KR100744761B1

KR100744761B1 - 태양전지 셀 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR100744761B1
Application number: KR1020060011359A
Authority: KR
Inventors: 현규섭
Original assignee: 현규섭
Priority date: 2006-02-06
Filing date: 2006-02-06
Publication date: 2007-08-01

Abstract

본 발명은, 태양전지 셀 및 그 제조방법에 관한 것이다.

이는 특히, 태양열이 조사되는 기판의 일면에 각각의 단위셀이 안착토록 복수의 패턴이 분리설치되고, 상기 패턴에 안착되는 각각의 단위셀에 +전극 및 -전극이 각각 공급토록 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 소정용량을 갖는 하나의 기판 상측에 단일체의 쏠라셀을 적층하는 태양전지 모듈에 있어서,

단일체의 쏠라셀을 실질적으로 동일 용량을 갖는 복수의 단위셀로 분리한 후 이를 직렬 또는 병렬, 직렬과 병렬의 병합 구성으로 연결하는 것을 특징으로 한다.

이에 따라서, 쏠라셀의 부분 수리가 가능하여 전체를 폐기하여야 하는 단점을 해결하고, 단위셀화 하여 고속, 대량생산이 가능토록 하며, 단위셀 어셈블리로서 다양한 크기의 전류 및 전압조절이 가능토록 하여 그 활용성을 극대화시키는 것이다.

전극, 기판, 태양전지 셀, 모듈, 비어홀

Description

태양전지 셀 및 그 제조방법{A SOLAR CELL AND A METHOD FOR MANUFACTURING THEREOF}

도1은 일반적인 쏠라셀의 적층상태를 도시한 단면도이다.

도2a,b는 각각 종래의 태양전지 모듈의 기판 및 기판에 적층된 쏠라셀을 도시한 평면도이다.

도3 내지 도9은 각각 본 발명의 실시 태양에 따른 태양전지 모듈의 패턴이 형성되는 기판 및 상기 기판의 쏠라셀 적층상태를 도시한 평면도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10...셀모듈 30A,30B,30C...전극패턴

40...기판 60...리드선

70...비어홀 80...도전패턴

90...절단홈

본 발명은, 단일체 쏠라셀과 실질적으로 동일용량을 갖는, 다수개로 분할되는 셀모듈의 직, 병렬 및 직병렬을 병행한 조합으로 이루어진 태양전지 셀 및 그 제조방법에 관한 것이다.

보다 상세하게로는, 태양열이 조사되는 세라믹 기판의 일면에 각각의 단위셀이 안착토록 도전성재질로 이루어진 복수의 패턴을 분리설치하고, 상기 패턴에 안착되는 각각의 단위셀에 +전극 및 -전극을 각각 공급토록 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은, 단일체 쏠라셀을 실질적으로 동일 용량을 갖는 복수의 셀모듈로 분리한 후 이를 직렬 또는 병렬, 직렬과 병렬의 병합 구성으로 연결하는 것을 특징으로 한다.

일반적으로 태양 전지(이하, "쏠라셀" 이라함)는 반도체 성질을 이용하여 태양 빛을 전기 에너지로 변환하는 소자이며, 최근들어 휴대 전화기나 PDA(Personal Digital Assistance)와 같은 휴대용 정보기기의 보조 전원이나, 자동차등의 이동수단의 구동전원, 발전 및 온수의 생산용으로 사용되고 있으며, 현재 소형화 및 고출력을 발생시키는 태양 전지 모듈이 활발하게 연구되고 있는 실정이다.

그리고, 상기와 같은 일반적인 쏠라셀(1)은, 태양 빛을 흡수하여 전하를 생성하도록 하는 반도체물질의 적층구조로서 이루어져 빛이 입사되는 수광면 측에 상부전극이, 상기 상부전극의 반대쪽 면에 하부전극이 각각 위치된다.

더하여, 상기 쏠라셀(1)은, 기판(4)의 상측에 형성되는 동박패턴(3)상에 도전성 접착제(2)로서 접합될 때 리본(미도시)등을 전극과 연결되어 전원이 공급토록 되며, 그 상부에 투명수지 등으로 이루어진 절연체(5)가 도포되는 구성으로 이루어져 외부환경으로부터 쏠라셀을 보호하게 된다.

이와같은 기술과 관련된 종래의 쏠라셀(1)은, 도2a,b에서와 같이 기판(4)의 상측에 전기적으로 분리토록 +전극패턴(3B)과 -전극패턴(3A)이 각각 형성되고, 상기 패턴(3B)에 단일체의 쏠라셀(6)이 접합되고, 상기 쏠라셀(6)에 형성되는 상부전극이 -전극패턴(3A)에 와이어(6)로서 용접연결되어 전하의 이동이 가능토록 설치되는 것이다.

