KR101154571B1 - Solar cell module and method of fabricating the same - Google Patents
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Abstract
태양전지 모듈 및 이의 제조방법이 개시된다. 실시예에 따른 태양전지는 기판 상에 적층된 후면전극, 광 흡수층 및 전면전극층을 포함하는 태양전지 셀; 및 상기 전면전극층 상에 형성되고, 저온 소성 페이스트 조성물로 형성된 버스 바를 포함한다. 따라서, 상기 태양전지 셀 상에 저온 소성의 페이스트 조성물에 의하여 버스 바가 형성되어 면저항 및 투광성을 향상시킬 수 있다. Disclosed are a solar cell module and a method of manufacturing the same. A solar cell according to an embodiment includes a solar cell including a back electrode, a light absorbing layer, and a front electrode layer stacked on a substrate; And a bus bar formed on the front electrode layer and formed of a low temperature baking paste composition. Therefore, a bus bar is formed on the solar cell by the paste composition of low temperature baking, thereby improving sheet resistance and light transmittance.
태양전지, 버스 바 Solar cell, bus bar
Description
실시예는 태양전지 모듈에 관한 것이다. An embodiment relates to a solar cell module.
광전 변환 효과를 이용하여 빛 에너지를 전기 에너지로 변환하는 태양광 발전 모듈은 지구 환경의 보전에 기여하는 무공해 에너지를 얻는 수단으로 널리 사용되고 있다.The photovoltaic module that converts light energy into electrical energy using the photoelectric conversion effect is widely used as a means of obtaining pollution-free energy that contributes to the preservation of the global environment.
태양 전지의 광전 변환 효율이 개선됨에 따라, 태양광 발전 모듈을 구비한 많은 태양광 발전 시스템이 주거 용도뿐만 아니라, 상업 건물의 외부에 설치되기에 이르렀다.As photovoltaic conversion efficiency of solar cells is improved, many solar power systems with photovoltaic modules have been installed outside of commercial buildings as well as in residential applications.
일광으로부터 전력을 발생시키는 태양 전지를 구비하는 태양광 발전 모듈로 부터 발생된 전력을 외부로 출력시키기 위해, 양 전극 및 음 전극의 기능을 하는 버스 바들이 태양광 발전 모듈에 배치된다. In order to output the power generated from the photovoltaic module having a solar cell that generates power from daylight to the outside, bus bars serving as positive and negative electrodes are disposed in the photovoltaic module.
버스 바는 솔더 금속(solder metal)을 이용한 열융착 방법에 의하여 태양전지에 부착될 수 있다.The bus bar may be attached to the solar cell by a thermal fusion method using solder metal.
이러한 버스 바는 비교적 넓은 접착 면적이 필요하여 열처리 작업이 많고, 접촉저항이 높기 때문에 태양전지의 광 기전력 특성을 저하시킬 수 있다. Such a bus bar requires a relatively large adhesive area, so that a lot of heat treatment work and high contact resistance can reduce the photovoltaic characteristics of the solar cell.
또한, 버스 바가 태양전지의 투명전극층을 통하여 그 모양이 그대로 노출되므로 미관을 해치는 요인으로 작용할 수 있다. In addition, since the shape of the bus bar is exposed through the transparent electrode layer of the solar cell as it is, it may act as a factor that damages the aesthetics.
실시예에서는 향상된 외관 및 발전효율을 가지는 태양전지 모듈 및 이의 제조방법을 제공하고자 한다. Embodiments provide a solar cell module having an improved appearance and power generation efficiency and a method of manufacturing the same.
실시예에 따른 태양전지 모듈은, 기판 상에 적층된 후면전극, 광 흡수층 및 전면전극층을 포함하는 태양전지 셀; 및 상기 전면전극층 상에 형성되고, 저온 소성 페이스트 조성물로 형성된 버스 바를 포함한다. A solar cell module according to an embodiment includes a solar cell including a back electrode, a light absorbing layer, and a front electrode layer stacked on a substrate; And a bus bar formed on the front electrode layer and formed of a low temperature baking paste composition.
