KR101738024B1 - 박막 디바이스를 별개의 셀들로 나누기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

박막 디바이스를 별개의 셀들로 나누기 위한 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

박막 디바이스 - 하위 전극층인 제1 층, 활성층인 제2 층 및 상위 전극층인 제3층을 포함하고, 상기 층들은 각각 상기 박막 디바이스 위로 연속됨 - 를 전기적으로 직렬로 상호연결된 별개의 셀들로 분할하는 장치 및 방법. 상기 셀들의 상기 분할 및 인접 셀들 사이의 상기 전기적 연결은 상기 박막 디바이스를 가로지르는 프로세스 헤드의 단일 패스(pass)에서 수행되고, 상기 프로세스 헤드는 상기 단일 패스에서 다음 단계들: (a) 상기 제1, 2 및 3 층들을 관통하는 제1 커트를 형성하는 단계; (b) 상기 제2 및 3 층들을 관통하고, 상기 제1 커트에 인접하는 제2 커트를 형성하는 단계; (c) 상기 제3 층을 관통하는 제3 커트를 형성하는 단계 - 상기 제3 커트는 상기 제2 커트에 인접하고, 상기 제1 커트에 대해 상기 제2 커트의 반대 사이드(opposite side) 상에 있음 -; (d) 비전도성 물질을 상기 제1 커트 안으로 증착하기 위해 제1 잉크젯 프린트 헤드를 사용하는 단계; 및 (e) 전도성 물질을 도포하여, 상기 제1 커트 안에 상기 비전도성 물질을 브리징(bridging)하고, 상기 제2 커트를 완전히 또는 부분적으로 메워서, 상기 제1 층 및 상기 제3층 사이에 전기적 연결이 형성되게 하기 위해 제2 잉크젯 프린트 헤드를 사용하는 단계를 수행하고, 단계(a)는 단계(d)에 선행하고, 단계(d)는 단계(e)에 선행하고, 단계(b)는 단계(e)에 선행하고, 그렇지 않으면, 상기 단계들은 상기 박막 디바이스를 가로지르는 상기 프로세스 헤드의 상기 단일 패스에서 임의의 순서로 수행될 수 있다. 상기 박막 디바이스는 솔라 패널, 조명 패널 또는 배터리일 수 있다.

Description

박막 디바이스를 별개의 셀들로 나누기 위한 방법 및 장치{Method and apparatus for dividing thin film device into separate cells}
본 발명은 별개의 전자 셀들을 형성하기 위한, 그리고 그들을 다양한 박막 디바이스들(thin film devices)의 제조를 위해 직렬로(in series) 상호연결(interconnecting)하기 위한 스크라이브(scribing) 및 잉크젯 프린트(ink jet printing) 기술들을 사용하는 프로세스(process)에 관계된다. 특히, 솔라 패널들(solar panels)에서 단일 단계 프로세스로(in single step process) 셀들 및 직렬의 상호연결 구조를 형성하기 위한 새로운 방법을 서술하되, 솔라 패널들은 하부 전극(bottom electrode) 물질, 반도체 물질 및 상부 전극(top electrode) 물질의 연속적인 층들(continuous layers)을 포함한다. 단일 단계 프로세스는 층 스크라이브 정렬에 대한 순차적인 층(sequential layer to layer scribe alignment)과 연관된 문제들을 제거하기 때문에 유연한 기판들 위에 형성된 솔라 패널들을 위해 특히 적절하다. 또한 이 방법은 조명 패널들(lighting panels) 및 배터리들(batteries)과 같은 다른 박막 디바이스들의 제조에 적절하다. 또한 본 발명은 기술된 이 방법들을 수행하기 위한 장치에 관계된다.
박막 솔라 패널들에서 셀들을 형성하고 상호연결하는 보통 방법은 순차적인 층 코팅(layer coating) 및 레이저 스크라이브 프로세스(laser scribing process)들을 포함한다. 구조를 완성시키기 위해, 3개의 별개의 코팅 프로세스들 및 3개의 별개의 레이저 프로세스들이 보통 요구된다. 보통 각 코팅 단계 뒤에 레이저 단계로 구성된 6 단계 시퀀스(sequence)로 이 프로세스들을 아래에 기술된 것과 같이 수행된다.
a) 전체 기판 표면 위로 하위 전극 물질(lower electrode material)의 얇은 층을 증착한다(deposit). 기판은 보통 유리이나, 폴리머 시트(polymer sheet)일 수도 있다. 하위 층은 보통 산화 주석(SnO2), 산화 아연(ZnO) 또는 ITO(indium tin oxide)와 같은 투명한 전도성 산화물(transparent conducting oxide)이다. 때때로 그것은 몰리브덴(Mo)과 같은 불투명한 금속이다.
b) 연속적인 막(film)을 전기적으로 분리된 셀 영역들로 분리하기 위해, 보통 5-10mm 간격을 두고 패널 표면 전체에 걸쳐 평행한 선들(lines)을 하위 전극층을 완전히 관통하도록 레이저 스크라이브(laser scribe)한다.
c) 기판 활성 전기 생성층(active electricity generating layer)을 전체 기판 영역 위로 증착한다. 이 층은 단일 비정질(amorphous) 실리콘층 또는 비정질 실리콘 및 미정질(micro-crystalline) 실리콘의 이중층으로 구성될 수 있다. 텔루르화 카드뮴과 황화 카드뮴(CdTe/CdS) 및 CIGS(copper indium gallium di-selenide)와 같은 다른 반도체성 물질들의 층들이 또한 사용된다.
d) 하위 전극 물질을 손상시키지 않으면서, 제1 전극층 안의 초기 스크라이브들에 평행하면서 가능한 근접한 선들을 이 활성층(active layer) 또는 층들을 관통하도록 레이저 스크라이브한다.
e) 전체 패널 영역 위로 보통 알루미늄 또는 ZnO와 같은 투명한 전도체와 같은 금속의 제3, 상부 전극층을 증착한다.
f) 상부 전극층의 전기 연속성(electrical continuity)을 깨기 위해, 이 제3 층에서 다른 선들에 근접하면서 평행한 선들을 레이저 스크라이브한다.
레이저 분리(laser isolation)에 뒤따르는 증착(deposition) 절차는 패널을 별개의 길고, 좁은 셀들의 다중성(multiplicity)으로 나누고, 전기적 직렬 연결이 패널 내 모든 셀들 사이에서 만들어지도록 야기한다. 이 방법에서, 전체 패널에 의해 생성되는 전압은 각 셀 안에서 형성되는 전위(potential) 및 셀들의 개수의 곱에 의해 주어진다. 패널들은 보통 50-100 셀들로 나뉘어, 전체 패널 출력 전압은 보통 50에서 100볼트(volt) 범위에 있다. 각 셀은 보통 5-15mm 폭 및 약 1000mm 길이이다. 이 다중-단계(multi-step) 솔라 패널 제조 방법에서 사용되는 프로세스들의 완전한 기술은 JP10209475에서 주어진다.
별개의 층 코팅 단계들의 일부를 결합함으로써 솔라 패널 제조의 이 다중 단계 프로세스를 간소화하기 위한 방안들이 고안되었다. 이는 기판이 진공으로부터 대기 환경으로 이동되어야 하는 횟수를 감소시키고, 따라서 향상된 층 품질 및 증가된 솔라 패널 효율을 야기하는 것이 수월하다. US6919530, US6310281 및 US2003/0213974 A1은 모두 솔라 패널들을 제조하는 방법들을 기술하는데, 레이저 스크라이브가 수행되기 전에 3개의 필요한 층들 중 2개는 코팅된다. 하위 전극층 및 활성층(또는 층들)은 순차적으로 증착되고, 다음 두 층들은 함께 레이저 스크라이브되어, 홈(groove)을 형성하고, 다음 홈은 절연성 물질(insulating material)로 메워진다. US6310281 및 US2003/0213974 A1에 대해, 이 홈 메움(filling)은 잉크젯 프린트에 의해 수행되는 것으로 제안된다. 홈 메움을 뒤따르는 상호연결 절차는 위에서 기술된 것과 같이, 셀들을 분리하기 위해 활성층을 관통하는 레이저 스크라이브, 상부 전극층의 증착 및 상부 전극층의 최종 스크라이브를 포함한다.
임의의 레이저 스크라이브가 수행되기 전에 모든 3개의 층들이 코팅되는 방안 역시 제안되었다. WO 2007/044555 A2는 솔라 패널을 제조하는 방법을 기술하는데, 완료된 3개의 층 스택(stack)은 레이저 스크라이브들이 스택 안으로, 스택을 관통하여 만들어진 다음의 하나의 프로세스 시퀀스에서 코팅된다. 레이저 스크라이브 프로세스는 복잡한데, 그것은 2개의 다른 깊이들을 갖는 단일 스크라이브로 구성되기 때문이다. 스크라이브의 제1 사이드(side) 위에서, 레이저는 완료된 3개의 층 스택을 관통하여 기판까지 완전히 관통하고, 하위 전극층을 전기적으로 분리하고, 셀들을 정의한다. 한편, 스크라이브의 제2 사이드(side) 위에서, 레이저는 오직 상부 및 활성층들을 관통하여, 하위 전극층 물질의 레지(ledge)가 노출되는 영역을 남긴다. 절연성 물질은 스크라이브의 제1 사이드에 국부적으로(locally) 도포되고, 기판까지 관통하여, 절연성 물질은 스크라이브의 제1 사이드 상의 하위 전극층의 모서리(edge) 및 활성층의 모서리를 덮는다(cover). 이 다음에, 전도성 물질이 스크라이브 안으로 증착되어, 그것은 이전에 도포된 절연성 물질을 브리징(bridging)하고, 제1 사이드 상의 상부 전극층을 제2 사이드 상의 하위 전극 물질의 레지에 연결한다.
WO 2007/044555A2에서 기술된 프로세스는 복잡하고, 신중한 제어를 필요로 한다. 이중 레벨 레이저 스크라이브 프로세스의 제2 단계 동안 생성된 잔해(debris)는 하위 전극 물질의 레지의 상부 표면 부근 위에 증착되기 쉬워 열악한 전기 연결을 야기할 수 이다. 절연성 물질이 스크라이브의 제1 사이드 상 바른 위치에 정확하게 위치되고, 하위 전극 물질의 레지의 상부 위에 어떤 물질도 증착되지 않음을 보장하기 위해, 제어의 높은 레벨이 필요하다. 전도성 물질이 정확하게 위치되고 스크라이브의 제2 사이드 상의 상부 전극과 접촉하지 않음을 보장하기 위해, 극심한 정확도가 필요하다. 이 모든 이유로, 셀 연결들은 이 방법에 의해 높은 신뢰도를 갖도록 제조될 수 있을 것 같지 않다.
따라서, 솔라 패널들 등을 위해 새로운 셀 형성 및 상호연결 프로세스를 위한 요청이 여전히 남아 있고, 이는 3개 층들의 완전한 스택(full stack)과 함께 개시되나, 빠르고 간편하고 신뢰할 수 있는 방법으로 셀 연결들을 형성하도록 진행한다.
또한 이러한 프로세스는 조명 패널들(lighting panels) 또는 배터리들과 같은 다른 박막 디바이스의 제조를 위한 셀들의 형성 및 직렬 연결에 적합할 것이다. 솔라 패널들과 같이, 이러한 디바이스들은 하위 전극층, 활성층 및 상부 전극층으로 구성되고, 모두 단단하거나 유연한 기판 위에 증착된다. 기본적인 단일 셀 전압(fundamental single cell voltage)보다 높은 전압에서의 동작은 디바이스를 다중 셀들로 나누고, 셀들을 직렬로 연결하는 것에 의해 획득될 수 있다. 여기서 제안된 레이저 및 잉크젯 셀 형성 및 상호연결 장치는 그러한 동작을 위해 적합하다.
조명 패널들을 위해, 상위 및 하위 전극들은 솔라 패널들을 위해 사용되는 것들(즉, TCO들 또는 금속들)과 유사한 물질들로 이루어지기 쉬우나, 활성 물질들은 매우 다르다. 이 경우에, 활성 물질들은 대체로 유기 물질들이기 쉬우나, 무기 물지들 또한 가능하다. 활성 유기층들은 낮은 분자량 물질들(소위 OLED들) 또는 높은 분자량 폴리머들(소위 P-OLED들) 중 하나를 기반으로 한다. 홀(hole) 및 전자 수송층들은 보통 활성 빛 방출층들(active light emitting layers)과 연관된다. 이 조명 패널들을 위해, 동작은 낮은 전압에서 존재하고, 모든 층들은 얇고, 따라서 여기서 기술된 상호연결 프로세스는 실질적으로 높은 전압에서 동작을 가능하게 하도록 패널을 셀들로 나누고 이것들을 직렬로 연결하기 위해 이상적이다.
박막 배터리들을 위해, 층들은 보통 좀 더 복잡하다. 리튬 이온 기술을 기반으로 하는 박막 배터리의 경우를 위해, 하위층은 2개의 구성 요소들 - 전류 수집을 위한 금속층 및 음극(cathode)으로 기능하는 리튬코발트산화물(LiCoO3)층을 포함한다. 상위층은 또한 2개의 구성 요소들 - 전류 수집을 위한 금속층 및 양극(anode)로 기능하는 주석질화물(Sn3N4)층을 포함한다. 이 두 층들 사이에 활성층 - LiPON(Lithium Phosphorous OxyNitride) 전해액(electrolyte)이 있다. 이러한 배터리들을 위해, 동작은 낮은 전압에서 존재하고, 모든 층들은 얇고, 따라서 여기서 기술된 상호연결 프로세스는 실질적으로 높은 전압에서 동작을 가능하게 하도록 배터리를 셀들로 나누고 이것들을 직렬로 연결하기 위해 이상적이다.
본 발명의 제1 관점에 따르면, 박막 디바이스 - 하위 전극층인 제1 층, 활성층인 제2 층 및 상위 전극층인 제3층을 포함하고, 상기 모든 층들은 상기 디바이스 위로 연속됨 - 를 전기적으로 직렬로 상호연결된 별개의 셀들로 분할하는 방법에 있어서, 상기 셀들의 상기 분할 및 인접 셀들 사이의 상기 전기적 연결은 모두 상기 디바이스를 가로지르는 프로세스 헤드의 단일 패스(pass)에서 수행되고, 상기 프로세스 헤드는 상기 단일 패스에서 다음 단계들:
(a) 상기 제1, 2 및 3 층들을 관통하는 제1 커트를 형성하는 단계;
(b) 상기 제2 및 3 층들을 관통하고, 상기 제1 커트에 인접하는 제2 커트를 형성하는 단계;
(c) 상기 제3 층을 관통하는 제3 커트를 형성하는 단계 - 상기 제3 커트는 상기 제2 커트에 인접하고, 상기 제1 커트에 대해 상기 제2 커트의 반대 사이드(opposite side) 위에 있음 -;
(d) 비전도성 물질을 상기 제1 커트 안으로 증착하기 위해 제1 잉크젯 프린트 헤드를 사용하는 단계; 및
(e) 전도성 물질을 도포하여, 상기 제1 커트 안에 상기 비전도성 물질을 브리징(bridging)하고, 상기 제2 커트를 완전히 또는 부분적으로 메워서, 상기 제1 층 및 상기 제3층 사이에 전기적 연결이 형성되게 하기 위해 제2 잉크젯 프린트 헤드를 사용하는 단계를 수행하고,
단계(a)는 단계(d)에 선행하고, 단계(d)는 단계(e)에 선행하고, 단계(b)는 단계(e)에 선행하고, 그렇지 않으면, 상기 단계들은 상기 디바이스를 가로지르는 상기 프로세스 헤드의 상기 단일 패스에서 임의의 순서로 수행될 수 있는 방법이 제공된다.
