KR101146734B1 - 태양 전지 셀 및 이를 구비한 태양 전지 모듈 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 태양 전지 셀 및 이를 구비한 태양 전지 모듈에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 셀은, 제1 도전성 타입의 기판; 기판의 수광면 쪽에 위치하는 제2 도전성 타입의 에미터부; 에미터부 위에 위치하며, 상기 에미터부와 전기적으로 연결되는 복수의 제1 전극; 및 에미터부 위에 위치하며, 상기 제1 전극과 교차하는 방향으로 형성되는 적어도 하나의 제1 집전부를 포함하며, 제1 전극과 제1 집전부는 서로 다른 두께로 형성된다.
태양전지 모듈, 버스바, 집전부, 핑거 전극, 단차, 두께, shunt, 콘택 저항
Description
본 발명은 태양 전지 셀 및 이를 구비한 태양 전지 모듈에 관한 것이다.
최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예측되면서 이들을 대체할 대체 에너지에 대한 관심이 높아지면서, 태양 에너지로부터 전기 에너지를 생산하는 태양 전지 셀이 주목 받고 있다.
일반적인 태양 전지 셀은 p형과 n형처럼 서로 다른 도전성 타입(conductive type)의 반도체로 각각 이루어지는 기판(substrate) 및 에미터부(emitter layer)를 구비한다. 이때, 에미터부는 기판의 수광면 쪽에 위치하며, 기판과 에미터부의 계면에는 p-n 접합이 형성된다.
에미터부 위에는 상기 에미터부와 전기적으로 연결되는 제1 전극이 위치하고, 수광면의 반대쪽으로 기판에는 상기 기판과 전기적으로 연결되는 제2 전극이 위치한다.
이러한 태양 전지 셀에 빛이 입사되면 반도체 내부의 전자가 광전 효과(photoelectric effect)에 의해 자유전자(free electron)(이하, '전자'라 함)가 되고, 전자와 정공은 p-n 접합의 원리에 따라 n형 반도체와 p형 반도체 쪽으로, 예를 들어 에미터부와 기판 쪽으로 각각 이동한다. 그리고 이동한 전자와 정공은 기판 및 에미터부에 전기적으로 연결된 각각의 전극에 의해 수집된다.
이때, 에미터부와 기판 위에는 에미터부와 기판에 배치된 각각의 전극을 전기적으로 연결하는 적어도 하나의 집전부, 예를 들어 버스 바(bus bar)가 형성된다.
그런데, 전술한 구성의 태양 전지 셀은 에미터부 위에 위치하는 복수의 제1 전극 및 이 전극들을 전기적으로 연결하는 버스 바로 인해 태양 전지 셀의 수광 면적이 줄어들게 된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 효율이 향상된 태양 전지 셀을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 복수의 태양 전지 셀을 구비하는 태양 전지 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 셀은, 제1 도전성 타입의 기판; 기판의 수광면 쪽에 위치하는 제2 도전성 타입의 에미터부; 에미터부 위에 위치하며, 상기 에미터부와 전기적으로 연결되는 복수의 제1 전극; 및 에미터부 위에 위치하며, 상기 제1 전극과 교차하는 방향으로 형성되는 적어도 하나의 제1 집전부를 포함하며, 제1 전극과 제1 집전부는 서로 다른 두께로 형성된다.
본 발명의 실시예에서, 제1 전극의 두께는 제1 집전부의 두께의 0.5배 내지 1배 미만으로 형성된다. 이때, 제1 전극은 일정한 두께로 형성되거나, 제1 집전부로부터 멀어질수록 두께가 점차적으로 감소하도록 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 제1 전극의 두께는 상기 제1 집전부의 두께의 1배 초과 1.5배 이하로 형성된다.
제1 전극의 선폭은 션트(shunt) 또는 단선이 발생되는 것을 방지할 수 있으면서도 콘택 저항이 증가하는 것을 방지할 수 있는 범위, 예를 들면 40㎛ 내지 100㎛ 미만으로 형성된다.
