KR101196387B1 - Integrated Thin Film Photovoltaic Module and Manufacturing Method Thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 집적형 박막 광기전력 모듈은 기판상에 하부전극, 광전변환층, 및 상부전극이 각각 적층형성된 제1셀 및 제2셀을 포함하며, 상기 제1셀의 하부전극과 상기 제2셀의 하부전극은 하부전극 분리홈에 의해 분리되고, 상기 제1셀의 광전변환층 및 상부전극에는 관통홀이 서로 이격되어 복수개 형성되어 있고, 상기 제2셀의 상부전극을 상기 제1셀의 하부전극과 접속시키도록 전도성 물질이 상기 관통홀에 충진되어 있다. The integrated thin film photovoltaic module according to the present invention includes a first cell and a second cell in which a lower electrode, a photoelectric conversion layer, and an upper electrode are stacked on a substrate, respectively, and the lower electrode and the second cell of the first cell. The lower electrode of the cell is separated by a lower electrode separation groove, and a plurality of through-holes are formed in the photoelectric conversion layer and the upper electrode of the first cell so as to be spaced apart from each other. A conductive material is filled in the through hole to connect with the lower electrode.
Description
본 발명은 집적형 박막 광기전력 모듈 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to an integrated thin film photovoltaic module and a method of manufacturing the same.
최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예측되면서 이들을 대체할 대체 에너지원에 대한 관심이 높아지고 있다. 그 중에서도 태양광 에너지는 에너지 자원이 풍부하고 환경오염에 대한 문제점이 없어 특히 주목받고 있다. With the recent depletion of existing energy sources such as oil and coal, interest in alternative energy sources to replace them is increasing. Among them, solar energy is particularly attracting attention because it is rich in energy resources and has no problems with environmental pollution.
태양광을 전기 에너지로 변환하는 광기전력 모듈은 다이오드와 같이 p형 반도체와 n형 반도체의 접합 구조를 가지며, 광기전력 모듈에 빛이 입사되면 빛과 광기전력 모듈의 반도체를 구성하는 물질과의 상호작용으로 (-) 전하를 띤 전자와 (+) 전하를 띤 정공이 발생하여 이들이 이동하면서 전류가 흐르게 된다.A photovoltaic module that converts sunlight into electrical energy has a junction structure of a p-type semiconductor and an n-type semiconductor such as a diode. When a light is incident on a photovoltaic module, (-) charged electrons and (+) charged electrons are generated by the action, and the current flows while they move.
광기전력 모듈은 반도체의 두께에 따라 벌크(bulk)형과 박막(thin film)형으로 분류되며, 박막형 광기전력 모듈의 경우는 두께가 수10㎛ 내지 수㎛ 이하인 광전변환물질을 포함한다. The photovoltaic module is classified into a bulk type and a thin film type according to the thickness of the semiconductor, and the thin film type photovoltaic module includes a photoelectric conversion material having a thickness of several tens to several micrometers or less.
현재, 벌크형 실리콘 광기전력 소자가 주로 지상 전력용으로 폭넓게 활용되어오고 있다. 그러나, 최근에는 벌크형 실리콘 광기전력 모듈의 수요가 급증함에 따라 원료의 부족 현상으로 가격이 상승하는 추세에 있다. Currently, bulk silicon photovoltaic devices have been widely utilized primarily for ground power. However, in recent years, as the demand for bulk silicon photovoltaic modules soared, the price has increased due to the shortage of raw materials.
따라서, 최근에는 높은 에너지 변환 효율을 가지면서도 저렴하게 양산할 수 있는 집적형 박막 광기전력 모듈에 대한 필요성이 대두 되고 있다. 하지만, 단일 접합(single-junction) 박막 광기전력 모듈은 달성할 수 있는 성능의 한계가 있기 때문에, 복수의 단위전지를 적층한 이중접합 박막 광기전력 모듈이나 삼중접합 박막 광기전력 모듈을 개발하여 고안정화 효율(stabilized efficiency)의 달성을 추구하고 있다. 이중접합 또는 삼중접합 박막 광기전력 모듈은 탄뎀형 광기전력 모듈이라고 한다.Therefore, in recent years, there is a need for an integrated thin film photovoltaic module that can be mass produced at low cost while having high energy conversion efficiency. However, since single-junction thin film photovoltaic modules have limited performance that can be achieved, high-definition and stability have been developed by developing double-junction thin film photovoltaic modules or triple-junction thin film photovoltaic modules stacked with a plurality of unit cells. The pursuit of stabilized efficiency is achieved. Double or triple junction thin film photovoltaic modules are called tandem photovoltaic modules.
이와 더불어, 박막 광기전력 모듈의 무효영역을 줄여 그의 효율을 높이고자 하는 노력으로 광기전력 모듈의 집적화 기술에 대한 연구가 진행되고 있다.In addition, research on the integration technology of the photovoltaic module has been conducted in an effort to increase the efficiency by reducing the invalid area of the thin film photovoltaic module.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점 및 필요성을 고려하여 고안된 것으로, 광기전력 모듈의 누설 전류 및 무효 영역을 줄여 효율을 높일 수 있는 고효율의 집적형 박막 광기전력 모듈 및 이의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention has been devised in consideration of the problems and necessities of the prior art, and an object of the present invention is to provide a high efficiency integrated thin film photovoltaic module and a method of manufacturing the same, which can increase efficiency by reducing leakage current and reactive area of a photovoltaic module. It is done.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 본 발명의 기재로부터 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical objects to be achieved by the present invention are not limited to the above-mentioned technical problems, and other technical subjects which are not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description of the present invention .
본 발명의 일 실시예에 따른 집적형 박막 광기전력 모듈은 기판상에 하부전극, 광전변환층, 및 상부전극이 각각 적층형성된 제1셀 및 제2셀을 포함하며, 상기 제1셀의 하부전극과 상기 제2셀의 하부전극은 하부전극 분리홈에 의해 분리되고, 상기 제1셀의 광전변환층 및 상부전극에는 관통홀이 서로 이격되어 복수개 형성되어 있고, 상기 제2셀의 상부전극을 상기 제1셀의 하부전극과 접속시키도록 전도성 물질이 상기 관통홀에 충진되어 있다. An integrated thin film photovoltaic module according to an embodiment of the present invention includes a first cell and a second cell formed by stacking a lower electrode, a photoelectric conversion layer, and an upper electrode on a substrate, and the lower electrode of the first cell. And a lower electrode of the second cell are separated by a lower electrode separation groove, and a plurality of through holes are formed in the photoelectric conversion layer and the upper electrode of the first cell so as to be spaced apart from each other. A conductive material is filled in the through hole to connect with the lower electrode of the first cell.
본 발명의 일 실시예에 따른 집적형 박막 광기전력 모듈에서 광전변환층은 제1단위전지층, 제2단위전지층 및 상기 제1단위전지층과 상기 제2단위전지층 사이에 위치하는 중간반사막을 포함하고, 상기 관통홀의 측벽에는 절연물질이 코팅되어 있다. In the integrated thin film photovoltaic module according to an embodiment of the present invention, the photoelectric conversion layer may include a first unit cell layer, a second unit cell layer, and an intermediate reflection layer positioned between the first unit cell layer and the second unit cell layer. It includes, and the sidewall of the through hole is coated with an insulating material.
본 발명의 다른 실시예에 따른 집적형 박막 광기전력 모듈 제조방법은 기판상에 하부전극층을 형성하는 단계; 상기 하부전극층을 제1셀 하부전극층 및 제2셀 하부전극층으로 분리하는 하부전극 분리홈을 형성하는 단계; 상기 제1셀 및 제2셀 하부전극층 상에 광전변환층을 형성하는 단계; 상기 광전변환층 상에 상부전극층을 형성하는 단계; 상기 제1셀 하부전극층상의 광전변환층 및 상부전극층을 관통하는 서로 이격된 복수의 관통홀을 형성하는 단계; 상기 제2셀 상부전극층을 상기 제1셀의 하부전극층과 접속시키도록 전도성 물질을 상기 관통홀에 충진하는 단계; 및 상기 상부전극층 및 상기 광전변환층을 분리하는 상부 분리홈을 그 일부가 상기 하부전극 분리홈 위를 지나도록 형성하는 단계를 포함한다.In another embodiment, an integrated thin film photovoltaic module manufacturing method includes forming a lower electrode layer on a substrate; Forming a lower electrode separation groove separating the lower electrode layer into a first cell lower electrode layer and a second cell lower electrode layer; Forming a photoelectric conversion layer on the first cell and the second cell lower electrode layers; Forming an upper electrode layer on the photoelectric conversion layer; Forming a plurality of through holes spaced apart from each other through the photoelectric conversion layer and the upper electrode layer on the first cell lower electrode layer; Filling the through hole with a conductive material to connect the second cell upper electrode layer to the lower electrode layer of the first cell; And forming an upper separation groove separating the upper electrode layer and the photoelectric conversion layer so that a portion thereof passes over the lower electrode separation groove.
본 발명의 다른 실시예에 따른 집적형 박막 광기전력 모듈 제조방법은 기판상에 하부전극층을 형성하는 단계; 상기 하부전극층 상에 광전변환층을 형성하는 단계; 상기 광전변환층 상에 상부전극층을 형성하는 단계; 상기 하부 전극층, 상기 광전변환층 및 상기 상부 전극층을 제1셀 하부전극층, 광전변환층 및 상부전극층과 제2셀 하부전극층, 광전변환층 및 상부전극층으로 분리하는 분리홈을 형성하는 단계; 상기 제1셀 광전변환층 및 상부전극층을 관통하는 서로 이격된 복수의 관통홀을 그 일 측면이 상기 분리홈과 접하도록 형성하는 단계; 및 상기 제2셀 상부전극층을 상기 제1셀의 하부전극층과 접속시키도록 전도성 물질을 상기 관통홀에 충진하는 단계를 포함한다. In another embodiment, an integrated thin film photovoltaic module manufacturing method includes forming a lower electrode layer on a substrate; Forming a photoelectric conversion layer on the lower electrode layer; Forming an upper electrode layer on the photoelectric conversion layer; Forming a separation groove separating the lower electrode layer, the photoelectric conversion layer and the upper electrode layer into a first cell lower electrode layer, a photoelectric conversion layer and an upper electrode layer and a second cell lower electrode layer, a photoelectric conversion layer and an upper electrode layer; Forming a plurality of spaced through holes penetrating the first cell photoelectric conversion layer and the upper electrode layer such that one side thereof contacts the separation groove; And filling the through hole with a conductive material to connect the second cell upper electrode layer to the lower electrode layer of the first cell.
본 발명의 다른 실시예에 따른 집적형 박막 광기전력 모듈 제조방법에서 광전변환층을 형성하는 단계는 제1단위전지층, 중간반사막 및 제2단위전지층을 형성하는 단계를 포함한다. In the method of manufacturing an integrated thin film photovoltaic module according to another embodiment of the present invention, forming the photoelectric conversion layer may include forming a first unit cell layer, an intermediate reflection layer, and a second unit cell layer.
