JP2015088754A - 太陽電池及び太陽電池モジュール - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明は、太陽電池及び太陽電池モジュールに関する。【解決手段】本発明の太陽電池モジュールは、半導体基板の背面に形成される複数の第1電極と半導体基板の背面に形成される複数の第2電極、複数の第1電極に接続される第1補助電極、複数の第2電極に接続される第2補助電極と第1補助電極及び第2補助電極の背面に配置される絶縁性部材を含み、半導体基板と絶縁性部材は、それぞれ単品で接続されて一つの一体型個別素子を形成する第1太陽電池と第2太陽電池及び第1太陽電池と第2太陽電池を電気的に互いに接続するインターコネクタとを含む。また、本発明の太陽電池は、半導体基板と、半導体基板の背面に形成される複数の第1電極と、半導体基板の背面から複数の第1電極と離隔して並行するように形成された複数の第2電極と複数の第1電極と接続される第1補助電極と、複数の第2電極と接続される第2補助電極を含む絶縁性部材とを含む。【選択図】図1

Description

本発明は、太陽電池及び太陽電池モジュールに関する。
一般的な太陽電池は、p型とn型のように、互いに異なる導電型(conductive type)の半導体からなる基板(substrate)とエミッタ部(emitter)、そして基板とエミッタ部にそれぞれ接続された電極を備える。この時、基板とエミッタ部の界面にはp−n接合が形成されている。
特に、太陽電池の効率を高めるために、シリコン基板の受光面に電極を形成することなく、シリコン基板の裏面だけでn電極およびp電極を形成した裏面電極型太陽電池セルの研究開発が進められている。このような裏面電極型太陽電池セルを複数接続して電気的に接続するモジュール化技術も進んでいる。
前記のモジュールと技術は、複数の太陽電池セルを金属インターコネクタで電気的に接続する方法と、あらかじめ配線が形成された配線基板を用いて電気的に接続する方法が代表的である。
本発明の目的は、光電変換効率を向上させ、製造方法をさらに簡素化することができる太陽電池及び太陽電池モジュールを提供することにある。
本発明に係る太陽電池モジュールは、半導体基板、半導体基板の背面に形成される複数の第1電極、半導体基板の背面に形成される複数の第2電極、複数の第1電極に接続される第1補助電極、複数の第2電極に接続される第2補助電極、及び第1補助電極と第2補助電極の背面に配置される絶縁性部材をそれぞれ含む第1太陽電池と第2太陽電池及び第1太陽電池と第2太陽電池を電気的に互に接続するインターコネクタとを含み、第1太陽電池と第2太陽電池のそれぞれは 半導体基板と絶縁性部材がそれぞれ単品で接続されて一つの一体型個別素子に形成される。
ここで、太陽電池モジュールは、インターコネクタによって第1太陽電池及び第2太陽電池が互いに接続されるセルストリングの前面の上に位置する前面ガラス基板と前面ガラス基板とセルストリングの間に位置する上部封止材とセルストリングの背面に位置する下部封止材及び下部封止材の背面に位置する背面シートとをさらに含むことができる。
ここで、インターコネクタは、第1太陽電池の半導体基板または第2太陽電池の半導体基板と重畳せずに離隔され得、第1太陽電池及び第2太陽電池のそれぞれの絶縁性部材は、インターコネクタと互に重畳することができ、第1太陽電池の絶縁性部材と第2太陽電池の絶縁性部材は、互いに離隔することができる。
さらに、第1太陽電池の絶縁性部材は、第2太陽電池の半導体基板と、重畳せず、第2太陽電池の絶縁性部材は第1太陽電池の半導体基板と重畳され得ないことがある。
ここでの第1太陽電池及び第2太陽電池それぞれにおいて、絶縁性部材の面積は、半導体基板の面積と同じであるか大きく、半導体基板の面積の2倍より小さいことがある。一例として、絶縁性部材から第1補助電極と第2補助電極が延長される長さ方向の第1方向の長さは、半導体基板の第1方向の長さと同じであるか、長いことがあり、2倍より短いことがある。
また、第1太陽電池及び第2太陽電池それぞれにおいて、第1補助電極と第2補助電極のそれぞれは、第1方向に延長され、第1方向に延長される第1補助電極の端に第1方向と交差する第2方向に伸びている第1補助電極パッドをさらに備え、第1方向に延びる第2補助電極の端に第2方向に伸びている第2補助電極パッドをさらに備えることができる。
ここでの第1太陽電池及び第2太陽電池それぞれにおいて、第2補助電極パッドと第1補助電極パッドのそれぞれは、半導体基板が重畳する第1領域と、半導体基板が重畳しない第2領域を含むことができる。
ここで、第1太陽電池に含まれる第1補助電極パッドと第2太陽電池に含まれる第2補助電極パッドは、互いに離隔することができる。この時、インターコネクタは、第1太陽電池の第1補助電極パッドと第2太陽電池の第2補助電極パッドを電気的に接続させ、第1太陽電池の第2補助電極パッドと第2太陽電池の第1補助電極パッドを電気的に接続させることができる。
さらに具体的に、第1太陽電池及び第2太陽電池のそれぞれにおいて、第1補助電極パッドの第2領域と第2補助電極パッドの第2領域が、インターコネクタと重畳されて接続することができる。
このとき、第1太陽電池及び第2太陽電池のそれぞれにおいて、インターコネクタと第1補助電極パッド、またはインターコネクタと第2補助電極パッドは、第2導電性接着剤によって電気的に接続することができる。しかし、インターコネクタと第1補助電極パッド、またはインターコネクタと第2補助電極パッドは、物理的に直接接触して電気的に接続されることも可能である。
さらに、インターコネクタの前面の表面には凹凸が形成されており、厚さが均一でないことがあり、これとは違って、インターコネクタは、厚さが均一であり、ジグザグ(zigzag)形態を有することも可能である。
また、太陽電池モジュールは、1つの一体型個別素子を形成する複数の太陽電池がインターコネクタによって第1方向に直列に接続されるそれぞれの第1セルストリングと第2セルストリングを含み、第1セルストリングと第2セルストリングを第2方向に直列に接続させる導電性リボン(ribbon)とをさらに含むことができる。
さらに具体的には、第1セルストリングの最後の太陽電池の第1補助電極パッドは、第2セルストリングの最後の太陽電池の第2補助電極パッドと導電性リボンを介して接続されたり、第1セルストリングの最後の太陽電池の第2補助電極パッドは、第2セルストリングの最後の太陽電池の第1補助電極パッドと導電性リボンを介して接続することができる。
このとき、第1セルストリングまたは第2セルストリングの最後の太陽電池において、第1補助電極パッドの前面または第2補助電極パッドの前面にリボンが接続することができる。
しかし、これとは違って、第1セルストリングまたは第2セルストリングの最後の太陽電池において、第1補助電極パッドまたは第2補助電極パッドは、絶縁性部材の背面の一部分まで被覆するように形成されており、リボンは絶縁性部材の背面の一部分に形成された第1補助電極パッドまたは第2補助電極パッドに接続されることも可能である。
また、これとは違って、第1セルストリングまたは第2セルストリングの最後の太陽電池においてリボンが接続される第1補助電極パッドまたは第2補助電極パッドは、絶縁性部材の長さよりさらに長い部分を含み、さらに長い部分にリボンが接続されることも可能である。
また、これとは違って、第1セルストリングまたは第2セルストリングの最後の太陽電池は、第1太陽電池及び第2太陽電池において絶縁性部材が除去された太陽電池であり、最後の太陽電池の第1補助電極パッドまたは第2補助電極パッドの背面の上にリボンが接続されることも可能である。
また、このような太陽電池モジュールに適用される太陽電池の一例は、半導体基板と半導体基板の背面に形成される複数の第1電極と半導体基板の背面から複数の第1電極と離隔して並行するように形成された複数の第2電極と、複数の第1電極と接続される第1補助電極と、複数の第2電極と接続される第2補助電極を含む絶縁性部材とを含み、絶縁性部材と半導体基板は、それぞれ単品で接続されて一つの一体型個別素子を形成する。
ここでの第1太陽電池と第2太陽電池のそれぞれにおいて、絶縁性部材の面積は、半導体基板の面積より同じであるか大きく、半導体基板の面積の2倍より小さいことがある。一例として、絶縁性部材において第1補助電極と第2補助電極が延長される長さ方向の第1方向の長さは、半導体基板の第1方向の長さと同じであるか、長いことがあり、2倍より短いこともある。
このように、第1補助電極と第2補助電極のそれぞれは、第1方向に延長され、第1方向に延長される第1補助電極の端に第1方向と交差する第2方向に伸びている第1補助電極パッドをさらに備え、第1方向に延びる第2補助電極の端に第2方向に伸びている第2補助電極パッドをさらに備えることができる。
また、第1補助電極と第2補助電極のそれぞれの厚さは、複数の第1電極と複数の第2電極のそれぞれの厚さより厚いことができる。
ここで、第1電極と第1補助電極との間、及び第2電極と第2補助電極との間には、第1導電性接着剤によって互いに電気的に接続することができ、第1電極と第2電極との間、及び第1補助電極と第2補助電極との間には、絶縁層が形成されることができる。
具体的一例として、第1補助電極と第2補助電極のそれぞれは、複数で形成され、第1方向に伸びており、複数の第1電極と複数の第2電極のそれぞれは、第1方向または第2方向に長く伸びている場合、第1補助電極のそれぞれの少なくとも一部分は、複数の第1電極と重畳された部分で、第1導電性接着剤によって接続され、複数の第2補助電極のそれぞれの少なくとも一部分は、複数の第2電極と重畳された部分で、第1導電性接着剤によって接続することができる。
また、他の一例として、第1補助電極と第2補助電極のそれぞれは、一つのシート電極(sheet electrode)で形成され、互いに離隔して位置することができ、このような場合、一つの第1補助電極と、複数の第1電極は、互いに重畳された部分で、第1導電性接着剤によって互いに接続され、一つの第2補助電極と複数の第2電極は、互いに重畳された部分で、第1導電性接着剤によって互いに接続され、一つの第1補助電極と複数の第2電極は、互いに重畳された部分で絶縁層によって互いに絶縁され、一つの第2補助電極と複数の第2電極は、互いに重畳された部分で絶縁層によって互いに絶縁することができる。
このように、本発明に係る太陽電池は、一つの半導体基板の背面に相対的に厚く形成された第1補助電極と第2補助電極が形成され、太陽電池の効率、製造工程及び歩留まりをさらに向上させることができる。
さらに、本発明に係る太陽電池モジュールは、半導体基板と絶縁性部材が、それぞれ単品で接続され一つの一体型個別素子で形成される太陽電池を利用することにより、太陽電池モジュールの製造工程をさらに単純化することができ、工程の一部太陽電池の欠陥の時、容易に入れ替えすることができ、太陽電池モジュールの歩留まりをさらに向上させることができる。
添付した図面を参考にして本発明の実施の形態について詳細に説明する。
本発明に係る太陽電池モジュールの一例を説明するための図である。 図1に示した太陽電池モジュールに適用することができる太陽電池の一例を説明するための図である。 図1に示した太陽電池モジュールに適用することができる太陽電池の一例を説明するための図である。 図1の太陽電池モジュールにおいて、半導体基板と絶縁性部材が、それぞれ単品で形成された一つの一体型個別素子の第1実施の形態を説明するための図である。 図1の太陽電池モジュールにおいて、半導体基板と絶縁性部材が、それぞれ単品で形成された一つの一体型個別素子の第1実施の形態を説明するための図である。 図1の太陽電池モジュールにおいて、半導体基板と絶縁性部材が、それぞれ単品で形成された一つの一体型個別素子の第1実施の形態を説明するための図である。 図1の太陽電池モジュールにおいて、半導体基板と絶縁性部材が、それぞれ単品で形成された一つの一体型個別素子の第1実施の形態を説明するための図である。 図1の太陽電池モジュールにおいて、半導体基板と絶縁性部材が、それぞれ単品で形成された一つの一体型個別素子の第1実施の形態を説明するための図である。 図1の太陽電池モジュールにおいて、半導体基板と絶縁性部材が、それぞれ単品で形成された一つの一体型個別素子の第1実施の形態を説明するための図である。 図1の太陽電池モジュールにおいて、半導体基板と絶縁性部材が、それぞれ単品で形成された一つの一体型個別素子の第2実施の形態を説明するための図である。 図1の太陽電池モジュールにおいて、半導体基板と絶縁性部材が、それぞれ単品で形成された一つの一体型個別素子の第2実施の形態を説明するための図である。 図1の太陽電池モジュールにおいて、半導体基板と絶縁性部材が、それぞれ単品で形成された一つの一体型個別素子の第2実施の形態を説明するための図である。 図1の太陽電池モジュールにおいて、半導体基板と絶縁性部材が、それぞれ単品で形成された一つの一体型個別素子の第2実施の形態を説明するための図である。 図1の太陽電池モジュールにおいて、半導体基板と絶縁性部材が、それぞれ単品で形成された一つの一体型個別素子の第2実施の形態を説明するための図である。 図1の太陽電池モジュールにおいて、半導体基板と絶縁性部材が、それぞれ単品で形成された一つの一体型個別素子の第2実施の形態を説明するための図である。 図1の太陽電池モジュールにおいて、半導体基板と絶縁性部材が、それぞれ単品で形成された一つの一体型個別素子の第3実施の形態を説明するための図である。 図1の太陽電池モジュールにおいて、半導体基板と絶縁性部材が、それぞれ単品で形成された一つの一体型個別素子の第3実施の形態を説明するための図である。 図1の太陽電池モジュールにおいて、半導体基板と絶縁性部材が、それぞれ単品で形成された一つの一体型個別素子の第3実施の形態を説明するための図である。 図1の太陽電池モジュールにおいて、半導体基板と絶縁性部材が、それぞれ単品で形成された一つの一体型個別素子の第3実施の形態を説明するための図である。 図1の太陽電池モジュールにおいて、半導体基板と絶縁性部材が、それぞれ単品で形成された一つの一体型個別素子の第3実施の形態を説明するための図である。 図1の太陽電池モジュールにおいて、半導体基板と絶縁性部材が、それぞれ単品で形成された一つの一体型個別素子の第3実施の形態を説明するための図である。 図1の太陽電池モジュールにおいて、半導体基板と絶縁性部材が、それぞれ単品で形成された一つの一体型個別素子の第4実施の形態を説明するための図である。 図1の太陽電池モジュールにおいて、半導体基板と絶縁性部材が、それぞれ単品で形成された一つの一体型個別素子の第4実施の形態を説明するための図である。 図1の太陽電池モジュールにおいて、半導体基板と絶縁性部材が、それぞれ単品で形成された一つの一体型個別素子の第4実施の形態を説明するための図である。 図1の太陽電池モジュールにおいて、半導体基板と絶縁性部材が、それぞれ単品で形成された一つの一体型個別素子の第4実施の形態を説明するための図である。 図1の太陽電池モジュールから1つの一体型個別素子を形成するために半導体基板と絶縁性部材を接続する方法に係る第1実施の形態を説明するための図である。 図1の太陽電池モジュールから1つの一体型個別素子を形成するために半導体基板と絶縁性部材を接続する方法に係る第1実施の形態を説明するための図である。 