KR101189378B1 - 태양전지 모듈 및 이의 제조방법 - Google Patents

태양전지 모듈 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

태양전지 모듈이 개시된다. 실시예에 따른 태양전지는 지지기판 상에 배치되는 후면전극층; 상기 후면전극층과 전기적으로 연결되며, 상기 지지기판과 상기 후면전극층 사이에 배치되는 버스바; 상기 후면전극층 상에 배치되는 광 흡수층; 및 상기 광 흡수층 상에 배치되는 전면전극층을 포함한다.

Description

태양전지 모듈 및 이의 제조방법{SOLAR CELL MODULE AND METHOD OF FABRICATING THE SAME}
실시예는 태양전지 모듈 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
최근 심각한 환경 오염 문제와 화석 에너지 고갈로 인해, 신?재생에너지에 대한 필요성 및 관심이 고조되고 있다. 그 중에서도 태양전지는 공해가 적고, 자원이 무한하며 반 영구적인 수명을 가지고 있어 미래 에너지 문제를 해결할 수 있는 무공해 에너지 원으로 기대되고 있다.
태양전지는 p-n 접합 다이오드에 빛을 쪼이면 전자가 생성 되는 광기전력 효과(photovoltaic effect)를 이용하여 빛 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 소자로 정의할 수 있다. 태양전지는 접합 다이오드로 사용되는 물질에 따라, 실리콘 태양전지, I-III-VI족 또는 III-V족 화합물로 대표되는 화합물 반도체 태양전지, 염료감응 태양전지, 유기물 태양전지로 나눌 수 있다.
I-III-VI족 Chalcopyrite계 화합물 반도체 중 하나인 CIGS(CuInGaSe) 태양전지는 광 흡수가 뛰어나고, 얇은 두께로도 높은 광전 변환효율을 얻을 수 있으며, 전기 광학적 안정성이 매우 우수하여 기존 실리콘 태양전지를 대체할 수 있는 태양전지로 부각되고 있다.
일반적으로, CIGS 태양전지는 유리 기판 상에 후면 전극층, 광 흡수층, 버퍼층, 전면 전극층을 순차적으로 형성시켜 제조될 수 있다. 먼저, 기판으로는 소다라임 유리판(sodalime glass), 스텐레스 스틸(stainless steel), 폴리머 (polyimide; PI) 등 다양한 소재가 사용될 수 있다. 후면 전극층은 비저항이 낮고 유기 기판과 열팽창 계수 차이가 적은 몰리브덴(Mo)이 주로 사용된다.
광 흡수층은 p 형 반도체층으로서, CuInSe2 또는 In의 일부를 Ga원소로 대치한 Cu(InxGa1 -x)Se2 등이 주로 사용된다. 광 흡수층은 증발법, 스퍼터링 및 셀렌화 공정 또는 전기 도금 등의 다양한 방법에 의해 형성될 수 있다.
버퍼층은 격자상수와 에너지 밴드갭 차이가 큰 광 흡수층과 전면전극층 사이에 배치되어 양호한 접합을 형성한다. 버퍼층으로는 화학 용액 증착법(chemical bath deposition;CBD)에 의해 제조되는 황화카드뮴이 주로 사용된다.
전면 전극층은 n 형 반도체층으로서, 버퍼층과 함께 광 흡수층(300)과 pn 접합을 형성한다. 또한, 전면 전극층은 태양전지 전면의 투명전극으로서의 기능을 하기 때문에, 광 투과율이 높고 전기 전도성이 좋은 알루미늄 도핑된 징크 옥사이드(AZO) 가 주로 사용된다. 이와 관련하여, CIGS 태양전지의 구성 및 제조방법은 한국등록특허 제 10-0999810 호를 참조하면 보다 구체화 될 수 있을 것이다.
다만, CIGS 태양전지의 상용화를 위해서는 대면적 제조, 전환효율 향상, 제조 공정의 단순화를 통한 제조 비용 절감, 후면 전극층의 크래킹과 더불어 광 흡수층의 박리 등의 문제를 해결하기 위해 많은 연구가 필요한 실정이다.
