KR101048937B1 - 태양 전지 모듈 및 태양 전지 모듈의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
수분이 혼입하여도, 높은 발전력을 유지할 수 있는 태양 전지 모듈 및 태양 전지 모듈의 제조 방법을 제공한다. 태양 전지 모듈(10)은, 제2 투광성 도전막(14a)은, 제1 홈부(30)에서, 광전 변환층(13)의 측벽을 덮으면서, 제1 투광성 도전막(12)에 접하고 있다. 또한, 금속막(14b)은, 제2 투광성 도전막(14a)의 측벽을 덮으면서, 제1 투광성 도전막(12)에 접하고 있다. 또한, 금속막(14b)은, 제1 홈부(30)에서, 광전 변환층(13) 상에 형성된 제2 투광성 도전막(14a)의 측벽을 덮으면서 광전 변환층(13)에 접하고 있다.
태양 전지 모듈, 제1 홈부, 제1 투광성 도전막, 제2 투광성 도전막, 금속막, 광전 변환층
Description
본 발명은, 투광성 기판 상에 적층된 제1 전극과, 제1 전극 상에 적층된 광전 변환층과, 광전 변환층 상에 적층된 제2 전극을 구비하고, 제2 전극은 투광성 도전막과 금속막으로 구성된 태양 전지 모듈 및 태양 전지 모듈의 제조 방법에 관한 것이다.
최근, 태양 전지의 저코스트화, 고효율화를 양립하기 위해 원재료의 사용량이 적은 박막계의 태양 전지 모듈의 개발이 정력적으로 행해지고 있다. 종래의 박막계의 태양 전지 모듈의 단면도의 일례를, 도 1에 도시한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 종래의 박막계의 태양 전지 모듈(10)은, 글래스 등의 투광성 기판(11) 상에, 제1 투광성 도전막(12)과 광전 변환층(13)과 이면 전극(14)을, 레이저 조사에 의해 패터닝하면서 순차적으로 적층하여 형성된다. 또한, 태양 전지 모듈(10)에서는, Poly Ethylene Terephthalate(PET) 등의 보호재(16)가, 이면 전극(14) 상에서, Ethylene Vinyl Acetate(EVA) 등의 충전재(15)를 개재하여 배치된다.
여기서, 이면 전극(14)을, 제2 투광성 도전막(14a) 상에 금속 박막(14b)을 적층하여 형성하는 것이 제안되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조). 이에 따르면, 이면 전극(14)을 레이저 조사에 의해 패터닝할 때에 생기는 제2 투광성 도전막(14a)에서의 레이저 어블레이션 현상을 유효하게 이용함으로써, 용이하게 레이저 조사에 의한 패터닝을 행할 수 있다. 즉, 제2 투광성 도전막(14a)과 금속 박막(14b)에 대해 동시에 레이저를 조사함으로써, 이면 전극(14)의 패터닝이 행해진다.
특허 문헌 1 : 일본 특허 공개 평8-56004호 공보
<발명의 개시>
일반적으로, 태양 전지 모듈(10)은 옥외에서 장기간에 걸쳐서 사용된다. 그 때문에, 태양 전지 모듈(10)의 내부에, 가령 수분이 침입하였다고 하여도, 태양 전지 모듈(10)은 안정된 높은 발전력을 유지할 수 있는 만큼의 충분한 내습성을 구비할 필요가 있다.
그러나, 태양 전지 모듈(10)에서는, 도 1에 도시한 바와 같이, 제2 투광성 도전막(14a)의 일부는 금속 박막(14b)에 덮여지지 않고 노출되어 있다. 따라서, 보호재(16) 및 충전재(15)를 침윤해 온 수분이 제2 투광성 도전막(14a)에까지 도달하면, 제2 투광성 도전막(14a)은 용이하게 열화된다. 그 결과, 태양 전지 모듈(10)의 안정된 높은 발전력을 유지할 수 없다고 하는 문제가 있었다.
따라서, 본 발명은, 상기 문제를 감안하여 이루어진 것으로서, 수분이 침입하여도, 높은 발전력을 유지할 수 있는 태양 전지 모듈 및 태양 전지 모듈의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제1 특징에 따른 태양 전지 모듈은, 투광성 기판과, 상기 투광성 기판 상에 적층된 제1 전극과, 상기 제1 전극 상에 적층된 광전 변환층과, 상기 광전 변환층 상에 적층된 제2 전극과, 상기 제2 전극을 분리하는 홈부를 구비하는 태양 전지 모듈로서, 상기 제2 전극은, 상기 광전 변환층 상에 적층된 투광성 도전막과, 상기 투광성 도전막 상에 적층된 금속막으로 구성되어 있고, 상기 금속막은, 상기 홈부에서, 상기 투광성 도전막이 분리된 폭보다도 좁은 폭으로 분리되어 있는 것을 요지로 한다.
