KR102050439B1 - Multi-junction thin film battery and method of fabricating the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고용량이 가능한 다중 접합 박막 전지 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 다중 접합 박막 전지는 다수의 돌출부가 형성된 기판과, 상기 다수의 돌출부를 따라 순차적으로 적층된 양극 전류 집전체, 양극, 전해질, 음극, 음극 전류 집전체를 포함하는 다수의 스택과, 상기 다수의 스택들 사이에 인접한 스택들을 서로 절연시키기 위해 절연 물질로 형성된 다수의 절연막을 포함하며, 상기 다수의 스택들 각각으로부터 연장된 양극 전류 집전체들이 서로 터미널부에서 접합하고, 다수의 스택들 각각으로부터 연장된 음극 전류 집전체들이 서로 터미널부에서 접합하여 병렬접합으로 형성되는 것을 특징으로 한다. The present invention relates to a multi-junction thin film battery capable of high capacity and a method of manufacturing the same. The multi-junction thin film battery according to the present invention includes a substrate on which a plurality of protrusions are formed, an anode current collector sequentially stacked along the plurality of protrusions, A plurality of stacks comprising an anode, an electrolyte, a cathode, and a cathode current collector, and a plurality of insulating films formed of an insulating material to insulate the adjacent stacks between the plurality of stacks from each of the plurality of stacks. The extended positive current collectors are bonded to each other at the terminal portion, and the negative current collectors extending from each of the plurality of stacks are bonded to each other at the terminal portion to form a parallel junction.

Description

다중 접합 박막 전지 및 그 제조 방법{MULTI-JUNCTION THIN FILM BATTERY AND METHOD OF FABRICATING THE SAME}MULTI-JUNCTION THIN FILM BATTERY AND METHOD OF FABRICATING THE SAME

본 발명은 다중 접합 박막 전지 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 고용량이 가능한 박막 전지 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a multi-junction thin film battery and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a thin film battery capable of high capacity and a method for manufacturing the same.

최근 반도체 산업의 고도화 및 미세화에 따라 이를 기본으로 한 초소형 정밀기계 부품 소자와 같은 미세 소자의 제작을 위한 마이크로 공정 기술 개발이 급격하게 진행되어지고 있다. 마이크로 공정을 이용한 초소형 정밀 기계 소자는 공정 기술과 재료 기술의 발전에 의하여 더욱 소형화 및 경량화되어 가고 있으며, 이와 같은 추세에 따라 소자의 크기가 소형화 되어가는 것에 부합하는 초소형의 전지가 필요하게 된 것이다. Recently, with the advancement and miniaturization of the semiconductor industry, the development of micro process technology for manufacturing micro devices, such as micro devices, has been rapidly progressing. Micro precision micro devices using micro process are becoming smaller and lighter by the development of process technology and material technology, and according to this trend, micro battery is required to meet the miniaturization of device size.

따라서, 초소형 정밀 기계 및 마이크로 소자의 구현을 위하여 마이크로 소자와 혼성되어 이용될 수 있는 고성능, 초소형 및 초경량 전지의 개별이 필수적이며, 이러한 조건을 만족하는 전지가 박막 전지이다. Therefore, for the realization of micro precision devices and micro devices, it is essential to separate high-performance, micro and light batteries that can be mixed and used with micro devices, and a battery satisfying these conditions is a thin film battery.

박막 전지란, 기존의 전지 제조 공정으로는 제작이 어려운 박막 형태의 전지로서 초저전력 전자기기의 작동전원으로서 기존의 전원과 전혀 다른 새로운 개념으로 전지의 구성 요소인 양극, 음극, 전해질 등을 박막화하여 그 크기를 초소형으로 만든 고밀도 에너지원으로서의 전지를 의미하며, 최근 전자산업, 이동통신 등 커뮤니케이션 산업의 급속한 발전과 함께 전자 기기의 경박 단소화 경향에 부응한 고 에너지 밀도와 마이크로 스케일의 on-chip화가 가능한 새로운 형태의 에너지원이다. 이러한, 박막 전지는 상술한 바와 같이 경박 단소화에 부응하는 반면에 고용량이 A thin film battery is a thin film type battery that is difficult to manufacture in a conventional battery manufacturing process. It is an operating power source for ultra low power electronic devices. It refers to a battery as a high-density energy source with its small size.In recent years, with the rapid development of the communication industry such as the electronics industry and mobile communication, high energy density and micro-scale on-chip has been developed in response to the trend of thin and short electronic devices. It is a possible new form of energy source. As described above, the thin-film battery responds to light and thin shortening while

이러한, 박막 전지는 고용량, 고속 충방전이 가능하도록 연구가 활발히 이루어지고 있으며, 상기 두 조건을 맞추는 박막 전지는 어려운 실정이다. Such a thin film battery has been actively researched to enable high capacity and high speed charge and discharge, and it is difficult to meet the two conditions.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 고용량이 가능한 다중 접합 박막 전지 및 그의 제조 방법을 제공하는 것이다. The present invention has been made to solve the above problems, and to provide a multi-junction thin film battery capable of high capacity and a method of manufacturing the same.

이를 위하여, 본 발명에 따른 다중 접합 박막 전지는 다수의 돌출부가 형성된 기판과, 상기 다수의 돌출부를 따라 순차적으로 적층된 양극 전류 집전체, 양극, 전해질, 음극, 음극 전류 집전체를 포함하는 다수의 스택과, 상기 다수의 스택들 사이에 인접한 스택들을 서로 절연시키기 위해 절연 물질로 형성된 다수의 절연막을 포함하며, 상기 다수의 스택들 각각으로부터 연장된 양극 전류 집전체들이 서로 터미널부에서 접합하고, 다수의 스택들 각각으로부터 연장된 음극 전류 집전체들이 서로 터미널부에서 접합하여 병렬접합으로 형성되는 것을 특징으로 한다. To this end, the multi-junction thin film battery according to the present invention includes a plurality of protrusions including a substrate having a plurality of protrusions and a positive current collector, a positive electrode, an electrolyte, a negative electrode, and a negative electrode current collector sequentially stacked along the plurality of protrusions. A stack and a plurality of insulating films formed of an insulating material to insulate adjacent stacks between the plurality of stacks from each other, wherein the anode current collectors extending from each of the plurality of stacks are bonded to each other at a terminal portion; Cathode current collectors extending from each of the stacks of the stacks are characterized in that they are bonded to each other at the terminal portion to form a parallel junction.

여기서, 상기 돌출부는 1~20의 종횡비로 형성되는 것을 한다. Here, the protrusions are formed to have an aspect ratio of 1 to 20.

그리고, 상기 돌출부는 상부면의 지름과 하부면의 지름이 동일한 다각 기둥으로 형성된 것을 특징으로 한다. The protrusion may be formed of a polygonal column having the same diameter as that of the upper surface and the lower surface.

또한, 상기 돌출부는 상부면의 지름보다 하부면의 지름이 넓은 다각 기둥으로 형성된 것을 특징으로 한다. In addition, the protrusion is characterized in that formed of a polygonal pillar having a larger diameter of the lower surface than the diameter of the upper surface.

그리고, 상기 돌출부는 상부면에서 하부면으로 갈수록 폭이 넓어지는 다각 기둥으로 형성된 것을 특징으로 한다. In addition, the protrusion is characterized in that formed in a polygonal column wider from the upper surface to the lower surface.

또한, 상기 다수의 돌출부는 서로 인접한 네 개의 돌출부들의 중심을 이었을 때 사각형 형태로 이루지도록 연속적으로 배열되는 것을 특징으로 한다. In addition, the plurality of protrusions is characterized in that the continuous arranged so as to form a square when the center of the four protrusions adjacent to each other.

그리고, 상기 다수의 돌출부는 서로 인접한 네 개의 돌출부들의 중심을 이었을 때 마름모 형태로 이루어지도록 연속적으로 배열되는 것을 특징으로 한다. The plurality of protrusions may be continuously arranged to have a rhombus shape when the centers of four protrusions adjacent to each other are formed.

또한, 상기 다수의 돌출부는 서로 인접한 여섯 개의 돌출부 각각의 중심을 이었을 때 육각형 형태를 이루어지도록 연속적으로 배열되며, 상기 육각형 형태의 배열의 중심부 각각에 하나의 돌출부가 배열되는 것을 특징으로 한다. In addition, the plurality of protrusions are continuously arranged to form a hexagon when the center of each of the six protrusions adjacent to each other, characterized in that one protrusion is arranged in each of the central portion of the hexagonal arrangement.

그리고, 상기 서로 인접한 돌출부의 최외곽층 간의 거리는 10㎛~30㎛인 것을 특징으로 한다. And, the distance between the outermost layers of the adjacent protrusions is characterized in that 10㎛ ~ 30㎛.

또한, 상기 서로 인접한 돌출부의 최외곽층 간의 거리는 30㎛~50㎛인 것을 특징으로 한다. In addition, the distance between the outermost layers of the adjacent protrusions is characterized in that the 30㎛ ~ 50㎛.

본 발명에 따른 다중 접합 박막 전지의 제조 방법은 기판 상에 다수의 돌출부를 형성하는 단계와, 상기 다수의 돌출부를 따라 양극 전류 집전체, 양극, 전해질, 음극, 음극 전류 집전체를 순차적으로 적층하여 요철 형태로 다수의 스택을 형성하는 단계와, 상기 다수의 스택들 사이에 절연 물질로 다수의 절연막을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 다수의 스택들의 양극 전류 집전체들은 일부가 터미널부까지 연장하여 상기 양극 전류 집전체들이 서로 터미널부에서 접합하도록 형성하고, 상기 다수의 스택들의 음극 전류 집전체들은 일부가 터미널부까지 연장하여 상기 음극 전류 집전체들이 서로 터미널부에서 접합하도록 형성하는 것을 특징으로 한다. In the method of manufacturing a multi-junction thin film battery according to the present invention, forming a plurality of protrusions on a substrate, and sequentially stacking a positive electrode current collector, a positive electrode, an electrolyte, a negative electrode, and a negative electrode current collector along the plurality of protrusions. And forming a plurality of stacks in an uneven form, and forming a plurality of insulating films between the plurality of stacks with an insulating material, wherein the anode current collectors of the plurality of stacks are partially extended to the terminal portion. The cathode current collectors are formed to be bonded to each other at the terminal portion, and the cathode current collectors of the plurality of stacks are formed to partially extend to the terminal portion so that the cathode current collectors are bonded to each other at the terminal portion. .