실시예는 도전성 페이스트를 사용하여 버스바를 저비용으로 제조하고, 버스바와 태양전지 패널 간의 접착력이 향상될 뿐만 아니라, 미관이 향상된 태양전지 모듈을 제공하고자 한다.
실시예에 따른 태양전지 모듈은 지지기판 상에 배치되는 후면전극층; 상기 후면전극층과 전기적으로 연결되며, 상기 지지기판과 상기 후면전극층 사이에 배치되는 버스바; 상기 후면전극층 상에 배치되는 광 흡수층; 및 상기 광 흡수층 상에 배치되는 전면전극층을 포함한다.
실시예에 따른 태양전지의 제조방법은 지지기판 상에 버스바를 형성하는 단계; 상기 버스바와 전기적으로 연결되는 후면전극층을 상기 지지기판 상에 형성하는 단계; 상기 후면전극층 상에 광 흡수층을 형성하는 단계; 및 상기 광 흡수층 상에 전면전극층을 형성하는 단계를 포함한다.
실시예에 따른 태양전지 모듈은 버스바를 포함한다. 상기 버스바는 지지기판과 후면전극층 사이에 배치된다. 즉, 실시예에 따른 태양전지 모듈은 상기 버스바를 후면전극층 하부에 배치함으로써, 별도의 가림 장치 없이 상기 버스바의 외부 노출을 차단시킬 수 있다. 따라서, 태양전지 모듈의 미시성(美視性)은 매우 개선될 수 있으며, 상기 태양전지 모듈은 건물의 외벽 등 창호형 태양광 모듈에 용이하게 적용될 수 있다.
상기 버스바는 도전성 페이스트를 사용하여 제조된다. 상기 도전성 페이스트는 글래스 프릿을 포함한다. 따라서, 상기 버스바와 지지기판 간에 접착력은 향상될 수 있다. 또한, 실시예에 따른 태양전지 모듈은 저비용으로 제조될 수 있을 뿐만 아니라, 제조 수율은 향상될 수 있다.
또한, 실시예에 따른 태양전지의 제조방법에 있어서, 상기 지지기판 상에 버스바를 형성하는 공정은 열처리를 포함한다. 상기 열처리 과정에서 상기 지지기판은 수축하게 된다. 따라서, 이후의 공정에서 발생할 수 있는 상기 지지기판의 변형을 최소화할 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 태양전지 모듈을 도시한 평면도이다.
도 2 및 도3은 도 1에서 A-A' 를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다.
도 4 내지 도 9는 실시예에 따른 태양전지 모듈의 제조방법을 보여주는 단면도들이다.
실시예의 설명에 있어서, 각 기판, 층, 막 또는 전극 등이 각 기판, 층, 막, 또는 전극 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.
태양전지는 태양에너지를 전기에너지로 변환할 목적으로 제작된 광 전지로서, 빛을 받았을 때 전류가 발생되는 광전효과를 이용한다. 태양전지는 단위 소자에서 발생되는 기전력이 매우 작기 때문에, 복수개의 태양전지들이 배치된 패널을 서로 연결하여 소정의 기전력을 얻고 있으며, 태양전지 패널의 집합체를 태양전지 모듈이라고 한다.
태양전지를 소정의 용도로 사용하기 위해서는 그 용도에 알맞게 태양전지모듈의 용량을 조정하게 되는데, 태양전지 모듈의 단위면적당 발생 전압을 높이기 위해 태양전지 패널들을 버스바에 의해 서로 직렬 연결되는 것이 일반적이다.
