KR101301029B1 - 박막 태양전지 모듈 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 박막 태양전지 모듈에 관한 것이다.
본 발명에 따른 박막 태양전지 모듈은 기판; 및 상기 기판에 배치되는 복수의 셀(Cell);을 포함하고, 상기 셀은 제 1 전극; 제 2 전극; 및 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 배치되는 광전 변환층;을 포함하고, 복수의 상기 셀 중 인접하는 임의의 두 개의 셀은 물리적으로 분리되어 있다.
Description
본 발명은 박막 태양전지 모듈에 관한 것이다.
태양전지(Solar Cell)는 빛을 전기로 변환하는 소자로서, p형 반도체와 n형 반도체를 포함한다.
일반적으로 외부에서 광이 입사되면, 입사되는 광에 의해 태양전지의 반도체 내부에서 전자와 정공의 쌍이 형성되고, 내부에서 발생한 전기장에 의해 전자는 n형 반도체로 이동하고, 정공은 p형 반도체로 이동함으로써 전력을 생산할 수 있다.
태양전지는 사용되는 재료에 따라 크게 실리콘 계, 화합물 계, 유기물 계 태양전지로 구분할 수 있다.
아울러, 실리콘 계 태양전지는 반도체의 상(Phase)에 따라 결정 실리콘(Crystalline Silicon, C-Si) 태양전지와 비정질 실리콘(Amorphous Silicon, A-Si) 태양전지로 구분될 수 있다.
비정질 실리콘 태양전지의 대표적인 예로 박막 태양전지가 있다.
박막 태양전지는 실리콘 기판을 사용하지 않아 제조 단가가 낮으며, 대면적의 구현이 용이하다는 장점이 있다.
본 발명은 출력전압을 다양하게 조절하기 위해 하나의 기판에 형성된 복수의 셀 중 적어도 2개를 병렬로 연결한 박막 태양전지 모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 박막 태양전지 모듈은 기판; 및 상기 기판에 배치되는 복수의 셀(Cell);을 포함하고, 상기 셀은 제 1 전극; 제 2 전극; 및 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 배치되는 광전 변환층;을 포함하고, 복수의 상기 셀 중 인접하는 임의의 두 개의 셀은 물리적으로 분리되어 있다.
또한, 복수의 상기 셀은 연속적으로 배치되는 제 1, 2, 3, 4 셀을 포함하고, 상기 제 1 셀의 상기 제 1 전극과 상기 제 2 셀의 상기 제 2 전극은 연결되거나 상기 제 1 셀의 상기 제 2 전극과 상기 제 2 셀의 상기 제 1 전극은 연결되고, 상기 제 3 셀의 상기 제 1 전극과 상기 제 4 셀의 상기 제 2 전극은 연결되거나 상기 제 3 셀의 상기 제 2 전극과 상기 제 4 셀의 상기 제 2 전극은 연결되고, 상기 제 2 셀의 상기 제 1 전극과 상기 제 3 셀의 상기 제 2 전극은 분리되고, 상기 제 2 셀의 상기 제 2 전극과 상기 제 3 셀의 상기 제 1 전극은 분리될 수 있다.
또한, 상기 기판과 상기 제 1 전극 사이 간격은 상기 기판과 상기 제 2 전극 사이 간격보다 작고, 상기 제 2 셀의 상기 제 2 전극과 상기 제 3 셀의 상기 제 2 전극 사이 간격은 상기 제 1 셀의 상기 제 2 전극과 상기 제 2 셀의 상기 제 2 전 극 사이 간격 및 상기 제 3 셀의 상기 제 2 전극과 상기 제 4 셀의 상기 제 2 전극 사이 간격보다 클 수 있다.
또한, 상기 기판과 상기 제 1 전극 사이 간격은 상기 기판과 상기 제 2 전극 사이 간격보다 작고, 상기 제 2 셀의 상기 제 1 전극과 상기 제 3 셀의 상기 제 1 전극 사이 간격 또는 상기 제 2 셀의 상기 제 2 전극과 상기 제 3 셀의 상기 제 2 전극 사이 간격 중 적어도 하나는 상기 제 1 전극의 선폭 및 상기 제 2 전극의 선폭 중 적어도 하나 보다 작을 수 있다.
또한, 상기 기판과 상기 제 1 전극 사이 간격은 상기 기판과 상기 제 2 전극 사이 간격보다 작고, 상기 제 2 셀의 상기 제 1 전극과 상기 제 3 셀의 상기 제 1 전극 사이 간격은 상기 제 1 셀의 상기 제 1 전극과 상기 제 2 셀의 상기 제 1 전극 사이 간격 및 상기 제 3 셀의 상기 제 1 전극과 상기 제 4 셀의 상기 제 1 전극 사이 간격보다 클 수 있다.
또한, 상기 기판과 상기 제 1 전극 사이 간격은 상기 기판과 상기 제 2 전극 사이 간격보다 작고, 상기 제 2 셀 및 상기 제 3 셀 중 적어도 하나의 상기 제 1 전극의 선폭은 상기 제 1 셀 및 상기 제 4 셀의 상기 제 1 전극의 선폭보다 넓을 수 있다.
또한, 상기 기판과 상기 제 1 전극 사이 간격은 상기 기판과 상기 제 2 전극 사이 간격보다 작고, 상기 제 2 셀 및 상기 제 3 셀 중 적어도 하나의 상기 제 1 전극의 선폭은 상기 제 1 셀 및 상기 제 4 셀의 상기 제 1 전극의 선폭보다 작을 수 있다.
또한, 상기 제 2 셀과 상기 제 3 셀의 사이에는 절연층이 배치될 수 있다.
또한, 상기 절연층은 합성수지 재질일 수 있다.
또한, 상기 제 2 셀 및 상기 제 3 셀 중 적어도 하나의 상기 광전변환층의 폭은 상기 제 1 셀 및 상기 제 4 셀의 상기 광전변환층의 폭과 다를 수 있다.
또한, 상기 제 2 셀 및 상기 제 3 셀 중 적어도 하나의 상기 광전변환층의 폭은 상기 제 1 셀 및 상기 제 4 셀의 상기 광전변환층의 폭보다 크거나 같을 수 있다.
또한, 상기 광전변환층은 p형 반도체층, i형 반도체층 및 n형 반도체층을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 다른 박막 태양전지 모듈은 기판; 및 상기 기판에 배치되는 복수의 셀(Cell);을 포함하고, 상기 셀은 제 1 전극; 제 2 전극; 및 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 배치되는 복수의 광전 변환층;을 포함하고, 복수의 상기 셀 중 인접하는 임의의 두 개의 셀은 물리적으로 분리되어 있으며, 복수의 상기 광전변환층은 각각 p형 반도체층, i형 반도체층 및 n형 반도체층을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 또 다른 박막 태양전지 모듈은 기판; 및 상기 기판에 배치되는 복수의 셀(Cell);을 포함하고, 복수의 상기 셀은 적어도 2개의 상기 셀을 포함하는 복수의 셀 그룹(Cell Group)으로 구분되고, 각각의 셀 그룹에 포함된 셀들은 전기적으로 서로 직렬 연결되고, 서로 다른 그룹에 포함된 셀들은 전기적으로 서로 병렬 연결될 수 있다.
또한, 서로 인접하는 두 개의 셀 그룹 사이에는 절연층이 배치될 수 있다.
또한, 각각의 상기 셀 그룹에 포함된 상기 셀의 개수는 동일할 수 있다.
또한, 복수의 상기 셀 그룹 중 적어도 하나의 셀 그룹의 상기 셀의 개수는 다른 셀 그룹의 상기 셀의 개수와 다를 수 있다.
또한, 각각의 상기 셀 그룹의 최외곽 셀들에는 각각 금속 전극이 연결될 수 있다.
또한, 서로 다른 셀 그룹에 배치되는 상기 금속 전극을 전기적으로 연결하는 버스 바 전극(Bus Bar Electrode)을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 또 다른 박막 태양전지 모듈은 기판; 상기 기판의 제 1 영역에 배치되며 서로 전기적으로 직렬 연결되는 복수의 제 1 셀(First Cell); 상기 기판의 제 2 영역에 배치되며 서로 전기적으로 직렬 연결되는 복수의 제 2 셀(Second Cell); 복수의 상기 제 1 셀 중 어느 하나의 배치되는 제 1 금속 전극; 복수의 상기 제 1 셀 중 상기 제 1 금속 전극이 배치된 것을 제외한 나머지 중 어느 하나에 배치되며 상기 제 1 금속 전극의 반대 극성을 갖는 제 2 금속 전극; 복수의 상기 제 2 셀 중 어느 하나의 배치되는 제 3 금속 전극; 및 복수의 상기 제 2 셀 중 상기 제 3 금속 전극이 배치된 것을 제외한 나머지 중 어느 하나에 배치되며 상기 제 3 금속 전극의 반대 극성을 갖는 제 4 금속 전극;을 포함할 수 있다.
또한, 서로 인접하는 최외곽 상기 제 1 셀과 최외곽 상기 제 2 셀의 사이에는 절연층이 배치될 수 있다.
또한, 상기 제 1 금속 전극과 상기 제 3 금속 전극은 서로 동일한 극성을 갖 고, 상기 제 2 금속 전극과 상기 제 4 금속 전극은 서로 동일한 극성을 갖고, 상기 제 1 금속 전극과 상기 제 3 금속 전극을 연결하는 제 1 버스 바 전극과 상기 제 2 금속 전극과 상기 제 4 금속 전극을 연결하는 제 2 버스 바 전극을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 1 버스 바 전극과 상기 제 2 버스 바 전극은 상기 제 1 셀 및 상기 제 2 셀의 길이 방향으로 서로 중첩(Overlap)되는 부분을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 또 다른 박막 태양전지 모듈은 기판; 및 상기 기판에 배치되는 복수의 셀(Cell);을 포함하고, 복수의 상기 셀은 제 1 셀, 제 2 셀 및 제 3 셀을 포함하고, 상기 제 2 셀은 상기 제 1 셀과 상기 제 3 셀의 사이에 배치되고, 상기 제 2 셀에는 Junction Box와의 연결을 위한 리본(Ribbon) 전극이 연결될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 또 다른 박막 태양전지 모듈은 기판; 및 상기 기판에 배치되는 복수의 셀(Cell);을 포함하고, 복수의 상기 셀은 제 1 셀, 제 2 셀, 제 3 셀 및 제 4 셀을 포함하고, 상기 제 2 셀과 상기 제 3 셀은 상기 제 1 셀과 상기 제 4 셀의 사이에 배치되고, 상기 제 2 셀과 상기 제 3 셀은 서로 인접하고, 상기 제 2 셀 및 상기 제 3 셀에는 Junction Box와의 연결을 위한 리본(Ribbon) 전극이 각각 연결될 수 있다.