본 발명의 다른 실시예에 따른 집적형 박막 광기전력 모듈 제조방법은 상기 관통홀을 형성하는 단계 후 및 상기 전도성 물질을 상기 관통홀에 충진하는 단계 전에 상기 관통홀의 측벽 및 상기 상부 분리홈의 일부 측벽을 절연물질로 코팅하는 단계를 더 포함한다.In another embodiment, an integrated thin film photovoltaic module manufacturing method includes a sidewall of the through hole and a partial sidewall of the upper separation groove after forming the through hole and before filling the through hole with the conductive material. It further comprises the step of coating with an insulating material.
본 발명에 따르면, 포인트 컨택(point contact)을 통해 광기전력 모듈 내의 단위 셀들이 직렬 연결되도록 함으로써 광기전력 모듈 내의 무효 영역을 줄여 모듈의 효율을 높일 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 탄뎀형 광기전력 모듈의 누설 전류를 줄여 그 효율을 높일 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 광전변환층의 오염 및 산화를 방지할 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면 집적형 박막 광기전력 모듈 및 이의 제조방법을 제공할 수 있다.According to the present invention, the unit cells in the photovoltaic module are connected in series through point contact, thereby reducing the invalid area in the photovoltaic module, thereby increasing the module efficiency. In addition, according to the present invention, it is possible to reduce the leakage current of the tandem type photovoltaic module to increase its efficiency. In addition, according to the present invention, it is possible to prevent contamination and oxidation of the photoelectric conversion layer. In addition, the present invention can provide an integrated thin film photovoltaic module and a method of manufacturing the same.
도1은 본 발명의 제1실시예에 따라 포인트 컨택을 통해 직렬 연결되는 광기전력 셀들을 포함하는 집적형 박막 광기전력 모듈의 사시도를 나타낸다.
도2a 및 도2b는 도1의 a-a' 선 및 b-b' 선에 따른 단면도이다.
도3a 내지 도3g는 본 발명의 일 실시예에 따른 집적형 박막 광기전력 모듈의 제조과정을 나타낸다.
도4는 본 발명의 실시예에 따른 도1의 점선 사각형 부분(A)의 확대도이다.
도5a 내지 도5c는 본 발명의 실시예에 따른 관통홀을 둘러싸는 제2라인의 형상을 예시한다.
도6a는 본 발명의 제2실시예에 따라 포인트 컨택을 통해 직렬 연결되는 광기전력 셀들을 포함하는 집적형 박막 광기전력 모듈의 사시도를 나타낸다.
도6b는 도6a의 c-c' 선을 따른 단면도이다.
도6c는 도6a의 점선 사각형 부분(B)의 확대도이다.
도7a 및 도7b는 호모지나이저를 통과하기 전 및 통과한 후의 레이저빔의 강도분포 및 이에 따른 패턴면을 나타낸다.
도7c는 호모지나이저를 통과한 레이저빔에 의해 형성된 패턴의 단면을 나타낸다.1 is a perspective view of an integrated thin film photovoltaic module including photovoltaic cells connected in series via point contacts in accordance with a first embodiment of the present invention.
2A and 2B are cross-sectional views taken along lines aa 'and bb' of FIG. 1.
3A to 3G illustrate a manufacturing process of an integrated thin film photovoltaic module according to an embodiment of the present invention.
4 is an enlarged view of the dotted rectangle portion A of FIG. 1 in accordance with an embodiment of the present invention.
5A-5C illustrate the shape of a second line surrounding a through hole in accordance with an embodiment of the present invention.
FIG. 6A illustrates a perspective view of an integrated thin film photovoltaic module including photovoltaic cells connected in series via point contacts in accordance with a second embodiment of the present invention.
FIG. 6B is a cross-sectional view along the cc ′ line of FIG. 6A.
FIG. 6C is an enlarged view of the dotted rectangular portion B of FIG. 6A.
7A and 7B show the intensity distribution of the laser beam before and after passing through the homogenizer and the patterned surface accordingly.
Fig. 7C shows a cross section of the pattern formed by the laser beam passing through the homogenizer.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명이 첨부된 도면들을 참조하여 설명된다. 그러나, 본 발명의 실시 형태는 여러 가지의 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로만 한정되는 것은 아니다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면들 중 인용부호들 및 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 인용부호들로 표시됨을 유의해야 한다. 참고로 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a detailed description of preferred embodiments of the present invention will be given with reference to the accompanying drawings. However, the embodiments of the present invention may be modified into various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. The shape and the size of the elements in the drawings may be exaggerated for clarity of explanation and the same reference numerals are used for the same elements and the same elements are denoted by the same quote symbols as possible even if they are displayed on different drawings Should be. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail to avoid unnecessarily obscuring the subject matter of the present invention.
도1은 본 발명의 제1 실시예에 따라 포인트 컨택(point contact)을 통해 직렬 연결되는 광기전력 셀들을 포함하는 광기전력 모듈의 사시도를 나타낸다. 도1 및 이하의 도면에서는 하부전극 분리홈(P1), 관통홀(P2) 및 상부 분리홈(P3)의 형상이 광기전력 모듈의 상부 표면에 표시되지만 이는 설명의 편의를 위한 것으로서, 상기 형상들은 상부 표면에서 관찰되지 않을 수 있다. 1 shows a perspective view of a photovoltaic module comprising photovoltaic cells connected in series via point contact in accordance with a first embodiment of the present invention. In FIG. 1 and the following drawings, the shape of the lower electrode separation groove P1, the through hole P2, and the upper separation groove P3 is shown on the upper surface of the photovoltaic module, but for convenience of description, the shapes are May not be observed at the top surface.
본 발명의 제1 실시예에 따른 광기전력 모듈은 기판(100), 하부전극(200), 광전변환층(300) 및 상부전극(400)을 포함한다. The photovoltaic module according to the first embodiment of the present invention includes a
여기서, 상기 광전변환층(300)은 복수의 단위전지층을 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 광전변환층(300)은 적층된 두 개의 단위전지층을 포함하거나 세 개의 단위전지층을 포함할 수 있다. 상기 적층된 각각의 단위전지층은 광전변환을 수행하는 기본 단위층이다. Here, the
상기 적층된 단위전지층 사이에는 내부 반사를 강화하여 빛가둠 효과를 극대화하기 위하여 중간 반사막이 삽입될 수 있다. 예컨대, 상기 광전변환층(300)이 두 개의 단위전지층(310, 330)을 포함하는 경우, 상기 두 개의 단위전지층 사이에 중간 반사막(320)이 삽입될 수 있다. 상기 중간 반사막(320)은 두 개의 단위전지층 사이에 위치하므로 투광성 물질을 포함할 수 있으며, 상기 투광성 물질로는 ZnO, ITO, SiO 또는 SnO2 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. An intermediate reflective film may be inserted between the stacked unit cell layers to maximize the light confinement effect by enhancing internal reflection. For example, when the
상기 광전변환층(300)이 복수의 단위전지층을 포함하는 경우, 서로 직렬 연결된 광기전력 셀(UC1, UC2) 각각은 복수의 단위전지(310, 330)가 적층된 형태일 수 있다. 상기 광기전력 셀(UC1, UC2)의 개방전압은 상기 적층된 단위전지(310, 330)들의 개방전압의 합이고, 상기 단위 셀(UC1, UC2)의 단락전류는 상기 적층된 단위전지들의 단락전류 중 최소의 단락전류 값을 갖는다.When the
이하에서는 두 개의 단위전지층(310, 320) 및 중간반사막(320)을 포함하는 광전변환층(300)을 예로 들어 본 발명의 실시예에 대해서 설명하나, 본 발명은 광전변환층(300)이 하나의 단위전지층만을 포함하는 경우에도 적용될 수 있다. Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described using the
도1에 도시된 바와 같이, 하부전극 분리홈(P1)은 각 광기전력 셀의 하부전극(200) 사이의 단락을 방지하기 위해 하부전극(200)을 관통하여 형성된다. 상기 하부전극 분리홈(P1)은 예컨대 직선형의 제1라인(220)을 따라 형성될 수 있다. As shown in FIG. 1, the lower electrode isolation groove P1 is formed through the
광전변환층(300) 및 상부전극(400)을 관통하는 관통홀(P2)이, 직선 형태가 아닌 소정의 너비를 갖는 포인트 형태로서 이격되어 상기 하부전극 분리홈(P1)의 일 측에 복수 개 형성된다. 상기 관통홀(P2)에는 전도성 물질이 충진되어 제2셀의 상부전극(400)과 제1셀의 하부전극(200)이 상기 전도성 물질을 통해 접속될 수 있다. A plurality of through holes P2 penetrating the
인접한 광기전력 셀들(UC1 및 UC2)은 상기 관통홀(P2)에 충진된 전도성 물질을 통해 직렬 연결될 수 있다. 즉, 제1셀(UC1)의 하부전극(200)과 제2셀(UC2)의 상부전극(400)이 상기 관통홀(P2)에 충진된 전도성 물질을 통해 연결되어 상기 제1셀(UC1)과 상기 제2셀(UC2)이 직렬 연결될 수 있다. Adjacent photovoltaic cells UC1 and UC2 may be connected in series through a conductive material filled in the through hole P2. In other words, the
이러한 사항은 도1의 광기전력 모듈의 a-a'선에 따른 단면도인 도2a에 도시된다. 도2a에 도시된 바와 같이, 관통홀(P2)에는 전도성 물질(600)이 충진되어 있다. 상기 전도성 물질(600)은 상기 관통홀(P2)의 바닥면에서 하부전극(200)과 접촉하고 상기 관통홀(P2)의 상부 측에서 상부전극(400)과 접촉한다. 따라서, 인접한 셀들(UC1, UC2)은 상기 이격되어 형성된 관통홀(P2)을 통해서 서로 직렬 연결될 수 있다. This is illustrated in Figure 2A, which is a cross sectional view along line a-a 'of the photovoltaic module of Figure 1. As shown in FIG. 2A, the through hole P2 is filled with a
또한, 본 발명의 실시예에 따르면 중간반사막(320)이 전도성 물질일지라도 상기 관통홀(P2)에 충진된 전도성 물질(600)과 중간 반사막(320)이 직접 접촉함으로써 발생할 수 있는 누설 전류의 발생이 방지될 수 있다. 이는 도2a에 도시된 바와 같이, 상기 관통홀(P2)의 측벽에 절연막(500)을 형성함으로써 달성될 수 있다. 따라서, 관통홀(P2) 내에 충진된 전도성 물질(600)이 중간 반사막(320)과 전기적으로 절연 상태에 있어 누설 전류의 발생을 방지할 수 있다. 결과적으로 누설 전류로 인해 광기전력 모듈의 필팩터(fill factor)가 감소되는 것이 방지될 수 있다. 도2a에는 상기 절연막(500)이 상기 관통홀(P2)의 측벽 전체에 형성된 것이 도시되지만, 상기 절연막(500)은 도전성 물질로 형성된 중간반사막이 노출된 측벽에만 형성될 수 있다. 상기 절연막(500)은 상기 광전변환층(300)이 하나의 단위전지층만을 포함하는 경우나 상기 중간반사막(320)이 도전성 물질이 아닌 경우에는 생략될 수 있다. In addition, according to the exemplary embodiment of the present invention, even if the intermediate reflective film 320 is a conductive material, leakage current that may be generated by direct contact between the
본 명세서에서는 상기 관통홀(P2)이 포인트 형태인 것이 예시되나, 이는 단지 예시일 뿐이며, 상기 복수개의 관통홀(P2)이 이격되어 형성되어 있다면 이는 본 발명의 범위에 속한다. 예컨대, 상기 관통홀(P2)은 일 방향으로 연장된 분절된 직선형상일 수 있다.In the present specification, it is illustrated that the through hole P2 is in the form of a point, but this is only an example, and if the plurality of through holes P2 are spaced apart from each other, this is within the scope of the present invention. For example, the through hole P2 may be a segmented straight line extending in one direction.