본 발명의 제2 관점에 따르면, 박막 디바이스 - 하위 전극층인 제1 층, 활성층인 제2 층 및 상위 전극층인 제3층을 포함하고, 상기 모든 층들은 상기 디바이스 위로 연속됨 - 를 전기적으로 직렬로 상호연결된 별개의 셀들로 분할하기 위한 장치에 있어서, 상기 장치는 프로세스 헤드를 포함하고, 상기 프로세스 헤드상에는:
(a) 상기 제1, 2 및 3층들을 관통하는 제1 커트, 상기 제2 및 3 층들을 관통하고, 상기 제1 커트에 인접하는 제2 커트 및 상기 제3 층을 관통하고, 상기 제2 커트에 인접하고, 제3 커트를 형성하기 위한 하나 이상의 커터 유닛들(cutter units);
(b) 상기 제1 커트 안으로 비전도성 물질을 증착하기 위한 제1 잉크젯 프린트 헤드; 및
(c) 전도성 물질을 도포하여, 상기 제1 커트 안에 상기 비전도성 물질을 브리징(bridging)하고, 상기 제2 커트를 완전히 또는 부분적으로 메워서, 상기 제1 층 및 상기 제3층 사이에 전기적 연결이 형성되게 하기 위한 제2 잉크젯 프린트 헤드가 제공되고, 상기 장치는 또한:
(d) 상기 패널에 관하여 상기 프로세스 헤드를 이동시키기 위한 구동 수단; 및
(e) 상기 디바이스에 대한 상기 프로세스 헤드의 이동을 제어하고, 상기 하나 이상의 커터 유닛들 및 상기 제1 및 2 잉크젯 프린트 헤드들을 작동시키기(actuating) 위한 제어 수단을 포함하여, 별개의 셀들로의 상기 패널의 상기 분할 및 인접 셀들 사이의 전기적 연결의 상기 형성은 모두 상기 디바이스를 가로지르는 프로세스 헤드의 단일 패스(pass)에서 수행될 수 있는 장치가 제공된다.
뒤따르는 본 발명의 상세한 설명에서, 다양한 층들을 관통하는 커트들을 형성하기 위해 사용되는 커터 유닛들은, 모두 레이저들, 분리 커트들(isolating cuts)을 형성하는 물질을 삭제하고(ablate), 제거하기 위해 초점이 맞춰진 빔들을 기반으로 한다. 이는 커트들을 형성하기 위해 선호되는 방법이나, 다른 커팅(cutting) 방법들도 사용될 수 있다. 커트들을 형성하기 위한 하나의 대체 방법은 가는 철사(fine wire) 또는 바늘들(styli)를 포함하는 기계적인 스크라이브이다. 그러한 기계적인 스크라이브는 레이저 커팅 대신에 제1, 2 및 3 커트들 모두 또는 일부를 형성하기 위해 사용될 수 있다.
WO 2007/044555 A2에서 기술된 발명과 같이, 본 발명은 3층들의 완전한 스택(complete stack)을 포함하는 박막 디바이스의 프로세스(processing)를 수반하나, 그 다음의 층 커팅(layer cutting) 및 잉크젯 프로세스(ink jet processing)는 WO 2007/044555 A2에서 기술된 것과 비교하여 덜 복잡하고, 더 많이 강인하다(robust). WO 2007/044555 A2에서와 같이, 잉크젯에 의한(by ink jetting) 임의의 층 커팅 또는 물질 증착 전에 3개의 모든 코팅들(coatings)은 연속하여 도포된다. 이상적으로, 이 코팅들은 단일 진공 프로세스(single vacuum process)에서 도포될 수 있으나, 이는 필수적이지 않다. 본 발명의 핵심은 코팅들의 증착을 뒤따르는 단일 결합된(single combined) 층 커팅 및 잉크젯 프로세스(ink jet process)가 셀 상호-연결들을 형성하기 위해 사용되는 것이다. "단일 결합된 프로세스"는, 물질 증착 프로세스들을 기반하는 모든 커팅 프로세스들 및 모든 연관된 잉크젯이 솔라 패널의 전부 또는 부분에 걸친 단일 패스(single pass)에서 프로세스 헤드가 기판 표면에 평행한 평면으로, 그리고 셀들 사이의 경계에 평행한 방향으로 이동하는 수단에 의해 수행됨을 의미하는 것으로 이해되어야만 한다. 하나 이상의 셀 상호연결들을 형성하기 위해 요구되는 모든 커터 유닛들(cutter units) 및 잉크젯 프린트 헤드들은 단일 프로세스 헤드에 부착되고, 그러므로 모든 아이템들(items)은 패널 전체에 걸쳐 동일한 속도로 함께 이동한다.
여러 가지 층 커팅 프로세스들 및 여러 가지 잉크젯 증착 프로세스들이 기판에 도포되는 시퀀스는 사용되는 물질에 종속되어 변할 수 있다. 프로세스 헤드는 기판에 대해 이동하기 때문에, 여러 가지 층 커터 유닛들 및 잉크젯 프린트 헤드들은, 적절한 시퀀스(correct sequence)가 획득되는 그러한 위치들에서 프로세스 헤드에 부착된다.
도면의 단순함을 위해, 이후로 층 커팅(cutting) 프로세스들은 레이저 삭제(laser ablation)를 참고하여 기술될 것이다. 그러나, 이 레이저 커팅 프로세스들 모두 또는 일부는 기계적인 스크라이브 프로세스(mechanical scribing process) (또는 다른 커팅 프로세스)에 의해 용이하게 대체될 수 있음을 유의해야만 한다.
인접하는 제1 및 2 셀들 사이에 단일 셀 상호연결 구조를 형성하기 위해, 프로세스 헤드에 부착된 3개의 인접하는 빔 전달 유닛들에 의해 전달되는 3개의 인접한 레이저 빔들은, 기판에 대해 셀들 사이의 경계에 평행한 방향으로 함께 이동하여, 3개의 평행하고 인접한 스크라이브들을 여러 가지 층들에서 다른 깊이들로 형성한다. 제1 레이저 빔은 제1 셀의 모서리(edge)를 정의하는 제1 스크라이브선을 형성한다. 이 제1 스크라이브는 기판에 이르기까지 모든 층들을 관통한다. 제1 스크라이브의 제2 셀 사이드(cell side) 위에 위치된 제2 레이저 빔은 하위 전극층을 제외한 모든 층들을 거쳐 관통하는 제2 스크라이브선을 형성한다. 제2 스크라이브의 제2 셀 사이드(side) 위에 위치된 제3 레이저 빔은 상위 전극층을 관통하는 제3 스크라이브를 형성한다. 이 제3 스크라이브는 제2 셀의 크기(extent)를 정의한다. 이 3개의 레이저 프로세스들이 수행되는 정확한 순서는 중요하지 않으나, 선호되는 순서들이 아래에서 기술된다.
제1 잉크젯 프린트 프로세스는 레이저 프로세스들의 일부 또는 전부를 뒤따른다. 이 제1 프린트 프로세스를 위해, 제1 레이저 스크라이브를 메우는 절연성 잉크의 하나의 미세한 선(a fine line of insulating ink)을 프린트하기 위해 정렬된 적어도 하나의 노즐과 함께, 제1 잉크젯 헤드는 기판 표면 전체에 걸쳐 이동한다. 이 잉크는 열에 의한 경화 유형(curing type)일 수 있고, 이 경우에 절연성 잉크를 경화하기 위해 증착 후, 열이 증착된 리퀴드(liquid)로 즉시 국부적으로(locally) 인가되어, 제1 스크라이브를 메우는 물질의 절연성 고체 선(insulating solid line of material)을 형성한다. 그 대신에, 모든 레이저 및 잉크젯 프로세스들을 뒤따라 절연성 잉크의 선들(lines)을 경화하기 위해, 열이 기판 전체에 인가되어, 기판 위 모든 제1 스크라이브들을 메우는 절연성 고체 선들의 물질을 형성한다. 이 전체 기판 경화 프로세스(curing process)는 레이저 스크라이브 및 잉크 증착 프로세스들을 수행하는 동일한 장치상에서 일어날 수 있으나, 실제로 이 경화 프로세스는 별개의 장치상에서 수행될 가능성이 더 있다.
또한 절연성 잉크는 UV 경화 유형일 수 있다. 이 경우에 경화는 UV 램프 또는 다른 적절한 UV 광원(light source)의 수단에 의해 수행되는데, 이 경우 UV선(UV radiation)은 절연성 잉크를 경화하기 위해 증착 후, UV선(UV radiation)이 증착된 리퀴드(liquid)로 즉시 국부적으로(locally) 인가되어, 제1 스크라이브를 메우는 물질의 절연성 고체 선(insulating solid line of material)을 형성한다. 스크라이브 안 절연층의 깊이는 연속적이고 핀홀(pinhole)을 포함하지 않게 일관되는 것이 가능한 한도에서 작다. 절연성 물질의 선의 폭(width)은 그것이 제1 스크라이브의 제1 셀 사이드 상 2개의 노출된 하위 층들과 완전히 접촉하도록 하여, 이 층들은 제2 잉크젯 프린트 프로세스에서 나중에 인가되는 물질로부터 보호된다. 제1 스크라이브의 양 사이드 상으로 절연성 잉크의 오버필링(overfilling)은 어느 정도 허용되고, 바람직할 수도 있으나, 이상적으로 오버필링의 측면 크기(lateral extent)는 제1 스크라이브의 폭보다 작은 값을 유지해야만 한다.
제2 잉크젯 프린트 프로세스는 레이저 프로세스들의 일부 또는 전부를 뒤따르고, 제1 잉크젯 프린트 프로세스를 뒤따라 일어난다. 이 제2 프린트 프로세스를 위해, 전도성 잉크의 하나의 밴드(a band of conducting ink)를 프린트하기 위해 정렬된 적어도 하나의 노즐과 함께, 제2 잉크젯 헤드는 기판 표면 위로 이동한다. 전도성 잉크의 하나의 밴드는, 제1 레이저 스크라이브의 제1 셀 사이드 상 상위 전극 물질과 전기적 접촉을 형성하고, 제1 스크라이브 내 절연성 잉크 물질을 가로지르고(straddle), 제2 셀의 하위 전극층 물질과 전기적 접촉을 형성하도록 제2 스크라이브로 들어가기에 충분히 넓다. 제1 스크라이브 안의 절연성 잉크는 전도성 잉크의 도포 시에 경화되거나 경화되지 않을(cured or uncured) 수 있다. 절연성 잉크가 경화되지 않으면, 전도성 잉크의 구성은 용액(solvent)이 충분히 교란(perturb)되지 않거나, 경화되지 않은 절연성 잉크 물질에 용해(dissolve)되지 않는 것이다. 전도성 잉크는 열에 의한 경화 유형이기 쉽고, 이 경우에 모든 레이저 및 잉크젯 프로세스들을 뒤따라 전도성 잉크의 밴드들을 경화하기 위해 열이 전체 기판에 인가되어, 물질의 고체 전도성 밴드들(solid conducting bands of material)을 형성한다. 이 방법에서, 전기적 전도성 브리지들이 형성되고, 하나의 셀의 상위 전극을 다음 셀(next cell)의 하위 전극에 연결한다. 전도성층(conducting layer)의 깊이는 강인하고(robust) 적절히 낮은 전기 저항을 갖게 일관되는 것이 가능한 한도에서 작다. 전도성 물질의 선의 폭(width)은 그것이 제1 스크라이브의 제1 셀 사이드 상 제1 셀 상부 전극 물질의 영역과 완전히 접촉하고, 제2 스크라이브를 완전히 메우도록 한다. 제1 스크라이브의 제1 셀 사이드 및 제2 스크라이브의 제2 셀 사이드 상으로 전도성 잉크의 오버필링(overfilling)은 어느 정도 허용되고, 바람직할 수도 있으나, 이상적으로 오버필링의 측면 크기(lateral extent)는 스크라이브 폭보다 작은 값을 유지해야만 한다.
3개의 별개의 레이저 스크라이브들이 사용되기 때문에, 각 스크라이브에 대해 레이저 프로세스 파라미터들을 개별적으로 최적화(optimize)하는 것이 가능하여, 기판 또는 하위층 손상의 가능성을 제거하고, 층들 사이의 전기적 단락들(shorts)을 형성하는 위험을 줄이고, 잔해(debris) 증착을 최소화한다.
또한 서로에 대해 헤드의 이동 방향을 따라 간격을 둔 위치들에서 개별의 빔 전달 헤드들(beam delivery heads)을 프로세스 헤드에 부착하는 것이 가능하여, 잉크젯 헤드들의 위치들은 기판에 인가되는 프로세스들의 시퀀스를 정의한다. 5개의 프로세스들에 대한 선호되는 순서는 다음과 같다: -
a. 제1 셀의 크기(extent)를 정의하기 위해 기판 표면에 이르기까지 모든 층들을 관통하는 제1 레이저 스크라이브
b. 제1 레이저 스크라이브 안에 절연성 잉크를 증착하는 제1 잉크젯 프로세스
c. 하위 전극층에 이르기까지 2개의 상부 층들을 관통하는 제2 레이저 스크라이브 프로세스
d. 절연성 잉크 위로 전도성 잉크의 밴드를 도포하여 제1 셀 사이드 상의 상부 전극으로부터 제2 셀 사이드 상의 하위 전극까지의 전도성 브리지를 형성하는 제2 잉크젯 프로세스
e. 제1 및 2 셀들을 분리하고, 제2 셀의 크기(extent)를 정의하기 위해 상부 전극층을 관통하는 제3 레이저 스크라이브 프로세스
레이저 및 잉크젯 프로세스들의 상기 시퀀스를 이용하여, 노출되기 직전까지 스택 안의 하위 층들은 이전의 프로세스들로 인한 레이저 삭제 잔해 및 빗나간(stray) 잉크 물질들로부터 보호되도록 남고, 전체 셀 상호연결 프로세스는 매우 강인(robust)해진다.
예를 들어, 제1 레이저 프로세스에 의해 생성되는 일부 잔해(debris) 및 제1 프린트 프로세스에 의해 증착된 일부 절연성 잉크는, 기판 표면 위 영역에 형성될 수 있는데, 하위 전극을 노출하기 위해 제2 레이저 프로세스는 상기 영역을 관통하도록 스크라이브한다(scribe). 제2 레이저 프로세스가 제1 잉크젯 프린트 프로세스 또는 제1 레이저 프로세스보다 선행하면, 임의의 빗나간 잔해 또는 잉크 물질은 제2 레이저 스크라이브 영역으로 들어갈 수 있고, 노출된 하위 전극층을 오염시킬 수 있다. 제1 레이저 및 제1 잉크젯 프린트 프로세스들 이후까지 제2 레이저 프로세스를 미루는 것은, 제2 레이저 스크라이브의 영역 안의 하위 전극층을 보호하도록 남기고, 제2 레이저 프로세스 동안 그 영역 안에 임의의 재증착된(re-deposited) 잔해 및 임의의 절연성 잉크는 레이저가 2개의 상부 층들을 삭제함으로써 제거되는 것을 의미한다.