상기와 같은 쏠라셀은, 그 일방향 길이가 보통 4인치 또는 5인치 정도의 크기를 갖는 면적에 대략 36개 정도의 셀모듈이 일체로 구비되는 단일체 쏠라셀로서 원하는 출력을 얻고자 할 때는 상기와 같은 복수개의 단일체 쏠라셀을 상호 연결하여 사용하였다.

그러나, 상기와 같은 쏠라셀은, 그 크기가 증가되어 단일체 쏠라셀을 하나의 집광렌즈에 의해 동작시켜야 하여 집광을 위한 대형의 집광렌즈를 필요로 하게 되므로서 설비가 대형화되고, 외부요인에 의해 하나의 셀모듈이 파손되어도 단일체 쏠라셀 전체를 폐기하여야 하여 불필요한 손실이 발생되며, 원하는 용량을 구현할 때 필요이상의 단일체 쏠라셀이 필요하여 설치면적의 증가는 물론 설계상의 제약을 수반하게 되는 등의 단점이 있는 것이다.

상기와 같은 종래의 문제점들을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 보다 소형화된 쏠라셀의 제작이 가능하도록 하고, 다양한 형상의 쏠라셀 구현이 가능하도록 하며, 자동화 작업에 의해 대량생산이 가능하도록 하는 태양전지 셀 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명의 목적은, 쏠라셀의 부분 수리가 가능하도록 하고, 다양한 용량의 전류 및 전압조절이 가능토록 하여 그 활용성을 극대화 시키도록 하는 태양전지 셀 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 태양열이 조사되는 세라믹 기판의 일면에 각각의 단위셀이 안착토록 도전성재질로 이루어진 복수의 패턴을 분리설치하고, 상기 패턴에 안착되는 각각의 단위셀에 +전극 및 -전극을 각각 공급토록 설치되는 태양전지 셀을 제공한다.

한편 본 발명은, 하나의 기판 상측에 단일체의 쏠라셀을 적층하는 태양전지 모듈에 있어서,

단일체 쏠라셀을 실질적으로 동일 용량을 갖는 복수의 셀모듈로 분리하여 기판에 적층한 후 이를 직렬 또는 병렬, 직렬과 병렬의 병합 구성으로 연결하는 태양전지 셀 제조방법을 제공한다.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도3a는 본 발명에 따른 태양전지 셀에서 32개의 셀모듈 장착을 위한 기판상의 패턴을 도시한 평면도이고, 도3b는 도3a의 패턴에 장착되는 각각의 셀모듈 및 그 연결상태를 도시한 평면도 이다.

본 발명은 세라믹재로 이루어진 기판(40)의 상측에 전기적으로 분리되는 복수의 패턴(30)이 각각 형성된다.

이때, 상기 패턴(30)은, +전극패턴(30B)와 -전극패턴(30A) 및 접지패턴(30C)으로 형성된다.

그리고, 상기 접지패턴(30C)은 32개의 셀모듈(10)이 장착토록 태양광이 조사되는 기판(40)의 일면에 분리 설치되고, 상기 접지패턴(30C)의 둘레에 전기적으로 분리되어 +전극패턴(30B)와 -전극패턴(30A)이 각각 형성된다.

더하여, 상기 패턴(30)은, 전기도금이나 화학적 방법에 의하여 기판의 상측에 적층형성된다.

계속하여, 상기 접지패턴(30C)에 셀모듈(10)을 고온에 견디면서 절연성을 갖거나, 도전성이 우수한 에폭시로 이루어진 접착제를 통하여 접합하고, 각각의 셀모듈(10)은 와이어(60)를 통하여 직렬로 각각 연결된다.

이때, 최초의 셀모듈(10)은, +전극패턴(30B)에 직접연결된후 이에 각각의 셀모듈이 직렬로 연결되고 최후의 셀모듈(10)은 -전극패턴(30A)에 연결되며, 중간부분은 별도의 도전패턴(80')통하여 연결된다.

이와같은 구성을 통하여 기판(40)의 일면에 32개의 셀모듈(10)이 직렬로 연결되어 소정의 전하를 발생하게 된다.

도4a는 본 발명에 따른 태양전지 셀에서 16개의 셀모듈을 병렬로 장착하기 위한 기판상의 패턴을 도시한 평면도 이고, 도4b는 도4a의 패턴에 장착되는 각각 의 셀모듈및 그 연결상태를 도시한 평면도 이다.