전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 광기전력 모듈은 각각 하부전극(200), 광전변환층(300) 및 상부전극(400)을 포함하고 서로 직렬 연결된 복수의 셀들(UC1, UC2)을 포함할 수 있다.As described above, the photovoltaic module according to the embodiment of the present invention includes a plurality of cells UC1 and UC2 each including a
상부 분리홈(P3)은 상기 광전변환층(300)과 상기 상부전극(400)을 관통하여 형성되며, 이에 따라 광기전력 셀(UC1, UC2)들이 구분된다. 상기 상부 분리홈(P3)은 포인트 형태의 관통홀(P2)을 소정의 형상으로 둘러싸는 것을 제외하고는 상기 하부전극 분리홈(P1)의 경로와 중첩되도록 형성된다. 예컨대, 상기 상부 분리홈(P3)은 제2라인(420)을 따라 형성될 수 있다. The upper isolation groove P3 is formed through the
본 발명의 이해를 위해 도1의 광기전력 모듈의 b-b'선을 따른 단면도가 도2b에 도시된다. 도1에 도시된 바와 같이, 상기 상부 분리홈(P3)이 상기 하부전극 분리홈(P1) 위를 지나는 부분에서는 상기 상부 분리홈(P3)은 기판(100)의 상면까지 연장된다. 반면에, 도2b에 도시된 바와 같이, 상기 상부 분리홈(P3)이 상기 하부전극 분리홈(P1) 위를 지나지 않는 부분에서는 상기 상부 분리홈(P3)은 상기 하부전극(200)의 상부 표면까지만 연장된다. 이는, 상기 상부 분리홈(P3)이 광전변환층(300)과 상부전극(400)을 관통하여 형성되지만, 상기 하부전극 분리홈(P1)이 형성된 부분에는 이미 하부전극(200)이 상기 하부전극 분리홈(P1)에 의해 제거되었기 때문이다. A cross-sectional view along the line b-b 'of the photovoltaic module of Figure 1 is shown in Figure 2b for the understanding of the present invention. As shown in FIG. 1, in the portion where the upper separation groove P3 passes over the lower electrode separation groove P1, the upper separation groove P3 extends to the upper surface of the
상기와 같이, 하부전극 분리홈(P1)이 형성되는 제1라인(220)과 상부 분리홈(P3)이 형성되는 제2라인(420)이 특정 영역을 제외하고는 중첩되기 때문에, 본 발명의 실시예에 따른 광기전력 모듈의 무효 영역이 감소될 수 있다. 또한, 광기전력 모듈 내의 단위 셀들을 직렬 연결하기 위한 관통홀(P2)이 포인트 컨택 형태로 소정의 간격을 두고 형성되므로 광기전력 모듈의 무효 영역이 감소될 수 있다. 따라서, 동일 면적 대비 유효 영역의 면적이 증가하기 때문에 상대적 전류 값의 향상을 볼 수 있다. As described above, since the first line 220 in which the lower electrode separation groove P1 is formed and the second line 420 in which the upper separation groove P3 is formed overlap each other except for a specific region, The invalid area of the photovoltaic module according to the embodiment can be reduced. In addition, since the through-holes P2 for serially connecting the unit cells in the photovoltaic module are formed at predetermined intervals in the form of point contacts, an invalid area of the photovoltaic module may be reduced. Therefore, since the area of the effective area is increased compared to the same area, an improvement in the relative current value can be seen.
또한, 본 발명에 따르면 광전변환층(300)이 대기 중에 노출되어 산화나 오염되는 것이 방지될 수 있다. 따라서 상기 오염 또는 산화로 인한 광전변환층(300)의 변질에 의해 발생하는 광기전력 모듈의 효율 저하가 방지될 수 있다. In addition, according to the present invention, the
일반적으로, 전극층 및 광전변환층은 일반적으로 진공 상태에서 형성되고 하부전극 분리홈(P1), 관통홀(P2) 및 상부 분리홈(P3)을 형성하는 레이저 패터닝은 대기 중에서 이루어진다. 전술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 광전변환층(300) 및 상부전극(400)이 형성된 후에 관통홀(P2) 및 상부 분리홈(P3)이 형성된다. 따라서, 관통홀(P2) 및 상부 분리홈(P3)을 형성하기 위해 하부전극(200), 광전변환층(300) 및 상부전극(400)이 형성된 기판(100)이 대기 중에 노출된다. 이때, 상기 광전변환층(300) 상에는 상부전극(400)이 형성되어 있기 때문에 레이저 패터닝등을 위해 대기 중에 노출된 동안에 상기 광전변환층(300)이 직접 대기 중에 노출되어 산화 또는 오염되는 것이 방지될 수 있다. In general, the electrode layer and the photoelectric conversion layer are generally formed in a vacuum state, and laser patterning for forming the lower electrode separation groove P1, the through hole P2, and the upper separation groove P3 is performed in the air. As described above, according to the present invention, after the
이하에서는, 본 발명의 제1 실시예에 따라 포인트 컨택을 통해 서로 직렬 연결되는 광기전력 셀들을 포함하는 광기전력 모듈의 제조 과정을 도3a 내지 도3g를 참조하여 상세히 설명한다. 도3a 내지 도3g는 3개의 광기전력 셀들을 도시하지만 본원 발명의 광기전력 모듈은 더 많은 수의 셀들을 포함할 수 있다. Hereinafter, a manufacturing process of a photovoltaic module including photovoltaic cells connected in series with each other through a point contact according to the first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 3A to 3G. 3A-3G show three photovoltaic cells, but the photovoltaic module of the present invention may include a greater number of cells.
도3a에 도시된 바와 같이, 기판(100)이 준비된다. 상기 기판(100)은 절연성 투명기판일 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 광기전력 모듈이 상부전극(400) 측에서 조사되는 빛에 의해 광전변환을 수행하는 경우 상기 기판(100)은 불투명 절연성 기판일 수 있다. 또한, 상기 기판(100)은 유연한 기판일 수 있다. As shown in FIG. 3A, a
도3b에 도시된 바와 같이, 상기 기판(100) 상에 하부전극(200)이 형성된다. 상기 하부전극(200)은 산화주석(SnO2), 산화아연(ZnO) 또는 산화인듐주석(ITO) 등을 포함하는 투명전극일 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 광기전력 모듈이 상부전극(400) 측에서 조사되는 빛에 의해 광전변환을 수행하는 경우 상기 하부전극(200)은 불투명 전극일 수 있다. As shown in FIG. 3B, a
도3c에 도시된 바와 같이, 대기 중에서 레이저가 하부전극(200) 측이나 기판(100)측으로 조사되어 하부전극(200)이 스크라이브(scribe)된다. 이에 의하여 하부전극(200)을 관통하는 하부전극 분리홈(P1)이 예컨대 직선형의 제1라인(220)을 따라 형성될 수 있다. 즉, 하부전극 분리홈(P1)에 의해 하부전극(200)이 서로 분리되므로 인접한 하부전극들(200) 사이의 단락이 방지된다. As shown in FIG. 3C, the laser is irradiated to the
도3d에 도시된 바와 같이, 상기 하부전극(200) 상에 제1단위전지층(310), 중간반사막(320) 및 제2단위전지층(330)을 포함하는 광전변환층(300)이 형성된다. 이때, 상기 광전변환층(300)은 하부전극 분리홈(P1) 내에도 형성될 수 있다. As shown in FIG. 3D, a
상기 제1단위전지층(310) 및 제2단위전지층(330)은 입사된 빛 에너지를 전기 에너지로 변환하는 임의의 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 및 제2단위전지층(310,330)은 비정질 실리콘 계열, 화합물 계열, 유기물 계열 및 염료 감응형 태양전지와 같은 박막형 광기전력 모듈을 형성할 수 있는 광전변환 물질을 포함할 수 있다. The first unit cell layer 310 and the second
상기 중간반사막(320)은 상기 제1단위전지층과 제2 단위전지층 중에서 빛이 먼저 입사되는 단위전지층을 통과한 빛의 일부는 상기 빛이 먼저 입사되는 단위전지층으로 반사하고 일부는 나머지 단위전지층으로 통과시킨다. 이에 따라 빛이 먼저 입사되는 단위전지층에 의하여 흡수되는 빛의 양이 증가하여 상기 단위전지층에서 발생하는 전류가 증대될 수 있다. The intermediate reflection layer 320 reflects a part of the light passing through the unit cell layer in which the light is incident first among the first unit cell layer and the second unit cell layer, and reflects the light to the unit cell layer in which the light enters first. Pass it through the unit cell layer. Accordingly, the amount of light absorbed by the unit cell layer in which the light first enters is increased, so that the current generated in the unit cell layer can be increased.
