KR101194782B1 - 태양전지 모듈 - Google Patents

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KR101194782B1
KR101194782B1 KR1020110145875A KR20110145875A KR101194782B1 KR 101194782 B1 KR101194782 B1 KR 101194782B1 KR 1020110145875 A KR1020110145875 A KR 1020110145875A KR 20110145875 A KR20110145875 A KR 20110145875A KR 101194782 B1 KR101194782 B1 KR 101194782B1
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김대원
최용현
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주식회사 에스에너지
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Abstract

본 발명은 다양한 형상의 셀을 연결한 태양전지 셀 유닛 및 이를 포함하는 태양전지 모듈에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제1셀과 제2셀의 형상 또는 면적이 상이하도록 형성하여 잉곳 손실과 면적 손실을 감소하였다. 이에 따라 제조비용이 저감되고 제조 시간이 단축되는 효과가 있다. 또한, 형상 및 면적이 상이한 각 셀을 전류 및 전압 특성에 맞게 직렬연결 또는 병렬연결 하여 전력 손실을 감소화 할 수 있다. 또한, 각 셀의 색상을 달리하여 외관미를 높여 BIPV 모듈에 적합성이 높아지는 효과가 있다.

Description

태양전지 모듈{SOLAR CELL MODULE}
본 발명은 상이한 면적 또는 형상의 복수의 셀을 연결한 태양전지 셀 유닛 및 이를 포함하는 태양전지 모듈에 관한 것이다.
단결정 실리콘 잉곳(ingot)은 태양전지의 원재료인 폴리실리콘을 녹여 결정립계면이 없는 하나의 결정으로 만든 것을 일컫는다. 단결정 실리콘 잉곳은 주로 초크랄스키(Czochralski)법 혹은 플로트존(float zone)법으로 만들어진다. 이렇게 만들어진 단결정 실리콘 잉곳은 그 기본적인 형상이 원기둥 형상으로, 태양전지 셀을 만드는 웨이퍼는 상기 잉곳을 얇게 절단해 만들어진다.
이때, 잉곳을 단순히 얇게 절단해 웨이퍼를 만들면, 셀을 연결하여 모듈을 만들 때 도 1(a)에 도시된 바와 같이 셀과 셀 사이에 간극이 넓어져 셀의 충전율이 낮아지게 된다.
도 1(b)에 도시된 바와 같이 잉곳을 정사각형 형상으로 절단하여 웨이퍼를 형성하면 셀의 충전율은 높아지나 잉곳의 이용 효율이 낮아지게 된다.
이를 해결하기 위해 특허문헌 2에서 잉곳을 절단하여 바람직한 셀의 형상 및 이를 연결한 모듈을 제시하였으나, 도 1(c)에 도시된 바와 같이 특허문헌 2에서 제시하는 바대로 잉곳을 절단하는 경우, 잉곳을 여러 번 절단하여야 하고 이에 따라 웨이퍼의 면적이 감소하여 동일한 면적의 기판에 다량의 웨이퍼를 배치함에 따라 웨이퍼 간에 발생하는 간극의 총 면적이 넓어져 모듈 효율이 저하되는 문제점이 있었다.
대한민국 공개특허공보 10-2011-0060083 (태양전지용 기판 및 그 제조방법 그리고 이를 이용한 태양전지 모듈) 2011.06.08. 대한민국 공개특허공보 10-2007-0037353 (태양 전지 모듈의 제조 방법, 태양 전지 셀 및 태양 전지모듈) 2007.04.04.
전술한 문제점을 해결하기 위해 잉곳의 이용 효율 및 기판의 충전율을 높일 수 있는 기술을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 모듈은 복수의 제1셀과 복수의 제2셀이 교차하며 배치된 태양전지 모듈에 있어서, 복수의 상기 제1셀이 서로 이웃하게 배열되어 있고, 상기 제2셀이 이웃하게 배치된 복수의 상기 제1셀들 사이에 배치되어 상기 제1셀들 사이 공간을 메우며, 상기 제2셀의 면적이 상기 제1셀의 면적에 비해 작게 형성되어 있다.
상기 제1셀의 일면은 팔각형으로 형성되어 있고, 상기 제2셀의 일면은 사각형으로 형성되어 있을 수 있다.
이때 상기 제1셀 및 상기 제2셀의 변의 길이가 동일하도록 형성되어 있을 수 있다.
