KR101079613B1 - 태양전지 모듈 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 기판 상에 형성된 전면전극, 반도체층 및 후면전극을 포함하여 이루어진 태양전지; 및 상기 태양전지의 일면에 부착되어 상기 태양전지를 지지하는 지지체를 포함하여 이루어지고, 상기 지지체는 색상이 구현된 기재를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈, 및 그 제조방법에 관한 것으로서,
본 발명에 따른 태양전지 모듈은 태양전지를 지지하는 지지체가 색상이 구현된 기재를 포함하여 이루어지기 때문에 건축물의 유리창 대용으로 적용될 경우 건축물의 미관이 증진되는 효과가 있다.

Description

태양전지 모듈 및 그 제조방법{Solar cell module and Method of manufacturing the same}

본 발명은 태양전지 모듈에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 건축물의 유리창 대용으로 사용 가능한 태양전지 모듈에 관한 것이다.　

태양전지는 반도체의 성질을 이용하여 빛 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 장치이다.

태양전지는 P(positive)형 반도체와 N(negative)형 반도체를 접합시킨 PN접합 구조를 하고 있으며, 이러한 구조의 태양전지에 태양광이 입사되면, 입사된 태양광이 가지고 있는 에너지에 의해 상기 반도체 내에서 정공(hole) 및　전자(electron)가 발생하고, 이때, PN접합에서 발생한 전기장에 의해서 상기 정공(+)는 P형 반도체쪽으로 이동하고 상기 전자(-)는 N형 반도체쪽으로 이동하게 되어 전위가 발생하게 됨으로써 전력을 생산할 수 있다.

태양전지는 기판형 태양전지와 박막형 태양전지로 구분할 수 있다. 상기 기판형 태양전지는 실리콘과 같은 반도체물질 자체를 기판으로 이용하여 태양전지를 제조한 것이고, 상기 박막형 태양전지는 유리 등과 같은 기판 상에 박막의 형태로 반도체를 형성하여 태양전지를 제조한 것이다.

이와 같은 태양전지는 모듈화하여 가정용 또는 산업용으로 이용하게 되는데, 최근 들어 건축물의 유리창 대용으로 사용할 수 있는 태양전지 모듈에 대해서 큰 관심이 있다.

그러나, 종래의 태양전지 모듈을 건축물의 유리창 대용으로 적용할 경우 건축물의 미관에 악영향을 미치는 문제점이 있다. 즉, 태양전지 모듈에는 전극층 및 반도체층 등이 형성되어 있는데, 상기 전극층 및 반도체층은 색상이 매우 단조롭고 화려하지 못하여, 이와 같은 태양전지 모듈이 적용된 건축물의 경우 미관이 떨어져 미관을 중요시하는 수요자의 요구에 부응하지 못하고 있다.

본 발명은 상기 종래의 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로서, 본 발명은 건축물의 미관을 증진시킬 수 있어 건축물의 유리창 대용으로 유용하게 적용할 수 있는 태양전지 모듈 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해서, 기판 상에 형성된 전면전극, 반도체층 및 후면전극을 포함하여 이루어진 태양전지; 및 상기 태양전지의 일면에 부착되어 상기 태양전지를 지지하는 지지체를 포함하여 이루어지고, 상기 지지체는 색상이 구현된 기재를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈을 제공한다.

여기서, 상기 지지체는 투명한 기재의 내부에 유색의 안료가 포함되어 색상이 구현될 수 있고, 이때, 상기 투명한 기재의 내부에는 폴리우레탄계, 아크릴레이트계, 또는 에폭시계 고분자가 추가로 포함될 수 있고, 상기 안료는 직선형 패턴, 곡선형 패턴, 문자 패턴, 또는 기호 패턴을 형성하면서 포함될 수 있다.

상기 태양전지와 상기 지지체 사이에는 접착수지층이 형성되어, 상기 접착수지층에 의해 상기 태양전지가 상기 지지체에 고정될 수 있다.

상기 지지체는 상기 태양전지의 후면전극 위에 부착될 수 있다.

상기 태양전지는 박막형 태양전지로 이루어지고, 상기 박막형 태양전지는, 상기 기판; 상기 기판 위에서 소정 간격으로 이격 형성되는 상기 전면전극; 상기 전면전극 위에서 콘택부 또는 분리부를 사이에 두고 이격되는 상기 반도체층; 및 상기 콘택부를 통해 상기 전면전극과 연결되며, 상기 분리부를 사이에 두고 이격되는 상기 후면전극을 포함하여 이루어지며, 이때, 소정 부분에서 상기 반도체층이 외부로 노출되어 광투과영역을 증진시킬 수 있도록, 상기 후면전극에는 광투과부가 구비될 수 있다.