실시예에 따른 태양전지 모듈의 제조방법은, 기판 상에 후면전극, 광 흡수층 및 전면전극층을 포함하는 태양전지 셀을 형성하는 단계; 상기 태양전지 셀의 전면전극층과 접속되도록 저온 소성 페이스트 조성물을 코팅하여 버스 바를 형성하는 단계를 포함하고, 상기 버스 바는 실버(Ag), 구리(Cu), 티타늄(Ti) 또는 이들의 합금으로 구성된 페이스트 조성물로 형성되는 것을 포함한다. A method of manufacturing a solar cell module according to an embodiment includes forming a solar cell including a back electrode, a light absorbing layer, and a front electrode layer on a substrate; Forming a bus bar by coating a low temperature baking paste composition to be connected to the front electrode layer of the solar cell, wherein the bus bar is made of silver (Ag), copper (Cu), titanium (Ti), or an alloy thereof. It is formed of a paste composition.
실시예에 따른 태양전지 모듈 및 이의 제조방법은, 태양전지 상에 저온 소성 페이스트로 형성된 버스 바가 형성될 수 있다.In the solar cell module and the method of manufacturing the same according to the embodiment, a bus bar formed of a low temperature baking paste may be formed on the solar cell.
따라서, 태양전지의 면저항 및 투광성을 향상시킬 수 있다.Therefore, the sheet resistance and light transmittance of the solar cell can be improved.
또한, 상기 버스 바가 실버 페이스트를 사용한 저온 소성공정에 의하여 형성되므로, 태양전지 셀의 전면전극의 손상을 최대한 방지할 수 있다. In addition, since the bus bar is formed by a low temperature baking process using silver paste, damage to the front electrode of the solar cell can be prevented to the maximum.
또한, 상기 버스 바와 전면전극의 밀착력 향상에 의한 접촉저항을 낮추어 태 양전지 모듈의 효율을 향상시킬 수 있다. In addition, it is possible to improve the efficiency of the solar cell module by lowering the contact resistance by improving the adhesion of the bus bar and the front electrode.
또한, 상기 버스 바가 단일층으로 형성되고, 그 형태를 조절할 수 있으므로 미관을 향상시킬 수 있다. In addition, since the bus bar is formed in a single layer, the shape of the bus bar can be adjusted, thereby improving aesthetics.
또한, 상기 버스 바는 스크린 프린팅과 같은 자동화 공정에 의하여 생산 가능하므로 생산성을 향상시킬 수 있다. In addition, the bus bar can be produced by an automated process such as screen printing, thereby improving productivity.
실시 예의 설명에 있어서, 각 기판, 막, 전극, 홈, 층 또는 바 등이 각 기판, 막, 전극, 홈, 층 또는 바 등의 "상(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상(on)"과 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 구성요소를 개재하여(indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 구성요소의 상 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. 도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다.In the description of the embodiment, each substrate, film, electrode, groove, layer or bar is formed on or under the substrate, film, electrode, groove, layer or bar. In the case of what is described as being to be taken, "on" and "under" include both being formed "directly" or "indirectly" through other components. In addition, the upper or lower reference of each component is described with reference to the drawings. The size of each component in the drawings may be exaggerated for the sake of explanation and does not mean the size actually applied.
도 1은 실시예에 따른 태양전지 모듈을 도시한 평면도이다. 도 2는 스크린 프린팅에 사용되는 스크린 메쉬를 도시한 평면도이다. 도 3은 도 1의 A-A'선에 대한 단면도이다. 1 is a plan view illustrating a solar cell module according to an embodiment. 2 is a plan view showing a screen mesh used for screen printing. 3 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. 1.