또는 상기 제1셀은 원형 잉곳의 하측반원에서 상기 잉곳의 중심을 지나는 수직선을 기준으로 좌우 대칭의 한 쌍의 활꼴을 절단하여 형성되어 있을 수 있다.
이때 상기 활꼴을 절단하여 형성된 상기 잉곳에 형성된 절단선의 일단은 상기 잉곳의 중심을 지나는 수평선에서 상기 잉곳 반지름의 0.19배 내지 0.21배 이격된 지점에 위치하고, 상기 절단선의 타단은 상기 수직선에서 상기 잉곳 반지름의 0.19배 내지 0.21배 이격된 지점에 위치하도록 할 수 있다.
그리고 상기 제2셀은 일변의 길이가 상기 잉곳 반지름의 0.56배 내지 0.58배인 정사각형으로 이루어질 수 있다.
상기 제1셀은 반원을 포함하는 제1호 및 상기 한 쌍의 활꼴을 절단하여 형성된 제1절단선 및 제2절단선을 포함하고, 어느 하나의 제1셀의 제1호의 일부는 이웃하는 다른 제1셀의 제1절단선과 이웃하고, 상기 제1호의 나머지 일부는 상기 제1셀과 이웃하는 또 다른 제1셀의 제2절단선과 이웃하여 배치되어 있을 수 있다.
상기 제1셀 및 상기 제1셀과 병렬연결 한 상기 제2셀을 포함하는 셀 유닛이 복수가 배치되어 있고, 각 셀 유닛은 직렬연결 되어 있을 수 있다.
상기 셀 유닛은 상기 제1셀 및 상기 제1셀과 이웃한 어느 하나의 제2셀을 포함할 수 있다.
상기 제1셀 및 상기 제2셀은 일면에 베이스 전극 및 에미터 전극이 형성되어 있을 수 있다.
상기 제1셀 및 상기 제2셀은 기판에 형성된 배선에 의해 전기적으로 연결되고, 상기 배선의 패턴은 상기 제1셀 및 상기 제2셀의 전극의 패턴에 대응되어 형성되어 있을 수 있다.
상기 제1셀 및 상기 제2셀에 형성되어 있는 베이스 전극은 상기 제1셀 가장자리 및 상기 제2셀 가장자리의 일부분을 따라 각각 배치되어 있는 베이스메인부 및 상기 제1셀 가장자리 및 상기 제2셀 가장자리의 타부분을 향하여 상기 베이스메인부에서 복수가 이격되어 연장되어 있는 베이스가지부를 포함하고, 상기 제1셀 및 상기 제2셀에 형성되어 있는 에미터 전극은 상기 베이스메인부에 대응되어 상기 제1셀 가장자리 및 상기 제2셀 가장자리의 타부분에 각각 배치되어 있는 에미터메인부 및 상기 베이스메인부를 향하여 상기 에미터메인부에서 연장되어 있으며 상기 복수의 베이스가지부 사이에 배치되어 있는 복수의 에미터가지부를 포함할 수 있다.
상기 제1셀 및 상기 제2셀의 전극은 이방도전성 접착부재(An-isotropic Conductive Adhesive)에 의해 배선과 전기적으로 연결되어 있을 수 있다.
복수의 제1셀 또는 복수의 제2셀 중 적어도 어느 하나는 나머지와 색상이 상이할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제1셀과 제2셀의 형상 또는 면적이 상이하도록 형성하여 잉곳 손실과 면적 손실을 감소하였다. 이에 따라 제조비용이 저감되고 제조 시간이 단축되는 효과가 있다.
또한, 형상 및 면적이 상이한 각 셀을 전류 및 전압 특성에 맞게 직렬연결 또는 병렬연결 하여 전력 손실을 감소화 할 수 있다.
또한, 각 셀의 색상을 달리하여 외관미를 높여 BIPV 모듈에 적합성이 높아지는 효과가 있다.
도 1(a) 내지 (c)는 종래의 태양전지 모듈을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 모듈의 제1셀 및 제2셀의 배치를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1셀 및 제2셀의 전극 패턴을 나타낸 도면.
도 4(a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 배선의 패턴을 나타낸 도면.
도 4(b)는 도 4(a)에 도시된 배선의 패턴을 간략화 하여 나타낸 도면.