또한, 상기 제 2 셀과 상기 제 3 셀의 사이에 절연층이 배치될 수 있다.
또한, 상기 제 2 셀에 연결되는 상기 리본 전극의 극성은 상기 제 3 셀에 연결되는 상기 리본 전극의 극성과 반대일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 또 다른 박막 태양전지 모듈은 기판; 상기 기판에 배치되는 복수의 셀(Cell); 상기 셀에서 생성된 전력의 회수를 위한 Junction Box; 및 상기 셀과 상기 Junction Box를 연결하는 리본(Ribbon) 전극;을 포함하고, 하나의 상기 기판에 대응되는 동일 극성의 상기 리본 전극은 복수개일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 또 다른 박막 태양전지 모듈은 기판; 및 상기 기판에 배치되는 복수의 셀(Cell);을 포함하고, 복수의 상기 셀은 제 1 셀, 제 2 셀, 제 3 셀 및 제 4 셀을 포함하고, 상기 제 1, 2, 3, 4 셀은 각각 제 1 전극; 제 2 전극; 및 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 배치되는 복수의 광전 변환층;을 포함하고, 상기 제 2 셀과 상기 제 3 셀은 상기 제 1 셀과 상기 제 4 셀의 사이에 배치되고, 상기 제 2 셀과 상기 제 3 셀은 서로 인접하고, 상기 제 1 셀의 제 2 전극은 상기 제 2 셀의 상기 제 1 전극과 연결되고, 상기 제 3 셀의 상기 제 1 전극은 상기 제 4 셀은 상기 제 2 전극과 연결될 수 있다.
또한, 상기 제 2 셀과 상기 제 3 셀은 물리적으로 분리될 수 있다.
본 발명에 따른 박막 태양전지 모듈은 하나의 기판에 형성된 복수의 셀 중 적어도 2개를 병렬로 연결함으로써 출력전압을 다양하게 조절할 수 있고, 이에 따라 태양전지 시스템의 제조 단가를 저감시킬 수 있으며 아울러 용이하게 독립형 시스템에 적용할 수 있는 효과가 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 박막 태양전지 모듈에 대해 상세히 설명하고자 한다.
도 1 내지 도 8은 박막 태양전지에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 2의 구조를 pin 구조라고 할 수 있다.
도 1을 살펴보면, 박막 태양전지(10)는 기판(100), 기판(100)에 배치되는 전면전극(110), 후면전극(140) 및 광전변환부(120)를 포함할 수 있다.
여기서, 전면전극(110)은 기판(100)에 배치되고, 외부로부터 입사되는 광으로 전력을 생산하는 광전변환부(120)는 전면전극(110)과 후면전극(140)의 사이에 배치되며, 아울러 광전변환부(120)는 미세 결정 실리콘(Micro-Crystalline Silicon) 재질의 진성(Intrinsic) 반도체층(122)을 포함할 수 있다. 여기서, 진성 반도체층(122)은 i형 반도체층(122)이라고 할 수 있다. 또한, 전면전극(110)을 제 1 전극(First Electrode)라 하고, 후면전극(140)을 제 2 전극(Second Electrode)라 하는 것도 가능하다.
기판(100)은 다른 기능성층들이 배치될 수 있는 공간을 마련할 수 있다. 아울러, 기판(100)은 입사되는 광(Light)이 광전변환부(120)에 보다 효과적으로 도달하도록 하기 위해 실질적으로 투명한 재질, 예컨대 유리 또는 플라스틱 재질로 이루어질 수 있다.
전면전극(110)은 입사되는 광의 투과율을 높이기 위해 실질적으로 투명하면서도 전기 전도성을 갖는 재질을 포함하는 것이 가능하다. 예컨대, 전면전극(110)은 대부분의 빛이 통과하며 전기가 잘 흐를 수 있도록 높은 광 투과도와 높은 전기 전도도를 구비하기 위해 인듐주석산화물(indium tin oxide: ITO), 주석계 산화 물(SnO2 등), AgO, ZnO-(Ga2O3 또는 Al2O3), 플루오린 틴 옥사이드(fluorine tin oxide: FTO) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것으로 형성될 수 있다. 아울러, 전면전극(110)의 비저항 범위는 약 10-2Ωㆍ㎝ 내지 10-11Ωㆍ㎝일 수 있다.
이러한 전면전극(110)은 광전변환부(120)와 전기적으로 연결될 수 있다. 이에 따라, 전면전극(110)은 입사되는 광에 의해 생성된 캐리어 중 하나, 예컨대 정공을 수집하여 출력할 수 있다.
아울러, 전면전극(110)의 상부 표면에는 랜덤(random)한 피라미드 구조를 갖는 복수 개의 요철이 형성될 수 있다. 즉, 전면전극(110)은 텍스처링 표면(texturing surface)을 구비하고 있는 것이다. 이와 같이, 전면전극(110)의 표면을 텍스처링하게 되면, 입사되는 광의 반사를 저감시키고, 광의 흡수율을 높일 수 있어서 태양전지(10)의 효율을 향상시키는 것이 가능하다.
한편, 도 1에서는 전면전극(110)에만 요철을 형성한 경우만을 도시하고 있지만, 광전변환부(120)에도 요철을 형성하는 것이 가능하다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 전면전극(110)에만 요철을 형성하는 경우를 예로 들어 설명하기로 한다.
후면전극(140)은 광전변환부(120)가 발생시킨 전력의 회수 효율을 높이기 위해 전기 전도성이 우수한 금속 재질을 포함할 수 있다. 아울러, 후면전극(140)은 광전변환부(120)와 전기적으로 연결되어 입사되는 광에 의해 생성된 캐리어 중 하나, 예컨대 전자를 수집하여 출력할 수 있다.
광전변환부(120)는 외부로부터 입사되는 광을 전기로 변환할 수 있다.
바람직하게는, 광전변환부(120)는 미세 결정 실리콘(Micro-Crystalline Silicon) 재질, 예컨대 수소화된 미세 결정 실리콘(Hydrogenated Micro-Crystalline Silicon, mc-Si:H)을 이용하는 실리콘 셀일 수 있다.
이러한 광전변환부(120)는 전면전극(110) 상에 순차적으로 형성된 p형 반도체층(121), 진성(i형) 반도체층(122), n형 반도체층(123)을 포함할 수 있다.
p형 반도체층(121)은 실리콘(Si)을 포함한 원료 가스에 붕소, 갈륨, 인듐 등과 같은 3가 원소의 불순물을 포함하는 가스를 이용하여 형성할 수 있다.
진성 반도체층(122)은 캐리어의 재결합율을 줄이고 광을 흡수할 수 있다. 이러한 진성 반도체층(122)은 입사되는 광을 흡수하여, 전자와 정공과 같은 캐리어를 생성할 수 있다. 이러한 진성 반도체층(132)은 미세 결정 실리콘(mc-Si) 재질, 예컨대 수소화된 미세 결정 실리콘(mc-Si:H)을 포함할 수 있다.
n형 반도체층(123)은 실리콘을 포함한 원료 가스에 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 등과 같이 5가 원소의 불순물을 포함한 가스를 이용하여 형성할 수 있다.
이러한 광전변환부(120)는 플라즈마 화학 기상 증착법(plasma enhanced chemical vapor deposition, PECVD)과 같은 화학 기상 증착법(chemical vapor deposition, CVD)에 의해 형성될 수 있다.
광전변환부(120)의 p형 반도체층(121) 및 n형 반도체층(122)과 같은 도핑층은 진성 반도체층(122)을 사이에 두고 p-n 접합을 형성할 수 있다. 즉, 광전변환부(120)는 n형 불순물 도핑층, 즉 n형 반도체층(123)과 p형 불순물 도핑층, 즉 p형 반도체층(121)의 사이에 배치되는 것이다.
이러한 구조에서, p형 반도체층(121) 쪽으로 광이 입사되면 진성 반도체층(122)의 내부에서는 상대적으로 높은 도핑 농도를 갖는 p형 반도체층(121)과 n형 반도체층(123)에 의해 공핍(depletion)이 형성되고, 이에 따라 전기장이 형성될 수 있다. 이러한 광기전력 효과(photovoltatic effect)의하여 광 흡수층인 진성 반도체층(122)에서 생성된 전자와 정공은 접촉 전위차에 의해 분리되어 서로 다른 방향으로 이동된다. 예를 들어, 정공은 p형 반도체층(121)을 통해 전면전극(110)쪽으로 이동하고, 전자는 n형 반도체층(123)을 통해 후면전극(140)쪽으로 이동할 수 있다. 이러한 방식으로 전력이 생산될 수 있는 것이다.
도 2를 살펴보면, 박막 태양전지(10)의 광전변환부(130)가 비정질 실리콘(Amorphous Silicon) 재질, 예컨대 수소화된 비정질 실리콘(Hydrogenated Amorphous Silicon, a-Si:H)을 이용하는 실리콘 셀인 경우가 도시되어 있다. 이러한 구조에서 진성 반도체층(132)은 비정질 실리콘(a-Si) 재질, 예컨대 수소화된 비정질 실리콘(a-Si:H)을 포함할 수 있다.
이처럼, 진성 반도체층(132)을 비정질 실리콘 재질을 사용하더라도 전력 생산이 가능하다.
도 3 내지 도 4에 따른 박막 태양전지를 이중접합(Double Junction) 태양전지 혹은 p-i-n-p-i-n 구조 태양전지라고 할 수 있다. 이하에서는 이상에서 상세히 설명한 부분에 대해서는 설명을 생략하기로 한다.
도 3을 살펴보면, 박막 태양전지(10)는 비정질 실리콘 재질을 포함하는 제 1 i형 반도체층(222)을 포함하는 제 1 광전 변환부(220) 및 미세 결정 실리콘 재질을 포함하는 제 2 i형 반도체층(232)을 포함하는 제 2 광전 변환부(230)를 포함할 수 있다.
도 3과 같이, 광입사면으로부터 제 1 p형 반도체층(221), 제 1 i형 반도체층(222), 제 1 n형 반도체층(223), 제 2 p형 반도체층(231), 제 2 i형 반도체층(232) 및 제 2 n형 반도체층(233)이 차례로 적층된 것이다.
제 1 i형 반도체층(222)은 단파장 대역의 광을 주로 흡수하여 전자와 정공을 생성할 수 있다.
아울러, 제 2 i형 반도체층(232)은 장파장 대역의 광을 주로 흡수하여 전자와 정공을 생성할 수 있다.
이처럼, 이중접합 구조의 태양전지(10)는 단파장 대역 및 장파장 대역의 광을 흡수하여 캐리어를 생성하기 때문에 높은 효율을 갖는 것이 가능하다.
아울러, 제 2 i형 반도체층(232)의 두께(t1)는 장파장 대역의 광을 충분히 흡수하기 위해 제 1 i형 반도체층(222)의 두께(t2)보다 두꺼울 수 있다.