도 1을 참조하여, 태양전지 모듈은 태양전지 어레이(10) 및 버스 바(170)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the solar cell module includes a
상기 태양전지 어레이(10)는 CIGS계 태양전지, 실리콘 계열 태양전지, 염료감응 계열 태양전지, Ⅱ-Ⅵ 족 화합물 반도체 태양전지 또는 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도 체 태양전지 일 수 있다.The
상기 태양전지 어레이(10)는 유리기판과 같은 투명한 기판(100) 상에 배치될 수 있다. The
상기 태양전지 어레이(10)는 복수 개의 태양전지 셀(C1,C2...Cn)을 포함한다. 상기 태양전지 셀(C1,C2...Cn)은 분리패턴(T)에 의하여 분리되어 있다. The
상기 태양전지 어레이(10)는 스트라이프(stripe) 형태로 배치될 수 있다. 또한, 상기 태양전지 어레이(10)는 매트릭스(matrix) 형태 등 다양한 형태로 배치될 수 있다. The
상기 버스 바(170)는 제1 버스 바(171) 및 제2 버스 바(172)를 포함한다.The
상기 제1 버스 바(171)는 상기 태양전지 어레이(10) 중 한쪽 끝의 태양전지 셀(C1)의 상면과 접촉하고, 상기 제2 버스 바(172)는 상기 태양전지 어레이(10) 중 다른 한쪽 끝의 태양전지 셀(Cn)의 상면과 접촉할 수 있다. The
상기 버스 바(170)는 상기 태양전지 셀(C1)과 접하도록 형성되고, 상기 기판(100)에 형성된 홀(180)을 통해서 상기 기판(100) 후면의 정션 박스(미도시)와 연결될 수 있다. The
상기 버스 바(170)는 도전체이며, 저온 소성 페이스트(metal paste)일 수 있다. 즉, 상기 버스 바(170)는 100~150℃에서 소성 가능한 페이스트 조성물 일 수 있다.The
상기 버스 바(170)의 비저항은 두께 5~15㎛이고, 너비 1~4mm 기준 하에서 3 ×10-6~ 5×10-6Ω㎝ 이하일 수 있다. The specific resistance of the
예를 들어, 상기 버스 바(170)는 은(Ag)과 같은 금속일 수 있다. For example, the
상기 버스 바(170)는 스크린 프린팅, 잉크젯 프린팅, 오프셋 프린팅, 실크 스크린 프린팅으로 형성될 수 있다. The
예를 들어, 상기 페이스트 조성물을 스크린 프린팅으로 패턴을 인쇄한 후 100~150℃의 온도에서 열처리하여 상기 버스 바(170)을 형성할 수 있다. For example, after the pattern is printed on the paste composition by screen printing, the
구체적으로, 상기 버스 바(170)를 스크린 프린팅에 의하여 형성할 경우 도 2에 도시된 것과 같은 스크린 메쉬(200)를 사용할 수 있다. Specifically, when the
상기 스크린 메쉬(200)는 제1 개구부(210) 및 제2 개구부(220)를 포함한다. 상기 제1 및 제2 개구부(210,220)의 형태는 버스 바(170)의 형태에 따라서 다양한 형태로 패터닝 할 수 있다.The
상기 스크린 메쉬(200)를 태양전지 어레이(10) 상에 위치시킨다. 그리고, 금속 페이스트를 상기 스크린 메쉬(200)의 제1 및 제2 개구부(210,220)에 도포한 후 롤러로 인쇄한다. The
이후, 적외선 장치 및 오븐과 같은 열처리 장치에서 100~150℃의 온도 및 1~30분 동안 열처리 공정을 진행하여 상기 버스 바(170)를 형성할 수 있다. Thereafter, the
특히, 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 열처리 공정 진행 시 상기 버스 바(170)를 이루는 금속 페이스트가 상기 전면전극층(150)의 표면으로 확산되어 접합영역(175)이 형성될 수 있다. In particular, as shown in FIG. 11, during the heat treatment process, the metal paste forming the
상기 접합영역(175)에 의하여 상기 전면전극층(150)과 상기 버스 바(170) 간의 밀착력이 향상될 수 있다. The adhesion between the
상기 버스 바(170)가 저온 소성 페이스트 조성물로 형성되어 태양전지 셀과 밀착력을 향상에 의한 접촉저항(Contact Resistance)을 감소시킬 수 있다. The
상기 버스 바(170)는 저온에서 형성되므로 상기 태양전지 셀의 손상을 방지하고 투광성을 향상시킬 수 있다. The
상기 버스 바(170)는 스크린 프린팅과 같은 자동화 공정에 의하여 형성되므로 생산성을 향상시킬 수 있다. The
상기 버스 바(170)는 스크린 프린팅에 의하여 선택적인 영역에만 형성되므로 미관을 향상시킬 수 있다.The
상기 버스 바(170)는 단일층으로 형성되고 박막화되어, 태양전지 모듈의 미관을 향상시킬 수 있다.The
도 3은 도 1의 A-A'선 단면도로서, 태양전지 셀의 구조를 도시하고 있다.3 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. 1, illustrating the structure of a solar cell.