이때, 상기 노출되어 있는 반도체층이 제거되어, 상기 광투과부에는 상기 전면전극이 노출되어 있을 수 있다. 또한, 상기 반도체층 위에 투명도전층이 추가로 형성되어 있고, 상기 광투과부에는 상기 투명도전층이 노출되어 있을 수 있고, 상기 노출되어 있는 투명도전층이 제거되어 상기 광투과부에는 상기 반도체층이 노출되어 있을 수 있고, 상기 노출되어 있는 반도체층이 제거되어 상기 광투과부에는 상기 전면전극이 노출되어 있을 수 있다.

본 발명은 또한 색상이 구현된 기재를 포함하여 이루어진 지지체를 제조하는 공정; 기판 상에 전면전극, 반도체층 및 후면전극을 형성하여 태양전지를 제조하는 공정; 및 상기 태양전지의 일면에 상기 지지체를 부착하는 공정을 포함하여 이루어진 태양전지 모듈의 제조방법을 제공한다.

여기서, 상기 지지체를 제조하는 공정은, 투명한 기재 상에 유색의 안료를 코팅하는 공정; 및 상기 유색의 안료가 코팅된 투명한 기재를 500 ~ 800℃의 온도로 소성하여 상기 유색의 안료를 상기 투명한 기재의 내부로 침투시키는 공정을 포함할 수 있고, 이때, 상기 투명한 기재 상에 유색의 안료를 코팅하는 공정은, 상기 유색의 안료를 폴리우레탄계, 아크릴레이트계, 또는 에폭시계 고분자 용액에 혼합한 후, 상기 혼합 용액을 상기 투명한 기재 상에 코팅하는 공정을 포함할 수 있다.

상기 태양전지의 일면에 상기 색상이 구현된 기재를 부착하는 공정은, 상기 태양전지의 일면에 접착수지층을 형성하고, 상기 접착수지층 상에 상기 지지체를 형성한 후 가압하는 공정을 포함할 수 있다.

상기 태양전지를 제조하는 공정은, 상기 기판 위에 소정 간격으로 이격되는 상기 전면전극을 형성하는 공정; 상기 전면전극을 포함한 상기 기판 전면에 상기 반도체층을 형성하는 공정; 상기 반도체층의 소정영역을 제거하여 콘택부 및 분리부를 형성하는 공정; 및 상기 콘택부를 통해 상기 전면전극과 연결되고, 상기 분리부를 사이에 두고 이격 형성되며, 그 내부에 광투과영역을 증진시키기 위한 광투과부가 구비되도록 상기 후면전극을 패턴형성하는 공정을 포함할 수 있다. 이때, 상기 광투과부에 상기 전면전극이 노출될 수 있도록 하기 위해서, 상기 후면전극을 마스크로 이용하여 상기 광투과부에 형성된 반도체층을 제거하는 공정을 추가로 포함할 수 있다. 또한, 상기 반도체층 형성공정 이후에 상기 반도체층 상에 투명도전층을 형성하는 공정을 추가로 포함하고, 상기 콘택부 및 분리부 형성공정시 상기 반도체층과 상기 투명도전층의 소정영역을 함께 제거할 수 있다. 또한, 상기 광투과부에 상기 반도체층이 노출될 수 있도록 하기 위해서, 상기 후면전극을 마스크로 이용하여 상기 광투과부에 형성된 투명도전층을 제거하는 공정을 추가로 포함할 수 있다. 또한, 상기 광투과부에 상기 전면전극이 노출될 수 있도록 하기 위해서, 상기 후면전극을 마스크로 이용하여 상기 광투과부에 형성된 투명도전층 및 반도체층을 제거하는 공정을 추가로 포함할 수 있다.

이상과 같은 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

본 발명에 따른 태양전지 모듈은 태양전지를 지지하는 지지체가 색상이 구현된 기재를 포함하여 이루어지기 때문에 건축물의 유리창 대용으로 적용될 경우 건축물의 미관이 증진되는 효과가 있다. 또한, 상기 지지체를 구성하는 기재 내부에 간단한 공정으로 원하는 패턴의 안료를 침투시킬 수 있어 수요자의 요구에 따라 다양한 색상을 다양한 패턴으로 표현할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 태양전지 모듈은 광투과부를 구비한 태양전지를 적용함으로써 상당한 가시권을 확보할 수 있어 빌딩 등 건축물의 유리창 대용으로 용이하게 적용할 수 있는 장점이 있다.