또는, 도 4와 같이 박막 태양전지(10)는 비정질 실리콘 재질을 포함하는 제 1 i형 반도체층(322)을 포함하는 제 1 광전 변환부(320) 및 비정질 실리콘 재질을 포함하는 제 2 i형 반도체층(332)을 포함하는 제 2 광전 변환부(330)를 포함할 수 있다. 즉, 이중접합 구조 태양전지에서 두 개의 i형 반도체층(322, 332)이 각각 비정질 실리콘 재질로 구성될 수 있는 것이다.
이러한 경우에도 제 1 i형 반도체층(322)은 단파장 대역의 광을 주로 흡수하 여 전자와 정공을 생성할 수 있고, 제 2 i형 반도체층(332)은 장파장 대역의 광을 주로 흡수하여 전자와 정공을 생성할 수 있다. 아울러, 제 2 i형 반도체층(332)의 두께(t1)는 장파장 대역의 광을 충분히 흡수하기 위해 제 1 i형 반도체층(322)의 두께(t2)보다 두꺼울 수 있다.
도 5 내지 도 8에 따른 박막 태양전지를 삼중접합(Triple Junction) 태양전지 혹은 p-i-n-p-i-n-p-i-n 구조 태양전지라고 할 수 있다. 이하에서는 이상에서 상세히 설명한 부분에 대해서는 설명을 생략하기로 한다.
도 5를 살펴보면, 박막 태양전지(10)는 비정질 실리콘(a-Si) 재질의 제 1 진성 반도체층(622)을 포함하는 제 1 광전변환부(620), 비정질 실리콘(a-Si) 재질의 제 2 진성 반도체층(632)을 포함하는 제 2 광전변환부(630) 및 미세 결정 실리콘(mc-Si) 재질의 제 3 진성 반도체층(602)을 포함하는 제 3 광전변환부(600)를 포함할 수 있다.
이러한 제 1 광전변환부(620), 제 2 광전변환부(630) 및 제 3 광전변환부(600)는 광입사면, 즉 기판(100)으로부터 차례로 배치될 수 있다.
자세하게는, 기판(100)으로부터 제 1 p형 반도체층(621), 제 1 진성 반도체층(622), 제 1 n형 반도체층(623), 제 2 p형 반도체층(631), 제 2 진성 반도체층(632), 제 2 n형 반도체층(633), 제 3 p형 반도체층(601), 제 3 진성 반도체층(602) 및 제 3 n형 반도체층(603)이 차례로 배치될 수 있다.
제 1 광전변환부(620)는 비정질 실리콘(a-Si) 재질, 예컨대 수소화된 비정질 실리콘(a-Si:H)을 이용하는 비정질 실리콘 셀일 수 있다. 이러한 제 1 광전변환 부(620)는 단파장 대역의 광을 흡수하여 전력을 생산할 수 있다.
제 2 광전변환부(630)는 비정질 실리콘(a-Si) 재질, 예컨대 수소화된 비정질 실리콘(a-Si:H)을 이용하는 비정질 실리콘 셀일 수 있다. 이러한 제 2 광전변환부(630)는 단파장 대역과 장파장 대역의 중간 대역의 광을 흡수하여 전력을 생산할 수 있다.
제 3 광전변환부(600)는 미세 결정 실리콘(mc-Si) 재질, 예컨대 수소화된 미세 결정 실리콘(mc-Si:H)을 이용하는 실리콘 셀일 수 있다. 이러한 제 3 광전변환부(600)는 장파장 대역의 광을 흡수하여 전력을 생산할 수 있다.
여기서, 제 3 진성 반도체층(602)의 두께(t30)는 제 2 진성 반도체층(632)의 두께(t20)보다 두껍고, 제 2 진성 반도체층(632)의 두께(t20)는 제 1 진성 반도체층(622)의 두께(t10)보다 두꺼울 수 있다.
도 5와 같이 삼중접합 태양전지의 경우에는 보다 넓은 대역의 광을 흡수할 수 있기 때문에 전력 생산 효율이 높을 수 있다.
또는, 도 6과 같이 박막 태양전지(10)는 비정질 실리콘(a-Si) 재질의 제 1 진성 반도체층(722)을 포함하는 제 1 광전변환부(720), 미세 결정 실리콘(mc-Si) 재질의 제 2 진성 반도체층(732)을 포함하는 제 2 광전변환부(730) 및 미세 결정 실리콘(mc-Si) 재질의 제 3 진성 반도체층(702)을 포함하는 제 3 광전변환부(700)를 포함할 수 있다.
도 6과 같이 총 3개의 i형 반도체층(722, 732, 702) 중 적어도 2개의 i형 반도체층(702, 732)이 미세 결정 실리콘(mc-Si)로 구성되는 것이 가능한 것이다.
또한, 도 7과 같이 복수의 광전변환부 중 적어도 두 개의 광전변한부의 사이에는 중간층(Interlayer, 1100)이 배치될 수 있다.
예를 들면, 도 7과 같이 제 1 광전변환부(620)와 제 2 광전변환부(630)의 사이에는 제 1 중간층(Interlayer, 1100)이 배치될 수 있다.
또한, 제 2 광전변환부(630)와 제 3 광전변환부(600)의 사이에는 제 2 중간층(1200)이 배치되는 것이 가능하다.
이러한 제 1, 2 중간층(1100, 1200)은 제 1 진성 반도체층(622) 및 제 2 진성 반도체층(632)의 두께를 줄여 안정화 효율을 향상시키는 것이 가능하다.
진성 반도체층은 제조 후 광이 입사되는 일정기간 동안에 효율이 감소할 수 있다. 에컨대, 진성 반도체층은 일정기간동안 제조 직후의 초기효율에서 대략 15~20%정도 효율이 감소하게 된다.
이후, 효율의 감소가 Saturation되어 일정 효율에 도달하게 된다. 이를 안정화효율이라고 한다.
여기서, 진성 반도체층의 초기 효율에서 안정화 효율까지 감소하는 특성은 진성 반도체층의 두께가 두꺼울수록 심화될 수 있다. 즉, 진성 반도체층의 두께가 얇으면 안정화 효율이 높을 수 있는 것이다.
한편으로는, 진성 반도체층의 두께를 무조건 얇게 한다면 진성 반도체층의 광 흡수율이 저하됨으로써 태양전지(10)의 효율이 저하될 수 있다.
반면에, 도 7과 같이 제 1, 2 중간층(1100, 1200)을 배치하게 되면 제 1, 2 중간층(1100, 1200)이 제 1 광전변환부(620) 또는 제 2 광전변환부(630)를 투과한 광을 다시 반사하여 제 1 광전변환부(620) 또는 제 2 광전변환부(630)에 의해 흡수되도록 할 수 있다. 이에 따라, 제 1 광전변환부(620)의 제 1 진성 반도체층(622) 및 제 2 광전변환부(630)의 제 2 진성 반도체층(632)의 두께를 얇게 하여도 태양전지(10)의 효율의 저하를 방지할 수 있으며, 아울러 안정화 효율을 향상시키는 것이 가능한 것이다.
이러한 제 1, 2 중간층(1100, 1200)에 사용되는 재질은 광 흡수율이 낮으면서도 제 1 광전변환부(620) 또는 제 2 광전변환부(630)를 투과한 광을 효과적으로 반사하기 위한 재질이라면 관계없다. 바람직하게는, 낮은 광 흡수율, 낮은 제조 단가 등을 고려할 때, ZnO, SiOx 등의 재질을 사용할 수 있다.
아울러, 박막 태양전지(10)의 효율을 더욱 높이기 위해서는 제 1 진성 반도체층(622)의 단파장 대역의 흡수율을 높이는 것이 바람직하고, 이에 따라 제 1 중간층(1100)의 단파장 대역의 광을 효과적으로 반사하는 것이 바람직할 수 있다. 이를 위해, 단파장 대역에 대한 제 1 중간층(1100)의 굴절률이 상대적으로 큰 것이 바람직할 수 있다.
아울러, 박막 태양전지(10)의 효율을 높이기 위해 제 2 진성 반도체층(632)의 장파장 혹은 중간 파장 대역의 흡수율을 높이는 것이 바람직할 수 있다. 이를 위해, 장파장 혹은 중간파장 대역에 대한 제 2 중간층(1200)의 굴절률이 상대적으로 큰 것이 바람직할 수 있다.
임의의 제 1 파장 대역과 제 2 파장 대역을 가정하여 보자. 여기서, 제 2 파장 대역은 제 1 파장 대역보다는 파장이 긴 대역이다.
여기서, 제 1 파장 대역에 대한 제 1 중간층(1100)의 굴절률은 제 2 중간층(1200)의 굴절률보다 크고, 제 1 파장보다 긴 제 2 파장 대역에 대한 제 2 중간(1200)층의 굴절률은 제 1 중간층(1100)의 굴절률보다 큰 것이 바람직할 수 있는 것이다. 또는, 제 2 중간층(1200)의 굴절률이 제 1 중간층(1100)의 굴절률보다 크거나 같은 것으로 볼 수도 있다.
한편, 도 7에서 제 1 중간층(1100) 및 제 2 중간층(1200) 중 어느 하나는 생략되는 것도 가능할 수 있다.
또는, 도 8과 같이 기판(100)이 광입사면의 반대측에 배치되는 것이 가능하다. 즉, 기판(100)으로부터 제 3 n형 반도체층(803), 제 3 진성 반도체층(802), 제 3 p형 반도체층(801), 제 2 n형 반도체층(833), 제 2 진성 반도체층(832), 제 2 p형 반도체층(831), 제 1 n형 반도체층(803), 제 1 진성 반도체층(802) 및 제 1 n형 반도체층(801)이 차례로 배치될 수 있는 것이다.
이러한 도 8과 같은 구조에서는 기판(100)의 반대측, 즉 전면전극(110) 쪽에서 광이 입사되기 때문에 기판(100)이 실질적으로 투명할 필요는 없다. 이에 따라 유리 재질, 플라스틱 재질 이외에 불투명한 금속 재질의 기판(100)을 사용하는 것도 가능할 수 있다.
도 8과 같은 구조의 박막 태양전지(10)를 n-i-p구조 태양전지라고 할 수 있다.
또한, 박막 태양전지는 도시하지는 않았지만 투과하는 광을 후면에서 반사할 수 있는 반사층(미도시)을 더 구비하는 것도 가능할 수 있다.
도 9 내지 도 22는 본 발명에 따른 박막 태양전지 모듈에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 9를 살펴보면, 박막 태양전지 모듈은 기판(100) 및 기판(100)에 배치되는 복수의 셀(920, 930)을 포함한다. 여기서, 셀(920, 930)의 구조는 앞선 도 1 내지 도 8에서 상세히 설명하였다.