제1 전극 및 제1 집전부가 형성되지 않은 영역의 에미터부 위에는 반사방지막이 위치하며, 제1 전극 및 제1 집전부는 납(Pb)을 포함하는 은(Ag) 페이스트로 이루어진다.
이러한 구성의 태양 전지 셀을 구비하는 태양 전지 모듈은, 인접한 태양 전지 셀을 전기적으로 연결하는 인터커넥터; 상기 태양 전지 셀을 보호하는 상부 보호막 및 하부 보호막; 상기 상부 보호막 위에 배치되는 투명 부재; 및 상기 하부 보호막의 하부에 배치되는 후면 시트를 더 포함할 수 있다.
이러한 특징에 따라, 에미터부 위에 위치하는 제1 전극의 면적이 감소되므로, 태양 전지 셀의 수광 면적이 증가된다. 따라서, 태양 전지 셀의 효율이 향상된다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 다양한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 부여하였다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예를 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 모듈의 분해 사시도이다. 도 1을 참고로 하면, 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 모듈(100)은 복수의 태양 전지 셀(10)들, 인접한 태양 전지 셀(10)들을 전기적으로 연결하는 인터커넥터(20), 태양 전지 셀(10)들을 보호하는 상부 보호막(EVA: Ethylene Vinyl Acetate)(30a) 및 하부 보호막(30b), 태양 전지 셀(10)들의 수광면 쪽으로 상부 보호막(30a) 위에 배치되는 투명 부재(40), 수광면 반대 쪽으로 하부 보호막(30b)의 하부에 배치되는 후면 시트(back sheet)(50), 라미네이션 공정에 의해 일체화 된 상기 부품들을 수납하는 프레임(도시하지 않음) 및 태양 전지 셀(10)들에서 생산된 전류 및 전압을 수집하는 정션 박스(junction box)(60)를 포함한다.
여기에서, 후면 시트(50)는 태양 전지 모듈(10)의 후면에서 습기가 침투하는 것을 방지하여 태양 전지 셀(10)을 외부 환경으로부터 보호한다. 이러한 후면 시트(50)는 수분과 산소 침투를 방지하는 층, 화학적 부식을 방지하는 층, 절연 특성을 갖는 층과 같은 다층 구조를 가질 수 있다.
상부 보호막(30a) 및 하부 보호막(30b)은 태양 전지(10)들의 상부 및 하부에 각각 배치된 상태에서 라미네이션 공정에 의해 태양 전지 셀(10)들과 일체화 되는 것으로, 습기 침투로 인한 부식을 방지하고 태양 전지 셀(10)을 충격으로부터 보호 한다. 이러한 상부 및 하부 보호막(30a, 30b)은 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA, ethylene vinyl acetate)와 같은 물질로 이루어질 수 있다.
상부 보호막(30a) 위에 위치하는 투명 부재(40)는 투과율이 높고 파손 방지 기능이 우수한 강화 유리 등으로 이루어져 있다. 이때, 강화 유리는 철 성분 함량이 낮은 저 철분 강화 유리(low iron tempered glass)일 수 있다. 이러한 투명 부재(40)는 빛의 산란 효과를 높이기 위해서 내측면이 엠보싱(embossing) 처리될 수 있다.
도 2는 도 1에 도시한 태양 전지 셀의 일부 사시도이고, 도 3은 도 2의 "Ⅲ-Ⅲ" 부분 단면도이다. 도면을 참고로 하면, 태양 전지 셀(10)은 기판(11), 빛이 입사되는 기판(11)의 수광면에 위치하는 에미터부(12), 에미터부(12) 위에 위치하는 복수의 제1 전극(13), 제1 전극(13)과 교차하는 방향으로 에미터부(12) 위에 위치하는 적어도 한 개 이상의 제1 집전부(14), 제1 전극(13) 및 제1 집전부(14)가 위치하지 않는 에미터부(12) 위에 위치하는 반사방지막(15), 수광면의 반대쪽 면에 위치하는 제2 전극(16) 및 제2 전극(16) 위에 위치하는 제2 집전부(17)를 포함한다.