여기서, 상기 다수의 돌출부를 따라 양극 전류 집전체, 양극, 전해질, 음극, 음극 전류 집전체를 순차적으로 적층하여 요철 형태로 다수의 스택을 형성하는 단계는 상기 다수의 돌출부가 형성된 기판 상에 양극 전류 집전체를 제1 섀도우 마스크를 이용하여 적층하며, 상기 양극 전류 집전체를 상기 다수의 돌출부를 따라 요철 형태로 형성하는 단계와, 상기 양극 전류 집전체가 형성된 기판 상에 양극을 제2 섀도우 마스크를 이용하여 적층하며, 상기 양극을 상기 양극 전류 집전체의 적층면을 따라 요철 형태로 형성하는 단계와, 상기 양극이 형성된 기판 상에 전해질을 제3 섀도우 마스크를 이용하여 적층하며, 상기 전해질을 상기 양극의 적층면을 따라 요철 형태로 형성하는 단계와, 상기 전해질이 형성된 기판 상에 음극을 제4 섀도우 마스크를 이용하여 적층하며, 상기 음극을 상기 전해질의 적층면을 따라 요철 형태로 형성하는 단계와, 상기 음극이 형성된 기판 상에 음극 전류 집전체를 제5 섀도우 마스크를 이용하여 적층하며, 상기 음극 전류 집전체를 상기 음극의 적층면을 따라 요철 형태로 형성하는 단계를 포함하며, 상기 각 스택의 동일층은 동일 섀도우 마스크를 이용하여 요철 형태로 순차적으로 적층하여 다수의 스택으로 형성하는 것을 특징으로 한다. Here, the step of sequentially stacking a positive electrode current collector, a positive electrode, an electrolyte, a negative electrode, a negative electrode current collector along the plurality of protrusions to form a plurality of stacks in the form of irregularities positive electrode current on the substrate on which the plurality of protrusions are formed Stacking a current collector using a first shadow mask, and forming the anode current collector in the form of irregularities along the plurality of protrusions, and forming a cathode on the substrate on which the anode current collector is formed. Stacking the cathode by using a third shadow mask on the substrate on which the anode is formed, and forming an anode along the stacking surface of the cathode current collector; Forming a concave-convex shape along the stacked surface of the cathode, and forming a cathode on the substrate on which the electrolyte is formed by using a fourth shadow mask Stacking the cathodes in a concave-convex shape along the stacking surface of the electrolyte; stacking a cathode current collector on a substrate on which the cathode is formed by using a fifth shadow mask; And forming a concave-convex shape along the stacking surface of the cathode, wherein the same layer of each stack is sequentially stacked in a concave-convex shape using the same shadow mask to form a plurality of stacks.

본 발명에 따른 다중 접합 박막 전지는 다수의 스택의 구조를 가지며, 다수의 돌출부에 따라 요철 형태로 다수의 스택을 적층함으로써, 양극의 유효 표면적을 증가시킴으로써 그에 따른 박막 전지의 용량을 기하급수적으로 증가시킬 수 있다. The multi-junction thin film battery according to the present invention has a structure of a plurality of stacks, and by stacking a plurality of stacks in a concave-convex shape according to a plurality of protrusions, by increasing the effective surface area of the positive electrode, thereby increasing the capacity of the thin film battery exponentially You can.

또한, 본 발명에 따른 다중 접합 박막 전지는 다수의 돌출부의 배열을 도 4a 내지 도 4c와 같이 배열하며, 인접한 돌출부들 간의 간격을 조절하여 밀도를 높임으로써 그에 따른 박막 전지의 용량을 증가시킬 수 있다. In addition, in the multi-junction thin film battery according to the present invention, the arrangement of the plurality of protrusions may be arranged as shown in FIGS. 4A to 4C, and the capacity of the thin film battery may be increased by increasing the density by adjusting the distance between adjacent protrusions. .

그리고, 본 발명에 따른 다중 접합 박막 전지는 돌출부의 종횡비의 값을 크게 함으로써 그에 따른 박막 전지의 용량을 증가시킬 수 있다. The multi-junction thin film battery according to the present invention can increase the capacity of the thin film battery by increasing the aspect ratio of the protrusion.

또한, 본 발명에 따른 다중 접합 박막 전지는 다수의 스택으로부터 연장된 양극 전류 집전체들이 서로 터미널부에서 접합하고, 다수의 스택으로부터 연장된 음극 전류 집전체들이 서로 터미널부에서 접합하여 병렬 접합으로 형성됨으로써 박막 전지의 용량을 증가시킬 수 있다. In addition, in the multi-junction thin film battery according to the present invention, the positive electrode current collectors extending from the plurality of stacks are bonded to each other at the terminal portion, and the negative electrode current collectors extending from the plurality of stacks are bonded to each other at the terminal portion to form a parallel junction. As a result, the capacity of the thin film battery can be increased.

그리고, 본 발명에 따른 다중 접합 박막 전지는 각 스택의 양극의 두께를 두껍게 하여 박막 전지의 용량을 증가시킬 수 있다. The multi-junction thin film battery according to the present invention can increase the capacity of the thin film battery by increasing the thickness of the positive electrode of each stack.

이와 같이, 본 발명에 따른 다중 접합 박막 전지는 다수의 돌출부에 따른 요철 형태로 적층되는 다수의 스택과, 돌출부의 배열 및 간격, 돌출부의 종횡비, 전극의 병렬 접합, 양극의 두께 조절에 의해 고용량의 박막 전지를 달성할 수 있다. As described above, the multi-junction thin film battery according to the present invention has a high capacity by stacking a plurality of stacks in an uneven shape according to a plurality of protrusions, arranging and spacing of protrusions, aspect ratio of protrusions, parallel bonding of electrodes, and thickness control of an anode. Thin film cells can be achieved.

본 발명에 따른 다중 접합 박막 전지의 제조 방법은 각 스택의 동일층은 동일 섀도우 마스크를 이용하여 적층할 수 있다. In the method of manufacturing a multi-junction thin film battery according to the present invention, the same layer of each stack may be stacked using the same shadow mask.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 다중 접합 박막 전지를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 다중 접합 박막 전지를 Ⅰ-Ⅰ'의 절단선을 따라 자른 단면도와, 도 1에 도시된 다중 접합 박막 전지를 Ⅱ-Ⅱ'의 절단선을 따라 자른 단면도이다.
도 3a 및 도 3b는 돌출부의 단면도를 나타내고, 돌출부의 종횡비를 설명하기 위한 단면도들이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 실시 예에 따른 돌출부들의 배열을 나타낸 평면도이다.
도 5a 내지 도 5m은 도 1에 도시된 본 발명의 실시 예에 따른 다중 접합 박막 전지의 제조 방법을 설명하기 위한 사시도들이다.
도 6은 다중 접합 박막 전지의 스택수에 따른 양극의 유효 표면적 증가를 나타낸 그래프이다.
도 7은 다수의 돌출부의 종횡비에 따른 양극의 유효 표면적 증가를 나타낸 그래프이다. 1 is a perspective view illustrating a multi-junction thin film battery according to an exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the multi-junction thin film battery illustrated in FIG. 1 taken along a cutting line of II ′, and a cross-sectional view of the multi-junction thin film battery illustrated in FIG. 1 taken along a cutting line II-II ′ of FIG. 1.
3A and 3B show cross-sectional views of the protrusions and are cross-sectional views for explaining the aspect ratio of the protrusions.
4A to 4C are plan views illustrating arrangement of protrusions according to an exemplary embodiment of the present invention.
5A to 5M are perspective views illustrating a method of manufacturing a multi-junction thin film battery according to an embodiment of the present invention shown in FIG. 1.
6 is a graph showing the increase in the effective surface area of the positive electrode according to the number of stacks of a multi-junction thin film battery.
7 is a graph showing the increase in the effective surface area of the positive electrode according to the aspect ratio of the plurality of protrusions.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시 예를 상세하게 설명한다. 본 발명의 구성 및 그에 따른 작용 효과는 이하의 상세한 설명을 통해 명확하게 이해될 것이다. 본 발명의 상세한 설명에 앞서, 동일한 구성 요소에 대해서는 다른 도면 상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호로 표시하며, 공지된 구성에 대해서는 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 구체적인 설명은 생략하기로 함에 유의한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The construction of the present invention and the effects thereof will be clearly understood through the following detailed description. Prior to the detailed description of the present invention, the same components will be denoted by the same reference numerals as much as possible even if shown on different drawings, and the known components will be omitted if it is determined that the gist of the present invention may obscure the gist of the present invention. do.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 도 1 내지 도 7을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 7.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 다중 접합 박막 전지를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 다중 접합 박막 전지를 Ⅰ-Ⅰ'의 절단선을 따라 자른 단면도와, 도 1에 도시된 다중 접합 박막 전지를 Ⅱ-Ⅱ'의 절단선을 따라 자른 단면도이다. 그리고, 도 3a 및 도 3b는 돌출부의 단면도를 나타내고, 돌출부의 종횡비를 설명하기 위한 단면도들이다. 도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 실시 예에 따른 돌출부들의 배열을 나타낸 평면도이다. 1 is a perspective view illustrating a multi-junction thin film battery according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the multi-junction thin film battery shown in FIG. 1 taken along the line II ′ of FIG. 1, and FIG. 1. Sectional view taken along the cutting line of II-II '. 3A and 3B show cross-sectional views of the protrusions and are cross-sectional views for explaining the aspect ratio of the protrusions. 4A to 4C are plan views illustrating arrangement of protrusions according to an exemplary embodiment of the present invention.

본 발명의 실시 예에 따른 다중 접합 박막 전지는 다수의 돌출부가 형성된 기판(substrate), 다수의 돌출부를 따라 순차적으로 적층된 양극 전류 집전체(cathode current collector), 양극(cathode), 전해질(solid-sate electroylte), 음극(anode), 음극 전류 집전체(anode current collector)을 포함하는 다수의 스택들과, 다수의 스택들 사이에 인접한 스택들을 서로 절연시키기 위해 절연 물질로 형성된 다수의 절연막과, 다수의 스택들 각각으로부터 연장된 양극 전류 집전체들이 서로 터미널부에서 접합하고, 다수의 스택들 각각으로부터 연장된 음극 전류 집전체들이 서로 터미널부에서 접합하여 병렬접합으로 형성된다. Multi-junction thin film battery according to an embodiment of the present invention is a substrate (substrate) formed with a plurality of protrusions, a cathode current collector (cathode current), a cathode (cathode), an electrolyte (solid- a plurality of stacks comprising a sate electroylte, an anode, and a cathode current collector; a plurality of insulating films formed of an insulating material to insulate each other from adjacent stacks between the plurality of stacks; Positive current collectors extending from each of the stacks of are bonded to each other at the terminal portion, and negative current collectors extending from each of the plurality of stacks are bonded to each other at the terminal portion to form a parallel junction.

이와 같이, 본 발명은 다수의 박막 전지가 수직형으로 적층된 다중 접합 박막 전지이다. 이때, 본 발명은 제1 및 제2 스택이 적층된 다중 접합 박막 전지를 예를 들어 설명하기로 한다. As described above, the present invention is a multi-junction thin film battery in which a plurality of thin film batteries are stacked vertically. In this case, the present invention will be described with an example of a multi-junction thin film battery in which the first and second stacks are stacked.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 다중 접합 박막 전지는 다수의 돌출부(102)가 형성된 기판(100)과, 다수의 돌출부(102)를 따라 형성된 제1 스택(110)과, 제1 스택(110) 상에 다수의 돌출부(102)를 따라 형성된 제2 스택(130)과, 제1 및 제2 스택(110,130)의 사이를 서로 절연시키는 제1 절연막(122)과, 제2 스택(130) 상에 형성된 제2 절연막(124)과, 제1 및 제2 스택(110,130) 각각으로부터 연장된 양극 전류 집전체들(110a,130a)이 서로 터미널부에서 접합하고, 제1 및 제2 스택(110,130) 각각으로부터 연장된 음극 전류 집전체들(110e,130e)이 서로 터미널부에서 접합하여 병렬접합으로 형성된다. 1 and 2, a multi-junction thin film battery according to an exemplary embodiment of the present invention includes a substrate 100 having a plurality of protrusions 102 and a first stack 110 formed along a plurality of protrusions 102. ), A second stack 130 formed along the plurality of protrusions 102 on the first stack 110, and a first insulating film 122 that insulates the first and second stacks 110 and 130 from each other. The second insulating film 124 formed on the second stack 130 and the anode current collectors 110a and 130a extending from the first and second stacks 110 and 130, respectively, are bonded to each other at the terminal portion. Cathode current collectors 110e and 130e extending from the first and second stacks 110 and 130, respectively, are bonded to each other at a terminal portion to form a parallel junction.