図1の太陽電池モジュールから1つの一体型個別素子を形成するために半導体基板と絶縁性部材を接続する方法に係る第1実施の形態を説明するための図である。 図1の太陽電池モジュールにおいて1つの一体型個別素子を形成するために半導体基板と絶縁性部材を接続する方法に係る第2実施の形態を説明するための図である。 図1の太陽電池モジュールにおいて1つの一体型個別素子を形成するために半導体基板と絶縁性部材を接続する方法に係る第2実施の形態を説明するための図である。 図1の太陽電池モジュールにおいて1つの一体型個別素子を形成するために半導体基板と絶縁性部材を接続する方法に係る第2実施の形態を説明するための図である。 図1に示した太陽電池モジュールにおいてインターコネクタ(IC)を介して1つの一体型個別素子で形成された各太陽電池を互いに接続した構造を説明するための図である。 図1に示した太陽電池モジュールにおいてインターコネクタ(IC)を介して1つの一体型個別素子で形成された各太陽電池を互いに接続した構造を説明するための図である。 図1に示した太陽電池モジュールにおいてインターコネクタ(IC)を介して1つの一体型個別素子で形成された各太陽電池を互いに接続した構造を説明するための図である。 図1に示した太陽電池モジュールにおいてインターコネクタ(IC)を介して1つの一体型個別素子で形成された各太陽電池を互いに接続した構造の他の例を説明するための図である。 図1に示した太陽電池モジュールにおいて光学的利得を高めるために、第1実施の形態に係るインターコネクタ(IC)を説明するための図である。 図1に示した太陽電池モジュールにおいて光学的利得の向上と共に絶縁性部材の熱膨張伸縮に対応するために、第2実施の形態に係るインターコネクタ(IC)を説明するための図である。 図1に示した太陽電池モジュールの全体の平面構造に関する一例を説明するための図である。 図28の29‐29ラインに沿った断面を示したものであり、導電性リボンの接続のために、セルストリングで最後の太陽電池の構造を変更した第1〜第3実施の形態を説明するための図である。 図28の29‐29ラインに沿った断面を示したものであり、導電性リボンの接続のために、セルストリングで最後の太陽電池の構造を変更した第1〜第3実施の形態を説明するための図である。 図28の29‐29ラインに沿った断面を示したものであり、導電性リボンの接続のために、セルストリングで最後の太陽電池の構造を変更した第1〜第3実施の形態を説明するための図である。 図28に係る太陽電池モジュールにおいて、導電性リボンの接続のために、セルストリングで最後の太陽電池に含まれる絶縁性部材を除去した第4実施の形態を説明するための図である。 図28に係る太陽電池モジュールにおいて、導電性リボンの接続のために、セルストリングで最後の太陽電池に含まれる絶縁性部材を除去した第4実施の形態を説明するための図である。 図28に係る太陽電池モジュールにおいて、最後の太陽電池の構造を変更しない第5実施の形態を説明するための図である。 図28に係る太陽電池モジュールにおいて、最後の太陽電池の構造を変更しない第5実施の形態を説明するための図である。 本発明に係る太陽電池を一つの一体型個別素子で製造する方法と、セルストリングを製造する方法の一例について説明するための図である。 本発明に係る、太陽電池を一つの一体型個別素子で製造する方法と、セルストリングを製造する方法の一例について説明するための図である。 本発明に係る太陽電池を一つの一体型個別素子で製造する方法と、セルストリングを製造する方法の一例について説明するための図である。 本発明に係る太陽電池を一つの一体型個別素子で製造する方法と、セルストリングを製造する方法の一例について説明するための図である。 本発明に係る太陽電池を一つの一体型個別素子で製造する方法と、セルストリングを製造する方法の一例について説明するための図である。 本発明に係る太陽電池を一つの一体型個別素子で製造する方法と、セルストリングを製造する方法の一例について説明するための図である。 本発明に係る太陽電池を一つの一体型個別素子で製造する方法と、セルストリングを製造する方法の一例について説明するための図である。 図1及び図28に示された太陽電池モジュールの製造方法に係る第1実施の形態を説明するための図である。 図1及び図28に示された太陽電池モジュールの製造方法に係る第1実施の形態を説明するための図である。 図1及び図28に示された太陽電池モジュールの製造方法に係る第1実施の形態を説明するための図である。 図1及び図28に示された太陽電池モジュールの製造方法に係る第1実施の形態を説明するための図である。 図1及び図28に示された太陽電池モジュールの製造方法に係る第1実施の形態を説明するための図である。 図1及び図28に示された太陽電池モジュールの製造方法に係る第1実施の形態を説明するための図である。 図1及び図28に示された太陽電池モジュールの製造方法に係る第1実施の形態を説明するための図である。 図1及び図28に示された太陽電池モジュールの製造方法に係る第2実施の形態を説明するための図である。 図1及び図28に示された太陽電池モジュールの製造方法に係る第2実施の形態を説明するための図である。 図1及び図28に示された太陽電池モジュールの製造方法に係る第3実施の形態を説明するための図である。 図1及び図28に示された太陽電池モジュールの製造方法に係る第3実施の形態を説明するための図である。 図1及び図28に示された太陽電池モジュールの製造方法に係る第3実施の形態を説明するための図である。 図1及び図28に示された太陽電池モジュールの製造方法に係る第3実施の形態を説明するための図である。 図1及び図28に示された太陽電池モジュールの製造方法に係る第3実施の形態を説明するための図である。 図1及び図28に示された太陽電池モジュールの製造方法に係る第3実施の形態を説明するための図である。 図1及び図28に示された太陽電池モジュールの製造方法に係る第3実施の形態を説明するための図である。
以下では、添付した図面を参考にして本発明の実施の形態について本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳細に説明する。しかし、本発明は、さまざまな形で実現することができ、ここで説明する実施の形態に限定されない。そして図面で本発明を明確に説明するために説明と関係ない部分は省略し、明細書全体を通じて類似の部分には同様の符号を付与した。
以下において、前面とは、直射光が入射される半導体基板の一面または前面ガラス基板の一面で有り得、背面とは、直射光が入射されないか、または、直射光ではなく、反射光が入射することができる半導体基板及び前面ガラス基板の一面の反対面で有り得る。
以下では、添付した図面を参考にして本発明の実施の形態に係る太陽電池及び太陽電池モジュールについて説明する。
図1は、本発明に係る太陽電池モジュールの一例を説明するための図である。
図1に示すように、本発明に係る太陽電池モジュールは、前面ガラス基板(FG)、上部封止材(EC1)、第1太陽電池(Cell-a)と、第2太陽電池(Cell-b)を含む、複数の太陽電池、第1太陽電池(Cell-a)と、第2太陽電池(Cell-b)を電気的に互いに接続するインターコネクタ(IC)、下部封止材(EC2)、及び背面シート(BS)を含むことができる。
このような図1では説明のために、太陽電池モジュールを前面ガラス基板(FG)、上部封止材(EC1)、複数の太陽電池、下部封止材(EC2)、背面シート(BS)が上下に離隔されたものと示したが、このような太陽電池モジュールの構成要素は、ラミネート加工過程により太陽電池モジュールの各構成要素間の上下に離隔された空間がなく、全体が一体化することができる。
ここで、第1太陽電池(Cell-a)と、第2太陽電池(Cell-b)を含む複数の太陽電池のそれぞれは、半導体基板110の背面に形成される複数の第1電極C141、半導体基板110の背面に形成される複数の第2電極C142、複数の第1電極C141に接続される第1補助電極P141、複数の第2電極C142に接続される第2補助電極P142、及び第1補助電極P141及び第2補助電極P142の背面に配置される絶縁性部材200を含む。これに対する詳細な説明は後述する。
このような、第1太陽電池(Cell-a)と、第2太陽電池(Cell-b)を含む複数の太陽電池のそれぞれは、半導体基板110と絶縁性部材200は、それぞれ単品で接続されて一つの個別素子を形成することができる。
すなわち、複数の太陽電池の内、少なくとも第1太陽電池(Cell-a)と、第2太陽電池(Cell-b)のそれぞれは、一つの絶縁性部材200に1つの半導体基板110だけ付着して接続することができ、これにより、第1太陽電池(Cell-a)と、第2太陽電池(Cell-b)のそれぞれは、一つの絶縁性部材200と1つの半導体基板110が一体化された一つの個別素子で形成することができる。
さらに、このように一つの一体型個別素子に形成される第1太陽電池(Cell-a)と、第2太陽電池(Cell-b)のそれぞれは、インターコネクタ(IC)によって電気的に互いに接続することができる。
さらに、第1太陽電池(Cell-a)と、第2太陽電池(Cell-b)を含む複数の太陽電池それぞれがインターコネクタ(IC)によって互に接続され、セルストリングに形成することができる。
このような第1太陽電池(Cell-a)と、第2太陽電池(Cell-b)それぞれの詳細構造と1つの絶縁性部材200に1つの半導体基板110を一体化して1つの個別素子を形成する方法及びインターコネクタ(IC)によって、複数の太陽電池が接続されたセルストリングの構造の具体的な説明は、前面ガラス基板(FG)、上部封止材(EC1)、下部封止材(EC2)、及び背面シート(BS)について先に説明し、以後説明する。
図1に示すように、前面ガラス基板(FG)は、インターコネクタ(IC)によって、第1太陽電池(Cell-a)と第2太陽電池(Cell-b)が互いに接続されるセルストリングの前面の上に位置することができ、透過率が高く、破損を防止するために、強化ガラスなどで形成することができる。このとき、強化ガラスは、鉄成分の含有量が低い低鉄分強化ガラス(low iron tempered glass)で有り得、示されてはいないが、光の散乱効果を高めるために、内側面は、エンボス加工(embossing)処理を行うことができる。
上部封止材(EC1)は、前面ガラス基板(FG)とセルストリングの間に位置することができ、下部封止材(EC2)は、セルストリングの背面、すなわち背面シート(BS)とセルストリングの間に位置することができる。
このような上部封止材(EC1)と下部封止材(EC2)は、湿気の浸透による金属の腐食などを防止し、太陽電池モジュール100を衝撃から保護する材質で形成することができる。
このような上部封止材(EC1)と下部封止材(EC2)は、図1に示すように、複数の太陽電池の前面と背面にそれぞれ配置された状態でラミネート工程(lamination process)の際に、複数の太陽電池と一体化することができる。
このような上部封止材(EC1)及び下部封止材(EC2)は、エチレンビニルアセタート(EVA、ethylene vinyl acetate)などで成り得る。
さらに、背面シート(BS)は、シート状で下部封止材(EC2)の背面に位置し、太陽電池モジュールの背面に水分が浸透することを防止することができ、背面シート(BS)の代わりにガラス基板が使用することもあるが、背面シート(BS)が使用される場合は、太陽電池モジュールの製造コストと重量をさらに軽減することができる。
このように、背面シート(BS)がシート状に形成された場合は、EP/PE/FP(fluoropolymer/ polyeaster/ fluoropolymer)のような絶縁物質から形成することができる。
以下では、前述した第1太陽電池(Cell-a)と第2太陽電池(Cell-b)のそれぞれの詳細な構造について説明する。
図2及び図3は、図1に示した太陽電池モジュールに適用することができる太陽電池の一例を説明するための図である。
図2は、本発明の一例に係る太陽電池の一部斜視図の一例であり、図3は図2に示した太陽電池を3−3線に沿って切って示した断面図である。
図2及び図3を参考にすると、本発明に係る太陽電池の一例(1)は、半導体基板110、反射防止膜130、エミッタ部121、背面電界部(back surface field ; BSF、172)、複数の第1電極C141、複数の第2電極C142、第1補助電極P141、第2補助電極P142と、絶縁性部材200を備えることができる。
ここで、反射防止膜130と背面電界部172は省略されることもあり、さらに、反射防止膜130と、光が入射される半導体基板110との間に位置し、半導体基板110と同じ導電型の不純物が半導体基板110より高い濃度で含有された不純物部である前面電界部をさらに具備することも可能である。
以下では、図2及び図3に示すように、反射防止膜130と背面電界部172が含まれたことを一例として説明する。
半導体基板110は、第1導電型、例えば、n型導電型のシリコンからなる半導体基板110で有り得る。このような半導体基板110は、シリコンから形成されるウエハに第1導電型の不純物がドーピングされて形成されることがある。
このような半導体基板110の上部表面は、テクスチャリングされ凹凸面のテクスチャリング表面(textured surface)を有する。反射防止膜130は、半導体基板110の入射面上部に位置し、1層、または複数層からなることができ、水素化されたシリコン窒化膜(SiNx:H)等からなることができる。さらに追加的に、半導体基板110の前面に前面電界部などがさらに形成されることも可能である。
エミッタ部121は、前面と向き合っている半導体基板110の背面内に互いに離隔されて位置し、互いに並行する方向に伸びている。このようなエミッタ部121は、複数で有り得、複数のエミッタ部121は、半導体基板110の導電型と反対の第2導電型で有り得る。
このような複数のエミッタ部121は、結晶質シリコン半導体基板110の導電型と反対の第2導電型であるp型の不純物が拡散工程を介して高濃度で含有されて形成されることができる。
背面電界部172は、半導体基板110の背面内部に複数が位置することができ、複数のエミッタ部121と並行する方向に離隔されて形成され、複数のエミッタ部121と同じ方向に伸びている。したがって、図2及び図3に示すように、半導体基板110の背面で複数のエミッタ部121と複数の背面電界部172は交互に位置する。
複数の背面電界部172は、半導体基板110と同じ導電型の不純物が半導体基板110より高濃度に含有した不純物、例えば、n++部である。このような複数の背面電界部172は、結晶質シリコン半導体基板110と同じ導電型の不純物(n++)が拡散工程を介して高濃度で含んで形成されることができる。
複数の第1電極C141は、複数のエミッタ部121と、それぞれ物理的及び電気的に接続され、複数のエミッタ部121に沿って延びる。
したがって、複数のエミッタ部121が第1方向に沿って形成された場合、複数の第1電極C141も、第1方向に沿って形成されることがあり、複数のエミッタ部121が第2方向に沿って形成された場合、複数の第1電極C141も、第1方向に沿って形成することができる。