도 1 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 모듈의 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막형 태양전지의 사시도이고, 도 3a는 도 2의 A-A라인의 단면도이고, 도 3b는 도 2의 B-B라인의 단면도이고, 도 3c는 도 2의 C-C라인의 단면도이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막형 태양전지에 구비된 광투과부의 다양한 패턴을 보여주기 위한 평면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막형 태양전지의 사시도이고, 도 6a는 도 5의 A-A라인의 단면도이고, 도 6b는 도 5의 B-B라인의 단면도이고, 도 6c는 도 5의 C-C라인의 단면도이다.
도 7a 내지 도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 지지체를 제조하는 공정을 도시한 단면도이다.
도 8a 내지 도 8e는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막형 태양전지의 제조공정을 도시한 사시도이다.
도 9a 내지 도 9b는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막형 태양전지의 일면에 지지체를 부착하는 공정을 도시한 단면도이다.

이하, 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 상세히 설명하기로 한다.

태양전지 모듈

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 모듈의 개략적인 단면도이다.

도 1에서 알 수 있듯이, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 모듈은, 태양전지(10), 접착수지층(20), 및 지지체(30)를 포함하여 이루어진다.

상기 태양전지(10)은 기판 상에 형성된 전면전극, 반도체층 및 후면전극을 포함하여 이루어지며, 바람직하게는 광투과부를 구비한 박막형 태양전지로 이루어질 수 있다. 이와 같은, 광투과부를 구비한 박막형 태양전지에 대해서는 후술하기로 한다.

상기 접착수지층(20)은 상기 태양전지(10)와 상기 지지체(30) 사이에 형성되어, 상기 태양전지(10)를 상기 지지체(30)에 고정시키는 역할을 한다. 특히, 상기 접착수지층(20)은 상기 태양전지(10) 내부로 수분이 침투하는 것을 방지할 수 있는 재료로 이루어지는 것이 바람직하며, 그 예로서 EVA(Ethylenevinylacetate) 필름을 들 수 있다.

상기 지지체(30)는 상기 태양전지(10)를 지지하는 것으로서, 상기 태양전지(10)의 일면에, 특히, 상기 태양전지(10)의 후면전극 위에 부착되어 상기 태양전지(10) 내부로 수분이 침투하는 것을 방지하고, 상기 태양전지(10)에 가해질 수 있는 충격을 완화하고, 태양전지 모듈의 내열 및 인장 특성 등의 내구성을 증진시키게 된다.

특히, 상기 지지체(30)는 태양전지 모듈이 건축물의 유리창 대용으로 적용될 경우 건축물의 미관을 증진시키는 역할을 하며, 이를 위해서 상기 지지체(30)는 색상이 구현된 기재(31)를 포함하여 이루어진다.

보다 구체적으로, 상기 지지체(30)는 상기 기재(31)의 내부에 유색의 안료(35)가 포함되어 색상이 구현되도록 형성될 수 있다. 상기 기재(31)로는 유리와 같은 투명한 재료를 이용할 수 있고, 상기 유색의 안료(35)로는 수요자의 요구에 따라 적색, 녹색, 청색, 황색, 회색, 흑색 등의 단색의 안료가 이용될 수도 있고, 경우에 따라서 다양한 색상의 안료를 혼합하여 원하는 색상을 구현할 수도 있다.

한편, 상기 기재(31)의 내부에 유색의 안료(35)가 포함된 지지체(30)를 얻기 위해서는 상기 기재(31)의 내부에 유색의 안료(35)를 침투시키는 공정을 수행할 수 있는데, 그 공정을 수행하기 위해서 폴리우레탄계, 아크릴레이트계, 또는 에폭시계 고분자 용액을 바인더(Binder)로 사용할 수 있고, 이 경우 상기 기재(31)의 내부에는 유색의 안료(35)와 더불어 상기 폴리우레탄계, 아크릴레이트계, 또는 에폭시계 고분자가 추가로 포함될 수 있다.

상기 유색의 안료(35)는 상기 기재(31)의 내부 전체에 포함될 수도 있지만, 상기 기재(31)의 내부에서 특정 패턴을 형성하면서 포함될 수도 있다. 즉, 상기 안료(35)는 상기 기재(31)의 내부에 직선형 패턴, 곡선형 패턴, 문자 패턴, 또는 기호 패턴을 형성하면서 포함될 수도 있으며, 이에 의해 수요자의 다양한 요구를 반영하는 것이 가능하다.