기판(100)은 일정한 배열로 다수의 돌출부(102)가 형성되어 양극의 유효면적을 증가시켜 박막 전지의 용량을 상승시킨다. 다수의 돌출부(102)는 기판(100) 상에 전구체 물질을 코팅 또는 증착한 뒤, 포토리소그래피 공정 또는 임프린트 공정으로 다각 기둥 형태로 형성할 수 있다. 이때, 돌출부(102)는 원기둥, 사각 기둥, 육각 기둥 등으로 다양한 형태로 형성될 수 있으며, 다각 기둥의 돌출부의 종횡비(aspect ratio)를 1~20 값을 가지도록 형성할 수 있다. 이러한, 돌출부(102)의 종횡비(aspect ratio)에 따라 양극의 유효 면적을 증가시킬 수 있다. 돌출부(102)의 종횡비는 도 3a에 도시된 바와 같이 돌출부의 가로(돌출부의 하부면 또는 상부면의 지름(2r))의 길이(x)와 세로의 길이(y)의 비(x/y)의 값으로, 종횡비 값이 클수록 양극의 유효 면적을 증가시킬 수 있다. The substrate 100 has a plurality of protrusions 102 formed in a constant arrangement to increase the effective area of the positive electrode to increase the capacity of the thin film battery. The plurality of protrusions 102 may be formed in a polygonal pillar shape by coating or depositing a precursor material on the substrate 100 and then performing a photolithography process or an imprint process. In this case, the protrusions 102 may be formed in various shapes such as cylinders, square pillars, hexagonal pillars, and the like, and may have an aspect ratio of 1 to 20. The effective area of the anode may be increased according to the aspect ratio of the protrusion 102. The aspect ratio of the protrusion 102 is the ratio (x / y) of the length (x) of the length (x) of the width of the protrusion (diameter (2r) of the lower or upper surface of the protrusion) to the protrusion (x / y). The larger the aspect ratio, the larger the effective area of the positive electrode.

그리고, 돌출부(102)는 도 3a에 도시된 바와 같이 하부면의 지름과 상부면의 지름이 동일하게 형성되거나, 도 3b에 도시된 바와 같이 상부면의 지름이 하부면의 지름보다 좁게 형성할 수 있다. 도 3b와 같이 돌출부(102)가 형성되면, 돌출부(102)의 폭이 상부면에서 하부면으로 갈수록 넓어지게 형성된다. 이와 같이, 돌출부(102)의 폭이 상부면에서 하부면으로 갈수록 넓어지게 형성함으로써 돌출부(102)의 측면에 기울기가 형성되어 다수의 스택들이 적층될 때 스텝 커버리지가 향상된다. In addition, the protrusion 102 may have the same diameter as the diameter of the lower surface and the upper surface as shown in FIG. 3A, or the diameter of the upper surface may be narrower than the diameter of the lower surface as shown in FIG. 3B. have. When the protrusion 102 is formed as shown in FIG. 3B, the width of the protrusion 102 becomes wider from the upper surface to the lower surface. As such, the width of the protrusion 102 becomes wider from the upper surface to the lower surface such that a slope is formed on the side of the protrusion 102 to improve step coverage when a plurality of stacks are stacked.

또한, 다수의 돌출부(102)의 배열은 도 4a에 도시된 바와 같이 서로 인접한 네 개의 돌출부들의 중심을 이었을 때 사각형 형태로 이루지도록 연속적으로 배열될 수 있다. 또는, 다수의 돌출부(102)의 배열은 도 4b에 도시된 바와 같이 서로 인접한 네 개의 돌출부들의 중심을 이었을 때 마름모 형태를 이루도록 연속적으로 배열될 수 있다. 또는, 다수의 돌출부(102)의 배열은 도 4c에 도시된 바와 같이 여섯 개의 돌출부 각각의 중심을 이었을 때 육각형 형태를 이루도록 배열되며, 육각형 형태의 배열의 중심부에 하나의 돌출부가 형성된다. In addition, the arrangement of the plurality of protrusions 102 may be continuously arranged to form a rectangular shape when the center of the four protrusions adjacent to each other as shown in Figure 4a. Alternatively, the arrangement of the plurality of protrusions 102 may be continuously arranged to form a rhombus shape when the centers of four protrusions adjacent to each other are shown as shown in FIG. 4B. Alternatively, the arrangement of the plurality of protrusions 102 is arranged to form a hexagon when the center of each of the six protrusions as shown in Figure 4c, one protrusion is formed in the center of the hexagonal arrangement.

한편, 설명의 편의를 위해 도 2의 단면도에는 돌출부가 4개만 형성된 것이지, 기판(100) 상에는 다수의 돌출부(102)가 형성되며, 다수의 돌출부(102)는 도 4a 내지 도 4c와 같이 배열된다. Meanwhile, for convenience of description, only four protrusions are formed in the cross-sectional view of FIG. 2, and a plurality of protrusions 102 are formed on the substrate 100, and the plurality of protrusions 102 are arranged as shown in FIGS. 4A to 4C. .

제1 스택(110)은 기판(100)에 형성된 다수의 돌출부(102)를 따라 제1 양극 전류 집전체(cathode current collector;110a), 제1 양극(cathode;110b), 제1 전해질(solid-sate electroylte;110c), 제1 음극(anode;110d), 제1 음극 전류 집전체(anode current collector;110e)가 순차적으로 요철 형태로 적층된다. The first stack 110 may include a first cathode current collector 110a, a first cathode 110b, and a first electrolyte along a plurality of protrusions 102 formed on the substrate 100. Sate electroylte 110c, a first anode 110d, and a first anode current collector 110e are sequentially stacked in an uneven form.

제1 양극 전류 집전체(110a)는 다수의 돌출부(102)를 따라 적층되며, 제1 양극(110b)을 외부 회로와 연결해주기 위해 높은 전기 전도성을 가지는 금속 전도체로 형성되며, Au, Pt, Cu, Ni 등으로 형성될 수 있다. 제1 양극 전류 집전체(110a)는 제2 스택(130)의 제2 양극 전류 집전체(130a)와 터미널부에서 접속하기 위해 터미널부까지 일부가 연장되어 형성된다. The first positive electrode current collector 110 a is stacked along the plurality of protrusions 102, and is formed of a metal conductor having high electrical conductivity to connect the first positive electrode 110 b to an external circuit, and includes Au, Pt, and Cu. , Ni and the like. The first positive electrode current collector 110a is partially extended to the terminal portion so as to be connected to the second positive electrode current collector 130a of the second stack 130 at the terminal portion.

제1 양극(110b)은 다수의 돌출부(102)를 따라 적층된 제1 양극 전류 집전체(110a) 상에 적층되어 요철 형태로 적층된다. 이러한, 제1 양극(110b)은 리튬(Li) 이온이 흡장(intercalation) 및 탈장(de-intercalation)되면서 전지를 충방전시키는 역할을 한다. 이와 같이, 제1 양극(110b)은 다수의 돌출부(102)에 의해 요철 형태로 적층됨으로써 제1 양극(110b)의 유효 면적이 증가하게 되어 박막 전지의 용량을 증가시킬 수 있다. 뿐만 아니라, 도 4a 내지 도 4c에 도시된 돌출부의 배열에 따라 박막 전지의 용량을 증가시킬 수 있다. 이에 따른 설명은 후술하기로 한다. The first positive electrode 110b is stacked on the first positive electrode current collector 110a stacked along the plurality of protrusions 102 and is stacked in an uneven form. The first positive electrode 110b charges and discharges the battery while lithium (Li) ions are intercalated and de-intercalated. As such, the first positive electrode 110b is stacked in the form of irregularities by the plurality of protrusions 102, thereby increasing the effective area of the first positive electrode 110b and increasing the capacity of the thin film battery. In addition, the capacity of the thin film battery may be increased according to the arrangement of the protrusions illustrated in FIGS. 4A to 4C. The description thereof will be described later.

제1 전해질(110c)은 제1 양극(110b)의 적층면을 따라 제1 양극(110b) 상에 적층되어 요철 형태로 형성된다. 제1 전해질(110c)은 전자에 대해서는 부도체 역할을 하며, 이온에 대해서는 전도체 역할을 한다. 이에 따라, 제1 전해질(110c)은 내부 저항이 작으면서 높은 이온 전도도를 가지며, 전자가 이동되지 않는 재질로 형성될 수 있다. 또한, 제1 전해질(110c)은 제1 양극(110b)과 제1 음극(118) 사이에 위치하여 계면 저항을 낮아야 하며, 예를 들어 LiPON 등으로 형성될 수 있다. The first electrolyte 110c is stacked on the first anode 110b along the stacking surface of the first anode 110b to have a concave-convex shape. The first electrolyte 110c serves as a nonconductor for electrons and a conductor for ions. Accordingly, the first electrolyte 110c may be formed of a material having low internal resistance and high ionic conductivity and in which electrons do not move. In addition, the first electrolyte 110c may be positioned between the first anode 110b and the first cathode 118 to lower the interface resistance, and may be formed of, for example, LiPON.

제1 음극(110d)은 제1 전해질(110c)의 적층면을 따라 제1 전해질(110c) 상에 적층되어 요철 형태로 형성된다. 제1 음극(110d)은 Li, LiTiO, SnO, Si로 형성될 수 있다. 제1 음극(110d)은 제2 스택(130)의 제2 음극(130d)과 터미널부에서 접속하기 위해 터미널부까지 일부 연장되어 형성된다.The first cathode 110d is stacked on the first electrolyte 110c along the stacking surface of the first electrolyte 110c and is formed in an uneven shape. The first cathode 110d may be formed of Li, LiTiO, SnO, and Si. The first cathode 110d is partially extended to the terminal portion so as to be connected to the second cathode 130d of the second stack 130 at the terminal portion.

제1 음극 전류 집전체(110e)는 제1 음극(110d)의 적층면을 따라 제1 음극(110d) 상에 적층되어 요철 형태로 형성된다. 제1 음극 전류 집전체(110e)는 높은 외부 회로와 연결하기 위해 전도성을 가지는 금속 재질로 형성되며, Ni, Al, Cu 등으로 형성될 수 있다. 제1 음극 전류 집전체(110e)는 제1 음극(110d)과 터미널부까지 일부가 연장되어 형성된다. The first negative electrode current collector 110e is stacked on the first negative electrode 110d along the stacking surface of the first negative electrode 110d to have an uneven shape. The first cathode current collector 110e may be formed of a conductive metal material to be connected to a high external circuit, and may be formed of Ni, Al, Cu, or the like. A part of the first negative electrode current collector 110e extends to the first negative electrode 110d and the terminal portion.

제1 절연막(122)은 제1 스택(110)과 제2 스택(130) 사이에 형성되어 제1 및 제2 스택(110,130)을 절연시킨다. 이때, 절연막(122)은 요철 형태로 형성된 제1 스택을 따라 무기 절연막으로 형성된다. 무기 절연막으로는 SiO2 등의 SiNx으로 형성될 수 있다. The first insulating layer 122 is formed between the first stack 110 and the second stack 130 to insulate the first and second stacks 110 and 130. In this case, the insulating film 122 is formed of an inorganic insulating film along the first stack formed in the concave-convex shape. The inorganic insulating film may be formed of SiNx such as SiO2.