また、複数の第2電極C142は、背面電界部172を介して、半導体基板110と、それぞれ物理的及び電気的に接続され、複数の背面電界部172に沿って延びる。
ここで、半導体基板110の背面上で第1電極C141と第2電極C142は、互いに物理的に分離され、電気的に隔離されている。
したがって、複数の背面電界部172が第1方向に形成された場合、複数の第2電極C142は、複数の第1電極C141と離隔され、第1方向に形成され得、複数の背面電界部172が第2方向に形成された場合、複数の第2電極C142は、複数の第1電極C141と離隔され、第2方向に形成することができる。
したがって、エミッタ部121上に形成された第1電極C141は、当該エミッタ部121方向に移動した電荷、例えば、正孔を収集し、背面電界部172上に形成された第2電極C142は、当該背面電界部172方向に移動した電荷、例えば、電子を収集する。
第1補助電極P141は、複数の第1電極C141の背面に電気的に接続され形成されることができる。このような第1補助電極P141は、複数で形成されることもあり、一つのシート電極状で形成することもある。
ここで、第1補助電極P141が複数で形成された場合、第1補助電極P141は、複数の第1電極C141と同じ方向に形成されることもあり、交差する方向に形成されることもある。
このような第1補助電極P141は、第1電極C141と重畳する部分で互いに電気的に接続することができる。
第2補助電極P142は、複数の第2電極C142の背面に電気的に接続されて形成されることができる。
このような第2補助電極P142も複数で形成されることもあり、一つのシース電極状で形成することもある。
ここで、第2補助電極P142が複数で形成された場合、第2補助電極P142は、複数の第2電極C142と同じ方向に形成されることもあり、交差する方向に形成されることもある。
このように、第2補助電極P142は、第2電極C142と重畳する部分で互いに電気的に接続することができる。
このような第1補助電極P141と第2補助電極P142の材質は、Cu、Au、Ag、Alの内の少なくともいずれか1つを含みから形成することができる。
さらに、前述した第1補助電極P141は、第1導電性接着剤CA1を介して第1電極C141に電気的に接続することができ、第2補助電極P142は、第1導電性接着剤CA1を介して第2電極C142に電気的に接続することができる。
このような第1導電性接着剤CA1の材質は、導電性材質であれば、特別な制限はないが、好ましくは、相対的に低い温度である130℃〜250℃でも融点が形成される導電性物質であれば十分であり、一例として、ソルダペースト(solder paste)、金属粒子を含む導電性接着剤、カーボンナノチューブ(carbon nano tube、CNT)、カーボンを含む導電性粒子、ワイアー、 ニードル(needle)などを利用することができる。
また、前述した第1電極C141と第2電極C142との間及び第1補助電極P141と第2補助電極P142との間には、短絡を防止する絶縁層(IL)が位置することができる。このような絶縁層(IL)は、エポキシ樹脂で有り得る。
さらに、図2及び図3では、第1電極C141と、第1補助電極P141が、重畳され、第2電極C142と第2補助電極P142が重畳する場合のみ示してあるが、これとは違って第1電極C141と第2補助電極P142が重畳することができ、第2電極C142と、第1補助電極P141が重畳されて位置することもできる。このような場合、第1電極C141と第2補助電極P142との間、及び第2電極C142と第2補助電極P142との間には、短絡を防止するために絶縁層(IL)が位置することができる。
さらに、図2及び図3では、第1補助電極P141と第2補助電極P142が複数である場合を一例として示しているが、これとは違って、第1補助電極P141と第2補助電極P142は、一つのシート電極(sheet electrode)として形成することもできる。
このような第1補助電極P141と第2補助電極P142は、半導体製造工程が利用されず、第1導電性接着剤CA1に130℃〜250℃の間の熱と圧力を加える熱処理工程によって形成することができる。
さらに、図2及び図3には示されてはいないが、第1補助電極P141の端には、太陽電池の直列接続のための第1補助電極パッドPP141が電気的に接続されて形成されることがあり、第2補助電極P142の端には、太陽電池の直列接続のための第2補助電極パッドPP142が電気的に接続されて形成されることができる。このような第1補助電極パッドPP141と第2補助電極パッドPP142の材質と厚さは、第1補助電極P141と第2補助電極P142と同じで有り得る。
絶縁性部材200は、第1補助電極P141と第2補助電極P142の背面に配置することができる。
このような絶縁性部材200の材質は、絶縁性材質であれば特に制限はないが、相対的に融点が第1導電性接着剤CA1より高いことが望ましく、一例として、絶縁性部材200の融点は300℃以上となる絶縁性材質で形成することができる。さらに具体的には、例えば、高温に対して耐熱性があるポリイミド (polyimide) 、ガラスエポキシ(epoxy-glass)、ポリエステル (polyester) 、BT(bismaleimide triazine)樹脂の内の少なくとも一つの材質を含んで形成することができる。
このような絶縁性部材200は、柔軟な(flexible)フィルム状に形成したり、柔軟でない硬いプレート(plate)状に形成することができる。
このような本発明に係る太陽電池において、絶縁性部材200と半導体基板110は、それぞれ単品で接続されて一つの個別素子で形成することができる。つまり、1つの絶縁性部材200に付着されて接続される半導体基板110は、一つで有り得、このような一つの絶縁性部材200と1つの半導体基板110は、互いに付着され一つの一体型個別素子に形成され一つの太陽電池セルを形成することができる。
さらに具体的に説明すると、一つの絶縁性部材200と1つの半導体基板110を互いに付着して1つの一体型個別素子に形成する工程により、1つの半導体基板110の背面に形成された複数の第1電極C141と、複数の第2電極C142のそれぞれは、一つの絶縁性部材200の前面に形成された第1補助電極P141と第2補助電極P142と付着されて電気的で互いに接続することができる。これに対するさらに具体的な説明は後述する。
このような本発明に係る太陽電池において、第1補助電極P141と第2補助電極P142のそれぞれの厚さ(T2)は、第1電極C141及び第2電極C142のそれぞれの厚さ(T1)より大きくなることがある。一例として、第1補助電極P141と第2補助電極P142のそれぞれの厚さ(T2)は、10μm〜900μm間に形成することができる。
ここで、第1補助電極P141と第2補助電極P142のそれぞれの厚さ(T2)を10μmより大きくすることは、適切な最小抵抗を確保するためであり、900μmより小さくすることは、適切な最小抵抗を確保した状態で、必要以上の厚さで形成されないようにして、製造コストを削減するためである。
このように、第1補助電極P141と第2補助電極P142の厚さ(T2)を第1電極C141と第2電極C142のそれぞれの厚さ(T1)より大きくすることにより、太陽電池の製造工程の時間をさらに短縮することができ、第1電極C141と第2電極C142を半導体基板110の背面に直接形成することより基板に対する熱膨張ストレスをさらに軽減させることができ、太陽電池の効率をさらに向上させることができる。
さらに具体的な説明すれば次の通りである。
一般的に、半導体基板の背面に形成されるエミッタ部、背面電界部、エミッタ部に接続される第1電極と背面電界部に接続される第2電極は半導体工程によって形成されることがあり、このような半導体工程中、第1電極と第2電極は、半導体基板の背面に直接接触したり、非常に近接して、主にめっき、PVD蒸着または高温の熱処理過程で形成することができる。
このような場合、第1電極と第2電極の抵抗を十分に低く確保するためには、第1電極と第2電極の厚さを十分に厚く形成しなければならない。
しかし、第1電極と第2電極の厚さを厚く形成する場合、導電性金属物質を含む第1電極と第2電極の熱膨張係数が半導体基板110の熱膨張係数よりも過度に大きくなることがある。
したがって半導体基板110の背面に高温の熱処理過程で第1電極及びと第2電極を形成する工程中に、第1電極と第2電極が収縮するときに、半導体基板110が熱膨張ストレスを耐えられず、半導体基板110に亀裂(fracture)やクラック(crack)が発生する可能性が大きくなり、これにより、太陽電池の製造工程の歩留まりが低下したり、太陽電池の効率が低下することがある。
さらに、第1電極または第2電極をめっきやPVD蒸着で形成する場合、第1電極または第2電極の成長速度が非常に小さく、太陽電池の製造工程の時間が過度に延びることができる。
しかし、本願発明に係る太陽電池1は、半導体基板110の背面に相対的に薄い厚さ(T1)で第1電極C141と第2電極C142を形成した状態で、絶縁性部材200の前面に、相対的に厚い厚さ(T2)で形成された第1補助電極P141と第2補助電極P142を第1電極C141及び第2電極C142と重畳するように位置させた後に、第1導電性接着剤CA1に相対的に低い130℃〜250℃の間の熱と圧力を加える熱処理工程で一つの絶縁性部材200と1つの半導体基板110を互いに付着して1つの一体型個別素子で形成することができ、半導体基板110に亀裂(fracture)やクラック(crack)が発生することを防止することができ、同時に、半導体基板110の背面に形成される電極の抵抗を大幅に下げることができる。
さらに、本発明に係る太陽電池1は、第1電極C141と第2電極C142の厚さ(T1)を相対的に薄く、相対的に工程時間が長い半導体製造工程の時間を最小にすることができ、一度の熱処理工程で、第1電極C141と、第1補助電極P141を、第2電極C142と第2補助電極P142を互いに接続させることができ、太陽電池の製造工程の時間をさらに短縮することができる。
このとき、絶縁性部材200は、第1補助電極P141と第2補助電極P142を半導体基板110の背面に形成された第1電極C141と第2電極C142に接着させる際に、工程をさらに容易とする役割をする。
すなわち、半導体製造工程で、第1電極C141と第2電極C142が形成された半導体基板110の背面に第1補助電極P141と第2補助電極P142が形成された絶縁性部材200の前面を付着させ接続させる際に、絶縁性部材200は、整列工程や接着工程をさらに容易にすることができる。
このような方法で製造された本発明に係る太陽電池1で第1補助電極P141を介して収集された正孔と第2補助電極P142を介して収集された電子は、外部の回路装置を介して外部装置の電力として用いることができる。
このように、背面接合構造の太陽電池の動作は次の通りである。
太陽電池1に光が照射されて反射防止膜130を通過して半導体基板110に入射されると、光エネルギーによって半導体基板110から電子-正孔対が発生する。
これらの電子-正孔対は、半導体基板110とエミッタ部121のp−n接合によって互いに分離されて正孔は、p型の導電型を有する複数のエミッタ部121方向に移動し、電子はn型の導電型を有する複数の背面電界部172方向に移動して、それぞれ第1補助電極P141と第2補助電極P142によって収集される。このような第1補助電極P141と第2補助電極P142を導線で接続すると、電流が流れるようになり、これを外部で電力として用いることになる。
これまでは、半導体基板110が単結晶シリコン半導体基板110であり、エミッタ部121と背面電界部172が拡散工程を介して形成された場合を例に説明した。
しかし、これとは違ってエミッタ部121と背面電界部172が非晶質シリコン材質で形成された背面接合ハイブリッド(hybrid)太陽電池や、エミッタ部121が半導体基板110の前面に位置し、半導体基板110に形成された複数のビアホールを介して半導体基板110の背面に形成された第1電極C141と接続されるMWT構造の太陽電池においても、本発明が同様に適用することができる。
以下では、一つの半導体基板110と1つの絶縁性部材200が互いに一体に接続されて一つの個別素子で形成されるさまざまな実施の形態について説明する。
図4〜図7Cは、図1の太陽電池モジュールにおいて、半導体基板と絶縁性部材が、それぞれ単品で形成された一つの一体型個別素子に関する第1実施の形態を説明するための図である。
図4の(a)は、第1電極C141と第2電極C142が背面に配置される半導体基板110の一例を説明するための図であり、図4の(b)は、図4の(a)において4(b)−4(b)のラインに沿った断面図であり、図4の(c)は、第1補助電極P141と第2補助電極P142が前面に配置される絶縁性部材200の一例を説明するための図であり、図4の(d)は、図4の(c)において4(d)−4(d)ラインに沿った断面図である。
図4〜図7Cに示された太陽電池は、前述した太陽電池が適用されることができる。さらに、他にも、半導体基板110の背面に第1電極C141と第2電極C142が位置する太陽電池は、どのような太陽電池でも適用が可能である。
図4の(a)及び(b)に示すような一つの半導体基板110の背面に図4の(c)及び(d)に示すような一つの絶縁性部材200の前面が付着されて接続されることにより、本発明に係る太陽電池は、一つの一体型個別素子を形成することができる。
このとき、図4の(a)及び(b)に示すように、半導体基板110の背面には、複数の第1電極C141と、複数の第2電極C142が互いに離隔され第1方向(x)に長く形成することができる。
ここで、第1電極C141と第2電極C142の幅が互いに等しい場合を一例として示したが、これと違って、第1電極C141と第2電極C142の幅が互いに異なるように形成することもできる。
さらに、本発明に係る絶縁性部材200の前面には、図4の(c)及び(d)に示すように、複数の第1補助電極 P141と、複数の第2補助電極P142が互いに離隔され、第1方向(x)に長く形成することができる。
さらに、絶縁性部材200の前面において第1方向(x)に形成された複数の第1補助電極P141の端には、第2方向に伸びている第1補助電極パッドPP141がさらに備えされ、第1補助電極パッドPP141は、複数の第1補助電極P141の端に接続することができる。
また、絶縁性部材200の前面において第1方向(x)に形成された複数の第2補助電極P142の端には、第2方向に伸びている第2補助電極パッドPP142をさらに備え、第2補助電極パッドPP142は、複数の第2補助電極P142の端に接続することができる。
ここで、第1補助電極パッドPP141と第2補助電極パッドPP142それぞれの第1方向(x)への端は、図4の(c)に示すように、一例として、絶縁性部材200の端まで形成することができる。しかし、必ずしもこれに限定されるものではなく、図4の(c)に示すものと違って、第1補助電極パッドPP141と第2補助電極パッドPP142のそれぞれの第1方向(x)への端が絶縁部材200の端よりさらに突出して形成することも可能である。