도 5의 (a) 내지 (c)는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 모듈을 개념적으로 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 제1셀 및 제2셀의 배치를 나타낸 도면.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예들에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 모듈의 제1셀 및 제2셀의 배치를 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1셀 및 제2셀의 전극 패턴을 나타낸 도면이다. 그리고 도 4(a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 배선의 패턴을 나타낸 도면이며, 도 4(b)는 도 4(a)에 도시된 배선의 패턴을 간략화 하여 나타낸 도면이고, 도 5(a) 내지 (c)는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 모듈을 개념적으로 도시한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 모듈은 제1셀 및 제2셀을 포함한다.
제1셀(10) 및 제2셀(20)은 태양에너지를 전기에너지로 변환하는 기본 구성요소이다.
제1셀(10)은 기판에 횡방향 및 종방향으로 복수가 이격되어 나란하게 배열되어 있고, 제2셀(20)은 제1셀(10) 사이의 빈 공간이 메워지도록 제1셀(10) 사이에 각각 배열되어 있다.
제2셀(20)은 제1셀(10) 사이의 빈 공간을 메우기 위해 제1셀(10)의 단면적에 비해 그 단면적이 작게 형성되어 있다.
제2셀(20)은 제1셀(10)과 동일 크기의 잉곳에서 복수개를 제조할 수 있고 또는 제1셀(10)의 잉곳에 비해 단면적이 작은 제2셀(20)용 잉곳을 별도로 제조하여 제2셀(20)을 제조할 수 있다.
이 경우, 제1셀(10)과 제2셀(20)의 형상 및 크기가 상이하여 다양한 형상의 태양전지 모듈을 제조할 수 있다.
도 2에는 복수의 제1셀(10) 사이 공간에 하나의 제2셀(20)이 배열되어 있는 형상을 도시하였으나, 제1셀(10) 사이 공간에 배열되는 제2셀(20)의 개수는 제2셀(20)의 형상 및 제1셀(10) 사이의 공간의 형상에 따라 상이할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 제1셀(10)은 그 일면 형상이 팔각형으로 형성되어 있고, 제2셀(20)은 그 일면이 사각형으로 형성되어 있다.
제1셀(10)은 적어도 어느 하나의 변이 이웃하는 다른 제1셀(10)의 일변과 이웃하도록 배치되어 있다. 이때 제1셀(10)이 열팽창 하는 것을 고려하여 각 제1셀(10)은 이웃하는 다른 하나의 제1셀(10)과 접하지 아니하고 그 사이에 간극이 존재하게 된다.
그리고 상하좌우로 배치된 4개의 제1셀(10) 사이의 공간에 제2셀(20)이 배치된다.
제1셀(10) 사이 공간에 배치되는 제2셀(20)의 개수는 공간의 형상 및 크기 등에 상이할 수 있으나 제1셀(10)이 팔각형 형상으로 형성되어 복수의 제1셀(10) 사이의 공간이 사각형으로 형성되는 경우, 사각형 형상으로 제조된 하나의 제2셀(20)이 그 사이 공간에 배치된다.
제2셀(20)도 제1셀(10)과 마찬가지로 열팽창을 고려하여 이웃한 제1셀(10)과 간극을 두고 이격되어 배치된다.
도 1(c)에 도시된 종래 태양전지 모듈의 경우, 육각형 형상의 셀을 형성하기 위하여 잉곳의 가장자리를 절단하게 된다. 그리고 육각형 형상의 셀을 다시 사등분 하여 하나의 태양전지 셀을 형성하게 된다.
잉곳을 절단하여 육각형 형상의 셀을 형성할 때, 잉곳의 가장자리는 버려지게 되어 잉곳에서 손실(ingot loss)이 발생하게 된다. 그리고 육각형 형상의 셀을 다시 사등분 하여야 하므로 잉곳의 절단 작업이 가중되는 문제점이 있다.
또한, 각 셀 사이에 간극이 존재하여 각 셀이 배치되는 기판에서 셀을 배치하지 못하는 영역이 발생하여 기판의 면적 손실(area loss)이 발생한다.
대략 지름이 6inch 크기의 잉곳을 이용하여 셀을 형성하고 이들을 배치하여 도 1(c)에 도시된 바와 같은 태양전지 모듈을 만들 때 잉곳 손실은 약 17.3%정도 발생하게 되고, 면적 손실은 6.5%정도 발생하게 된다.