제1 특징에 따른 태양 전지 모듈에 따르면, 투광성 도전막은 금속막에 의해 덮여져 노출되어 있지 않기 때문에, 침입한 수분이 이면 전극까지 도달하여도, 금속막에 의해 밀봉되어 있는 투광성 도전막이 수분에 의해 열화되지 않아, 안정된 높은 발전력을 유지할 수 있다.
본 발명의 제2 특징은, 본 발명의 제1 특징에 관한 것으로, 상기 투광성 도전막은, 상기 홈부에서, 상기 광전 변환층의 측벽을 덮으면서, 상기 제1 전극에 접하고 있고, 상기 금속막은, 상기 홈부에서, 상기 투광성 도전막의 측벽을 덮으면서, 상기 제1 전극에 접하고 있는 것을 특징으로 하는 태양 전지 모듈인 것을 요지로 한다.
본 발명의 제3 특징은, 본 발명의 제1 특징에 관한 것으로, 상기 금속막은, 상기 홈부에서, 상기 투광성 도전막의 측벽을 덮으면서, 상기 광전 변환층에 접하고 있는 것을 특징으로 하는 태양 전지 모듈인 것을 요지로 한다.
본 발명의 제4 특징은, 투광성 기판과, 상기 투광성 기판 상에 적층된 제1 전극과, 상기 제1 전극 상에 적층된 광전 변환층과, 상기 광전 변환층 상에 적층된 투광성 도전막과, 상기 투광성 도전막 상에 적층된 금속막을 구비하고, 상기 광전 변환층과 상기 투광성 도전막과 상기 금속막을 분리하는 홈부를 갖는 태양 전지 모듈의 제조 방법으로서, 상기 홈부에 레이저광을 조사함으로써, 상기 광전 변환층의 일부를 제거하는 스텝 A와, 상기 광전 변환층 상에 투광성 도전막을 적층하는 스텝 B와, 상기 홈부에 레이저광을 조사함으로써, 상기 투광성 도전막의 일부를 제거하는 스텝 C와, 상기 투광성 도전막 상에 금속막을 적층하는 스텝 D와, 상기 홈부에 레이저광을 조사함으로써, 상기 금속막의 일부를 제거하는 스텝 E를 포함하고, 스텝 E에서, 상기 금속막의 일부를 제거하는 폭은, 스텝 C에서 상기 투광성 도전막의 일부를 제거하는 폭보다도 좁은 것을 특징으로 하는 태양 전지 모듈의 제조 방법인 것을 요지로 한다.
도 1은 종래의 태양 전지 모듈의 구성을 도시하는 단면도.
도 2는 실시 형태에 따른 태양 전지 모듈의 상면도.
도 3은 실시 형태에 따른 태양 전지 모듈의 도 2의 A-A 절단면에서의 확대 단면도(그 1).
도 4는 실시 형태에 따른 태양 전지 모듈의 도 2의 B-B 절단면에서의 확대 단면도(그 2).
도 5의 (A)는 도 2의 A-A 절단면에서, 실시 형태에 따른 태양 전지 모듈의 제조 방법을 설명하기 위한 도면(그 1).
도 5의 (B)는 도 2의 B-B 절단면에서, 실시 형태에 따른 태양 전지 모듈의 제조 방법을 설명하기 위한 도면(그 1).
도 6의 (A)는 도 2의 A-A 절단면에서, 실시 형태에 따른 태양 전지 모듈의 제조 방법을 설명하기 위한 도면(그 2).
도 6의 (B)는 도 2의 B-B 절단면에서, 실시 형태에 따른 태양 전지 모듈의 제조 방법을 설명하기 위한 도면(그 2).
도 7은 도 2의 A-A 절단면에서, 실시 형태에 따른 태양 전지 모듈의 제조 방법을 설명하기 위한 도면(그 3).
도 8의 (A)는 도 2의 A-A 절단면에서, 실시 형태에 따른 태양 전지 모듈의 제조 방법을 설명하기 위한 도면(그 4).
도 8의 (B)는 도 2의 B-B 절단면에서, 실시 형태에 따른 태양 전지 모듈의 제조 방법을 설명하기 위한 도면(그 3).
도 9의 (A)는 도 2의 A-A 절단면에서, 실시 형태에 따른 태양 전지 모듈의 제조 방법을 설명하기 위한 도면(그 5).
도 9의 (B)는 도 2의 B-B 절단면에서, 실시 형태에 따른 태양 전지 모듈의 제조 방법을 설명하기 위한 도면(그 4).
도 10의 (A)는 도 2의 A-A 절단면에서, 실시 형태에 따른 태양 전지 모듈의 제조 방법을 설명하기 위한 도면(그 6).
