KR101328138B1 - 태양전지 모듈 및 그 제조 방법 - Google Patents

태양전지 모듈 및 그 제조 방법 Download PDF

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KR101328138B1
KR101328138B1 KR1020130059287A KR20130059287A KR101328138B1 KR 101328138 B1 KR101328138 B1 KR 101328138B1 KR 1020130059287 A KR1020130059287 A KR 1020130059287A KR 20130059287 A KR20130059287 A KR 20130059287A KR 101328138 B1 KR101328138 B1 KR 101328138B1
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Abstract

태양전지 모듈 및 그 제조 방법이 개시된다. 상면에 배선 및 상기 배선과 연결되는 패드(pad)가 형성되고, 하면에 접속전극이 형성되며, 스루홀(through hole)에 의하여 상기 패드와 상기 전극이 전기적으로 연결되는 인쇄회로기판; 상기 인쇄회로기판과 대향하는 면에 양전극과 음전극이 형성되고, 상기 양전극과 상기 음전극이 솔더(solder)에 의하여 상기 패드와 접속되어 상기 인쇄회로기판의 상기 상면에 플립칩(flip chip) 방식으로 실장되는 솔라셀(solar cell); 상기 솔라셀의 보호를 위해 상기 솔라셀을 커버하도록 상기 인쇄회로기판의 상기 상면에 적층되며, 상기 솔라셀로 태양광의 입사가 가능하도록 투명한 재질로 이루어지는 제1 보호필름; 및 상기 인쇄회로기판과 상기 제1 보호필름 사이에 개재되어, 상기 제1 보호필름을 상기 인쇄회로기판에 접착시키고 상기 솔라셀을 캡슐레이션(capsulation)하며, 상기 제1 보호필름을 통해 입사되는 상기 태양광이 상기 솔라셀로 입사 가능하도록 투명한 재질로 이루어지는 제1 접착필름을 포함하고, 상기 제1 접착필름은 상기 제1 보호필름 보다 낮은 융점(melting point)을 가지며, 상기 제1 보호필름 및 상기 제1 접착필름이 진공 라미네이션(vacuum lamination)에 의해 상기 솔라셀이 실장된 상기 인쇄회로기판에 가열 및 압착됨으로써, 상기 인쇄회로기판과 상기 솔라셀 사이에는 진공 공간이 형성되는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈 및 그 제조 방법이 제공된다.

Description

태양전지 모듈 및 그 제조 방법{SOLAR CELL MODULE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 태양전지 모듈 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
태양에너지를 이용한 태양광 발전은 차세대 에너지 산업으로 각광을 받고 있다. 특히 상기 에너지원은 청정하고, 석탄이나 석유를 사용할 때 발생되는 지구 온난화 방지에 매우 적합하여, 친환경적인 대체 에너지원으로서 이용 가치가 높다.
태양광 발전에 이용되던 태양전지는 반도체에 태양광이 입사되면 전류를 방출시키는 원리를 이용한 것으로, 기판에 실장된 태양전지용 셀을 에폭시 수지를 이용하여 몰딩한다. 이러한 몰딩 공정에 이용되는 재질로 아크릴 계열의 에폭시, 실리콘 계열의 에폭시, 우레탄 계열의 에폭시 등이 있다.
이러한 몰딩용 재질들은 각각 우수한 특성을 갖기도 하지만, 그와 동시에 단점들 역시 가지고 있다. 예를 들면, 아크릴 계열의 에폭시의 경우에는 황변(yellow color change)이 발생하는 문제가 있고, 실리콘 계열의 에폭시의 경우에는 충분한 강도를 갖지 못한다는 문제가 있다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2013-0036891호(2013.04.15, 태양전지 및 이를 이용한 태양전지 모듈)에 개시되어 있다.