이때, 상기 제1 및 제2 단위전지층 중에 빛이 입사되는 측에서 가까운 단위전지층의 광학적 밴드갭은 나머지 단위전지층의 광학적 밴드갭보다 클 수 있다. 예컨대, 빛이 기판(100)을 통해 입사되는 경우 제1 단위전지층의 광학적 밴드갭이 제2 단위전지층의 광학적 밴드갭보다 크다. 이는, 에너지 밀도가 높은 단파장의 빛은 투과 거리가 짧으며, 광학적 밴드갭이 큰 물질일수록 단파장의 빛을 잘 흡수하기 때문이다.In this case, the optical bandgap of the unit cell layer close to the light incident side of the first and second unit cell layer may be larger than the optical bandgap of the remaining unit cell layer. For example, when light is incident through the
도3e에 도시된 바와 같이, 상기 광전변환층(300) 상에 상부전극(400)이 형성된다. 상기 상부전극(400)은 빛을 반사하는 특성이 좋고, 전극으로서 기능하는 전도성 물질을 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 상부전극(400)을 형성하는 전도성 물질은 알루미늄(Al), 은(Ag), 금(Au), 구리(cu), 아연(Zn), 니켈(Ni), 백금(Pt), 팔라듐(Pd) 또는 크롬(Cr) 등을 포함할 수 있다. As shown in FIG. 3E, an upper electrode 400 is formed on the
본 발명의 실시예에 따른 광기전력 모듈이 상부전극(400) 측에서 조사되는 빛에 의해 광전변환을 수행하는 경우 상기 상부전극(400)은 투명 전도성 물질로 형성될 수 있다. 이 경우 상기 하부전극(200)은 빛을 반사하는 특성이 좋고 전극으로서 기능하기 위한 전도성 물질을 포함할 수 있다. When the photovoltaic module according to the embodiment of the present invention performs photoelectric conversion by light irradiated from the upper electrode 400 side, the upper electrode 400 may be formed of a transparent conductive material. In this case, the
도3f에 도시된 바와 같이, 대기중에서 레이저가 기판(100) 측이나 상부전극(400) 측으로 조사되어 광전변환층(300) 및 상부전극(400)이 스크라이브된다. 이에 의하여 광전변환층(300) 및 상부전극(400)을 관통하는 관통홀(P2)이 이격되어 복수 개 형성된다. 상기 관통홀(P2)은 소정의 너비를 갖는 포인트 형태로서 서로 이격되어 상기 하부전극 분리홈(P1)의 일 측에 복수 개 형성될 수 있다. 이렇게 형성된 관통홀(P2)을 통해 광기전력 모듈 내의 셀들 사이에 직렬 연결이 이루어질 수 있다.As shown in FIG. 3F, the laser is irradiated to the
도2a 및 도2b에 도시된 바와 같이, 상기 관통홀(P2)의 내부 측벽에 절연막(500)이 코팅된다. 상기 절연막(500)은 상기 광전변환층(300)의 중간반사막이 노출된 부분에만 형성될 수 있다. 또한 상기 절연막(500)은 상기 중간반사막 및 이에 접한 도전성 층이 노출된 부분에 코팅될 수 있다. 상기 절연막(500)은 상기 광전변환층(300) 내에 존재하는 도전성 층이 상기 관통홀(P2)에 충진되는 전도성 물질과 접촉함으로써 발생할 수 있는 전류의 누설을 방지하기 위한 것이다. As shown in FIGS. 2A and 2B, an insulating
상기 절연막은 TiO2 나노입자(nanoparticle), 수지(resin) 또는 탄소 페이스트(carbon paste)와 같은 절연성 페이스트를 포함할 수 있다. 상기 절연막(500)은 스크린 프린팅(screen printing), 잉크젯 프린팅(inkjet printing), 또는 레이저 프린팅(laser printing)과 같은 프린팅 방법으로 상기 관통홀(P2)의 측벽에 코팅될 수 있다. 또한, 상기 절연물질로는 UV 경화제가 사용될 수 있다. 따라서 상기 절연막(500)은 상기 관통홀(P2)의 측벽에 UV 경화제를 프린팅한 후 UV 경화를 수행함으로써 형성될 수 있다. 이에 따라, 중간반사막(320)이 도전성인 경우에도 상기 중간반사막(320)을 통해 누설 전류가 발생하는 것을 방지할 수 있다. The insulating layer may include an insulating paste such as TiO 2 nanoparticles, resin, or carbon paste. The insulating
그 다음, 도2a 및 도2b에 도시된 바와 같이, 측벽에 절연막(500)이 코팅된 관통홀(P2) 내부에 전도성 물질(600)이 충진된다. 상기 전도성 물질(600)은 상기 관통홀(P2)의 바닥면에서 하부전극(200)과 접촉하고 상기 관통홀(P2)의 상부 측에서 상부전극(400)과 접촉하도록 상기 관통홀(P2)에 충진된다. 상기 전도성 물질(600)은 은(Ag) 페이스트 또는 전도성 폴리머와 같은 도전성 페이스트를 스크린 프린팅, 잉크젯 프린팅, 또는 레이저 프린팅과 같은 프린팅 방법으로 도포함으로써 상기 관통홀(P2)에 충진될 수 있다. Next, as shown in FIGS. 2A and 2B, the
도3g에 도시된 바와 같이, 대기중에서 레이저가 조사되어 광전변환층(300) 및 상부전극(400)이 스크라이브된다. 이에 따라, 상기 광전변환층(300) 및 상기 상부전극(400)을 관통하는 상부 분리홈(P3)이 제2라인(420)을 따라 형성될 수 있다. 상기 제2라인(420)은 포인트 형태의 상기 관통홀(P2)을 둘러싸는 것을 제외하고는 하부전극 분리홈(P1)이 형성되는 제1라인(220)과 동일한 경로를 따른다. 즉, 상기 상부 분리홈(P3)은 상기 관통홀(P2)을 둘러싸는 부분을 제외하고는 상기 하부전극 분리홈(P1) 위를 지나도록 형성된다. 상기 상부 분리홈(P3)을 통해 단위 셀들(UC1, UC2)이 정의된다. As shown in FIG. 3G, the laser is irradiated in the air to scribe the
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 상부전극(400)은 패턴이 형성된 상부전극을 비진공 상태에서 인쇄하는 방식으로 형성될 수 있다. 예컨대, 관통홀(P2) 및 상부 분리홈(P3)의 형상으로 패턴화된 상부전극이 비진공 상태에서 레이저 프린팅, 잉크젯 프린팅, 및 스크린 프린팅 등과 같은 프린팅 방법으로 상기 광전변환층(300) 상에 형성될 수 있다. 이와 같이 패턴화된 상부전극을 진공 상태가 아닌 대기 중에서 형성함으로써 제조 단가가 절감될 수 있다. According to another embodiment of the present invention, the upper electrode 400 may be formed by printing a patterned upper electrode in a non-vacuum state. For example, the upper electrode patterned in the shape of the through hole P2 and the upper separation groove P3 is formed on the
이때, 상기 상부 분리홈(P3)을 형성한 후 상기 관통홀(P2)을 형성하는 것도 가능하다. 또한, 상기 상부 분리홈(P3) 및 상기 관통홀(P2)을 모두 형성한 후 절연막(500) 및 전도성 물질(600)을 상기 관통홀(P2)에 형성하는 것도 가능하다. In this case, the through hole P2 may be formed after the upper separation groove P3 is formed. In addition, the insulating
전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 광기전력 모듈의 제조 과정에서는 하부전극 분리홈(P1)은 제1라인(220)을 따라 형성되고 상부 분리홈(P3)은 제2라인(420)을 따라 형성된 것을 예시하지만, 하부전극 분리홈(P1)이 제2라인(420)을 따라 형성되고 상부 분리홈(P3)이 제1라인(220)을 따라 형성되는 것도 가능하다. The lower electrode separation groove P1 is formed along the first line 220 and the upper separation groove P3 is formed along the second line 420 in the manufacturing process of the photovoltaic module according to the embodiment of the present invention, But it is also possible that the lower electrode separation groove P1 is formed along the second line 420 and the upper isolation groove P3 is formed along the first line 220. [
이때, 상기 제1라인의 길이에 대한 상기 상부 분리홈과 상기 하부전극 분리홈이 중첩되는 길이의 비는 0.70 이상 0.96 이하일 수 있다. 상기 비율이 0.70보다 작은 경우에는 무효영역이 증가하므로 충분한 전류 상승의 효과를 얻을 수 없고 제조시간이 증가할 수 있다. 상기 비율이 0.96보다 큰 경우에는 전자의 이동 경로가 증가하여 저항 및 줄열이 커져 광기전력 모듈의 필팩터(fill factor)가 감소할 수 있다. In this case, the ratio of the length of the upper separation groove and the lower electrode separation groove to the length of the first line may be 0.70 or more and 0.96 or less. If the ratio is less than 0.70, the invalid region increases, so that the effect of sufficient current rise cannot be obtained, and the manufacturing time can increase. When the ratio is greater than 0.96, the path of electrons increases to increase resistance and Joule heat, thereby reducing the fill factor of the photovoltaic module.
또한, 도1 및 전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 광기전력 모듈의 제조 과정에서는 하부전극 분리홈(P1)의 폭을 상부 분리홈(P3)의 폭보다 넓게 도시하고 있지만, 이는 단지 예시일 뿐이며 하부전극 분리홈(P1)의 폭은 상부 분리홈(P3)의 폭과 동일하거나 더 작을 수 있다. Also, in the manufacturing process of the photovoltaic module according to the embodiment of FIG. 1 and the above-described embodiment, the width of the lower electrode separation groove P1 is shown to be wider than the width of the upper separation groove P3. The width of the lower electrode separation groove P1 may be the same as or smaller than the width of the upper separation groove P3.
본 발명의 일 실시예에 따라 포인트 컨택을 통해 서로 직렬 연결되는 광기전력 셀들을 포함하는 광기전력 모듈에서, 관통홀(P2)을 적정수로 형성하는 것이 중요하다. 만약 상기 관통홀(P2)의 수가 너무 많으면 직선형의 레이저 스크라이빙과 마찬가지로 무효영역이 증가하므로 충분한 전류 상승의 효과를 얻을 수 없다. 또한, 레이저 스크라이빙에 의해 형성되는 상부 분리홈(P3)이 상기 관통홀(P2)을 둘러싸도록 형성되므로 제조시간이 증가할 수 있다. 만약 상기 관통홀(P2)의 수가 너무 적으면 전자가 이동해야 하는 경로가 커지며, 이에 따라 저항 및 줄(joule)열이 커져 필팩터(fill factor)가 감소할 수 있다. 따라서, 두 개의 인접한 단위 셀 사이에 형성된 복수의 관통홀(P2) 사이의 거리 및 상기 관통홀(P2)의 개수를 최적화하는 것이 필요하다.In a photovoltaic module including photovoltaic cells connected in series with each other through point contacts according to an embodiment of the present invention, it is important to form a through hole P2 in an appropriate number. If the number of the through holes P2 is too large, the invalid area increases as in the case of linear laser scribing, and thus, sufficient current rise effect cannot be obtained. In addition, since the upper separation groove P3 formed by laser scribing is formed to surround the through hole P2, a manufacturing time may increase. If the number of the through holes P2 is too small, the path through which electrons should move becomes large, and thus, the resistance and joule rows may increase, thereby reducing the fill factor. Therefore, it is necessary to optimize the distance between the plurality of through holes P2 and the number of the through holes P2 formed between two adjacent unit cells.
도1의 점선 사각형 부분(A)의 확대도가 도4에 도시된다. d는 두 개의 인접한 관통홀(P2) 사이의 거리를 나타낸다. x는 제1라인(220)과 관통홀(P2) 사이의 거리를 나타낸다. P2h는 관통홀(P2)로부터 제1라인(220)에 내린 수선의 발을 나타낸다. J13은 하부전극 분리홈(P1)과 상부 분리홈(P3)이 분기되는 점을 나타낸다. r은 상기 P2h와 J13 사이의 거리를 나타낸다. An enlarged view of the dotted rectangle portion A of FIG. 1 is shown in FIG. d represents the distance between two adjacent through holes P2. x represents the distance between the first line 220 and the through hole P2. P2h represents the foot of the waterline which has fallen from the through hole P2 to the first line 220. J13 represents a point where the lower electrode separation groove P1 and the upper separation groove P3 branch off. r represents the distance between P2h and J13.
도4에 도시된 바와 같이, 제2라인(420)은 상기 관통홀(P2)을 둘러싸는 영역을 제외하고는 제1라인(220)과 겹친다. 즉, 상기 제2라인(420)은 상기 수선의 발(P2h)로부터 제1라인(220) 상의 소정의 거리(r)만큼 떨어진 지점(J13)부터 제1라인(220)으로부터 분기되어 상기 관통홀(P2)을 둘러싸며 상기 수선의 발(P2h)로부터 상기 제1라인(220) 상의 소정의 거리(r)만큼 떨어진 타지점으로 회귀할 수 있다. As shown in FIG. 4, the second line 420 overlaps the first line 220 except for a region surrounding the through hole P2. That is, the second line 420 branches from the first line 220 from the point J13 separated by a predetermined distance r on the first line 220 from the foot P2h of the repair line, and passes through the through hole. It may return to the other point surrounding P2 and separated by a predetermined distance r on the first line 220 from the foot P2h of the repair line.