さらに、以下の半導体基板110と絶縁性部材200がそれぞれ単品で形成された一つの一体型個別素子に関する第2実施の形態乃至第4実施の形態においては、説明の便宜上、第1補助電極パッドPP141と第2補助電極パッドPP142のそれぞれの端が絶縁性部材200の端まで形成された場合を一例として説明したが、前述したように、第2実施の形態〜第4実施の形態においても、第1補助電極パッドPP141と第2補助電極パッドPP142それぞれの端が絶縁性部材200の端よりさらに突出して形成することができる。
さらに、第1補助電極パッドPP141と第2補助電極パッドPP142のそれぞれの端が絶縁性部材200の端よりさらに突出して形成される場合は、図24でさらに具体的に説明する。
ここで、第1補助電極P141と第2補助電極パッドPP142は、互いに離隔され、第2補助電極P142と第1補助電極パッドPP141は、互いに離隔することができる。
したがって、絶縁性部材200の前面に形成された第1補助電極P141と第1補助電極パッドPP141は一つの櫛(comb)の形状を形成し、第2補助電極P142と第2補助電極パッドPP142は、他の一つの櫛(comb)の形状を形成しながら、二つの櫛が向かい合っている形とすることができる。
したがって、絶縁性部材200の前面において、第1方向(x)の両端の内一端には、第2方向(y)に第1補助電極パッドPP141が形成され、他端には、第2補助電極パッドPP142をそれぞれ第2方向(y)に形成することができる。このような第1補助電極パッドPP141と第2補助電極パッドPP142には、太陽電池を互いに接続するためのインターコネクタ(IC)が電気的に接続されたり、複数の太陽電池が直列接続されたセルストリングを互いに接続するためのリボンが電気的に接続することができる。
このような第1補助電極P141と第2補助電極P142のそれぞれの厚さ(T2)は、複数の第2電極C142及び複数の第1電極C141のそれぞれの厚さ(T1)より厚くすることができる。
さらに、第1補助電極パッドPP141と第2補助電極パッドPP142それぞれの厚さは、第1補助電極P141と第2補助電極P142のそれぞれの厚さ(T2)と同じか、異なる場合がある。以下では、厚さが同じ場合を一例として説明する。
さらに、本発明に係る太陽電池は、一つの半導体基板110の背面に1つの絶縁性部材200の前面が付着されて接続されることにより、一つの一体型個別素子を形成することができる。つまり、絶縁性部材200と半導体基板110は、1:1で結合または付着することができる。
ここで、本発明に係る絶縁性部材200は、隣接する他の太陽電池の半導体基板110と重畳しないことがある。
したがって、複数の太陽電池を互いに接続する際に、各太陽電池に含まれる絶縁性部材200は、隣接する他の太陽電池と重畳せず離隔して形成することができる。
このように本発明に係る太陽電池は、一つの半導体基板110に1つの絶縁性部材200のみ結合され、一つの一体型個別素子を形成することにより、太陽電池モジュールの製造工程をさらに容易にすることができ、太陽電池モジュールの製造工程中のいずれかの1つに太陽電池に含まれる半導体基板110が破損したり、欠陥が発生しても一つの一体型個別素子で形成される、当該太陽電池のみを交替することができ、工程の歩留まりをさらに向上させることができる。
さらに、このように、一つの一体型個別素子で形成される太陽電池は、太陽電池や太陽電池モジュールを製造する際に、半導体基板110に加えられる熱膨張ストレスを最小化することができる。
このため、絶縁性部材200の面積は、半導体基板110の面積と同じか大きく、半導体基板110の面積の2倍より小さくすることができる。
一例として、絶縁性部材200から第1補助電極P141と第2補助電極P142が延長される長さ方向の第1方向(x)の長さ(lx200)は、半導体基板110の第1方向(x)の長さ(lx110)と同じか、長くすることができ、2倍より短いことがある。
さらに、絶縁性部材200の面積が、半導体基板110の面積と同じか大きく、半導体基板110の面積の2倍より小さい範囲で、絶縁性部材200で第2方向(y)の長さ(ly200)も半導体基板110の第2方向(y)の長さ(ly110)と同じか、長くすることができ、2倍より短いことがある。
ここで、絶縁性部材200の面積を半導体基板110の面積と同じか大きくすることにより、太陽電池と太陽電池を互いに接続する際に、絶縁性部材200の前面にインターコネクタ(IC)を付着することができる領域を十分に確保することができる。
さらに、絶縁性部材200の面積を半導体基板110の面積の2倍より小さくすることにより、絶縁性部材200の前面に形成された第1補助電極P141と第2補助電極P142を半導体基板110の背面に形成された第1電極C141と第2電極C142に付着する際に、半導体基板110に加えられる熱膨張ストレスを最小化することができる。
一例として、絶縁性部材200の面積が過度に大きい場合、絶縁性部材200の面方向の長さ(lx200 or ly200)が増加することができる。このような場合、半導体基板110の背面に絶縁性部材200を付着するための熱処理を行う場合、絶縁性部材200の膨張及び収縮の長さが、半導体基板110の膨張及び収縮の長さより過度に長くなることがある。これにより、半導体基板110は、熱膨張ストレスを相対的に大きく受けクラックなどが発生することがあるが、前述したように、絶縁性部材200の面積を半導体基板110の面積より2倍以下に設定すると、半導体基板110が受ける熱膨張ストレスをさらに下げることができる。
このため、一例として、絶縁性部材200の面積が、半導体基板110の面積より2倍以下になるようにしながら、絶縁性部材200で第1補助電極P141と第2補助電極P142が長さ方向と同じ第1方向(x)の長さ(lx200)は、半導体基板110の第1方向(x)の長さ(lx110)より長く形成することができ、絶縁性部材200から第1方向(x)と交差する第2方向(y)の長さ(ly200)は、半導体基板110の第2方向(y)の長さ(ly110)と同じにするか、またはさらに長くすることができる。
このような半導体基板110の背面と絶縁性部材200の前面は、互いに付着されて、第1電極C141と、第1補助電極P141が互いに接続され、第2電極C142と第2補助電極P142が互いに接続することができる。
図5は、図4に示された半導体基板110の背面に第1補助電極P141と第1補助電極パッドPP141、及び第2補助電極P142と第2補助電極パッドPP142が付着された様子を半導体基板110の背面から見た図です。図5では、説明の便宜上、絶縁性部材200の図示は省略した。
図5に示すように、基板の背面において第1電極C141と、第1補助電極P141は、第1方向(x)に互いに重畳して連結及び接続することができ、第2電極C142と第2補助電極P142も、第1方向(x)に互いに重畳して連結及び接続することができる。
このとき、第1補助電極パッドPP141と第2補助電極パッドPP142のそれぞれは、半導体基板110と重畳する第1領域(PP141−S1、PP142−S1)と、半導体基板110と重畳しない第2領域(PP141−S2、PP142−S2)を含むことができる。
ここで、第1補助電極パッドPP141の第1領域(PP141−S1)では、複数の第1補助電極P141と接続され、第2領域(PP141−S2)は、インターコネクタ(IC)と接続することができる空間を確保するために、半導体基板110と重畳せずに外に露出することができる。さらに、第2補助電極パッドPP142の第1領域(PP142−S1)では、複数の第2補助電極P142と接続され、第2領域(PP142−S2)は、インターコネクタ(IC)と接続することができる空間を確保するために、半導体基板110と重畳せずに外に露出することができる。
本発明に係る第1補助電極パッドPP141と第2補助電極パッドPP142のそれぞれは、第2領域(PP141−S2、PP142−S2)を備えることにより、インターコネクタ(IC)をさらに容易に接続することができ、さらに、インターコネクタ(IC)を太陽電池に接続する際に、半導体基板110の熱膨張ストレスを最小化することができる。
図6は、図5で示された構造において、絶縁性部材200が追加された姿を前面から示したものであり、図7Aは、図6で第2方向(y)に7a‐7aラインの断面を示すものであり、図7Bは、図6で第2補助電極P142と重畳するように第1方向(x)に7b−7bラインの断面を示すものであり、図7Cは、図6で第1補助電極P141と重畳するように第1方向(x)に7c−7cラインの断面を図示したものである。
図6に示すように、一つの半導体基板110が一つの絶縁性部材200に完全に重畳され一つの太陽電池の個別素子が形成されることがあり得、第1補助電極パッドPP141と第2補助電極パッドPP142のそれぞれは、半導体基板110と重畳しない第2領域(PP141−S2、PP142−S2)が半導体基板110の外に露出することができ、このような第2領域(PP141−S2、PP142−S2)にインターコネクタ(IC)を接続することができる。
このとき、図7Aに示すように、半導体基板110の背面に形成された第1電極C141と絶縁性部材200の前面に形成された第1補助電極P141は、互いに重畳され、第1導電性接着剤CA1によって互いに電気的に接続することができる。
さらに、半導体基板110の背面に形成された第2電極C142と絶縁性部材200の前面に形成された第2補助電極P142も互いに重畳され、第1導電性接着剤CA1によって互いに電気的に接続することができる。
また、第1電極C141と第2電極C142との間の互いに離隔された空間には、絶縁層(IL)を満たすことができ、第1補助電極P141と第2補助電極P142間の離隔された空間にも絶縁層(IL)を満たすことができる。
さらに、図7Bに示すように、第2補助電極P142と、第1電極C141のパッドとの間の離隔された空間にも絶縁層(IL)を満たすことができ、図7Cに示されるように、第1補助電極P141と第2電極C142のパッドとの間の離隔された空間にも絶縁層(IL)を満たすことができる。
これまでは、半導体基板110に形成された第1電極C141及び第2電極C142は、絶縁性部材200に形成された第1補助電極P141及び第2補助電極P142と並行する方向に重畳されて接続される場合について説明したが、半導体基板110に形成された第1電極C141及び第2電極C142は、絶縁性部材200に形成された第1補助電極P141及び第2補助電極P142と交差する方向に重畳されて接続されることもある。これについて説明すると、次の通りである。
図8〜図10Dは、図1の太陽電池モジュールにおいて、半導体基板と絶縁性部材が、それぞれ単品で形成された一つの一体型個別素子の第2実施の形態を説明するための図である。
図8〜図10Dにおいては、前述した同じ内容については説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
図9は、図8に示された半導体基板110の背面に絶縁性部材200が付着されて一つの一体型個別素子で形成された太陽電池の平面図であり、図10Aは、図9に示された第2電極C142と重畳するように第2方向(y)に10a−10aラインの断面を示すものであり、図10Bは、図9に示された第1電極C141と重畳するように第2方向(y)に10b−10bラインの断面を示したものであり、図10Cは、図9に示された第2補助電極P142と重畳するように第1方向(x)に10c−10cラインの断面を示したものであり、図10Dは、図9に示した第1補助電極P141と重畳するように第1方向(x)に10d−10dラインの断面を示したものである。
本発明にしたがって、半導体基板110と絶縁性部材200がそれぞれ単品で接続されて一つの一体型個別素子を形成する太陽電池は、図8の(a)に示すように、第1電極C141と第2電極C142が第2方向(y)に形成された半導体基板110の背面に、図8の(b)に示すように、第1補助電極P141と第2補助電極P142が第1方向(x)に形成された絶縁性部材200の前面が付着されて形成されることもある。
このように接続された場合、図9に示すように、半導体基板110の前面から見たときに、第1電極C141、第1補助電極P141、第2電極C142及び第2補助電極P142は、格子形を形成することができる。
このときに、図10Aに示すように、第2方向(y)に伸びている第2電極C142と、第1方向(x)に伸びている第2補助電極P142が互いに交差して重畳された部分は、第1導電性接着剤CA1によって互いに接続することができ、第2電極C142と、第1補助電極P141が互いに交差して重畳された部分は、絶縁層(IL)が満たされて互いに絶縁されることができる。
また、図10Bに示すように、第2方向(y)に伸びている第1電極C141と、第1方向(x)に伸びている第1補助電極P141が互いに交差して重畳された部分は、第1導電性接着剤CA1によって互いに接続することができ、第1電極C141と第2補助電極P142が互いに交差して重畳された部分は、絶縁層(IL)が満たされて互いに絶縁されることがある。
さらに、図10Cに示すように、第2補助電極P142と第1補助電極パッドPP141との間の離隔された空間にも絶縁層(IL)を満たすことができ、第2補助電極パッドPP142で半導体基板110と重畳しない第2領域が外部に露出することができる。
さらに、図10Dに示すように、第1補助電極P141と第2補助電極パッドPP142との間の離隔された空間にも絶縁層(IL)を満たすことができ、第1補助電極パッドPP141で半導体基板110と重畳しない第2領域が外部に露出することができる。
図11〜図13Dは、図1の太陽電池モジュールにおいて、半導体基板と絶縁性部材が、それぞれ単品で形成された一つの一体型個別素子の第3実施の形態を説明するための図である。
図11〜図13Dは、前述したのと同じ内容については説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
ここで、図11の(a)及び(b)は、半導体基板110の背面に第1電極C141と第2電極C142が第1方向(x)に形成された場合を示したものであり、図11の(c)及び(d)は、絶縁性部材200の前面に、それぞれの第1補助電極P141と第2補助電極P142がシート電極(sheet electrode)で形成された場合を示すしたものである。
図12は、図11に示された半導体基板110の背面に絶縁性部材200が付着された形状の平面図であり、図13Aは、図12で第2補助電極P142と重畳するように第2方向(y)に13a−13aラインの断面を示すものであり、図13Bは、図12で第1補助電極P141と重畳するように第2方向(y)に13b−13bラインの断面を示すものであり、図13Cは、図12で第2電極C142と重畳するように第1方向(x)に13c−13cラインの断面を示したものであり、図13Dは、図12で第1電極C141と重畳するように第1方向(x)に13d−13dラインの断面を示したものである。