다른 예로서, 제2 레이저 프로세스에 의해 생성되는 잔해(debris) 및 제2 프린트 프로세스에 의해 증착된 일부 전도성 잉크는, 기판 표면 위 영역에 형성될 수 있는데, 상부 전극층을 분리하기 위해 제3 레이저 프로세스는 상기 영역을 관통하도록 스크라이브한다(scribe). 제3 레이저 프로세스가 제2 프린트 또는, 제2 또는 심지어 제1 레이저 프로세스들보다 선행하면, 임의의 빗나간 잔해 또는 잉크는 제3 레이저 스크라이브 영역 안 제2 셀의 상부(top) 표면 위에 증착될 수 있고, 스크라이브 영역을 가로지르는 전기적 연결을 야기할 수 있다. 제1 및 2 레이저 프로세스들 이후까지, 그리고 제1 및 2 잉크젯 프린트 프로세스들 이후까지 제3 레이저 프로세스를 미루는 것은, 상호연결 실패의 원인이 제거되는 것을 의미한다.
프로세스 헤드의 구성 요소들이 헤드가 패널 전체에 걸쳐 오직 하나의 방향으로 이동하는 것으로 작동되면(구성 요소들이 헤드가 그것의 초기 위치로 돌아오는 것으로 작동하지 않음(inoperative)), 위에서 주어진 선호되는 프로세스 시퀀스가 적절하다. 그러나, 헤드의 구성 요소들이 패널 위로 각각의(either)(또는 양쪽(both)) 방향들로 이동하는 것으로 작동 가능하면, 대안의 시퀀스가 선호된다. 5개의 프로세스들에 대한 순서는 다음과 같다: -
a. 제1 셀의 크기(extent)를 정의하기 위해 기판 표면에 이르기까지 모든 층들을 관통하는 제1 레이저 스크라이브
b. 하위 전극층에 이르기까지 2개의 상부 층들을 관통하는 제2 레이저 스크라이브 프로세스
c. 제1 및 2 셀들을 분리하고, 제2 셀의 크기(extent)를 정의하기 위해 상부 전극층을 관통하는 제3 레이저 스크라이브 프로세스
d. 제1 레이저 스크라이브 안에 절연성 잉크를 증착하는 제1 잉크젯 프로세스
e. 절연성 잉크 위로 전도성 잉크의 밴드를 도포하여 제1 셀 사이드 상의 상부 전극으로부터 제2 셀 사이드 상의 하위 전극까지의 전도성 브리지를 형성하는 제2 잉크젯 프로세스
이 시퀀스를 이용하여, 절연성 잉크의 전달을 위한 2개의 잉크젯 헤드들 및 전도성 잉크의 전달을 위한 2개의 잉크젯 헤드들을 단일 프로세스 헤드상에 설치함으로써, 헤드는 각 방향의 이동으로 작동될 수 있다. 이 경우에, 별개의 레이저 및 잉크젯 헤드들이 헤드상에 설치되는 순서는 다음과 같다: -
a. 제1 전도성 잉크젯 헤드
b. 제1 절연성 잉크젯 헤드
c. 제1, 2 및 3 레이저 빔들
d. 제2 절연성 잉크젯 헤드
e. 제2 전도성 잉크젯 헤드.
프로세스 헤드가 하나의 방향으로 이동하면, 3개의 모든 레이저 빔들이 작동되나, 제1 절연성 및 제1 전도성 잉크젯 헤드들만이 작동하여, 프로세스 시퀀스는 c, b 및 a이다. 프로세스 헤드가 반대 방향(opposite direction)으로 이동하면, 3개의 모든 레이저 빔들이 작동되나, 이 경우에 제1 잉크젯 헤드들이 비활성화되고, 제2 잉크젯 헤드들이 활성화되어, 프로세스 시퀀스는 c, d 및 e이다.
일부 프로세스들은 다른 것들을 선행해야만 한다: -
1) 제1 레이저 스크라이브 프로세스는 언제나 제1 프린트 프로세스를 선행해야 하고,
2) 제1 프린트 프로세스는 언제나 제2 프린트 프로세스를 선행해야 하고,
3) 제2 레이저 스크라이브 프로세스는 언제나 제2 프린트 프로세스를 선행해야 한다.
이 규칙들 내에서 몇몇 다른 프로세스 시퀀스들이 가능하나, 위에서 주어진 것이 선호된다. 또한, 절연성 및 전도성 잉크들 모두의 선들(lines)의 경화(curing)는 열에 의해 수행되고, 이 열에 의한 경화 프로세스는 기판 위 절연성 잉크 및 전도성 잉크의 모든 선들에 대해 동시에 수행되는 것이 선호되는데, 레이저 및 잉크젯 증착 프로세스들을 수행하는데 사용되는 것과 별개의 장치를 사용한다.
제1, 2 및 3 커트들을 형성하기 위해 사용되는 레이저들은 일반적으로 IR에서 UV 범위 내(즉, 1080nm로부터 340nm에 이르는 파장들과 함께) 동작하는 펄스 Q-스위치 유형(pulsed Q-switched type)이다. 가장 간단한 경우에, 단일 레이저가 단일 포커싱 렌즈와 함께 사용되어 단일 상호연결 구조와 연관된 3개의 모든 커트들을 생성한다. 그러므로, 이 경우에, 기판 표면 위에 3개의 초점들을 형성하기 위해 단일 빔을 3개의 구성 요소들(components)로 나누는 것이 필수적이다. 상호연결에서 커트 분리(cut separation)는 일반적으로 (0.1에서 0.2mm 범위 내로) 작아, 3-방향(three-way) 빔 분할(division)을 형성하는 선호되는 방식은, 단일 포커싱 렌즈 전에 위치된 회절 광학 요소(DOE; diffractive optical element) 또는 특수 다중-절단면 프리즘 요소(special multi-facetted prismatic element)을 사용하는 것이다. 그러한 디바이스들은 작은 각도의 편차들(angular deviations)을 레이저 빔의 부분들(parts)에 전하여, 레이저 빔의 부분들은 렌즈의 초점에서 요구되는 값의 초점 분리들(focal spot separations)을 야기한다. 또한 이러한 디바이스들은 개별적 빔들 내 상대적 파워(relative power)가 적합한 디바이스 디자인에 의해 설정되도록 할 수 있다.
단일 상호연결 구조와 연관된 제1, 2 및 3 빔들을 생성하기 위한 선호되는 다른 방법은 2개의 다른 펄스 레이저들(pulsed lasers) 및 단일 포커싱 렌즈의 사용을 수반한다. 이 경우에, 레이저들은 다른 파장들을 가질 수 있고, 하위 층들의 물질에 손상을 주지 않고, 상위 층들의 제거에 최적화된 면에서 보통 유리하다. 2개의 레이저들이 단일 상호연결 구조를 위해 요구되는 3개의 빔들을 형성하기 위해 사용되면, 제1 레이저는 2개의 빔들을 형성하기 위해, 제2 레이저는 제3 빔을 형성하기 위해 사용된다. DOE 또는 간단한 복프리즘(simple biprism)은, 오직 단일 레이저가 사용되어 빔이 3개의 구성 요소들로 나누는 경우에 대해 위에서 기술된 것과 동일한 방식으로 제1 빔을 2개의 구성 요소들로 나누기 위해 사용된다. 제2 레이저로부터의 빔은 제1 레이저로부터 생성된 빔들과 결합되고, 모든 빔들은 단일 포커싱 렌즈를 거쳐 지나가서, 기판 표면 위에 요구되는 분리(separation)를 갖는 3개의 점들(spots)을 생성한다. 빔 결합(beam combining)은 특수 미러(special mirror)와 함께 널리 사용되는데, 특수 미러는 제1 및 2 레이저들 사이의 편광(polarisation) 또는 파장 차이들을 이용하여 하나의 빔을 전달하고, 다른 빔은 반사한다.
스테이지들(stages)을 구동하는 서보 모터(servo motor)는 프로세스 헤드에 대해 기판을 이동하기 위해 사용된다. 동작에서, 프로세스 헤드는 정지할 수 있고, 패널은 2개의 축들로 이동하고, 셀 이동 방향들에 평행한 방향으로의 일련의 선형 움직임들로 이동하고, 기판 전체에 걸친 각각의 패스(pass)는 직교하는 방향으로의 스텝(step)이 뒤따른다. 프로세스 헤드는 각 패스(pass) 위에서 단일 셀 상호연결을 프로세스할 수 있거나, 선호되는 상황에서, 각 패스 위에서 다중 상호연결들을 프로세스할 수 있다. 다른 스테이지 배열들도 가능하다. 선호되는 배열은 하나의 축으로 이동하는 기판 및 다른 축으로 이동하는 프로세스 헤드를 포함한다. 프로세스 헤드가 고정된 기판 위로 2개의 직교하는 축들로 이동하는 배열도 또한 가능하다.
본 발명의 다른 선호되고 선택적인 특징들은 명세서의 부수적인 청구항으로부터 명백해질 것이다.
이제 동반된 도면들을 참고로 하여, 단지 예시의 방식으로 본 발명이 기술되고, 도면들에서:
도 1은 박막 솔라 패널에서 셀들을 전기적으로 상호연결하기 위한 일반적인 방법을 나타내고;
도 2A 내지 2F는 셀들을 형성하고 상호연결하기 위해 별개의 레이저 스크라이브 및 물질 증착 단계들을 사용하는 일반적인 방법을 도시하는데, 이 경우에 레이저 스크라이브를 시작하기 전에 오직 하위 전극층이 도포된다. 이 프로세스들의 시퀀스는 일반적이고, 공지된 솔라 패널 생성 방법이고;
도 3A 내지 3F는 셀들을 형성하고 상호연결하기 위해 별개의 레이저 스크라이브 및 물질 증착 단계들을 사용하는 일반적인 방법을 도시하는데, 이 경우에 레이저 스크라이브를 시작하기 전에 하위 전극층 및 활성층이 둘 다 도포된다. 이 프로세스들의 시퀀스는 또한 공지되어 있고;
도 4A 내지 4F는 셀들을 형성하고 상호연결하기 위해 별개의 레이저 스크라이브 및 물질 증착 단계들을 사용하는 일반적인 방법을 도시하는데, 이 경우에 레이저 스크라이브를 시작하기 전에 하위 전극층, 활성층 및 상위 전극층이 모두 도포된다. 이 프로세스들의 시퀀스는 또한 공지되어 있고;
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 장치의 일부의 확대되고, 도식적인 평면도를 나타낸다. 이는 단일 셀 상호연결 구조를 형성하기 위해 프로세스 헤드(process head)에 부착되는 3개의 레이저 빔들 및 2개의 잉크젯 노즐(ink jet (nozzle)들의 제1 배열(arrangement)을 나타내고;
도 6A 내지 6F는 도 5에 도시된 장치에 의해 기판 표면에 전달되는 레이저 및 잉크젯 프로세스들의 선호되는 시퀀스를 나타내고;
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 장치의 일부의 확대되고, 도식적인 평면도를 나타내고;
도 8A 내지 8D는 도 7에 도시된 장치에 의해 기판 표면에 전달되는 레이저 및 잉크젯 프로세스들의 선호되는 시퀀스를 나타내고;
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 장치의 확대되고, 도식적인 평면도를 나타내고;
도 10A 내지 10E는 도 9에 도시된 장치에 의해 기판 표면에 전달되는 레이저 및 잉크젯 프로세스들의 시퀀스를 나타내고;
도 11은 본 발명의 제4 실시예에 따른 장치의 확대되고, 도식적인 평면도를 나타내고;
도 12A 내지 12E는 도 11에 도시된 장치에 의해 기판 표면에 전달되는 레이저 및 잉크젯 프로세스들의 시간 시퀀스(time sequence)를 나타내고;
도 13은 본 발명의 선호되는 실시예에서 사용되는 프로세스 헤드의 일부의 확대되고, 도식적인 평면도를 나타낸다. 이는 레이저 빔들의 어레이들(arrays) 및 잉크젯 노즐들의 어레이들이 어떻게 프로세스 헤드 위에 설치될 수 있는지와 도 5 및 6에 도시된 것과 같이 패널 위로 단일 패스(single pass)에서 다중의 인접한 셀 상호연결 구조들을 형성하기 위해 사용될 수 있는지를 나타내고;
도 14는 본 발명의 추가 실시예에서 사용되는 프로세스 헤드의 일부의 확대되고, 도식적인 평면도를 나타낸다. 이는 레이저 빔들의 어레이들 및 잉크젯 노즐들의 어레이들이 어떻게 프로세스 헤드 위에 설치될 수 있는지와 도 7 및 8에 도시된 것과 같이 패널 위로 단일 패스에서 다중의 인접한 셀 상호연결 구조들을 형성하기 위해 사용될 수 있는지를 나타내고;
도 15는 본 발명의 제5 실시예에 따른 장치의 확대되고, 도식적인 평면도를 나타낸다; 이는 각각의 방향으로(in either direction) 프로세스 헤드를 이동시킴으로써 단일 셀 상호연결 구조를 형성하기 위해 프로세스 헤드에 부착되는 3개의 레이저 빔들 및 연관된 잉크젯 노즐들의 2개의 집합들(sets)의 배열(arrangement)을 나타내고;
도 16은 본 발명의 제5 실시예에서 사용되는 프로세스 헤드의 일부의 확대되고, 도식적인 평면도를 나타낸다. 이는 레이저 빔들의 어레이 및 잉크젯 노즐들의 2개의 어레이들이 어떻게 프로세스 헤드 위에 설치될 수 있는지와 도 7 및 15에 도시된 것과 같이 패널 위 각각의 방향으로 단일 패스에서 다중의 인접한 셀 상호연결 구조들을 형성하기 위해 사용될 수 있는지를 나타내고;
도 17은 단일 레이저로부터 빔을 나누어 제1, 2 및 3 레이저 빔들을 형성하는 회절 광학 요소(diffractive optical element)를 사용하는 장치를 나타내고;
도 18a 및 18b는 프리즘 유형의 광학 구성 요소(prismatic type optical component)가 어떻게 레이저로부터 빔을 3개의 각으로 분리된(angularly separated) 빔들로 나누기 위해 사용되는지를 나타내고;
도 19는 단일 레이저로부터 빔을 나누어 제1, 2 및 3 레이저 빔들을 형성하는 프리즘 유형의 광학 구성 요소를 사용하는 장치를 나타내고;
도 20은 단일 레이저로부터 빔을 나누어 2개의 레이저 빔들을 형성하고, 다음에 2개의 레이저 빔들은 제3 빔과 결합되는 복프리즘(bi-prism) 또는 회절 광학 요소를 사용하는 장치를 나타내고;
도 21은 프로세스 헤드에 대하여 2개의 방향들로 기판을 이동시키기 위한 장치를 나타내고; 그리고
도 22는 레이저 또는 레이저들, 잉크젯 헤드들(ink jet heads) 및 이동 시스템들의 동작을 제어하기 위한 장치를 나타낸다.
단순함을 위해, 도면들은 층 커팅(cutting) 프로세스들을 레이저 삭마(ablation) 유형인 것으로 도시한다. 그러나, 이 레이저 커팅 프로세스들 모두 또는 일부는 기계적인 스크라이브 프로세스(mechanical scribing process) 또는 다른 커팅 프로세스에 의해 용이하게 대체될 수 있음을 유의해야만 한다.
도 1은 종래 기술이고, 솔라 패널(solar panel)의 단면을 나타내되, 솔라 패널은 3층 코팅 및 3개의 레이저 스크라이브 프로세스들에 의해 별개의 셀들로 나뉘고, 별개의 셀들은 전기적으로 직렬 연결되어 있다. 기판(11)은 3개의 층들: 하위 전극층(lower electrode layer, 12), 활성층(active layer, 13) 및 상부 전극층(top electrode layer, 14)을 포함한다. 레이저 스크라이브들(laser scribes, 15, 16, 17)은 인접한 셀들 사이에 전기적 연결들 및 분리들(isolations)이 형성되는 것을 가능하게 한다.