이하에서는 광투과부를 구비한 박막형 태양전지에 대해서는 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막형 태양전지의 사시도이고, 도 3a는 도 2의 A-A라인의 단면도이고, 도 3b는 도 2의 B-B라인의 단면도이고, 도 3c는 도 2의 C-C라인의 단면도이다.

도 2, 및 도 3a 내지 도 3c에서 알 수 있듯이, 본 발명의 일 실시예에 따른 박막형 태양전지는, 기판(100), 전면전극(200), 반도체층(300), 투명도전층(400), 및 후면전극(500)을 포함하여 이루어진다.

상기 기판(100)은 유리 또는 투명한 플라스틱으로 이루어질 수 있다.

상기 전면전극(200)은 상기 기판(100) 상에서 소정 간격으로 이격 형성되며, ZnO, ZnO:B, ZnO:Al, SnO₂, SnO₂:F, ITO(Indium Tin Oxide) 등과 같은 투명한 도전물질로 이루어질 수 있다. 상기 전면전극(200)은 태양광이 입사되는 면이기 때문에 입사되는 태양광이 태양전지 내부로 최대한 흡수될 수 있도록 하는 것이 중요하며, 이를 위해서 상기 전면전극(200)은 요철구조로 형성될 수 있다.

상기 반도체층(300)은 상기 전면전극(200) 위에서 콘택부(350) 또는 분리부(550)를 사이에 두고 이격 형성된다. 상기 반도체층(300)은 실리콘계 반도체물질로 이루어질 수 있으며, P형 반도체층, I형 반도체층 및 N형 반도체층이 순서대로 적층된 PIN구조로 형성될 수 있다.

상기 반도체층(300)은, 도 2의 확대도에서 알 수 있듯이, 버퍼층(310)을 사이에 두고 형성된 제1반도체층(310) 및 제2반도체층(330)으로 이루어져 소위 탠덤(tandem) 구조를 형성할 수 있다. 상기 제1반도체층(310) 및 제2반도체층(330)은 모두 P형 반도체층, I형 반도체층 및 N형 반도체층이 순서대로 적층된 PIN구조로 형성된다.

상기 제1반도체층(310)은 PIN구조의 비정질 반도체물질로 이루어지고, 상기 제2반도체층(330)은 PIN구조의 미세결정질 반도체물질로 이루어질 수 있다.

상기 비정질 반도체물질은 단파장의 광을 잘 흡수하고 상기 미세결정질 반도체물질은 장파장의 광을 잘 흡수하는 특성이 있기 때문에, 비정질 반도체물질과 미세결정질 반도체물질을 조합할 경우 광흡수효율이 증진될 수 있다. 다만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 상기 제1반도체층(310)으로서 비정질반도체/게르마늄, 미세결정질 반도체 물질 등 다양하게 변경 이용할 수 있고, 상기 제2반도체층(330)으로서 비정질 반도체물질, 비정질반도체/게르마늄 등 다양하게 변경 이용할 수 있다.

상기 버퍼층(320)은 상기 제1반도체층(310) 및 제2반도체층(330)의 사이에서 터널접합을 통해 정공 및 전자의 이동을 원활히 하는 역할을 하는 것으로서, ZnO와 같은 투명한 물질로 이루어진다.

또한, 상기 반도체층(300)은 탠덤(tandem)구조 이외에, 제1반도체층, 제2반도체층, 제3반도체층, 및 각각의 반도체층 사이에 형성된 버퍼층을 포함하는 트리플(triple) 구조로 형성될 수도 있다.

상기 투명도전층(400)은 상기 반도체층(300) 위에서 상기 반도체층(300)과 동일한 패턴으로 형성된다. 즉, 상기 투명도전층(400)도 콘택부(350) 또는 분리부(550)를 사이에 두고 이격 형성된다. 상기 투명도전층(400)은 ZnO, ZnO:B, ZnO:Al, ZnO:H, Ag와 같은 투명한 도전물질로 이루어질 수 있다. 상기 투명도전층(400)은 생략하는 것도 가능하다.

상기 콘택부(350)와 분리부(550)는 상기 반도체층(300) 및 투명도전층(400)의 소정영역이 제거되어 형성되며, 서로 이격되면서 반복 형성된다.

상기 후면전극(500)은 상기 콘택부(350)를 통해 상기 전면전극(200)과 연결되며, 상기 분리부(550)를 사이에 두고 이격 형성된다. 상기 후면전극(500)은 Ag, Al, Ag+Mo, Ag+Ni, Ag+Cu 등과 같은 금속으로 이루어질 수 있다.