본 발명의 실시예들은, 인쇄회로기판에 플립칩 방식으로 솔라셀이 실장되고, 접착필름과 보호필름을 포함하는 태양전지 모듈 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상면에 배선 및 상기 배선과 연결되는 패드(pad)가 형성되고, 하면에 접속전극이 형성되며, 스루홀(through hole)에 의하여 상기 패드와 상기 전극이 전기적으로 연결되는 인쇄회로기판; 상기 인쇄회로기판과 대향하는 면에 양전극과 음전극이 형성되고, 상기 양전극과 상기 음전극이 솔더(solder)에 의하여 상기 패드와 접속되어 상기 인쇄회로기판의 상기 상면에 플립칩(flip chip) 방식으로 실장되는 솔라셀(solar cell); 상기 솔라셀의 보호를 위해 상기 솔라셀을 커버하도록 상기 인쇄회로기판의 상기 상면에 적층되며, 상기 솔라셀로 태양광의 입사가 가능하도록 투명한 재질로 이루어지는 제1 보호필름; 및 상기 인쇄회로기판과 상기 제1 보호필름 사이에 개재되어, 상기 제1 보호필름을 상기 인쇄회로기판에 접착시키고 상기 솔라셀을 캡슐레이션(capsulation)하며, 상기 제1 보호필름을 통해 입사되는 상기 태양광이 상기 솔라셀로 입사 가능하도록 투명한 재질로 이루어지는 제1 접착필름을 포함하고, 상기 제1 접착필름은 상기 제1 보호필름 보다 낮은 융점(melting point)을 가지며, 상기 제1 보호필름 및 상기 제1 접착필름이 진공 라미네이션(vacuum lamination)에 의해 상기 솔라셀이 실장된 상기 인쇄회로기판에 가열 및 압착됨으로써, 상기 인쇄회로기판과 상기 솔라셀 사이에는 진공 공간이 형성되는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈이 제공된다.
상기 인쇄회로기판의 휨(warpage) 방지를 위하여, 상기 인쇄회로기판의 상기 상면과 대칭되도록 상기 접속전극을 커버하며 상기 인쇄회로기판의 상기 하면에 적층되는 제2 보호필름; 및 상기 인쇄회로기판과 상기 제2 보호필름 사이에 개재되는 제2 접착필름을 더 포함할 수 있다.
상기 제2 접착필름 및 상기 제2 보호필름에는 상기 전극과 연통되는 개구부가 형성될 수 있다.
상기 제1 보호필름은 엠보싱 처리에 의해 바깥 측으로 요철이 형성될 수 있다.
상기 양전극과 상기 음전극은 각각 상기 솔라셀을 가로지르며 평행하게 배치될 수 있다.
상기 양전극은, 상기 솔라셀의 가장자리에 형성되는 제1 공통전극; 및 상기 제1 공통전극에서 연장되어 서로 평행하게 배치되는 복수의 제1 가지전극을 포함하고, 상기 음전극은, 상기 솔라셀의 상기 제1 공통전극이 형성된 가장자리와 마주보는 가장자리에 형성되는 제2 공통전극; 및 상기 제2 공통전극에서 연장되어 서로 평행하게 배치되는 복수의 제2 가지전극을 포함하며, 상기 제1 공통전극 및 상기 제2 공통전극이 상기 패드와 접속될 수 있다.
상기 제1 가지전극과 상기 제2 가지전극은 모두 평행하게 배치되고, 서로 번갈아 교대로 배열될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상면에 배선 및 상기 배선과 연결되는 패드(pad)가 형성되고, 하면에 접속전극이 형성되며, 스루홀(through hole)에 의하여 상기 패드와 상기 전극이 전기적으로 연결되는 인쇄회로기판을 제공하는 단계; 상기 인쇄회로기판과 대향하는 면에 양전극과 음전극이 형성된 솔라셀(solar cell)을 상기 양전극과 상기 음전극이 솔더(solder)에 의하여 상기 패드와 접속되도록 상기 인쇄회로기판의 상기 상면에 플립칩(flipchip) 방식으로 실장하는 단계; 상기 솔라셀을 캡슐레이션(capsulation)하고, 상기 제1 보호필름을 통해 입사되는 상기 태양광이 상기 솔라셀로 입사 가능하도록 투명한 재질로 이루어지는 제1 접착필름을 상기 인쇄회로기판의 상기 상면에 적층하는 단계; 및 상기 솔라셀의 보호를 위해 상기 솔라셀을 커버하며, 상기 솔라셀로 태양광의 입사가 가능하도록 투명한 재질로 이루어지는 제1 보호필름을 상기 제1 접착필름 상에 부착하는 단계를 포함하고, 상기 제1 접착필름은 상기 제1 보호필름 보다 낮은 융점(melting point)을 가지며, 상기 제1 보호필름 및 상기 제1 접착필름이 진공 라미네이션(vacuum lamination)에 의해 상기 솔라셀이 실장된 상기 인쇄회로기판에 가열 및 압착됨으로써, 상기 인쇄회로기판과 상기 솔라셀 사이에는 진공 공간이 형성되는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈 제조 방법이 제공된다.