이때, 최초의 셀모듈(10)은, -전극패턴(30A)에 와이어(60)로서 연결된후 이에 16개의 셀모듈만이 직렬로 연결되어 최후의 셀모듈(10)은 +전극패턴(30B)에 연결된다.

또한, 다른 16개의 셀모듈은 +전극패턴(30A)에 와이어(60)로서 연결된후 이에 16개의 셀모듈만이 직렬로 연결되어 최후의 셀모듈(10)은 -전극패턴(30A)에 연결되므로서 32개의 셀모듈은 각각 16개의 셀모듈이 병렬연결되는 조합을 이루게 된다.

그리고, 이와같은 구성을 통하여 기판(40)의 일면에 16개의 셀모듈(10)이 각각 병렬로 연결되어 소정의 전하를 발생하게 된다.

도5a는 본 발명에 따른 태양전지 셀에서 8개의 셀모듈을 4열 병렬로 장착하기 위한 기판상의 패턴을 도시한 평면도 이고, 도5b는 도5a의 패턴에 장착되는 각각의 셀모듈및 그 연결상태를 도시한 평면도 이다.

또한, 상기 +전극패턴(30B)과 분리되는 위치에 별도의 도전패턴(80')이 구비되며, 상기 도전패턴(80')은 기판(40)의 배면에 형성되는 도전패턴(80)및 +전극패턴(30B)및 도전패턴(80')에 각각 형성된 비어홀(70)을 통하여 전기적으로 연결토록 설치된다.

계속하여, 상기 접지패턴(30C)에 셀모듈(10)을 고온에 견디면서 절연성을 갖거나, 도전성이 우수한 에폭시로 이루어진 접착제를 통하여 접합하고, 각각의 셀모 듈(10)은 와이어(60)를 통하여 직렬로 각각 연결된다.

이때, 최초의 셀모듈(10)은, +전극패턴(30B)에 접속된후 이에 8개의 셀모듈만이 직렬로 연결되어 최후의 셀모듈(10)은 -전극패턴(30A)에 접속된다.

또한, 다른 8개의 셀모듈은, 최초의 셀모듈이 +전극패턴(30A)에 접속된후 이에 8개의 셀모듈만이 직렬로 연결되어 최후의 셀모듈(10)은 -전극패턴(30A)에 접속된다.

그리고, 또 다른 8개의 셀모듈은, 최초의 셀모듈이 -전극패턴(30A)에 접속된후 이에 8개의 셀모듈만이 직렬로 연결되어 최후의 셀모듈(10)이 +전극패턴(30B)에 비어홀및 도전패턴(80)을 통하여 연결되는 기판 일면의 도전패턴(80')에 접속된다.

계속하여, 또 다른 8개의 셀모듈은, 최초의 셀모듈이 -전극패턴(30A)에 접속된후 이에 8개의 셀모듈만이 직렬로 연결되어 최후의 셀모듈(10)은 +전극패턴(30B)에 비어홀및 도전패턴(80)을 통하여 연결되는 기판 일면의 도전패턴(80')에 접속된다.

그리고, 이와같은 구성을 통하여 기판(40)의 일면에 각 8개의 셀모듈(10)이 각각 4열로 병렬로 연결되어 소정의 전하를 발생하게 된다.

도6a는 본 발명에 따른 태양전지 셀에서 4개의 셀모듈을 8열 병렬로 장착하기 위한 기판상의 패턴을 도시한 평면도이고, 도6b는 도6a의 패턴에 장착되는 각각의 셀모듈및 그 연결상태를 도시한 평면도 이다.

또한, 상기 접지패턴(30C)중 일부의 접지패턴은 기판(40)의 배면에 형성되는 도전패턴(80)및 +전극패턴(30B)및 접지패턴(30C)에 각각 형성된 비어홀(70)을 통하여 전기적으로 연결토록 설치된다.

이때, 상기 셀모듈(10)은 4개가 한조를 이루어져 8열로 병렬연결되도록 배치되며, 최초 및 최후의 셀모듈(10)에 각각 +전극패턴(30B) 및 -전극패턴(30A)이 각각 연결되도록 하고, 각각의 셀모듈은 와이어(60)를 통하여 순차로 직렬 연결된다.

그리고, 상기 +전극패턴(30B)과 전기적으로 분리되는 이격거리를 갖는 접지패턴(30C)은 +전극패턴(30B) 및 접지패턴(30C)에 각각 형성되는 비어홀(70)및 이를 전기적으로 연결하도록 기판의 타측면에 형성되는 도전패턴(80)을 통하여 연결된다.