상기 후면전극(500)은 소정 부분에 광투과부(570)가 구비되도록 패턴 형성되어 있다. 상기 광투과부(570)는 상기 후면전극(500)을 구성하는 금속이 형성되지 않은 영역이다. 따라서, 상기 광투과부(570)에는 상기 투명도전층(400)이 노출되어 있고, 상기 노출된 투명도전층(400) 아래에는 태양광이 투과할 수 있는 반도체층(300), 전면전극(200) 및 기판(100)이 순서대로 형성되어 있다. 결국, 기판(100) 하부에서 입사되는 태양광은 상기 광투과부(570)를 통해 투과될 수 있기 때문에 태양전지의 광투과영역이 증진되게 된다. 여기서, 만약 상기 반도체층(300) 상에 투명도전층(400)이 형성되지 않고 생략된 경우에는, 상기 광투과부(570)에는 반도체층(300)이 노출되게 될 것이다.　

상기 광투과부(570)는 도 2와 같이 직선형 패턴으로 형성될 수도 있지만, 그에 한정되지 않고, 상기 후면전극(500) 내에서 다양한 패턴으로 형성될 수 있다. 도 4a 및 도 4b는 상기 광투과부(570)의 다양한 패턴을 보여주기 위한 도면으로서 이는 도 2의 평면도에 해당한다. 상기 광투과부(570)는 도 4a와 같이 곡선형 패턴으로 형성될 수도 있고, 도 4b와 같이 문자 패턴으로 형성될 수도 있다. 또한, 도시하지는 않았지만, 상기 광투과부(570)는 기호 패턴으로 형성될 수도 있으며, 필요에 따라 다양하게 변경하여 형성될 수 있다. 이와 같은 광투과부(570)의 패턴을 전술한 지지체(30)를 구성하는 안료(35)의 패턴과 동일하게 형성할 수도 있다.

이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 박막형 태양전지는, 상기 분리부(550)와 더불어 상기 광투과부(570)를 통해 태양광이 투과될 수 있기 때문에 광투과영역이 종래에 비하여 증가되어 유리창 대용으로 적용하기에 충분한 가시권을 확보할 수 있게 된다. 특히, 상기 광투과부(570)의 전체 면적을 조절하여 태양전지의 광투과영역을 설정할 수 있기 때문에, 필요에 따라 가시 영역을 적절히 변경할 수 있게 된다.　 또한, 상기 광투과부(570)를 문자 패턴 또는 기호 패턴으로 형성함으로써 필요에 따라 광고효과도 구현할 수 있게 된다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막형 태양전지의 사시도이고, 도 6a는 도 5의 A-A라인의 단면도이고, 도 6b는 도 5의 B-B라인의 단면도이고, 도 6c는 도 5의 C-C라인의 단면도이다. 도 5에 따른 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막형 태양전지는, 전술한 도 2에 따른 박막형 태양전지에서 광투과부(570) 내에 노출된 투명도전층(400) 및 그 하부의 반도체층(300)을 제거함으로써 광투과율을 더욱 증진시킨 것이다. 상기 광투과부(570) 내에서의 구성을 제외하고 다른 구성은 전술한 도 2에 따른 박막형 태양전지와 동일하며, 따라서, 동일한 구성에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하였고, 동일한 구성에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

도 5 및 도 6a 내지 도 6c에서 알 수 있듯이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막형 태양전지는, 상기 후면전극(500) 내에 광투과부(570)가 구비되어 있고, 상기 광투과부(570)에는 전면전극(200)이 노출되어 있다. 따라서, 기판(100) 하부에서 입사되는 태양광이 상기 광투과부(570)를 통해 투과될 때, 태양광이 상기 기판(100)과 전면전극(200) 만을 경유하기 때문에 전술한 도 2에 따른 박막형 태양전지에 비하여 광의 투과율이 증진될 수 있게 된다.

한편, 도 5에는 광투과부(570) 내의 투명도전층(400) 및 그 하부의 반도체층(300)이 함께 제거되어 상기 광투과부(570)에 전면전극(200)이 노출된 모습을 도시하였는데, 반드시 그에 한정되는 것은 아니고, 광투과부(570) 내의 투명도전층(400) 만이 제거되어 상기 광투과부(570)에 반도체층(300)이 노출되도록 형성할 수 있다.