태양 전지 셀(10)은 제2 전극(16)과 기판(11) 사이에 형성되는 후면 전계(back surface field, BSF)부를 더 포함할 수 있다. 후면 전계부는 기판(11)과 동일한 도전성 타입의 불순물이 기판(11)보다 고농도로 도핑된 영역, 예를 들면, p+ 영역이다.
이러한 후면 전계부는 기판(11) 전위 장벽으로 작용하게 된다. 따라서, 기 판(11)의 후면부 쪽에서 전자와 정공이 재결합하여 소멸되는 것이 감소되므로 태양 전지의 효율이 향상된다.
기판(11)은 제1 도전성 타입, 예를 들어 p형 도전성 타입의 실리콘으로 이루어진 반도체 기판이다. 이때, 실리콘은 단결정 실리콘, 다결정 실리콘 또는 비정질 실리콘일 수 있다. 기판(11)이 p형의 도전성 타입을 가질 경우, 붕소(B), 갈륨(Ga), 인듐(In) 등과 같은 3가 원소의 불순물을 함유한다
기판(11)의 표면을 요철면인 텍스처링 표면(texturing surface)으로 형성하기 위해 상기 기판(11)은 텍스처링(texturing) 처리될 수 있다.
기판(11)의 표면이 텍스처링 표면으로 형성되면 기판(11)의 수광면에서의 빛 반사도가 감소하고, 텍스처링 표면에서 입사와 반사 동작이 이루어져 태양 전지 셀의 내부에 빛이 갇히게 되어 빛의 흡수율이 증가된다.
따라서, 태양 전지 셀의 효율이 향상된다. 이에 더하여, 기판(11)으로 입사되는 빛의 반사 손실이 줄어들어 기판(11)으로 입사되는 빛의 양은 더욱 증가한다.
에미터부(12)는 기판(11)의 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입, 예를 들어, n형의 도전성 타입을 구비하고 있는 불순물이 도핑(doping)된 영역으로서, 반도체 기판(11)과 p-n 접합을 이룬다.
에미터부(12)가 n형의 도전성 타입을 가질 경우, 에미터부(12)는 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 등과 같이 5가 원소의 불순물을 기판(11)에 도핑하여 형성될 수 있다.
이에 따라, 기판(11)에 입사된 빛에 의해 반도체 내부의 전자가 에너지를 받 으면 전자는 n형 반도체 쪽으로 이동하고 정공은 p형 반도체 쪽으로 이동한다. 따라서, 기판(11)이 p형이고 에미터부(12)가 n형일 경우, 분리된 정공은 기판(11)쪽으로 이동하고 분리된 전자는 에미터부(12)쪽으로 이동한다.
이와는 반대로, 기판(11)은 n형 도전성 타입일 수 있고, 실리콘 이외의 다른 반도체 물질로 이루어질 수도 있다. 기판(11)이 n형의 도전성 타입을 가질 경우, 기판(11)은 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 등과 같이 5가 원소의 불순물을 함유할 수 있다.
에미터부(12)는 기판(11)과 p-n접합을 형성하게 되므로, 기판(11)이 n형의 도전성 타입을 가질 경우 에미터부(12)는 p형의 도전성 타입을 가진다. 이 경우, 분리된 전자는 기판(11)쪽으로 이동하고 분리된 정공은 에미터부(12)쪽으로 이동한다.
에미터부(12)가 p형의 도전성 타입을 가질 경우, 에미터부(12)는 붕소(B), 갈륨(Ga), 인듐(In) 등과 같은 3가 원소의 불순물을 기판(11)에 도핑하여 형성할 수 있다.