도 2는 종래 기술이고, 2개의 인접한 셀들 사이의 경계 근처에 있는 솔라 패널의 영역을 나타낸다. 도 2A 내지 2F는 셀들을 형성하고 연결하기 위해 사용되는 여러 가지 코팅 및 레이저 스크라이브 단계들을 나타낸다. 기판(21)은 일반적으로 유리 또는 플라스틱이나, 다른 절연성 물질로 구성될 수도 있다. 또한, 금속 또는 절연성 코팅을 포함하는 금속일 수 있다. 도 2A에서 하위 전극층(22)은 기판(21)에 도포된다. 도 2B는 기판(21)까지 하위 전극층(22)을 관통하는 제1 레이저 스크라이브선(scribe line)(23)이 어떻게 셀 경계를 정의하는지를 나타낸다. 도 2C에서 활성층(24)은 기판에 도포되어 제1 레이저 스크라이브선을 메운다. 도 2D는 제1 선(23)에 평행한 제2 레이저 스크라이브선(25)이 어떻게 활성층(24)을 분리하는지를 나타낸다. 도 2E에서 상부 전극층(26)은 기판에 도포되어 제2 레이저 스크라이브선(25)을 메운다. 도 2F는 제2 선(25)에 평행한 제3 레이저 스크라이브선(27)이 상부 전극층(26)을 완전히 관통하고, 활성층(24)을 부분적으로 또는 완전히(partially or fully) 관통하는 최종 단계를 나타낸다.
도 3은 종래 기술이고, 셀 상호연결(cell interconnection)이 진행되기 전에 하위 전극층 및 활성층이 도포되는 경우의 예를 나타낸다. 도 3A는 도포된 2개의 코팅층들(32, 32')과 함께 기판(31)을 나타낸다. 도 3B는 기판까지 2개의 코팅층들(32, 32')을 관통하는 제1 레이저 스크라이브선(33)을 나타낸다. 도 3C는 절연성 플루이드(insulating fluid)가 어떻게 제1 레이저 커트(cut) 안으로 도포되는지를 나타낸다. 이를 하기 위한 하나의 방법은 잉크젯 노즐(nozzle)을 사용하는 것이다. 플루이드(34)는 나중에 경화되어(cured) 고체를 형성한다. 도 3D는 제2 레이저 스크라이브선(35)이 어떻게 2개의 층들 중 상위층(32')만을 관통하는지를 나타낸다. 도 3E는 상부 전극층(36)이 어떻게 도포되어 제2 레이저 스크라이브선(35)을 메우는지를 나타낸다. 도 3F는 제3 레이저 스크라이브선(37)이 상부 전극층(36)을 완전히 관통하고, 활성층(32')을 부분적으로 또는 완전히 관통하는 최종 단계를 나타낸다.
도 4는 종래 기술이고, 셀 상호연결이 진행되기 전에 3개의 모든 층들인 하위 전극층, 활성층 및 상부 전극층이 도포되는 경우의 예를 나타낸다. 도 4A는 하위 전극층(42), 활성층(42') 및 상위 전극층(42'')으로 구성된 층들의 스택(stack of layers)과 함께 기판(41)을 나타낸다. 이 층들은 어떤 중간 레이저 프로세스들 없이 순차적으로 도포된다. 도 4B는 넓은(wide) 제1 레이저 스크라이브선(43)을 나타낸다. 이 스크라이브선(43)은 층 스택(layer stack) 중 2개의 상부 층들(42', 42'')만을 관통하고, 하위 전극층(42)을 온전하게(intact) 둔다. 도 4C는 더 좁은(narrower) 제2 레이저 스크라이브선(44)이 어떻게 제1 스크라이브선(43)의 일 사이드(one side)의 내부에(inside) 형성되는지를 나타낸다. 이 제2 스크라이브선(44)은 하위 전극층(42)을 관통하고, 하위 전극 물질(42)의 레지(ledge, 45)가 남아 있게 둔다. 도 4D는 잉크젯 노즐에 의해 절연성 플루이드(46)가 어떻게 제1 레이저 스크라이브(43) 안으로 도포되는지를 나타낸다. 플루이드(46)는 나중에 경화되어 고체를 형성한다. 스크라이브(43) 안으로 플루이드(46)의 도포는 주의 깊게 제어되어, 오직 스크라이브선(43)의 제1 사이드에만 도포되는데, 그 사이드는 기판까지 관통하고, 하위 전극 물질(42)의 레지(45)가 존재하는 사이드와 다른 쪽의 사이드이다. 도 4E는 전도성 플루이드(conducting fluid, 47)가 스크라이브선 안으로 증착되는 최종 단계를 나타내는데, 이는 절연성 물질(46)을 브리징(bridging)하고, 스크라이브(43)의 제1 사이드 상의 상부 전극층(42'')과 스크라이브(43)의 제2 사이드 상의 하위 전극 물질의 레지(45) 사이에 전기적 연결을 형성한다. 전도성 물질(47)이 스크라이브(43)의 제2 사이드 상의 상부 전극(42'')과 접촉하지 않음을 보장하기 위해 주의가 필요하다.
도 5는 본 발명에 따른 장치의 일부의 선호되는 제1 버전(version)을 나타낸다. 이는 단일 셀 상호연결 구조를 형성하기 위해 프로세스 헤드(process head)에 부착되는 3개의 레이저 빔들 및 2개의 잉크젯 노즐들의 제1 배열(arrangement)을 나타낸다. 솔라 패널(51)은 Y 방향으로 그것의 길이를 따라 다중 셀들을 포함한다. 이는 상호연결들이 패널에 대해 X 방향으로 프로세스 헤드의 상대적 이동에 의해 형성됨을 의미한다. 인접한 셀들이 연결되는 영역을 포함하는 패널의 영역(52)은 도면의 우측상에서 확대 도시되고, 단일 셀 상호연결 구조에 대응하는, 프로세스 헤드의 연관된 레이저 빔들 및 잉크젯 노즐들과 함께 이동하는 프로세스 헤드의 일부를 나타낸다. 제1, 2 및 3 레이저 빔들(53, 53', 53")은 각각 3개의 모든 층들을 관통하는 제1 스크라이브(54), 2개의 상부 층들을 관통하는 제2 스크라이브(54') 및 상부 층을 관통하는 제3 스크라이브(54'')를 형성한다. 도면은 기판에 대해 X 방향으로 이동하는 프로세스 헤드 및 부착된 레이저 빔들을 나타내어, 기판 표면 위에서, 제1 레이저 빔(53)은 제2 레이저 빔(53')보다 앞에(in advance) 있고, 또한 제2 레이저 빔(53')은 제3 레이저 빔(53'')보다 앞에 있다. 잉크젯 노즐(55)은 프로세스 헤드에 부착되고, X 방향에 평행한 선(line)상에 위치되고, 제1 레이저 빔(53)의 위치(position)를 거쳐 지나간다(pass through). 이 노즐(55)은 한 줄기의(a stream of) 절연성 플루이드(56)를 주입하여 제1 레이저 스크라이브 선(54)을 메운다. 더 큰(larger) 제2 잉크젯 노즐(57) 또는 더 작은(smaller) 다중 노즐들은 또한 프로세스 헤드에 부착되고, X 방향으로 위치되어, 프로세스 헤드가 기판 위로 이동하면, 제2 잉크젯 노즐(57)은 제1 잉크젯 헤드(55) 및 제2 레이저 빔(53')을 따라간다(follow). 이 제2 잉크젯 노즐(57)은 한 줄기의(a stream of) 전도성 플루이드(58)를 주입한다. 이 노즐은 Y 방향으로 위치되어, 플루이드(58)는 기판 표면 위에 증착되고, 이전에 도포된 절연성 플루이드(56) 위에 전기적 전도성 브리지(electrically conducting bridge)를 형성하고, 이 브리지는 제1 스크라이브(54)의 왼쪽 사이드 상의 상위 전극 표면으로부터 제2 스크라이브(54')의 기저(base)에서 하위 전극 표면으로 확장된다. 프로세스 헤드가 X 방향으로 기판 전체에 걸쳐 이동하면, 상호연결 구조를 형성하고 완성하기 위해 수행되는 5개의 프로세스들의 순서는 다음과 같다: -
1) 제1 레이저 빔(53)에 의해 3개의 모든 층들을 관통하는 레이저 스크라이브선(54)
2) 제1 레이저 스크라이브선(54)을 제1 잉크젯 노즐(55)에 의해 전달되는 절연성 잉크(56)로 메움
3) 제2 레이저 빔(53')에 의해 2개의 상부 층들을 관통하는 레이저 스크라이브선(54')
4) 제2 잉크젯 노즐(57)에 의해 전달되는 전도성 잉크(58)로 제1 레이저 스크라이브선(54)을 가로지르는, 제2 레이저 스크라이브선(54')까지의 전도성 브리지를 형성
5) 제3 레이저 빔(53'')에 의해 상부 층을 관통하는 레이저 스크라이브선(54'')
정지된 기판 표면 위로 프로세스 헤드를 X 방향으로(도시와 같음) 이동하는 대신에, 프로세스 헤드를 정지로 유지하고, X 방향에 반대로 패널을 이동시킴으로써 레이저 및 잉크젯 프로세스들의 동일한 시퀀스(sequence)를 획득할 수 있다.
도 6은 도 5에 도시된 장치에 의해 기판 표면에 전달되는 레이저 및 잉크젯 프로세스들의 시퀀스를 나타낸다. 도 6A는 그 위에 하위 전극층, 활성층 및 상위 전극층으로 구성된 층들(62)의 스택이 증착되어 있는 기판(61)을 나타낸다. 이 층들은 어떤 중간 레이저 프로세스들 없이 순차적으로 도포된다. 도 6B는 이후에 수행되는 3개의 레이저 프로세스들 중 제1 레이저 프로세스를 나타낸다. 제1 레이저 스크라이브선(63)은 기판(61)까지 모두 3개의 층들(62)을 관통하도록 형성된다. 제1 레이저 프로세스가 완료된 후, 바로 절연성 물질이 잉크젯 프린트에 의해 제1 레이저 스크라이브선(63) 안으로 도포된다. 도 6C는 제1 잉크젯 노즐(미도시)에 의해 절연성 플루이드(64)가 어떻게 제1 레이저 스크라이브선(63) 안으로 도포되는지를 나타낸다. 플루이드(64)는 바로 UV 경화(UV cured)되거나, 나중에 열에 의해 경화되어 고체를 형성한다. 도 6D는 제2 레이저 스크라이브선(65)이 하위 전극층까지 2개의 상부 층들을 관통하고, 제1 스크라이브선(63)과 평행하게 형성되는 다음 단계를 나타낸다. 도 6E는 제2 잉크젯 노즐(미도시)에 의해 전도성이거나, 전도성 입자들(conducting particles)을 포함하는 플루이드(66)가 제1 스크라이브선(63) 안의 절연성 물질(64) 위에 도포되고 또한 제2 레이저 스크라이브선(65) 안에 도포되는 다음 단계를 나타낸다. 플루이드(66)는 나중에 열에 의해 경화되어 고체를 형성한다. 전도성 물질(66)은 절연성 물질(64) 위에 브리지를 형성하여, 왼쪽 사이드 상의 상부 전극층을 오른쪽 사이드 상의 하부(bottom) 전극층에 전기적으로 연결하고, 인접 셀들을 직렬로 연결한다. 도 6F는 상위층을 관통하는 제3 레이저 스크라이브선(67)이 제1 스크라이브선(63)으로부터 떨어진 사이드 상에서 제2 스크라이브선(65) 옆에 제2 스크라이브선(65)에 평행하게 형성되는 상호연결 프로세스의 최종 단계를 나타낸다. 또한 이 스크라이브는 활성층 안으로 부분적으로 또는 완전히 관통할 수 있으나, 하위 전극층을 손상시키지 않아야 한다. 도 5 및 6에 도시된 프로세스들의 선호되는 시퀀스의 장점들은 다음과 같다:
1) 제2 레이저 스크라이브 프로세스는, 제1 레이저 스크라이브 프로세스에 의해 생성되는 제2 스크라이브선의 영역 안에 증착된 임의의 잔해(debris)뿐 아니라 상위 전극의 표면을 가로질러 확산될 수 있어 제2 스크라이브선의 영역 안으로 증착된 절연성 잉크를 제거하기 위해 사용될 수 있고,
2) 제3 레이저 스크라이브 프로세스는, 제2 레이저 스크라이브 프로세스에 의해 생성되는 제3 스크라이브선의 영역 안에 증착된 임의의 잔해뿐 아니라 상위 전극의 표면을 가로질러 확산될 수 있어 제3 스크라이브선의 영역 안으로 증착된 절연성 잉크를 제거하기 위해 사용될 수 있다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 장치의 일부의 제2 버전을 나타낸다. 이는 단일 셀 상호연결 구조를 형성하기 위해 프로세스 헤드에 부착되는 3개의 레이저 빔들 및 2개의 잉크젯 노즐들의 제2 배열을 나타낸다. 솔라 패널(71)은 Y 방향으로 그것의 길이를 따라 다중 셀들을 포함한다. 이는 상호연결들이 패널에 대해 X 방향으로 프로세스 헤드를 이동시킴으로써 형성됨을 의미한다. 인접한 셀들이 연결되는 영역을 포함하는 패널의 영역(72)은 도면의 우측상에서 확대 도시되고, 단일 셀 상호연결 구조에 대응하는, 프로세스 헤드의 연관된 레이저 빔들 및 잉크젯 노즐들과 함께 이동하는 프로세스 헤드의 일부를 나타낸다. 제1, 2 및 3 레이저 빔들(73, 73', 73")은 각각 3개의 모든 층들을 관통하는 제1 스크라이브(74), 2개의 상부 층들을 관통하는 제2 스크라이브(74') 및 상부 층을 관통하는 제3 스크라이브(74'')를 형성한다. 도면은 X 방향으로 이동하는 프로세스 헤드 및 부착된 레이저 빔들을 나타내어, 기판 표면 위에서, 제1 레이저 빔(73)은 제2 레이저 빔(73')보다 앞에(in advance) 있고, 또한 제2 레이저 빔(73')은 제3 레이저 빔(73'')보다 앞에 있다. 이 3개의 빔들의 다른 순서도 가능하고, 또는 3개 모두는 기판 표면 전체에 걸쳐 일렬로(in a line) 이동할 수 있다. 잉크젯 노즐(75)은 프로세스 헤드에 부착되고, X 방향에 평행한 선상에 위치되고, 제1 레이저 빔(73)의 위치를 거쳐 지나간다. 이 노즐(75)은 한 줄기의(a stream of) 절연성 플루이드(76)를 주입하여 제1 레이저 스크라이브(74)를 메운다. 더 큰 제2 잉크젯 노즐(77) 또는 더 작은 다중 노즐들은 또한 프로세스 헤드에 부착되고, X 방향으로 위치되어, 프로세스 헤드가 기판 위로 이동하면, 제2 잉크젯 헤드(77)는 제1 잉크젯 헤드(75)를 따라간다(follow). 이 제2 잉크젯 노즐(77)은 한 줄기의(a stream of) 전도성 플루이드(78)를 주입한다. 이 노즐(77)은 Y 방향으로 위치되어, 플루이드(78)는 기판 표면 위에 증착되고, 이전에 도포된 절연성 플루이드(76) 위에 전기적 전도성 브리지를 형성하고, 이 브리지는 제1 스크라이브(74)의 왼쪽 사이드 상의 상위 전극 표면으로부터 제2 스크라이브(74')의 기저(base)에서 하위 전극 표면으로 확장된다. 프로세스 헤드가 X 방향으로 기판 전체에 걸쳐 이동하면, 상호연결 구조를 형성하고 완성하기 위해 수행되는 5개의 프로세스들의 순서는 다음과 같다: -
1) 제1, 2 및 3 레이저 빔들(73, 73', 73")을 이용하여 3개의 레이저 스크라이브들을 수행
2) 제1 레이저 스크라이브선(74)을 제1 잉크젯 노즐(75)에 의해 전달되는 절연성 잉크(76)로 메움
3) 제2 잉크젯 노즐(77)에 의해 전달되는 전도성 잉크(78)로 제1 레이저 스크라이브선(74)을 가로지르는, 제2 레이저 스크라이브선(74')까지의 전도성 브리지를 형성
정지된 기판 표면 위로 프로세스 헤드를 도시와 같이 X 방향으로 이동하는 대신에, 프로세스 헤드를 정지로 유지하고, X 방향에 반대로 패널을 이동시킴으로써 레이저 및 잉크젯 프로세스들의 동일한 시퀀스(sequence)를 획득한다.