도7a는 본 발명에 따른 태양전지 셀에서 2개의 셀모듈을 16열 병렬로 장착하 기 위한 기판상의 패턴을 도시한 평면도 이고, 도7b는 도7a의 패턴에 장착되는 각각의 셀모듈및 그 연결상태를 도시한 평면도 이다.

또한, 상기 접지패턴(30C)은, 기판(40)의 배면에 형성되는 +전극패턴(30B')과 접지패턴(30C)에 각각 형성된 비어홀(70)을 통하여 전기적으로 연결토록 설치된다.

이때, 셀모듈(10)은 2개가 한조를 이루어져 16열로 병렬연결되도록 배치되며, 최초 및 최후의 셀모듈(10)에 각각 +전극패턴(30B) 및 -전극패턴(30A)이 각각 연결되도록 하고, 각각의 셀모듈은 와이어(60)를 통하여 직렬 연결된다.

도8a는 본 발명에 따른 태양전지 셀에서 32개의 셀모듈을 병렬로 장착하기 위한 기판상의 패턴을 도시한 평면도 이고, 도8b는 도8a의 패턴에 장착되는 각각의 셀모듈및 그 연결상태를 도시한 평면도 이다.

도8에서와 같이 본 발명은, 세라믹재로 이루어진 기판(40)의 상측에 전기적으로 분리되는 복수의 패턴(30)이 소정의 배열로서 일체로 각각 형성되며, 본 발명에서는 32개의 접지패턴과 -전극패턴 및 +전극패턴으로 이루어 진다.

이때, 셀모듈(10)은, 32개가 병렬연결되도록 배치되며, 각각의 셀모듈(10)은 비어홀(70)에 접속되는 +전극패턴(30B')과 와이어(60)로서 연결되는 -전극패턴(30A)이 각각 연결되도록 하여 32개의 셀모듈이 병렬 연결된다.

도9는 본 발명의 또 다른 실시태양에 따른 쏠라셀을 도시한 사시도이다.

상기의 도면에서 도시한 바와같이 본 발명의 기판(40)은, 분리되는 각각의 셀모듈(10)에 대응되어 분리가능토록 각각의 셀모듈(10)을 절단홈(80)에 의해 구획토록 설치된다.

이와 같은 구성을 통하여, 량품의 셀모듈이 장착되는 기판을 보관할 경우 사용되는 기판에서 불량 셀모듈만을 절단홈(80)을 통하여 제거한 후 량품의 셀모듈을 용이하게 접합하여 사용할 수 있게 된다.

한편, 본 발명의 본 발명에 의한 태양전지 셀의 제조방법을 설명한다.

본 발명은, 기판의 상측에 전기도금, 화학적 증착 또는 화학적 식각방법중에서 선택된 어느 하나의 방법에 의해 전기적으로 분리되는 접지패턴 및 전극패턴을 각각 형성한다.

그리고, 상기 접지패턴의 상측에는 32개의 셀모듈을 각각 분리시켜 적층한다.

이때, 상기 셀모듈은, 기판의 제작중에 화학적인 증착 및 식각방법을 통하여 일체로 형성하여도 좋으나, 단위제품으로 제조되는 셀모듈을 접지패턴의 상측에 적층한 후 내열성을 갖는 에폭시나 도전성을 갖는 에폭시로 이루어진 접착제에 의해 일체로 접합하여도 된다.

계속하여, 상기 접지패턴에 적층되는 각각의 셀모듈은 필요로 하는 용량의 전하를 발생시키도록 32의 약수로 이루어진 그룹(1,2,4,8,16)중에서 선택되는 배열조합이 각각 직렬 또는 병렬, 직병렬 병합연결되도록 +전극패턴 및 -전극패턴에 각각 연결된다.

이때, 상기와 같은 셀모듈의 연결은, 기판상에 도통 연결되도록 형성되는 비어홀을 통하여 배면에 상이하게 형성되는 전극패턴및 동일한 전극패턴을 연결하도록 한다.

그리고, 상기 전극패턴은 일체로 연결되거나 이격되어 형성되며, 이격되어 형성될 경우 비어홀 및 기판의 배면에 형성되는 도전패턴을 통하여 전기적으로 연결되는 것이다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 셀모듈화 하여 보다 소형화된 쏠라셀의 제작이 가능하고, 다수개로 분할되는 셀모듈에 의해 다양한 형상의 쏠라셀 구현이 가능하며, 규격화 되어 자동화 작업에 의한 대량생산이 가능한 효과를 가져오는 것이다.