도 3을 참조하여, 상기 태양전지 셀(C1)은 기판 상에 형성된 후면전극(110), 광 흡수층(120), 버퍼층(130), 고저항 버퍼층(140), 전면전극(150), 접속배선(160) 및 버스 바(170)를 포함한다. Referring to FIG. 3, the solar cell C1 includes a
상기 기판(100)은 플레이트 형상을 가지며, 절연체 일 수 있다. The
상기 후면전극(110)은 상기 기판(100) 상에 배치된다. 상기 후면전극(110)은 금속등의 도전체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 후면전극은 몰리브덴(Mo)등의 금속일 수 있다. The
또한, 상기 후면전극(110)은 두 개 이상의 층들을 포함할 수 있다. 이때 각각의 층들은 서로 다른 물질로 형성될 수 있다. In addition, the
상기 광 흡수층(120)은 상기 후면전극(110) 상에 배치된다. The light
상기 광 흡수층(120)은 Ⅰb-Ⅲb-Ⅵb계 화합물을 포함한다. The light
예를 들어, 상기 광 흡수층(120)은 구리-인듐-갈륨-셀레나이드계(Cu(In, Ga)Se2, CIGS계) 화합물, 구리-인듐-셀레나이드계(CuInSe2, CIS계) 화합물 또는 구리-갈륨-셀레나이드계(CuGaSe2, CGS계) 화합물을 포함할 수 있다. For example, the
상기 버퍼층(130)은 상기 광 흡수층(120) 상에 배치된다. 상기 버퍼층(130)은 황화 카드뮴(CdS)일 수 있다. The
상기 고저항 버퍼층(140)은 상기 버퍼층(130) 상에 배치된다. 상기 고저항 버퍼층(140)은 투명전극층으로 형성될 수 있다. The high
상기 전면전극(150)은 상기 고저항 버퍼층(140) 상에 배치된다. 상기 전면전극(150)은 투명하며 도전층이다. The
상기 전면전극(150)은 상기 광 흡수층(120)과 pn접합을 형성하는 윈도우(window)층으로서, 태양전지 전면의 투명전극 기능을 하기 때문에 광투과율이 높고 전기 전도성이 높은 물질로 형성될 수 있다. The
예를 들어, 상기 전면전극층(150)은 알루미늄이 도핑된 징크 옥사이드(Al doped ZnO:AZO) 일 수 있다. For example, the
상기 버스 바(170)는 상기 전면전극층(150) 상에 배치된다. 상기 버스 바(170)는 태양전지 셀(C1)로부터 발생된 전력을 출력시키기 위한 전극의 역할을 한다. The
상기 버스 바(170)는 저온 소성 가능한 페이스트 조성물 일 수 있다. The
예를 들어, 상기 버스 바(170)는 은(Ag) 일 수 있다. For example, the
상기 버스 바(170)는 스트라이프 형태를 포함하는 다양한 형태로 형성될 수 있다.The
상기 페이스트 조성물로 형성된 상기 버스 바(170)는 상기 전면전극(150)과의 밀착력이 향상되어 접촉저항을 감소시킬 수 있다. The
또한, 상기 전면전극(150)의 투과율 및 면저항이 향상될 수 있다. In addition, transmittance and sheet resistance of the
도 4 내지 도 11은 실시예에 따른 태양전지 모듈의 제조방법을 도시한 단면도들이다. 본 제조방법에 관한 설명은 앞서 설명한 태양전지 모둘에 대한 설명을 참고한다.4 to 11 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing the solar cell module according to the embodiment. For the description of the manufacturing method refer to the description of the solar cell module described above.
도 4를 참조하여, 기판(100) 상에 후면전극층(110)이 형성된다. Referring to FIG. 4, the
상기 기판(100)은 유리(glass)가 사용될 수 있으며, 세라믹 기판, 금속 기판 또는 폴리머 기판 등도 사용될 수 있다.The
예를 들어, 유리 기판으로는 소다라임 유리(sodalime glass) 또는 고변형점 소다유리(high strained point soda glass)를 사용할 수 있다. 금속 기판으로는 스테인레스 스틸 또는 티타늄을 포함하는 기판을 사용할 수 있다. 폴리머 기판으로는 폴리이미드(polyimide)를 사용할 수 있다. For example, soda lime glass or high strained point soda glass may be used as the glass substrate. As the metal substrate, a substrate including stainless steel or titanium may be used. As the polymer substrate, polyimide may be used.
상기 기판(100)은 투명할 수 있다. 상기 기판(100)은 리지드(rigid)하거나 플렉서블(flexible) 할 수 있다.The
상기 후면전극층(110)은 금속 등의 도전체로 형성될 수 있다.The
상기 후면전극층(110)이 금속으로 형성되므로 직렬저항 특성이 향상되어 전도도를 높일 수 있다. 예를 들어, 상기 후면전극층(110)은 약 500~1500nm의 두께를 가지며 면저항은 0.1~1 Ω/□ 이하일 수 있다. Since the
예를 들어, 상기 후면전극층(110)은 몰리브덴(Mo) 타겟을 사용하여, 스퍼터링(sputtering) 공정에 의해 형성될 수 있다. For example, the
이는 몰리브덴(Mo)이 가진 높은 전도도, 광 흡수층과의 오믹(ohmic) 접합, Se 분위기 하에서의 고온 안정성 때문이다. This is because of the high conductivity of molybdenum (Mo), ohmic bonding with the light absorbing layer, and high temperature stability under Se atmosphere.