이때, 상기 제2라인(420)이 상기 제1라인(200)으로부터 가장 먼 최외곽 지점(P3p)과 상기 수선의 발(P2h)의 중간에 위치할 수 있으며, 상기 제2라인(420)과 상기 수선의 발(P2h) 사이의 거리는 2x로 나타낼 수 있다. In this case, the second line 420 may be located in the middle of the outermost point P3p farthest from the
본 발명의 제1 실시예에 따른 광기전력 모듈에서 상기 거리(2x)는 200㎛ 이상 300㎛ 이하의 크기를 가질 수 있다. 상기 거리(2x)를 상기 범위 내로 유지함으로써 상기 하부전극 분리홈(P1), 관통홀(P2) 및 상부 분리홈(P3) 사이의 단락을 방지하면서도 무효영역의 크기가 불필요하게 증가하는 것을 방지할 수 있다. In the photovoltaic module according to the first embodiment of the present invention, the distance 2x may have a size of 200 μm or more and 300 μm or less. By maintaining the distance 2x within the range, a short circuit between the lower electrode separation groove P1, the through hole P2, and the upper separation groove P3 can be prevented while the size of the invalid region is not unnecessarily increased. Can be.
본 발명의 제1 실시예에 따른 광기전력 모듈에서, 상기 관통홀(P2) 사이의 거리(d)는 1mm 이상 5cm 이하인 것이 바람직하다. 이때, 상기 관통홀(P2) 사이의 거리(d)에 대한 상기 거리(2x), 즉 상기 제2라인(420)과 상기 수선의 발(P2h) 사이의 거리에 대한 비율은 4x10- 3이상 300x10- 3이하일 수 있다. 상기 거리(d)가 1mm 보다 작은 경우 무효영역이 증가하므로 충분한 전류 상승의 효과를 얻을 수 없고 제조시간이 증가할 수 있다. 상기 거리(d)가 5cm 보다 큰 경우 전자가 하부전극까지 이동해야 하는 경로가 증가하며, 이에 따라 저항 및 줄열이 커져 광기전력 모듈의 필팩터(fill factor)가 감소할 수 있다. In the photovoltaic module according to the first embodiment of the present invention, the distance d between the through holes P2 is preferably 1 mm or more and 5 cm or less. At this time, the ratio of the distance between the through-hole (P2), the distance (2x) of the distance (d) between, that is, the second line 420 and to the repair (P2h) is 4x10 - 3 above 300x10 - it can be 3 or less. If the distance d is less than 1 mm, the invalid region is increased, so that the effect of sufficient current rise cannot be obtained and the manufacturing time can be increased. If the distance d is greater than 5 cm, the path through which electrons should move to the lower electrode increases, thereby increasing the resistance and Joule heat, thereby reducing the fill factor of the photovoltaic module.
본 발명의 실시예에 따른 광기전력 모듈의 단위 셀들(UC1, UC2)은 6mm 이상 15mm이하의 폭을 갖는다. 상기 셀 폭이 6mm 보다 작으면 무효 영역이 증가하고 하나의 모듈당 발생하는 개방 전압(Voc)의 값이 커져 설치 단가가 증가한다. 상기 셀 폭이 15mm 보다 큰 경우 저항이 커져 효율이 감소한다. The unit cells UC1 and UC2 of the photovoltaic module according to the embodiment of the present invention have a width of 6 mm or more and 15 mm or less. If the cell width is smaller than 6 mm, the invalid area is increased and the value of the open voltage Voc generated per one module is increased, thereby increasing the installation cost. If the cell width is larger than 15 mm, the resistance becomes large and efficiency decreases.
모듈에서 에지 아이솔레이션(edge isolation)을 위해서 반도체 및 도체가 제거되고 남은 광전 변환을 수행하는 영역을 유효 영역이라고 지칭할 때, 본 발명의 실시예에 따른 광기전력 모듈에서 유효 영역에 대한 레이저 스크라이빙에 의한 무효영역의 비는 대략 0.007% 이상 및 1.5% 이하의 값을 가질 수 있다.Laser scribing of the effective region in the photovoltaic module according to an embodiment of the present invention, when the region in which the semiconductor and the conductor are removed and the remaining photoelectric conversion is performed for the edge isolation in the module is referred to as the effective region. The ratio of the invalid area by may have values of approximately 0.007% or more and 1.5% or less.
본 발명의 제1 실시예에 따른 광기전력 모듈에서, 상기 제2라인(420)이 상기 관통홀(P2)을 둘러싸는 형상은 상기 관통홀(P2)로부터 상기 제2라인(420)까지 전자가 이동하는 거리가 가능한 짧도록 결정될 수 있다. 상기 관통홀(P2)로부터 이를 둘러싸는 상부 분리홈(P3)까지의 이동 거리가 짧아야 열 발생을 최소화할 수 있다. 또한, 상기 형상은 관통홀(P2)로부터의 거리가 균등하게 형성하여 이로부터 발생하는 무효 영역을 최소화할 수 있다. 예컨대, 상기 관통홀(P2)을 둘러싸는 상기 상부 분리홈(P3)은 원의 일부의 형태를 가질 수 있다. 예컨대, 상기 제2라인(420)은 부분적인 원의 형태로 상기 관통홀(P2)을 둘러싼다. In the photovoltaic module according to the first embodiment of the present invention, the shape in which the second line 420 surrounds the through hole P2 has electrons from the through hole P2 to the second line 420. The distance to travel can be determined to be as short as possible. Heat generation may be minimized when the moving distance from the through hole P2 to the upper separation groove P3 surrounding the through hole P2 is short. In addition, the shape may be formed evenly distance from the through-hole (P2) to minimize the invalid area generated therefrom. For example, the upper separation groove P3 surrounding the through hole P2 may have a form of a part of a circle. For example, the second line 420 surrounds the through hole P2 in the form of a partial circle.
도4에 도시된 바와 같이, 관통홀(P2)의 측벽에는 절연막(500)이 코팅되어 있고 관통홀(P2)의 내부에는 전도성 물질(600)이 충진되어 있다. 도4에는 상기 전도성 물질(600)이 관통홀(P2)의 상부 측에서 관통홀(P2)의 너비보다 넓게 형성된 것이 도시되며, 이는 상기 전도성 물질(600)이 상기 상부 측에서 상부전극(400)과 접촉됨을 설명하기 위한 것이다. 상기 전도성 물질(600)은 상기 관통홀(P2)에 충진될 때 상기 제2라인(420)에 의해 둘러싸인 상부전극과 접촉하여 형성되는 것으로 충분하다. As shown in FIG. 4, an insulating
도5a 내지 도5c는 본 발명의 실시예에 따른 광기전력 모듈에서 상기 상부 분리홈(P3)이 상기 관통홀(P2)을 둘러싸는 형상에 대한 다른 예를 도시한다. 5A to 5C illustrate another example of a shape in which the upper separation groove P3 surrounds the through hole P2 in the photovoltaic module according to the embodiment of the present invention.
도5a는 제2라인(420)이 제1라인(220)으로부터 분기점(J13)에서 분기되어 타원의 일부를 따라 관통홀(P2)을 둘러싸는 것을 도시한다. 이때, 상기 관통홀(P2)은 수선의 발(P2h)과 상기 제2라인(420)의 최외곽 지점(P3p)의 중간에 위치할 수 있다. 제2라인(420)이 타원 또는 원의 일부를 따라 상기 관통홀(P2)을 둘러싸는 경우에, 상기 관통홀(P2)로부터 상기 제2라인(420)에 이르는 거리가 다소 균일하며 또한 무효영역을 감소시킬 수 있다.FIG. 5A shows that the second line 420 diverges from the first line 220 at the branch point J13 and surrounds the through hole P2 along a portion of the ellipse. In this case, the through hole P2 may be located in the middle of the foot P2h of the waterline and the outermost point P3p of the second line 420. When the second line 420 surrounds the through hole P2 along an ellipse or part of a circle, the distance from the through hole P2 to the second line 420 is somewhat uniform and is ineffective. Can be reduced.
도5b 및 도5c에는 상기 제2라인(420)이 상기 관통홀(P2)을 둘러싸는 형태로서 부분적인 오각형 및 삼각형을 예시하고 있다. 이러한 형상으로 상기 제2라인(420)이 상기 관통홀(P2)을 둘러싸는 경우에도, 무효영역을 감소시킬 수 있으며 상기 관통홀(P2)로부터 상기 제2라인(420)에 이르는 거리가 어느 정도 균일함을 알 수 있다. 5B and 5C illustrate partial pentagrams and triangles as the second line 420 surrounds the through hole P2. Even when the second line 420 surrounds the through hole P2 in this shape, an invalid area can be reduced, and the distance from the through hole P2 to the second line 420 is to some extent. It can be seen that uniformity.
하지만, 도시된 형상은 단지 예시일 뿐이며, 본 발명의 실시예에 따른 광기전력 모듈에서 상기 특정형상은 오각형, 또는 삼각형을 포함하는 다각형의 일부일 수 있다. 이때, 상기 다각형의 모든 내각 각각은 180°보다 작아야 무효 영역을 효율적으로 감소시킬 수 있다. 또한, 상기 다각형은 상기 수선의 발(P2h), 상기 관통홀(P2) 및 상기 최외곽 지점(P3p)을 잇는 직선에 대해 대칭인 것이 바람직하다. 또한, 상기 다각형의 모든 내각 각각은 90°이상인 것이 바람직한바, 이는 상기 다각형의 내각이 예각을 이루는 경우 동일 꼭지점에서 레이저 빔이 집중되어 과도한 패터닝이 이루어지거나 열에 의해 광전변환층 및 전극층이 손상될 수 있기 때문이다. However, the shape shown is merely an example, and in the photovoltaic module according to an embodiment of the present invention, the specific shape may be a part of a polygon including a pentagon or a triangle. In this case, each of the inner angles of the polygon must be smaller than 180 ° to effectively reduce the invalid area. In addition, the polygon is preferably symmetrical with respect to a straight line connecting the foot P2h of the waterline, the through hole P2 and the outermost point P3p. In addition, it is preferable that each of the interior angles of the polygons is greater than or equal to 90 °. If the interior angles of the polygons are acute, the laser beam may be concentrated at the same vertex, causing excessive patterning or damaging the photoelectric conversion layer and the electrode layer by heat. Because there is.
다만, 상기 제1라인(220)과 상기 제2라인(420)이 상기 분기점(J13)에서 이루는 각(θ)은 90°이상 및 135°이하의 값을 가질 수 있다. 예컨대, 상기 형상이 원 또는 타원의 일부인 경우 상기 원 또는 타원의 상기 분기점(J13)에서의 접선과 상기 제1라인(220)이 이루는 각은 90°이상 및 135°이하의 값을 갖는다. 상기 형상이 전술한 다각형인 경우 상기 분기점(J13)에서 상기 다각형의 외각은 90°이상 및 135°이하의 값을 가질 수 있다. 상기 각(θ)이 90°보다 작은 경우 상기 제2라인(420)과 상기 관통홀(P2) 사이의 거리가 멀어지고 무효영역을 효율적으로 감소시키지 못한다. 또한, 상기 각(θ)이 135°보다 큰 경우에도 상기 관통홀(P2)을 둘러싸는 상기 제2라인(420)의 너비가 넓어져 무효 영역을 감소시키는 효과가 저하된다. However, the angle θ formed between the first line 220 and the second line 420 at the branch point J13 may have a value of 90 ° or more and 135 ° or less. For example, when the shape is part of a circle or ellipse, an angle formed between the tangent line at the branch point J13 of the circle or ellipse and the first line 220 has a value of 90 ° or more and 135 ° or less. When the shape is the aforementioned polygon, the outer angle of the polygon at the branch point J13 may have a value of 90 ° or more and 135 ° or less. When the angle θ is smaller than 90 °, the distance between the second line 420 and the through hole P2 becomes far and does not reduce the invalid area efficiently. In addition, even when the angle θ is greater than 135 °, the width of the second line 420 surrounding the through hole P2 is widened, thereby reducing the effect of reducing the invalid area.