도 8은 도 7에 도시된 장치에 의해 기판 표면에 전달되는 레이저 및 잉크젯 프로세스들의 시간 시퀀스를 나타낸다. 도 8A는 그 위에 하위 전극층, 활성층 및 상위 전극층으로 구성된 층들(82)의 스택이 증착되어 있는 기판(81)을 나타낸다. 이 층들은 어떤 중간 레이저 프로세스들 없이 순차적으로 도포된다. 도 8B는 이후에 수행되는 3개의 레이저 프로세스들을 나타낸다. 제1 레이저 스크라이브(83)는 기판까지 모두 3개의 층들을 관통하도록 형성된다. 제2 레이저 스크라이브(84)는 하위 전극층이 아닌 2개의 상부 층들을 관통한다. 제3 레이저 스크라이브(85)는 상부 전극층을 관통하고, 또한 활성층 안을 관통할 수 있다. 이 3개의 레이저 스크라이브들은 정확히 동시에 수행될 수 있거나, 순차적으로 수행될 수 있다. 이들이 형성되는 순서는 중요하지 않다. 3개의 모든 레이저 프로세스들이 완료된 후, 물질들이 잉크젯 프린트에 의해 도포된다. 도 8C는 잉크젯 노즐(미도시)에 의해 절연성 플루이드(86)가 어떻게 제1 레이저 스크라이브(83) 안으로 도포되는지를 나타낸다. 플루이드(86)는 바로 UV 경화(UV cured)되거나, 나중에 열에 의해 경화되어 고체를 형성한다. 도 8D는 잉크젯 노즐(미도시)에 의해 전도성이거나, 전도성 입자들을 포함하는 플루이드(87)가 제1 스크라이브(83) 안의 절연성 물질(86) 위에 도포되고, 또한 제2 레이저 스크라이브(84) 안에 도포되는 다음 단계를 나타낸다. 플루이드(87)는 나중에 열에 의해 경화되어 고체를 형성한다. 플루이드(87)는 제3 스크라이브(85) 안으로 확장되지 않는다. 전도성 물질(87)은 절연성 물질(86) 위에 브리지를 형성하여, 왼쪽 사이드 상의 상부 전극층을 오른쪽 사이드 상의 하부(bottom) 전극층에 전기적으로 연결하고, 인접 셀들을 직렬로 연결한다.
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 장치의 일부의 제3 버전을 나타낸다. 이는 단일 셀 상호연결 구조를 형성하기 위해 프로세스 헤드에 부착되는 3개의 레이저 빔들 및 2개의 잉크젯 노즐들의 제3 배열을 나타낸다. 솔라 패널(91)은 Y 방향으로 그것의 길이를 따라 다중 셀들을 포함한다. 이는 상호연결들이 프로세스 헤드에 대해 X 방향으로 패널(91)을 이동시킴으로써 형성됨을 의미한다. 인접한 셀들이 연결되는 영역을 포함하는 패널의 영역(92)은 도면의 우측상에서 확대 도시되고, 단일 셀 상호연결 구조에 대응하는, 프로세스 헤드의 연관된 레이저 빔들 및 잉크젯 노즐들과 함께 이동하는 프로세스 헤드의 일부를 나타낸다. 제1, 2 및 3 레이저 빔들(93, 93', 93")은 각각 3개의 모든 층들을 관통하는 제1 스크라이브(94), 2개의 상부 층들을 관통하는 제2 스크라이브(94') 및 상부 층을 관통하는 제3 스크라이브(94'')를 형성한다. 잉크젯 노즐(95)은 프로세스 헤드에 부착되고, X 방향에 평행한 선상에 위치되고, 제1 레이저 빔의 위치를 거쳐 지나간다. 이 노즐은 한 줄기의(a stream of) 절연성 플루이드(96)를 주입하여 제1 레이저 스크라이브(94)를 메운다. 더 큰 제2 잉크젯 노즐(97) 또는 더 작은 다중 노즐들은 또한 프로세스 헤드에 부착되고, X 방향으로 위치되어, 프로세스 헤드가 기판 위로 이동하면, 제2 잉크젯 헤드(97)는 제1 잉크젯 헤드(95)를 따라간다. 이 제2 잉크젯 노즐(97)은 한 줄기의(a stream of) 전도성 플루이드(78)를 주입한다. 이 노즐(97)은 Y 방향으로 위치되어, 플루이드(78)는 기판 표면 위에 증착되고, 이전에 도포된 절연성 플루이드(96) 위에 전기적 전도성 브리지를 형성하고, 이 브리지는 제1 스크라이브(94)의 왼쪽 사이드 상의 상위 전극 표면으로부터 제2 스크라이브(94')의 기저(base)에서 하위 전극 표면으로 확장된다. 프로세스 헤드가 X 방향으로 기판 전체에 걸쳐 이동하면, 상호연결 구조를 형성하고 완성하기 위해 수행되는 5개의 프로세스들의 순서는 다음과 같다: -
1) 제1 레이저 빔(93)을 이용하여 제1 레이저 스크라이브(94)를 수행
2) 제1 레이저 스크라이브선(94)을 제1 잉크젯 노즐(95)에 의해 전달되는 절연성 잉크(96)로 메움
3) 각각 제2 및 3 레이저 빔들(93', 93")을 이용하여 제2 및 3 레이저 스크라이브들(94', 94'')을 수행
4) 제2 잉크젯 노즐(97)에 의해 전달되는 전도성 잉크(98)로 제1 레이저 스크라이브선(94)을 가로지르는 제2 레이저 스크라이브선(94')까지의 전도성 브리지를 형성
정지된 기판 표면 위로 프로세스 헤드를 X 방향으로(도시와 같음) 이동하는 대신에, 프로세스 헤드를 정지로 유지하고, X 방향에 반대로 패널을 이동시킴으로써 레이저 및 잉크젯 프로세스들의 동일한 시퀀스(sequence)를 획득할 수 있다.
도 10은 도 9에 도시된 장치에 의해 기판 표면에 전달되는 레이저 및 잉크젯 프로세스들의 시간 시퀀스를 나타낸다. 도 10A는 그 위에 하위 전극층, 활성층 및 상위 전극층으로 구성된 층들(102)의 스택이 증착되어 있는 기판(101)을 나타낸다. 이 층들은 어떤 중간 레이저 프로세스들 없이 순차적으로 도포된다. 도 10B는 이후에 수행되는 제1 레이저 프로세스를 나타낸다. 제1 레이저 스크라이브(103)는 기판까지 모두 3개의 층들을 관통하도록 형성된다. 제1 레이저 빔이 층들을 관통하여 스크라이브한(scribe) 후, 잉크젯 프로세스가 수행된다. 도 10C는 잉크젯 노즐(미도시)에 의해 절연성 플루이드(104)가 어떻게 제1 레이저 스크라이브(103) 안으로 도포되는지를 나타낸다. 플루이드(104)는 바로 UV 경화(UV cured)되거나, 나중에 열에 의해 경화되어 고체를 형성한다. 이 잉크젯 프로세스를 뒤따르는 제2 및 3 레이저 스크라이브들이 수행된다. 도 10D는 하위 전극층이 아닌 2개의 상부 층들을 관통하는 제2 레이저 스크라이브(105)를 나타낸다. 또한, 이는 제1 스크라이브(103)로부터 떨어진 사이드 상에서 제2 스크라이브(105) 옆에 제2 스크라이브(105)에 평행하게 형성되는 제3 레이저 스크라이브(106)를 나타낸다. 또한, 스크라이브(106)는 활성층 안으로 부분적으로 또는 완전히 관통할 수 있으나, 하위 전극층을 손상시키지 않을 수 있다. 제2 및 3 레이저 스크라이브들(105, 106)은 정확히 동시에 수행될 수 있거나, 순차적으로 수행될 수 있다. 이들이 형성되는 순서는 중요하지 않다. 제2 및 3 레이저 스크라이브들(105, 106)이 형성된 후, 셀 상호연결이 최종 잉크젯 프린트 프로세스에 의해 완료된다. 도 10E는 잉크젯 노즐(미도시)에 의해 전도성이거나, 전도성 입자들을 포함하는 플루이드(107)가 제1 스크라이브(103) 안의 절연성 물질 위에 도포되고, 또한 제2 레이저 스크라이브선(105) 안에 도포되는 최종 단계를 나타낸다. 플루이드(107)는 나중에 열에 의해 경화되어 고체를 형성한다. 플루이드(107)는 제3 스크라이브(106) 안으로 확장되지 않는다. 전도성 물질(107)은 절연성 물질(104) 위에 브리지를 형성하여, 왼쪽 사이드 상의 상부 전극층을 오른쪽 사이드 상의 바닥(bottom) 전극층에 전기적으로 연결하고, 인접 셀들을 직렬로 연결한다.
도 11은 본 발명의 제4 실시예에 따른 장치의 일부의 제4 버전을 나타낸다. 이는 단일 셀 상호연결 구조를 형성하기 위해 프로세스 헤드에 부착되는 3개의 레이저 빔들 및 2개의 잉크젯 노즐들의 제4 배열을 나타낸다. 솔라 패널(111)은 Y 방향으로 그것의 길이를 따라 다중 셀들을 포함한다. 이는 상호연결들이 프로세스 헤드에 대해 X 방향으로 패널을 이동시킴으로써 형성됨을 의미한다. 인접한 셀들이 연결되는 영역을 포함하는 패널의 영역(112)은 도면의 우측상에서 확대 도시되고, 단일 셀 상호연결 구조에 대응하는, 프로세스 헤드의 연관된 레이저 빔들 및 잉크젯 노즐들과 함께 이동하는 프로세스 헤드의 일부를 나타낸다. 제1, 2 및 3 레이저 빔들(113, 113', 113")은 각각 3개의 모든 층들을 관통하는 제1 스크라이브(114), 2개의 상부 층들을 관통하는 제2 스크라이브(114') 및 상부 층을 관통하는 제3 스크라이브(114'')를 형성한다. 도면은 X 방향으로 이동하는 프로세스 헤드 및 부착된 레이저 빔들을 나타내어, 기판 표면 위에서, 제1 레이저 빔(113)은 제2 레이저 빔(113')보다 앞에 있고, 또한 제2 레이저 빔(113')은 제3 레이저 빔(113'')보다 앞에 있다. 잉크젯 노즐(115)은 프로세스 헤드에 부착되고, X 방향에 평행한 선상에 위치되고, 제1 레이저 빔(113)의 위치를 거쳐 지나간다. 이 노즐(115)은 한 줄기의(a stream of) 절연성 플루이드(116)를 주입하여 제1 레이저 스크라이브(114)를 메운다. 더 큰 제2 잉크젯 노즐(117) 또는 더 작은 다중 노즐들은 또한 프로세스 헤드에 부착되고, X 방향으로 위치되어, 프로세스 헤드가 기판 위로 이동하면, 제2 잉크젯 헤드(117)는 제1 잉크젯 헤드(115)를 따라간다. 이 제2 잉크젯 노즐(117)은 한 줄기의(a stream of) 전도성 플루이드(118)를 주입한다. 이 노즐(117)은 Y 방향으로 위치되어, 플루이드(118)는 기판 표면 위에 증착되고, 이전에 도포된 절연성 플루이드(116) 위에 전기적 전도성 브리지를 형성하고, 이 브리지는 제1 스크라이브(114)의 왼쪽 사이드 상의 상위 전극 표면으로부터 제2 스크라이브(114')의 기저(base)에서 하위 전극 표면으로 확장된다. 프로세스 헤드가 X 방향으로 기판 전체에 걸쳐 이동하면, 상호연결 구조를 형성하고 완성하기 위해 수행되는 5개의 프로세스들의 순서는 다음과 같다: -
1) 제1 및 2 레이저 빔들(113, 113')을 이용하여 제1 및 2 레이저 스크라이브들(114, 114')를 수행
2) 제1 레이저 스크라이브선(114)을 제1 잉크젯 노즐(115)에 의해 전달되는 절연성 잉크(116)로 메움
3) 제2 잉크젯 노즐(117)에 의해 전달되는 전도성 잉크(118)로 제1 레이저 스크라이브선(114)을 가로지르는 제2 레이저 스크라이브선(114')까지의 전도성 브리지를 형성
4) 제3 레이저 빔(113")을 이용하여 제3 레이저 스크라이브(114'')를 수행
정지된 기판 표면 위로 프로세스 헤드를 X 방향으로(도시와 같음) 이동하는 대신에, 프로세스 헤드를 정지로 유지하고, X 방향에 반대로 패널을 이동시킴으로써 레이저 및 잉크젯 프로세스들의 동일한 시퀀스(sequence)를 획득할 수 있다.
도 12는 도 11에 도시된 장치에 의해 기판 표면에 전달되는 레이저 및 잉크젯 프로세스들의 시간 시퀀스를 나타낸다. 도 12A는 그 위에 하위 전극층, 활성층 및 상위 전극층으로 구성된 층들(122)의 스택이 증착되어 있는 기판(121)을 나타낸다. 이 층들은 어떤 중간 레이저 프로세스들 없이 순차적으로 도포된다. 도 12B는 이후에 수행되는 2개의 레이저 프로세스들을 나타낸다. 제1 레이저 스크라이브(123)는 기판까지 모두 3개의 층들을 관통하도록 형성된다. 제2 레이저 스크라이브(125)는 하위 전극층이 아닌 2개의 상부 층들을 관통한다. 이 2개의 레이저 스크라이브들은 정확히 동시에 수행될 수 있거나, 순차적으로 수행될 수 있다. 이들이 형성되는 순서는 중요하지 않다. 레이저 프로세스들이 둘 다 완료되면, 물질들(materials)이 잉크젯 프린트에 의해 도포된다. 도 12C는 잉크젯 노즐(미도시)에 의해 절연성 플루이드(125)가 어떻게 제1 레이저 스크라이브(123) 안으로 도포되는지를 나타낸다. 플루이드(125)는 바로 UV 경화(UV cured)되거나, 나중에 열에 의해 경화되어 고체를 형성한다. 도 12D는 잉크젯 노즐(미도시)에 의해 전도성이거나, 전도성 입자들을 포함하는 플루이드(126)가 제1 스크라이브(123) 안의 절연성 물질(125) 위에 도포되고 또한 제2 레이저 스크라이브선(124) 안에 도포되는 다음 단계를 나타낸다. 플루이드(126)는 나중에 열에 의해 경화되어 고체를 형성한다. 전도성 물질(126)은 절연성 물질(125) 위에 브리지를 형성하여, 왼쪽 사이드 상의 상부 전극층을 오른쪽 사이드 상의 바닥(bottom) 전극층에 전기적으로 연결하고, 인접 셀들을 직렬로 연결한다. 도 12E는 상위층(127)을 관통하는 제3 레이저 스크라이브가 제1 스크라이브로부터 떨어진 사이드 상에서 제2 스크라이브 옆에 제2 스크라이브에 평행하게 형성되는 상호연결 프로세스의 최종 단계를 나타낸다. 또한 스크라이브는 활성층 안으로 부분적으로 또는 완전히 관통할 수 있으나, 하위 전극층을 손상시키지 않을 수 있다. 전도성 잉크젯 도포(application) 프로세스 후 이 제3 레이저 스크라이브를 수행하는 것의 장점은 레이저 스크라이브가 상위 전극의 표면을 가로질러 제3 스크라이브의 영역 안으로 확산될 수 있는 임의의 전도성 잉크를 제거하기 위해 사용될 수 있다는 것이다.