제2 스택(130)은 다수의 돌출부(102)를 따라 적층된 제1 스택(110) 상에 제2 양극 전류 집전체(130a), 제2 양극(130b), 제2 전해질(130c), 제2 음극(130d), 제2 음극 전류 집전체(130e)가 순차적으로 요철 형태로 적층된다. The second stack 130 includes a second positive electrode current collector 130a, a second positive electrode 130b, a second electrolyte 130c, and a second electrode on the first stack 110 stacked along the plurality of protrusions 102. The second negative electrode 130d and the second negative electrode current collector 130e are sequentially stacked in an uneven shape.

제2 양극 전류 집전체(130a)는 제1 스택(110)의 적층면 및 절연막(122)을 따라 요철 형태로 적층되며, 제2 양극(130b)을 외부 회로와 연결해주기 위해 높은 전기 전도성을 가지는 금속 전도체로 형성되며, Au, Pt, Cu, Ni 등으로 형성될 수 있다. 제2 양극 전류 집전체(130a)는 터미널부까지 일부 연장되어 제1 스택(110)의 제1 양극 전류 집전체(110a)와 터미널부에서 접속된다. The second positive electrode current collector 130a is stacked in a concave-convex shape along the stacked surface of the first stack 110 and the insulating film 122, and has a high electrical conductivity to connect the second positive electrode 130b to an external circuit. It is formed of a metal conductor and may be formed of Au, Pt, Cu, Ni, or the like. The second positive current collector 130a partially extends to the terminal portion and is connected to the first positive current collector 110a of the first stack 110 at the terminal portion.

제2 양극(130b)은 제2 양극 전류 집전체(130a)의 적층면을 따라 제2 양극 전류 집전체(130a) 상에 요철 형태로 적층된다. 이러한, 제2 양극(130b)은 리튬(Li) 이온이 흡장(intercalation) 및 탈장(de-intercalation)되면서 전지를 충방전시키는 역할을 한다. 이와 같이, 제2 양극(130b)은 요철 형태로 적층됨으로써 제2 양극(130b)의 유효 면적이 증가시킴으로써 박막 전지의 용량을 증가시킬 수 있다. 또한, 제1 스택(110)의 제1 양극(110b)과, 제2 스택(130)의 제2 양극(130b)의 두께를 두껍게 조절하여 각 스택의 양극의 유효 표면적을 증가시킬 수 있다. The second positive electrode 130b is stacked on the second positive electrode current collector 130a in a concave-convex shape along the stacking surface of the second positive electrode current collector 130a. The second anode 130b charges and discharges the battery while lithium (Li) ions are intercalated and de-intercalated. As described above, the second positive electrode 130b may be stacked in an uneven form to increase the effective area of the second positive electrode 130b, thereby increasing the capacity of the thin film battery. In addition, by controlling the thickness of the first anode 110b of the first stack 110 and the second anode 130b of the second stack 130 to be thicker, the effective surface area of the anode of each stack may be increased.

제2 전해질(130c)은 제2 양극(130b)의 적층면을 따라 제2 양극(130b) 상에 적층되어 요철 형태로 형성된다. 제2 전해질(130c)은 전자에 대해서는 부도체 역할을 하며, 이온에 대해서는 전도체 역할을 한다. 이에 따라, 제2 전해질(130c)은 내부 저항이 작으면서 높은 이온 전도도를 가지며, 전자가 이동되지 않는 재질로 형성될 수 있다. 또한, 제2 전해질(130c)은 제2 양극(130b)과 제2 음극(130d) 사이에 위치하여 계면 저항을 낮아야 하며, 예를 들어 LiPON 등으로 형성될 수 있다. The second electrolyte 130c is stacked on the second positive electrode 130b along the stacking surface of the second positive electrode 130b to form a concave-convex shape. The second electrolyte 130c serves as a nonconductor for electrons and a conductor for ions. Accordingly, the second electrolyte 130c may be formed of a material having low internal resistance and high ionic conductivity and in which electrons do not move. In addition, the second electrolyte 130c may be positioned between the second anode 130b and the second cathode 130d to lower the interface resistance, and may be formed of, for example, LiPON.

제2 음극(130d)은 제2 전해질(130c)의 적층면을 따라 제2 전해질(130c) 상에 적층되어 요철 형태로 형성된다. 제2 음극(130d)은 Li, LiTiO, SnO, Si로 형성될 수 있다. 제2 음극(130d)은 터미널부까지 일부 연장되어 제1 스택(110)의 제1 음극(110ㅇ)과 터미널부에서 접속된다. The second cathode 130d is stacked on the second electrolyte 130c along the stacking surface of the second electrolyte 130c and is formed in an uneven shape. The second cathode 130d may be formed of Li, LiTiO, SnO, and Si. The second cathode 130d partially extends to the terminal portion and is connected to the first cathode 110 ′ of the first stack 110 at the terminal portion.

제2 음극 전류 집전체(130e)는 제2 음극(130d)의 적층면을 따라 제2 음극(130d) 상에 적층되어 요철 형태로 형성된다. 제2 음극 전류 집전체(130e)는 제2 음극(130d)을 외부 회로와 연결해주기 위해 높은 전기 전도성을 가지는 금속 재질로 형성되며, Ni, Al, Cu 등으로 형성될 수 있다. 제2 음극 전류 집전체(130e)는 일부가 터미널부까지 연장되어 제2 음극(130d)과 접속된다. The second negative electrode current collector 130e is stacked on the second negative electrode 130d along the stacking surface of the second negative electrode 130d to have an uneven shape. The second negative electrode current collector 130e is formed of a metal material having high electrical conductivity to connect the second negative electrode 130d with an external circuit, and may be formed of Ni, Al, Cu, or the like. A part of the second cathode current collector 130e extends to the terminal portion and is connected to the second cathode 130d.

한편, 본 발명의 실시 예에 따른 다중 접합 박막 전지는 도 4a 내지 도 4c에 도시된 바와 같이 각 돌출부 상에 적층된 최외곽층 간의 거리를 제1 거리(d1)로 형성되거나, 각 돌출부 상에 적층된 최외곽층 간의 거리를 제2 거리(d2)로 형성될 수 있다. 이때, 제1 거리(d1)는 10㎛~30㎛의 범위로 형성될 수 있으며, 제2 거리(d2)는 30㎛~50㎛의 범위로 형성될 수 있다. 이때, 각 돌출부들(102) 간의 거리는 좁을수록 밀도가 높아짐으로써 제1 및 제2 양극(110b,130b)의 유효 표면적도 증가하게 된다. On the other hand, in the multi-junction thin film battery according to an embodiment of the present invention as shown in Figure 4a to 4c the distance between the outermost layer laminated on each protrusion is formed as a first distance (d1), or on each protrusion The distance between the stacked outermost layers may be formed as a second distance d2. In this case, the first distance d1 may be formed in the range of 10 μm to 30 μm, and the second distance d2 may be formed in the range of 30 μm to 50 μm. In this case, the narrower the distance between the protrusions 102, the higher the density, thereby increasing the effective surface areas of the first and second anodes 110b and 130b.

도 4a를 결부하여 설명하자면, 도 4a에 도시된 다중 접합 박막 전지는 다수의 돌출부(102)가 형성된 기판(100) 상에 제1 양극 전류 집전체(110a), 제1 양극(110b), 제1 전해질(110c), 제1 음극(110d), 제1 음극 전류 집전체(110e)를 포함하는 제1 스택(110)과, 제1 절연막(122)과, 제2 양극 전류 집전체(130a), 제2 양극(130b), 제2 전해질(130c), 제2 음극(130d), 제2 음극 전류 집전체(130e)를 포함하는 제2 스택(130)과, 제2 절연막(124)을 포함하고 있다. 이와 같이, 각 돌출부(102)의 최외곽층은 제2 절연막(124)으로써, 다수의 돌출부 각각의 최외곽층인 제2 절연막(124) 간의 거리를 제1 거리(d1)로 형성될 수 있으며, 제2 거리(d2)로 형성될 수 있다. Referring to FIG. 4A, the multi-junction thin film battery illustrated in FIG. 4A includes a first positive electrode current collector 110a, a first positive electrode 110b, and a first positive electrode current collector 110 on a substrate 100 on which a plurality of protrusions 102 are formed. The first stack 110 including the first electrolyte 110c, the first cathode 110d, and the first cathode current collector 110e, the first insulating layer 122, and the second cathode current collector 130a. And a second stack 130 including a second anode 130b, a second electrolyte 130c, a second cathode 130d, and a second cathode current collector 130e, and a second insulating layer 124. Doing. As described above, the outermost layer of each of the protrusions 102 is the second insulating film 124, and the distance between the second insulating films 124, which is the outermost layer of each of the plurality of protrusions, may be formed as the first distance d1. It may be formed at a second distance d2.

이와 마찬가지로, 도 4b의 배열을 가지는 다중 접합 박막 전지도 다수의 돌출부 각각의 최외곽층인 제2 절연막(124) 간의 거리를 제1 거리(d1)로 형성되거나, 제2 거리(d2)로 형성될 수 있다. Similarly, in the multi-junction thin film battery having the arrangement of FIG. 4B, the distance between the second insulating film 124, which is the outermost layer of each of the plurality of protrusions, is formed as the first distance d1 or the second distance d2. Can be.

도 4c의 배열을 가지는 다중 접합 박막 전지도 다수의 돌출부 각각의 최외곽층인 제2 절연막(124) 간의 거리를 제1 거리(d1)로 형성되거나, 제2 거리(d2)로 형성될 수 있다. In the multi-junction thin film battery having the arrangement of FIG. 4C, the distance between the second insulating layer 124, which is the outermost layer of each of the plurality of protrusions, may be formed as the first distance d1 or the second distance d2. .

도 5a 내지 도 5m은 도 1에 도시된 본 발명의 실시 예에 따른 다중 접합 박막 전지의 제조 방법을 설명하기 위한 사시도들이다. 5A to 5M are perspective views illustrating a method of manufacturing a multi-junction thin film battery according to an embodiment of the present invention shown in FIG. 1.

도 5a를 참조하면, 기판(100) 상에 다수의 돌출부(102)가 형성된다. Referring to FIG. 5A, a plurality of protrusions 102 are formed on the substrate 100.

구체적으로, 기판(100) 상에 다수의 돌출부(102)를 포함한 몰드 구조물을 이용한 임프린트 공정을 통해 형성할 수 있으며, 기판(100) 상에 절연체 또는 금속 산화 물질의 전구체물질을 코팅 또는 증착 후, 포토리소그래피 공정 및 식각 공정을 통해 형성할 수 있다. 이러한, 다수의 돌출부(102)는 도 4a 내지 도 4c와 같은 배열로 형성할 수 있다. Specifically, the substrate 100 may be formed through an imprint process using a mold structure including a plurality of protrusions 102, and after coating or depositing a precursor material of an insulator or a metal oxide material on the substrate 100, It can be formed through a photolithography process and an etching process. Such a plurality of protrusions 102 may be formed in the arrangement as shown in Figures 4a to 4c.

도 5b를 참조하면, 다수의 돌출부(102)가 형성된 기판(100) 상에 제1 양극 전류 집전체(110a)가 요철 형태로 적층된다. Referring to FIG. 5B, the first positive electrode current collector 110a is stacked on the substrate 100 on which the plurality of protrusions 102 are formed, in the form of irregularities.