일반적인 버스바의 제조공정은 태양전지 패널을 제작한 후에, 상기 패널 상에 금속 버스바를 납땜 등의 공정에 의하여 형성한다. 이어서, 태양전지 모듈의 미관을 향상시키기 위하여 상기 버스바 상에 외부 패널과 비슷한 색상의 접착부재를 배치하게 된다. 이와 같은 형성된 버스바는 상기 패널과의 접착강도가 약할 뿐만 아니라 태양전지 모듈의 미관을 개선시키기 위하여 부가적인 공정이 추가로 수행되어 공정의 효율성이 떨어진다는 문제가 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 실시예에 따른 태양전지 모듈은 버스바를 후면전극층 하부에 배치함으로써, 별도의 가림 장치 없이 상기 버스바의 외부 노출을 차단하고자 한다. 또한, 글래스 프릿을 포함하는 도전성 페이스트를 사용하여 상기 버스바들을 사용하여 지지기판과의 접착력이 향상된 버스바를 저비용으로 제조하고자 한다.
도 1은 실시예에 따른 태양전지 모듈을 도시한 평면도이다. 실시예에 따른 태양전지 모듈은 지지기판(100), 상기 지지기판(100) 상에 배치되는 버스바들(210, 220), 상기 지지기판(100) 및 상기 버스바들(200) 상에 배치되는 복수개의 태양전지 셀들(C1, C2, C3…)을 포함한다.
상기 버스바들(210, 220)은 상기 복수개의 태양전지 셀들(C1, C2, C3…)의 하부에 배치될 수 있다. 상기 버스바들(210, 220)의 일부는 상기 복수개의 태양전지 셀들(C1, C2, C3…)의 하부에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 복수개의 태양전지 셀들(C1, C2, C3…)은 상기 버스바들(210, 220)을 덮어 형성될 수 있다.
이에 따라, 실시예에 따른 태양전지 실시예에 따른 태양전지 모듈은 별도의 가림 장치 없이 상기 버스바들(210, 220)의 외부 노출을 차단할 수 있다. 즉, 상기 태양전지 모듈의 미시성(美視性)은 매우 향상될 수 있다.
도 2는 도 1의 A-A' 를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다.
실시예에 따른 태양전지 모듈은 상기 지지기판(100), 상기 후면전극층(300), 상기 버스바들(210, 220), 상기 광 흡수층(400), 상기 버퍼층(600), 상기 고저항 버퍼층(600), 및 상기 전면전극층(700)을 포함한다.
상기 지지기판(100)은 상기 후면전극층(300), 상기 버스바들(210, 220), 상기 광 흡수층(400), 상기 버퍼층(600), 상기 고저항 버퍼층(600), 및 상기 전면전극층(700)을 지지한다.
상기 지지기판(100)은 높은 강도를 가진다. 상기 지지기판(100)은 유리기판 또는 알루미나와 같은 세라믹 기판, 스테인레스 스틸, 티타늄기판 또는 폴리머 기판 등도 사용될 수 있다. 유리 기판으로는 소다라임 유리(sodalime glass)를 사용할 수 있으며, 폴리머 기판으로는 폴리이미드(polyimide)를 사용할 수 있다. 더 자세하게, 상기 지지기판(100)은 유리를 포함할 수 있다. 또한, 상기 지지기판(100)은 리지드(rigid)하거나 플렉서블(flexible)할 수 있다.
상기 지지기판(100)은 도 2에서와 같이 플레이트 형태일 수 있다.
이와는 다르게, 상기 지지기판(100)은 패턴을 포함할 수 있다. 상기 패턴은 상기 지지기판(100)의 일부 영역에 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 패턴은 상기 지지기판(100)의 엣지(Edge) 영역에 형성될 수 있다. 또한, 상기 패턴은 한 개 또는 다수개를 포함한다.
상기 패턴 상에는 상기 버스바들(210, 220)이 배치될 수 있다. 따라서,상기 패턴의 형상은 상기 버스바들(210, 220)이 배치될 수 있는 형태라면 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 도 3을 참조하면, 상기 패턴은 삽입홈(110)을 포함할 수 있다. 이 때, 상기 버스바들(210, 220)은 상기 삽입홈(110) 내부에 배치될 수 있다. 상기 삽입홈(110) 내부에 배치된 상기 버스바들(210, 220)의 상면은 상기 삽입홈(110)이 형성되지 않은 상기 지지기판(100)의 상면과 동일 선상에 형성될 수 있다.