태양전지 모듈의 제조방법

본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 모듈의 제조방법은, 색상이 구현된 기재를 포함하여 이루어진 지지체를 제조하는 공정, 기판 상에 전면전극, 반도체층 및 후면전극을 형성하여 태양전지를 제조하는 공정, 및 상기 태양전지의 일면에 상기 지지체를 부착하는 공정을 포함하여 이루어진다. 이때, 상기 지지체를 제조하는 공정과 상기 태양전지를 제조하는 공정 사이에는 특별한 순서가 있는 것은 아니다.

이하, 도면을 참조로 각각의 공정에 대해서 상세히 설명하기로 한다.

도 7a 내지 도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 지지체를 제조하는 공정을 도시한 단면도이다.

우선, 도 7a에서 알 수 있듯이, 기재(31) 상에 유색의 안료를 포함하고 있는 코팅액(35a)을 코팅한다.

상기 기재(31)는 유리와 같은 투명한 재질을 이용할 수 있다.

상기 코팅액(35a)은 폴리우레탄계, 아크릴레이트계, 또는 에폭시계 고분자 용액과 같은 바인더에 유색의 안료를 혼합하여 얻을 수 있다.

상기 코팅액(35a)을 상기 기재(31) 상에 코팅하는 공정은 스프레이 코팅(spray coating), 슬릿 코팅(slit coating), 또는 스크린 프린팅(Screen printing) 공정 등을 이용하여 수행할 수 있다.

도면에는, 상기 코팅액(35a)을 상기 기재(31)의 전면에 코팅하는 것을 도시하였지만, 경우에 따라서, 직선형 패턴, 곡선형 패턴, 문자 패턴, 또는 기호 패턴으로 코팅할 수도 있다.

다음, 도 7b에서 알 수 있듯이, 상기 코팅액(35a)이 코팅된 기재(31)를 소성하여, 상기 코팅액(35a)에 포함된 안료를 상기 기재(31) 내부로 침투시킨다. 그리하면, 상기 기재(31) 내부에 유색의 안료(35)가 포함된 지지체(30)가 얻어진다.

이때, 상기 코팅액(35a)에 포함된 안료와 더불어 상기 폴리우레탄계, 아크릴레이트계, 또는 에폭시계 고분자가 상기 기재(31) 내부로 함께 침투할 수 있다.

상기 소성 공정은 500 ~ 800℃의 범위에서 수행하는 것이 바람직하다. 상기 소성온도가 500℃ 미만일 경우 상기 안료(35)의 침투가 원활하지 못할 수 있고, 상기 소성온도가 800℃를 초과할 경우 상기 기재(31)가 손상되고 상기 안료(35)가 원하는 패턴으로 침투하지 못할 수 있다.

도 8a 내지 도 8e는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막형 태양 전지의 제조공정을 도시한 사시도이다.

우선, 도 8a에서 알 수 있듯이, 기판(100) 위에 소정 간격으로 이격되는 전면전극(200)을 형성한다.

상기 전면전극(200)을 형성하는 공정은 스퍼터링(Sputtering)법 또는 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)법 등을 이용하여 기판(100) 전면에 ZnO, ZnO:B, ZnO:Al, SnO₂, SnO₂:F, ITO(Indium Tin Oxide) 등과 같은 투명한 도전물질층을 형성한 후 레이저 스크라이빙법을 이용하여 상기 도전물질층의 소정영역을 제거하는 공정으로 이루어질 수 있다.

상기 전면전극(200)은 태양광이 입사되는 면이기 때문에 입사되는 태양광이 태양전지 내부로 최대한 흡수될 수 있도록 하기 위해서 텍스처(texturing) 가공공정을 통해 요철구조로 형성할 수 있다.

다음, 도 8b에서 알 수 있듯이, 상기 기판(100) 전면에 반도체층(300) 및 투명도전층(400)을 차례로 형성한다. 상기 투명도전층(400)은 생략할 수 있다.

상기 반도체층(300)은 실리콘계 반도체물질을 플라즈마 CVD법 등을 이용하여 PIN구조로 형성할 수 있다. 한편, 도시하지는 않았지만, 전술한 도 2의 확대도에서와 같이, 제1반도체층(310), 버퍼층(320), 및 제2반도체층(330)을 순서대로 적층하여 소위 탠덤(tandem)구조를 형성할 수 있다.　

상기 투명도전층(400)은 ZnO, ZnO:B, ZnO:Al, Ag와 같은 투명한 도전물질을 스퍼터링(Sputtering)법 또는 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)법 등을 이용하여 형성할 수 있다. 상기 투명도전층(400)은 생략할 수 있다.

다음, 도 8c에서 알 수 있듯이, 상기 반도체층(300) 및 투명도전층(400)의 소정영역을 제거하여 콘택부(350) 및 분리부(550)를 형성한다.