구체적으로, 다수의 돌출부(102)가 형성된 기판(100) 상에 제1 양극 전류 집전체(110a)가 제1 섀도우 마스크를 통해 적층되며, 제1 양극 전류 집전체(110a)는 다수의 돌출부(102)를 따라 적층되어 요철 형태로 형성된다. 또한, 제1 양극 전류 집전체(110a)는 제1 섀도우 마스크를 통해 터미널부까지 일부 연장되어 형성된다. 제1 양극 전류 집전체(110a)는 높은 전기 전도성을 가지는 금속 전도체로 형성되며, 예를 들어 Au, Pt, Cu, Ni 등으로 형성될 수 있다. Specifically, the first positive electrode current collector 110a is stacked on the substrate 100 on which the plurality of protrusions 102 are formed through the first shadow mask, and the first positive electrode current collector 110a includes the plurality of protrusions ( Laminated along 102 is formed into an uneven shape. In addition, the first positive electrode current collector 110a is partially extended to the terminal portion through the first shadow mask. The first positive current collector 110a is formed of a metal conductor having high electrical conductivity, and may be formed of, for example, Au, Pt, Cu, or Ni.

도 5c를 참조하면, 제1 양극 전류 집전체(110a)가 형성된 기판(100) 상에 제1 양극(110b)이 요철 형태로 적층된다. Referring to FIG. 5C, the first anode 110b is stacked in the form of irregularities on the substrate 100 on which the first anode current collector 110a is formed.

구체적으로, 제1 양극 전류 집전체(110a)가 형성된 기판(100) 상에 제1 양극(110b)이 제2 섀도우 마스크를 통해 적층되며, 제1 양극(110b)은 제1 양극 전류 집전체(110a)의 적층면을 따라 적층되어 요철 형태로 형성된다. 또한, 제2 섀도우 마스크를 통해 제1 양극(110b)은 터미널부를 제외하고 제1 양극 전류 집전체(110a) 상에 형성되도록 한다. 제1 양극(110b)은 LiCoO(Liw-Cox-Mny-Niz-O)으로 형성될 수 있다. In detail, the first anode 110b is stacked on the substrate 100 on which the first cathode current collector 110a is formed through the second shadow mask, and the first anode 110b is formed of the first anode current collector. Laminated along the lamination surface of 110a) is formed in an uneven shape. In addition, the first anode 110b is formed on the first anode current collector 110a except for the terminal portion through the second shadow mask. The first anode 110b may be formed of LiCoO (Li w -Co x -Mn y -Ni z -O).

도 5d를 참조하면, 제1 양극(110b)이 형성된 기판(100) 상에 제1 전해질(110c)이 요철 형태로 적층된다. Referring to FIG. 5D, the first electrolyte 110c is stacked in the form of irregularities on the substrate 100 on which the first anode 110b is formed.

구체적으로, 제1 양극(110b)이 형성된 기판(100) 상에 제1 전해질(110c)을 제3 섀도우 마스크를 통해 적층되며, 제1 전해질(110c)은 제1 양극(110b)의 적층면을 따라 적층되어 요철 형태로 형성된다. 또한, 제3 섀도우 마스크를 통해 제1 전해질(110c)은 터미널부를 제외하고 제1 양극(110b)을 덮도록 형성된다. 제1 전해질(110c)은 LiPON 등으로 형성될 수 있다. In detail, the first electrolyte 110c is stacked on the substrate 100 on which the first anode 110b is formed through the third shadow mask, and the first electrolyte 110c forms the stacked surface of the first anode 110b. Laminated together to form a concave-convex shape. In addition, the first electrolyte 110c is formed to cover the first anode 110b except for the terminal portion through the third shadow mask. The first electrolyte 110c may be formed of LiPON or the like.

도 5e를 참조하면, 제1 전해질(110c)이 형성된 기판(100) 상에 제1 음극(110d)이 요철 형태로 적층된다. Referring to FIG. 5E, the first cathode 110d is stacked on the substrate 100 on which the first electrolyte 110c is formed in an uneven form.

구체적으로, 제1 전해질(110c)이 형성된 기판(100) 상에 제1 음극(110d)이 제4 섀도우 마스크를 통해 적층되며, 제1 음극(110d)은 제1 전해질(110c)의 적층면을 따라 적층되어 요철 형태로 형성된다. 또한, 제4 섀도우 마스크를 통해 제1 음극(110d)은 일부가 터미널부까지 연장되어 형성된다. 제1 음극(110d)은 Li, LiTiO, SnO, Si로 형성될 수 있다. Specifically, the first cathode 110d is stacked on the substrate 100 on which the first electrolyte 110c is formed through the fourth shadow mask, and the first cathode 110d forms the stacked surface of the first electrolyte 110c. Laminated together to form a concave-convex shape. In addition, a portion of the first cathode 110d is extended to the terminal portion through the fourth shadow mask. The first cathode 110d may be formed of Li, LiTiO, SnO, and Si.

도 5f를 참조하면, 제1 음극(110d)이 형성된 기판(100) 상에 제1 음극 전류 집전체(110e)가 요철 형태로 적층된다.Referring to FIG. 5F, a first cathode current collector 110 e is stacked in a concave-convex shape on the substrate 100 on which the first cathode 110 d is formed.

구체적으로, 제1 음극(110d)이 형성된 기판(100) 상에 제1 음극 전류 집전체(110e)가 제5 섀도우 마스크를 통해 적층되며, 제1 음극 전류 집전체(110e)는 제1 음극(110d)의 적층면을 따라 적층되어 요철 형태로 형성된다. 또한, 제5 섀도우 마스크를 통해 제1 음극 전류 집전체(110e)는 일부가 터미널부까지 연장되어 형성됨으로써 제1 음극(110d)과 터미널부에서 접속된다. 제1 음극 전류 집전체(110e)는 높은 전기 전도성을 가지는 금속 재질로 형성되며, Ni, Al, Cu 등으로 형성될 수 있다.  Specifically, the first cathode current collector 110e is stacked on the substrate 100 on which the first cathode 110d is formed through the fifth shadow mask, and the first cathode current collector 110e is formed of the first cathode ( It is laminated along the lamination surface of 110d) and formed in the uneven form. In addition, a portion of the first cathode current collector 110e is formed to extend to the terminal portion through the fifth shadow mask so as to be connected to the first cathode 110d at the terminal portion. The first cathode current collector 110e is formed of a metal material having high electrical conductivity, and may be formed of Ni, Al, Cu, or the like.

도 5g를 참조하면, 제1 음극 전류 집전체(110e)가 형성된 기판(100) 상에 제1 절연막(122)이 요철 형태로 적층된다. Referring to FIG. 5G, the first insulating layer 122 is stacked in a concave-convex shape on the substrate 100 on which the first cathode current collector 110e is formed.

구체적으로, 제1 음극 전류 집전체(110e)가 형성된 기판(100) 상에 제1 절연막(122)이 제6 섀도우 마스크를 통해 적층되며, 제1 절연막(122)은 제1 스택(110)의 적층면을 따라 적층되어 요철 형태로 형성된다. 또한, 제6 섀도우 마스크를 통해 제1 절연막(122)은 터미널부를 제외하고 제1 스택(110)을 덮도록 형성된다. 제1 절연막(122)은 SiO2 등의 SiNx으로 형성될 수 있다. In detail, the first insulating layer 122 is stacked on the substrate 100 on which the first cathode current collector 110e is formed through the sixth shadow mask, and the first insulating layer 122 is formed on the first stack 110. Laminated along the lamination surface is formed in an uneven form. In addition, the first insulating layer 122 is formed to cover the first stack 110 except for the terminal portion through the sixth shadow mask. The first insulating layer 122 may be formed of SiNx such as SiO2.

도 5h를 참조하면, 제1 절연막(122)이 형성된 기판(100) 상에 제2 양극 전류 집전체(130a)가 요철 형태로 적층된다. Referring to FIG. 5H, a second positive electrode current collector 130a is stacked on the substrate 100 on which the first insulating layer 122 is formed in an uneven shape.

구체적으로, 제1 절연막(122)이 형성된 기판(100) 상에 제2 양극 전류 집전체(130a)가 제1 섀도우 마스크를 통해 적층되며, 제2 양극 전류 집전체(130a)는 제1 절연막(122)의 적층면을 따라 적층되어 요철 형태로 형성된다. 이와 같이, 제2 양극 전류 집전체(130a)는 제1 스택(110)의 제1 양극 전류 집전체(110a)와 동일 섀도우 마스크 및 동일 재질로 형성된다. 제2 양극 전류 집전체(130a)는 제1 섀도우 마스크를 이용하여 증착함으로써 제1 양극 전류 집전체(110a)와 마찬가지로 터미널부까지 연장하여 형성되고, 제1 스택(110)의 제1 양극 전류 집전체(110a)와 접속된다. In detail, the second positive electrode current collector 130a is stacked on the substrate 100 on which the first insulating film 122 is formed through the first shadow mask, and the second positive electrode current collector 130a is formed on the first insulating film (see FIG. 122 is laminated along the lamination plane to form an uneven shape. As such, the second positive electrode current collector 130a is formed of the same shadow mask and the same material as the first positive electrode current collector 110a of the first stack 110. The second positive electrode current collector 130a is formed by extending to the terminal portion similarly to the first positive electrode current collector 110a by depositing using a first shadow mask, and the first positive electrode current collector of the first stack 110. It is connected with the whole 110a.

도 5i를 참조하면, 제2 양극 전류 집전체(130a)가 형성된 기판(100) 상에 제2 양극(130b)이 요철 형태로 적층된다. Referring to FIG. 5I, the second anode 130b is stacked in the form of irregularities on the substrate 100 on which the second anode current collector 130a is formed.

구체적으로, 제2 양극 전류 집전체(130a)가 형성된 기판(100) 상에 제2 양극(130b)이 제2 섀도우 마스크를 통해 적층되며, 제2 양극(130b)은 제2 양극 전류 집전체(130a)의 적층면을 따라 적층되어 요철 형태로 형성된다. 이와 같이, 제2 양극(130b)은 제1 스택(110)의 제1 양극(110b)과 동일 섀도우 마스크 및 동일 재질로 형성된다. 제2 양극(130b)은 제2 섀도우 마스크를 이용하여 증착함으로써 제1 양극(110b)과 마찬가지로 터미널부를 제외하고 제2 양극 전류 집전체(130a) 상에 형성되도록 한다. Specifically, the second anode 130b is stacked on the substrate 100 on which the second anode current collector 130a is formed through the second shadow mask, and the second anode 130b is formed of the second anode current collector ( Laminated along the lamination surface of 130a) is formed in an uneven form. As such, the second anode 130b is formed of the same shadow mask and the same material as the first anode 110b of the first stack 110. The second anode 130b is deposited using the second shadow mask to be formed on the second anode current collector 130a except for the terminal portion like the first anode 110b.

도 5j를 참조하면, 제2 양극(130b)이 형성된 기판(100) 상에 제2 전해질(130c)이 요철 형태로 적층된다. Referring to FIG. 5J, the second electrolyte 130c is stacked in the form of irregularities on the substrate 100 on which the second anode 130b is formed.

구체적으로, 제2 양극(130b)이 형성된 기판(100) 상에 제2 전해질(130c)이 제3 섀도우 마스크를 통해 적층되며, 제2 전해질(130c)은 제2 양극(130b)의 적층면을 따라 적층되어 요철 형태로 형성된다. 이와 같이, 제2 전해질(130c)은 제1 스택(110)의 제1 전해질(110c)과 동일 섀도우 마스크 및 동일 재질로 형성된다. 제2 전해질(130c)은 제3 섀도우 마스크를 이용하여 증착함으로써 제1 전해질(110c)과 마찬가지로 제2 전해질(130c)은 터미널부를 제외하고 제2 양극(130b)을 덮도록 형성된다. Specifically, the second electrolyte 130c is stacked on the substrate 100 on which the second anode 130b is formed through the third shadow mask, and the second electrolyte 130c forms the stacked surface of the second anode 130b. Laminated together to form a concave-convex shape. As such, the second electrolyte 130c is formed of the same shadow mask and the same material as the first electrolyte 110c of the first stack 110. As the second electrolyte 130c is deposited using the third shadow mask, similarly to the first electrolyte 110c, the second electrolyte 130c is formed to cover the second anode 130b except for the terminal portion.