도 10의 (B)는 도 2의 B-B 절단면에서, 실시 형태에 따른 태양 전지 모듈의 제조 방법을 설명하기 위한 도면(그 5).
<발명을 실시하기 위한 최량의 형태>
다음으로, 도면을 이용하여, 본 발명의 실시 형태를 설명한다. 이하의 도면의 기재에서, 동일 또는 유사한 부분에는, 동일 또는 유사한 부호를 붙이고 있다. 단, 도면은 모식적인 것이며, 각 치수의 비율 등은 현실의 것과는 상이한 것에 유의하여야 한다. 따라서, 구체적인 치수 등은 이하의 설명을 참작하여 판단해야 하는 것이다. 또한, 도면 상호간에서도 서로의 치수의 관계나 비율이 상이한 부분이 포함되어 있는 것은 물론이다.
≪제1 실시 형태≫
<태양 전지 모듈(10)의 구성>
본 발명의 제1 실시 형태에 따른 태양 전지 모듈(10)의 상면도를 도 2에 도시한다.
태양 전지 모듈(10)은 투광성 기판(11) 상에, 복수의 광 기전력 소자(20)를 포함하는 발전 영역(21)과, 발전 영역(21)의 주위에 형성된 비발전 영역(22)과, 제1 홈부(30)와, 제2 홈부(40)를 구비한다.
투광성 기판(11)은 태양 전지 모듈(10)의 단일 기판이다. 투광성 기판(11)은 글래스 등의 광 투과성, 차수성을 갖는 부재에 의해 구성된다.
광 기전력 소자(20)는, 제1 투광성 도전막(12)과 광전 변환층(13)과 이면 전극(14)을 순차적으로 적층함으로써 형성된다. 하나의 광 기전력 소자(20)의 제1 투광성 도전막(12)은, 제1 홈부(30)에서, 인접하는 다른 광 기전력 소자(20)의 이면 전극(14)과 접속된다. 이에 의해, 광 기전력 소자(20)끼리는 전기적으로 직렬 접속된다.
제1 홈부(30)는, 하나의 광 기전력 소자(20)의 광전 변환층(13) 및 이면 전극(14)과, 인접하는 다른 광 기전력 소자(20)의 광전 변환층(13) 및 이면 전극(14)을 전기적으로 분리하는 홈이다.
발전 영역(21)은, 복수의 광 기전력 소자(20)를 전기적으로 직렬 접속함으로써 형성된다. 발전 영역(21)은 발전에 기여하는 영역이다.
비발전 영역(22)은, 제2 홈부(40)를 통하여, 발전 영역(21)의 주위에 형성된다. 비발전 영역(22)은 발전에 기여하지 않는 영역이다. 비발전 영역(22)은 광 기전력 소자(20)와 마찬가지로, 제1 투광성 도전막(12)과 광전 변환층(13)과 이면 전극(14)을 순차적으로 적층함으로써 형성되는 적층체이다.
제2 홈부(40)는 발전 영역(21)과 비발전 영역(22)을 전기적으로 분리하는 홈이다.
도 3은, 도 2의 A-A 단면도로서, 도 2의 하부(α로 둘러싼 부분)를 확대한 것이다.
태양 전지 모듈(10)은, 도 3에 도시한 바와 같이, 투광성 기판(11)과, 투광성 기판(11) 상에 적층된 제1 투광성 도전막(12)(제1 전극)과, 제1 투광성 도전막(12) 상에 적층된 광전 변환층(13)과, 광전 변환층(13) 상에 적층된 이면 전극(14)(제2 전극)을 구비한다.
제1 투광성 도전막(12)은 투광성 기판(11) 상에 적층되어 있다. 제1 홈부(30)에서 제1 투광성 도전막(12)의 일부가 제거됨으로써, 제1 투광성 도전막(12) 은 단책 형상으로 형성되어 있다. 제1 투광성 도전막(12)은 ZnO, In2O3, SnO2, CdO, TiO2, CdIn2O4, Cd2SnO4, Zn2SnO4에 Sn, Sb, F, Al, B 또는 Ga를 도프한 금속 산화물의 1군으로부터 선택된 1 종류 혹은 복수 종류의 적층체에 의해 구성된다. 또한, ZnO는 높은 광 투과성, 저저항성, 가소성을 갖고, 저가격이므로 투광성 도전막 재료로서 바람직하다.