또한, 상기 관통홀(P2)을 둘러싸는 형상의 모양에 따라 상기 관통홀(P2)의 포인트 형상 또한 원형, 타원형 또는 다각형의 형상을 가질 수 있다. 이러한 관통홀(P2)의 형상은 이하 도7a 내지 도7c를 참조하여 설명되는 바와 같은 호모지나이저를 통과한 레이저 빔이 선택적으로 투과될 수 있도록 소정의 패턴이 형성된 마스크를 이용함으로써 구현할 수 있다. 이와 같이 상기 관통홀(P2)의 형상을 상기 관통홀(P2)을 둘러싸는 형상과 매칭시킴으로써 상기 관통홀(P2)로부터 전자가 하부전극을 통해 이를 둘러싸는 상기 제2라인(420)까지 이르는 거리를 감소시키고 또한 균일하게 할 수 있다. In addition, depending on the shape of the shape surrounding the through hole P2, the point shape of the through hole P2 may also have a circular, elliptical or polygonal shape. The shape of the through hole P2 may be implemented by using a mask having a predetermined pattern to selectively transmit a laser beam passing through the homogenizer as described with reference to FIGS. 7A to 7C. As such, by matching the shape of the through-hole P2 with the shape surrounding the through-hole P2, the distance from the through-hole P2 to the second line 420 surrounding electrons through the lower electrode. Can be reduced and made uniform.
도6a는 본 발명의 제2 실시예에 따라 포인트 컨택(point contact)을 통해 직렬 연결되는 광기전력 셀들을 포함하는 광기전력 모듈의 사시도를 나타낸다. 이하에서는 도1 내지 도3g와 관련하여 설명된 본 발명의 제1 실시예에 따른 광기전력 모듈에 대해 기술한 사항은 생략되며, 본 발명의 제2 실시예에 대해서 상기 제1 실시예와의 차이점을 위주로 설명한다. FIG. 6A illustrates a perspective view of a photovoltaic module including photovoltaic cells connected in series via point contact in accordance with a second embodiment of the present invention. Hereinafter, details of the photovoltaic module according to the first embodiment of the present invention described with reference to FIGS. 1 to 3G will be omitted, and the second embodiment of the present invention differs from the first embodiment. Explain mainly.
본 발명의 제2 실시예에 따른 광기전력 모듈에서는 도1에서 설명된 하부전극 분리홈과 상부 분리홈의 경로가 일치한다. 상부 분리홈이 하부전극 분리홈 위를 지나도록 형성되는 것과 동일하다. In the photovoltaic module according to the second embodiment of the present invention, the paths of the lower electrode isolation groove and the upper isolation groove described in FIG. 1 coincide with each other. It is the same as the upper separation groove is formed to pass over the lower electrode separation groove.
즉, 본 발명의 제2 실시예에 따른 광기전력 모듈에서, 하부전극(100), 광전변환층(300) 및 상부전극(400)을 관통하여 다수의 셀로 분리하는 분리홈(P1)이 형성되어 있다. That is, in the photovoltaic module according to the second embodiment of the present invention, a separation groove P1 penetrating the
광전변환층(300) 및 상부전극(400)을 관통하는 관통홀(P2)이, 직선 형태가 아닌 소정의 너비를 갖는 포인트 형태로서 이격되어 상기 분리홈(P1)의 일 측에 복수 개 형성된다. 이때 상기 관통홀(P2)의 일 측면은 상기 분리홈(P1)과 접하도록 형성된다. 즉, 상기 관통홀(P2)은 일 측면이 상기 분리홈(P1)에 의해 잘린 형상을 가진다. 예컨대, 본 발명의 제2 실시예에 따른 광기전력 모듈에서 상기 관통홀(P2)은 상기 분리홈(P1)에 의해 일면이 잘린 원통(또는 원기둥) 형태일 수 있다. A plurality of through-holes P2 penetrating the
상기 관통홀(P2)에는 전도성 물질이 충진되어 제2셀의 상부전극(400)과 제1셀의 하부전극(200)이 상기 전도성 물질을 통해 접속될 수 있다. 이때, 상기 관통홀(P2)과 상기 분리홈(P1) 사이에는 경계가 없으므로 상기 전도성 물질은 상기 관통홀(P2) 뿐만 아니라 상기 관통홀(P2)과 접한 분리홈(P1) 부분에도 충진될 수 있다. The through hole P2 may be filled with a conductive material so that the upper electrode 400 of the second cell and the
도6a에 도시된 광기전력 모듈의 c-c'선을 따른 단면도가 도6b에 도시된다. 도6b에 도시된 바와 같이, 관통홀(P2)의 일 측면이 분리홈(P1)과 접해 상기 분리홈(P1)과 상기 관통홀(P2)은 하나의 공간을 형성한다. 다만, 상기 관통홀(P2)의 하부에는 하부전극층(100)이 노출되어 있을 뿐이다. A cross-sectional view along line c-c 'of the photovoltaic module shown in Figure 6a is shown in Figure 6b. As shown in FIG. 6B, one side of the through hole P2 contacts the separation groove P1 so that the separation groove P1 and the through hole P2 form one space. However, only the
상기 관통홀(P2) 내부 및 상기 관통홀(P2)과 접한 분리홈(P1) 부분에 전도성 물질(600)이 충진된다. 상기 전도성 물질(600)은 상기 관통홀(P2)의 바닥면에서 하나의 셀의 하부전극(200)과 접촉하고 상기 관통홀(P2)의 상부 측에서 상기 하나의 셀에 인접한 셀의 상부전극(400)과 접촉한다. 이때, 상기 전도성 물질(600)이 상기 다른 하나의 셀의 상부전극(400)과 접촉하지 않도록 주의해야 한다. 이는 제1 실시예에서와 달리 상부 분리홈이 상기 관통홀(P2)을 둘러싸도록 형성되지 않아 상기 전도성 물질(600)에 의해 인접한 두 개의 셀의 상부전극이 서로 단락될 수 있기 때문이다. The
또한, 중간반사막(320)이 도전성 물질인 경우에 중간반사막에 의한 전류 누설을 방지하기 위해 상기 관통홀(P2)의 측벽 및 상기 전도성 물질이 채워지는 분리홈의 측벽에 절연막(500)을 포함할 수 있다. In addition, when the intermediate reflective film 320 is a conductive material, the insulating
도6a의 점선 사각형 부분(B)의 확대도가 도6c에 도시된다. 도6c에 도시된 바와 같이 관통홀(P2)은 일 측면에서 분리홈(P1)과 접하여 통합되어 있다. 상기 관통홀(P2) 및 상기 관통홀(P2)과 접한 분리홈(P1) 부분에는 전도성 물질(600)이 충진되어 있다. 이때, 상기 전도성 물질이 광전변환층(300)의 중간반사막과 접촉되는 것을 방지하기 위해 관통홀(P2)의 상기 일 측면을 제외한 측벽에는 절연막(500)이 코팅되어 있다. 또한, 상기 관통홀(P2)에 대향하는 상기 분리홈(P1)의 측벽의 일부분에도 절연막(500)이 코팅되어 상기 전도성 물질이 중간반사막과 접촉하는 것을 방지할 수 있다.An enlarged view of the dotted rectangle portion B in FIG. 6A is shown in FIG. 6C. As shown in FIG. 6C, the through hole P2 is integrated in contact with the separation groove P1 at one side. The
이때, 상기 전도성 물질(600)이 중간반사막(320)과 접촉되지 않는 것을 확실히 하기 위해 절연막(500)이 상기 전도성 물질(600)이 형성된 너비에 비해 넓게 코팅된 것을 도시하고 있다. 다만, 이는 일 실시예일뿐이며 상기 절연막(500)은 상기 전도성 물질(600)이 인접한 두 개의 셀의 중간반사막과 접촉되는 것을 방지하는 경우라면 어떠한 형상이라도 무방하다. In this case, in order to ensure that the
이상에서는 분리홈(P1)이 직선형태로 형성되고 관통홀(P2)이 상기 분리홈(P1)의 일 측에 형성된 것을 예시하였다. 하지만, 상기 분리홈(P1)이 서로 이격된 관통홀(P2)을 서로 잇는 경로를 따르다가 상기 관통홀(P2)이 형성된 부분에서만 상기 관통홀(P2)의 일 측을 둘러싸도록 형성될 수 있다. In the above description, the separation groove P1 is formed in a straight shape and the through hole P2 is formed on one side of the separation groove P1. However, the separation groove P1 may be formed to surround one side of the through hole P2 only in a portion where the through hole P2 is formed while following the path connecting the through holes P2 spaced apart from each other. .
전술한 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따르면 하부전극 분리홈과 상부 분리홈의 경로가 일치하므로 무효영역이 감소될 수 있다. 따라서, 동일 면적 대비 유효 영역의 면적이 증가하기 때문에 상대적 전류 값의 향상을 볼 수 있다. As described above, according to the second embodiment of the present invention, since the paths of the lower electrode isolation groove and the upper isolation groove coincide with each other, the invalid area can be reduced. Therefore, since the area of the effective area is increased compared to the same area, an improvement in the relative current value can be seen.
전술한 본 발명의 실시예에 따른 광기전력 모듈의 제조 과정에서, 분리홈(P1, P3) 및 관통홀(P2) 중 적어도 하나는 레이저 스크라이빙에 의해 형성될 수 있다. 이러한 레이저 스크라이빙을 수행하는 레이저 가공기(미도시)는 레이저 발진기에서 발진된 레이저 빔의 강도 분포가 조사되는 영역에서 균일하게 되도록 호모지나이저(homogenizer)를 구비할 수 있다. 이러한 호모지나이저는 구면렌즈의 조합이나 전반사 특성을 이용하는 광 섬유 케이블 등으로 이루어질 수 있다. In the manufacturing process of the photovoltaic module according to the above-described embodiment of the present invention, at least one of the separation grooves P1 and P3 and the through hole P2 may be formed by laser scribing. A laser processing machine (not shown) that performs such laser scribing may include a homogenizer so that the intensity distribution of the laser beam oscillated by the laser oscillator is uniform in the area irradiated. The homogenizer may be made of an optical fiber cable using a combination of spherical lenses or total reflection characteristics.