도 5k를 참조하면, 제2 전해질(130c)이 형성된 기판(100) 상에 제2 음극(130d)이 요철 형태로 적층된다. Referring to FIG. 5K, the second cathode 130d is stacked in the form of unevenness on the substrate 100 on which the second electrolyte 130c is formed.

구체적으로, 제2 전해질(130c)이 형성된 기판(100) 상에 제2 음극(130d)이 제4 섀도우 마스크를 통해 적층되며, 제2 음극(130d)은 제2 전해질(130c)의 적층면을 따라 적층되어 요철 형태로 형성된다. 이와 같이, 제2 음극(130d)은 제1 스택(110)의 제1 음극(110d)과 동일 섀도우 마스크 및 동일 재질로 형성된다. 제2 음극(130d)은 제4 섀도우 마스크를 이용하여 증착함으로써 제1 음극(130d)과 마찬가지로 제2 음극(130d)은 터미널부까지 연장하여 형성되고, 제1 스택(110)의 제1 음극 전류 집전체(110d)와 터미널부에서 접속된다. Specifically, the second cathode 130d is stacked on the substrate 100 on which the second electrolyte 130c is formed through the fourth shadow mask, and the second cathode 130d forms the stacked surface of the second electrolyte 130c. Laminated together to form a concave-convex shape. As such, the second cathode 130d is formed of the same shadow mask and the same material as the first cathode 110d of the first stack 110. The second cathode 130d is formed by using the fourth shadow mask, so that the second cathode 130d is formed to extend to the terminal portion like the first cathode 130d and the first cathode current of the first stack 110 is formed. The current collector 110d is connected to the terminal unit.

도 5l을 참조하면, 제2 음극(130d)이 형성된 기판(100) 상에 제2 음극 전류 집전체(130e)가 요철 형태로 적층된다. Referring to FIG. 5L, the second cathode current collector 130e is stacked on the substrate 100 on which the second cathode 130d is formed in an uneven form.

구체적으로, 제2 음극(130d)이 형성된 기판(100) 상에 제2 음극 전류 집전체(130e)가 제5 섀도우 마스크를 통해 적층되며, 제2 음극 전류 집전체(130e)는 제2 음극(130d)의 적층면을 따라 적층되어 요철 형태로 형성된다. 이와 같이, 제2 음극 전류 집전체(130e)는 제1 스택(110)의 제1 음극 전류 집전체(110e)와 동일 섀도우 마스크 및 동일 재질로 형성된다. 제2 음극 전류 집전체(130e)는 제5 섀도우 마스크를 이용하여 증착함으로써 제1 음극 전류 집전체(110e)와 마찬가지로 제2 음극 전류 집전체(130e)는 터미널부까지 연장되어 형성되고, 제2 음극(130d)과 터미널부에서 접속된다. In detail, the second cathode current collector 130e is stacked on the substrate 100 on which the second cathode 130d is formed through the fifth shadow mask, and the second cathode current collector 130e is formed on the second cathode ( It is laminated along the lamination surface of 130d) and formed in the uneven form. As such, the second cathode current collector 130e is formed of the same shadow mask and the same material as the first cathode current collector 110e of the first stack 110. By depositing the second negative current collector 130e using the fifth shadow mask, the second negative current collector 130e is formed to extend to the terminal portion similarly to the first negative current collector 110e. It is connected to the cathode 130d and the terminal portion.

도 5m을 참조하면, 제2 음극 전류 집전체(130e)가 형성된 기판(100) 상에 제2 절연막(124)이 요철 형태로 적층된다. Referring to FIG. 5M, a second insulating layer 124 is stacked on the substrate 100 on which the second cathode current collector 130e is formed.

구체적으로, 제2 음극 전류 집전체(130e)가 형성된 기판(100) 상에 제2 절연막(124)이 제6 섀도우 마스크를 적층되며, 제2 절연막(124)은 제2 음극 전류 집전체(130e)의 적층면을 따라 적층되어 요철 형태로 형성된다. 이와 같이, 제1 절연막(122)과 동일 섀도우 마스크와 동일 재질로 형성된다. 제2 절연막(124)은 터미널부를 제외하고 제2 스택(130)을 덮도록 형성된다. Specifically, the second insulating film 124 is laminated with a sixth shadow mask on the substrate 100 on which the second cathode current collector 130e is formed, and the second insulating film 124 is formed with the second cathode current collector 130e. It is laminated along the lamination surface of) to form an uneven shape. As such, the first insulating layer 122 is formed of the same material as the shadow mask. The second insulating layer 124 is formed to cover the second stack 130 except for the terminal portion.

이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 다중 접합 박막 전지는 2 스택으로 적층된 다중 박막 접합 전지에 대해 기재하고 있으나, 본 발명의 실시 예에 따른 다중 접합 박막 전지를 다수의 스택으로 적층하더라도 동일층이면, 동일 섀도우 마스크 및 동일 재질로 형성되면 되므로, 제1 내지 제6 섀도우 마스크로 적어도 2 스택이상의 다중 접합 박막 전지를 형성할 수 있다. As described above, although the multi-junction thin film battery according to the embodiment of the present invention is described with respect to the multi-layer thin film junction battery stacked in two stacks, even if the multi-junction thin film battery according to the embodiment of the present invention is stacked in multiple stacks, the same layer is used. In this case, since the same shadow mask and the same material may be formed, a multi-junction thin film battery of at least two stacks may be formed using the first to sixth shadow masks.

본 발명의 다중 접합 박막 전지는 다수의 돌출부의 종횡비 및 스택들의 접합 수에 따라 양극의 유효 표면적이 달라질 수 있다. 이는, 도 6 및 도 7을 결부하여 설명하기로 한다. In the multi-junction thin film battery of the present invention, the effective surface area of the positive electrode may vary depending on the aspect ratio of the plurality of protrusions and the number of junctions of the stacks. This will be described with reference to FIGS. 6 and 7.

도 6은 다중 접합 박막 전지의 스택수에 따른 양극의 유효 표면적 증가를 나타낸 그래프이다. 6 is a graph showing the increase in the effective surface area of the positive electrode according to the number of stacks of a multi-junction thin film battery.

도 6에 도시된 그래프의 X축은 다중 접합 박막 전지의 스택 수를 나타내고 있으며, Y축은 음극의 유효 표면적을 나타내고 있다. The X axis of the graph shown in FIG. 6 represents the number of stacks of the multi-junction thin film battery, and the Y axis represents the effective surface area of the negative electrode.

도 6의 제1 곡선(10)은 본 발명의 제1 케이스에 따른 다중 접합 박막 전지에 관한 곡선이며, 본 발명의 제1 케이스에 따른 다중 접합 박막 전지는 도 4a에 도시된 바와 같이 다수의 돌출부가 배열되고, 서로 인접한 돌출부의 최상위층 간의 거리를 제1 거리로 형성하며, 돌출부의 종횡비는 2인 경우이다. The first curve 10 of FIG. 6 is a curve relating to the multi-junction thin film battery according to the first case of the present invention, and the multi-junction thin film battery according to the first case of the present invention has a plurality of protrusions as shown in FIG. 4A. Are arranged, and the distance between the top layers of adjacent protrusions is formed as a first distance, and the aspect ratio of the protrusion is two.

도 6의 제2 곡선(12)은 본 발명의 제2 케이스에 따른 다중 접합 박막 전지에 관한 곡선이며, 본 발명의 제2 케이스에 따른 다중 접합 박막 전지는 도 4b에 도시된 바와 같이 다수의 돌출부가 배열되고, 서로 인접한 돌출부의 최상위층 간의 거리를 제2 거리로 형성하며, 돌출부의 종횡비는 2인 경우이다. The second curve 12 of FIG. 6 is a curve relating to the multi-junction thin film battery according to the second case of the present invention, and the multi-junction thin film battery according to the second case of the present invention has a plurality of protrusions as shown in FIG. 4B. Are arranged, and the distance between the top layers of adjacent protrusions is formed as a second distance, and the aspect ratio of the protrusion is two.

도 6의 제3 곡선(14)은 본 발명의 제3 케이스에 따른 다중 접합 박막 전지에 관한 곡선이며, 본 발명의 제3 케이스에 따른 다중 접합 박막 전지는 도 4b에 도시된 바와 같이 다수의 돌출부가 배열되고, 서로 인접한 돌출부의 최상위층 간의 거리를 제1 거리로 형성하며, 돌출부의 종횡비는 2인 경우이다. The third curve 14 of FIG. 6 is a curve relating to the multi-junction thin film battery according to the third case of the present invention, and the multi-junction thin film battery according to the third case of the present invention has a plurality of protrusions as shown in FIG. 4B. Are arranged, and the distance between the top layers of adjacent protrusions is formed as a first distance, and the aspect ratio of the protrusion is two.

도 6의 제4 곡선(16)은 본 발명의 제4 케이스에 따른 다중 접합 박막 전지에 관한 곡선이며, 본 발명의 제4 케이스에 따른 다중 접합 박막 전지는 도 4c에 도시된 바와 같이 다수의 돌출부가 배열되고, 서로 인접한 돌출부의 최상위층 간의 거리를 제2 거리로 형성하며, 돌출부의 종횡비는 2인 경우이다. The fourth curve 16 of FIG. 6 is a curve relating to the multi-junction thin film battery according to the fourth case of the present invention, and the multi-junction thin film battery according to the fourth case of the present invention has a plurality of protrusions as shown in FIG. 4C. Are arranged, and the distance between the top layers of adjacent protrusions is formed as a second distance, and the aspect ratio of the protrusion is two.

도 6의 제5 곡선(18)은 본 발명의 제5 케이스에 따른 다중 접합 박막 전지에 관한 곡선이며, 본 발명의 제5 케이스에 따른 다중 접합 박막 전지는 도 4c에 도시된 바와 같이 배열되고, 서로 인접한 돌출부의 최상위층 간의 거리를 제1 거리로 형성하며, 돌출부의 종횡비는 2인 경우이다. The fifth curve 18 of FIG. 6 is a curve relating to a multi-junction thin film battery according to the fifth case of the present invention, and the multi-junction thin film battery according to the fifth case of the present invention is arranged as shown in FIG. 4C, The distance between the uppermost layers of the protrusions adjacent to each other is formed as a first distance, and the aspect ratio of the protrusions is two.

도 6에 도시된 바와 같이 본 발명의 제1 내지 제5 케이스에 따른 다중 접합 박막 전지는 스택의 수를 증가시키면, 양극의 유효 표면적이 지수 함수적으로 증가한다. 특히, 제5 케이스에 따른 다중 접합 박막 전지는 스택 수 증가에 따라 양극의 표면적이 기하 급수적으로 증가하고 있다. As shown in FIG. 6, in the multi-junction thin film cells according to the first to fifth cases of the present invention, when the number of stacks is increased, the effective surface area of the positive electrode increases exponentially. In particular, in the multi-junction thin film battery according to the fifth case, the surface area of the positive electrode increases exponentially as the number of stacks increases.

도 7은 다수의 돌출부의 종횡비에 따른 양극의 유효 표면적 증가를 나타낸 그래프이다. 7 is a graph showing the increase in the effective surface area of the positive electrode according to the aspect ratio of the plurality of protrusions.