本発明にしたがって、半導体基板110と絶縁性部材200がそれぞれ単品で接続されて一つの一体型個別素子を形成する太陽電池は、図11の(a)に示すように、第1電極C141と第2電極C142が第1方向(x)に形成された半導体基板110の背面に、図11の(b)に示すように、第1補助電極P141と第2補助電極P142が第2方向(y)に沿って一つのシート電極で形成された絶縁性部材200の前面が付着されて形成されることもある。
このとき、第1補助電極P141と第2補助電極P142それぞれは、絶縁性部材200の中で第2方向(y)と並行するように、互いにGP1間隔だけ離隔して位置することができる。
具体的には、絶縁性部材200を半導体基板110に付着させる際に、図12で第1補助電極P141と重畳する第1電極C141及び第2電極C142の部分の中で、第1電極C141の上には第1導電性接着剤CA1を塗布し、第2電極C142の上には絶縁層(IL)を塗布し、第2補助電極P142と重畳する第1電極C141及び第2電極C142の部分の中で、第2電極C142の上には第1導電性接着剤CA1を塗布し、第1電極C141の上には絶縁層(IL)を塗布した状態で、絶縁性部材200を半導体基板110に付着することができる。
このように、絶縁性部材200を半導体基板110に付着させた状態の平面は、図12と同じである。
ここで、図13Aに示すように、第2補助電極P142と重畳する部分では、第2補助電極P142と第2電極C142が第1導電性接着剤CA1によって互いに電気的に接続され、第2補助電極P142と、第1電極C141は、絶縁層(IL)によって互いに絶縁することができる。
さらに、図13Bに示すように、第1補助電極P141と、重畳する部分では、第1補助電極P141と、第1電極C141が第1導電性接着剤CA1によって互いに電気的に接続され、第1補助電極P141と第2電極C142は、絶縁層(IL)によって互いに絶縁することができる。
さらに、第1方向(x)の断面を注意深く見ると、図13Cに示すように、第1方向(x)に伸びている第2電極C142において第2補助電極P142と重畳する部分は、第1導電性接着剤CA1によって第2補助電極P142に電気的に接続され、第1補助電極P141と重畳する部分は、絶縁層(IL)によって第1補助電極P141と絶縁することができる。
さらに、図13Dに示すように、第1方向(x)に伸びている第1電極C141で第1補助電極P141と重畳する部分は、第1導電性接着剤CA1によって第1補助電極P141に電気的に接続され、第2補助電極P142と重畳する部分は、絶縁層(IL)によって第1補助電極P141と絶縁することができる。
このとき、第1補助電極P141と第2補助電極P142との間にも絶縁層(IL)を形成することができる。
図14〜図16Bは、図1の太陽電池モジュールにおいて、半導体基板と絶縁性部材が、それぞれ単品で形成された一つの一体型個別素子に関する第4実施の形態を説明するための図である。
図14〜図16Bでは、前述した同じ内容については説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
ここで、図14の(a)及び(b)は、半導体基板110の背面に第1電極C141と第2電極C142が第2方向(y)に形成された場合を図示したものであり、図14の(c)及び(d)は、絶縁性部材200の前面に、それぞれの第1補助電極P141と第2補助電極P142が第1方向(x)にシート電極(sheet electrode)で形成された場合を示したものである。
図15は、図14に示された半導体基板110の背面に絶縁性部材200が付着された形状の平面図であり、図16Aは、図15で第2補助電極P142と重畳するように第1方向(x)に沿って16a‐16aラインの断面を示すものであり、図16Bは、図15で第1補助電極P141と重畳するように第1方向(x)に沿って16b−16bラインの断面を示す。
図14の(a)及び(b)に示すように、半導体基板110の背面に第1電極C141と第2電極C142が第2方向(y)に形成されることがあり、第2方向(y)に形成された第1電極C141と第2電極C142が、図14の(c)及び(d)に示すように、第1方向(x)に沿って一つの筒電極で形成された第1補助電極P141と第2補助電極P142に交差するように接続することができる。
本発明にしたがって、半導体基板110と絶縁性部材200がそれぞれ単品で接続されて一つの一体型個別素子を形成する太陽電池は、図14の(a)及び(b)に示すように、第1電極C141と第2電極C142が第2方向(y)に形成された半導体基板110の背面に、図14の(c)及び(d)に示すように、第1補助電極P141と第2補助電極P142が第1方向(x)に沿って一つのシート電極で形成された絶縁性部材200の前面が付着されて形成されることもある。
このとき、第1補助電極P141と第2補助電極P142のそれぞれは、絶縁性部材200の中に沿って第1方向(x)と並行するように、互いにGP2間隔だけ離隔して位置することができる。
具体的には、絶縁性部材200を半導体基板110に付着させる際に、図15で第1方向(x)に伸びている第1補助電極P141と、重畳する第1電極C141及び第2電極C142の部分の中で、第1電極C141の上には第1導電性接着剤CA1を塗布し、第2電極C142の上には絶縁層(IL)を塗布し、第1方向(x)に伸びている第2補助電極P142と重畳する第1電極C141及び第2電極C142の部分の中で、第2電極C142の上には第1導電性接着剤CA1を塗布し、第1電極C141の上には絶縁層(IL)を塗布した状態で、絶縁性部材200を半導体基板110に付着することができる。
このように、絶縁性部材200を半導体基板110に付着させた状態の平面は、図15と同じである。
したがって、図16Aに示すように、第2補助電極P142と、重畳する部分では、第2補助電極P142と第2電極C142が第1導電性接着剤CA1によって互いに電気的に接続され、第2補助電極P142と、第1電極C141は、絶縁層(IL)によって互いに絶縁することができる。
さらに、図16Bに示すように、第1補助電極P141と重畳する部分では、第1補助電極P141と、第1電極C141が第1導電性接着剤CA1によって互いに電気的に接続され、第1補助電極P141と第2電極C142は、絶縁層(IL)によって互いに絶縁することができる。
このように、図11〜図16Bに示すように、それぞれの第1補助電極P141と第2補助電極P142が一つのシート電極で形成される場合、精巧な整列を要求しなく、整列を合わせるのが非常に容易するので、太陽電池の製造時間をさらに短縮することができる。
第1導電性接着剤CA1を介して、半導体基板110と絶縁性部材200を互いに接続する方法について説明する。このため、一つの半導体基板110と1つの絶縁性部材200が接続されて形成される1つの個別素子の第1実施の形態を一例として説明する。
図17〜図19は、図1の太陽電池モジュールにおいて1つの一体型個別素子を形成するために半導体基板と絶縁性部材を接続する方法に係る第1実施の形態を説明するための図である。
図17の(a)は、半導体基板110の第1電極C141と第2電極C142の上に第1導電性接着剤CA1が塗布された場合であり、図17の(b)は、図17の(a)で17(b)−17(b)ラインに沿った断面である。
本発明にしたがって、半導体基板110と絶縁性部材200をそれぞれ単品で接続された一つの一体型個別素子で形成された太陽電池を形成する方法は、次のとおりである。
まず、図17の(a)及び(b)に示すように、第1方向(x)に互いに離隔されて形成された第1電極C141と第2電極C142との間には、絶縁層(IL)を形成する絶縁材質(IL)が塗布されることがあり、第1電極C141と第2電極C142のそれぞれの背面上には第1導電性接着剤CA1を形成するための第1導電性接続材質(CA1)が第1方向(x)に離隔して複数配列することができる。しかし、示されたことと異なって、第1導電性接続材質(CA1)が第1電極C141と第2電極C142のそれぞれの背面に離隔せず、長く続いて塗布されることも可能である。
このとき、第1導電性接続材質(CA1)は、ボール(ball)タイプまたはスタッド(stud)タイプの形状であり得、Sn、Cu、Ag及びBiの少なくともいずれか1つを含むことができ、一例で、ハンダボールで形成することができる。
このとき、第1導電性接続材質(CA1’)の直径(RCA1’)は、第1電極C141の幅(WC141)や第2電極C142の幅WC142より小さいことがあり、一例では、第1導電性接続材質(CA1’)の直径(RCA1’)は、第1電極C141の幅(WC141)や第2電極C142の幅WC142の5%〜95%の範囲で有り得、具体的には、5μm〜100μmの間の直径で形成することができる。
ここで、第1導電性接続材質(CA1’)の融点は、絶縁性部材200の融点より低いことがある。一例として、第1導電性接続材質(CA1’)の融点が130℃〜250℃の間であれば、絶縁性部材200の融点は、これより高く、例えば、300℃以上で有り得る。
さらに、第1電極C141と第2電極C142との間に塗布される絶縁材質(IL’)は、エポキシ樹脂で有り得る。このような絶縁材質(IL’)の融点は、第1導電性接続材質(CA1’)の融点と同じであるか、さらに低いことがある。
このように、絶縁材質(IL’)と第1導電性接続材質(CA1’)が形成された半導体基板110の背面に図18に示すように、第1電極C141と第1補助電極P141が互いに重畳し第2電極C142と第2補助電極P142が互いに重畳するように整列し、半導体基板110の背面上に絶縁性部材200の前面を取り付けるためのはんだ付け(soldering)工程を実行することができる。
このようなはんだ付け工程時、絶縁性部材200に130℃〜250℃の間の熱処理工程が行われて、適切な圧力をかける加圧工程が並行して与えることができる。
この時,熱処理工程は、高温の空気を持続的に第1導電性接続材質(CA1’)に加えるとか、または、半導体基板110を、前述した温度が加わるプレイト(plate)の上に位置させた状態で行うことができる。
これにより、図19に示すように、第1導電性接続材質(CA1’)は、はんだ付け工程によって、第1電極C141と、第1補助電極P141との間に広く広がって、第1電極C141と、第1補助電極P141を互いに接続する第1導電性接着剤CA1を形成することができる。併せて、同様に第2電極C142と第2補助電極P142も接続することができる。
また、絶縁材質(IL’)もはんだ付け工程によって、第1電極C141と第2電極C142、及び第1補助電極P141と第2補助電極P142との間の空き空間を満たしながら、絶縁層(IL)が形成されることができる。
このような方法は、第1補助電極P141と第2補助電極P142を半導体基板110の背面に形成する際に、半導体基板110の熱膨張ストレスを最小化することができ、半導体基板110の電極をさらに厚く形成することができ、電極の抵抗を最小化することができる。これにより、短絡電流をさらに向上させることができる。
図20〜図22は、図1の太陽電池モジュールにおいて1つの一体型個別素子を形成するために半導体基板と絶縁性部材を接続する方法に係る第2実施の形態を説明するための図である。
先の方法とは異なって、第1導電性接着剤CA1を形成するために図20に示すように、導電性接着層(PCA1 + BIL)が用いることができる。
具体的には、このような導電性接着層(PCA1+BIL)は、絶縁性物質の樹脂(BIL)内に複数の導電性金属粒子(PCA1)が分布されたもので有り得る。このような導電性金属粒子(PCA1)のサイズ乃至直径(RPCA1)は、第1電極C141及びと第2電極C142との間の間隔より小さいことがあり、及び/または第1補助電極P141と第2補助電極P142との間の間隔より小さいことがある。一例として、導電性金属粒子(PCA1)の直径(RPCA1)は、第1電極C141及び第2電極C142との間の間隔(DCE)、または第1補助電極P141と第2補助電極P142間の間隔の約5%〜50%の間で形成することができる。しかし、必ずしもこれに限定されるものではない。
このような導電性接着層(PCA1+BIL)は、図20に示すように、半導体基板110の背面に形成された第1電極C141と第2電極C142の上に塗布することができる。
以降、図21に示すように、絶縁性部材200の前面に形成された第1補助電極P141と第2補助電極P142を第1電極C141と第2電極C142に重畳するように整列し、適切な圧力と熱を加えることにより、絶縁性部材200を半導体基板110の背面に取り付けることができる。この時に、加える熱の温度は、前述した130℃〜250℃の間より低い場合もある。
これにより、図22に示すように、第1電極C141と、第1補助電極P141が重畳する部分と第2電極C142と第2補助電極P142が重畳する部分では、複数の導電性金属粒子(PCA1)が互いに密着して第1導電性接着剤CA1を形成することができ、重畳されない部分では、絶縁性物質の基地(BIL)内で導電性金属粒子(PCA1)が離隔されており、絶縁層(IL)が形成されることができる。
これまでは、半導体基板110と絶縁性部材200がそれぞれ単品で接続された複数の構造と半導体基板110と絶縁性部材200をそれぞれ単品で接続させる方法についてのみ説明したが、以下では、複数の太陽電池がインターコネクタ(IC)を介して互に接続される構造及び方法について説明する。
図23A〜図24は、図1に示した太陽電池モジュールにおいてインターコネクタ(IC)を介して1つの一体型個別素子で形成された各太陽電池を互いに接続した構造の例を説明するための図である。
ここで、図23Aは、1つの一体型個別素子で形成されるそれぞれの太陽電池がインターコネクタ(IC)を介して互に接続されるセルストリングの構造に関する第1の実施形態を説明するための図であり、図23Bは、第2の実施形態を説明するための図であり、図24は、一つの一体型個別素子で形成されるそれぞれの太陽電池がインターコネクタ(IC)によって接続される場合、これを前面と背面から見た形状であり、図24の(a)は前面、(b)は背面から見た形状である。
まず、本発明に係る太陽電池モジュールに適用される第1太陽電池(Cell-a)と第2太陽電池(Cell-b)は、前述した太陽電池のいずれか1つが適用されることができる。
したがって、図23A〜図24に示された第1太陽電池(Cell-a)と、第2太陽電池(Cell-b)のそれぞれはたとえ一部が図示されてはいないが、半導体基板110、エミッタ部121、背面電界部172、第1電極C141と第2電極C142、第1補助電極P141と第2補助電極P142、第1補助電極パッドPP141と第2補助電極パッドPP142、及び絶縁性部材200を含むことができる。
また、それぞれの太陽電池に備えられた第2補助電極パッドPP142と第1補助電極パッドPP141のそれぞれは、半導体基板110が重畳する第1領域と、半導体基板110が重畳されない第2領域を含むことができる。
さらに、加えて、前述のすべての太陽電池の構造が必要に応じて適用可能であり、これに対する具体的な説明は、既に前に説明したので省略する。
このように、本発明に係る太陽電池モジュールに適用される第1太陽電池(Cell-a)と第2太陽電池(Cell-b)のそれぞれは、一つの絶縁性部材200と半導体基板110がそれぞれ単品で接続されて一つの一体型個別素子で形成することができる。