상기 버스바들(210, 220)은 상기 지지기판(100) 상에 배치된다. 도 1 및 도 2에서는 상기 지지기판(100) 상에는 두 개의 버스바들(210, 220)이 배치되었다. 이와는 다르게, 상기 버스바(200)는 한 개 또는 다수 개일 수 있다. 즉, 상기 버스바(200)의 수는 특별히 제한되지 않는다. 또한, 상기 버스바의 두께는 약 10 ㎛ 내지 약 40 ㎛ 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 버스바들(210, 220)은 도전성 페이스트에 의해 형성된다. 상기 도전성 페이스트는 글래스 프릿을 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 버스바들(210, 220)은 글래스 프릿을 포함할 수 있다. 또한, 상기 언급한 바와 같이 상기 지지기판(100)은 유리를 포함할 수 있다. 즉, 상기 버스바들(210, 220)들에 글래스 프릿이 첨가됨으로써, 상기 버스바들(210, 220)과 유리를 포함하는 상기 지지기판(100)과의 접착강도가 매우 향상될 수 있다.
상기 버스바들(210, 220)은 상기 지지기판(100) 상의 소정 영역에 배치될 수 있다. 상기 버스바들(210, 220)은 상기 지지기판(100)의 엣지 영역에 각각 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 버스바들(210, 220)은 상기 지지기판(100)의 둘레 영역에 각각 배치될 수 있다. 이와는 다르게 상기 버스바들(210, 220)은 상기 지지기판(100)의 중심에 배치될 수 있다.
상기 버스바들(210, 220)은 상기 지지기판(100)과 직접 접촉하여 배치될 수 있다. 이와는 다르게, 상기 버스바들(210, 220)과 상기 지지기판(100) 사이에는 상기 버스바들(210, 220)과 상기 지지기판(100) 간의 접착력을 향상시키기 위한 접착 부재가 형성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
더 자세하게, 상기 버스바들(210, 220)은 상기 지지기판(100)과 상기 후면전극층(300) 사이에 배치된다. 상기 버스바들(210, 220)은 상기 지지기판(100) 상에 직접 접촉하고, 상기 버스바들(210, 220) 상에는 상기 후면전극층(300)이 직접 접촉하여 배치될 수 있다.
상기 버스바들(210, 220)은 상기 후면전극층(300) 에 의해 덮어 형성될 수 있다. 상기 후면전극층(300)은 상기 버스바들(210, 220) 각각의 상면 및 측면을 둘러싸며 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 후면전극층(300)은 상기 버스바들(210, 220)의 전부 또는 일부를 둘러싸며 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 후면전극층(300)과 상기 버스바들(210, 220)은 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 후면전극층(300)은 상기 지지기판(100) 및 상기 버스바들(210, 220) 상에 배치된다. 상기 후면전극층(300)은 상기 지지기판(100) 및 상기 버스바들(210, 220)에 직접 접촉하여 배치될 수 있다.
상기 후면전극층(300)은 도전층이다. 상기 후면전극층(300)으로 사용되는 물질의 예로서는 몰리브덴 등의 금속 및 저저항 윈도우창과 같은 산화물 등을 들 수 있다.
또한, 상기 후면전극층(300)은 두 개 이상의 층들을 포함할 수 있다. 이때, 각각의 층들은 같은 금속으로 형성되거나, 서로 다른 금속으로 형성될 수 있다.
상기 광 흡수층(400)은 상기 후면전극층(300) 상에 배치된다. 상기 광 흡수층(400)은 Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ 화합물을 포함한다. 예를 들어, 상기 광 흡수층(400)은 구리-인듐-갈륨-셀레나이드계(Cu(In,Ga)(Se,S)2;CIGSS계) 결정 구조, 구리-인듐-셀레나이드계 또는 구리-갈륨-셀레나이드계 결정 구조를 가질 수 있다.
상기 광 흡수층(400)의 에너지 밴드갭(band gap)은 약 1 eV 내지 1.8 Ev 일 수 있다.