기판(11)의 에미터부(12) 위에는 실리콘 질화막(SiNx)이나 실리콘 산화막(SiO2) 등으로 이루어진 반사방지막(15)이 형성되어 있다. 반사방지막(15)은 태양 전지 셀(10)로 입사되는 빛의 반사도를 줄이고 특정한 파장 영역의 선택성을 증가시켜 태양 전지 셀(10)의 효율을 높인다. 이러한 반사방지막(15)은 약 70㎚ 내지 80㎚ 의 두께를 가질 수 있으며, 필요에 따라 생략될 수 있다.
복수의 제1 전극(13)은 에미터부(12) 위에 형성되어 에미터부(12)와 전기적으로 연결되고, 인접하는 제1 전극(13)과 서로 이격된 상태로 어느 한 방향으로 형성된다. 각각의 제1 전극(13)은 에미터부(12) 쪽으로 이동한 전하, 예를 들면 전자를 수집하여 해당 제1 집전부(15)로 전달한다.
복수의 제1 전극(13)은 적어도 하나의 도전성 물질로 이루어져 있고, 이들 도전성 물질은 니켈(Ni), 구리(Cu), 은(Ag), 알루미늄(Al), 주석(Sn), 아연(Zn), 인듐(In), 티타늄(Ti), 금(Au) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나일 수 있지만, 이외의 다른 도전성 금속 물질로 이루어질 수 있다.
에미터부(12) 위에는 적어도 하나의 제1 집전부(14)가 위치하고 있다. 버스 바(bus bar)라고도 불리는 제1 집전부(14)는 제1 전극(13)과 교차하는 방향으로 형성된다. 따라서, 제1 전극(13)과 제1 집전부(14)는 에미터부(12) 위에 교차하는 형태로 배치되어 있다.
제1 집전부(14) 또한 적어도 하나의 도전성 물질로 이루어져 있고, 에미터부(12) 및 제1 전극(13)과 전기적으로 연결되어 있다. 따라서, 제1 집전부(14)는 제1 전극(13)으로부터 전달되는 전하, 예를 들면 전자를 외부 장치로 출력한다.
제1 집전부(14)를 구성하는 도전성 금속 물질은 니켈(Ni), 구리(Cu), 은(Ag), 알루미늄(Al), 주석(Sn), 아연(Zn), 인듐(In), 티타늄(Ti), 금(Au) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나일 수 있지만, 이외의 다른 도전성 금속 물질로 이루어질 수 있다.
본 실시예에서, 복수의 제1 집전부(14)는 제1 전극(13)과 동일한 물질을 포 함하고 있지만, 서로 다른 물질을 포함할 수 있다.
예를 들면, 제1 전극(13) 및 제1 집전부(14)는 납(Pb)을 포함하는 은(Ag) 페이스트로 이루어질 수 있다.
이 경우, 제1 전극(13) 및 제1 집전부(14)는 스크린 인쇄 공정을 이용하여 은 페이스트를 반사방지막(15) 위에 도포하고, 기판(11)을 약 750℃ 내지 800℃의 온도에서 소성(firing)하는 과정에서 에미터부(12)와 전기적으로 연결될 수 있다.
이때, 전술한 전기적 연결은 소성 과정에서 은(Ag) 페이스트에 포함된 납 성분이 반사방지막(15)을 식각하여 은 입자가 에미터부(12)와 접촉하는 것에 따라 이루어진다.
제2 전극(16)은 기판(11)의 수광면 반대쪽, 즉 기판(11)의 하부면에 형성되어 있으며, 기판(11)쪽으로 이동하는 전하, 예를 들어 정공을 수집한다.
제2 전극(16)은 적어도 하나의 도전성 물질로 이루어져 있다. 도전성 물질은 니켈(Ni), 구리(Cu), 은(Ag), 알루미늄(Al), 주석(Sn), 아연(Zn), 인듐(In), 티타늄(Ti), 금(Au) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나일 수 있지만, 이외의 다른 도전성 물질로 이루어질 수 있다.
제2 전극(16) 아래에는 복수의 제2 집전부(17)가 위치하고 있다. 제2 집전부(17)는 제1 전극(13)과 교차하는 방향, 즉 제1 집전부(14)와 평행한 방향으로 형성된다.