도 7에 도시된 그래프의 X축은 다중 접합 박막 전지의 돌출부들의 종횡비를 나타내고 있으며, Y축은 음극의 유효 표면적을 나타내고 있다. The X axis of the graph shown in FIG. 7 represents the aspect ratio of protrusions of the multi-junction thin film cell, and the Y axis represents the effective surface area of the negative electrode.

도 7의 제1 곡선(30)은 본 발명의 제1 케이스에 따른 다중 접합 박막 전지에 관한 곡선이며, 본 발명의 제1 케이스에 따른 다중 접합 박막 전지는 도 4a에 도시된 바와 같이 다수의 돌출부가 배열되고, 서로 인접한 돌출부의 최상위층 간의 거리를 제1 거리(d1)로 형성되며, 제1 내지 제5 스택을 포함한다. The first curve 30 of FIG. 7 is a curve relating to the multi-junction thin film battery according to the first case of the present invention, and the multi-junction thin film battery according to the first case of the present invention has a plurality of protrusions as shown in FIG. 4A. Are arranged, the distance between the uppermost layers of adjacent protrusions is formed as a first distance d1, and includes first to fifth stacks.

도 7의 제2 곡선(32)은 본 발명의 제2 케이스에 따른 다중 접합 박막 전지에 관한 곡선이며, 본 발명의 제2 케이스에 따른 다중 접합 박막 전지는 도 4b에 도시된 바와 같이 다수의 돌출부가 배열되고, 서로 인접한 돌출부의 최상위층 간의 거리를 제2 거리(d2)로 형성되며, 제1 내지 제5 스택을 포함한다. The second curve 32 of FIG. 7 is a curve relating to the multi-junction thin film battery according to the second case of the present invention, and the multi-junction thin film battery according to the second case of the present invention has a plurality of protrusions as shown in FIG. 4B. Are arranged, the distance between the uppermost layers of adjacent protrusions is formed as a second distance d2, and includes first to fifth stacks.

도 7의 제3 곡선(34)은 본 발명의 제3 케이스에 따른 다중 접합 박막 전지에 관한 곡선이며, 본 발명의 제3 케이스에 따른 다중 접합 박막 전지는 도 4b에 도시된 바와 같이 다수의 돌출부가 배열되고, 서로 인접한 돌출부의 최상위층 간의 거리를 제1 거리(d1)로 형성되며, 제1 내지 제5 스택을 포함한다. The third curve 34 of FIG. 7 is a curve relating to the multi-junction thin film battery according to the third case of the present invention, and the multi-junction thin film battery according to the third case of the present invention has a plurality of protrusions as shown in FIG. 4B. Are arranged, the distance between the uppermost layers of adjacent protrusions is formed as a first distance d1, and includes first to fifth stacks.

도 7의 제4 곡선(36)은 본 발명의 제4 케이스에 따른 다중 접합 박막 전지에 관한 곡선이며, 본 발명의 제4 케이스에 따른 다중 접합 박막 전지는 도 4c에 도시된 바와 같이 다수의 돌출부가 배열되고, 서로 인접한 돌출부의 최상위층 간의 거리를 제2 거리(d2)로 형성되며, 제1 내지 제5 스택을 포함한다. The fourth curve 36 of FIG. 7 is a curve relating to the multi-junction thin film battery according to the fourth case of the present invention, and the multi-junction thin film battery according to the fourth case of the present invention has a plurality of protrusions as shown in FIG. 4C. Are arranged, the distance between the uppermost layers of adjacent protrusions is formed as a second distance d2, and includes first to fifth stacks.

도 7의 제5 곡선(38)은 본 발명의 제5 케이스에 따른 다중 접합 박막 전지에 관한 곡선이며, 본 발명의 제5 케이스에 따른 다중 접합 박막 전지는 도 4c에 도시된 바와 같이 배열되고, 서로 인접한 돌출부의 최상위층 간의 거리를 제1 거리(d1)로 형성되며, 제1 내지 제5 스택을 포함한다. The fifth curve 38 of FIG. 7 is a curve relating to the multi-junction thin film battery according to the fifth case of the present invention, and the multi-junction thin film battery according to the fifth case of the present invention is arranged as shown in FIG. 4C, The distance between the uppermost layers of the protrusions adjacent to each other is formed as a first distance d1, and includes first to fifth stacks.

도 7에 도시된 바와 같이, 스택 수의 조건을 제1 내지 제5 스택으로 동일하게 하고, 돌출부의 종횡비를 다르게 했을 경우에 본 발명의 제1 내지 제5 케이스에 따른 다중 접합 박막 전지는 양극의 유효 표면적이 증가하고 있다. As shown in FIG. 7, the multi-junction thin film battery according to the first to fifth cases of the present invention has the positive electrode when the number of stacks is the same as the first to fifth stacks and the aspect ratio of the protrusions is different. The effective surface area is increasing.

한편, 도 4c에 도시된 본 발명의 제5 케이스에 따른 다중 접합 박막 전지를 종횡비, 접합수 및 돌출부들의 최외곽층 간의 거리에 대한 조건을 변경했을 경우에 용량의 값을 설명하기로 한다. On the other hand, in the multi-junction thin film battery according to the fifth case of the present invention shown in Figure 4c when the conditions for the aspect ratio, the number of junctions and the distance between the outermost layer of the projections will be described the value of the capacity.

본 발명의 제5 케이스에 따른 다중 접합 박막 전지가 제1 내지 제10 스택으로 적층된 구조로 형성되며, 돌출부의 종횡비가 2를 가지며, 서로 인접한 돌출부들의 최외곽층 간의 거리가 20㎛이면, 기존 평평한 기판 상에 적층된 다중 접합 박막 전지의 용량에 비해 용량이 1.4배가 상승된다.When the multi-junction thin film battery according to the fifth case of the present invention is formed in a stacked structure of the first to tenth stacks, the aspect ratio of the protrusions is 2, and the distance between the outermost layers of the adjacent protrusions is 20 μm, The capacity is increased 1.4 times compared to that of the multi-junction thin film battery stacked on the flat substrate.

또한, 본 발명의 제5 케이스에 따른 다중 접합 박막 전지가 제1 내지 제5 스택으로 적층된 구조로 형성되며, 돌출부의 종횡비가 10을 가지며, 서로 인접한 돌출부들의 최외곽층 간의 거리가 43㎛이면, 기존 평평한 기판 상에 적층된 다중 접합 박막 전지의 용량에 비해 1.6배가 상승된다. In addition, when the multi-junction thin film battery according to the fifth case of the present invention is formed in a stacked structure of the first to fifth stacks, the aspect ratio of the protrusions is 10, the distance between the outermost layers of the adjacent protrusions is 43㎛ In addition, 1.6 times is increased compared to the capacity of a multi-junction thin film battery stacked on an existing flat substrate.

그리고, 본 발명의 제5 케이스에 따른 다중 접합 박막 전지가 제1 내지 제5 스택으로 적층된 구조로 형성되며, 돌출부의 종횡비가 2를 가지며, 서로 인접한 돌출부들의 최외곽층 간의 거리가 20㎛이면, 기존 평평한 기판 상에 적층된 다중 접합 박막 전지의 용량에 비해 2.1배 상승된다. The multi-junction thin film battery according to the fifth case of the present invention has a structure in which the first to fifth stacks are stacked, the aspect ratio of the protrusions is 2, and the distance between the outermost layers of the adjacent protrusions is 20 μm. This is 2.1 times higher than the capacity of a multi-junction thin film battery stacked on an existing flat substrate.

본 발명의 제5 케이스에 따른 다중 접합 박막 전지가 제1 내지 제10 스택으로 적층된 구조로 형성되며, 돌출부의 종횡비가 10을 가지며, 서로 인접한 돌출부들의 최외곽층 간의 거리가 20㎛이면, 기존 평평한 기판 상에 적층된 다중 접합 박막 전지의 용량에 비해 4.6배 상승된다. When the multi-junction thin film battery according to the fifth case of the present invention is formed in a stacked structure of the first to tenth stacks, the aspect ratio of the protrusions is 10, and the distance between the outermost layers of the adjacent protrusions is 20 μm, It is 4.6 times higher than the capacity of a multi-junction thin film cell stacked on a flat substrate.

이와 같이, 기판 상에 다수의 돌출부에 의해 박막 전지의 양극의 유효 면적을 증가시킴으로써 박막 전지의 용량을 향상시킬 수 있지만, 그에 따른 다수의 돌출부 간의 거리가 좁을수록, 돌출부의 종횡비가 클수록, 스택의 수가 증가될수록 박막 전지의 용량이 4배 이상 증가될 수 있음 알 수 있다. As such, although the capacity of the thin film battery can be improved by increasing the effective area of the positive electrode of the thin film battery by the plurality of protrusions on the substrate, the narrower the distance between the plurality of protrusions, the larger the aspect ratio of the protrusion, As the number increases, it can be seen that the capacity of the thin film battery can be increased more than four times.

이와 같이, 본 발명은 돌출부의 종횡비와 스택 수를 증가시킴으로써 양극의 표면적을 기하 급수적으로 증가시킬 수 있다. As such, the present invention can increase the surface area of the anode exponentially by increasing the aspect ratio and stack number of protrusions.

한편, 본 발명의 실시 예에 따른 다중 박막 전지 및 그의 제조 방법은 기판 상에 다수의 돌출부를 형성하여 요철 형태로 다수의 스택을 적층할수도 있고, 기판에 다수의 홈부를 형성하여 요철 형태로 다수의 스택을 적층할 수 있다. 다수의 홈부는 기판을 식각하여 형성하며, 다수의 홈부 내에 다수의 스택들을 적층하여 다중 접합 박막 전지를 형성할 수 있다. 다수의 홈부 내에 다수의 스택들을 적층하여 양극의 유효 표면적을 증가시킬 수 있다. 각 스택의 양극 전류 집전체들이 터미널부에서 서로 접합하고, 각 스택의 음극 전류 집전체들이 터미널부에서 서로 접합하여 병렬 접합하도록 형성한다. 또한, 다수의 홈부는 도 4a 내지 도 4c에 도시된 바와 같이 배열될 수 있다. Meanwhile, the multiple thin film battery and the manufacturing method thereof according to an embodiment of the present invention may form a plurality of protrusions on a substrate to stack a plurality of stacks in the form of irregularities, and form a plurality of grooves in the substrate to form a plurality of irregularities. The stack of can be laminated. A plurality of grooves may be formed by etching a substrate, and a plurality of stacks may be stacked in the plurality of grooves to form a multi-junction thin film battery. Multiple stacks can be stacked in multiple grooves to increase the effective surface area of the anode. The positive electrode current collectors of each stack are bonded to each other at the terminal portion, and the negative electrode current collectors of each stack are bonded to each other at the terminal portion, so as to be connected in parallel. Also, the plurality of grooves may be arranged as shown in Figs. 4A to 4C.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 다중 박막 전지 및 그의 제조 방법은 기판 상에 다수의 돌출부가 형성된 것을 예를 들어 설명했지만, 기판에 다수의 홈부를 형성하여 요철 형태로 다수의 스택을 적층할 수 있다. As described above, the multi-thin film battery and the manufacturing method thereof according to an embodiment of the present invention have been described with a plurality of protrusions formed on the substrate, for example, but a plurality of stacks in the form of unevenness by forming a plurality of grooves in the substrate. It can be laminated.