그러나 제1셀(10)을 6inch 지름을 가지는 원형의 잉곳에 내접하는 정팔각형 형상으로 제조하고, 제2셀(20)은 제1셀(10) 사이의 공간에 채워지도록 제1셀(10)의 일변의 길이와 동일 길이를 갖는 정사각형 형상으로 제조하는 경우, 잉곳 손실 및 면적 손실이 감소하게 된다.
즉, 제1셀(10)을 정팔각형으로, 제2셀(20)은 일변의 길이가 제1셀(10)과 동일한 길이를 갖는 정사각형으로 제조하여 제1셀(10)들 사이에 제2셀(20)을 배치하는 경우, 전체적인 잉곳 손실은 대략 11.7%가 되고, 면적 손실은 대략 3.5%가 된다.
따라서 종래 잉곳 손실과 면적 손실이 각각 17.3%와 6.5%였던 것에 비하여 본 발명의 일 실시예에 따른 제1셀 및 제2셀의 경우 잉곳 손실과 면적 손실이 각각 11.7% 및 3.5%로 대략 6% 및 3% 감소하게 된다.
따라서 태양전지 모듈을 제조함에 있어서 제조비용이 저감되는 효과가 있다.
또한, 종래 원형의 잉곳에서 정육각형 또는 의사 정육각형 형상의 잉곳을 제조하기 위해 잉곳의 가장자리를 절단하고, 이후 이를 사등분하기 위하여 잉곳을 다시 절단하였는데, 본 발명의 경우 잉곳의 가장자리만 절단하여 제1셀(10) 및 제2셀(20)을 제조하므로 절단 공정이 감소하여 제조 공정이 간소화되는 효과가 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제1셀(10) 및 제2셀(20)의 경우, 제1셀(10) 및 제2셀(20)의 크기가 상이하다. 이때 제2셀(20)을 제조하기 위하여 크기가 다른 잉곳을 성장시켜 제2셀(20)을 제조할 수 있다.
일례로, 제1셀(10)을 제조하기 위한 잉곳의 반지름이 R1인 경우, 제1셀(10)과 동일한 길이를 갖는 정사각형의 제2셀(20)을 제조하기 위한 잉곳의 반지름 R2는 아래와 같도록 제조하여 제2셀(20)을 제조할 수 있다.
Figure 112011104970412-pat00001
제2셀(20)을 제조하기 위한 잉곳을 반지름이 상기 수학식의 R2와 같은 크기로 성장시킨 제1셀(10)의 일변과 그 길이가 동일한 길이를 갖는 정사각형의 제2셀(20)을 제조할 때 잉곳의 잉곳 손실이 최소화가 되어 잉곳 손실이 개선될 수 있다.
다른 예로 제1셀(10)을 제조하기 위한 잉곳에서 복수의 제2셀(20)을 제조할 수 있다. 이 경우, 제1셀(10)을 제조하기 위한 잉곳에서 3개의 제2셀(20)을 제조할 수 있다. 그러나 이 경우, 상기 R2크기의 잉곳을 각각 3개 성장시켜 3개의 제2셀(20)을 제조하는 것에 비해 잉곳 손실이 커지게 되므로 R2 크기의 잉곳을 별도로 성장시켜 하나의 잉곳에서 하나의 제2셀(20)을 제조하는 것이 바람직하다.
상기와 같이 제1셀(10)과 제2셀(20)의 크기 및 형상이 상이할 때, 제1셀(10) 및 상기 제1셀(10)과 이웃하는 제2셀(20) 중 어느 하나를 포함하여 셀 유닛으로 구성할 수 있다.
즉, 셀 유닛이란 제1셀(10)과 이웃하는 제2셀(20)을 포함한다.
이때, 셀 유닛 내부의 제1셀(10) 및 제2셀(20)은 병렬로 연결한다.
제1셀(10)과 제2셀(20)의 단면적이 상이하여 제1셀(10)과 제2셀(20)에서 광전효과에 의해 발생하는 전류가 상이하다. 그러나 각 셀의 단면적이 상이하여도 발생하는 전압은 동일하다.
따라서 제1셀(10)과 제2셀(20)을 병렬연결 하면 셀 유닛의 전류가 제1셀(10) 및 제2셀(20)에서 발생하는 전류의 총합으로 결정되므로 각 셀에서 발생하는 전류가 상이하더라도 각 셀에서 흡수하는 태양에너지를 전기에너지로 전환하는데 손실이 발생하지 아니한다.
그리고 기판에 배치되어 있는 각 셀 유닛은 직렬로 연결한다.