제2 집전부(17) 또한 적어도 하나의 도전성 물질로 이루어져 있고, 제2 전극(16)과 전기적으로 연결되어 있다. 따라서, 제2 집전부(17)는 제2 전극(16)으로 부터 전달되는 전하, 예를 들면 정공을 외부 장치로 출력한다.
제2 집전부(17)를 구성하는 도전성 금속 물질은 니켈(Ni), 구리(Cu), 은(Ag), 알루미늄(Al), 주석(Sn), 아연(Zn), 인듐(In), 티타늄(Ti), 금(Au) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나일 수 있지만, 이외의 다른 도전성 금속 물질로 이루어질 수 있다.
이러한 구성의 태양 전지 셀(10)에 있어서, 제1 전극(13)은 40㎛ 이상 내지 100㎛ 미만의 선폭(W1)으로 형성되며, 제1 전극(13)과 제1 집전부(14)는 서로 다른 두께로 형성된다.
이에 대하여 보다 구체적으로 설명하면, 본 발명의 실시예에서 제1 전극(13)의 두께(T1)는 제1 집전부(14)의 두께(T2)의 0.5배 이상 내지 1배 미만으로 형성된다.
스크린 인쇄 공정에 따라 은 페이스트를 도포하여 제1 전극(13) 및 제1 집전부(14)를 형성할 때, 제1 전극(13)의 선폭(W1)을 40㎛ 이상 내지 100㎛ 미만으로 형성하면 제1 전극(13)의 두께(T1)를 상기 범위 내에서 형성할 수 있다.
전술한 두께 차이는 제1 전극(13)의 선폭(W1)과 제1 집전부(14)의 선폭(W2)의 차이로 인해 발생한다.
일례로, 제1 집전부(14)의 선폭(W2)과 제1 전극(13)의 선폭(W1)을 1.5㎜ 및 100㎛로 각각 설계한 스크린 메쉬(screen mesh, 도시하지 않음)를 사용하여 스크린 인쇄 공정을 진행하면, 도 4에 도시한 바와 같이 제1 전극(13)의 선폭(W1)은 약 120㎛ 내지 130㎛로 형성되며, 두께(T1)는 제1 집전부(14)의 두게(T2)와 동일한 두 께, 예컨대 15㎛ 내지 20㎛로 형성된다. 도 3은 제1 전극(13)의 두께(T1) 및 제1 집전부(14)의 두께(T2)가 약 18㎛로 형성된 것을 도시하고 있다.
하지만, 제1 전극(13)의 선폭(W1)을 60㎛로 설계한 스크린 메쉬를 이용하면, 도 5에 도시한 바와 같이 제1 전극(13)의 선폭(W1)은 약 70㎛ 내지 80㎛로 형성되며, 두께(T1)는 약 10㎛로 형성된다.
그리고 제1 전극(13)의 선폭(W1)을 40㎛로 설계한 스크린 메쉬를 이용하면, 도 6에 도시한 바와 같이 제1 전극(13)의 선폭(W1)은 약 50㎛ 내지 60㎛로 형성되며, 두께(T1)는 약 9㎛로 형성된다.
상기 도 5 및 도 6의 실험은 제1 집전부(14)의 선폭(W2)을 1.5㎜로 설계한 상태에서 제1 전극(13)의 선폭(W1)만 60㎛ 및 40㎛로 각각 설계하여 실시한 것이다.
이와 같이, 제1 전극(13)의 선폭(W1)을 40㎛ 이상 100㎛ 미만으로 설계하면, 제1 전극(13)의 두께(T1)가 제1 집전부(14)의 두께(T2)의 0.5배 이상 1배 미만으로 형성된다.