상기 버퍼층(500)은 상기 광 흡수층(400) 상에 배치된다. 상기 버퍼층(500)은 황화 카드뮴, ZnS, InXSY 및 InXSeYZn 등을 포함한다. 상기 버퍼층(500)의 두께는 약 50 ㎚ 내지 150 ㎚ 이며, 상기 버퍼층(500)의 에너지 밴드갭은 약 2.2 eV 내지 2.4 eV 일 수 있다.
상기 고저항 버퍼층(600)은 상기 고저항 버퍼층(600)은 상기 버퍼층(500) 상에 배치된다. 상기 고저항 버퍼층(600)은 불순물이 도핑되지 않은 징크 옥사이드(i-ZnO)를 포함한다. 상기 고저항 버퍼층(600)의 에너지 밴드갭 은 약 3.1 eV 내지 3.3 eV 일 수 있다. 또한, 상기 고저항 버퍼층(600)은 생략될 수 있다.
상기 전면전극층(700)은 상기 광 흡수층(400) 상에 배치된다. 더 자세하게, 상기 전면전극층(700)은 상기 고저항 버퍼층(600) 상에 배치된다. 상기 전면전극층(700)은 투명하며, 도전층이다. 상기 전면전극층(700)으로 사용되는 물질의 예로서는 알루미늄이 도핑된 징크 옥사이드(Al doped ZnO;AZO)계 물질 및 인듐 옥사이드계 물질 등을 들 수 있다.
도 4 내지 도 9는 실시예에 따른 태양전지 모듈을 제조하기 위한 공정을 도시한 도면들이다. 본 제조방법에서는 앞서 설명한 태양전지 모듈을 참고하여 설명한다. 본 제조방법에 대한 설명에, 앞선 태양전지 모듈에 관한 설명은 본질적으로 결합될 수 있다.
도 4를 참조하면, 상기 버스바들(210, 220)은 상기 지지기판(100) 상에 배치된다.
상기 버스바들(210, 220)은 글래스 프릿, 도전성 분말, 바인더 및 용매를 포함하는 도전성 페이스트 형성하는 단계; 상기 도전성 페이스트를 상기 지지기판에 형성하는 단계; 및 상기 지지기판 상의 도전성 페이스트를 열처리하는 단계에 의해 형성될 수 있다.
상기 도전성 페이스트는 글래스 프릿, 도전성 분말, 바인더 및 용매를 포함한다. 그 밖에 상기 도전성 페이스트는 고체 성분들의 분산성을 향상시키기 위하여 분산 매체를 포함할 수 있다. 이때 상기 분산 매체는 고체 성분을 분산시킬 수 있는 것이면 어떠한 것이든 사용 가능하다. 예를 들어, 상기 분산제는 알킬 아민, 카르복실산아미드, 아미노카르복실산염, 시트르산염 등을 사용할 수 있으며, 이에 한정하는 것은 아니다.
상기 도전성 분말은 당업계에서 전극 제조를 위해 통상적으로 사용되는 것이라면 특별히 제한없이 사용 가능한다. 상기 도전성 분말은 은(Ag), 구리(Cu), 금(Au), 백금(Pt), 알루미늄(Al) 또는 이들로부터 선택된 2 이상의 혼합물이나 합금을 사용할 수 있다.
더 자세하게, 상기 도전성 분말은 은(Ag), 은(Ag) 합금, 은(Ag) 화합물 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 도전성 분말은 약 0.01 ㎛ 내지 약 30.0 ㎛ 크기의 은(Ag) 입자일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 상기와 같은 도전성 분말은 전체 중량부에 대하여 약 40 중량부 내지 약 99 중량부로 포함될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 글래스 프릿은, 예를 들어 SiO2계, SiO2-ZnO계(Si-Zn-O계), SiO2-B2O3계(Si-B-O계) 및 SiO2-Bi2O3계(Si-Bi-O계) 등을 사용할 수 있다. 여기서, SiO2계란 글래스 프릿의 주성분이 SiO2인 것을 의미하고, SiO2-ZnO계란 글래스 프릿의 주성분이 SiO2이고 부성분으로서 ZnO가 함유된 것을 의미한다.