これにより、一つの絶縁性部材200に複数の半導体基板110が取り付けられる構造と比較して、本発明は、太陽電池モジュールの製造工程中のいずれか1つの太陽電池が破損したり、欠陥が発生しても、該当太陽電池のみを入れ替えることができ、工程の歩留まりをさらに向上させることができる。
また、前面ガラス基板(FG)のサイズに制限なく、太陽電池モジュールを容易に形成することができる。
ここで、第1太陽電池(Cell-a)の絶縁性部材200は、第2太陽電池(Cell-b)の半導体基板110と重畳しなく、第2太陽電池(Cell-b)の絶縁性部材200は、第1太陽電池(Cell-a)の半導体基板110と重畳しないことがある。
したがって、第1太陽電池(Cell-a)に含まれる第1補助電極パッドPP141と第2太陽電池(Cell-b)に含まれる第2補助電極パッドPP142は、互いに離隔されることができる。
このような第1太陽電池(Cell-a)と、第2太陽電池(Cell-b)が互いに接続される太陽電池モジュールは、図23Aに示すように、インターコネクタ(IC)を介して互に接続することができある。
すなわち、インターコネクタ(IC)は、第1太陽電池(Cell-a)の第2補助電極パッドPP142と第2太陽電池(Cell-b)の第1補助電極パッドPP141を電気的に接続させたり、第1太陽電池(Cell-a)の第1補助電極パッドPP141と第2太陽電池(Cell-b)の第2補助電極パッドPP142を電気的に接続させることができる。
具体的一例として、第1太陽電池(Cell-a)と第2太陽電池(Cell-b)それぞれの絶縁性部材200は、インターコネクタ(IC)と重畳され、インターコネクタ(IC)は、第1太陽電池(Cell-a)の絶縁性部材200の一端に形成される第1補助電極パッドPP141の領域の中から、第1太陽電池(Cell-a)の半導体基板110の外に露出された第1補助電極パッドPP141の第2領域(PP141−S2)と重畳され一端が接続され、第2太陽電池(Cell-b)の絶縁性部材200の他端に形成される第2補助電極パッドPP142の領域の中から、第2太陽電池(Cell-b)の半導体基板110の外に露出された第2補助電極パッドPP142の第2領域(PP142−S2)と重畳され他端を接続することができる。
この時、図23Aに示すように、インターコネクタ(IC)と第1補助電極パッドPP141、またはインターコネクタ(IC)と第2補助電極パッドPP142は、第2導電性接着剤(CA2)によって電気的に接続することができる。ここで、第2導電性接着剤(CA2)は、前述した第1導電性接着剤CA1と同じ材質で接続することができる。ここで、インターコネクタ(IC)は、導電性金属を含んで形成することがあり、一例として、Cu、Au、Ag、またはAlのうちの少なくとも1つを含んで形成することができる。併せて、第2導電性接着剤(CA2)は、前述した第1導電性接着剤CA1と同じ材質を用いることができる。
または、図23Aと異なって、図23Bに示すように、インターコネクタ(IC)と第1補助電極パッドPP141、またはインターコネクタ(IC)と第2補助電極パッドPP142は、熱と圧力で、別の第2導電性接着剤(CA2)なしで、物理的に直接接触して電気的に接続することもできる。
さらに、図23A及び図23Bに示すように、インターコネクタ(IC)と、第1太陽電池(Cell-a)の半導体基板110との間、またはインターコネクタ(IC)と第2太陽電池(Cell-b)の半導体基板110との間には、互いに離隔することができる。しかし、これは必須的なものではなく、インターコネクタ(IC)と半導体基板110との間が離隔せずに、形成することも可能である。
しかし、インターコネクタ(IC)と半導体基板110との間が離隔される場合、半導体基板110の熱膨張ストレスを最小化することができ、インターコネクタ(IC)を介して、太陽電池モジュールの光学的ゲイン(optical gain)をさらに増加させることができるので、以下では、インターコネクタ(IC)と半導体基板110との間が離隔される場合を一例として説明する。
インターコネクタ(IC)と半導体基板110との間が離隔される場合は、図23A〜図24に示すように、本発明に係る太陽電池モジュールは、インターコネクタ(IC)と、第1太陽電池(Cell-a)の半導体基板110との間に第1間隔(GSI1)だけ離隔され、インターコネクタ(IC)と第2太陽電池(Cell-b)の半導体基板110との間に第2間隔(GSI2)だけ離隔することができる。
さらに、インターコネクタ(IC)は、第1太陽電池(Cell-a)の絶縁性部材200と第2太陽電池(Cell-b)の絶縁性部材200と重畳することができる。
したがって、第1太陽電池(Cell-a)と第2太陽電池(Cell-b)を前面から見たときに、図24の(a)に示すように、インターコネクタ(IC)は、第1太陽電池(Cell-a)と第2太陽電池(Cell-b)の絶縁性部材200の前面に付着することがあり、背面から見たときに、インターコネクタ(IC)の両端の一部は、第1太陽電池(Cell-a)と第2太陽電池(Cell-b)の絶縁性部材200に重畳されて隠されることができる。
これにより、第1太陽電池(Cell-a)と、第2太陽電池(Cell-b)の半導体基板110に直接インターコネクタ(IC)を接続せずに、絶縁性部材200を介して半導体基板110と離隔されるようにインターコネクタ(IC)を接続するため、インターコネクタ(IC)と、第1太陽電池(Cell-a)またはインターコネクタ(IC)と第2太陽電池(Cell-b)を接続するときに、半導体基板110に直接熱を加える必要がなく、各太陽電池の半導体基板110の熱膨張ストレスを最小にすることができる。
また、第1太陽電池(Cell-a)と、第2太陽電池(Cell-b)との間の距離をさらに自由に設定することができ、太陽電池モジュールの大きさの制約から、さらに自由である。
さらに、第1太陽電池(Cell-a)の半導体基板110と第2太陽電池(Cell-b)の半導体基板110の間に入射される光を反射し、反射された光は、前面ガラス基板(FG)によって再度第1太陽電池(Cell-a)の半導体基板110と第2太陽電池(Cell-b)の半導体基板110に入射されるようにして、光学的ゲイン(optical gain)をさらに増加させることができる。これにより、太陽電池の効率をさらに向上させることができる。
ここで、第1太陽電池(Cell-a)の半導体基板110とインターコネクタ(IC)間の第1間隔(GSI1)と第2太陽電池(Cell-b)の半導体基板110とインターコネクタ(IC)間の第2間隔(GSI2)は、互いに同一または異なることができ、各半導体基板110の外に露出された第1補助電極パッドPP141の第2領域(PP141−S2)の幅や、第2補助電極パッドPP142の第2領域(PP142−S2)の幅の大きさに応じて自由に設定することができる。
図23A〜図24では、インターコネクタ(IC)が第1補助電極パッドPP141と第2補助電極パッドPP142の前面に接続されることを一例として示したが、このようなインターコネクタ(IC)は、第1補助電極パッドPP141と第2補助電極パッドPP142の背面に接続されることも可能である。
図25は、図1に示した太陽電池モジュールにおいてインターコネクタ(IC)を介して1つの一体型個別素子で形成された各太陽電池を互いに接続した構造の他の例を説明するための図である。
図25に示すように、インターコネクタ(IC)は、第1補助電極パッドPP141と第2補助電極パッドPP142の背面に接続されることも可能である。
このとき、図1に示された太陽電池モジュールに適用される太陽電池は、図4で簡略に前述したように、図25に示すように、第1補助電極パッドPP141と第2補助電極パッドPP142のそれぞれの第1方向(x)への端が絶縁性部材200の端よりさらに突出して形成されたことが適用されることができる。
このように、第1補助電極パッドPP141と第2補助電極パッドPP142のそれぞれの端が絶縁性部材200の端よりさらに突出して形成されるに応じて、第1補助電極パッドPP141及び第2補助電極パッドPP142の背面が外部に露出することができ、これにより、インターコネクタ(IC)を、第1補助電極パッドPP141と第2補助電極パッドPP142の背面に接続させることができる。
このような場合、インターコネクタ(IC)を、第1補助電極パッドPP141と第2補助電極パッドPP142の背面に接続する場合、第2導電性接着剤(CA2)が所望しなく広く広げても、第2導電性接着剤(CA2)によって第1補助電極パッドPP141と第2補助電極P142が互いに短絡されたり、第2補助電極パッドPP142と第1補助電極P141が互いに短絡される心配がなくて、太陽電池モジュールの製造工程をさらに容易にすることができるだけでなく、工程の歩留まりをさらに向上させることができる。このように、第1補助電極パッドPP141と第2補助電極パッドPP142のそれぞれの端が絶縁性部材200の端よりさらに突出した構造は、半導体基板110に絶縁性部材200を一体に付着させた後、絶縁性部材200の端を除去することによって形成することができる。
図23A〜図25においては、インターコネクタ(IC)の前面が平坦な面を有する場合を一例として説明したが、インターコネクタ(IC)の前面が凹凸を備えることもできる。
図26は、図1に示した太陽電池モジュールにおいて光学的利得を高めるために、第1実施の形態に係るインターコネクタ(IC)を説明するための図である。
図26に示すように、第1実施の形態に係るインターコネクタ(ICA)の前面の表面には凹凸が形成されており、厚さが均一でないことがある。これにより、太陽電池モジュールの前面ガラス基板(FG)を介して、第1太陽電池(Cell-a)と、第2太陽電池(Cell-b)との間の空間に入射される光が、インターコネクタ(ICA)の前面に備えられた凹凸と、前面ガラス基板(FG)によって反射され、第1太陽電池(Cell-a)と、第2太陽電池(Cell-b)の半導体基板110に再入射されるようにすることができる。
これにより、第1太陽電池(Cell-a)と、第2太陽電池(Cell-b)の間の離隔された空間に入射される光でも電力を生産することができ、太陽電池モジュールの光電変換効率をだらに向上させることができる。
図27は、図1に示した太陽電池モジュールにおいて光学的利得の向上と共に絶縁性部材の熱膨張伸縮に対応するために、第2実施の形態に係るインターコネクタ(IC)を説明するための図である。
図27に示すように、本発明の第2実施の形態に係るインターコネクタ(ICB)の断面はジグザグ(zigzag)型を有することができ、この時、インターコネクタ(IC)の断面の厚さは均一にすることがある。
このような場合、本発明の第2実施の形態に係るインターコネクタ(ICB)は、図26で説明した反射機能だけでなく、第1太陽電池(Cell-a)と第2太陽電池(Cell-b)の絶縁性部材200の熱膨張及び熱収縮に伴う伸縮に対応することができる。
具体的には、太陽電池モジュールが動作中に、太陽電池モジュール内部の温度が上昇して、第1太陽電池(Cell-a)と第2太陽電池(Cell-b)の絶縁性部材200が第1方向(x)に熱膨張したり収縮することができる。
したがって、第1太陽電池(Cell-a)の絶縁性部材200と第2太陽電池(Cell-b)の絶縁性部材200との間の離隔された間隔が減少したり増える場合があるが、このような場合、図27に示すようなインターコネクタ(IC)は、第1太陽電池(Cell-a)の絶縁性部材200と第2太陽電池(Cell-b)の絶縁性部材200の伸縮に対応して長さが第1方向(x)に増えたり減少することができる。これにより、太陽電池モジュールの耐久性をさらに向上させることができる。
図28は、図1に示した太陽電池モジュールの全体平面構造に関する一例を説明するための図である。
図28の(a)に示すように、本発明に係る太陽電池モジュールは、半導体基板110と絶縁性部材200がそれぞれ単品で接続されて一つの一体型個別素子で形成された複数の太陽電池のそれぞれが第1方向(x)に直列に接続されるセルストリングが前面ガラス基板(FG)の背面の上に配置することができる。
具体的には、複数のセルストリング(ST−1、ST−2、ST−3)に含まれる各々の半導体基板110の前面は、前面ガラス基板(FG)の背面を向くように配置され、絶縁性部材200は、前面ガラス基板(FG)の反対方向を向くように配置することができる。
さらに、図28の(b)に示すように、このようなセルストリングは、第1セルストリング(ST−1)と第2セルストリング(ST−2)を含むことができ、前面ガラス基板(FG)の前面の上に配置することができる。
ここで、本発明に係る太陽電池モジュールは、第1方向(x)に伸びている第1セルストリング(ST−1)と第2セルストリング(ST−2)を第2方向(y)に直列で接続させる導電性リボン(RB1、RB2)をさらに含むことができる。
具体的一例として、図28の(b)において、第2方向(y)に形成された第1導電性リボン(RB1)は、第1セルストリング(ST−1)の最後の太陽電池(Cell-a)に含まれる第1補助電極パッドPP141と第2セルストリング(ST−2)の最後の太陽電池(Cell-e)に含まれる第2補助電極パッドPP142を互いに接続することができる。
第2導電性リボン(RB2)は、第2セルストリング(ST−2)の反対の方向の最後の太陽電池(Cell-h)に含まれる第1補助電極パッドPP141と第3セルストリングの最後の太陽電池(Cell-l)に含まれる第2補助電極パッドPP142を互いに接続することができる。
このとき、図28の(a)に示すように、各セルストリングは、半導体基板110が前面ガラス基板(FG)を向くように配置されるので、絶縁性部材200の前面に形成された第1補助電極パッドPP141や第2補助電極パッドPP142が見られないことがあり、これにより、太陽電池モジュールの製造工程が相対的に難しいことがある。
しかし、本発明は、セルストリングの最後に含まれる、第1補助電極パッドPP141や第2補助電極パッドPP142または絶縁性部材200などの一部の構造を変更して、太陽電池モジュールの製造工程で、導電性リボン(RB1、RB2)をさらに容易に接続することができる。
以下では、導電性リボンで複数のセルストリング(ST−1、ST−2、ST−3)をさらに容易に接続することができる最後の太陽電池の構造を説明する。
図29〜図31は、図28の29−29ラインに沿った断面を示したもので、導電性リボンの接続のために、セルストリングにおいて最後の太陽電池の構造を変更した第1〜第3実施の形態を説明するための図である。
本発明にしたがって、リボン(RB1、RB2)を介して複数のセルストリング(ST−1、ST−2、ST−3)を互いに接続する第1実施の形態は、図29と同じである。
各セルストリング(ST−1、ST−2、ST−3)の最後に位置する太陽電池は、第1補助電極パッドPP141または第2補助電極パッドPP142と重畳する絶縁性部材200の一部の領域が、第1補助電極パッドPP141または第2補助電極パッドPP142が露出するように折り畳まれた部分200’を含むことができ、導電性リボンはこのように絶縁性部材200が折り畳まれることで露出される第1補助電極パッドPP141または第2補助電極パッドPP142の部分に付着することができる。