또한 본 발명은, 쏠라셀의 부분 수리가 가능하여 전체를 폐기하여야 하는 불편함을 방지함은 물론 이에 의한 낭비요인을 제고하고, 크기조절이 용이하게 다양한 용량의 전류 및 전압조절이 가능하게 되므로서 그 활용성을 극대화 시키는 효과가 있는 것이다.

본 발명한 실시예에 관련하여 도시하고 설명 하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진자는 용이하게 알수 있음을 밝혀 두고자 한다.

Claims

하나의 기판상에 단일체의 쏠라셀을 적층접합하는 태양전지 모듈에 있어서,

단일체의 쏠라셀과 실질적으로 동일 용량을 갖도록 분할되는 복수 셀모듈이 안착되도록 도전성재질로 이루어진 복수의 패턴을 기판상에 분리설치하고, 상기 패턴에 안착되는 각각의 셀모듈에 +전극 및 -전극을 각각 공급토록 설치되는 태양전지 셀
제1항에 있어서, 상기 패턴은, 접지패턴과 +전극패턴 및 -전극패턴으로 이루어 지는 것을 특징으로 하는 태양전지 셀
제1항에 있어서, 상기 셀 모듈은, 패턴의 상측에 도전성 접착제를 통하여 접합되는 것을 특징으로 하는 태양전지 셀
제2항에 있어서, 상기 접지패턴은, 양단이 접지패턴 및 전극패턴에 오버랩토록 기판의 배면에 형성되는 도전패턴 및 이에 도통토록 기판에 관통되는 복수의 비어홀을 통하여 전극패턴과 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 태양전지 셀
제2항에 있어서, 상기 셀 모듈은, 하나 이상이 와이어로서 다른 셀모듈 및 전극패턴에 연결되는 것을 특징으로 하는 태양전지 셀
제2항에 있어서, 상기 전극패턴은, 접지패턴의 일측에 전극패턴과 이격되는 다른 도전패턴을 형성한 후 기판 배면에 형성되는 도전패턴 및 이에 도통토록 기판에 관통되는 복수의 비어홀을 통하여 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 태양전지 셀
제1항에 있어서, 상기 기판은, 분리되는 각각의 셀모듈에 대응되어 분리가능토록 각각의 셀모듈을 절단하는 절단홈이 구획 설치되는 것을 특징으로 하는 태양전지 셀
하나의 기판 상측에 단일체의 쏠라셀을 적층하는 태양전지 모듈에 있어서,

단일체 쏠라셀을 실질적으로 동일 용량을 갖는 복수의 셀모듈로 분리하여 기판에 적층한 후 이를 직렬 또는 병렬, 직렬과 병렬의 병합구성으로 연결하도록 하는 태양전지 셀 제조방법
제8항에 있어서, 상기 셀모듈은, 32의 약수 중 하나에 대응하는 개수로 그룹화되어 각 그룹 내의 셀모듈들은 직렬연결되고, 상기 각각의 그룹은 다른 그룹과 병렬연결되는 것을 특징으로 하는 태양전지 셀 제조방법
제8항에 있어서, 상기 셀모듈은, 기판의 상측에 전기도금, 화학적 증착 또는 화학적 식각방법중에서 선택된 어느 하나의 방법에 의해 전기적으로 분리되는 접지패턴에 각각 접합되며, 그 외측에 분리설치되는 +전극패턴 및 -전극패턴으로서 연결되도록 하는 것을 특징으로 하는 태양전지 셀 제조방법
제8항에 있어서, 상기 셀모듈은, 기판의 제작중에 화학적인 증착 및 식각방법을 통하여 일체로 형성하는 것을 특징으로 하는 태양전지 셀 제조방법
제8항에 있어서, 상기 셀모듈은, 기판상에 도통 연결되도록 형성되는 비어홀을 통하여 배면에 상이하게 형성되는 전극패턴 및 동일한 전극패턴을 연결하도록 하는 것을 특징으로 하는 태양전지 셀 제조방법
제12항에 있어서, 상기 전극패턴은, 이격되는 위치에 분리설치되면서 비어홀 및 기판의 배면에 형성되는 도전패턴을 통하여 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 태양전지 셀 제조방법
제8항에 있어서, 상기 기판은, 그 상측에 적층되는 셀모듈과 동시에 분리토록 하는 것을 특징으로 하는 태양전지 셀 제조방법