상기 후면전극층(110)인 몰리브덴(Mo) 박막은 전극으로서 비저항이 낮아야 하고, 열팽창 계수의 차이로 인하여 박리현상이 일어나지 않도록 기판에의 점착성이 뛰어나야 한다. The molybdenum (Mo) thin film, which is the
한편, 상기 후면전극층(110)을 형성하는 물질은 이에 한정되지 않고, 나트륨(Na) 이온이 도핑된 몰리브덴(Mo)으로 형성될 수도 있다. The material forming the
도면에 도시되지는 않았지만, 상기 후면전극층(110)은 적어도 하나 이상의 층으로 형성될 수도 있다. 상기 후면전극층(110)이 복수개의 층으로 형성될 때, 상기 후면전극층(110)을 이루는 층들은 서로 다른 물질로 형성될 수 있다. Although not shown in the drawing, the
도 5를 참조하여, 상기 후면전극층(110)에 제1 관통홈(P1)이 형성된다. Referring to FIG. 5, a first through hole P1 is formed in the
상기 제1 관통홈(P1)은 상기 기판(100)의 상면을 선택적으로 노출시킬 수 있다. 상기 제1 관통홈(P1)에 의하여 상기 기판(100) 상에 복수 개의 후면전극(110) 이 형성된다. 즉, 상기 제1 관통홈(P1)에 의하여 각각의 셀에 대응하는 후면전극(110)이 정의된다. 예를 들어, 상기 제1 관통홈(P1)을 기준으로 일측 및 타측에 위치하는 후면전극을 각각 제1 후면전극 및 제2 후면전극이라고 지칭한다. The first through hole P1 may selectively expose the top surface of the
상기 제1 관통홈(P1)은 레이져 스크라이빙(Laser scribing)에 의해서 패터닝된다. 상기 제1 관통홈(P1)의 폭은 50~70㎛일 수 있다.The first through hole P1 is patterned by laser scribing. The first through hole P1 may have a width of about 50 μm to about 70 μm.
이러한 후면전극(110)들은 스트라이프 형태 또는 매트릭스 형태로 배치될 수 있다. The
도 6을 참조하여, 상기 후면전극(110) 상에 광 흡수층(120), 버퍼층(130) 및 고저항 버퍼층(140)이 순차적으로 형성된다. 또한, 상기 광 흡수층(120)은 상기 제1 관통홈(P1)에 채워진다. Referring to FIG. 6, the
상기 광 흡수층(120)은 Ⅰb-Ⅲb-Ⅵb계 화합물을 포함한다. The light
예를 들어, 상기 광 흡수층(120)은 구리-인듐-갈륨-셀레나이드계(Cu(In, Ga)Se2, CIGS계) 화합물, 구리-인듐-셀레나이드계(CuInSe2, CIS계) 화합물 또는 구리-갈륨-셀레나이드계(CuGaSe2, CGS계) 화합물을 포함할 수 있다. For example, the
상기 광 흡수층(120)을 형성하기 위해서, 구리타겟, 인듐 타겟 및 갈륨 타겟을 사용하여, 상기 후면전극(110) 상에 CIG계 금속 프리커서막(precusor)막이 형성된다. In order to form the
이후, 상기 금속 프리커서막은 셀레니제이션(selenization) 공정에 의해서 셀레늄(Se)과 반응하여 CIGS계 광 흡수층이 형성된다.Thereafter, the metal precursor film reacts with selenium (Se) by a selenization process to form a CIGS-based light absorbing layer.