각 셀 유닛은 병렬연결 되어 있는 제1셀(10)과 제2셀(20)을 포함하여, 각 셀 유닛에서 발생하는 전류와 전압은 동일하다. 따라서 각 셀 유닛을 직렬연결 하게 되면 각 셀 유닛에서 발생하는 전류가 태양전지 모듈에서 발생하는 전류가 되고, 각 셀 유닛에서 발생하는 전압의 총합이 태양전지 모듈에서 발생하는 전압이 된다.
그러나 필요에 따라 각 셀 유닛을 병렬로 연결할 수도 있다.
이때, 제1셀(10)과 제2셀(20)은 각각 일면에 베이스 전극(30)과 에미터 전극(32)이 형성되어 있는 후면전극형 태양전지 셀 일 수 있다.
이 경우, 제1셀(10)과 제2셀(20)을 병렬연결 또는 직렬연결 하기 위해서 제1셀(10)의 일면과 제2셀(20)의 타면을 전기적으로 연결하지 아니하고, 동일면에서 연결할 수 있다.
이하, 제1셀(10)과 제2셀(20)의 전기적 연결 형상에 대하여 구체적으로 설명한다.
제1셀(10)과 제2셀(20)을 태양전지 모듈의 최외각을 이루는 기판에 배치할 때, 기판에 배선(40)을 패터닝하고, 배선에 제1셀(10)과 제2셀(20)을 적층하여 제1셀(10)과 제2셀(20)을 전기적으로 연결할 수 있다.
일례로 제1셀(10)과 제2셀(20)의 일면에는 도 3에 도시된 바와 같이 전극(30)이 형성되어 있다.
즉, 제1셀(10)의 일면에 베이스 전극(30)과 에미터 전극(32)이 모두 형성되어 있다.
이때, 베이스 전극(30)은 베이스메인부(31a)와 베이스가지부(31b)를 포함한다.
베이스메인부(31a)는 제1셀(10) 가장자리 및 제2셀(20) 가장자리의 일부분을 따라 각각 배치되어 있다.
베이스가지부(31b)는 제1셀(10) 가장자리의 타부분 및 제2셀(20) 가장자리의 타부분을 향하여 베이스메인부(31a)에서 복수가 이격되어 연장되어 있다.
그리고 에미터 전극(32)은 에미터메인부(32a)와 에미터가지부(32b)를 포함한다.
에미터메인부(32a)는 베이스메인부(31a)에 대응되어 제1셀(10) 가장자리 및 제2셀(20) 가장자리의 타부분에 각각 배치되어 있다.
그리고 에미터가지부(32b)는 베이스메인부(31a)를 향하여 에미터메인부(32a)에서 연장되어 있으며, 복수가 베이스가지부(31b) 사이에 배치되어 있다.
즉, 베이스 전극(30)과 에미터 전극(32)은 각각 제1셀(10)과 제2셀(20)에서 서로 얽혀있는 형상(interdigitated)으로 형성되어 있다.
이 경우, 동일 면적의 셀에서 각 전극이 서로 대응되며 넓게 형성되어 있어 전력이 많이 발생하게 된다.
이때 제1셀(10)과 제2셀(20)은 기판에 배치되고, 기판에 형성되어 있는 배선(40)의 패턴은 제1셀(10) 및 제2셀(20)의 전극의 패턴에 대응되어 형성되어 있다.
즉, 도 4(a)에 도시된 바와 같이, 배선(40)은 제1셀(10) 및 제2셀(20)에 형성된 전극과 같이 서로 얽혀있는 형상으로 기판에 형성되어 있다.
배선(40)은 제1연결선(41)과 제2연결선(42)을 포함한다.
제1연결선(41)은 제1셀(10) 및 제2셀(20)의 베이스 전극(30)을 연결하여 하나의 셀 유닛에서 제1셀(10)과 제2셀(20)을 병렬연결 한다.
그리고 제2연결선(42)은 제1셀(10) 및 제2셀(20)의 에미터 전극을 연결하고, 하나의 셀 유닛과 이웃한 다른 셀 유닛의 베이스 전극(30)을 연결하여 셀 유닛 간에는 직렬연결 되도록 한다.
즉, 배선(40)은 셀 유닛에 형성되어 있는 전극(30)과 동일한 패턴을 가지면서 각 셀 유닛은 직렬연결 하고, 셀 유닛을 형성하는 제1셀(10) 및 제2셀(20)은 병렬연결 되도록 한다.