상기 글래스 프릿은 바람직하게는 저융점을 갖는 것이 좋다. 더 자세하게, 글래스 프릿은 전도성 분말로서 은(Ag)을 사용하는 경우 약 450℃ 내지 약 550℃의 연화점을 가지는 것을 포함할 수 있다. 또한, 상기 글래스 프릿은 전체 중량부에 대해 약 0.1 중량부 내지 약 60.0 중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 실시예에 따른 태양전지의 제조방법은 글래스 프릿을 포함하는 도전성 페이스트를 사용하여 상기 버스바들(210, 220)을 제조함으로써, 상기 지지기판(100)과 상기 버스바들(210, 220)간의 접착력을 향상시킬 수 있다. 즉, 상기 글래스 프릿의 용융 및 유동에 의하여 상기 도전성 물질과 상기 지지기판(100)간에는 양호한 결합 강도가 형성될 수 있다.
상기 바인더로 사용되는 물질의 예로서는 니트로 셀룰로오스, 에틸 셀룰로오스 또는 아크릴계 수지 등을 들 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
상기 용매는 상기 지지기판(100)과의 향상된 접착성을 가지며, 용이하게 증발된다. 상기 용매로 사용되는 물질의 예로서는 에탄올 또는 메탄올 등의 알콜 등을 들 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
상기와 같은 방법에 의해 제조된 도전성 페이스트를 상기 지지기판(100) 상에 형성하고 열처리하여, 상기 지지기판(100) 상에 상기 버스바들(210, 220)을 형성한다. 상기 도전성 페이스트를 상기 지지기판(100) 상에 형성하는 방법은 당업계에서 페이스트를 도포하는 방법이라면 특별히 제한 없이 사용 가능하다. 즉, 상기 도전성 페이스트는 인쇄 되거나 코팅 될 수 있다. 예를 들어, 상기 도전성 페이스트는 딥코팅, 스크린 프린팅법, 롤 프린팅법, 또는 테이블 코팅법에 의해 상기 지지기판(100) 상에 프린팅 되거나 코팅될 수 있다.
또한, 상기 열처리 공정은 상기 도전성 페이스트를 건조, 예열 및 소성하는 과정을 모두 포함한다. 상기 예열 공정은 약 200℃ 내지 400℃의 온도에서, 약 10 분 내지 약 60 분 동안 진행될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 이때, 상기 도전성 페이스트에 포함된 용매 및 바인더 등의 유기물질은 제거될 수 있다. 이후, 상기 도전성 페이스트은 약 450℃ 내지 600℃의 온도에서 소성되고, 상기 지지기판(100) 상에 상기 버스바들(210, 220) 이 형성될 수 있다.
이와는 다르게, 상기 지지기판(100) 상에 상기 버스바들(210, 220)을 형성하기 전에 상기 지지기판 상에 삽입홈(110)을 형성할 수 있다. 이후, 상기 언급한 공정에 의하여, 상기 삽입홈(110)에만 선택적으로 상기 버스바들(210, 220)을 형성할 수 있다. 상기 삽입홈(11)은 상기 지지기판을 에칭하여 형성될 수 있다.
도 5를 참조하면, 상기 후면전극층(200)은 상기 지지기판(100) 및 상기 버스바들(210, 220) 상에 형성된다. 상기 후면전극층(300)은 상기 버스바들(210, 220) 각각의 상면 및 측면을 둘러싸며 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 후면전극층(300)은 상기 버스바들(210, 220)의 전부 또는 일부를 둘러싸며 형성될 수 있다.