아울러, 복수의 셀(920, 930) 중 임의의 두 개의 셀은 물리적으로 서로 분리되어 있다. 다르게 표현하면, 복수의 셀(920, 930) 중 임의의 두 개의 셀은 서로 접촉하지 않는 것이다. 이를 위해, 임의의 두 개의 셀 사이에 절연층(940)을 배치하는 것이 가능하다.
예를 들어, 도 9와 같이 기판(100)의 제 1 영역(900)에 복수의 제 1 셀(920)이 배치되고, 기판(100)의 제 1 영역(900)과 나란한 제 2 영역(910)에 복수의 제 2 셀(930)이 배치될 수 있다. 여기서, 제 1 영역(900)에 배치되는 복수의 제 1 셀(920)을 제 1 셀 그룹(Cell Group 1, G1)이라 하고, 제 2 영역(910)에 배치되는 복수의 제 2 셀(930)을 제 2 셀 그룹(Cell Group 2, G2)이라 하는 것이 가능하다.
아울러, 제 1 영역(900)과 제 2 영역(910)의 사이에는 절연층(940)이 배치될 수 있는 것이다.
또한, 제 1 셀 그룹(G1)에 포함된 복수의 셀, 즉 복수의 제 1 셀(920)들은 전기적으로 서로 직렬로 연결될 수 있고, 아울러 제 2 셀 그룹(G2)에 포함된 복수의 셀, 즉 복수의 제 2 셀(930)들도 전기적으로 서로 직렬로 연결될 수 있다.
이처럼, 하나의 기판(100)에 배치되는 복수의 셀들을 적어도 2개의 셀 그룹 으로 나누고, 각각의 그룹에 포함된 셀들을 전기적으로 서로 직렬로 연결하게 되면 출력 전압의 조절이 용이할 수 있다. 여기서, 각각의 셀 그룹은 각각 복수의 셀들을 포함할 수 있다.
또한, 서로 다른 그룹에 포함된 셀들은 전기적으로 서로 병렬 연결될 수 있다. 즉, 임의의 두 개의 셀 그룹을 전기적으로 서로 병렬로 연결하는 것이다.
기판(100)에 배치된 셀(920, 930)들의 길이 방향과 교차하는 방향(P)으로 절단한 단면의 형상을 살펴보면 아래와 같다.
도 10을 살펴보면, 제 1 영역(900)에 배치되는 복수의 제 1 셀(920)들은 전기적으로 서로 직렬로 연결되고, 제 2 영역(910)에 배치되는 복수의 제 2 셀(930)들도 전기적으로 서로 직렬로 연결되는 것을 알 수 있다.
예를 들어, 제 1 영역(900)에 배치되는 복수의 제 1 셀(920) 중 제 1-1 셀(A)의 제 2 전극(140)은 제 1-1 셀(A)에 인접한 제 1-2 셀(B)의 제 1 전극(110)과 전기적으로 연결될 수 있다. 여기서, 제 1 전극(110)은 전면전극이고, 제 2 전극(140)은 후면전극이므로, 제 1-1 셀(A)과 제 1-2 셀(B)이 전기적으로 서로 직렬 연결된 것이다.
아울러, 제 2 영역(910)에 배치되는 복수의 제 2 셀(930) 중 제 2-1 셀(C)의 제 1 전극(110)은 제 2-1 셀(C)에 인접한 제 2-2 셀(D)의 제 2 전극(140)과 전기적으로 연결될 수 있다. 이에 따라, 제 2-1 셀(C)과 제 2-2 셀(D)이 전기적으로 서로 직렬 연결된 것이다.
이를 다르게 표현하면, 복수의 셀 중 연속적으로 배치되는 임의의 4개의 셀(A, B, C, D)을 가정하면, A 셀의 제 1 전극(110)과 B 셀의 제 2 전극(140)은 전기적으로 연결되거나 또는 A 셀의 제 2 전극(140)과 B 셀의 제 1 전극(110)은 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, C 셀의 제 1 전극(110)과 D 셀의 제 2 전극(140)은 전기적으로 연결되거나 또는 C 셀의 제 2 전극(140)과 D 셀의 제 2 전극(140)은 전기적으로 연결될 수 있는 것이다. 또한, B 셀의 제 1 전극(110)과 C 셀의 제 2 전극(140)은 분리되고, B 셀의 제 2 전극(140)과 C 셀의 제 1 전극(110)도 분리되는 것이다.
한편, 제 1 셀(920)과 제 2 셀(930)을 보다 효과적으로 전기적으로 분리하기 위해 제 1-2 셀(B)과 제 2-1 셀(C) 사이의 간격(d1)을 충분히 확보할 필요가 있다. 이를 위해, 제 1-2 셀(b)의 제 2 전극(140)과 제 2-1 셀(c) 제 2 전극(140) 사이 간격(d1)을 제 1-1 셀(A)의 제 2 전극(140)과 제 1-2 셀(B)의 제 2 전극(140) 사이 간격(d2) 및 제 2-1 셀(C)의 제 2 전극(140)과 제 2-2 셀(D)의 제 2 전극(140) 사이 간격(d3)보다 크게 하는 것이 바람직할 수 있다. 또는, 제 1-2 셀(b)의 제 1 전극(110)과 제 2-1 셀(c) 제 1 전극(110) 사이 간격(d1)을 제 1-1 셀(A)의 제 1 전극(110)과 제 1-2 셀(B)의 제 1 전극(110) 사이 간격(d4) 및 제 2-1 셀(C)의 제 1 전극(110)과 제 2-2 셀(D)의 제 1 전극(110) 사이 간격(d5)보다 크게 하는 것이 바람직할 수 있다.
한편, 제 1-2 셀(B)과 제 2-1 셀(C) 사이의 간격(d1)이 과도하게 큰 경우에는 하나의 기판(100)에 배치할 수 있는 셀의 개수가 감소할 수 있다. 따라서 제 1-2 셀(B)의 제 1 전극(110)과 제 2-1 셀(C)의 제 1 전극(110) 사이 간격(d1) 또는 제 1-2 셀(B)의 제 2 전극(140)과 제 2-1 셀(C)의 제 2 전극(140) 사이 간격(d1)은 하나의 셀의 폭보다 더 작은 것이 바람직할 수 있다. 예컨대, 제 1-2 셀(B)의 제 1 전극(110)과 제 2-1 셀(C)의 제 1 전극(110) 사이 간격(d1) 또는 제 1-2 셀(B)의 제 2 전극(140)과 제 2-1 셀(C)의 제 2 전극(140) 사이 간격(d1)은 제 1-1, 1-2, 2-1, 2-2 셀(A, B, C, D)의 폭(W3, W1, W2, W4) 또는 제 1 셀(920) 또는 제 2 셀(930)의 최소 폭보다 더 작은 것이 바람직할 수 있는 것이다. 또는, 제 1-2 셀(B)의 제 1 전극(110)과 제 2-1 셀(C)의 제 1 전극(110) 사이 간격(d1) 또는 제 1-2 셀(B)의 제 2 전극(140)과 제 2-1 셀(C)의 제 2 전극(140) 사이 간격(d1)은 제 1 전극(110)의 선폭(W10, W20, W30, W40)보다 작거나 제 2 전극(140)의 선폭보다 작은 것이 바람직할 수 있다. 또는, 제 1-2 셀(B)의 제 1 전극(110)과 제 2-1 셀(C)의 제 1 전극(110) 사이 간격(d1) 또는 제 1-2 셀(B)의 제 2 전극(140)과 제 2-1 셀(C)의 제 2 전극(140) 사이 간격(d1)은 제 1 전극(110)의 최소 선폭 및 제 2 전극(140)의 최소 선폭 중 적어도 하나 보다 작을 수 있다.
한편, 도 10에서는 제 1-2 셀(B)의 제 1 전극(110)과 제 2-1 셀(C)의 제 1 전극(110) 사이 간격(d1) 또는 제 1-2 셀(B)의 제 2 전극(140)과 제 2-1 셀(C)의 제 2 전극(140) 사이 간격(d1)이 서로 동일한 것으로 설명하고 있지만, 이와는 다르게 제 1-2 셀(B)의 제 1 전극(110)과 제 2-1 셀(C)의 제 1 전극(110) 사이 간격이 제 1-2 셀(B)의 제 2 전극(140)과 제 2-1 셀(C)의 제 2 전극(140) 사이 간격이 서로 다른 경우도 가능할 수 있다.
한편, 기판(100)에 배치된 복수의 셀 중 적어도 하나의 셀의 제 1 전극(110) 의 선폭은 다른 셀의 제 1 전극(110)의 선폭과 다를 수 있다.
예를 들면, 도 10 내지 도 11과 같이, 제 1-2 셀(B)의 제 1 전극(110)의 일측은 제 1-1 셀(A)의 제 2 전극(140)과 연결되어야 하며, 제 1-2 셀(B)의 제 1 전극(110)의 타측은 절연층(940)에 접할 수 있다. 아울러, 제 2-1 셀(C)의 제 1 전극(110)의 일측은 제 2-2 셀(D)의 제 2 전극(140)과 연결되어야 하며, 제 2-1 셀(C)의 제 1 전극(110)의 타측은 절연층(940)에 접할 수 있다. 따라서 제 1-2 셀(B)의 제 1 전극(110) 및 제 2-1 셀(C)의 제 1 전극(110) 중 적어도 하나의 선폭(W10, W20)은 제 1-1 셀(A) 및 제 2-2 셀(D)의 선폭(W30, W40)보다 넓을 수 있다.
기판(100)에 배치된 복수의 셀의 광전변환층(1000)의 폭은 실질적으로 서로 동일한 것이 바람직할 수 있다. 이러한 경우, 각각의 셀의 광전변환층(1000)에서 발생하는 전류 및 전압의 크기가 실질적으로 동일할 수 있어서 전력 생산성의 저하를 방지할 수 있다.
예를 들어, 복수의 셀 중 임의의 X 셀의 광전변환층(1000)의 폭이 다른 셀의 광전변환층(1000)의 폭에 비해 작은 경우에는, X 셀의 광전변환층(1000)이 생산하는 전류의 크기가 다른 셀의 광전변환층(1000)이 생산한 전류의 크기에 비해 더 작아질 수 있고, 이에 따라 박막 태양전지 모듈의 전력 생산성이 저하될 수 있는 것이다. 따라서 기판(100)에 배치되는 복수의 셀의 폭을 실질적으로 동일하게 하는 것이 바람직할 수 있는 것이다.
한편, 본 발명에 따른 박막 태양전지 모듈의 제조 과정에서는 임의의 연속하 는 2개의 셀(도 10에서 제 1-2 셀(B)과 제 2-1 셀(C))을 물리적으로 분리하는 공정이 추가로 실시되어야 한다(제조 공정에 대해서는 이하에서 상세히 설명한다). 아울러, 임의의 2개의 셀을 분리하는 공정의 정밀도가 충분히 높은 경우에도 다양한 요인들에 의해 공정 오차가 발생할 수 있고, 이에 따라 물리적으로 분리되는 임의의 2개의 셀 중 적어도 하나의 광전변환부(1000)의 폭이 다른 셀의 광전변환부(1000)의 폭보다 작아질 가능성이 있다.