배선(40)이 반드시 각 셀에 형성되어 있는 전극(30)과 동일한 패턴으로 형성되어 있지 아니할 수 있다. 즉, 배선(40)이 베이스메인부(31a) 및 에미터메인부(32a)에 대응되어 베이스메인부(31a) 및 에미터메인부(32a)에만 연결되도록 형성되어 있을 수 있다.
이 경우, 베이스가지부(31b) 또는 에미터가지부(32b)에서 발생하는 전자 및 정공은 베이스메인부(31a) 및 에미터메인부(32a)로 이동하여 배선을 통해 전류가 흐르게 된다. 그러나 상기의 경우, 베이스가지부(31b) 또는 에미터가지부(32b)에서 베이스메인부(31a) 또는 에미터메인부(32a)로 전자 및 정공이 이동한 후 배선(40)으로 이동 되므로 저항이 증가하여 전력손실이 증가하게 된다.
따라서 도 4(a)에 도시된 바와 같이 각 셀에 형성된 전극의 패턴에 대응되어 배선(40)이 형성되어 있는 것이 바람직하다.
한편, 제1셀(10) 및 제2셀(20)은 상기 배선(40)과 이방도전성 접착부재(An-isotropic Conductive Adhesive)에 의해 전기적으로 연결되어 있다.
이방도전성 접착부재는 에폭시계 수지 아크릴계 수지 또는 비닐 아세테이트 에틸렌 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 포함하는 절연성 수지에 도전성 입자가 임계농도 이하로 분포되어 있는 것을 일컫는다.
이방도전성 접착부재는 도전성 입자에 의해 각 전극과 배선은 전기적으로 연결되고, 절연성 수지에 의해 에미터 전극과 베이스전극은 절연되게 된다.
즉, 배선(40)위에 이방도전성 필름을 코팅하거나 또는 이방도전성 접착제를 도포하여 배선(40)과 베이스 전극(30) 및 배선(40)과 에미터 전극(32)은 전기적으로 연결하고 에미터 전극(32)과 베이스 전극(30)은 절연되도록 할 수 있어 제조공정이 단순화된다.
그리고 도 5(a) 내지 (c)에 도시된 바와 같이, 태양전지 모듈을 구성하는 복수의 제1셀(10) 및 복수의 제2셀(20) 중 적어도 어느 하나는 나머지와 색상이 다르게 형성되어 있을 수 있다.
태양전지 셀에는 반사방지막이 형성되어 있다.
제1셀(10) 및 제2셀(20) 중 적어도 어느 하나에 형성되어 있는 반사방지막의 두께가 나머지에 형성되어 있는 반사방지막의 두께와 상이하여 이로 인해 셀의 색상이 달라질 수 있다.
또는 각 셀을 배치하는 기판이 상이하여 셀의 색상이 서로 달라질 수 있다.
도 5의 (a) 내지 (c)에는 셀의 형상을 간략화 하여 셀의 색상에 따라 다양한 패턴이 형성되는 태양전지 모듈을 개념적으로 도시화하였다.
일 실시예에 따른 본 발명 태양전지 모듈은 제1셀과 제2셀의 형상 또는 면적이 상이하나 도 5에는 이들을 간략화 하여 사각형으로 도시하였다.
각 셀의 색상을 달리하여 셀들을 패턴화하여 배치하면 도 5의 (a) 내지 (c)와 같이 다양한 패턴을 가진 태양전지 모듈을 형성할 수 있다. 셀의 색상에 따른 태양전지 모듈의 패턴은 도시된 바 이외에도 다양하게 형성될 수 있다.
상기와 같이 셀의 색상을 달리하여 배치하는 경우, 태양전지 모듈의 디자인이 다양화되고, 태양전지 모듈을 장착하는 주변 환경에 맞게 각각 설계할 수 있어 심미감 및 조화감이 우수해지게 된다. 이에 따라 건축물과의 조화를 필요로 하는 BIPV(Building Integrated Photovoltaic System) 모듈에 적합해질 수 있다.
도 6에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 제1셀 및 제2셀의 배치가 도시되어 있다.
다른 실시예에 따른 제1셀(10)은 원형 잉곳의 하측반원에서 잉곳의 중심을 지나는 수직선(v)을 기준으로 좌우 대칭의 한 쌍의 활꼴을 절단하여 형성된다.