광전 변환층(13)은, 제1 투광성 도전막(12) 상에 적층되어 있다. 제1 홈부(30)에서 광전 변환층(13)의 일부가 제거됨으로써, 광전 변환층(13)은 단책 형상으로 형성되어 있다. 광전 변환층(13)은 비결정 실리콘 반도체에 의해 구성된다. 구체적으로, 광전 변환층(13)은 비정질 실리콘 반도체 상에 미결정 실리콘 반도체를 적층함으로써 형성된다. 비정질 실리콘과 미결정 실리콘은, 각각 광 흡수 파장이 서로 다르기 때문에, 이와 같은 탠덤형 태양 전지 모듈은 태양광 스펙트럼을 유효하게 이용할 수 있다. 또한, 본 명세서에서, 「미결정」의 용어는, 다수의 미소한 결정립을 포함하는 것을 의미하고, 부분적으로 비정질 상태를 포함하는 상태도 의미하는 것으로 한다.
이면 전극(14)은, 제2 투광성 도전막(14a) 상에 금속막(14b)이 적층된 2층 구조를 갖는다.
제2 투광성 도전막(14a)은 광전 변환층(13) 상에 적층된다. 제1 홈부(30)에서 제2 투광성 도전막(14a)의 일부가 제거됨으로써, 제2 투광성 도전막은 단책 형상으로 형성되어 있다. 도 3에 도시한 바와 같이, 제2 투광성 도전막(14a)의 일부 가 제거된 폭을 A로 한다.
금속막(14b)은, 제2 투광성 도전막(14a) 상에 적층된다. 제1 홈부(30)에서 금속막(14b)의 일부가 제거됨으로써, 금속막(14b)은 단책 형상으로 형성되어 있다. 도 3에 도시한 바와 같이, 금속막(14b)의 일부가 제거된 폭을 B로 한다.
여기서, 본 실시 형태에 따른 태양 전지 모듈(10)에서는, 금속막(14b)의 일부가 제거된 폭 B는, 제2 투광성 도전막(14a)의 일부가 제거된 폭 A보다도 좁다.
즉, 금속막(14b)은, 제1 홈부(30)에서, 제2 투광성 도전막(14a)이 분리된 폭 A보다도 좁은 폭 B로 분리되어 있다.
구체적으로는, 도 3에 도시한 바와 같이, 제1 홈부(30)에서, 제2 투광성 도전막(14a)은 광전 변환층(13)의 측벽을 덮으면서, 제1 투광성 도전막(12)에 접한다. 또한, 금속막(14b)은, 제2 투광성 도전막(14a)의 측벽을 덮으면서, 제1 투광성 도전막(12)에 접한다. 또한, 금속막(14b)은, 제1 홈부(30)에서, 광전 변환층(13) 상에 형성된 제2 투광성 도전막(14a)의 측벽을 덮으면서, 제1 투광성 도전막(12)에 접한다.
이와 같이, 제1 홈부(30)에서, 제2 투광성 도전막(14a)은 금속막(14b)에 의해 덮여진 상태에 있으며, 외부에 노출되어 있지 않다.
제2 투광성 도전막(14a)은, 제1 투광성 도전막(12)과 마찬가지로, ZnO, In2O3, SnO2, CdO, TiO2, CdIn2O4, Cd2SnO4, Zn2SnO4에 Sn, Sb, F, Al, B 또는 Ga를 도프한 금속 산화물의 1군으로부터 선택된 1 종류 혹은 복수 종류의 적층체에 의해 구성된다.
금속막(14b)은 Ag, Al, Ti, Pt, Mo, Ta 등의 1군으로부터 선택된 1 종류 혹은 복수 종류의 적층체에 의해 구성된다.
도 4는, 도 2의 B-B 단면도로서, 도 2의 우측부(β로 둘러싼 부분)를 확대 한 것이다.
제2 투광성 도전막(14a)은 광전 변환층(13) 상에 적층된다. 제2 홈부(40)에서 제2 투광성 도전막(14a)의 일부는 제거되어 있다. 도 4에 도시한 바와 같이, 제2 투광성 도전막(14a)의 일부가 제거된 폭을 A'로 한다.
금속막(14b)은, 제2 투광성 도전막(14a) 상에 적층된다. 제2 홈부(40)에서 금속막(14b)의 일부는 제거되어 있다. 도 4에 도시한 바와 같이, 금속막(14b)의 일부가 제거된 폭을 B'로 한다.
여기서, 본 실시 형태에 따른 태양 전지 모듈(10)에서는, 금속막(14b)의 일부가 제거된 폭 B'는, 제2 투광성 도전막(14a)의 일부가 제거된 폭 A'보다도 좁다.
즉, 금속막(14b)은, 제2 홈부(40)에서, 제2 투광성 도전막(14a)이 분리된 폭 A'보다도 좁은 폭 B'로 분리되어 있다.
구체적으로는, 도 4에 도시한 바와 같이, 제2 홈부(40)에서, 금속막(14b)은, 제2 홈부(40)에서, 광전 변환층(13) 상에 형성된 제2 투광성 도전막(14a)의 측벽을 덮으면서, 광전 변환층(13)에 접하고 있다.