상기 인쇄회로기판의 휨(warpage) 방지를 위하여, 상기 인쇄회로기판의 상기 상면과 대칭되도록 상기 접속전극을 커버하며 상기 인쇄회로기판의 상기 하면에 적층되는 제2 보호필름; 및 상기 인쇄회로기판과 상기 제2 보호필름 사이에 개재되는 제2 접착필름을 더 포함할 수 있다.
상기 제2 접착필름 및 상기 제2 보호필름에는 상기 전극과 연통되는 개구부가 형성될 수 있다.
상기 제1 보호필름은 엠보싱 처리에 의해 바깥 측으로 요철이 형성될 수 있다.
상기 양전극과 상기 음전극은 각각 상기 솔라셀을 가로지르며 평행하게 배치될 수 있다.
상기 양전극은, 상기 솔라셀의 가장자리에 형성되는 제1 공통전극; 및 상기 제1 공통전극에서 연장되어 서로 평행하게 배치되는 복수의 제1 가지전극을 포함하고, 상기 음전극은, 상기 솔라셀의 상기 제1 공통전극이 형성된 가장자리와 마주보는 가장자리에 형성되는 제2 공통전극; 및 상기 제2 공통전극에서 연장되어 서로 평행하게 배치되는 복수의 제2 가지전극을 포함하며, 상기 제1 공통전극 및 상기 제2 공통전극이 상기 패드와 접속될 수 있다.
상기 제1 가지전극과 상기 제2 가지전극은 모두 평행하게 배치되고, 서로 번갈아 교대로 배열될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 태양전지 모듈의 제조 공정이 단순화되고, 제조 비용이 절감될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 모듈을 나타낸 단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 모듈의 솔라셀을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지 모듈의 솔라셀을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 모듈의 제조 방법을 나타낸 순서도.
도 5 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 모듈의 제조 방법을 나타낸 공정도.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명에 따른 태양전지 모듈 및 그 제조 방법의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 모듈을 나타낸 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 모듈의 솔라셀을 나타낸 도면이며, 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지 모듈의 솔라셀을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 모듈(100)은 인쇄회로기판(110), 솔라셀(120), 제1 보호필름(130), 제1 접착필름(140), 제2 보호필름(150) 및 제2 접착필름(160)을 포함할 수 있다.
인쇄회로기판(110)은 상면에 배선(111)과 패드(112)가 형성되고, 하면에 접속전극(115)이 형성되는 기판이다. 배선(111)은 패턴을 이루며 형성되어 있고, 패드(112)는 배선(111)과 연결되며, 패드(112)는 후술할 솔라셀(120) 하부에 배치될 수 있다.
인쇄회로기판(110)의 접속전극(115)은 메인보드나 기타 다른 제품과 접속되는 단자가 될 수 있다. 접속전극(115)은 두 개 이상으로 구성되어, 하나는 (+)전극이, 또 다른 하나는 (-)전극이 될 수 있다.
인쇄회로기판(110)에는 스루홀(113)이 형성되어 있으며, 스루홀(113)에 의하여 패드(112)와 접속전극(115)이 전기적으로 연결될 수 있다. 즉, 인쇄회로기판(110)은 스루홀(113)에 의하여 상하면이 접속될 수 있다.
솔라셀(120)은 인쇄회로기판(110) 상면에 실장되어 태양광을 수용하는 부품이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 인쇄회로기판(110)에 실장되는 솔라셀(120)은 복수일 수 있다.