여기에서, 제1 전극(13)의 선폭(W1)을 40㎛ 이상으로 설계하는 이유는 제1 전극(13)의 두께(T1)가 제1 집전부(14)의 두께(T2)의 0.5배 미만으로 형성되는 경우 제1 전극(13)의 콘택 저항이 커지고, 제1 전극(13)과 제1 집전부(14)를 소성할 때 제1 집전부(14) 영역의 은 페이스트에 포함된 은 입자가 기판(11)까지 침투하여 션트(shunt)가 발생할 수 있으며, 또한 제1 전극(13)의 단선이 발생할 수 있기 때문이다.
도 7a 내지 7c는 제1 전극(13)의 선폭(W1)을 100㎛, 60㎛ 및 40㎛로 각각 설계한 경우 제1 전극(13)의 콘택 저항이 커지는 것을 나타내는 그래프를 도시한 것으로, 도시한 바와 같이, 제1 전극(13)의 선폭(W1)이 작아질수록 제1 전극(13)의 콘택 저항은 증가한다. 본 발명인의 실험에 의하면, 제1 전극(13)의 선폭(W1)을 100㎛, 60㎛ 및 40㎛로 설계한 경우에는 콘택 저항이 0.008Ω㎠, 0.044Ω㎠ 및 0.266Ω㎠로 각각 측정되었다.
이와 같이, 제1 전극(13)의 선폭(W1)이 작아질수록 제1 전극(13)의 콘택 저항이 커지는 것은 제1 전극(13) 영역의 은 페이스트에 포함된 납(Pb) 성분의 함유량이 제1 집전부(14) 영역의 은 페이스트에 포함된 납 성분의 함유량에 비해 작아서 제1 전극(13) 영역의 반사방지막(15)이 양호하게 식각되지 않기 때문이다.
그리고 제1 전극(13)의 선폭(W1)을 100㎛ 미만으로 설계하는 이유는 제1 전극(13)의 선폭(W1)이 100㎛ 이상으로 형성되는 경우 선폭 증가로 인해 수광 면적이 줄어들고, 이에 따라 태양 전지 셀(10)의 효율이 저하되기 때문이다.
따라서, 제1 전극((13)의 선폭(W1)을 40㎛ 이상 100㎛ 미만으로 형성하면, 제1 전극(13)의 두께(T1)가 제1 집전부(14)의 두께(T2)의 0.5배 이상 1배 미만으로 형성되며, 이 두께 범위 내에서는 제1 전극(13)의 콘택 저항이 증가하는 것과 제1 집전부(14) 영역에서 션트가 발생하는 것 및 제1 전극(13)의 단선을 방지하면서도 수광 면적을 증가시킬 수 있다.
이러한 태양 전지 셀(10)은 단독으로도 사용이 가능하지만, 좀더 효율적인 사용을 위해, 동일한 구조를 갖는 복수의 태양 전지 셀(10)들을 직렬 또는 병렬로 연결하여 태양 전지 모듈을 형성한다.
도 8을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 모듈의 전기적 연결 구조에 대해 설명한다. 도 8은 태양 전지의 전기적 연결 구조를 나타내는 측면도이다.
복수의 태양 전지 셀(10)은 도 1에 도시한 바와 같이 행렬 구조로 배열되어 있다. 도 1에서, 하부 보호막(30b) 위에 배열된 태양 전지(10)는 3ㅧ3 행렬 구조를 가지지만, 이에 한정되지 않고 필요에 따라 행과 열 방향으로 배치되는 태양 전지(10)의 개수는 조정이 가능하다.
복수의 태양 전지 셀(10)들은 인터커넥터(20)에 의해 전기적으로 연결된다. 보다 구체적으로, 도 8에 도시한 바와 같이, 복수의 태양 전지 셀(10)들이 인접 배치된 상태에서, 어느 한 태양 전지 셀의 제1 집전부(14)는 인접한 태양 전지 셀의 제2 집전부(17)와 인터커넥터(20)에 의해 전기적으로 연결된다.
인터커넥터(20)는 전도성 금속부 및 납땜부를 포함할 수 있다. 이때, 납땜부는 전도성 금속부의 상부 및 하부 표면에만 피복되거나, 전도성 금속부의 전체 표면에 피복될 수 있다.