이와 같이, 제2 홈부(40)에서, 제2 투광성 도전막(14a)은 금속막(14b)에 의해 덮여진 상태에 있고, 외부에 노출되어 있지 않다.
<태양 전지 모듈(10)의 제조 방법>
본 실시 형태에 따른 태양 전지 모듈(10)의 제조 방법에 대해서, 도 5 내지 도 10을 이용하여 설명한다.
투광성 기판(11) 상에, 스퍼터 등에 의해 제1 투광성 도전막(12)을 형성한다. 도 5의 (A)에 도시한 바와 같이, 제1 투광성 도전막(12)은 YAG 레이저를 조사함으로써, 단책 형상으로 패터닝된다. 이에 의해, 제1 투광성 도전막(12)은, 각 광 기전력 소자(20)간에서 전기적으로 분리된다. 또한, 도 5의 (B)에 도시한 바와 같이, 제1 투광성 도전막(12)은 YAG 레이저를 복수회 왕복시켜 조사받아, 발전 영역(21)측과, 비발전 영역(22)측으로 전기적으로 분리된다. 즉, 제1 투광성 도전막(12)의 일부가, 제2 홈부(40)에서 제거된다. YAG 레이저의 조사는, 광 입사측으로부터, 또는 광 입사측과 반대의 이면측으로부터 행할 수 있다.
다음으로, 플라즈마 CVD법에 의해, 광전 변환층(13)을 형성한다. 구체적으로는, 도 6의 (A) 및 (B)에 도시한 바와 같이, 제1 투광성 도전막(12) 상에 p-i-n형의 비정질 실리콘 반도체를 순차적으로 적층한 후, p-i-n형의 미결정 실리콘 반도체를 순차적으로 적층하여 광전 변환층(13)을 형성한다.
광전 변환층(13)은, 제1 투광성 도전막(12)의 패터닝 위치로부터 소정 간격 떨어진 위치에 광 입사측으로부터 YAG 레이저를 조사함으로써, 단책 형상으로 패터닝된다. 즉, 광전 변환층(13)의 일부가, 제1 홈부(30)에서 제거된다. 이에 의해, 도 7에 도시한 바와 같이, 광전 변환층(13)은 광 기전력 소자(20)마다 전기적으로 분리된다.
다음으로, 도 8의 (A) 및 (B)에 도시한 바와 같이, 제2 투광성 도전막(14a)이, 광전 변환층(13) 상에 스퍼터 등에 의해 형성된다. 제2 투광성 도전막(14a)은 광전 변환층(13)의 패터닝 위치로부터 소정 간격 떨어진 위치에, 이면측으로부터 YAG 레이저를 조사함으로써, 단책 형상으로 패터닝된다. 즉, 투광성 도전막(14a)의 일부가, 제1 홈부(30)에서 제거된다. 이에 의해, 도 9의 (A)에 도시한 바와 같이, 투광성 도전막(14a)은 광 기전력 소자(20)마다 전기적으로 분리된다.
또한, 도 9의 (B)에 도시한 바와 같이, 제2 투광성 도전막(14a)은 이면측으로부터 YAG 레이저를 복수회 왕복시켜 조사받아, 발전 영역(21)측과, 비발전 영역(22)측으로 전기적으로 분리된다. 즉, 제2 투광성 도전막(14a)의 일부가, 제2 홈부(40)에서 제거된다.
다음으로, 도 10의 (A) 및 (B)에 도시한 바와 같이, 금속막(14b)이, 제2 투광성 도전막(14a) 상에 스퍼터 등에 의해 형성된다.
다음으로, 도 3에 도시한 바와 같이, 광전 변환층(13) 및 금속막(14b)은, 제2 투광성 도전막(14a)의 패터닝 위치로부터 소정 간격 떨어진 위치에 광 입사측으로부터 YAG 레이저를 조사함으로써, 단책 형상으로 패터닝된다. 즉, 금속막(14b)의 일부가, 제1 홈부(30)에서 제거된다. 특히, 금속막(14b)은, 제1 홈부(30)에서, 제2 투광성 도전막(14a)이 제거된 폭 A보다도 좁은 폭 B로 제거된다.
또한, 도 4에 도시한 바와 같이, 광전 변환층(13) 및 금속막(14b)은, 광 입사측으로부터 YAG 레이저를 조사받아, 발전 영역(21)측과, 비발전 영역(22)측으로 전기적으로 분리한다. 즉, 금속막(14b)의 일부가, 제2 홈부(40)에서 제거된다. 특히, 금속막(14b)은, 제2 홈부(40)에서, 제2 투광성 도전막(14a)이 제거된 폭 A'보다도 좁은 폭 B'로 제거된다.
다음으로, 이면측에, 수지로 이루어지는 충전재(15) 및 보호재(16)(도시 생략)를 순차적으로 배치하고, 라미네이트 장치를 이용하여 진공 가열 압착을 행한다. 그 후, 가열 처리에 의해 충전재(15)를 가교, 안정화시킨다.