솔라셀(120)은 실리콘기판(121), 양전극(122) 및 음전극(125)을 포함할 수 있다. 이 경우, 양전극(122) 및 음전극(125)은 인쇄회로기판(110)과 대향하는 면에 형성될 수 있다. 즉, 실리콘기판(121)의 하면에 형성될 수 있다.
솔라셀(120)은 와이어본딩 방식이 아니라 플립칩(flip chip) 방식으로 실장될 수 있다. 즉, 솔라셀(120)의 양전극(122)과 음전극(125)은 솔더(114)에 의하여 패드(112)와 접속될 수 있다. 솔더(114)는 솔더범프(solder bump)일 수 있다. 또한, 양전극(122)과 음전극(125)은 백금(Pt)로 제조될 수 있다.
솔라셀(120)은 리플로우(reflow) 방식으로 인쇄회로기판(110)에 실장될 수 있다. 리플로우 방식은 실장하고자 하는 부분에 크림땜납을 올리고, 크림땜납을 용융 처리하여 접합시키는 방법이다.
이와 같이, 솔라셀(120)의 하면에 양전극(122)과 음전극(125)이 형성되고, 솔라셀(120)이 인쇄회로기판(110)에 플립칩 방식으로 실장되는 경우, 와이어본딩 공정을 수행하지 않아도 되어 공정을 단순화함과 동시에 제조 단가를 낮출 수 있는 효과를 기대할 수 있게 된다.
또한, 와이어에 의해 발생하는 높이를 생략할 수 있어서, 더 얇은 초박형 태양전지 모듈(100)을 제조하는 데에 도움이 될 수 있게 된다. 뿐만 아니라, 자동화 표면실장(surface mount technology, SMT)이 가능하다.
도 2를 참조하면, 솔라셀(120)의 양전극(122)과 음전극(125)은 솔라셀(120)을 가로지르며 서로 평행하게 배치될 수 있다. 즉, 양전극(122)과 음전극(125)은 하나씩 바(bar) 형태를 이루면서 솔라셀(120)을 가로질러 형성될 수 있다. 이 경우, 솔라셀(120)의 크기는 작아질 수 있으며 다수의 솔라셀(120)을 인쇄회로기판(110)에 실장할 수 있다.
또한, 도 3을 참조하면, 솔라셀(120)의 양전극(122)은 제1 공통전극(123) 및 제1 가지전극(124)을 포함하고, 솔라셀(120)의 음전극(125)은 제2 공통전극(126) 및 제2 가지전극(127)을 포함할 수 있다.
제1 공통전극(123)은 솔라셀(120)의 실리콘기판(121)의 가장자리에 형성될 수 있다. 이 경우, 제1 공통전극(123)은 솔라셀(120)의 실리콘기판(121)의 일변을 따라 길게 형성될 수 있다.
제1 가지전극(124)은 제1 공통전극(123)에서 연장되어 형성될 수 있으며, 제1 공통전극(123)이 솔라셀(120)의 실리콘기판(121)의 일변을 따라 형성되는 경우, 제1 가지전극(124)은 제1 공통전극(123)의 연장 방향과 수직한 방향으로 연장될 수 있다. 제1 공통전극(123)은 복수개일 수 있다.
또한, 제1 가지전극(124)은 복수일 수 있으며, 복수의 제1 가지전극(124)은 모두 제1 공통전극(123)에서 연장되어 형성될 수 있다. 이 경우, 복수의 제1 가지전극(124)은 서로 평행하게 배치될 수 있다.
제2 공통전극(126)은 솔라셀(120)의 실리콘기판(121)의 다른 가장자리에 형성될 수 있다. 즉, 제1 공통전극(123)이 형성되는 솔라셀(120)의 실리콘기판(121)의 가장자리와 마주보는 가장자리에 형성될 수 있다. 이 경우, 제2 공통전극(126)은 솔라셀(120)의 실리콘기판(121)의 타변을 따라 길게 형성될 수 있다. 제2 공통전극(126)은 복수개일 수 있다.