그리고 제2셀(20)은 제1셀(10)을 나란히 배치하고 그 사이 공간을 메울 수 있는 형상으로 형성하여 복수의 제1셀(10)들 사이에 배치한다.
제2셀(20)은 도 6에 도시된 바와 같이 사각형 형상일 수 있다.
구체적으로, 원형 잉곳을 절단하여 제1셀(10)을 형성할 때, 활꼴을 절단하여 형성된 절단선의 일단은 잉곳의 중심을 지나는 수평선(h)에서 잉곳 반지름의 0.19배 내지 0.21배 이격된 지점(l1)에 위치하고, 절단선의 타단은 수직선(v)에서 잉곳 반지름의 0.19배 내지 0.21배 이격된 지점(l2)에 위치하도록 하여 한 쌍의 활꼴을 절단한다.
상기와 같은 제1셀(10)은 반원을 포함하는 제1호(11) 및 한 쌍의 활꼴을 절단하여 형성된 제1절단선(12) 및 제2절단선(13)을 포함한다.
복수의 제1셀(10)을 배치할 때, 어느 하나의 제1셀(10)의 제1호(11)의 일부는 이웃하는 다른 제1셀(10)의 제1절단선(12)과 이웃하도록 배치하고, 제1호(11)의 나머지 일부는 상기 제1셀(10)과 이웃하는 또 다른 제1셀(10)의 제2절단선(13)과 이웃하도록 배치시킨다.
즉, 도 6에 도시된 바와 같이 제1셀(10)을 배치시킨다.
그리고 제2셀(20)은 복수의 제1셀(10)들 사이에 배치될 수 있도록 잉곳을 절단하여 형성한다. 이때 잉곳의 잉곳 손실도 고려하여 제2셀(20)은 사각형 형상으로 형성한다. 그리고 기판의 면적 손실을 고려하면 제2셀(20)의 일변의 길이는 제1셀(10)을 형성하는 잉곳 반지름의 0.56배 내지 0.58배가 되도록 한다.
일례로, 도 6에 도시된 바와 같은 형상의 제1셀(10)을 제조할 때 잉곳의 지름이 약 150mm일 때, 제2셀(20)은 잉곳의 지름이 약 61mm인 원판에서 내접하는 정사각형이 되도록 하여 제2셀(20)을 제조할 수 있다.
또는 전술한 일 실시예와 같이 제1셀(10)을 제조하기 위한 잉곳에서 복수의 제2셀(20)을 제조할 수 있다.
상기와 같은 형상의 제1셀(10) 및 제2셀(20)을 형성하고 이들을 도 6에 도시된 바와 같이 배열하는 경우, 잉곳 손실은 대략 12.0%가 되고, 면적 손실은 대략 6.8%가 된다.
도 1의 (c)에 도시된 종래기술의 경우, 잉곳 손실은 대략 17.3%이고, 면적 손실은 대략 6.5%이므로, 종래 기술에 비해 면적 손실이 미세하게 증가하더라도 잉곳 손실이 크게 감소하여 잉곳의 낭비를 방지할 수 있다. 따라서 제조비용이 저감될 수 있다.
또한, 종래기술에서는 육각형의 셀 형상을 만들기 위해 잉곳에서 6부분의 가장자리를 절단하고, 이를 또 사등분하기 위하여 다시 절단공정을 거쳐야 하였는데, 다른 실시예에 따른 제1셀(10)은 잉곳의 가장자리 중 두 부분만 절단하여 사용할 수 있으므로 잉곳의 절단 공정이 감소하게 된다. 따라서 제조 시간이 감소할 수 있고 비용이 저감될 수 있는 효과가 있다.
그러나 제1셀(10) 및 제2셀(20)의 구체적인 형상은 전술한 수치에 한정되지 아니한다.
다른 실시예에 따른 제1셀(10) 및 제2셀(20)의 색상 및 배선과의 연결 형상은 일 실시예와 동일하다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
10 : 제1셀
11 : 제1호 12 : 제1절단선
13 : 제2절단선
20 : 제2셀
30 : 전극
31 : 베이스 전극
31a : 베이스메인부 31b : 베이스가지부
32 : 에미터 전극
32a : 에미터메인부 32b : 에미터가지부
40 : 배선
41 : 제1연결선 42 : 제2연결선

Claims (14)

  1. 복수의 제1셀과 복수의 제2셀이 교차하며 배치된 태양전지 모듈에 있어서,
    복수의 상기 제1셀이 서로 이웃하게 배열되어 있고,
    상기 제2셀이 이웃하게 배치된 복수의 상기 제1셀들 사이에 배치되어 상기 제1셀들 사이 공간을 메우며,
    상기 제2셀의 면적이 상기 제1셀의 면적에 비해 작게 형성되어 있는 태양전지 모듈.