이러한, 본 발명의 실시 예에 따른 다중 접합 박막 전지는 고용량이 필요한 mobile의 주전력원으로 적용가능하며, 디스플레이 소자와 면대 면 접합이 가능하다. 예를 들어, 터치 패널 일체형의 표시장치일 경우에, 유기 발광 표시 패널과, 터치 패널 사이에 본 발명에 따른 박막 전지를 삽입하여 이용할 수 있다. 이에 따라, mobile과 같은 표시장치는 별도의 밧데리를 사용하지 않아되므로 그에 따른 표시 장치의 박형화가 가능하다. 이 밖에도 박막 전지는 표시 장치 외에도 전력원이 필요한 장치면 어디든 가능하다. Such a multi-junction thin film battery according to an exemplary embodiment of the present invention is applicable as a main power source of a mobile requiring high capacity, and is capable of face-to-face bonding with a display element. For example, in the case of a touch panel integrated display device, the thin film battery according to the present invention may be inserted between the organic light emitting display panel and the touch panel. Accordingly, since a display device such as mobile does not use a separate battery, the display device can be thinned accordingly. In addition, the thin film battery can be any device that requires a power source in addition to the display device.

이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 명세서에 개시된 실시 예들은 본 발명을 한정하는 것이 아니다. 본 발명의 범위는 아래의 특허청구범위에 의해 해석되어야 하며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 기술도 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석해야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the present invention, and various modifications may be made by those skilled in the art without departing from the technical spirit of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the specification of the present invention are not intended to limit the present invention. The scope of the present invention should be construed by the claims below, and all techniques within the scope equivalent thereto will be construed as being included in the scope of the present invention.

100 : 기판 102 : 돌출부
110 : 제1 스택 110a : 제1 양극 전류 집전체
110b : 제1 양극 110c : 제1 전해질
110d : 제1 음극 110e : 제1 음극 전류 집전체
122 : 제1 절연막 124 : 제2 절연막
130 : 제2 스택 130a : 제2 양극 전류 집전체
130b : 제2 양극 130c : 제2 전해질
130d : 제2 음극 130e : 제2 음극 전류 집전체100: substrate 102: protrusion
110: first stack 110a: first anode current collector
110b: first anode 110c: first electrolyte
110d: first negative electrode 110e: first negative electrode current collector
122: first insulating film 124: second insulating film
130: second stack 130a: second anode current collector
130b: second anode 130c: second electrolyte
130d: second negative electrode 130e: second negative electrode current collector

Claims (21)

상부면에서 하부면으로 갈수록 폭이 넓어지는 다각 기둥 형태를 갖는 다수의 돌출부가 형성된 기판과;
상기 다수의 돌출부를 따라 순차적으로 적층된 양극 전류 집전체, 양극, 전해질, 음극, 음극 전류 집전체를 포함하는 다수의 스택과;
상기 다수의 스택들 사이에 인접한 스택들을 서로 절연시키기 위해 절연 물질로 형성된 다수의 절연막을 포함하며,
상기 다수의 스택들 각각으로부터 연장된 양극 전류 집전체들이 서로 터미널부에서 접합하고, 다수의 스택들 각각으로부터 연장된 음극 전류 집전체들이 서로 터미널부에서 접합하여 병렬접합으로 형성되고,
상기 돌출부는 1~20의 종횡비로 형성되며, 상기 서로 인접한 돌출부의 최외곽층간의 거리는 10㎛~50㎛인 것을 특징으로 하는 다중 접합 박막 전지. A substrate having a plurality of protrusions having a polygonal pillar shape that is widened from an upper surface to a lower surface;
A plurality of stacks including a positive current collector, a positive electrode, an electrolyte, a negative electrode, and a negative current collector sequentially stacked along the plurality of protrusions;
A plurality of insulating films formed of an insulating material to insulate adjacent stacks from each other between the plurality of stacks;
Positive current collectors extending from each of the plurality of stacks are bonded to each other at a terminal portion, negative current collectors extending from each of the plurality of stacks are bonded to each other at a terminal portion and formed in parallel junctions,
The protrusions are formed with an aspect ratio of 1 to 20, and the distance between the outermost layers of the adjacent protrusions is 10 μm to 50 μm. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 다수의 돌출부는 서로 인접한 네 개의 돌출부들의 중심을 이었을 때 사각형 형태로 이루어지도록 연속적으로 배열되는 것을 특징으로 하는 다중 접합 박막 전지.The method of claim 1,
And the plurality of protrusions are continuously arranged to form a quadrangle when centers of four protrusions adjacent to each other. 제1항에 있어서,
상기 다수의 돌출부는 서로 인접한 네 개의 돌출부들의 중심을 이었을 때 마름모 형태로 이루어지도록 연속적으로 배열되는 것을 특징으로 하는 다중 접합 박막 전지.The method of claim 1,
And the plurality of protrusions are continuously arranged to have a rhombus shape when the centers of four protrusions are adjacent to each other. 제1항에 있어서,
상기 다수의 돌출부는 서로 인접한 여섯 개의 돌출부 각각의 중심을 이었을 때 육각형 형태를 이루어지도록 연속적으로 배열되며, 상기 육각형 형태의 배열의 중심부 각각에 하나의 돌출부가 배열되는 것을 특징으로 하는 다중 접합 박막 전지. The method of claim 1,
The plurality of protrusions are continuously arranged to form a hexagon when the center of each of the six protrusions adjacent to each other, one projection is characterized in that one protrusion is arranged in each of the center portion of the hexagonal arrangement. 삭제delete 삭제delete 기판 상에 상부면에서 하부면으로 갈수록 폭이 넓어지는 다각 기둥 형태를 갖는 다수의 돌출부를 형성하는 단계와;
상기 다수의 돌출부를 따라 양극 전류 집전체, 양극, 전해질, 음극, 음극 전류 집전체를 순차적으로 적층하여 요철 형태로 다수의 스택을 형성하는 단계와;
상기 다수의 스택들 사이에 절연 물질로 다수의 절연막을 형성하는 단계를 포함하며,
상기 다수의 스택들의 양극 전류 집전체들은 일부가 터미널부까지 연장하여 상기 양극 전류 집전체들이 서로 터미널부에서 접합하도록 형성하고,
상기 다수의 스택들의 음극 전류 집전체들은 일부가 터미널부까지 연장하여 상기 음극 전류 집전체들이 서로 터미널부에서 접합하여 병렬접합으로 형성하고,
상기 돌출부는 1~20의 종횡비로 형성되며, 상기 서로 인접한 돌출부의 최외곽층간의 거리는 10㎛~50㎛으로 형성하는 것을 특징으로 하는 다중 접합 박막 전지의 제조 방법. Forming a plurality of protrusions having a polygonal pillar shape that becomes wider from an upper surface to a lower surface on a substrate;
Sequentially stacking a positive electrode current collector, a positive electrode, an electrolyte, a negative electrode, and a negative electrode current collector along the plurality of protrusions to form a plurality of stacks in an uneven form;
Forming a plurality of insulating films with an insulating material between the plurality of stacks,
The positive electrode current collectors of the plurality of stacks are formed so that some extend to the terminal portion such that the positive current collectors are bonded to each other at the terminal portion,
The cathode current collectors of the plurality of stacks are partially extended to the terminal portion so that the cathode current collectors are bonded to each other at the terminal portion to form a parallel junction.
The protrusions are formed in an aspect ratio of 1 to 20, and the distance between the outermost layers of the adjacent protrusions is 10 μm to 50 μm. 제11항에 있어서,
상기 다수의 돌출부를 따라 양극 전류 집전체, 양극, 전해질, 음극, 음극 전류 집전체를 순차적으로 적층하여 요철 형태로 다수의 스택을 형성하는 단계는
상기 다수의 돌출부가 형성된 기판 상에 양극 전류 집전체를 제1 섀도우 마스크를 이용하여 적층하며, 상기 양극 전류 집전체를 상기 다수의 돌출부를 따라 요철 형태로 형성하는 단계와;
상기 양극 전류 집전체가 형성된 기판 상에 양극을 제2 섀도우 마스크를 이용하여 적층하며, 상기 양극을 상기 양극 전류 집전체의 적층면을 따라 요철 형태로 형성하는 단계와;
상기 양극이 형성된 기판 상에 전해질을 제3 섀도우 마스크를 이용하여 적층하며, 상기 전해질을 상기 양극의 적층면을 따라 요철 형태로 형성하는 단계와;
상기 전해질이 형성된 기판 상에 음극을 제4 섀도우 마스크를 이용하여 적층하며, 상기 음극을 상기 전해질의 적층면을 따라 요철 형태로 형성하는 단계와;
상기 음극이 형성된 기판 상에 음극 전류 집전체를 제5 섀도우 마스크를 이용하여 적층하며, 상기 음극 전류 집전체를 상기 음극의 적층면을 따라 요철 형태로 형성하는 단계를 포함하며,
상기 각 스택의 동일층은 동일 섀도우 마스크를 이용하여 요철 형태로 순차적으로 적층하여 다수의 스택으로 형성하는 것을 특징으로 하는 다중 접합 박막 전지의 제조 방법. The method of claim 11,
Forming a plurality of stacks in the form of unevenness by sequentially stacking a positive electrode current collector, a positive electrode, an electrolyte, a negative electrode, and a negative electrode current collector along the plurality of protrusions
Stacking a positive electrode current collector on the substrate on which the plurality of protrusions are formed by using a first shadow mask, and forming the positive electrode current collector in an uneven shape along the plurality of protrusions;
Stacking a positive electrode on the substrate on which the positive current collector is formed using a second shadow mask, and forming the positive electrode in the form of irregularities along the stacking surface of the positive current collector;
Stacking an electrolyte on the substrate on which the anode is formed by using a third shadow mask, and forming the electrolyte in the form of irregularities along the stacking surface of the anode;
Stacking a cathode on a substrate on which the electrolyte is formed by using a fourth shadow mask, and forming the cathode on an uneven surface along a stacking surface of the electrolyte;
Stacking a cathode current collector on the substrate on which the cathode is formed by using a fifth shadow mask, and forming the cathode current collector in an uneven shape along a stacking surface of the cathode;
The same layer of each stack is a method of manufacturing a multi-junction thin film battery, characterized in that to form a plurality of stacks by sequentially stacking in a concave-convex shape using the same shadow mask. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제11항에 있어서,
상기 다수의 돌출부는 서로 인접한 네 개의 돌출부들의 중심을 이었을 때 사각형 형태로 이루어지도록 연속적으로 배열되는 것을 특징으로 하는 다중 접합 박막 전지의 제조 방법. The method of claim 11,
The plurality of protrusions is a method of manufacturing a multi-junction thin film battery, characterized in that the continuous arranged so as to form a square when the center of the four protrusions adjacent to each other. 제11항에 있어서,
상기 다수의 돌출부는 서로 인접한 네 개의 돌출부들의 중심을 이었을 때 마름모 형태로 이루어지도록 연속적으로 배열되는 것을 특징으로 하는 다중 접합 박막 전지의 제조 방법. The method of claim 11,
The plurality of protrusions is a method of manufacturing a multi-junction thin film battery, characterized in that arranged in a continuous rhombus shape when the center of the four protrusions adjacent to each other. 제11항에 있어서,
상기 다수의 돌출부는 서로 인접한 여섯 개의 돌출부 각각의 중심을 이었을 때 육각형 형태를 이루어지도록 연속적으로 배열되며, 상기 육각형 형태의 배열의 중심부 각각에 하나의 돌출부가 배열되는 것을 특징으로 하는 다중 접합 박막 전지의 제조 방법. The method of claim 11,
The plurality of protrusions are continuously arranged to form a hexagon when the center of each of the six protrusions adjacent to each other, one protrusion is arranged in each of the center portion of the hexagonal arrangement of the multi-junction thin film battery Manufacturing method. 삭제delete 삭제delete
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