제2 가지전극(127)은 제2 공통전극(126)에서 연장되어 형성될 수 있으며, 제2 공통전극(126)이 솔라셀(120)의 실리콘기판(121)의 타변을 따라 형성되는 경우, 제2 가지전극(127)은 제2 공통전극(126)의 연장 방향과 수직한 방향으로 연장될 수 있다.
또한, 제2 가지전극(127)은 복수일 수 있으며, 복수의 제2 가지전극(127)은 모두 제2 공통전극(126)에서 연장되어 형성될 수 있다. 이 경우, 복수의 제2 가지전극(127)은 서로 평행하게 배치될 수 있다.
이 경우, 제1 공통전극(123)과 제2 공통전극(126)은 인쇄회로기판(110) 상의 패드(112)와 전기적으로 연결될 수 있다.
한편, 제1 가지전극(124)과 제2 가지전극(127)은 모두 평행하게 배치될 수 있다. 또한 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 가지전극(124)과 제2 가지전극(127)은 서로 번갈아 교대로 배열될 수 있다. 제1 가지전극(124)과 제2 가지전극(127)에 의하면 솔라셀(120)의 실리콘기판(121) 대부분이 전극으로 커버될 수 있으므로 많은 전류를 생산할 수 있다.
상술한 바와 같이, 제1 공통전극(123)과 제2 공통전극(126), 제1 가지전극(124)과 제2 가지전극(127)을 포함하는 태양전지 모듈(100)에 따르면, 솔라셀(120)의 크기가 비교적 커질 수 있으며, 솔라셀(120)의 크기가 커지면 더 많은 전자를 이동시킬 수 있으므로 더 많은 전류를 생산할 수 있다.
예를 들어, 가로 세로 125mm인 크기의 솔라셀(120)에 제1 공통전극(123)이 세 개, 제2 공통전극(126)이 세 개, 제1 공통전극(123)에서 0.15mm 폭을 가지는 제1 가지전극(124)이 복수로 연장되고, 제2 공통전극(126)에서 0.15mm 폭을 가지는 제2 가지전극(127)이 연장되어 형성될 수 있다.
상기와 같은 솔라셀(120)을 인쇄회로기판(110)에 그대로 실장할 수 있으며, 이 경우, 제1 공통전극(123)과 제2 공통전극(126)이 패드(112)에 솔더(114)로 결합될 수 있다.
한편, 상기와 같은 솔라셀(120)을 다이싱 하여 하나의 제1 가지전극(124)과 하나의 제2 가지전극(127)을 가지는 솔라셀(120)을 제조하여 인쇄회로기판(110)에 실장할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 솔라셀(120) 전체가 인쇄회로기판에 실장될 수 있고, 이를 다이싱(dicing)한 조각(A)이 인쇄회로기판에 실장될 수 있다. 이 경우, 솔라셀은 도 2에 도시된 것과 같은 형태가 될 수 있다. 즉, 양전극(122)은 제1 공통전극(123) 없이 제1 가지전극(121)만을 가지며, 음전극(125)은 제2 공통전극(126) 없이 제2 가지전극(127)만을 가질 수 있다.
예를 들어, 가로 세로 125mm인 크기의 솔라셀(120)을 0.15mm 폭을 가지는 제1 가지전극(124) 하나와 0.15mm 폭을 가지는 제2 가지전극(127) 하나를 갖도록 다이싱할 수 있다. 이 경우, 제1 가지전극(124)과 제2 가지전극(127) 각각이 패드(112)에 솔더(114)로 결합될 수 있다.
상술한 바와 같이, 양전극(122)과 음전극(125)은 다양하게 구성될 수 있으며, 사용하고자 하는 솔라셀(120)의 크기에 따라 다르게 구성될 수 있다.
제1 보호필름(130)은 솔라셀(120)의 보호를 위해 솔라셀(120)을 커버하면서 인쇄회로기판(110)의 상면에 적층되는 필름이다. 제1 보호필름(130)은 태양광이 솔라셀(120)로 입사될 수 있도록 투명한 재질로 이루어질 수 있다.
제1 보호필름(130)은 PC(polycarbonate; 폴리카보네이트) 또는 PET(polyethylene terephthalate; 폴리에틸렌 테레프탈레이트)를 포함하는 재질로 만들어질 수 있다.