  2. 제1항에서,
    상기 제1셀의 일면은 팔각형으로 형성되어 있고,
    상기 제2셀의 일면은 사각형으로 형성되어 있는 태양전지 모듈.
  3. 제2항에서,
    상기 제1셀 및 상기 제2셀의 변의 길이가 동일한 태양전지 모듈.
  4. 제1항에서,
    상기 제1셀은
    원형 잉곳의 하측반원에서 상기 잉곳의 중심을 지나는 수직선을 기준으로 좌우 대칭의 한 쌍의 활꼴을 절단하여 형성된 태양전지 모듈.
  5. 제4항에서,
    상기 활꼴을 절단하여 형성된 상기 잉곳에 형성된 절단선의 일단은 상기 잉곳의 중심을 지나는 수평선에서 상기 잉곳 반지름의 0.19배 내지 0.21배 이격된 지점에 위치하고,
    상기 절단선의 타단은 상기 수직선에서 상기 잉곳 반지름의 0.19배 내지 0.21배 이격된 지점에 위치하는 태양전지 모듈.
  6. 제4항에서,
    상기 제2셀은 일변의 길이가 상기 잉곳 반지름의 0.56배 내지 0.58배인 정사각형으로 이루어진 태양전지 모듈.
  7. 제4항에서,
    상기 제1셀은 반원을 포함하는 제1호 및 상기 한 쌍의 활꼴을 절단하여 형성된 제1절단선 및 제2절단선을 포함하고,
    어느 하나의 제1셀의 제1호의 일부는 이웃하는 다른 제1셀의 제1절단선과 이웃하고,
    상기 제1호의 나머지 일부는 상기 제1셀과 이웃하는 또 다른 제1셀의 제2절단선과 이웃하여 배치되어 있는 태양전지 모듈.
  8. 제1항에서,
    상기 제1셀 및 상기 제1셀과 병렬연결 한 상기 제2셀을 포함하는 셀 유닛이 복수가 배치되어 있고,
    각 셀 유닛은 직렬연결 되어 있는 태양전지 모듈.
  9. 제8항에서,
    상기 셀 유닛은 상기 제1셀 및 상기 제1셀과 이웃한 어느 하나의 제2셀을 포함하는 태양전지 모듈.
  10. 제1항에서,
    상기 제1셀 및 상기 제2셀은 일면에 베이스 전극 및 에미터 전극이 형성되어 있는 태양전지 모듈.
  11. 제1항에서,
    상기 제1셀 및 상기 제2셀은 기판에 형성된 배선에 의해 전기적으로 연결되고,
    상기 배선의 패턴은 상기 제1셀 및 상기 제2셀의 전극의 패턴에 대응되어 형성되어 있는 태양전지 모듈.
  12. 제1항에서,
    상기 제1셀 및 상기 제2셀에 형성되어 있는 베이스 전극은
    상기 제1셀 가장자리 및 상기 제2셀 가장자리의 일부분을 따라 각각 배치되어 있는 베이스메인부 및
    상기 제1셀 가장자리 및 상기 제2셀 가장자리의 타부분을 향하여 상기 베이스메인부에서 복수가 이격되어 연장되어 있는 베이스가지부를 포함하고,
    상기 제1셀 및 상기 제2셀에 형성되어 있는 에미터 전극은
    상기 베이스메인부에 대응되어 상기 제1셀 가장자리 및 상기 제2셀 가장자리의 타부분에 각각 배치되어 있는 에미터메인부 및
    상기 베이스메인부를 향하여 상기 에미터메인부에서 연장되어 있으며 상기 복수의 베이스가지부 사이에 배치되어 있는 복수의 에미터가지부
    를 포함하는 태양전지 모듈.
  13. 제1항에서,
    상기 제1셀 및 상기 제2셀의 전극은 이방도전성 접착부재(An-isotropic Conductive Adhesive)에 의해 배선과 전기적으로 연결되어 있는 태양전지 모듈.
  14. 제1항에서,
    복수의 제1셀 또는 복수의 제2셀 중 적어도 어느 하나는 나머지와 색상이 상이한 태양전지 모듈.
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