충전재(15)로서, EVA 외, EEA 등의 에틸렌계 수지, PVB, 실리콘, 우레탄, 아크릴, 에폭시 수지를 이용하여도 된다. 또한, 보호재(16)로서, 불소계 수지(ETFE, PVDF, PCTFE 등), PC, 글래스 등이 금속박을 사이에 둔 구조, SUS, 강판을 이용하여도 된다.
이상에 의해, 본 실시 형태에 따른 태양 전지 모듈(10)이 제작된다. 또한, 그 태양 전지 모듈(10)에는 단자 박스 및 취출 전극을 접속하고, 부틸 고무 등에 의해 알루미늄 틀을 부착할 수 있다.
<작용 및 효과>
본 실시 형태에 따른 태양 전지 모듈(10)에서는, 제2 투광성 도전막(14a)은, 제1 홈부(30)에서, 광전 변환층(13)의 측벽을 덮으면서, 제1 투광성 도전막(12)에 접하고 있다. 금속막(14b)은, 제1 홈부(30)에서, 제2 투광성 도전막(14a)의 측벽을 덮으면서, 제1 투광성 도전막(12)에 접하고 있다. 또한, 금속막(14b)은, 제1 홈부(30)에서, 광전 변환층(13) 상에 형성된 제2 투광성 도전막(14a)의 측벽을 덮으면서, 광전 변환층(13)에 접하고 있다.
이와 같이, 제1 홈부(30)에서, 제2 투광성 도전막(14a)은 금속막(14b)에 의 해 덮여진 상태에 있고, 외부에 노출되어 있지 않다.
따라서, 보호재(16) 및 충전재(15)를 침윤해 온 수분이 이면 전극(14)까지 도달하여도, 금속막(14b)에 의해 덮여져 있는 제2 투광성 도전막(14a)이 수분에 의해 열화되는 일은 없다. 그 때문에, 태양 전지 모듈(10)은 안정된 높은 발전력을 유지할 수 있다.
이와 같은 태양 전지 모듈(10)은 수분에 의해 열화되기 쉬운 ZnO를, 제2 투광성 도전막 재료로서 사용하기 때문에 바람직하다.
<그 밖의 실시 형태>
본 발명은 상기의 실시 형태에 의해 기재하였지만, 이 개시된 일부를 이루는 논술 및 도면은 본 발명을 한정하는 것이라고 이해해서는 안된다. 이 개시로부터 당업자에게는 다양한 대체 실시 형태, 실시예 및 운용 기술이 명백하게 된다.
예를 들면, 상기 실시 형태에서는, 비정질 실리콘 반도체와 미결정 실리콘 반도체가 순차적으로 적층된 광전 변환층(13)을 이용하였지만, 미결정 또는 비정질 실리콘 반도체의 단층, 또는 이들이 3층 이상 적층된 적층체를 이용하여도 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 제2 투광성 도전막(14a)을 광전 변환층(13) 상에 적층한 후에 YAG 레이저에 의해 패터닝을 행하였지만, 제2 투광성 도전막(14a)은, 원하는 패턴의 포토마스크를 이용하여 형성되어도 된다.
이와 같이, 본 발명은 여기서는 기재하고 있지 않은 다양한 실시 형태 등을 포함하는 것은 물론이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 상기의 설명으로부터 타당한 특허 청구 범위에 따른 발명 특정 사항에 의해서만 정해지는 것이다.
≪실시예≫
이하, 본 발명에 따른 태양 전지 모듈에 대해서, 실시예를 예로 들어 구체적으로 설명하지만, 본 발명은, 하기의 실시예에 나타낸 것에 한정되는 것이 아니라, 그 요지를 변경하지 않는 범위에서, 적절하게 변경하여 실시할 수 있는 것이다.
<실시예>
본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 모듈로서, 도 3 및 도 4에 도시한 태양 전지 모듈(10)을 이하와 같이 제조하였다.
4㎜ 두께의 글래스 기판(11) 상에, 열 CVD에 의해 600㎚ 두께의 SnO2 전극(12)을 형성하였다.
다음으로, 글래스 기판(11)의 광 입사측으로부터 YAG 레이저를 조사하여, SnO 전극(12)을 단책 형상으로 패터닝하였다. 이 레이저 분리 가공에는, 파장 약 1.06㎛, 에너지 밀도 3×105W/㎠의 Nd:YAG 레이저를 사용하였다. 여기서, 발전 영역(21)과 비발전 영역(22)의 경계 부분에 대해서는, YAG 레이저를 복수회 왕복시켜, 3㎜ 폭의 홈을 형성하였다.