따라서 공정 오차를 고려할 때, 물리적으로 분리되는 임의의 2개의 셀 중 적어도 하나의 광전변환부(1000)의 폭을 다른 셀의 광전변환부(1000)의 폭보다 넓게 하는 것이 바람직할 수 있다.
예를 들면, 도 10과 같이, 제 1-2 셀(B)의 광전변환부(1000)의 폭(W1) 및 제 2-1 셀(C)의 광전변환부(1000)의 폭(W2) 중 적어도 하나를 제 1-1 셀(A)의 광전변환부(1000)의 폭(W3) 및 제 2-2 셀(D)의 광전변환부(1000)의 폭(W4) 보다 넓게 할 수 있다. 이처럼, 기판(100)에 배치된 복수의 셀 중 적어도 하나의 셀의 광전변환층(1000)의 폭은 다른 셀의 광전변환층(1000)의 폭과 다를 수 있는 것이다.
또한, 도 10과 같이, 제 1 영역(900)에 배치되는 복수의 제 1 셀(920) 중 제 1-1 셀(A)과 제 1-2 셀(B)의 형상은 서로 다를 수 있다. 아울러, 제 2 영역(910)에 배치되는 복수의 제 2 셀(930) 중 제 2-1 셀(C)과 제 2-2 셀(D)의 형상은 서로 다를 수 있다.
예컨대, 제 1-1 셀(A)의 경우에는 인접하는 양쪽의 두 개의 제 1 셀(920)과 전기적으로 연결되는 구조를 갖는 반면에, 제 1-2 셀(B)의 경우에는 인접하는 제 1-1 셀(A)과는 전기적으로 연결되지만, 인접하는 제 2-1 셀(C)과는 물리적으로 분리되기 때문에 제 1-1 셀(A)과 제 1-2 셀(B)의 형상은 서로 다를 수 있는 것이다. 아울러, 제 2-1 셀(C)과 제 2-2 셀(D)의 경우도 마찬가지이다.
또한, 제 1 영역(900)에 배치되는 제 1 셀(920)과 제 2 영역(910)에 배치되는 제 2 셀(930)은 서로 대칭일 수 있다. 예를 들면, 제 1-1 셀(A)은 제 2-2 셀(D)과 서로 X축 대칭일 있고, 제 1-2 셀(B)은 제 2-1 셀(C)과 X축 대칭일 수 있다. 여기서 대칭의 의미는 수학적으로 100% 대칭 형상을 갖는 것으로 볼 수도 있으며, 이와는 다르게 두 개의 셀의 형상이 대칭의 경향성을 갖는 것으로 볼 수 있다. 예를 들면, 제 1-2 셀(B)의 제 1 전극(110)은 기판(100)의 일측을 향하는 방향으로 제 2 전극(140)보다 더 연장되고, 제 2-1 셀(C)의 제 1 전극(110)은 기판(100)의 일측과 대응되는 타측을 향하는 방향으로 제 2 전극(140)보다 더 연장되는 것이다.
아울러, 도 11과 같이, 제 1 셀(920)과 제 2 셀(930)의 접촉을 방지하기 위해 제 1 영역(900)에 배치되는 제 1 셀(920) 중 제 2 셀(930)에 가장 근접한 제 1 셀(920), 즉 제 1-2 셀(B)과 제 2 영역(910)에 배치되는 제 2 셀(930) 중 제 1 셀(920)에 가장 근접한 제 2 셀(930), 즉 제 2-1 셀(C)의 사이에는 절연층(940)을 배치될 수 있다.
이러한 절연층(940)은 합성수지 재질로 구성될 수 있다. 예를 들면, 절연층(940)은 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA, ethylene vinyl acetate), 폴리비닐부티랄, 에틸렌초산비닐 부분 산화물, 규소 수지, 에스테르계 수지, 올레핀계 수지 등 으로 이루어질 수 있다.
아울러, 절연층(940)은 제 1 셀(920)과 제 2 셀(930)의 사이 영역 뿐 아니라, 제 1 셀(920)의 상부 및 제 2 셀(930)의 상부에도 배치될 수 있다. 이러한 경우에는, 절연층(940)은 습기 침투로 인한 제 1 전극(110) 및 제 2 전극(140)의 부식 등을 방지하고 제 1, 2 셀(920, 930)을 오염 및 충격으로부터 보호할 수 있다. 이러한 절연층(940)은 라미네이팅(Laminating) 공법을 이용하여 형성될 수 있다.
앞선, 도 10에 따른 박막 태양전지 모듈의 제조 방법의 일례를 살펴보면 아래와 같다.
도 12를 살펴보면, (a)와 같이 기판(100)에 제 1 전극 재료층(1200)을 형성할 수 있다.
이후, (b)와 같이 제 1 전극 재료층(1200)의 일부를 식각할 수 있다. 예를 들면, 소정의 패턴에 따라 제 1 전극 재료층(1200)에 레이저(Laser) 광을 가하여 제 1 전극 재료층(1200)의 일부를 제거할 수 있다. 이에 따라, 제 1 전극 재료층(1200)에는 기판(100)이 노출되는 부분(1210)이 형성될 수 있다.
여기서, 패터닝(Patterning)되어 형성된 제 1 전극 재료층(1200)의 제 1 부분(1201)의 폭은 다른 부분들의 폭에 비해 더 넓을 수 있다. 이는 임의의 2개의 셀이 서로 접촉하지 않으면서도 그의 폭이 과도하게 작아지지 않도록 하기 위해서이다.
이후, (c)와 같이 패터닝된 제 1 전극 재료층(1200)의 상부에 광전변환재료층(1220)을 형성할 수 있다. 이러한 광전변환재료층(1220)은 p-i-n 반도체 재질을 차례로 증착하는 방법으로 형성될 수 있다.
이후, (d)와 같이 광전변환재료층(1220)의 일부를 소정 패턴에 따라 식각할 수 있다. 이에 따라, 광전변환재료층(1220)에는 제 1 전극 재료층(1200)의 일부가 노출되는 부분(1230)이 형성될 수 있다.
이후, 도 13의 (e)와 같이 패터닝된 광전변환재료층(1220)의 상부에 제 2 전극 재료층(1340)을 형성할 수 있다.
이후, (f)와 같이 제 2 전극 재료층(1340)의 일부를 식각할 수 있다. 예를 들면, 레이저 광을 제 2 전극 재료층(1340)에 가하여 소정의 패턴이 형성되도록 할 수 있다.
여기서, 제 2 전극 재료층(1340)에는 제 1 전극 재료층(1200)의 일부가 노출되는 부분(1350)이 형성될 수 있으며, 아울러 기판(100)의 일부가 노출되는 부분(1360)이 형성될 수 있다.
상기한 도 12 내지 도 13과 같은 방법을 통해 복수의 셀들이 서로 직렬로 연결할 수 있으며, 아울러 복수의 셀 중 임의의 2개의 셀을 서로 접촉하지 않도록 분리할 수 있는 것이다.
또한, 도 14와 같이, 기판(100)에 배치되는 복수의 셀들을 동일한 패턴으로 배열하는 것이 가능하다. 이하에서는 앞선 도 10 내지 도 13에서 상세히 설명한 부분에 대한 설명은 생략하기로 한다.
예를 들면, 복수의 셀 중 연속적으로 배치되는 임의의 4개의 셀(A, B, C, D)을 가정하면, A 셀의 제 2 전극(140)과 B 셀의 제 1 전극(110)은 전기적으로 연결 되고, C 셀의 제 2 전극(140)과 D 셀의 제 2 전극(140)은 전기적으로 연결될 수 있는 것이다. 또한, B 셀의 제 1 전극(110)과 C 셀의 제 2 전극(140)은 분리되고, B 셀의 제 2 전극(140)과 C 셀의 제 1 전극(110)도 분리되는 것이다. 즉, 제 1 영역(900)에 배치되는 제 1 셀(920)들과 제 2 영역(910)에 배치되는 제 2 셀(930)을 모두 동일한 패턴으로 배열하는 것이다. 제 1 영역(900)에 배치되는 제 1 셀(920)들과 제 2 영역(910)에 배치되는 제 2 셀(930)을 서로 다른 방향으로 배치하는 경우의 일례가 도 10에 개시되어 있다.
이러한 경우에도, 제 1 영역(900)에 배치되는 복수의 제 1 셀(920)들은 전기적으로 서로 직렬로 연결되고, 제 2 영역(910)에 배치되는 복수의 제 2 셀(930)들도 전기적으로 서로 직렬로 연결될 수 있다.
아울러, 제 1 영역(900)에 배치되는 복수의 제 1 셀(920) 중 제 1-1 셀(A)과 제 1-2 셀(B)의 형상은 서로 다를 수 있다. 아울러, 제 2 영역(910)에 배치되는 복수의 제 2 셀(930) 중 제 2-1 셀(C)과 제 2-2 셀(D)의 형상은 서로 다를 수 있다.
예컨대, 제 1-1 셀(A)의 경우에는 인접하는 양쪽의 두 개의 제 1 셀(920)과 전기적으로 연결되는 구조를 갖는 반면에, 제 1-2 셀(B)의 경우에는 인접하는 제 1-1 셀(A)과는 전기적으로 연결되지만, 인접하는 제 2-1 셀(C)과는 물리적으로 분리되기 때문에 제 1-1 셀(A)과 제 1-2 셀(B)의 형상은 서로 다를 수 있는 것이다.
아울러, 제 2-1 셀(C)과 분리되는 공정으로 인해, 제 1-2 셀(B)은 자신의 제 2 전극(140)과는 연결되지만 제 2-1 셀(C)의 제 2 전극(140) 및 제 1 전극(110)과 는 연결되지 않는 제 3 전극(1400)을 포함할 수 있다. 이러한 제 3 전극(1400)의 선폭은 제 1 전극(110) 및 제 2 전극(140)의 선폭보다 작을 수 있다.
아울러, 제 2-1 셀(C)과 분리되는 공정으로 인해 제 1-2 셀(B)의 제 1 전극(110)과 제 2-1 셀(C)의 제 1 전극(110) 사이 간격(d11)은 제 1-2 셀(B)의 제 2 전극(140)과 제 2-1 셀(C)의 제 2 전극(140) 사이 간격(d10)보다 클 수 있다.
제 2-1 셀(C)과 분리되는 공정으로 인해 제 1-2 셀(B)의 제 1 전극(110)과 제 2-1 셀(C)의 제 1 전극(110) 사이 간격(d11)은 제 1-1 셀(A)의 제 1 전극(110)과 제 1-2 셀(B)의 제 1 전극(110)간의 간격(d40) 및 제 2-1 셀(C)의 제 1 전극(110)과 제 2-2 셀(D)의 제 1 전극(110)간의 간격(d50)보다 클 수 있다.