전도성 금속부는 전도성이 우수한 Cu, Al 및 Ag 중에서 어느 한 물질로 이루어질 수 있다. 그리고, 납땜부는 Pb를 함유한 SnPb로 이루어질 수 있다. 물론, 환경 오염을 방지하기 위해 납땜부가 Pb-free, 예컨대 Pb를 함유하지 않는 Sn, SnAg 및 SnBi 중에서 선택된 어느 한 물질로 이루어질 수도 있다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양 전지 셀의 일부 단면도를 도시한 것으로, 도시한 바와 같이 제1 전극(13)과 제1 집전부(14)가 만나는 부분은 두께가 점차적으로 감소하는 형상으로 형성될 수 있다. 이때, 나머지 구성은 전술한 제1 실시예와 동일하게 구성할 수 있다.
도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 태양 전지 셀의 일부 단면도를 도시한 것이다. 본 실시예에서, 제1 전극(13)은 그의 두께가 제1 집전부(14)의 두께의 1.0배 초과 내지 1.5배 이하로 형성된다. 이와 같이 제1 전극(13)의 두께를 제1 집전부(14)의 두께보다 두껍게 형성하는 것은 제1 전극(13)의 두께가 얇아지는 경우 라인 저항이 증가하기 때문이다.
제1 전극(13)의 두께를 제1 집전부(14)의 두께보다 두껍게 형성하기 위해, 제1 전극(13)은 은(Ag) 페이스트 및 상기 페이스트 위에 위치하는 도금막을 포함할 수 있다. 이 경우, 은 페이스트는 시드층으로 작용한다.
도금막은 구리(Cu), 은(Ag), 알루미늄(Al), 주석(Sn), 아연(Zn), 인듐(In), 티타늄(Ti), 금(Au) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있다.
일례로, 도금막은 은(Ag) 페이스트 위에 순차적으로 위치하는 확산방지층, 구리층 및 주석층을 포함할 수 있다.
여기에서, 확산방지층은 구리층의 구리가 시드층, 예컨대 은 페이스트를 통해 실리콘 계면으로 확산됨으로 인해 정션 디그라데이션(junction degradation)이 발생하는 것을 방지한다.
구리층은 실질적인 전기적 도선으로 기능한다. 그리고 주석층은 구리의 산 화를 방지하고 인터커넥터의 솔더링 작업이 원활히 이루어지도록 기능한다.
물론, 구리층 외의 다른 금속 물질을 사용하는 경우, 상기 다른 금속 물질이 공기 중에서 쉽게 산화되지 않고 인터커넥터(20)와의 솔더링이 가능한 경우에는 주석층을 생략하는 것도 가능하다.
제1 전극(13)을 제1 집전부(14) 보다 두껍게 형성하기 위한 다른 예로, 은 페이스트 위에 도금막을 형성하는 대신에 상기 은 페이스트를 제1 전극(13) 영역에만 2회 이상 인쇄하여 제1 전극을 형성하는 것도 가능하다.
그리고, 도 10의 도면에서, 제1 전극(13)과 제1 집전부(14)가 만나는 부분은 도 9에 도시한 실시예처럼 경사지게 형성될 수도 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 모듈의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시한 태양 전지 셀의 일부 사시도이다.
도 3은 도 2의 "Ⅲ-Ⅲ" 부분 단면도이다.
도 4 내지 도 6은 제1 전극의 선폭에 따른 두께를 나타내는 실험예이다.
도 7a 내지 7c는 제1 전극의 선폭에 따른 콘택 저항의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 8은 도 1에 도시한 태양 전지 셀간의 전기적 연결 구조를 나타내는 측면도이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양 전지 셀의 일부 단면도이다.
도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 태양 전지 셀의 일부 단면도이다.