또한, 상기 광 흡수층(120)은 구리(Cu), 인듐(In), 갈륨(Ga), 셀레나이드(Se)를 동시증착법(co-evaporation)에 의해 형성할 수도 있다. In addition, the
예를 들어, 상기 광 흡수층(120)은 1000~2000nm의 두께로 형성될 수 있다. For example, the
상기 광 흡수층(120)은 외부의 광을 입사받아, 전기 에너지로 변환시킨다. 상기 광 흡수층(120)은 광전효과에 의해서 광 기전력을 생성한다.The light
이후, 상기 광 흡수층(120) 상에 황화 카드뮴(CdS)이 스퍼터링 공정 등에 의해서 증착되고, 상기 버퍼층(130)이 형성된다. 상기 버퍼층(130)은 10~100nm의 두께로 형성될 수 있다.Thereafter, cadmium sulfide (CdS) is deposited on the
이때, 상기 버퍼층(130)은 n형 반도체 층이고, 상기 광 흡수층(120)은 p형 반도체 층이다. 따라서, 상기 광 흡수층(120) 및 버퍼층(130)은 pn접합을 형성한다. In this case, the
상기 버퍼층(130) 상에 징크 옥사이드(i-ZnO)가 스퍼터링 공정 등에 의해서 증착되고, 상기 고저항 버퍼층(140)이 형성된다. 상기 고저항 버퍼층(140)은 10~100nm의 두께로 형성될 수 있다.Zinc oxide (i-ZnO) is deposited on the
도 7을 참조하여, 상기 광 흡수층(120), 버퍼층(130) 및 고저항 버퍼층(140)을 관통하는 제2 관통홈(P2)이 형성된다. 상기 제2 관통홈(P2)은 제2 후면전극(110)의 일부를 노출시킬 수 있다. Referring to FIG. 7, a second through hole P2 penetrating the
상기 제2 관통홈(P2)은 상기 제1 관통홈(P1)에 인접하여 형성될 수 있다. 상기 제2 관통홈(P2)은 팁 등의 기계적인 장치 또는 레이져 장치 등에 의해서 패터닝될 수 있다.The second through hole P2 may be formed adjacent to the first through hole P1. The second through hole P2 may be patterned by a mechanical device such as a tip or a laser device.
예를 들어, 상기 제2 관통홈(P2)의 폭은 70~90㎛ 일 수 있다. 또한, 상기 제1 관통홈(P1)과 상기 제2 관통홈(P2) 사이의 갭(G1)은 60~100㎛ 일 수 있다.For example, the width of the second through hole P2 may be 70 to 90 μm. In addition, the gap G1 between the first through hole P1 and the second through hole P2 may be 60 to 100 μm.
도 8을 참조하여, 상기 고저항 버퍼층(140) 상에 전면전극층(150)이 형성된다. 상기 제2 관통홈(P2)의 내부에도 상기 전면전극층(160)을 이루는 물질이 채워지게 되고, 접속배선(160)을 형성할 수 있다. Referring to FIG. 8, the
따라서, 상기 제2 후면전극(110)과 상기 전면전극층(150)은 상기 접속배선(160)에 의하여 전기적으로 연결될 수 있다. Therefore, the second
상기 전면전극층(150)은 알루미늄(Al), 알루미나(Al2O3), 마그네슘(Mg), 갈륨(Ga) 등의 불순물을 포함하는 아연계 산화물 또는 ITO(Indium Tin Oxide)로 형성될 수 있다. The
예를 들어, 상기 전면전극층(150)은 스퍼터링 공정을 진행하여 알루미늄 또는 알루미나로 도핑된 산화 아연으로 형성하여, 낮은 저항값을 갖는 전극을 형성할 수 있다. For example, the
즉, 상기 전면전극층(150)은 상기 광 흡수층(120)과 pn접합을 형성하는 윈도우(window)층으로서, 태양전지 전면의 투명전극 기능을 하기 때문에 광투과율이 높고 전기 전도성이 높은 산화 아연(ZnO)으로 형성된다. That is, the
예를 들어, 상기 전면전극층(150)은 약 100~1000nm의 두께로 형성될 수 있다. 또한, 상기 전면전극층(150)은 약 10~30 Ω/□의 면저항을 가지고 있으며,80~90%의 투광도를 가질 수 있다. For example, the
도 9를 참조하여, 상기 전면전극층(150), 고저항 버퍼층(140), 버퍼층(130) 및 광 흡수층(120)을 관통하는 제3 관통홈(P3)이 형성된다. 상기 제3 관통홈(P3)은 상기 제2 후면전극(110)의 일부를 노출시킬 수 있다. 9, a third through hole P3 penetrating the
상기 제3 관통홈(P3)은 상기 제2 관통홈(P2)에 인접하여 형성될 수 있다. 상기 제3 관통홈(P3)은 기계적인 장치 또는 레이져 장치 등에 의해서 패터닝 될 수 있다.The third through hole P3 may be formed adjacent to the second through hole P2. The third through hole P3 may be patterned by a mechanical device or a laser device.