제 2-1 셀(C)과 분리되는 공정으로 인해 제 1-2 셀(B)의 제 1 전극(110)의 선폭(W21) 및 제 2-1 셀(C)의 제 1 전극(110)이 선폭(W22) 중 어느 하나는 제 1-1 셀(A)의 제 1 전극(110)의 선폭(W23) 및 제 2-2 셀(D)의 제 1 전극(110)의 선폭(W24)보다 작을 수 있다. 예를 들면, 도 14의 경우와 같이 제 2-1 셀(C)의 제 1 전극(110)이 선폭(W22)이 제 1-1 셀(A)의 제 1 전극(110)의 선폭(W23) 및 제 2-2 셀(D)의 제 1 전극(110)의 선폭(W24)보다 작을 수 있다. 이러한 경우에는, 제 2-1 셀(C)의 제 1 전극(110)이 선폭(W22)이 제 1-2 셀(B)의 제 1 전극(110)의 선폭(W21)보다도 더 작을 수 있다.
또한, 제 1-2 셀(B)과 제 2-1 셀(C)이 접촉하는 것을 방지하기 위해 제 1-2 셀(B)의 제 2 전극(140)과 제 2-1 셀(C)의 제 2 전극(140) 사이 간격(d10)을 제 1-1 셀(A)의 제 2 전극(140)과 제 1-2 셀(B)의 제 2 전극(140)간의 간격(d20) 및 제 2-1 셀(C)의 제 2 전극(140)과 제 2-2 셀(D)의 제 2 전극(140)간의 간격(d30)보다 크게 하는 것이 바람직할 수 있다.
또한, 전력 생산성의 저하를 방지하기 위해 제 1 영역(900)과 제 2 영역(910)의 경계 부분에 서로 인접하게 배치되는 제 1-2 셀(B)의 광전변환부(1000)의 폭(W11) 및 제 2-1 셀(C)의 광전변환부(1000)의 폭(W12) 중 적어도 하나는 제 1-1 셀(A)의 광전변환부(1000)의 폭(W13) 및 제 2-2 셀(D)의 광전변환부(1000)의 폭(W14)보다 크게 하는 것이 바람직할 수 있다. 이는, 제 1-2 셀(B) 및 제 2-1 셀(C)을 분리하는 공정에서의 공정 오차 등의 원인으로 인해 제 1-2 셀(B)의 광전변환부(1000)의 폭(W11) 및 제 2-1 셀(C)의 광전변환부(1000)의 폭(W12) 중 적어도 하나가 다른 셀의 광전변환부(1000)의 폭에 비해 과도하게 작아지는 것을 방지하기 위해서이다.
앞선, 도 14에 따른 박막 태양전지 모듈의 제조 방법의 일례를 살펴보면 아래와 같다.
도 15를 살펴보면, (a)와 같이 기판(100)에 제 1 전극 재료층(1200)을 형성하고, 이후 제 1 전극 재료층(1200)의 일부를 식각할 수 있다.
이후, (b)와 같이 패터닝된 제 1 전극 재료층(1200)의 상부에 광전변환재료층(1220)을 형성하고, 광전변환재료층(1220)의 일부를 소정 패턴에 따라 식각할 수 있다.
여기서, 제 1 영역과 제 2 영역 사이에 배치되는 셀에 대응되는 광전변환재료층(1220)의 폭(W31)을 다른 부분에 비해 더 넓게 패터닝할 수 있다. 아울러, 제 1 영역과 제 2 영역 사이에 배치되는 셀에 대응되는 제 1 전극 재료층(1520)의 선폭도 다른 부분에 비해 더 넓게 패터닝할 수 있다. 이는, 이후의 셀 분리 공정에서 제 1 영역과 제 2 영역 사이에 배치되는 셀의 광전변환부의 폭이 과도하게 작아지는 것을 방지하기 위해서이다. 이러한 공정을 통해 이후에 형성될 제 2-1 셀(C)의 광전변환부(1000)의 폭(W12)이 다른 셀들의 광전변환부(1000)의 폭보다 작아지는 것을 방지할 수 있다. 여기서는, 제 2-1 셀(C)의 경우만을 예로 들어 설명하고 있지만, 제 1 영역과 제 2 영역의 경계 부분에 배치되는 다른 셀, 즉 제 1-2 셀(B)의 경우에도 제 2-1 셀(C)과 동일하게 적용될 수 있다.
이후, (c)와 같이 패터닝된 광전변환재료층(1220)의 상부에 제 2 전극 재료층(1340)을 형성할 수 있다.
이후, (d)와 같이 제 2 전극 재료층(1340)의 일부를 식각할 수 있다. 예를 들면, 레이저 광을 제 2 전극 재료층(1340)에 가하여 소정의 패턴이 형성되도록 할 수 있다.
이러한 공정에서 제 2 전극 재료층(1340)에는 제 1 전극 재료층(1200)의 일부가 노출되는 부분이 형성될 수 있으며, 아울러 기판(100)의 일부가 노출되는 부분(1510)이 형성될 수 있다. 여기서, 기판(100)의 일부가 노출되는 부분(1510)이 형성할 때는 제 2 전극 재료층(1340), 광전변환재료층(1220) 및 제 1 전극 재료층(1200)이 모두 식각될 수 있도록 레이저 광의 세기를 증가시키거나 혹은 레이저 광을 조사하는 시간을 증가시킬 수 있다.
상기한 도 15와 같은 방법을 통해 복수의 셀들이 서로 직렬로 연결할 수 있 으며, 아울러 복수의 셀 중 임의의 2개의 셀을 서로 접촉하지 않도록 분리할 수 있는 것이다.
한편, 각각의 셀 그룹에 포함된 셀들은 전기적으로 서로 직렬 연결되고, 서로 다른 그룹에 포함된 셀들은 전기적으로 서로 병렬 연결될 수 있다. 다르게 표현하면, 하나의 기판(100)에는 서로 병렬로 연결되는 셀 그룹들이 형성되는 것이다.
이를 위해, 각각의 셀 그룹의 최외곽 셀들에는 각각 금속 전극을 연결하고, 아울러 서로 다른 셀 그룹에 배치되는 금속 전극을 전기적으로 연결하는 버스 바 전극(Bus Bar Electrode)을 배치하는 것이 가능하다. 여기서, 금속 전극은 셀들과 Junction Box(JㆍB, 1660)와의 연결을 위한 리본(Ribbon) 전극이라고 할 수 있다.
예를 들면, 도 16과 같이 제 1 영역(900)에 배치되는 제 1 셀(920)들은 서로 직렬로 연결하고, 제 2 영역(910)에 배치되는 제 2 셀(930)들을 서로 직렬로 연결하면서도, 제 1 셀(920)들과 제 2 셀(930)들은 병렬로 연결할 수 있다.
아울러, 제 1 영역(900)에 배치되는 최외곽 제 1 셀(920) 중 제 2 영역(910)과 가장 멀리 떨어진 제 1-1 최외곽셀(921)에는 제 1 금속 전극(1600)을 배치하고, 제 1 영역(900)에 배치되는 최외곽 제 1 셀(920) 중 제 2 영역(910)과 가장 근접한 제 1-2 최외곽셀(922)에는 제 2 금속 전극(1610)을 배치할 수 있다. 또한, 제 2 영역(910)에 배치되는 최외곽 제 2 셀(930) 중 제 1 영역(900)과 가장 근접한 제 2-1 최외곽셀(931)에는 제 3 금속 전극(1620)을 배치하고, 제 2 영역(910)에 배치되는 최외곽 제 2 셀(930) 중 제 1 영역(900)과 가장 멀리 떨어진 제 2-2 최외곽 셀(932)에는 제 4 금속 전극(1630)을 배치할 수 있다.
이와 같이, 적어도 하나의 금속 전극은 임의의 두 개의 셀 사이에 배치되는 것이 가능할 수 있다. 예컨대, 도 16의 제 2 금속 전극(1610) 및 제 3 금속 전극(1620)은 하나의 기판(100)에 배치되는 최외곽셀에 배치되지 않고, 임의의 두 개의 셀 사이에 배치되는 것이다.
또한, 제 1 금속 전극(1600)과 제 3 금속 전극(1620)을 전기적으로 연결하기 위해 제 1 버스 바 전극(1640)을 배치하고, 제 2 금속 전극(1610)과 제 4 금속 전극(1630)을 전기적으로 연결하기 위해 제 2 버스 바 전극(1650)을 배치할 수 있다. 여기서, 제 1, 2 버스 바 전극(1640, 1650)은 각각 서로 다른 극성을 갖는 금속 전극들을 서로 연결할 수 있다. 예를 들면, 도 17의 경우와 같이 제 1 금속 전극(1600)과 제 3 금속 전극(1620)은 양(+)극성을 갖고, 제 2 금속 전극(1610)과 제 4 금속 전극(1630)이 음(-)극성을 갖는 경우, 제 1 버스 바 전극(1640)이 제 1 금속 전극(1600)과 제 3 금속 전극(1620)을 연결하고, 제 2 버스 바 전극(1650)이 제 2 금속 전극(1610)과 제 4 금속 전극(1630)을 연결하는 것이 가능한 것이다.
이와 같은 방식으로 제 1 버스 바 전극(1640)과 제 2 버스 바 전극(1650)을 이용하여 제 1, 2, 3, 4 금속 전극(1600, 1610, 1620, 1630)을 연결하게 되면, 제 1 버스 바 전극(1640)과 제 2 버스 바 전극(1650)은 제 1 셀(920) 및 제 2 셀(930)의 길이 방향으로 서로 중첩(Overlap)되는 부분을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 박막 태양전지 모듈에서는 하나의 기판(100)에 대응되는 동일 극성의 금속 전극은 복수개인 것이 가능한 것이다.
도 16에서는 제 1 영역(900)에 배치되는 제 1 셀(920) 중 최외곽에 배치되는 2개의 제 1 셀(920)에 제 1, 2 금속 전극(1600, 1610)을 배치하고, 아울러 제 2 영역(910)에 배치되는 제 2 셀(930) 중 최외곽에 배치되는 2개의 제 2 셀(930)에 제 3, 4 금속 전극(1620, 1630)을 배치하는 경우만을 도시하고 있지만, 각각의 영역에서 최외곽 셀이 아닌 다른 셀에 금속 전극을 배치하는 경우도 가능할 수 있다.
아울러, 제 1 영역(900)에 배치되는 어느 하나의 금속 전극과 제 2 영역(910)에 배치되는 어느 하나의 금속 전극은 Junction Box(1660)와 전기적으로 연결될 수 있다. 여기서, Junction Box(1660)는 박막 태양전지 모듈의 셀들이 생산한 전력을 수집할 수 있으며, 이를 위해 바이패스 다이오드(By-pass diode), 케이블(Cable) 및 커넥터(Connector)를 포함할 수 있다.