*도면의 주요부분에 대한 간단한 설명*
10: 태양 전지 11: 기판
12: 에미터부 13: 제1 전극
14: 제1 집전부 15: 반사방지막
16: 제2 전극 17: 제2 집전부
20: 인터커넥터 30a, 30b: 보호막
40: 투명 부재 50: 후면 시트
60: 정션 박스
Claims (16)
- 제1 도전성 타입의 기판;상기 기판의 수광면 쪽에 위치하는 제2 도전성 타입의 에미터부;상기 에미터부 위에 위치하며, 상기 에미터부와 전기적으로 연결되는 복수의 제1 전극; 및상기 에미터부 위에 위치하며, 상기 제1 전극과 교차하는 방향으로 형성되는 적어도 하나의 제1 집전부를 포함하며,상기 제1 전극과 상기 제1 집전부는 서로 다른 두께로 형성되고,상기 제1 집전부는 일정한 두께로 형성되는 태양 전지 셀.
- 제1항에서,상기 제1 전극의 두께는 상기 제1 집전부의 두께의 0.5배 이상 내지 1배 미만인 태양 전지 셀.
- 제2항에서,상기 제1 전극은 일정한 두께로 형성되는 태양 전지 셀.
- 제2항에서,상기 제1 전극은 상기 제1 집전부로부터 멀어질수록 두께가 점차적으로 감소하는 태양 전지 셀.
- 제1항에서,상기 제1 전극의 두께는 상기 제1 집전부의 두께의 1배 초과 1.5배 이하인 태양 전지 셀.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에서,상기 제1 전극의 선폭은 40㎛ 내지 100㎛ 미만인 태양 전지 셀.
- 제6항에서,상기 제1 전극 및 제1 집전부가 형성되지 않은 영역의 상기 에미터부 위에는 반사방지막이 위치하는 태양 전지 셀.
- 제7항에서,상기 제1 전극 및 제1 집전부는 납(Pb)을 포함하는 은(Ag) 페이스트로 이루어지는 태양 전지 셀.
- 복수개의 태양 전지 셀;인접한 태양 전지 셀을 전기적으로 연결하는 인터커넥터;상기 태양 전지 셀을 보호하는 상부 보호막 및 하부 보호막;상기 상부 보호막 위에 배치되는 투명 부재; 및상기 하부 보호막의 하부에 배치되는 후면 시트를 포함하며,상기 태양 전지 셀은,제1 도전성 타입 기판의 수광면 쪽에 위치하는 제2 도전성 타입의 에미터부;상기 에미터부 위에 위치하며, 상기 에미터부와 전기적으로 연결되는 복수의 제1 전극; 및상기 제1 전극과 교차하는 방향으로 상기 에미터부 위에 위치하며, 상기 제1 전극과 다른 두께로 형성되는 적어도 하나의 제1 집전부를 포함하며,상기 제1 집전부는 일정한 두께로 형성되는 태양 전지 모듈.
- 제9항에서,상기 제1 전극의 두께는 상기 제1 집전부의 두께의 0.5배 이상 내지 1배 미만인 태양 전지 모듈.
- 제10항에서,상기 제1 전극은 일정한 두께로 형성되는 태양 전지 모듈.
- 제10항에서,상기 제1 전극은 상기 집전부로부터 멀어질수록 두께가 점차적으로 감소하는 태양 전지 모듈.
- 제9항에서,상기 제1 전극의 두께는 상기 제1 집전부의 두께의 1배 초과 1.5배 이하인 태양 전지 모듈.
- 제9항 내지 제13항 중 어느 한 항에서,상기 제1 전극의 선폭은 40㎛ 내지 100㎛ 미만인 태양 전지 모듈.
- 제14항에서,상기 제1 전극 및 제1 집전부는 납(Pb)을 포함하는 은(Ag) 페이스트로 이루어지는 태양 전지 모듈.
- 제9항에서,상기 제1 전극 및 상기 제1 집전부가 형성되지 않은 영역의 상기 에미터부 위에 위치하는 반사방지막을 더 포함하는 태양 전지 모듈.
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