34. 도전성 페이스트를 이용하여 인쇄할 수 있도록 버스 바 전극 개구부와 핑거 전극 개구부가 형성되는 태양전지용 스텐실 마스크로서,
    상기 스텐실 마스크는 고분자 소재로 구성되는 것을 특징으로 하는 보호층을 갖는 태양전지용 스텐실 마스크.
  35. 제 34 항에 있어서,
    상기 고분자 소재는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET, Polyethylene Terephthalate) 필름, 폴리프로필렌(PP, PolyPropylene) 필름, 및 폴리이미드 (PI, Polyimid) 필름 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 보호층을 갖는 태양전지용 스텐실 마스크.
  36. 제 34 항에 있어서,
    상기 스텐실 마스크의 한 면은 그 면을 보호하기 위한 제2보호층이 형성된 것을 특징으로 하는 보호층을 갖는 태양전지용 스텐실 마스크.
  37. 제 36 항에 있어서,
    상기 제2보호층은 금속 소재 또는 금속 산화물 소재로 구성된 것을 특징으로 하는 보호층을 갖는 태양전지용 스텐실 마스크.
  38. 도전성 페이스트를 이용하여 인쇄할 수 있도록 버스 바 전극 개구부와 핑거 전극 개구부가 형성되는 태양전지용 스텐실 마스크로서,
    상기 스텐실 마스크의 한 면은 웨이퍼의 표면을 보호하기 위한 제1보호층이 형성되고, 다른 면은 그 면을 보호하기 위한 제2보호층이 형성된 것을 특징으로 하는 보호층을 갖는 태양전지용 스텐실 마스크.
  39. 제 38 항에 있어서,
    상기 제1보호층은 고분자 소재로 구성되고, 상기 제2보호층은 금속 소재 또는 금속 산화물 소재로 구성된 것을 특징으로 하는 보호층을 갖는 태양전지용 스텐실 마스크.
  40. 제 39 항에 있어서,
    상기 제1보호층의 고분자 소재는 폴리이미드(Polyimid)를 포함하고,
    상기 제2보호층의 금속 소재는 알루미늄을 포함하는 것을 특징으로 하는 보호층을 갖는 태양전지용 스텐실 마스크.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112813382A (zh) * 2020-12-25 2021-05-18 泰州隆基乐叶光伏科技有限公司 一种掩膜版

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005116559A (ja) * 2003-10-02 2005-04-28 Sharp Corp 太陽電池の製造方法
JP2006341547A (ja) * 2005-06-10 2006-12-21 Sharp Corp 印刷用マスク、スクリーン印刷方法および光電変換素子の製造方法ならびに光電変換素子
KR20130059316A (ko) * 2010-03-24 2013-06-05 파나소닉 주식회사 태양 전지의 전극 형성 시스템 및 태양 전지의 전극 형성 방법
JP2013191793A (ja) * 2012-03-15 2013-09-26 Sharp Corp スクリーン版、太陽電池の製造方法、および太陽電池
JP5935050B2 (ja) * 2011-12-29 2016-06-15 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 太陽電池及びその製造方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005116559A (ja) * 2003-10-02 2005-04-28 Sharp Corp 太陽電池の製造方法
JP2006341547A (ja) * 2005-06-10 2006-12-21 Sharp Corp 印刷用マスク、スクリーン印刷方法および光電変換素子の製造方法ならびに光電変換素子
KR20130059316A (ko) * 2010-03-24 2013-06-05 파나소닉 주식회사 태양 전지의 전극 형성 시스템 및 태양 전지의 전극 형성 방법
JP5935050B2 (ja) * 2011-12-29 2016-06-15 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 太陽電池及びその製造方法
JP2013191793A (ja) * 2012-03-15 2013-09-26 Sharp Corp スクリーン版、太陽電池の製造方法、および太陽電池

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112813382A (zh) * 2020-12-25 2021-05-18 泰州隆基乐叶光伏科技有限公司 一种掩膜版

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