이처럼, 하나의 기판(100)에 서로 병렬로 연결되는 복수의 셀 그룹들을 배치하게 되면, 출력 전압의 조정이 용이할 수 있다.
만약, 도 22의 비교예와 같이 하나의 기판(100)에 형성되는 모든 셀들을 직렬로 연결하는 경우를 가정하여 보자.
이러한 경우에는 도 22와 같이, 복수의 셀(2200) 중 어느 하나에 제 1 금속 전극(2210)을 배치하고, 다른 하나에 제 2 금속 전극(2220)을 배치할 수 있다. 아울러, 제 1 금속 전극(2210)과 제 2 금속 전극(2220)을 통해 Junction Box(2230)로 셀(2200)들이 생산한 전력을 수집할 수 있다.
도 22와 같은 구조에서는 출력 전압은 각각의 셀(2200)들이 생산한 전압의 합이 된다. 따라서 출력 전압을 조정하기 위해서는 각각의 셀(2200)의 폭을 조절 해야만 한다. 이러한 경우에는 출력 전압에 따라 각각 다른 박막 태양전지 모듈을 제조해야만 한다.
반면에, 도 16과 같이 하나의 기판(100)에 형성된 복수의 셀 중 제 1 셀(920)들과 제 2 셀(930)들을 병렬로 연결하게 되면 셀의 폭을 조절하지 않고서도 출력 전압을 다양하게 변경할 수 있다. 예를 들어, 하나의 셀이 생산하는 전압이 2V라고 가정하면, 12V의 출력 전압을 획득하기 위해 총 6개씩의 셀들을 직렬로 연결하여 하나의 셀 그룹을 형성하고, 아울러 복수의 셀 그룹들을 서로 병렬로 연결하는 것이 가능한 것이다.
이처럼, 하나의 기판(100)에서 복수의 셀 그룹을 병렬로 연결함에 따라 12V, 24V, 48V 등 다양한 출력 전압의 획득이 가능함으로써 독립형 시스템(Off-Grid)에 적용하는 것이 용이하다는 장점도 획득할 수 있다.
아울러, 도 16과 같이 복수의 셀 그룹을 서로 병렬로 연결하는 경우에는 각각의 셀 그룹에 포함된 셀의 개수가 동일한 것이 바람직할 수 있다. 또는, 제조 공정, 제조 장비 등의 요건을 고려하면 임의의 두 개의 셀 그룹에 포함되는 셀의 개수는 다른 것도 가능할 수 있다.
한편, 앞선 도 2 내지 도 3의 이중접합(Double Junction) 박막 태양전지의 경우는 도 1 내지 도 2의 단일접합(Single Junction) 박막 태양전지에 비해 출력 전압이 높다. 아울러, 도 5 내지 도 8의 삼중접합(Triple Junction) 박막 태양전지의 경우에는 출력 전압이 더 상승할 수 있다.
따라서 이중접합 및 삼중접합 박막 태양전지와 같이 복수개의 광전변환부가 적층되는 경우에는 상대적으로 높은 전압을 출력하는 것은 용이하나, 상대적으로 낮은 전압을 출력하는 것은 단일접합 박막 태양전지에 비해 어려울 수 있다.
따라서 이중접합 및 삼중접합 박막 태양전지와 같이 복수개의 광전변환부가 적층되는 경우에는 하나의 기판(100)에 배치되는 복수의 셀들을 각각 복수의 셀을 포함하는 복수의 셀 그룹으로 분할하는 것이 출력 전압 조정의 측면에서 더욱 유리할 수 있다.
한편, 도 18과 같이 하나의 버스 바 전극이 서로 인접하는 두 개의 금속 전극을 연결하는 것도 가능할 수 있다.
이러한 경우에는, 도 19와 같이 제 1 영역(900)에 배치되는 최외곽 제 1 셀(920) 중 제 2 영역(910)과 가장 멀리 떨어진 제 1-1 최외곽셀(921)에 배치되는 제 1 금속 전극(1600)과 제 2 영역(910)에 배치되는 최외곽 제 2 셀(930) 중 제 1 영역(900)과 가장 멀리 떨어진 제 2-2 최외곽셀(932)에는 제 4 금속 전극(1630)을 제 1 버스 바 전극(1900)이 연결할 수 있다. 또한, 제 1 영역(900)에 배치되는 최외곽 제 1 셀(920) 중 제 2 영역(910)과 가장 근접한 제 1-2 최외곽셀(922)에 배치되는 제 2 금속 전극(1610)과 제 2 영역(910)에 배치되는 최외곽 제 2 셀(930) 중 제 1 영역(900)과 가장 근접한 제 2-1 최외곽셀(931)에 배치되는 제 3 금속 전극(1620)을 제 2 버스 바 전극(1910)이 연결할 수 있다.
이러한 경우는 앞선 도 10과 같이 제 1 영역(900)에 배치되는 제 1 셀(920)과 제 2 영역(910)에 배치되는 제 2 셀(930)의 배열이 서로 반대인 경우에 가능할 수 있다.
또는, 도 20과 같이 복수의 셀 그룹에서 각각 생산한 전력을 각각 회수하기 위해 복수의 Junction Box(2000, 2010)을 배치하는 경우도 가능할 수 있다.
예를 들면, 도 20과 같이 제 1 셀(920)들이 생산한 전력을 제 1 Junction Box(JㆍB1, 2000)가 회수하고, 제 2 셀(930)들이 생산한 전력을 제 2 Junction Box(JㆍB2, 2010)가 회수하는 것이 가능한 것이다.
이를 위해, 제 1 Junction Box(2000)는 제 1 금속 전극(1600)과 제 2 금속 전극(1610)에 연결되고, 제 2 Junction Box(2010)는 제 3 금속 전극(1620)과 제 4 금속 전극(1630)에 연결될 수 있다.
아울러, 도 20과 같이 각각의 셀 그룹에서 생산한 전력을 각각 회수하는 경우에는 셀 그룹들을 서로 병렬로 연결할 필요가 없고, 이에 따라 금속 전극들을 연결하는 버스 바 전극이 생략될 수 있다.
또한, 도 20과 같은 경우에는 도 21과 같이 복수의 셀 그룹 중 적어도 하나의 셀 그룹의 셀의 개수는 다른 셀 그룹의 셀의 개수와 다른 경우에 적용되는 것이 바람직할 수 있다.
예를 들어, 하나의 셀이 생산하는 전압이 2V이고, 제 1 셀 그룹에 포함된 제 1 셀(920)의 개수가 24개이고, 제 2 셀 그룹에 포함된 제 2 셀(930)의 개수가 12개인 경우에는 48V의 전압과 24V의 전압을 함께 획득할 수 있다.
이와 같이, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 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 전술한 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.
도 1 내지 도 8은 박막 태양전지에 대해 설명하기 위한 도면; 및
도 9 내지 도 22는 본 발명에 따른 박막 태양전지 모듈에 대해 설명하기 위한 도면이다.
Claims (30)
- 기판; 및 상기 기판에 접촉하여 배치되는 복수의 셀(Cell);을 포함하고,상기 셀은 제 1 전극; 제 2 전극; 및 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 배치되는 광전 변환층;을 포함하고,상기 기판에 접촉하여 형성된 상기 복수의 상기 셀 중 인접하는 임의의 두 개의 셀은 물리적으로 분리되어 제1 그룹과 제2 그룹으로 나뉘고,상기 제1 그룹의 최외곽 셀 중 어느 하나는 상기 제2 그룹의 최외곽 셀 중 어느 하나와 제1 버스바 전극을 통하여 전기적으로 연결되고,상기 제1 그룹의 최외곽 셀 중 나머지 하나는 상기 제2 그룹의 최외곽 셀 중 나머지 하나와 제2 버스바 전극을 통하여 전기적으로 연결되며,상기 제1 버스바 전극과 상기 제2 버스바 전극은 상기 복수의 셀과 중첩되는 위치에 배치되는 박막 태양 전지 모듈.
- 제 1 항에 있어서,복수의 상기 셀은 연속적으로 배치되는 제 1, 2, 3, 4 셀을 포함하고,상기 제 1 셀의 상기 제 1 전극과 상기 제 2 셀의 상기 제 2 전극은 연결되거나 상기 제 1 셀의 상기 제 2 전극과 상기 제 2 셀의 상기 제 1 전극은 연결되고,상기 제 3 셀의 상기 제 1 전극과 상기 제 4 셀의 상기 제 2 전극은 연결되거나 상기 제 3 셀의 상기 제 2 전극과 상기 제 4 셀의 상기 제 2 전극은 연결되 고,상기 제 2 셀의 상기 제 1 전극과 상기 제 3 셀의 상기 제 2 전극은 분리되고,상기 제 2 셀의 상기 제 2 전극과 상기 제 3 셀의 상기 제 1 전극은 분리되는 박막 태양전지 모듈.
- 제 2 항에 있어서,상기 기판과 상기 제 1 전극 사이 간격은 상기 기판과 상기 제 2 전극 사이 간격보다 작고,상기 제 2 셀의 상기 제 2 전극과 상기 제 3 셀의 상기 제 2 전극 사이 간격은 상기 제 1 셀의 상기 제 2 전극과 상기 제 2 셀의 상기 제 2 전극 사이 간격 및 상기 제 3 셀의 상기 제 2 전극과 상기 제 4 셀의 상기 제 2 전극 사이 간격보다 큰 박막 태양전지 모듈.
- 제 2 항에 있어서,상기 기판과 상기 제 1 전극 사이 간격은 상기 기판과 상기 제 2 전극 사이 간격보다 작고,상기 제 2 셀의 상기 제 1 전극과 상기 제 3 셀의 상기 제 1 전극 사이 간격 또는 상기 제 2 셀의 상기 제 2 전극과 상기 제 3 셀의 상기 제 2 전극 사이 간격 중 적어도 하나는 상기 제 1 전극의 선폭 및 상기 제 2 전극의 선폭 중 적어도 하 나 보다 작은 박막 태양전지 모듈.
- 제 2 항에 있어서,상기 기판과 상기 제 1 전극 사이 간격은 상기 기판과 상기 제 2 전극 사이 간격보다 작고,상기 제 2 셀의 상기 제 1 전극과 상기 제 3 셀의 상기 제 1 전극 사이 간격은 상기 제 1 셀의 상기 제 1 전극과 상기 제 2 셀의 상기 제 1 전극 사이 간격 및 상기 제 3 셀의 상기 제 1 전극과 상기 제 4 셀의 상기 제 1 전극 사이 간격보다 큰 박막 태양전지 모듈.
- 제 2 항에 있어서,상기 기판과 상기 제 1 전극 사이 간격은 상기 기판과 상기 제 2 전극 사이 간격보다 작고,상기 제 2 셀 및 상기 제 3 셀 중 적어도 하나의 상기 제 1 전극의 선폭은 상기 제 1 셀 및 상기 제 4 셀의 상기 제 1 전극의 선폭보다 넓은 박막 태양전지 모듈.