도 13은 도 5에 도시된 것과 같은 개개의 상호연결 프로세스 유닛(unit)이 어떻게 다중 상호연결 구조들을 병렬로 프로세스할 수 있는 디바이스로 확장되는지를 나타낸다. 131은 솔라 패널이고, 솔라 패널은 그의 Y 방향으로의 길이를 따라 다중 셀들을 포함한다. 132는 몇몇의 셀들 사이의 연결들을 포함하는 패널(131)의 영역이다. 이 영역(132)은 도면의 우측상에서 확대되고, (이 경우에는) 5개의 셀 상호연결 구조들(133)에 대응하는, 프로세스 헤드의 연관된 레이저 빔들 및 잉크젯 노즐들과 함께 이동하는 프로세스 헤드의 일부를 나타낸다. 134는 선을 따라 5개의 평행한(parallel) 제1 레이저 빔들(135)을 배치하는(position) 디바이스이다. 이 디바이스는 종이(paper)에 수직인 축에 대해 회전될 수 있어, Y 방향으로 정확하게 간격을 두도록 빔을 설정한다. 5개의 빔들의 행(row)은 3개의 층들을 관통하는 5개의 평행한 제1 커트들(cuts)을 형성한다. 136은 2개의 상부 층들을 관통하는 5개의 평행한 제2 커트들을 형성하기 위해, 선을 따라 5개의 평행한 제2 레이저 빔들을 배치하는 디바이스이다. 또한 이 디바이스는 종이에 수직인 축에 대해 회전될 수 있어, 정확하게 간격을 두도록 빔을 설정한다. 137은 상부 층을 관통하는 5개의 평행한 제3 커트들을 형성하기 위해, 선을 따라 5개의 평행한 제3 레이저 빔들을 배치하는 디바이스이다. 이 디바이스는 종이로의 축에 대해 회전될 수 있어, 정확하게 간격을 두도록 빔을 설정한다. 138은 5개의 제1 레이저 커트들 안으로 5개의 평행한 선들(lines)의 절연성 플루이드를 도포하기 위해, 선을 따라 5개의 평행한 제1 잉크젯 노즐들(139)을 배치하는 디바이스이다. 이 디바이스는 종이에 수직인 축에 대해 회전될 수 있어, 정확하게 간격을 두도록 노즐을 설정한다. 1310은 5개의 제1 커트들 안의 절연성 플루이드 위 및 5개의 제2 레이저 커트들 안으로 5개의 평행한 선들의 전도성 플루이드를 도포하기 위해, 선을 따라 5개의 평행한 제2 잉크젯 노즐들(1311)을 배치하는 디바이스이다. 이 디바이스는 종이에 수직인 축에 대해 회전될 수 있어, 정확하게 간격을 두도록 노즐을 설정한다. 패널(131) 및 프로세스 헤드는 X 방향으로 서로 상대적으로 이동하여, 기판의 영역들은 잇달아(in succession) 겪는다(see): -
1) 제1 레이저 빔들의 행(row),
2) 제1 잉크젯 헤드들의 행,
3) 제2 레이저 빔들의 행,
4) 제2 잉크젯 헤드들의 행 및
5) 제3 레이저 빔들의 행.
도 14는 도 7에 도시된 것과 같은 개개의 상호연결 프로세스 유닛이 어떻게 다중 상호연결 구조들을 병렬로 프로세스할 수 있는 디바이스로 확장되는지를 나타낸다. 141은 솔라 패널이고, 솔라 패널은 그의 길이 Y를 따라 다중 셀들을 포함한다. 142는 몇몇의 셀들 사이의 연결들을 포함하는 패널(141)의 영역이다. 이 영역(142)은 도면의 우측상에서 확대되고, (이 경우에는) 5개의 셀 상호연결 구조들(143)에 대응하는, 프로세스 헤드의 연관된 레이저 빔들 및 잉크젯 노즐들과 함께 이동하는 프로세스 헤드의 일부를 나타낸다. 144는 선을 따라 5개의 평행한(parallel) 제1 레이저 빔들(145)을 배치하는(position) 디바이스이다. 이 디바이스는 종이(paper)에 수직인 축에 대해 회전될 수 있어, Y 방향으로 정확하게 간격을 두도록 빔을 설정한다. 5개의 빔들의 행(row)은 3개의 층들을 관통하는 5개의 평행한 제1 커트들(cuts)을 형성한다. 146은 2개의 상부 층들을 관통하는 5개의 평행한 제2 커트들을 형성하기 위해, 선을 따라 5개의 평행한 제2 레이저 빔들을 배치하는 디바이스이다. 이 디바이스는 종이에 수직인 축에 대해 회전될 수 있어, 정확하게 간격을 두도록 빔을 설정한다. 147은 상부 층을 관통하는 5개의 평행한 제3 커트들을 형성하기 위해, 선을 따라 5개의 평행한 제3 레이저 빔들을 배치하는 디바이스이다. 이 디바이스는 종이에 수직인 축에 대해 회전될 수 있어, 정확하게 간격을 두도록 빔을 설정한다. 148은 5개의 제1 레이저 커트들 안으로 5개의 평행한 선들(lines)의 절연성 플루이드를 도포하기 위해, 선을 따라 5개의 평행한 제1 잉크젯 노즐들(149)을 배치하는 디바이스이다. 이 디바이스는 종이에 수직인 축에 대해 회전될 수 있어, 정확하게 간격을 두도록 노즐을 설정한다. 1410은 5개의 제1 커트들 안의 절연성 플루이드 위 및 5개의 제2 레이저 커트들 안으로 5개의 평행한 선들의 전도성 플루이드를 도포하기 위해, 선을 따라 5개의 평행한 제2 잉크젯 노즐들(1411)을 배치하는 디바이스이다. 이 디바이스는 종이에 수직인 축에 대해 회전될 수 있어, 정확하게 간격을 두도록 노즐을 설정한다. 패널(141) 및 프로세스 헤드는 X 방향으로 서로 상대적으로 이동하여, 기판의 영역들은 잇달아(in succession) 겪는다(see): -
1) 제1 레이저 빔들의 행(row),
2) 제2 레이저 빔들의 행,
3) 제3 레이저 빔들의 행,
4) 제1 잉크젯 노즐들의 행 및
5) 제2 잉크젯 노즐들의 행.
도 15는 본 발명의 제5 실시예에 따른 장치의 일부를 나타낸다. 이는 단일 셀 상호연결 구조를 형성하기 위해 프로세스 헤드에 부착되는 3개의 레이저 빔들 및 연관된 잉크젯 노즐들의 제5 배열을 나타낸다. 이 경우에, 2개의 제1 잉크젯 헤드들 및 2개의 제2 잉크젯 헤드들은 각각의 방향으로 헤드의 동작을 가능하게 하도록 설치된다. 솔라 패널(151)은 Y 방향으로 그것의 길이를 따라 다중 셀들을 포함한다. 이는 상호연결들이 프로세스 헤드에 대해 X 방향들 중 하나로(in either of the X directions) 패널을 이동시킴으로써 형성됨을 의미한다. 인접한 셀들이 연결되는 영역을 포함하는 패널의 영역(152)은 도면의 우측상에서 확대 도시되고, 단일 셀 상호연결 구조에 대응하는, 프로세스 헤드의 연관된 레이저 빔들 및 잉크젯 노즐들과 함께 이동하는 프로세스 헤드의 일부를 나타낸다. 제1, 2 및 3 레이저 빔들(153, 153', 153")은 각각 3개의 모든 층들을 관통하는 제1 스크라이브, 2개의 상부 층들을 관통하는 제2 스크라이브 및 상부 층을 관통하는 제3 스크라이브를 형성한다. 2개의 제1 잉크젯 노즐들(154, 154')은 프로세스 헤드에 부착되고, X 방향에 평행한 선상의 제1 레이저 빔의 각 사이드 상에(on each side) 위치되고, 제1 레이저 빔(153)의 위치를 거쳐 지나간다. 이 제1 노즐들은 한 줄기의(a stream of) 절연성 플루이드를 주입하여 제1 레이저 스크라이브를 메운다. 2개의 더 큰 제2 잉크젯 노즐들 또는 더 작은 다중 노즐들(155, 155')은 또한 프로세스 헤드에 부착되고, X 방향에 평행한 선상의 제1 레이저 빔의 각 사이드 상에(on each side) 위치되고, 제1 레이저 빔(153)에 인접한 위치를 거쳐 지나간다. 이 제2 잉크젯 노즐들은 한 줄기의(a stream of) 전도성 플루이드를 주입한다. 이 노즐들(155, 155')은 Y 방향으로 위치되어, 전도성 플루이드는 기판 표면 위에 증착되고, 이전에 도포된 절연성 플루이드 위에 전기적 전도성 브리지를 형성하고, 이 브리지는 제1 스크라이브의 왼쪽 사이드 상의 상위 전극 표면으로부터 제2 스크라이브의 기저(base)에서 하위 전극 표면으로 확장된다. 프로세스 헤드가 X 방향들 중 하나로 기판 전체에 걸쳐 이동하면, 각각의 제1 잉크젯 노즐들 중 하나 또는 다른 것 및 대응하는 제2 잉크젯 노즐 중 하나 또는 다른 것이 활성화되어, 상호연결 구조를 형성하고 완성하기 위해 수행되는 5개의 프로세스들의 순서는 다음과 같다: -
1) 제1, 2 및 3 레이저 빔들을 이용하여 제1, 2 및 3 레이저 스크라이브들을 수행.
2) 제1 레이저 스크라이브선을 헤드 이동 방향에 종속되는 제1 잉크젯 노즐(154 또는 154' 중 하나)에 의해 전달되는 절연성 잉크로 메움
3) 헤드 이동 방향에 종속되는 제2 잉크젯 노즐(155 또는 155' 중 하나)에 의해 전달되는 전도성 잉크로 제1 레이저 스크라이브선(154)을 가로지르는, 제2 레이저 스크라이브선까지의 전도성 브리지를 형성.
정지된 기판 표면 위로 프로세스 헤드를 X방향으로(도시와 같음) 이동하는 대신에, 프로세스 헤드를 정지로 유지하고, X방향에 반대로 패널을 이동시킴으로써 레이저 및 잉크젯 프로세스들의 동일한 시퀀스(sequence)를 획득할 수 있다.
도 16은 도 15에 도시된 것과 같은 개개의 상호연결 프로세스 유닛이 다중 상호연결 구조들을 병렬로 동시에 프로세스할 수 있는 디바이스를 제공하기 위해 어떻게 확장되는지를 나타낸다. 161은 솔라 패널이고, 솔라 패널은 그의 길이 Y를 따라 다중 셀들을 포함한다. 162는 몇몇의 셀들 사이의 연결들을 포함하는 패널(161)의 영역이다. 이 영역(162)은 도면의 우측상에서 확대되고, (이 경우에는) 5개의 셀 상호연결 구조들(163)에 대응하는, 프로세스 헤드의 연관된 레이저 빔들 및 잉크젯 노즐들과 함께 이동하는 프로세스 헤드의 일부를 나타낸다. 164는 선을 따라 5개의 평행한(parallel) 제1, 2 및 3 레이저 빔들(165)을 배치하는(position) 디바이스이다. 개개의 빔들은 도시되지 않는다. 이 디바이스는 종이에 수직인 축에 대해 회전될 수 있어, Y 방향으로 정확하게 간격을 두도록 빔을 설정한다. 제1, 2 및 3 빔들의 5개의 집합들(sets)의 행(row)은 3개의 층들을 관통하는 5개의 평행한 제1 커트들(cuts), 제2 및 3 층들을 관통하는 5개의 평행한 제2 커트들 및 상부 층을 관통하는 5개의 평행한 제3 커트들을 형성한다. 166 및 166'은 각각 5개의 제1 레이저 커트들 안으로 5개의 평행한 선들(lines)의 절연성 플루이드를 도포하기 위해, 선을 따라 5개의 평행한 제1 잉크젯 노즐들을 배치하는 디바이스들이다. 이 디바이스들은 종이에 수직인 축들(axes)에 대해 회전될 수 있어, 정확하게 간격을 두도록 노즐을 설정한다. 제1 잉크젯 노즐들 중 하나의 집합(166 또는 166')은 기판 표면에 대해 X 방향으로의 프로세스 헤드의 이동(travel) 방향에 종속되어 활성화되어, 절연성 잉크 도포는 제1 레이저 커트의 뒤를 잇는다(follow). 167 및 167'은 각각 5개의 제1 커트들 안의 절연성 플루이드 위 및 5개의 제2 레이저 커트들 안으로 5개의 평행한 선들의 전도성 플루이드를 도포하기 위해, 선을 따라 5개의 평행한 제2 잉크젯 노즐들을 배치하는 디바이스들이다. 이 디바이스들은 종이에 수직인 축들에 대해 회전될 수 있어, 정확하게 간격을 두도록 노즐을 설정한다. 제2 잉크젯 노즐들 중 하나의 집합(167 또는 167')은 기판 표면에 대해 X 방향으로의 프로세스 헤드의 이동 방향에 종속되어 활성화되어, 전도성 잉크 도포는 제1 및 2 레이저 커트들의 뒤를 잇는(follow) 절연성 잉크 도포의 뒤를 잇는다(follow). 패널(151) 및 프로세스 헤드는 각각의 X 방향으로 서로 상대적으로 이동하여, 기판의 영역들은 잇달아(in succession) 겪는다(see): -
1) 제1, 2 및 3 레이저 빔들의 행(row),
2) 제1 잉크젯 노즐들의 행 및
3) 제2 잉크젯 노즐들의 행.
도 17은 단일 레이저 유닛으로부터 빔을 나누어 제1, 2 및 3 레이저 빔들의 하나의 집합(set)을 형성하는 수단에 의해 기판 위에 셀 상호연결 구조에 대한 단일 셀(single cell)을 형성하기 위한 장치를 나타낸다. 3개의 레이저 빔들과 연관된 제1 및 2 잉크젯 헤드들은 도면에서 도시되지 않는다. 펄스 레이저 유닛(pulsed laser unit, 171)은 미러(mirror, 173)를 통해 포커싱 렌즈(focussing lens, 174)를 통과하여 기판(175) 표면 위에 초점(focal spot)을 형성하는 빔(172)을 방출한다. 빔 안에 위치된 회절 광학 요소(DOE; diffractive optical element, 176)는 빔을 3개의 각으로 분리된(angularly separated) 빔들로 나누고, 각각은 렌즈(174)에 의해 초점이 맞춰지고, 단일 상호연결 구조와 연관된 제1, 2 및 3 레이저 빔들에 대응하는, 기판 표면 위에 하나의 선의(a line of) 3개의 초점들(177)을 형성한다. 레이저 빔(172)의 특징 및 렌즈(174)의 초점 거리(focal length)는 표면 위 초점들의 크기를 정의한다. DOE(176)의 디자인은 3개의 빔들 사이의 각도의 간격(angular spacing)을 정의하고, 그러므로 렌즈 초점 거리와 함께, 기판 표면 위의 점들(spots)의 분리를 정의한다. DOE는 또한 제1, 2 및 3 레이저 커트 프로세스들에 대한 별개의 요건들에 매치하는 각각의 점(spot)에서 상대적인 레이저 파워를 제어하기 위해 디자인될 수 있다. DOE의 회전은 이동 방향에 수직인 방향으로 초점 간격(focal spot spacing)의 조절을 가능하게 한다. 레이저 빔들을 다중 분리된 빔들로 나누기 위한 DOE들의 사용은 잘 알려져 있다.