도7a 및 도7b를 참조하면, 레이저 발진기에서 발진된 가우시안 강도 분포를 갖는 레이저 빔이 호모지나이저를 통과하게 되면, 균일한 강도 분포를 갖는 레이저 빔이 된다. 또한, 도7a 및 도7b를 참조하면, 가우시안 강도 분포(도7a)를 갖는 레이저 빔을 이용한 패턴면은 호모지나이저를 통과하여 균일한 강도 분포(도7b)를 갖는 레이저 빔을 이용한 패턴면에 비해 매우 불규칙적임을 알 수 있다. Referring to FIGS. 7A and 7B, when a laser beam having a Gaussian intensity distribution oscillated in a laser oscillator passes through a homogenizer, a laser beam having a uniform intensity distribution is obtained. 7A and 7B, a pattern surface using a laser beam having a Gaussian intensity distribution (FIG. 7A) passes through a homogenizer to a pattern surface using a laser beam having a uniform intensity distribution (FIG. 7B). It can be seen that it is very irregular.
즉, 레이저 빔의 강도 분포가 균일해지면, 레이저 빔이 조사되어 형성되는 분리홈들의 패턴면은 실질적으로 균일하게 형성된다. 이에 의해, 분리홈 및/또는 관통홀(P1, P2, P3)의 측벽 등에서 버(burr) 발생을 최소화 할 수 있어, 효율이 개선된 집적형 박막 광기전력 모듈을 제조할 수 있다. 또한, 이와 같이 호모지나이저를 통과한 레이저 빔을 사용함으로써 원하는 절연 특성을 구현하기 위해 레이저 파워가 가해져서 주변의 광전변환층 및 전극의 특성이 변하는 것을 방지할 수 있다. That is, when the intensity distribution of the laser beam is uniform, the pattern surface of the separation grooves formed by irradiating the laser beam is formed substantially uniformly. As a result, burrs may be minimized in the sidewalls of the separation grooves and / or the through holes P1, P2, and P3, and thus an integrated thin film photovoltaic module having improved efficiency may be manufactured. In addition, by using the laser beam passed through the homogenizer as described above, laser power is applied to implement desired insulation properties, thereby preventing the characteristics of the surrounding photoelectric conversion layer and the electrode from being changed.
또한, 상기 레이저 가공기는 상기 호모지나이저를 통과한 레이저 빔이 선택적으로 투과될 수 있도록 소정의 패턴이 형성된 마스크를 포함할 수 있다. 이에 따라 원하는 정도의 균일한 강도 분포를 나타내는 레이저 빔의 영역만을 분리홈 또는 관통홀을 형성하는데 사용할 수 있다. In addition, the laser processing machine may include a mask having a predetermined pattern formed to selectively transmit the laser beam passing through the homogenizer. Accordingly, only the region of the laser beam showing a uniform intensity distribution of a desired degree can be used to form the separation groove or the through hole.
도7c에는 발명의 실시예에 따라 형성된 분리홈 또는 관통홀 패턴의 단면이 도시된다. 이때, 패턴의 폭(W)에 대한 패턴의 바닥면의 단차(h)의 비는 5% 이상 10% 이하인 것이 바람직하다. 상기 패턴의 폭(W)에 대한 상기 단차(h)의 비가 10%보다 큰 경우 패턴의 가장 자리가 충분히 제거되지 않아 누설(leak) 전류가 발생할 수 있다. 상기 패턴의 폭(W)에 대한 상기 단차(h)의 비를 5% 보다 작게 구현하기 위해서는 과도한 레이저 파워가 가해져 주변의 광전변환층 및 전극의 특성이 변할 수 있다. 7C shows a cross section of a separation groove or through hole pattern formed in accordance with an embodiment of the invention. At this time, the ratio of the step height h of the bottom surface of the pattern to the width W of the pattern is preferably 5% or more and 10% or less. When the ratio of the step h to the width W of the pattern is greater than 10%, the edge of the pattern may not be sufficiently removed, thereby causing leakage current. In order to implement the ratio of the step h to the width W of the pattern smaller than 5%, excessive laser power may be applied to change the characteristics of the surrounding photoelectric conversion layer and the electrode.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is evident that many alternatives, modifications and variations will be apparent to those skilled in the art. will be. Therefore, it should be understood that the above-described embodiments are to be considered in all respects as illustrative and not restrictive, the scope of the invention being indicated by the appended claims rather than the foregoing description, It is intended that all changes and modifications derived from the equivalent concept be included within the scope of the present invention.
100: 기판
200: 하부전극
220: 제1라인
300: 광전변환층
310: 제1단위전지층
320: 중간반사막
330: 제2단위전지층
400: 상부전극
420: 제2라인100: substrate
200: lower electrode
220: First line
300: photoelectric conversion layer
310: first unit cell layer
320: middle reflective film
330: second unit cell layer
400: upper electrode
420: second line
Claims (33)
상기 제1셀의 하부전극과 상기 제2셀의 하부전극은 하부전극 분리홈에 의해 분리되고,
상기 제1셀의 광전변환층 및 상부전극에는 관통홀이 서로 이격되어 복수개 형성되어 있고,
상기 제2셀의 상부전극을 상기 제1셀의 하부전극과 접속시키도록 전도성 물질이 상기 관통홀에 충진되어 있고,
상기 광전변환층은 제1단위전지층, 제2단위전지층 및 상기 제1단위전지층과 상기 제2단위전지층 사이에 위치하는 중간반사막을 포함하는,
집적형 박막 광기전력 모듈. An integrated thin film photovoltaic module comprising a first cell and a second cell in which a lower electrode, a photoelectric conversion layer, and an upper electrode are stacked on a substrate,
The lower electrode of the first cell and the lower electrode of the second cell are separated by the lower electrode separation groove,
The photoelectric conversion layer and the upper electrode of the first cell are formed with a plurality of through holes spaced apart from each other,
A conductive material is filled in the through hole to connect the upper electrode of the second cell to the lower electrode of the first cell.
The photoelectric conversion layer may include a first unit cell layer, a second unit cell layer, and an intermediate reflective film positioned between the first unit cell layer and the second unit cell layer.
Integrated thin film photovoltaic module.
상기 관통홀의 측벽에는 절연막이 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는 집적형 박막 광기전력 모듈.The method of claim 1,
Integrated thin film photovoltaic module, characterized in that the insulating film is coated on the sidewall of the through hole.
상기 제1셀의 광전변환층 및 상부전극과 상기 제2셀의 광전변환층 및 상부전극은 상부 분리홈에 의해서 분리되며, 상기 상부 분리홈은 상기 하부전극 분리홈 위를 지나고,
상기 관통홀의 일 측면이 상기 상부 분리홈과 접해 있는 것을 특징으로 하는 집적형 박막 광기전력 모듈. The method of claim 1,
The photoelectric conversion layer and the upper electrode of the first cell and the photoelectric conversion layer and the upper electrode of the second cell are separated by an upper separation groove, the upper separation groove passes over the lower electrode separation groove,
Integrated thin film photovoltaic module, characterized in that one side of the through hole is in contact with the upper separation groove.
상기 광전변환층은 제1단위전지층, 제2단위전지층 및 상기 제1단위전지층과 상기 제2단위전지층 사이에 위치하는 중간반사막을 포함하는 것을 특징으로 하는 집적형 박막 광기전력 모듈.5. The method of claim 4,
And the photoelectric conversion layer includes a first unit cell layer, a second unit cell layer, and an intermediate reflector disposed between the first unit cell layer and the second unit cell layer.
상기 전도성 물질이 상기 제1셀 및 제2셀의 중간반사막과 접촉되는 것이 방지되도록 상기 일 측면을 제외한 상기 관통홀의 측벽 및 상기 상부 분리홈의 상기 제2셀 측 측벽에 절연막이 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는 집적형 박막 광기전력 모듈. The method of claim 5, wherein
An insulating film is coated on the sidewall of the through hole except the one side and the sidewall of the second cell side of the upper separation groove so that the conductive material is prevented from contacting the intermediate reflective film of the first cell and the second cell. Integrated thin film photovoltaic module.
상기 제1셀의 광전변환층 및 상부전극과 상기 제2셀의 광전변환층 및 상부전극은 상부 분리홈에 의해서 분리되며, 상기 상부 분리홈의 일부가 상기 하부전극 분리홈 위를 지나는 것을 특징으로 하는 집적형 박막 광기전력 모듈. The method of claim 3,
The photoelectric conversion layer and the upper electrode of the first cell and the photoelectric conversion layer and the upper electrode of the second cell are separated by an upper separation groove, and a part of the upper separation groove passes over the lower electrode separation groove. Integrated thin film photovoltaic module.
상기 하부전극 분리홈과 상기 상부 분리홈 중 하나의 분리홈은 직선 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 집적형 박막 광기전력 모듈. The method of claim 7, wherein
Integrated thin film photovoltaic module, characterized in that the separation groove of one of the lower electrode separation groove and the upper separation groove has a straight shape.
상기 하나의 분리홈의 길이에 대한 상기 하부전극 분리홈 위를 지나는 상기 상부 분리홈의 일부의 길이의 비는 0.70 이상 0.96 이하인 것을 특징으로 하는 집적형 박막 광기전력 모듈.9. The method of claim 8,
And the ratio of the length of the portion of the upper separation groove passing over the lower electrode separation groove to the length of the one separation groove is 0.70 or more and 0.96 or less.
상기 상부 분리홈이 상기 하부전극 분리홈 위를 지나지 않는 영역에서 상기 하부전극 분리홈과 상기 상부 분리홈 중 다른 하나의 분리홈은 부분적인 원 또는 타원의 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 집적형 박막 광기전력 모듈.9. The method of claim 8,
In the region where the upper separation groove does not pass over the lower electrode separation groove, the other separation groove of the lower electrode separation groove and the upper separation groove has a partial circle or ellipse shape. Power module.
상기 다른 하나의 분리홈이 상기 직선으로부터 분기되는 분기점에서 상기 원 또는 타원의 접선과 상기 직선이 이루는 각은 90°이상 135°이하인 것을 특징으로 하는 집적형 박막 광기전력 모듈. The method of claim 10,
Integrated thin film photovoltaic module, characterized in that the angle formed by the tangent of the circle or ellipse and the straight line at the branch point where the other separation groove is branched from the straight line is 90 ° or more and 135 ° or less.
상기 상부 분리홈이 상기 하부전극 분리홈 위를 지나지 않는 영역에서 상기 하부전극 분리홈과 상기 상부 분리홈 중 다른 하나의 분리홈은 부분적인 다각형의 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 집적형 박막 광기전력 모듈.9. The method of claim 8,
Integrated thin film photovoltaic module, characterized in that the other separation groove of the lower electrode separation groove and the upper separation groove has a partial polygonal shape in the region where the upper separation groove does not pass over the lower electrode separation groove. .
상기 다른 하나의 분리홈이 상기 직선으로부터 분기되는 분기점에서 상기 다각형의 외각은 90°이상 135°이하이며,
상기 다각형의 모든 내각 각각은 180° 미만인 것을 특징으로 하는 집적형 박막 광기전력 모듈. The method of claim 12,
The outer angle of the polygon at the branching point where the other separation groove is diverged from the straight line is 90 ° or more and 135 ° or less,
And wherein each of the interior angles of the polygon is less than 180 °.