一例として、図29に示すように、第1セルストリング(ST−1)の最後に位置する太陽電池(Cell−a)から、第2補助電極パッドPP142と重畳する絶縁性部材200の一部分(WST1)を分離して折り畳むと、第2補助電極パッドPP142の背面の一部分(WST1)が外部に露出することができる。
このように、第2補助電極パッドPP142の背面の一部分(WST1)が外部に露出された領域に第1導電性リボン(RB1)を容易に接続することができる。さらに、図28において第2セルストリング(ST−2)の最後に位置する太陽電池(Cell−e)も第1補助電極パッドPP141の背面の一部分が外部に露出される構造を有することができる。
ここで、第2補助電極パッドPP142の露出された背面の部分の幅(WST1)は、絶縁性部材200の折り畳まれた部分の幅(WST1)と同一で有り得る。併せて、図29に示すように、第2補助電極パッドPP142の露出された背面の部分の幅(WST1)は、リボン(RB1)の幅(WRB1)と同一で有り得る。しかし、必ずしもこれに限定されなく、第2補助電極パッドPP142の露出された背面の部分の幅(WST1)と比較して、リボン(RB1)の幅(WRB1)がさらに大きくしたり小さくすることがある。
また、導電性リボンの接続をさらに容易にするために、各セルストリングにおいて最後の太陽電池の構造を変更した第2実施の形態は以下のとおりです。
図28において、各セルストリング(ST−1、ST−2、ST−3)の最後の太陽電池に含まれる第1補助電極パッドPP141または第2補助電極パッドPP142は、絶縁性部材200の背面の一部分を被覆するように延長される部分をさらに含むことがあり、絶縁性部材200の背面の一部分に形成された第1補助電極パッドPP141または第2補助電極パッドPP142に導電性リボン(RB1、RB2)が接続されることがある。
一例として、図30に示すように、第1セルストリング(ST−1)の最後の太陽電池(Cell-a)は、第2補助電極パッドPP142は、前面ガラス基板(FG)に向かう絶縁性部材200の前面に形成された第1部分(PP142−1)だけでなく、絶縁性部材200の側面に形成された第2部分(PP142−2)と絶縁性部材200の背面の一部領域(WST2)に形成された第3部分(PP142−3)をさらに備えることができる。
これにより、第1セルストリング(ST−1)の最後の太陽電池(Cell-a)は、絶縁性部材200の前面が前面ガラス基板(FG)を向くように配置されても、絶縁性部材200の背面の一部(WST2)に第2補助電極パッドPP142の第3部分(PP142−3)が露出するように備えるので、露出された第3部分(PP142−3)にリボン(RB1)が容易に接続することができある。
また、導電性リボンの接続をさらに容易にするために、各セルストリングにおいて最後の太陽電池の構造を変更した第3実施の形態は以下のとおりです。
図28において、各セルストリング(ST−1、ST−2、ST−3)の最後の太陽電池に含まれる第1補助電極パッドPP141または第2補助電極パッドPP142は、絶縁性部材200の長さよりさらに長い部分をさらに含むことがあり、リボン(RB1、RB2)は、絶縁性部材200の長さよりさらに長く形成された第1補助電極パッドPP141または第2補助電極パッドPP142の部分に接続することができる。
一例として、図31に示すように、第1セルストリング(ST−1)の最後の太陽電池(Cell-a)で、第2補助電極P142と、重畳する絶縁性部材200の一部領域(WST3)を除去することにより、第1補助電極パッドPP141または第2補助電極パッドPP142を絶縁性部材200の長さよりさらに長く形成することができる。
ここで、絶縁性部材200の一部領域(WST3)を除去する方法は次の通りである。
太陽電池を製造する過程の中において、セルストリングの最後に配置される太陽電池をランダムに選択して、選択された太陽電池の第1補助電極パッドPP141または第2補助電極パッドPP142と重畳する絶縁性部材200の端(WST3)を局部的に高温熱処理(例えば、レーザーを利用することができる)して、第1補助電極パッドPP141または第2補助電極パッドPP142の背面の一部分(WST3)が露出されるようにすることができる。
このように、第1補助電極パッドPP141または第2補助電極パッドPP142の背面の一部分(WST3)が露出された太陽電池を、各セルストリングの最後の太陽電池で構成することにより、第1補助電極パッドPP141または第2補助電極パッドPP142の背面が露出された一部分(WST3)にリボン(RB1、RB2)を容易に接続され、各セルストリングが直列に接続することができる。
図32A及び図32Bは、図28に係る太陽電池モジュールにおいて、導電性リボンの接続のために、セルストリングの最後の太陽電池に含まれる絶縁性部材を除去した第4実施の形態を説明するための図である。
図32Aに示すように、最後の太陽電池の構造を変更した第4実施の形態は、各セルストリングの最後の太陽電池が、前述の太陽電池とは異なって、絶縁性部材200が除去された太陽電池で有り得る。
したがって、各セルストリングにおいて最後の太陽電池は、絶縁性部材200がないので、第1補助電極パッドPP141または第2補助電極パッドPP142の背面が外部に露出することができ、リボン(RB1、RB2)は、このように露出された第1補助電極パッドPP141または第2補助電極パッドPP142の背面に付着されることにより、各セルストリングが直列に接続することができる。
具体的には、図32Aの(a)に示すように、本発明に係る各セルストリングの最後の太陽電池は、絶縁性部材200が除去されることができる。このような場合、セルストリングの最後の太陽電池は、図32Aの(b)に示すように、前面ガラス基板(FG)の上に配置されたとき、最後の太陽電池は、32b−32bラインに沿った断面を示す図32Bに示すように、前面ガラス基板(FG)の反対方向に向かう第2補助電極パッドPP142または第1補助電極パッドPP141の背面をそのまま露出することができる。
このような場合、各ストリングの最後の太陽電池で露出される第2補助電極パッドPP142の背面と第1補助電極パッドPP141の背面がリボン(RB1、RB2)によって互いに容易に接続ことができる。
今まではリボンの接続をさらに容易にするために、各セルストリングの最後の太陽電池に含まれる第1補助電極パッドPP141や第2補助電極パッドPP142の背面の少なくとも一部分が露出されるように一部構造が変更される場合を例として説明したが、これと違って最後の太陽電池の構造が全く変更されていなくても、太陽電池モジュールの製造方法の変更を介してリボンをさらに容易に接続することができる。
このように、最後の太陽電池の構造が全く変更されない例は、以下の通りである。
図33A及び図33Bは、図28に係る太陽電池モジュールの最後の太陽電池の構造を変更しない第5実施の形態を説明するための図である。
図33Aに示すように、各セルストリングの最後の太陽電池において、第1補助電極パッドPP141や第2補助電極パッドPP142の背面を露出させなく、第1補助電極パッドPP141や第2補助電極パッドPP142の前面にリボン(RB1、RB2)を接続する場合、前面ガラス基板(FG)の上に複数のセルストリング(ST−1、ST−2、ST−3)が配置された状態を背面から見たときに、リボン(RB1、RB2)は、各セルストリングの最後の太陽電池の絶縁性部材200に 隠されることになる。
したがって、図33Aで33b−33bラインに沿った断面を見ると、図33Bに示すように、リボン(RB1、RB2)が第2補助電極パッドPP142の前面と前面ガラス基板(FG)の背面との間に位置することができる。このような構造を形成する方法には、太陽電池モジュールの製造方法に係る第2実施の形態及び第3実施の形態で後述する。
これまでは本発明に係る太陽電池及び太陽電池モジュールの構造について注意深く見た。以下では、このような太陽電池及び太陽電池モジュールを製造する方法について説明する。
図34A〜図34Gは、本発明に係って、太陽電池を一つの一体型個別素子で製造する方法と、セルストリングを製造する方法の一例について説明するための図である。
まず、図34Aの(a)及び(b)に示すように、半導体製造工程を介して、半導体基板110の背面に第1電極C141と第2電極C142を形成することができる。
ここで、半導体基板110に形成されるエミッタ部121、背面電界部172及び反射防止膜130の製造方法は、特別な限定がなく、構造は前の図2乃至図6で説明した同じであるので省略する。
次に、第1電極C141と第2電極C142が形成された一つの半導体基板110の背面を第1補助電極P141と第2補助電極P142が形成された一つの絶縁性部材200の前面に付着するために、図34Bに示すように、半導体基板110の前面を下に向くようにした後、第1電極C141と第2電極C142のそれぞれの背面上には第1導電性接着剤CA1を塗布し、第1電極C141と第2電極C142が離隔されて露出される半導体基板110の背面上には絶縁層(IL)を塗布することができる。しかし、第1導電性接着剤と絶縁層を形成する工程は、これに限定されるものではなく、いくらでも変更することができる。
ここで、図34Bに示すように、絶縁層(IL)を第1導電性接着剤CA1の高さより高く塗布することができる。
次に、図34Cに示すように、絶縁性部材200に形成された第1補助電極P141と第2補助電極P142が互いに重畳するように整列した状態で、加圧と加熱工程を介して矢印の方向に絶縁性部材200の前面を半導体基板110の背面の上に取り付けることができる。
これにより、図34Dに示すように、半導体基板110と絶縁性部材200がそれぞれ単品で接続されて一つの一体型個別素子で形成される太陽電池を製造することができる。
以降、1つの一体型個別素子で形成される複数の太陽電池をインターコネクタ(IC)で互いに接続するために、図34Dに示すように、半導体基板110と絶縁性部材200の前面が上に向くように配置することができる。
すなわち、図34Cに沿った工程の後、図34Dに示すように、半導体基板110と絶縁性部材200を合着して形成された太陽電池を逆にすることができる。
以降、図34Eに示すように、一つの一体型個別素子で形成される複数の太陽電池それぞれにおいて半導体基板110の外に露出された第1補助電極パッドPP141と第2補助電極パッドPP142の第2領域の前面に第2導電性接着剤(CA2)を塗布することができる。
次に、1つの一体型個別素子で形成される複数の太陽電池を互いに直列に隣接するように第1方向(x)に配置した状態で、適切な加圧及び加熱工程と共にインターコネクタ(IC)を矢印の方向に付着させ、図34Fに示すように、複数の太陽電池それぞれの第1補助電極パッドPP141と第2補助電極パッドPP142を互に接続することができる。
このような過程を繰り返し、図34Gに示すように、一つの一体型個別素子で形成される複数の太陽電池が直列に接続されるセルストリング(ST)を形成することができる。
このようなセルストリング(ST)を前面から見ると、図34Gの(a)に示すように、インターコネクタ(IC)と共に、各太陽電池(Cell-a〜Cell-d)の第1補助電極パッドPP141と第2補助電極パッドPP142が露出されることがあり、セルストリング(ST)を背面から見ると、図34Gの(b)に示すように、第1補助電極パッドPP141と第2補助電極パッドPP142は、絶縁性部材200によって隠されることができる。
ここで、もし、リボン(RB1、RB2)で2つのセルストリング(ST)を直列に接続することを考慮し、セルストリング(ST)の最後の太陽電池(Cell-a、Cell-d)を図30で説明したように構成すると、セルストリング(ST)の両方の最後の太陽電池の1つ(Cell-a)は、第2補助電極パッドPP142の第3部分(PP142−3)が絶縁性部材200の背面上に形成されるようにすることができ、残りの一つ(Cell-d)は、第1補助電極パッドPP141の第3部分(PP141−3)を絶縁性部材200の背面の一部分上に形成することができる。
ここでのセルストリング(ST)の製造方法においては、セルストリングの最後の太陽電池に係る第2実施の形態を一例として説明しているが、他にも、第1実施の形態、第3実施の形態乃至第5実施の形態も同じように適用することができ、ただし、セルストリングの最後の太陽電池の構造が、各実施の形態に係る太陽電池で構成することができる。
以下では、太陽電池モジュールの製造方法に関するさまざまな実施の形態を説明する。
図35A〜図35Gは、図1及び図28に示された太陽電池モジュールの製造方法に係る第1実施の形態を説明するための図である。
本発明に係る太陽電池モジュールの製造方法に係る第1実施の形態では、まず、図35Gに示すように、前面ガラス基板(FG)を配置した状態で、前面ガラス基板(FG)の背面に上部封止材(EC1)を塗布することができる。
以降、図35Bに示すように、図34Gで説明したセルストリングが上部封止材(EC1)の上に配置することができる。この時、図35Bに示すように、セルストリングに含まれる第1太陽電池(Cell-a)と、第2太陽電池(Cell-b)の半導体基板110の前面が前面ガラス基板(FG)の背面と対向するように配置することができる。
これにより、図35Cに示すように、前面ガラス基板(FG)の 背面に配置された複数のセルストリング(ST−1、ST−2、ST−3)は、倒れた状態で配置され、絶縁性部材200の背面が上に向くように配置することができる。
これにより、図35C及び図35Dに示すように、各セルストリング(ST−1、ST−2、ST−3)の最後に位置する太陽電池において絶縁性部材200の背面に形成された第1補助電極パッドPP141または第2補助電極パッドPP142の第3部分(PP142−3、PP141−3)を外部に露出することができる。
以降、図35Eに示すように、複数のセルストリング(ST−1、ST−2、ST−3)の最後の太陽電池において、第2補助電極パッドPP142の第3部分(PP142−3)と、第1補助電極パッドPP141の第3部分(PP141−3)をリボン(RB1、RB2)で接続することができる。
以降、図35Fに示すように、セルストリング(ST)がリボン(RB1、RB2)に接続された状態で、セルストリングの背面の上に下部封止材(EC2)と背面シート(BS)を配置した後、ラミネート工程を介して、図35Gに示すように、太陽電池モジュールを製造することができる。このとき、ラミネート工程時、上部封止材(EC1)と下部封止材(EC2)は、各太陽電池間及び各セルストリングの間の離隔された空間を満たすことができる。
今まではリボン(RB1、RB2)が最後の太陽電池に含まれる絶縁性部材200の背面の上で接続される太陽電池の製造方法について説明したが、これと別の方法で、リボン(RB1、RB2)が最後の太陽電池に含まれる絶縁性部材200の前面の上で接続されるようにすることもできる。