- 제 2 항에 있어서,상기 기판과 상기 제 1 전극 사이 간격은 상기 기판과 상기 제 2 전극 사이 간격보다 작고,상기 제 2 셀 및 상기 제 3 셀 중 적어도 하나의 상기 제 1 전극의 선폭은 상기 제 1 셀 및 상기 제 4 셀의 상기 제 1 전극의 선폭보다 작은 박막 태양전지 모듈.
- 제 2 항에 있어서,상기 제 2 셀과 상기 제 3 셀의 사이에는 절연층이 배치되는 박막 태양전지 모듈.
- 제 8 항에 있어서,상기 절연층은 합성수지 재질인 박막 태양전지 모듈.
- 제 2 항에 있어서,상기 제 2 셀 및 상기 제 3 셀 중 적어도 하나의 상기 광전변환층의 폭은 상기 제 1 셀 및 상기 제 4 셀의 상기 광전변환층의 폭과 다른 박막 태양전지 모듈.
- 제 2 항에 있어서,상기 제 2 셀 및 상기 제 3 셀 중 적어도 하나의 상기 광전변환층의 폭은 상기 제 1 셀 및 상기 제 4 셀의 상기 광전변환층의 폭보다 크거나 같은 박막 태양전지 모듈.
- 제 1 항에 있어서,상기 광전변환층은 p형 반도체층, i형 반도체층 및 n형 반도체층을 포함하는 박막 태양전지 모듈.
- 기판; 및 상기 기판에 접촉하여 배치되는 복수의 셀(Cell);을 포함하고,상기 셀은 제 1 전극; 제 2 전극; 및 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 배치되는 복수의 광전 변환층;을 포함하고,상기 기판에 접촉하여 형성된 상기 복수의 상기 셀 중 인접하는 임의의 두 개의 셀은 물리적으로 분리되어 제1 그룹과 제2 그룹으로 나뉘고, 복수의 상기 광전변환층은 각각 p형 반도체층, i형 반도체층 및 n형 반도체층을 포함하고,상기 제1 그룹의 최외곽 셀 중 어느 하나는 상기 제2 그룹의 최외곽 셀 중 어느 하나와 제1 버스바 전극을 통하여 전기적으로 연결되고,상기 제1 그룹의 최외곽 셀 중 나머지 하나는 상기 제2 그룹의 최외곽 셀 중 나머지 하나와 제2 버스바 전극을 통하여 전기적으로 연결되며,상기 제1 버스바 전극과 상기 제2 버스바 전극은 상기 복수의 셀과 중첩되는 위치에 배치되는 박막 태양전지 모듈.
- 기판; 및상기 기판에 접촉하여 배치되는 복수의 셀(Cell);을 포함하고,상기 기판에 접촉하여 형성된 상기 복수의 상기 셀은 적어도 2개의 상기 셀을 포함하는 복수의 셀 그룹(Cell Group)으로 구분되고,상기 기판 내에서 각각의 셀 그룹에 포함된 셀들은 전기적으로 서로 직렬 연결되고, 서로 다른 그룹에 포함된 셀들은 제1 버스바 전극 및 제2 버스바 전극에 의해 전기적으로 서로 병렬 연결되고,상기 제1 버스바 전극 및 상기 제2 버스바 전극은 상기 복수의 셀과 중첩되는 위치에 배치되는 박막 태양전지 모듈.
- 제 14 항에 있어서,서로 인접하는 두 개의 셀 그룹 사이에는 절연층이 배치되는 박막 태양전지 모듈.
- 제 14 항에 있어서,각각의 상기 셀 그룹에 포함된 상기 셀의 개수는 동일한 박막 태양전지 모듈.
- 제 14 항에 있어서,복수의 상기 셀 그룹 중 적어도 하나의 셀 그룹의 상기 셀의 개수는 다른 셀 그룹의 상기 셀의 개수와 다른 박막 태양전지 모듈.
- 제 14 항에 있어서,각각의 상기 셀 그룹의 최외곽 셀들에는 각각 금속 전극은 상기 제1 버스바 전극 및 상기 제2 버스바 전극에 의해 연결되는 박막 태양전지 모듈.
- 삭제
- 기판;상기 기판의 제 1 영역에 접촉하여 배치되며 서로 전기적으로 직렬 연결되는 복수의 제 1 셀(First Cell);상기 기판의 제 2 영역에 접촉하여 배치되며 서로 전기적으로 직렬 연결되는 복수의 제 2 셀(Second Cell);복수의 상기 제 1 셀 중 어느 하나의 배치되는 제 1 금속 전극;복수의 상기 제 1 셀 중 상기 제 1 금속 전극이 배치된 것을 제외한 나머지 중 어느 하나에 배치되며 상기 제 1 금속 전극의 반대 극성을 갖는 제 2 금속 전극;복수의 상기 제 2 셀 중 어느 하나의 배치되는 제 3 금속 전극; 및복수의 상기 제 2 셀 중 상기 제 3 금속 전극이 배치된 것을 제외한 나머지 중 어느 하나에 배치되며 상기 제 3 금속 전극의 반대 극성을 갖는 제 4 금속 전극;을 포함하고,상기 복수의 제1 셀들 중에서 상기 복수의 제2 셀들과 가장 인접한 셀과 상기 복수의 제2 셀들 중에서 상기 복수의 제1 셀들과 가장 인접한 셀은 서로 물리적으로 분리되어 있고,상기 제 1 금속 전극과 상기 제 3 금속 전극은 서로 동일한 극성을 갖고, 상기 제 2 금속 전극과 상기 제 4 금속 전극은 서로 동일한 극성을 갖고,상기 제 1 금속 전극과 상기 제 3 금속 전극을 연결하는 제 1 버스 바 전극과 상기 제 2 금속 전극과 상기 제 4 금속 전극을 연결하는 제 2 버스 바 전극을 더 포함하고,상기 제1 버스바 전극과 상기 제2 버스바 전극 중 적어도 하나는 상기 복수의 제1 셀 및 제2 셀 중 적어도 하나와 중첩되는 위치에 배치되는 박막 태양전지 모듈.
- 제 20 항에 있어서,서로 인접하는 최외곽 상기 제 1 셀과 최외곽 상기 제 2 셀의 사이에는 절연층이 배치되는 박막 태양전지 모듈.
- 삭제
- 제 20 항에 있어서,상기 제 1 버스 바 전극과 상기 제 2 버스 바 전극은 상기 제 1 셀 및 상기 제 2 셀 각각의 길이 방향과 교차하는 방향으로 서로 중첩(Overlap)되는 부분을 포함하는 박막 태양전지 모듈.
- 삭제
- 기판; 및 상기 기판에 접촉하여 배치되는 복수의 셀(Cell);을 포함하고,복수의 상기 셀은 제 1 셀, 제 2 셀, 제 3 셀 및 제 4 셀을 포함하고,상기 제 2 셀과 상기 제 3 셀은 상기 제 1 셀과 상기 제 4 셀의 사이에 배치되고, 상기 제 2 셀과 상기 제 3 셀은 서로 인접하되, 서로 물리적으로 분리되어 제1 그룹과 제2 그룹으로 나뉘어 있고,상기 제 2 셀 및 상기 제 3 셀에는 상기 복수의 셀들이 생산한 전력을 회수하는 정션 박스(Junction Box)와의 연결을 위한 리본(Ribbon) 전극이 각각 연결되며,상기 제1 셀 및 상기 제2 셀은 상기 제1 그룹의 최외곽에 위치하고, 상기 제3 셀 및 상기 제4 셀은 상기 제2 그룹의 최외곽에 위치하며,상기 제1 그룹의 상기 제1 셀 및 제2 셀 중 어느 하나는 상기 제2 그룹의 상기 제3 셀 및 상기 제4 셀 중 어느 하나와 제1 버스바 전극을 통하여 전기적으로 연결되고,상기 제1 그룹의 상기 제1 셀 및 제2 셀 중 나머지 하나는 상기 제2 그룹의 상기 제3 셀 및 상기 제4 셀 중 나머지 하나와 제2 버스바 전극을 통하여 전기적으로 연결되며,상기 제1 버스바 전극과 상기 제2 버스바 전극은 상기 복수의 셀과 중첩되는 위치에 배치되는 박막 태양전지 모듈.
- 제 25 항에 있어서,상기 제 2 셀과 상기 제 3 셀의 사이에 절연층이 배치되는 박막 태양전지 모듈.
- 제 25 항에 있어서,상기 제 2 셀에 연결되는 상기 리본 전극의 극성은 상기 제 3 셀에 연결되는 상기 리본 전극의 극성과 반대인 박막 태양전지 모듈.
- 삭제
- 기판; 및 상기 기판에 접촉하여 배치되는 복수의 셀(Cell);을 포함하고,상기 기판에 접촉하여 형성된 복수의 상기 셀은 제 1 셀, 제 2 셀, 제 3 셀 및 제 4 셀을 포함하고,상기 제 1, 2, 3, 4 셀은 각각 제 1 전극; 제 2 전극; 및 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 배치되는 복수의 광전 변환층;을 포함하고,상기 제 2 셀과 상기 제 3 셀은 상기 제 1 셀과 상기 제 4 셀의 사이에 배치되고, 상기 제 2 셀과 상기 제 3 셀은 서로 인접하되, 서로 물리적으로 분리되어 제1 그룹과 제2 그룹으로 나뉘어 있고,상기 제 1 셀의 제 2 전극은 상기 제 2 셀의 상기 제 1 전극과 연결되고,상기 제 3 셀의 상기 제 1 전극은 상기 제 4 셀은 상기 제 2 전극과 연결되며,상기 제1 셀 및 상기 제2 셀은 상기 제1 그룹의 최외곽에 위치하고, 상기 제3 셀 및 상기 제4 셀은 상기 제2 그룹의 최외곽에 위치하며,상기 제1 그룹의 상기 제1 셀 및 제2 셀 중 어느 하나는 상기 제2 그룹의 상기 제3 셀 및 상기 제4 셀 중 어느 하나와 제1 버스바 전극을 통하여 전기적으로 연결되고,상기 제1 그룹의 상기 제1 셀 및 제2 셀 중 나머지 하나는 상기 제2 그룹의 상기 제3 셀 및 상기 제4 셀 중 나머지 하나와 제2 버스바 전극을 통하여 전기적으로 연결되며,상기 제1 버스바 전극과 상기 제2 버스바 전극은 상기 복수의 셀과 중첩되는 위치에 배치되는 박막 태양전지 모듈.
- 제 29 항에 있어서,상기 제 2 셀과 상기 제 3 셀은 물리적으로 분리된 박막 태양전지 모듈.
Priority Applications (4)
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