상기 후면전극층(200) 에는 제 1 관통홈들(TH1)이 형성된다. 상기 제 1 관통홈들(TH1)은 상기 지지기판(100)의 상면을 노출하는 오픈 영역이다. 상기 제 1 관통홈들(TH1)은 평면에서 보았을 때, 제 1 방향으로 연장되는 형상을 가질 수 있다. 상기 제 1 관통홈들(TH1)의 폭은 약 80 ㎛ 내지 약 200 ㎛ 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 후면전극층(200)은 상기 제 1 관통홈들(TH1)에 의해 스트라이프 형태로 배치될 수 있다. 이와는 다르게, 상기 후면전극층(200) 은 매트릭스 형태로 배치될 수 있다. 이때, 상기 제 1 관통홈들(TH1)은 평면에서 보았을 때, 격자 형태로 형성될 수 있다.
도 6을 참조하면, 상기 후면전극층(200) 상에는 상기 광 흡수층(400) 상기 버퍼층(500), 상기 고저항 버퍼층(600)이 형성된다. 예를 들어, 상기 광 흡수층(400) 상기 버퍼층(500), 상기 고저항 버퍼층(600)은 상기 후면전극층 상에 순차적으로 서로 직접 접촉하여 배치될 수 있다.
상기 광 흡수층(400)은 스퍼터링 공정 또는 증발법 등에 의해서 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 광 흡수층(400)을 형성하기 위해서 구리, 인듐, 갈륨, 셀레늄을 동시 또는 구분하여 증발시키면서 구리-인듐-갈륨-셀레나이드계(Cu(In,Ga)Se2;CIGS계)의 광 흡수층(400)을 형성하는 방법과 금속 프리커서막을 형성시킨 후 셀레니제이션(Selenization) 공정에 의해 형성시키는 방법이 폭넓게 사용되고 있다. 금속 프리커서 막을 형성시킨 후 셀레니제이션 하는 것을 세분화하면, 구리 타겟, 인듐 타겟, 갈륨 타겟을 사용하는 스퍼터링 공정에 의해서, 상기 후면전극층(300) 상에 금속 프리커서 막이 형성된다.
이후, 상기 금속 프리커서 막은 셀레이제이션(selenization) 공정에 의해서, 구리-인듐-갈륨-셀레나이드계(Cu(In,Ga)Se2;CIGS계)의 광 흡수층(300)이 형성된다.
이와는 다르게, 상기 구리 타겟, 인듐 타겟, 갈륨 타겟을 사용하는 스퍼터링 공정 및 상기 셀레니제이션 공정은 동시에 진행될 수 있다.
이와는 다르게, 구리 타겟 및 인듐 타겟 만을 사용하거나, 구리 타겟 및 갈륨 타겟을 사용하는 스퍼터링 공정 및 셀레니제이션 공정에 의해서, CIS계 또는 CIG계 광 흡수층(400)이 형성될 수 있다. 또한, 상기 광 흡수층(400)에 포함된 물질은 상기 제 1 관통홈들(TH1)에 채워질 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
이어서, 상기 광 흡수층(400) 상에 상기 버퍼층(500) 및 상기 고저항 버퍼층(600)이 형성된다.
도 7을 참조하면, 상기 광 흡수층(400), 상기 버퍼층(500) 및 상기 고저항 버퍼층(600)에는 제 2 관통홈들(TH2)이 형성된다. 상기 제 2 관통홈들(TH2)은 기계적인(mechnical) 방법으로 형성할 수 있으며, 상기 후면전극층(300)의 일부가 노출된다.
상기 제 2 관통홈들(TH2)은 상기 광 흡수층(400)을 관통한다. 또한, 상기 제 2 관통홈들(TH2)은 상기 후면전극층(300)의 상면을 노출하는 오픈영역이다.