다음, 도 8d에서 알 수 있듯이, 상기 콘택부(350)를 통해 상기 전면전극(200)과 연결되고, 상기 분리부(550)를 사이에 두고 서로 이격되며, 그 내부에는 광투과영역을 증진시키기 위해서 광투과부(570)가 구비되도록 후면전극(500)을 패턴 형성한다. 그리하면, 전술한 도 2에 따른 박막형 태양전지가 완성된다.

상기 후면전극(500)은 상기 콘택부(350)를 통해 상기 전면전극(200)과 연결되고, 상기 분리부(550)를 사이에 두고 서로 이격되며, 그 내부에는 광투과영역을 증진시키기 위해서 광투과부(570)가 구비되도록 패턴형성된다.

이와 같은 패턴의 후면전극(500)은 인쇄법을 이용하여 한 번의 공정으로 형성할 수 있다. 즉, 상기 후면전극(500)은 Ag, Al, Ag+Mo, Ag+Ni, Ag+Cu 등과 같은 금속 페이스트(Paste)를 이용하여 스크린 프린팅(screen printing), 잉크젯 프린팅(inkjet printing), 그라비아 프린팅(gravure printing), 그라비아 오프셋 프린팅(gravure offset printing), 리버스 오프셋 프린팅(reverse offset printing, 플렉소 프린팅(flexo printing), 또는 마이크로 콘택 프린팅(microcontact printing)공정으로 패턴 형성할 수 있다.

다음, 도 8e에서 알 수 있듯이, 상기 광투과부(570) 내에 노출된 투명도전층(400) 및 그 하부의 반도체층(300)을 제거한다. 그리하면, 전술한 도 5에 따른 박막형 태양전지가 완성된다.

도 8e에 따른 공정에서는 상기 광투과부(570) 내의 투명도전층(400) 및 그 하부의 반도체층(300)을 함께 제거하여 상기 광투과부(570)에 전면전극(200)이 노출되도록 하는 모습에 대해서 도시하였는데, 반드시 그에 한정되는 것은 아니고, 광투과부(570) 내의 투명도전층(400) 만을 제거함으로써 상기 광투과부(570)에 반도체층(300)이 노출되도록 하는 것도 가능하다.

상기 광투과부(570)에 노출된 투명도전층(400) 및 반도체층(300)을 제거하는 공정은 상기 후면전극(500)을 마스크로 하여 건식 식각 공정 또는 습식 식각 공정을 통해 수행할 수 있다.

도 9a 내지 도 9b는 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 박막형 태양전지(10)의 일면에 상기 지지체(30)를 부착하는 공정을 도시한 단면도이다.

우선, 도 9a에서 알 수 있듯이, 상기 박막형 태양전지(10)의 일면에 접착수지층(20)을 형성한다. 도 9a에 도시된 박막형 태양전지(10)는 도 6a에 도시된 바와 같은 일 실시예에 따른 박막형 태양전지의 단면에 해당한다.

상기 접착수지층(20)은 상기 박막형 태양전지(10)의 후면전극(500) 상에 형성하며, EVA(Ethylenevinylacetate) 필름을 이용하여 형성할 수 있다.

다음, 도 9b에서 알 수 있듯이, 상기 접착수지층(20) 상에 상기 지지체(30)를 형성한 후 가압하여, 본 발명에 따른 태양전지 모듈의 제조를 완성한다.

상기 가압공정은 소정의 온도범위에서 열압착하는 공정으로 이루어질 수 있으며, 상기 열압착 공정은 당업계에 공지된 방법을 이용할 수 있다.

10: 태양전지 20: 접착수지층
30: 지지체 31: 기재
35: 안료 100: 기판
200: 전면전극 300: 반도체층
400: 투명도전층 500: 후면전극
550: 분리부 570: 광투과부

Claims (20)