예를 들어, 상기 제3 관통홈(P3)의 폭은 70~90㎛ 일 수 있다. 또한, 상기 제2 관통홈(P2)과 상기 제3 관통홈(P3) 사이의 갭(G2)은 60~100㎛ 일 수 있다.For example, the width of the third through hole P3 may be 70 to 90 μm. In addition, the gap G2 between the second through hole P2 and the third through hole P3 may be 60 to 100 μm.
즉, 상기 전면전극층(150)은 패터닝되어, 다수개의 전면전극 및 다수 개의 셀(C1,C2)들을 정의할 수 있다. That is, the
도 10을 참조하여, 상기 전면전극(150) 상에 버스 바(170)가 형성된다. Referring to FIG. 10, a
상기 버스 바(170)는 저온 소성 페이스트 조성물로 형성될 수 있다. The
예를 들어, 상기 버스 바(170)는 100~150℃에서 저온 소성 가능한 금속 페이스트(metal paste)로 형성될 수 있다. 상기 버스 바(170)는 은(Ag), 구리(Cu), 티타늄(Ti) 또는 이들의 합금으로 형성될 수 있다. For example, the
상기 버스 바(170)를 형성할 때, 상기 전면전극(150)을 이루는 물질인 알루미늄이 도핑된 산화아연(Al doped ZnO)이 재결정화 될 수 있다. 이에 따라, 상기 전면전극(150)의 면저항 및 투과율을 향상시킬 수 있다.When the
또한, 열처리 공정 시 상기 버스 바(170)를 이루는 금속 페이스트가 상기 전면전극층(150)으로 확산되고 접합영역(175)이 형성될 수 있다. In addition, during the heat treatment process, the metal paste forming the
예를 들어, 상기 버스 바(170)는 1~10㎛ 두께, 1-4㎜ 너비에서 5×10-6Ω㎝의 비저항을 가질 수 있다. For example, the
일 예로, 스크린 프린팅 공정에 의하여 상기 버스 바(170)를 형성하는 공정은 다음과 같다.As an example, a process of forming the
먼저, 상기 버스 바(170)를 형성을 위한 저온 소성 페이스트 조성물이 형성된다. First, a low temperature baking paste composition for forming the
페이스트 조성물을 얻기 위하여 도전입자인 실버(silver) 분말과 PbO-SiO2계, PbO-SiO2-B2O3계, ZnO-SiO2계, ZnO-B2O3-SiO2계 또는 Bi2O3-B2O3-ZnO-SiO2계 유리분말, 바인더 폴리머 및 솔벤트가 혼합된 유기 비히클을 제조한다. 한편, 도전입자로 사용되는 물질의 예로서는 은, 구리, 티타늄 및 이들의 합금을 들 수 있다. Silver powder and PbO-SiO 2 based, PbO-SiO 2 -B 2 O 3 based, ZnO-SiO 2 based, ZnO-B 2 O 3 -SiO 2 based or Bi 2 to obtain a paste composition An organic vehicle is prepared in which an O 3 -B 2 O 3 -ZnO-SiO 2 -based glass powder, a binder polymer, and a solvent are mixed. On the other hand, examples of the material used for the conductive particles include silver, copper, titanium and alloys thereof.
상기 실버분말을 유리분말(frit), 용매인 비이클(vehicle)과 함께 혼합하여 도전성 페이스트의 재료로 사용할 수 있다. 이때 각각의 조성비는 50 내지 85wt%의 실버 분말, 1 내지 20wt%의 유리분말 및 10 내지 48wt%인 비이클이 혼합될 수 있다. The silver powder may be mixed with a glass powder and a vehicle, which is a solvent, to be used as a conductive paste material. In this case, each composition ratio may be 50 to 85wt% silver powder, 1 to 20wt% glass powder and 10 to 48wt% vehicle.