실제로, 0.05mm에서 0.1mm 범위 내 레이저 점(spot) 크기들은 점(spot) 지름의 2배 또는 3배의 점 사이의 간격들(inter-spot spacings)로 사용된다. 기판 표면까지 3개의 모든 층들을 관통하는 제1 커트를 형성하기 위해 제1 빔에 요구되는 레이저 파워는 일반적으로 제2 및 3 빔들에 요구되는 것보다 상당히 크다. 예를 들어, 몰리브덴의 하위 전극층, CIGS의 활성층 및 ZnO의 상위 전극층으로 구성되는 솔라 패널을 위해, 0.1mm 지름들을 갖는 레이저 점들(spots)을 생성하고, 기판 표면 위를 200mm/s(mm per second)의 속도로 이동하는 IR 레이저를 이용하는 경우, 제1 빔에서 5W에서 10W 범위 내 레이저 파워가 만족스러운 제1 커트를 형성하는 것으로 여겨지고 있다. 한편, 근소한 W(only a few W)의 파워들이 제2 및 3 커트들을 위한 제2 및 3 빔들에 요구된다.
도 18a 및 18b는 단일 레이저 유닛으로부터 빔을 나누어 제1, 2 및 3 레이저 빔들의 하나의 집합(set)을 형성하는 수단에 의해 기판 위에 셀 상호연결 구조에 대한 단일 셀(single cell)을 형성하기 위한 장치의 다른 예시를 나타낸다. 도 18a는 특수 절단 전달 복프리즘(special truncated transmissive bi-prism, 182) 위에 떨어지는 원형의(round) 레이저 빔(181)의 평면도를 나타낸다. 디바이스의 중앙에 있는 영역(183)은 2개의 프리즘(prismatic) 영역들(184, 184')을 분리하는 평평한(flat) 영역이다. 복프리즘의 중앙은 빔의 중심으로부터 벗어나(displace) 있다. 도 18b는 특수 절단 복프리즘(182)을 거쳐 지나고, 3개의 별개의 각으로 분리된(angularly separated) 빔들(185, 186, 187)로 나뉘는 레이저 빔(181)의 측면도를 나타낸다. 디바이스의 평평한 부분(flat part)(183)으로 입사되는 레이저 빔(181)의 부분(part)은 편차(deviation) 없이 디바이스를 거쳐 지나서, 빔(185)을 형성한다. 디바이스의 2개의 프리즘 부분들(184, 184')을 거쳐 지나는 레이저 빔의 부분들은 각각 벗어나 빔들(186, 187)을 형성한다. 레이저 빔의 중심으로부터 복프리즘의 이동(displacement)으로 인해, 빔(186)과 비교하여 더 많은 레이저 파워가 빔(187)에서 전달된다. 복프리즘(183)의 절단 영역(truncated region)의 폭(width) 조절 및 빔 중심으로부터 복프리즘 중앙의 이동(displacement)을 통해, 각 빔의 파워는 요구되는 레벨로 설정될 수 있다. 빔들을 2개 이상의 각으로 분리된 빔들로 나누기 위한 다양한 유형들의 복프리즘들의 사용은 널리 알려져 있다.
도 19는 단일 레이저 유닛으로부터 빔을 나누어 제1, 2 및 3 레이저 빔들의 하나의 집합(set)을 형성하기 위해 도 18에 도시된 프리즘 디바이스(prismatic device)가 사용되는 수단에 의해 기판 위에 셀 상호연결 구조에 대한 단일 셀(single cell)을 형성하기 위한 장치를 나타낸다. 3개의 레이저 빔들과 연관된 제1 및 2 잉크젯 헤드들은 도면에서 도시되지 않는다. 펄스 레이저 유닛(pulsed laser unit, 191)은 미러(mirror, 193)를 통해 포커싱 렌즈(focussing lens, 194)를 통과하여 기판(195) 표면 위에 초점(focal spot)을 형성하는 빔(192)을 방출한다. 빔 안에 위치된 절단 복프리즘 디바이스(truncated bi-prism device, 196)는 빔을 3개의 각으로 분리된(angularly separated) 빔들로 나누고, 각각은 렌즈(194)에 의해 초점이 맞춰지고, 단일 상호연결 구조와 연관된 제1, 2 및 3 레이저 빔들에 대응하는, 기판 표면 위에 하나의 선의(a line of) 3개의 초점들(197)을 형성한다. 레이저 빔(192)의 특징 및 렌즈(194)의 초점 거리(focal length)는 표면 위 초점들의 크기를 정의한다. 절단 복프리즘 디바이스(196)의 디자인은 3개의 빔들 사이의 각도의 간격(angular spacing)을 정의하고, 그러므로 렌즈 초점 거리와 함께, 기판 표면 위의 점들(spots)의 분리를 정의한다. 복프리즘은 또한 제1, 2 및 3 레이저 커트 프로세스들에 대한 별개의 요건들에 매치하는 각각의 점(spot)에서 상대적인 레이저 파워를 제어하기 위해 디자인될 수 있다. 복프리즘의 중심을 통과하고, 복프리즘 표면에 법선(normal)인 축에 대한 복프리즘의 회전은, 기판 이동 방향에 수직인 방향으로 초점 간격(focal spot spacing)의 조절을 가능하게 한다.
도 20은 제1 레이저 유닛으로부터 빔을 나누어 제1, 2 또는 3 레이저 빔들 중 2개를 형성하고, 다음에 제2 레이저로부터 빔이 결합되어 전체 3개의 빔들을 형성하는 수단에 의해 기판 위에 셀 상호연결 구조에 대한 단일 셀(single cell)을 형성하기 위한 장치를 나타낸다. 3개의 레이저 빔들과 연관된 제1 및 2 잉크젯 헤드들은 도면에서 도시되지 않는다. 펄스 제1 레이저 유닛(pulsed first laser unit, 201)은 빔 결합 미러(beam combining mirror, 203)를 통해 포커싱 렌즈(focussing lens, 204)를 통과하여 기판(205) 표면 위에 초점(focal spot)을 형성하는 빔(202)을 방출한다. 빔(202) 안에 위치된 DOE 또는 복프리즘일 수 있는 광학 요소(optical element, 206)는 빔을 2개의 각으로 분리된(angularly separated) 빔들로 나누고, 각각은 렌즈(204)에 의해 초점이 맞춰지고, 단일 상호연결 구조와 연관된 제1, 2 또는 3 레이저 빔들 중 임의의 2개에 대응하는, 기판 표면 위에 2개의 초점들(207, 207')을 형성한다. 레이저 빔(202)의 특징 및 렌즈(204)의 초점 거리(focal length)는 표면 위 초점들의 크기를 정의한다. DOE 또는 복프리즘(206)의 디자인은 2개의 빔들 사이의 각도의 간격(angular spacing)을 정의하고, 그러므로 렌즈 초점 거리와 함께, 기판 표면 위의 점들(spots)의 분리를 정의한다. DOE 또는 복프리즘의 그것의 중심을 통과하고, 그것의 표면에 수직인 축에 대한 회전은 기판 이동 방향에 수직인 방향으로 초점 간격(focal spot spacing)의 조절을 가능하게 한다.
제2 레이저 유닛(208)은 미러(2010)를 통해 빔 결합 미러(203)를 통과하고, 포커싱 렌즈(focussing lens, 204)를 통과하여 기판(205) 표면 위에 초점(2011)을 형성하는 빔(209)을 방출한다. 미러(2010)의 조절은 제2 레이저(2011)에 의해 생성되는 초점이 제1 레이저 빔(207, 207')에 의해 생성되는 2개의 점들(spots)에 대해 기판 표면 위 임의의 원하는 위치에 위치되는 것을 가능하게 한다. 제2 레이저 유닛(208)은 제1 레이저 유닛(201)에 대한 동작의 파장(wavelength)과 같은 파장 또는 다른 파장을 가질 수 있다. 제1 및 2 레이저들의 파장들이 동일하면, 빔 결합 미러(203)는 편광 민감성(polpolarization sensitive)이고, 소위 p-편광(p-polarization)을 갖고 입사되는 빔을 전달하고, 소위 s-편광(s-polarization)을 갖는 레이저 빔을 반사한다. 도면에 도시된 경우에서는, 따라서 빔 결합 미러(203)에서 제1 레이저(201)는 s-편광되고, 제2 레이저(208)는 p-편광될 수 있다. 동일한 파장의 2개의 레이저들의 사용은 하나의 레이저 스크라이브 동작을 다른 2개의 레이저 스크라이브들에 대해 다른 반복률(repetition rate) 및 펄스 길이(pulse length)에서 가능하게 한다. 제1 및 2 레이저들의 파장들이 다르면, 빔 결합 미러(203)은 파장 민감성(wavelength sensitive)이고, 제1 레이저(201)로부터 빔을 반사하고, 제2 레이저(208)로부터 빔을 전달한다. 기판 위로 2개의 레이저들로부터 빔들의 초점을 맞추기 위해 공통 포커싱 렌즈를 사용하면, 하나 또는 2개의 빔들 안에 위치된 빔 발산 보상 광학(beam divergence compensation optics, 2012)이 일반적으로 요구된다. 이는 특히 빔들이 다른 파장들을 가지면 중요하나, 파장들이 동일한 경우에도 역시 바람직하다. 다른 파장의 2개의 레이저들의 사용은 다른 파장에서 하나의 레이저 스크라이브 동작을 다른 2개의 레이저 스크라이브들에 대해 가능하게 한다. 그러한 배열은 보통 제1 층을 손상시키지 않고 상위 2개의 층들 안에 커트들을 형성하는 면에서 유리하다. 다양한 레이저 커트들을 형성하기 위해 선호되는 레이저 파장들은 IR, 가시광선 및 UV 범위들 내에 있다. 특정한 예시들은 1064nm, 532nm 또는 355nm이다. 편광 유형 또는 파장 민감성(소위 이색성(di-chroic)) 유형의 빔 결합 미러들의 사용은 널리 알려져 있다.
도 21은 박막 솔라 패널 위에 셀 상호연결 프로세스를 수행하기에 적절한 장치를 나타낸다. 솔라 패널(211)은 평평한 척 플레이트(flat chuck plate, 212) 위에 설치되는데, 평평한 척 플레이트(212)는 서보 모터들(servo motors, 214, 214')에 의해 구동되는 이동 스테이지들(translation stages, 213, 213') 위에 설치되어, 패널은 패널의 모서리들에 평행한 2개의 직교하는 X 및 Y 방향들로 이동할 수 있다. 레이저 유닛(215)으로부터의 빔은 미러(216, 216')에 의해 패널 위에 설치된 프로세스 헤드(217)로 향하게 된다. 프로세스 헤드 상의 연관된 제1 및 2 잉크젯 헤드들뿐 아니라 빔을 제1, 2 및 3 레이저 빔들로 나누는 프로세스 헤드 내 광학의 상세 사항들은 도면에 도시되지 않는다. 동작에서, 프로세스 헤드는 정지하고 패널은 Y 방향으로의 일련의 선형 움직임들로 이동하고, 기판 전체에 걸친 각각의 패스(pass)는 X 방향으로의 스텝(step)이 뒤따른다. 프로세스 헤드는 각 패스(pass) 상에서 단일 셀 상호연결을 프로세스할 수 있거나, 선호되는 상황에서, 각 패스 상에서 다중 상호연결들을 프로세스할 수 있다. 도면은 2개의 축들로 이동하는 기판과 함께 고정된 프로세스 헤드를 나타내나, 실제로 다른 배열들도 가능하다. 선호되는 배열은 하나의 축으로 이동하는 기판 및 다른 축으로 이동하는 프로세스 헤드를 포함한다. 프로세스 헤드가 고정된 기판 위로 2개의 직교하는 축들로 이동하는 배열도 또한 가능하다.
도 22는 도 21에 도시된 장비(quipment)를 제어하기 위해 적절한 장치를 나타낸다. 제어 유닛(221)은 레이저(222), 스테이지 서보 모터들(223, 223') 및 잉크젯 프린트 헤드 컨트롤러(224), 연관된 잉크젯 전달 시스템(225) 및 프로세스 헤드(226)에 설치된 잉크젯 프린트 헤드들을 제어하는 신호들을 생성한다. 위에서 기술된 실시예들에서, 제1, 2 및 3 커트들은 모두 레이저 빔을 사용하여 형성되어, 관련된 층(들)을 관통하도록 커팅된다(cut). 많은 경우들에서 이는 커트들을 형성하는 선호되는 방법인 반면, 프로세스 헤드(processing head) 상의 하나 이상의 커터(cutter) 유닛들은 다른 형태의 커터 수단을 포함할 수 있다. 하나 이상의 층들을 관통하는 커트를 형성하기 위한 다른 방법은,
Figure 112015028890254-pct00001
에 의해 제조되는 것과 같은 정밀 유닛(precision unit)에 의해 수행되는, 가는 철사(fine wire) 또는 다중 평행 바늘들(multiple parallel styli)과 같은 기계적인 스크라이버(mechanical scriber)의 사용에 의해서이다. 따라서, 위에서 기술된 실시예들에서 하나 이상의 레이저들은 기계적인 스크라이버에 의해 대체될 수 있다.
많은 경우들에서, 제1 커트는 레이저를 사용하여 형성되나, 제2 및 3 커트들은 레이저에 의해 또는 기계적인 스크라이버에 의해 형성될 수 있다. 그러나, 모든 커트들은 레이저에 의해 형성될 수 있거나(위에서 기술된 것과 같음), 또는 모든 커트들은 기계적인 스크라이버에 의해 또는 레이저 및 기계적인 스크라이버의 임의의 조합에 의해 형성될 수 있다.