1. 기판 상에 형성된 전면전극, 반도체층 및 후면전극을 포함하여 이루어진 태양전지; 및
   상기 태양전지의 일면에 부착되어 상기 태양전지를 지지하는 지지체를 포함하여 이루어지고,
   상기 지지체는 색상이 구현된 기재를 포함하여 이루어지고,
   상기 지지체는 투명한 기재의 내부에 유색의 안료가 포함되어 색상이 구현되며, 상기 투명한 기재의 내부에는 폴리우레탄계, 아크릴레이트계, 또는 에폭시계 고분자가 추가로 포함된 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 안료는 직선형 패턴, 곡선형 패턴, 문자 패턴, 또는 기호 패턴을 형성하면서 포함된 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈.
5. 제1항에 있어서,
   상기 태양전지와 상기 지지체 사이에는 접착수지층이 형성되어, 상기 접착수지층에 의해 상기 태양전지가 상기 지지체에 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈.
6. 제1항에 있어서,
   상기 지지체는 상기 태양전지의 후면전극 위에 부착된 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈.
7. 제1항에 있어서,
   상기 태양전지는 박막형 태양전지로 이루어지고, 상기 박막형 태양전지는, 상기 기판; 상기 기판 위에서 소정 간격으로 이격 형성되는 상기 전면전극; 상기 전면전극 위에서 콘택부 또는 분리부를 사이에 두고 이격되는 상기 반도체층; 및 상기 콘택부를 통해 상기 전면전극과 연결되며, 상기 분리부를 사이에 두고 이격되는 상기 후면전극을 포함하여 이루어지며, 이때, 소정 부분에서 상기 반도체층이 외부로 노출되어 광투과영역을 증진시킬 수 있도록, 상기 후면전극에는 광투과부가 구비된 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈.　
8. 제7항에 있어서,
   상기 노출되어 있는 반도체층이 제거되어, 상기 광투과부에는 상기 전면전극이 노출되어 있는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈.
9. 삭제
10. 삭제
11. 제7항에 있어서,
    상기 반도체층 위에 투명도전층이 추가로 형성되어 있고,
    상기 광투과부에는 상기 전면전극이 노출되어 있는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈.
12. 색상이 구현된 기재를 포함하여 이루어진 지지체를 제조하는 공정;
    기판 상에 전면전극, 반도체층 및 후면전극을 형성하여 태양전지를 제조하는 공정; 및
    상기 태양전지의 일면에 상기 지지체를 부착하는 공정을 포함하여 이루어지며,
    이때, 상기 지지체를 제조하는 공정은,
    투명한 기재 상에 유색의 안료를 폴리우레탄계, 아크릴레이트계, 또는 에폭시계 고분자 용액에 혼합한 후, 상기 혼합 용액을 상기 투명한 기재 상에 코팅하는 공정; 및
    상기 혼합 용액이 코팅된 투명한 기재를 소성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈의 제조방법.
13. 제12항에 있어서,
    상기 혼합 용액이 코팅된 투명한 기재를 소성하는 공정은 500 ~ 800℃의 온도로 수행하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈의 제조방법.
14. 삭제
15. 제12항에 있어서,
    상기 태양전지의 일면에 상기 색상이 구현된 기재를 부착하는 공정은, 상기 태양전지의 일면에 접착수지층을 형성하고, 상기 접착수지층 상에 상기 지지체를 형성한 후 가압하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈의 제조방법.
16. 제12항에 있어서,
    상기 태양전지를 제조하는 공정은,
    상기 기판 위에 소정 간격으로 이격되는 상기 전면전극을 형성하는 공정;
    상기 전면전극을 포함한 상기 기판 전면에 상기 반도체층을 형성하는 공정;
    상기 반도체층의 소정영역을 제거하여 콘택부 및 분리부를 형성하는 공정; 및
    상기 콘택부를 통해 상기 전면전극과 연결되고, 상기 분리부를 사이에 두고 이격 형성되며, 그 내부에 광투과영역을 증진시키기 위한 광투과부가 구비되도록 상기 후면전극을 패턴형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈의 제조방법.
17. 제16항에 있어서,
    상기 광투과부에 상기 전면전극이 노출될 수 있도록 하기 위해서, 상기 후면전극을 마스크로 이용하여 상기 광투과부에 형성된 반도체층을 제거하는 공정을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈의 제조방법.
18. 제16항에 있어서,
    상기 반도체층 형성공정 이후에 상기 반도체층 상에 투명도전층을 형성하는 공정을 추가로 포함하고, 상기 콘택부 및 분리부 형성공정시 상기 반도체층과 상기 투명도전층의 소정영역을 함께 제거하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈의 제조방법.
19. 제18항에 있어서,
    상기 광투과부에 상기 반도체층이 노출될 수 있도록 하기 위해서, 상기 후면전극을 마스크로 이용하여 상기 광투과부에 형성된 투명도전층을 제거하는 공정을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈의 제조방법.
20. 제18항에 있어서,
    상기 광투과부에 상기 전면전극이 노출될 수 있도록 하기 위해서, 상기 후면전극을 마스크로 이용하여 상기 광투과부에 형성된 투명도전층 및 반도체층을 제거하는 공정을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈의 제조방법.

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