상기 관통홀은, 상기 상부 분리홈이 상기 하부전극 분리홈 위를 지나지 않는 영역에서 상기 직선 상에 내린 상기 관통홀의 수선의 발과 상기 상부 분리홈과 상기 하부전극 분리홈 중 다른 하나의 분리홈의 최외곽 지점 사이의 중심에 위치하는 것을 특징으로 하는 집적형 박막 광기전력 모듈. 9. The method of claim 8,
The through hole may be formed by the male foot of the through hole lowered on the straight line in the region where the upper separation groove does not pass over the lower electrode separation groove and the other separation groove of the upper separation groove and the lower electrode separation groove. Integrated thin film photovoltaic module, characterized in that located in the center between the outermost point.
상기 제1셀 및 제2셀 각각의 폭은 6mm 이상 15mm 이하인 것을 특징으로 하는 집적형 박막 광기전력 모듈. 8. The method according to claim 6 or 7,
Integrated thin film photovoltaic module, characterized in that the width of each of the first cell and the second cell is 6mm or more and 15mm or less.
상기 관통홀 중 인접한 두 개의 관통홀 사이의 거리는 1mm 이상 5cm 이하인 것을 특징으로 하는 집적형 박막 광기전력 모듈. 8. The method according to claim 6 or 7,
Integrated thin film photovoltaic module, characterized in that the distance between two adjacent through holes of the through hole is 1mm or more and 5cm or less.
상기 집적형 박막 광기전력 모듈에서 유효 영역에 대한 상기 하부전극 분리홈, 상기 관통홀 및 상기 상부 분리홈에 의한 무효 영역의 비는 0.007% 이상 1.5% 이하인 것을 특징으로 하는 집적형 박막 광기전력 모듈. 8. The method according to claim 6 or 7,
And a ratio of an invalid area formed by the lower electrode separation groove, the through hole, and the upper separation groove to an effective area in the integrated thin film photovoltaic module is 0.007% or more and 1.5% or less.
상기 관통홀 중 인접한 두 개의 관통홀은 소정의 거리로 이격되어 있으며,
상기 소정의 거리에 대한 상기 직선 상에 내린 상기 관통홀의 수선의 발과 상기 상부 분리홈과 상기 하부전극 분리홈 중 다른 하나의 분리홈의 최외곽 지점 사이의 거리의 비는 4x10- 3이상 300x10- 3이하인 것을 특징으로 하는 집적형 박막 광기전력 모듈. 9. The method of claim 8,
Two adjacent through holes of the through holes are spaced apart by a predetermined distance,
The ratio of the distance between the predetermined distance the rectilinear to the through-hole perpendicular to the upper separation grooves and the lower electrode separation grooves of the other of the separation groove of the outermost point of which fell in about a is 4x10 - 3 above 300x10 - Integrated thin film photovoltaic module, characterized in that 3 or less.
상기 관통홀의 단면의 형상은 원, 타원 또는 다각형인 것을 특징으로 하는 집적형 박막 광기전력 모듈. 8. The method according to claim 6 or 7,
Integrated thin film photovoltaic module, characterized in that the shape of the cross-section of the through hole is a circle, ellipse or polygon.
상기 하부전극 분리홈, 상기 관통홀 및 상기 상부 분리홈 중 적어도 하나의 폭에 대한 바닥면의 단차의 비는 5% 이상 및 10%이하인 것을 특징으로 하는 집적형 박막 광기전력 모듈. 8. The method according to claim 6 or 7,
And the ratio of the step height of the bottom surface to the width of at least one of the lower electrode separation groove, the through hole and the upper separation groove is 5% or more and 10% or less.
상기 하부전극층을 제1셀 하부전극층 및 제2셀 하부전극층으로 분리하는 하부전극 분리홈을 형성하는 단계;
상기 제1셀 및 제2셀 하부전극층 상에 광전변환층을 형성하는 단계;
상기 광전변환층 상에 상부전극층을 형성하는 단계;
상기 제1셀 하부전극층상의 광전변환층 및 상부전극층을 관통하는 서로 이격된 복수의 관통홀을 형성하는 단계;
상기 제2셀 상부전극층을 상기 제1셀의 하부전극층과 접속시키도록 전도성 물질을 상기 관통홀에 충진하는 단계; 및
상기 상부전극층 및 상기 광전변환층을 분리하는 상부 분리홈을 그 일부가 상기 하부전극 분리홈 위를 지나도록 형성하는 단계를 포함하며,
상기 광전변환층을 형성하는 단계는:
제1단위전지층, 중간반사막 및 제2단위전지층을 형성하는 단계를 포함하는,
집적형 박막 광기전력 모듈 제조방법. Forming a lower electrode layer on the substrate;
Forming a lower electrode separation groove separating the lower electrode layer into a first cell lower electrode layer and a second cell lower electrode layer;
Forming a photoelectric conversion layer on the first cell and the second cell lower electrode layers;
Forming an upper electrode layer on the photoelectric conversion layer;
Forming a plurality of through holes spaced apart from each other through the photoelectric conversion layer and the upper electrode layer on the first cell lower electrode layer;
Filling the through hole with a conductive material to connect the second cell upper electrode layer to the lower electrode layer of the first cell; And
And forming a portion of an upper separation groove that separates the upper electrode layer and the photoelectric conversion layer so that a portion thereof passes over the lower electrode separation groove.
Forming the photoelectric conversion layer is:
Forming a first unit cell layer, an intermediate reflection film, and a second unit cell layer;
Integrated thin film photovoltaic module manufacturing method.
상기 관통홀을 형성하는 단계 후 및 상기 전도성 물질을 상기 관통홀에 충진하는 단계 전에,
상기 관통홀의 측벽에 절연물질을 코팅하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 집적형 박막 광기전력 모듈 제조방법. The method of claim 21,
After forming the through hole and before filling the through hole with the conductive material,
The method of manufacturing an integrated thin film photovoltaic module, further comprising coating an insulating material on the sidewall of the through hole.
상기 하부전극층 상에 광전변환층을 형성하는 단계;
상기 광전변환층 상에 상부전극층을 형성하는 단계;
상기 하부 전극층, 상기 광전변환층 및 상기 상부 전극층을 제1셀 하부전극층, 광전변환층 및 상부전극층과 제2셀 하부전극층, 광전변환층 및 상부전극층으로 분리하는 분리홈을 형성하는 단계;
상기 제1셀 광전변환층 및 상부전극층을 관통하는 서로 이격된 복수의 관통홀을 그 일 측면이 상기 분리홈과 접하도록 형성하는 단계; 및
상기 제2셀 상부전극층을 상기 제1셀의 하부전극층과 접속시키도록 전도성 물질을 상기 관통홀에 충진하는 단계를 포함하며,
상기 광전변환층을 형성하는 단계는:
제1단위전지층, 중간반사막 및 제2단위전지층을 형성하는 단계를 포함하는,
집적형 박막 광기전력 모듈 제조방법. Forming a lower electrode layer on the substrate;
Forming a photoelectric conversion layer on the lower electrode layer;
Forming an upper electrode layer on the photoelectric conversion layer;
Forming a separation groove separating the lower electrode layer, the photoelectric conversion layer and the upper electrode layer into a first cell lower electrode layer, a photoelectric conversion layer and an upper electrode layer and a second cell lower electrode layer, a photoelectric conversion layer and an upper electrode layer;
Forming a plurality of spaced through holes penetrating the first cell photoelectric conversion layer and the upper electrode layer such that one side thereof contacts the separation groove; And
Filling the through hole with a conductive material to connect the second cell upper electrode layer to the lower electrode layer of the first cell;
Forming the photoelectric conversion layer is:
Forming a first unit cell layer, an intermediate reflection film, and a second unit cell layer;
Integrated thin film photovoltaic module manufacturing method.
상기 관통홀을 형성하는 단계 후 및 상기 전도성 물질을 상기 관통홀에 충진하는 단계 전에,
상기 전도성 물질이 상기 제1셀 및 제2셀의 중간반사막과 접촉되는 것이 방지되도록 상기 일 측면을 제외한 상기 관통홀의 측벽 및 상기 상부 분리홈의 상기 제2셀 측 측벽에 절연물질을 코팅하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 집적형 박막 광기전력 모듈 제조방법. 25. The method of claim 24,
After forming the through hole and before filling the through hole with the conductive material,
Coating an insulating material on the sidewall of the through hole except the one side and the sidewall of the second cell side of the upper separation groove to prevent the conductive material from contacting the intermediate reflective film of the first and second cells. Integrated thin film photovoltaic module manufacturing method characterized in that it further comprises.
상기 전도성 물질을 상기 관통홀에 충진하는 단계는 레이저 프린팅, 잉크젯 프린팅 또는 스크린 프린팅과 같은 프린팅 방법으로 수행되는 것을 특징으로 하는 집적형 박막 광기전력 모듈 제조방법. 25. The method according to claim 21 or 24,
Filling the conductive material in the through-holes is a method of manufacturing an integrated thin film photovoltaic module, characterized in that performed by a printing method such as laser printing, inkjet printing or screen printing.
상기 절연물질을 코팅하는 단계는 레이저 프린팅, 잉크젯 프린팅 또는 스크린 프린팅과 같은 프린팅 방법으로 수행되는 것을 특징으로 하는 집적형 박막 광기전력 모듈 제조방법.The method of claim 23 or 26,
Coating the insulating material is performed by a printing method such as laser printing, inkjet printing or screen printing.
상기 절연물질은 UV 경화제이고,
상기 절연물질을 코팅하는 단계는 상기 UV 경화제를 프린팅한 후 UV 경화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 집적형 박막 광기전력 모듈 제조방법. 29. The method of claim 28,
The insulating material is a UV curing agent,
The coating of the insulating material may include UV curing after printing the UV curing agent.
상기 하부전극 분리홈, 상기 관통홀 및 상기 상부 분리홈 중 적어도 하나는 레이저 스크라이빙에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 집적형 박막 광기전력 모듈 제조방법.The method of claim 21,
At least one of the lower electrode separation groove, the through hole and the upper separation groove is formed by laser scribing.
상기 하부전극 분리홈, 상기 관통홀 및 상기 상부 분리홈 중 적어도 하나는 레이저빔의 강도분포를 균일하게 하는 호모지나이저를 통과한 레이저빔을 조사함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 집적형 박막 광기전력 모듈 제조방법.The method of claim 21,
At least one of the lower electrode separation groove, the through hole, and the upper separation groove is formed by irradiating a laser beam passing through a homogenizer for uniformizing the intensity distribution of the laser beam. Manufacturing method.
상기 관통홀은 레이저빔의 강도분포를 균일하게 하는 호모지나이저 및 소정의 패턴이 형성된 마스크를 통과한 레이저빔을 조사함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 집적형 박막 광기전력 모듈 제조방법. 25. The method according to claim 21 or 24,
The through-holes are formed by irradiating a laser beam passing through a homogenizer for uniformizing the intensity distribution of the laser beam and a mask in which a predetermined pattern is formed.
상기 상부전극층은 레이저 프린팅, 잉크젯 프린팅 또는 스크린 프린팅과 같은 프린팅 방법으로 패턴화되어 형성되는 것을 특징으로 하는 집적형 박막 광기전력 모듈 제조방법.25. The method according to claim 21 or 24,
The upper electrode layer is a method of manufacturing an integrated thin film photovoltaic module, characterized in that formed by patterning by a printing method such as laser printing, inkjet printing or screen printing.
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