상기 제 2 관통홈들(TH2)은 상기 제 1 관통홈들(TH1)에 인접하여 형성된다. 즉, 상기 제 2 관통홈들(TH2)의 일부는 평면에서 보았을 때, 상기 제 1 관통홈들(TH1)의 옆에 형성된다. 상기 제 2 관통홈들(TH2)은 상기 제 1 방향으로 연장되는 형상을 가진다. 상기 제 2 관통홈들(TH2)의 폭은 약 80 ㎛ 내지 약 200 ㎛ 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
도 8을 참조하면, 상기 고저항 버퍼층(600) 상에 투명한 도전물질을 적층하여 전면전극층(700) 및 접속배선(800)을 형성한다. 상기 투명한 도전물질을 상기 고저항 버퍼층(600) 상에 적층시킬 때, 상기 투명한 도전물질이 상기 제2 관통홈들(TH2)의 내부에도 삽입되어, 상기 접속배선(800)을 형성할 수 있다. 즉, 상기 전면전극층(700) 과 상기 접속배선(800)은 동일한 물질로 형성될 수 있다. 또한, 상기 후면전극층(300)과 상기 전면전극층(700)은 상기 접속배선(800)에 의해 전기적으로 연결된다.
도 9를 참조하면, 상기 광 흡수층(400), 버퍼층(500), 고저항 버퍼층(600) 및 상기 전면전극층(700)은 제 3 관통홈들(TH3)에 의해 관통된다. 상기 제 3 관통홈들(TH3)은 기계적인(mechnical) 방법으로 형성할 수 있으며, 상기 후면전극층(300)의 일부가 노출된다. 예를 들어, 상기 제 3 관통홈들(TH3)의 폭은 약 80 ㎛ 내지 약 200 ㎛ 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
이상에서 설명한 실시예에 따른 태양전지 모듈은 버스바를 후면전극층 하부에 배치함으로써, 별도의 가림 장치 없이 상기 버스바의 외부 노출을 차단시킬 수 있다. 즉, 실시예에 따른 태양전지 모듈의 미시성(美視性)은 매우 개선될 수 있으며, 건물의 외벽 등 창호형 태양광 모듈에 용이하게 적용될 수 있다.
또한, 실시예에 따른 태양전지 모듈의 제조 방법은 글래스 프릿을 포함하는 도전성 페이스트를 사용하여 버스바를 형성한다. 따라서, 태양전지 모듈은 저비용으로 제조될 수 있을 뿐만 아니라, 제조 수율은 향상될 수 있다.
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 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 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (9)

  1. 지지기판 상에 배치되는 후면전극층;
    상기 후면전극층과 전기적으로 연결되며, 상기 지지기판과 상기 후면전극층 사이에 배치되는 버스바;
    상기 후면전극층 상에 배치되는 광 흡수층; 및
    상기 광 흡수층 상에 배치되는 전면전극층을 포함하는 태양전지 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 후면전극층은 상기 버스바를 덮어 형성되는 태양전지 모듈.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 버스바는 상기 지지기판의 엣지 영역에 배치되는 태양전지 모듈.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지기판은 삽입홈을 포함하며,
    상기 버스바는 상기 삽입홈에 배치되는 태양전지 모듈.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 버스바의 두께는 10 ㎛ 내지 40 ㎛ 인 태양전지 모듈.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 버스바는 글래스 프릿을 포함하고,
    상기 지지기판은 유리를 포함하는 태양전지 모듈.
  7. 지지기판 상에 버스바를 형성하는 단계;
    상기 버스바와 전기적으로 연결되는 후면전극층을 상기 지지기판 상에 형성하는 단계;
    상기 후면전극층 상에 광 흡수층을 형성하는 단계; 및
    상기 광 흡수층 상에 전면전극층을 형성하는 단계를 포함하는 태양전지 모듈의 제조방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 버스바를 형성하는 단계;
    글래스 프릿, 도전성 분말, 바인더 및 용매를 포함하는 도전성 페이스트 형성하는 단계;
    상기 도전성 페이스트를 상기 지지기판에 형성하는 단계; 및
    상기 지지기판 상의 도전성 페이스트를 열처리하는 단계를 포함하는 태양전지 모듈의 제조방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 지지기판 상에 버스바를 형성하는 단계는,
    상기 지지기판 상에 삽입홈을 형성하는 단계; 및
    상기 삽입홈에 버스바를 형성하는 단계를 포함하는 태양전지 모듈의 제조방법.
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