図36A及び図36Bは、図1及び図28に示された太陽電池モジュールの製造方法に係る第2実施の形態を説明するための図である。
本発明に係る太陽電池モジュールの製造方法に係る第2実施の形態は、まず、図35Gのステップのように、前面ガラス基板(FG)の背面上に上部封止材(EC1)が塗布された状態で、図36Aに示すように、各セルストリング(ST−1、ST−2、ST−3)を互いに接続するリボン(RB1、RB2)を、先に上部封止材(EC1)の上に配置することができる。
このとき、リボン(RB1、RB2)が配置される位置は、各セルストリング(ST−1、ST−2、ST−3)で最後の太陽電池に含まれる第1補助電極パッドPP141や第2補助電極パッドPP142と重畳する位置で有り得る。
以降、図36Bに示すように、各セルストリング(ST−1、ST−2、ST−3)で最後の太陽電池に含まれる第1補助電極パッドPP141や第2補助電極パッドPP142がリボン(RB1、RB2)に重畳するように整列して配置することができる。
以降の段階は、図35F及び図35Gで説明したものと同じであるから省略する。このような場合、複数のセルストリング(ST−1、ST−2、ST−3)をリボン(RB1、RB2)を介して接続されるようにするために、複数のセルストリング(ST−1、ST−2、ST− 3)の最後に位置される太陽電池を特別に別に製作する必要がない、太陽電池及び太陽電池モジュールの製造工程をさらに単純化することができる。
今までは、前面ガラス基板(FG)を先に配置した後、セルストリング(ST−1、ST−2、ST−3)を前面ガラス基板(FG)の背面に配置して太陽電池モジュールを製造する方法について説明したが、これとは別の方法で、背面シート(BS)と下部封止材(EC2)を先に配置した状態で、セルストリング(ST−1、ST−2、ST−3)の前面が上にくるように配置することもできる。これに対して、さらに具体的に説明すると、次の通りである。
図37A〜図37Gは、図1及び図28に示された太陽電池モジュールの製造方法に係る第3実施の形態を説明するための図である。
以下の太陽電池モジュールの製造方法においては、背面シート(BS)がシート状に形成された場合を一例として説明する。しかし、背面シート(BS)がプレート(plate)状であっても、同じ方法が適用されることができる。
太陽電池モジュールの製造方法に係る第3実施の形態は、まず、図37Aに示すように、背面シート(BS)を先に配置した状態で、背面シート(BS)の前面に下部封止材(EC2)を塗布することができる。
以降、図37B及び図37Cに示すように、各セルストリング(ST−1、ST−2、ST−3)に含まれる太陽電池の半導体基板110の前面が上を向くように配置することができる。
これにより、図37Bに示すように、各セルストリング(ST−1、ST−2、ST−3)に含まれる複数の太陽電池において、各半導体基板110と絶縁性部材200の前面がそのまま露出されて、各セルストリング(ST−1、ST−2、ST−3)に含まれる最後の太陽電池の第1補助電極パッドPP141と第2補助電極パッドPP142の第2領域も自然に外部に露出することができる。
したがって、第1セルストリング(ST−1)の最後の太陽電池(Cell-a)の第2補助電極パッドPP142と第2セルストリング(ST−2)の最後の太陽電池(Cell-e)の第2補助電極パッドPP142は自然に外部に露出することができる。
したがって、図37Dに示すように、各セルストリング(ST−1、ST−2、ST−3)の最後に含まれる、太陽電池から外部に露出された第1補助電極パッドPP141と第2補助電極パッドPP142がリボン(RB1)を介して容易に接続することができる。
このとき、リボン(RB1、RB2)が接続された第1セルストリングの最後の太陽電池の断面は、図37Eと同じことがある。
次に、図37Fに示すように、リボン(RB1、RB2)と、各セルストリング(ST−1、ST−2、ST−3)の前面の上に上部封止材(EC1)を塗布し、図37Gに示すように、前面ガラス基板(FG)を上部封止材(EC1)の上に配置した後、ラミネート工程を介して、太陽電池モジュールを完成することができる。
このように、第3実施の形態に係る太陽電池モジュールの製造方法は、製造工程中の各セルストリング(ST−1、ST−2、ST−3)で第1補助電極パッドPP141と第2補助電極パッドPP142が外部に露出されるので、リボン(RB1、RB2)の接続が容易であり、太陽電池モジュールの製造工程をさらに容易にすることができる。
以上の説明は、本発明の技術思想を例示的に説明したものに過ぎないものであって、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者であれば、本発明の本質的な特性から逸脱しない範囲内で多様な修正、変更、及び置換が可能である。したがって、本発明に開示された実施の形態及び添付の図面は、本発明の技術思想を限定するためのものではなく説明するためのものであり、このような実施の形態及び添付の図面によって、本発明の技術思想の範囲が限定されるものではない。本発明の保護範囲は、以下の請求の範囲によって解釈されるべきであり、それと同等な範囲内にあるすべての技術思想は本発明の権利範囲に含まれるものと解釈されるべきである。

Claims (32)

  1. 半導体基板、半導体基板の背面に形成される複数の第1電極、前記半導体基板の前記背面に形成される複数の第2電極、前記複数の第1電極に接続される第1補助電極、前記複数の第2電極に接続される第2補助電極、及び前記第1補助電極と第2補助電極の背面に配置される絶縁性部材をそれぞれ含む第1太陽電池及び第2太陽電池と、
    前記第1太陽電池と、前記第2太陽電池を電気的に互いに接続するインターコネクタとを含み、
    前記第1太陽電池と、前記第2太陽電池のそれぞれは前記半導体基板と前記絶縁性部材がそれぞれ単品で接続されて一つの一体型個別素子に形成される太陽電池モジュール。
  2. 前記太陽電池モジュールは、
    前記インターコネクタによって前記第1太陽電池と、前記第2太陽電池が互いに接続されるセルストリングの前面の上に位置する前面ガラス基板と、
    前記前面ガラス基板と、前記セルストリングの間に位置する上部封止材と、
    前記セルストリングの背面に位置する下部封止材と、
    前記下部封止材の背面に位置する背面シートとをさらに含む、請求項1に記載の太陽電池モジュール。
  3. 前記インターコネクタは、
    前記第1太陽電池の前記半導体基板または前記第2太陽電池の前記半導体基板と重畳せずに離隔されている、請求項1に記載の太陽電池モジュール。
  4. 前記第1太陽電池と、前記第2太陽電池のそれぞれの前記絶縁性部材は、前記インターコネクタと互に重畳する、請求項1に記載の太陽電池モジュール。
  5. 前記第1太陽電池の前記絶縁性部材と前記第2太陽電池の前記絶縁性部材は、互いに離隔されている、請求項1に記載の太陽電池モジュール。
  6. 前記第1太陽電池の絶縁性部材は、前記第2太陽電池の前記半導体基板と重畳せず、
    前記第2太陽電池の絶縁性部材は、前記第1太陽電池の前記半導体基板と重畳しない、請求項1に記載の太陽電池モジュール。
  7. 前記第1太陽電池と、前記第2太陽電池のそれぞれにおいて、
    前記絶縁性部材の面積は、前記半導体基板の面積と同じであるか又は大きく、前記半導体基板の面積の2倍より小さい、請求項1に記載の太陽電池モジュール。
  8. 前記第1太陽電池と、前記第2太陽電池のそれぞれにおいて、
    前記第1補助電極と前記第2補助電極のそれぞれは、前記第1方向に延長され、
    前記第1補助電極は、前記第1方向に延長される端に前記第1方向と交差する第2方向に伸びている第1補助電極パッドをさらに備え、
    前記第2補助電極は、前記第1方向に延長される端に前記第2方向に伸びている第2補助電極パッドをさらに備える、請求項1に記載の太陽電池モジュール。
  9. 前記第1太陽電池と、前記第2太陽電池のそれぞれにおいて、
    前記第2補助電極パッドと、前記第1補助電極パッドのそれぞれは、前記半導体基板が、重畳する第1領域と、前記半導体基板が重畳されない第2領域を含む、請求項8に記載の太陽電池モジュール。
  10. 前記第1太陽電池に含まれる第1補助電極パッドと前記第2太陽電池に含まれる第2補助電極パッドは、互いに離隔されている、請求項8に記載の太陽電池モジュール。
  11. 前記インターコネクタは、
    前記第1太陽電池の第1補助電極パッドと前記第2太陽電池の第2補助電極パッド
    を電気的に接続させ、
    前記第1太陽電池の第2補助電極パッドと前記第2太陽電池の第1補助電極パッドを電気的に接続させる、請求項9に記載の太陽電池モジュール。
  12. 前記第1太陽電池と前記第2太陽電池のそれぞれにおいて、
    前記第1補助電極パッドの第2領域と前記第2補助電極パッドの前記第2領域は、前記インターコネクタと重畳されて接続される、請求項11に記載の太陽電池モジュール。
  13. 前記第1太陽電池と前記第2太陽電池のそれぞれにおいて、
    前記インターコネクタと前記第1補助電極パッド、または前記インターコネクタと前記第2補助電極パッドは、第2導電性接着剤によって電気的に接続される、請求項12に記載の太陽電池モジュール。
  14. 前記インターコネクタと前記第1補助電極パッド、または前記インターコネクタと前記第2補助電極パッドは、物理的に直接接触して電気的に接続される、請求項12に記載の太陽電池モジュール。
  15. 前記インターコネクタの前面の表面には凹凸が形成されており、厚さが均一でない、請求項1に記載の太陽電池モジュール。
  16. 前記インターコネクタは、厚さが均一であり、ジグザグ(zigzag)形態を有する、請求項1に記載の太陽電池モジュール。
  17. 前記太陽電池モジュールは、
    前記1つの一体型個別素子を形成する複数の太陽電池が、前記インターコネクタによ
    って第1方向に直列に接続されるそれぞれの第1セルストリングと第2セルストリングを含み、
    前記第1セルストリングと、前記第2セルストリングを第2方向に直列に接続させる導電性リボン(ribbon)とをさらに含む、請求項1に記載の太陽電池モジュール。
  18. 前記第1セルストリングの最後の太陽電池の第1補助電極パッドは、前記第2セルストリングの最後の太陽電池の第2補助電極パッドと、前記導電性リボンを介して接続され、
    前記第1セルストリングの最後の太陽電池の第2補助電極パッドは、前記第2セルストリングの最後の太陽電池の第1補助電極パッドと、前記導電性リボンを介して接続される、請求項17に記載の太陽電池モジュール。
  19. 前記第1セルストリングまたは前記第2セルストリングの最後の太陽電池において、第1補助電極パッドの前面または前記第2補助電極パッドの前面に、前記リボンが接続される、請求項18に記載の太陽電池モジュール。
  20. 前記第1セルストリングまたは前記第2セルストリングの最後の太陽電池において、前記第1補助電極パッドまたは前記第2補助電極パッドは、前記絶縁性部材の背面一部分まで被覆するように形成されており、
    前記リボンは、前記絶縁性部材の背面一部分に形成された前記第1補助電極パッドまたは前記第2補助電極パッドに接続される、請求項18に記載の太陽電池モジュール。
  21. 前記第1セルストリングまたは前記第2セルストリングの最後の太陽電池において、前記リボンが接続される第1補助電極パッドまたは前記第2補助電極パッドは、前記絶縁性部材の長さよりさらに長い部分をさらに含み、前記さらに長い部分に、前記リボンが接続される、請求項18に記載の太陽電池モジュール。
  22. 前記第1セルストリングまたは前記第2セルストリングの最後の太陽電池は、前記第1太陽電池と、前記第2太陽電池において、前記絶縁性部材が除去された太陽電池であり、
    前記最後の太陽電池の第1補助電極パッドまたは前記第2補助電極パッドの背面の上に前記リボンが接続される、請求項18に記載の太陽電池モジュール。
  23. 半導体基板と、
    前記半導体基板の背面に形成される複数の第1電極と、
    前記半導体基板の背面において前記複数の第1電極と離隔して並行するように形成された複数の第2電極と、
    前記複数の第1電極と接続される第1補助電極と、前記複数の第2電極と接続される第2補助電極を含む絶縁性部材とを含み、
    前記絶縁性部材と、前記半導体基板は、それぞれ単品で接続されて一つの一体型個別素子を形成する太陽電池。
  24. 前記絶縁性部材の面積は、前記半導体基板の面積と同じであるか又は大きく、前記半導体基板の面積の2倍より小さい、請求項23に記載の太陽電池。
  25. 前記絶縁性部材において、前記第1補助電極と前記第2補助電極が延長される長さ方向の第1方向の長さは、前記半導体基板の前記第1方向の長さと同じであるか、長いことがあり、2倍より短い、請求項24に記載の太陽電池。
  26. 前記第1補助電極と前記第2補助電極のそれぞれは、前記第1方向に延長され、
    前記第1補助電極は、前記第1方向に延長される端に前記第1方向と交差する第2方向に伸びている第1補助電極パッドをさらに備え、
    前記第2補助電極は、前記第1方向に延長される端に前記第2方向に伸びている第2補助電極パッドをさらに備える、請求項25に記載の太陽電池。
  27. 前記第1補助電極と前記第2補助電極のそれぞれの厚さは、前記複数の第1電極と前記複数の第2電極のそれぞれの厚さより厚い、請求項23に記載の太陽電池。
  28. 前記第1電極と前記第1補助電極との間、及び前記第2電極と前記第2補助電極との間には、第1導電性接着剤によって互いに電気的に接続される、請求項23に記載の太陽電池。
  29. 前記第1電極と前記第2電極との間、及び前記第1補助電極と前記第2補助電極との間には、絶縁層が形成される、請求項28に記載の太陽電池。
  30. 前記第1補助電極と前記第2補助電極のそれぞれは、複数で形成され、前記第1方向に伸びており、
    前記複数の第1電極と前記複数の第2電極のそれぞれは、前記第1方向または前記第2方向に長く伸びており、
    前記第1補助電極のそれぞれの少なくとも一部分は、前記複数の第1電極と重畳された部分で接続され、
    前記複数の第2補助電極のそれぞれの少なくとも一部分は、前記複数の第2電極と重畳された部分で接続される、請求項28に記載の太陽電池。
  31. 前記第1補助電極と前記第2補助電極のそれぞれは、一つのシート電極(sheet electrode)で形成され、互いに離隔して位置する、請求項29に記載の太陽電池。
  32. 前記1つの第1補助電極と前記複数の第1電極は、重畳した部分で、前記第1導電性接着剤によって互いに接続され、前記一つの第2補助電極と前記複数の第2電極は、互いに重畳した部分で、前記第1導電性接着剤によって互いに接続され、
    前記1つの第1補助電極と前記複数の第2電極は、互いに重畳した部分で、前記絶縁層によって互いに絶縁され、前記一つの第2補助電極と前記複数の第2電極は、互いに重畳した部分で、前記絶縁層によって互いに絶縁される、請求項31に記載の太陽電池。
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