Claims (24)

  1. 박막 디바이스 - 하위 전극층인 제1 층, 활성층인 제2 층 및 상위 전극층인 제3 층을 포함하고, 모든 층들은 상기 박막 디바이스 위로 연속됨 - 를 별개의 셀들로 분할하고, 인접 셀들 사이의 전기적 연결들을 형성하여 전기적으로 직렬 상호연결되게 하는 방법에 있어서,
    상기 셀들의 분할 및 인접 셀들 사이의 전기적 연결들의 형성은 모두 상기 박막 디바이스를 가로지르는 프로세스 헤드의 단일 패스(pass)에서 수행되고, 상기 프로세스 헤드는 상기 프로세스 헤드상에 위치되는 하나의 레이저 빔 커터 유닛, 두 개의 레이저 빔 커터 유닛들 및 세 개의 레이저 빔 커터 유닛들 중 어느 하나, 그리고 제1 잉크젯 프린트 헤드 및 제2 잉크젯 프린트 헤드를 포함하여, 상기 박막 디바이스 위로 상기 프로세스 헤드의 단일 패스에서 다음 단계들:
    (a) 상기 제1 층, 상기 제2 층 및 상기 제3 층을 관통하는 레이저 빔에 의한 제1 커트를 형성하는 단계;
    (b) 상기 제2 층 및 상기 제3 층을 관통하고, 상기 제1 커트에 평행하며, 상기 제1 커트의 제1 사이드 상에서 상기 제1 커트에 인접하는, 레이저 빔에 의한 제2 커트를 형성하는 단계;
    (c) 상기 제3 층을 관통하는 레이저 빔에 의한 제3 커트를 형성하는 단계 - 상기 제3 커트는 상기 제2 커트에 평행하며 상기 제2 커트에 인접하고, 상기 제1 커트에 대해 상기 제2 커트의 반대 사이드(opposite side) 상에 있음 -;
    (d) 비전도성 물질을 상기 제1 커트 안으로 증착하는 상기 제1 잉크젯 프린트 헤드를 사용하는 단계; 및
    (e) 전도성 물질을 도포하여, 상기 제1 커트 안에 상기 비전도성 물질을 브리징(bridging)하고, 상기 제2 커트를 완전히 또는 부분적으로 메워서, 상기 제1 층 및 상기 제3 층 사이에 전기적 연결이 형성되도록 상기 제2 잉크젯 프린트 헤드를 사용하는 단계를 수행하고,
    단계(a)는 단계(d)에 선행하고, 단계(d)는 단계(e)에 선행하고, 단계(b)는 단계(e)에 선행하고, 상기 제1 잉크젯 프린트 헤드는 상기 제1 커트 안으로 비전도성 물질을 증착하기 위해 상기 프로세스 헤드에 위치되어 있고,
    상기 제2 잉크젯 프린트 헤드는 상기 제1 커트 안에 증착된 상기 비전도성 물질을 브리징(bridging)하고, 상기 제2 커트를 완전히 또는 부분적으로 메우기 위한 전도성 물질을 도포하기 위해 상기 프로세스 헤드에 위치되어 있는 , 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 프로세스 헤드 상 상기 하나의 레이저 빔 커터 유닛, 상기 두 개의 레이저 빔 커터 유닛들 및 상기 세 개의 레이저 빔 커터 유닛들 중 어느 하나, 그리고 상기 제1 잉크젯 프린트 헤드 및 상기 제2 잉크젯 프린트 헤드의 상대적인 위치들은, 상기 박막 디바이스 위로 상기 프로세스 헤드의 상기 단일 패스 동안 커트 형성 단계 및 증착 단계가 수행되는 순서를 결정하는, 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 프로세스 헤드는 제1 레이저 빔 커터 유닛, 제2 레이저 빔 커터 유닛 및 제3 레이저 빔 커터 유닛을 포함하고, 상기 제1 커트는 상기 제1 레이저 빔 커터 유닛을 사용하여 형성되고, 상기 제2 커트는 상기 제2 레이저 빔 커터 유닛을 사용하여 형성되고, 상기 제3 커트는 상기 제3 레이저 빔 커터 유닛을 사용하여 형성되는, 방법.
  4. 삭제
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 커트 안으로 비전도성 물질을 증착하기 위한 추가 잉크젯 프린트 헤드 및 전도성 물질을 증착하기 위한 추가 잉크젯 프린트 헤드가 상기 프로세스 헤드 상에 제공되어,
    상기 프로세스 헤드는 상기 박막 디바이스를 가로지르는 양쪽 방향들로 또는 양쪽 방향들 중 하나의 방향으로 단일 패스에서 상기 모든 단계들을 수행할 수 있는, 방법.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 하나 이상의 경화(curing) 단계들이, 각각의 커트 안으로의 증착 후 상기 비전도성 물질 또는 상기 전도성 물질을 경화하기 위해 수행되는 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 비전도성 물질 또는 상기 전도성 물질의 증착 후, 상기 경화 단계들 중 하나 이상은 상기 단일 패스 동안 수행되는 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 경화 단계들 중 하나 이상은 상기 단일 패스 후 별개의 장치(separate apparatus)에서 수행되는 방법.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 박막 디바이스는: 솔라 패널, 조명 패널(lighting panel) 및 배터리 중 하나인 방법.
  10. 박막 디바이스 - 하위 전극층인 제1 층, 활성층인 제2 층 및 상위 전극층인 제3 층을 포함하고, 모든 층들은 상기 박막 디바이스 위로 연속됨 - 를 별개의 셀들로 분할하고, 인접 셀들 사이의 전기적 연결들을 형성하여 전기적으로 직렬 상호연결되게 하기 위한 장치에 있어서, 상기 셀들의 분할 및 인접 셀들 사이의 전기적 연결들의 형성은 상기 박막 디바이스를 가로지르는 프로세스 헤드의 단일 패스(pass)에서 수행되고, 상기 장치는 프로세스 헤드를 포함하고, 상기 프로세스 헤드상에는:
    (a) 상기 단일 패스 동안,
    i) 상기 제1 층, 상기 제2 층 및 상기 제3 층을 관통하는 제1 커트,
    ii) 상기 제2 층 및 상기 제3 층을 관통하고, 상기 제1 커트에 평행하며, 상기 제1 커트의 제1 사이드 상에서 상기 제1 커트에 인접하는 제2 커트 및
    iii) 상기 제3 층을 관통하고, 상기 제2 커트에 평행하며 상기 제2 커트에 인접하고, 상기 제1 커트에 대해 상기 제2 커트의 반대 사이드(opposite side) 상에 있는 제3 커트를 형성하기 위한, 상기 프로세스 헤드상에 위치되는 하나의 레이저 빔 커터 유닛, 두 개의 레이저 빔 커터 유닛들 및 세 개의 레이저 빔 커터 유닛들 중 어느 하나;
    (b) 상기 단일 패스 동안 iv) 상기 제1 커트 안으로 비전도성 물질을 증착하기 위한, 상기 프로세스 헤드상에 위치되는 제1 잉크젯 프린트 헤드; 및
    (c) 상기 단일 패스 동안 v) 전도성 물질을 도포하여, 상기 제1 커트 안에 증착된 상기 비전도성 물질을 브리징(bridging)하고, 상기 제2 커트를 완전히 또는 부분적으로 메워서, 상기 제1 층 및 상기 제3 층 사이에 전기적 연결이 형성되도록, 상기 프로세스 헤드상에 위치되는 제2 잉크젯 프린트 헤드가 제공되고, 상기 장치는 또한:
    (d) 상기 박막 디바이스에 대해 상기 프로세스 헤드를 이동시키도록 구성된 구동 수단; 및
    (e) 상기 박막 디바이스에 대해 상기 프로세스 헤드의 이동을 제어하고, 상기 하나의 레이저 빔 커터 유닛, 상기 두 개의 레이저 빔 커터 유닛들 및 상기 세 개의 레이저 빔 커터 유닛들 중 어느 하나, 그리고 상기 제1 잉크젯 프린트 헤드 및 상기 제2 잉크젯 프린트 헤드를 작동(actuating)시키도록 구성된 제어 수단을 포함하여, 별개의 셀들로의 상기 박막 디바이스의 분할 및 인접 셀들 사이의 상기 전기적 연결의 형성은 모두 상기 박막 디바이스를 가로지르는 상기 프로세스 헤드의 단일 패스(pass)에서 수행될 수 있고,
    상기 하나의 레이저 빔 커터 유닛, 상기 두 개의 레이저 빔 커터 유닛들 및 상기 세 개의 레이저 빔 커터 유닛들 중 어느 하나, 그리고 상기 제1 잉크젯 프린트 헤드 및 상기 제2 잉크젯 프린트 헤드는 서로에 대해, 상기 박막 디바이스를 가로지르는 프로세스 헤드의 상기 단일 패스 동안, 상기 제1 커트의 형성이 상기 비전도성 물질의 증착에 선행하고, 상기 비전도성 물질의 증착이 상기 전도성 물질의 도포에 선행하고, 그리고 상기 제2 커트의 형성이 상기 전도성 물질의 도포에 선행할 수 있는 위치들에서 상기 프로세스 헤드 상에 부착되어 있는, 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 프로세스 헤드는 하나의 레이저 빔 커터 유닛을 포함하고, 상기 하나의 레이저 빔 커터 유닛은 상기 제1 커트, 상기 제2 커트 및 상기 제3 커트를 형성하기 위한 단일 펄스 레이저를 포함하는, 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 프로세스 헤드는 두 개의 레이저 빔 커터 유닛들을 포함하고, 상기 두 개의 레이저 빔 커터 유닛들은 상기 제1 커트, 상기 제2 커트 및 상기 제3 커트를 형성하기 위한 다른 유형들의 두 개의 펄스 레이저들을 포함하는, 장치.
  13. 제10항에 있어서,
    제1 레이저 빔, 제2 레이저 빔 및 제3 레이저 빔을 상기 박막 디바이스로 전달하기 위한 초점 렌즈를 포함하며,
    빔들 사이에 각도의 편차(angular deviation)가 존재하여, 상기 제1 레이저 빔, 상기 제2 레이저 빔 및 상기 제3 레이저 빔에 의해 형성되는 상기 렌즈의 포커스(focus)에서의 초점들(focal spots)은, 상기 제1 커트, 상기 제2 커트 및 상기 제3 커트를 형성하기 위해 상기 박막 디바이스 표면 위에 요구되는 공간적 분리(spatial separation)를 가지는, 장치.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 제1 커트, 상기 제2 커트 및 상기 제3 커트를 형성하기 위해, 펄스 레이저로부터의 레이저 빔을 나누어 제1 레이저 빔, 제2 레이저 빔 및 제3 레이저 빔을 형성하기 위한 회절 광학 요소(diffractive optical element)를 포함하는 장치.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 제1 커트, 상기 제2 커트 및 상기 제3 커트를 형성하기 위해, 펄스 레이저로부터의 레이저 빔을 나누어 제1 레이저 빔, 제2 레이저 빔 및 제3 레이저 빔을 형성하기 위한 프리즘 광학 요소(prismatic optical element)를 포함하는 장치.
  16. 제10항에 있어서,
    제1 레이저 빔, 제2 레이저 빔 및 제3 레이저 빔 중 임의의 2개를 형성하기 위해 제1 펄스 레이저로부터 레이저 빔을 나누기 위한 회절 광학 요소 및 나머지 레이저 빔을 제공하기 위해 구성된 제2 펄스 레이저를 포함하고, 상기 제1 펄스 레이저 및 상기 제2 펄스 레이저로부터의 빔들은 결합하여, 상기 제1 커트, 상기 제2 커트 및 상기 제3 커트를 형성하기 위한, 상기 박막 디바이스의 표면 위에 공간적으로 분리된 3개의 레이저 점들(spots)을 형성하는, 장치.
  17. 제10항에 있어서,
    제1 레이저 빔, 제2 레이저 빔 및 제3 레이저 빔 중 임의의 2개를 형성하기 위해 제1 펄스 레이저로부터 레이저 빔을 나누기 위한 복프리즘(bi-prism) 유형의 프리즘 광학 요소 및 나머지 레이저 빔을 제공하기 위해 구성된 제2 펄스 레이저를 포함하고, 상기 제1 펄스 레이저 및 상기 제2 펄스 레이저로부터의 빔들은 결합하여, 상기 제1 커트, 상기 제2 커트 및 상기 제3 커트를 형성하기 위한, 상기 박막 디바이스의 표면 위에 공간적으로 분리된 3개의 레이저 점들(spots)을 형성하는, 장치.
  18. 제10항에 있어서,
    상기 구동 수단은, 상기 박막 디바이스에 대해 상기 프로세스 헤드를 2개의 직교하는 방향들로 이동시키기 위한 이중 축 서보 모터(dual axis servo motor)를 포함하는 장치.
  19. 제10항에 있어서,
    상기 박막 디바이스 및 프로세스 헤드는 서로에 대해 제1 방향으로 이동하고, 상기 제1 방향은 상기 박막 디바이스를 가로지르는 연속적인 경로(continuous path)에서 상기 제1 커트 및 상기 제2 커트의 길이에 평행하고, 상기 경로의 끝에서 미리 결정된 거리(predetermined distance)를 상기 제1 방향에 수직인 방향으로 움직이도록 제어 시스템이 구성되고,
    상기 미리 결정된 거리는 상기 박막 디바이스에서 형성된 상기 셀들의 폭(width)과 동일한, 장치.
  20. 제10항에 있어서,
    상기 하나의 레이저 빔 커터 유닛, 상기 두 개의 레이저 빔 커터 유닛들 및 상기 세 개의 레이저 빔 커터 유닛들 중 어느 하나 또는 그 이상의 커터 유닛들은, 상기 단일 패스 동안 상기 프로세스 헤드의 이동 방향을 따라 서로에 대해 이격된 위치들에서 상기 프로세스 헤드에 부착된 세 개의 개별 레이저 빔 전달 헤드들을 포함하고,
    제1 잉크젯 헤드 및 제2 잉크젯 헤드는, 상기 단일 패스 동안 상기 제1 커트의 형성, 상기 비전도성 물질의 증착, 상기 제2 커트의 형성, 상기 전도성 물질의 도포 그리고 상기 제3 커트의 형성의 순서로 수행되도록 상기 레이저 빔 전달 헤드들에 대한 위치들에서 상기 프로세스 헤드 상에 부착되어 있는, 장치.
  21. 제10항에 있어서,
    상기 장치는, 제1 커트 안으로 비전도성 물질을 증착하도록 구성된 두 개의 잉크젯 프린트 헤드들 및 전도성 물질을 도포하기 위한 두 개의 잉크젯 프린트 헤드들을 포함하고,
    상기 하나의 레이저 빔 커터 유닛, 상기 두 개의 레이저 빔 커터 유닛들 및 상기 세 개의 레이저 빔 커터 유닛들 중 어느 하나 또는 그 이상의 커터 유닛들, 그리고 상기 잉크젯 프린트 헤드들은, 상기 프로세스 헤드가 상기 박막 디바이스를 가로지르는 양쪽 이동 방향으로 작동할 수 있도록 상기 프로세스 헤드 상에 위치되어 있는, 장치.
  22. 제10항에 있어서,
    상기 하나의 레이저 빔 커터 유닛, 두 개의 레이저 빔 커터 유닛들 및 세 개의 레이저 빔 커터 유닛들 중 어느 하나의 어레이들, 그리고 상기 제1 잉크젯 프린트 헤드 및 상기 제2 잉크젯 프린트 헤드의 어레이들은, 상기 프로세스 헤드의 상기 단일 패스 동안 다중 인접 상호연결 구조들이 동시에 형성될 수 있도록 상기 프로세스 헤드 상에 설치되는, 장치.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 개개의 상호연결들에서 상기 제1 커트를 형성하기 위한 상기 하나의 레이저 빔 커터 유닛, 두 개의 레이저 빔 커터 유닛들 및 세 개의 레이저 빔 커터 유닛들 중 어느 하나의 어레이들은, 상기 단일 패스 동안 상기 프로세스 헤드의 이동 방향에 수직한 방향으로 상기 하나의 레이저 빔 커터 유닛, 두 개의 레이저 빔 커터 유닛들 및 세 개의 레이저 빔 커터 유닛들 중 어느 하나 사이의 간격들을 설정하도록 축에 대해 회전 가능한 디바이스상에 설치되는, 장치.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 제1 잉크젯 프린트 헤드 및 상기 제2 잉크젯 프린트 헤드의 어레이들은,
    상기 단일 패스 동안 상기 프로세스 헤드의 이동 방향에 수직한 방향으로 상기 제1 잉크젯 프린트 헤드들 사이의 간격 및 상기 제2 잉크젯 프린트 헤드들 사이의 간격을 개별적으로 설정하기 위해, 축에 대해 회전 가능한 각각의 디바이스들 상에 설치되는, 장치.
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