상기 페이스트 조성물은 스크린 프린팅법에 의해 상기 전면전극(150) 상에 프린팅 될 수 있다. 즉, 상기 전면전극(150) 상에 스크린 메쉬(Screen mesh)를 위치시키고 상기 페이스트 조성물을 도포한 후 롤러로 인쇄한다. 이때, 상기 페이스트 조성물은 약 5~50um의 두께로 일정한 압력 및 속도로 프린팅된다.The paste composition may be printed on the
상기 페이스트 조성물의 비이클 제거를 위해 80 내지 200℃에서 건조되고, 상기 버스 바(170)을 형성할 수 있다. In order to remove the vehicle of the paste composition, the paste may be dried at 80 to 200 ° C. to form the
상기 버스 바(170)는 저온 소성 페이스트 조성물을 사용한 저온공정에 의하여 형성되므로, 상기 전면전극(150)의 손상을 최대한 방지할 수 있다. Since the
도 11을 참조하여, 상기 버스 바(170)는 열처리 공정에 의하여 금속물질이 상기 전면전극(150)으로 확산되어 접합영역(175)이 형성될 수 있다. Referring to FIG. 11, in the
따라서, 상기 전면전극(150)과 버스 바(170) 간의 밀착력이 확보되어 더욱 우수한 특성을 확보할 수 있다. Therefore, adhesion between the
저온 열처리 공정에 의하여 상기 버스 바(170)와 상기 전면전극(150)의 면저항 및 투과율이 향상될 수 있다. By the low temperature heat treatment process, the sheet resistance and transmittance of the
또한, 상기 버스 바(170)와 전면전극(150)의 밀착력 향상에 의한 접촉저항을 낮추어 태양전지 모듈의 효율을 향상시킬 수 있다. In addition, it is possible to improve the efficiency of the solar cell module by lowering the contact resistance by improving the adhesion between the
또한, 상기 버스 바(170)가 단일층으로 형성되고, 그 형태를 조절할 수 있으므로 미관을 향상시킬 수 있다. In addition, since the
또한, 상기 버스 바(170)는 스크린 프린팅과 같은 자동화 공정에 의하여 생산 가능하므로 생산성을 향상시킬 수 있다. In addition, the
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응 용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It will be understood that various modifications and applications are possible. For example, each component specifically shown in the embodiment can be modified. And differences relating to these modifications and applications will have to be construed as being included in the scope of the invention defined in the appended claims.
[실험 예]Experimental Example
[표 1]은 버스 바 형성을 위한 실버 페이스트 조성물의 열처리 공정의 실험예이다.Table 1 is an experimental example of a heat treatment process of the silver paste composition for forming a bus bar.
스크린 프린팅법에 의해 실버 페이스트를 전면전극층 상에 코팅한 후 적외선 장치 또는 제1 오븐, 제2 오븐에서 각각 열처리 공정을 진행하였다. 이때, 상기 페이스트 조성물의 두께는 모두 1~10㎛로 동일하게 코팅되었다. After the silver paste was coated on the front electrode layer by the screen printing method, heat treatment was performed in an infrared device, a first oven, and a second oven, respectively. At this time, the thickness of the paste composition was all coated with the same 1 ~ 10㎛.
적외선 장치에서는 120℃에서 2~3분 동안 열처리 공정이 진행되었고, 제1 오븐에서는 150℃에서 10~20분 동안 열처리 공정이 진행되었고, 제2 오븐에서는 150℃에서 20~30분 동안 열처리 공정이 진행되었다. In the infrared device, the heat treatment process was performed at 120 ° C. for 2 to 3 minutes, the heat treatment process was performed at 150 ° C. for 10 to 20 minutes in the first oven, and the heat treatment process was performed at 150 ° C. for 20 to 30 minutes in the second oven. Progressed.
실험 예에 의하면 제2 오븐에서 형성된 버스 바의 비저항이 3×10-6Ω㎝ 로 가장 낮음을 확인할 수 있었다. According to the experimental example, it was confirmed that the specific resistance of the bus bar formed in the second oven was the lowest as 3 × 10 −6 Ωcm.
도 1은 실시예에 따른 태양전지 모듈을 나타내는 평면도이다.1 is a plan view illustrating a solar cell module according to an embodiment.
도 2는 도 1에 도시된 버스 바를 형성하기 위한 스크린 메쉬의 형태를 예시한 평면도이다. FIG. 2 is a plan view illustrating the shape of a screen mesh for forming the bus bar shown in FIG. 1.
도 3은 도 1의 A-A선 단면도이다.3 is a cross-sectional view taken along the line A-A of FIG.
도 4 내지 도 11은 실시예에 따른 태양전지 모듈의 제조공정을 나타내는 단면도이다. 4 to 11 are cross-sectional views showing a manufacturing process of the solar cell module according to the embodiment.
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020090053032A KR101154571B1 (en) | 2009-06-15 | 2009-06-15 | Solar cell module and method of fabricating the same |
Applications Claiming Priority (1)
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KR1020090053032A KR101154571B1 (en) | 2009-06-15 | 2009-06-15 | Solar cell module and method of fabricating the same |
Publications (2)
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