다음으로, 플라즈마 CVD법에 의해, 비정질 실리콘 반도체층 및 미결정 실리콘 반도체층으로 이루어지는 광전 변환층(13)을 형성하였다. 구체적으로는, 비정질 실리콘 반도체층은 플라즈마 CVD법에 의해, SiH4와 CH4와 H2와 B2H6의 혼합 가스로부터 막 두께 10㎚의 p형 비정질 실리콘 반도체층을, SiH4와 H2의 혼합 가스로부 터 막 두께 300㎚의 i형 비정질 실리콘 반도체층을, SiH4와 H2와 PH3의 혼합 가스로부터 막 두께 20㎚의 n형 비정질 실리콘 반도체층을 순차적으로 형성하였다. 또한, 미결정 실리콘 반도체층은 플라즈마 CVD법에 의해, SiH4와 H2와 B2H6의 혼합 가스로부터 막 두께 10㎚의 p형 미결정 실리콘 반도체층을, SiH4와 H2의 혼합 가스로부터 막 두께 2000㎚의 i형 미결정 실리콘 반도체층을, SiH4와 H2와 PH3의 혼합 가스로부터 막 두께 20㎚의 n형 미결정 실리콘 반도체층을 순차적으로 형성하였다. 플라즈마 CVD법의 여러 가지 조건의 상세를 표 1에 나타낸다.
또한, 비정질 실리콘 반도체층 및 미결정 실리콘 반도체층으로 이루어지는 광전 변환층(13)을, SnO2 전극(12)의 패터닝 위치로부터 50㎛ 떨어진 위치에 광 입사측으로부터 YAG 레이저를 조사함으로써 단책 형상으로 패터닝하였다. 이 레이저 분리 가공에는, 파장 약 1.06㎛, 에너지 밀도 1×105W/㎠의 Nd:YAG 레이저를 사용하였다.
다음으로, 90㎚ 두께의 ZnO막(14a)을, 미결정 실리콘 반도체층 상에 스퍼터에 의해 형성하였다.
다음으로, ZnO막(14a)을, 광전 변환층(13)의 패터닝 위치로부터 50㎛ 떨어진 위치에 이면측으로부터 YAG 레이저를 조사함으로써 단책 형상으로 패터닝하였다. 여기서, ZnO막(14a)의 일부를 제거하는 폭은 140㎛로 하였다. 이 레이저 분리 가공에는, 파장 약 1.06㎛, 에너지 밀도 1×105W/㎠의 Nd:YAG 레이저를 사용하였다.
다음으로, 200㎚ 두께의 Ag막(14b)을, ZnO막(14a) 상에 스퍼터에 의해 형성하였다.
다음으로, 광전 변환층(13)과 Ag 전극(14)을, 광 입사측으로부터 YAG 레이저를 조사함으로써, 단책 형상으로 패터닝하였다. 여기서, Ag막(14b)의 일부를 제거하는 폭은 100㎛로 하였다. 이 레이저 분리 가공에는, 파장 약 1.06㎛, 에너지 밀도 1×105W/㎠의 Nd:YAG 레이저를 사용하였다.
다음으로, EVA(15)와 PET 필름(16)을 순차적으로 배치하고, 라미네이트 장치를 이용하여, 150℃에서 30분 가열 처리하였다. 이에 의해, EVA(15)를 가교, 안정화하였다.
마지막으로, 단자 박스를 부착하여 취출 전극을 접속하여 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 모듈을 완성하였다.
<종래예>
종래예로서, 도 1에 도시한 태양 전지 모듈(10)을 제작하였다. 종래예에서는, 광전 변환층(13) 상에 ZnO막(14a)과 Ag막(14b)을 순차적으로 연속하여 적층한 후에, 광전 변환층(13)의 패터닝 위치로부터 100㎛ 떨어진 위치에 광 입사측으로부터 YAG 레이저를 조사한 것 이외에는, 상기 실시예와 마찬가지의 공정을 행하였다.
따라서, 제1 홈부(30)에서, ZnO막(14a)의 일부는 Ag막(14b)에 덮여지지 않고 노출되어 있다.
≪열 어닐링 처리 후의 특성 평가≫
실시예에 따른 태양 전지 모듈과 종래예에 따른 태양 전지 모듈의 신뢰성을 비교하기 위해, 열 어닐링 처리를 행한 후에, 이들의 특성 평가를 행하였다. 구체적으로는, 온도 200℃의 대기 분위기 속에 각 모듈을 3시간 폭로하는 처리를 행하였다.
<결과>
열 어닐링 처리 후의 특성 평가 결과는 이하와 같다.
열 어닐링 처리를 행한 후에서, 종래예에 따른 태양 전지 모듈의 변환 효율은 처리 전과 비교하여 약 20％ 저하하였다.
한편, 실시예에 따른 태양 전지 모듈의 변환 효율은 열 어닐링 처리를 행한 후이어도 변화는 보이지 않고, 높은 발전력을 유지하고 있었다.
표 2에 나타낸 결과로 된 원인을 확인하기 위해, 열 어닐링 처리 후의 종래예에 따른 태양 전지 모듈의 ZnO막(14a)의 저항을 측정하였다. 그 ZnO막(14a)의 저항값은 열 어닐링 처리 전의 2배로 되어 있었다. 즉, 대기 중의 수분에 의해 ZnO막(14a)이 열화된 것이 확인되었다.
이와 같이, 종래예에 따른 태양 전지 모듈의 변환 효율이 저하된 이유는, 제1 홈부(30)를 침윤해 온 수분이 ZnO막(14a)을 열화시켰기 때문인 것을 알 수 있었다.
한편, 실시예에 따른 태양 전지 모듈에서는, ZnO막(14a)은, 제1 홈부(30)에서, 광전 변환층(13)의 측벽을 덮으면서, SnO2 전극(12)에 접하고 있다. 또한, Ag막(14b)은 ZnO막(14a)의 측벽을 덮으면서, SnO2 전극(12)에 접하고 있다. 또한, Ag막(14b)은, 제1 홈부(30)에서, 광전 변환층(13) 상에 형성된 ZnO막(14a)의 측벽을 덮으면서, 광전 변환층(13)에 접하고 있다.
이와 같이, 실시예에 따른 태양 전지 모듈에서는 Ag 전극(14b)이 ZnO막(14a) 상을 덮고 있어, 수분이 ZnO막(14a)에 접촉하지 않는다. 그 때문에, 실시예에 따른 태양 전지 모듈은 안정된 높은 출력을 유지할 수 있었다.
또한, ZnO는 투광성 도전막 재료로서 큰 이점을 갖는 것에도 불구하고, 수분에 의해 용이하게 열화된다고 하는 특성 때문에 실용화할 수 없었지만, 실시예의 구성을 채용함으로써 충분히 실용화될 수 있는 것을 알 수 있었다.
또한, 일본 특허 출원 제2006-324599호(2006년 11월 30일 출원)의 전체 내용이, 참조에 의해, 본원 명세서에 인용되어 있다.
이상과 같이, 본 발명에 따른 태양 전지 모듈은 수분이 침입하여도, 높은 발전력을 유지할 수 있으므로, 태양광 발전에 있어서 유용하다.
Claims (4)
- 투광성 기판과,상기 투광성 기판 상에 적층된 제1 전극과,상기 제1 전극 상에 적층된 광전 변환층과,상기 광전 변환층 상에 적층된 제2 전극과,상기 제2 전극을 분리하는 홈부를 구비하고,상기 제2 전극은, 상기 광전 변환층 상에 적층된 투광성 도전막과, 상기 투광성 도전막 상에 적층된 금속막으로 구성되어 있고,상기 금속막은, 상기 홈부에서, 상기 투광성 도전막이 분리된 폭보다도 좁은 폭으로 분리되어 있고, 상기 투광성 도전막의 측벽을 덮으면서, 상기 광전 변환층에 접하고 있는것을 특징으로 하는 태양 전지 모듈.
- 제1항에 있어서,상기 투광성 도전막은, 상기 홈부에서, 상기 광전 변환층의 측벽을 덮으면서, 상기 제1 전극에 접하고 있고,상기 금속막은, 상기 홈부에서, 상기 투광성 도전막의 측벽을 덮으면서, 상기 제1 전극에 접하고 있는 것을 특징으로 하는 태양 전지 모듈.
- 삭제
- 투광성 기판과, 상기 투광성 기판 상에 적층된 제1 전극과, 상기 제1 전극 상에 적층된 광전 변환층과, 상기 광전 변환층 상에 적층된 투광성 도전막과, 상기 투광성 도전막 상에 적층된 금속막과, 상기 광전 변환층과 상기 투광성 도전막과 상기 금속막을 분리하는 홈부를 구비하는 태양 전지 모듈의 제조 방법으로서,상기 홈부에 레이저광을 조사함으로써, 상기 광전 변환층의 일부를 제거하는 스텝 A와,상기 광전 변환층 상에 투광성 도전막을 적층하는 스텝 B와,상기 홈부에 레이저광을 조사함으로써, 상기 투광성 도전막의 일부를 제거하는 스텝 C와,상기 투광성 도전막 상에 금속막을 적층하는 스텝 D와,상기 홈부에 레이저광을 조사함으로써, 상기 금속막의 일부를 제거하는 스텝 E를 포함하고,스텝 E에서, 상기 금속막의 일부를 제거하는 폭은, 스텝 C에서 상기 투광성 도전막의 일부를 제거하는 폭보다도 좁은것을 특징으로 하는 태양 전지 모듈의 제조 방법.
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