제1 보호필름(130)이 PC로 만들어지는 경우, 우수한 내열성을 가지고, 자외선에 의한 변형이 일어나지 않게 되며, 내후성이 우수해질 수 있다. 한편, 제1 보호필름(130)이 PET로 만들어지는 경우, 친환경적이고 부드러운 촉감을 가질 수 있다.
제1 보호필름(130)은 엠보싱(embossing) 처리에 의하여 외면을 따라 바깥 측으로 요철(135)이 형성될 수 있다. 이와 같은 요철(135)은 태양전지 모듈(100) 상의 스크래치 발생을 방지할 수 있다.
제1 접착필름(140)은 인쇄회로기판(110)과 제1 보호필름(130) 사이에 개재되어 제1 보호필름(130)을 인쇄회로기판(110)에 접착시키고, 솔라셀(120)을 캡슐레이션(capsulation)할 수 있다. 캡슐레이션은 솔라셀(120)을 감쌈으로써 솔라셀(120)을 지지하는 것이다.
또한, 제1 접착필름(140)은 제1 보호필름(130)과 마찬가지로, 태양광이 솔라셀(120)로 입사될 수 있도록 투명한 재질로 이루어질 수 있다. 이 경우, 제1 보호필름(130)을 통과하는 태양광은 제1 접착필름(140)을 거쳐 솔라셀(120)로 도달할 수 있다.
제1 접착필름(140)은 EVA(ethylene vinyl acetate; 에틸렌초산비닐)를 포함하는 재질로 만들어질 수 있다. EVA 필름은 접착성을 가질 수 있으며, 온도 상승 시 녹게 된다.
제1 접착필름(140)은 제1 보호필름(130)보다 낮은 융점을 가질 수 있다. 따라서, 온도가 상승하는 경우, 제1 접착필름(140)은 녹게 되며, 제1 보호필름(130)은 변형되지 않고, 제1 접착필름(140)의 접착성에 의하여 인쇄회로기판(110)에 적층될 수 있다.
제1 접착필름(140)과 제1 보호필름(130)은 진공 라미네이션(vacuum lamination)에 의하여 인쇄회로기판(110)에 적층될 수 있다. 구체적으로, 제1 접착필름(140)과 제1 보호필름(130)은 진공 라미네이션 챔버 내에서 가열 및 압착되며, 제1 접착필름(140)이 녹으면서 솔라셀(120)이 실장된 인쇄회로기판(110) 상에 실장된 솔라셀(120)의 모양대로 인쇄회로기판(110) 상에 융착될 수 있다. 또한, 제1 보호필름(130)은 제1 접착필름(140) 상에 부착될 수 있다.
이 경우, 인쇄회로기판(110)과 솔라셀(120) 사이에는 이격되는 공간이 발생하게 되고, 상기 공간은 진공 상태가 된다. 즉, 인쇄회로기판(110)과 솔라셀(120) 사이에는 진공 공간이 형성될 수 있다. 이에 따라, 제1 접착필름(140)과 제1 보호필름(130)은 솔라셀(120)이 실장된 인쇄회로기판(110)에 우수한 결합력으로 결합될 수 있어, 솔라셀(120)은 단단히 고정될 수 있다.
제2 보호필름(150)은 인쇄회로기판(110)의 하면에 접속전극(115)을 커버하면서 적층되는 필름으로 제1 보호필름(130)과 동일한 것일 수 있다. 제2 보호필름(150)은 인쇄회로기판(110)의 상면에 적층되는 제1 보호필름(130)과 인쇄회로기판(110)을 기준으로 대칭을 이룰 수 있다.
인쇄회로기판(110)은 1mm의 두께를 가지고, 제1 보호필름(130)의 두께는 150㎛일 수 있으며, 제2 보호필름(150) 역시 150㎛의 두께일 수 있다.
제2 접착필름(160)은 인쇄회로기판(110)과 제2 보호필름(150) 사이에 개재되는 접착성 필름으로 제1 접착필름(140)과 동일한 것일 수 있다. 제2 접착필름(160) 역시 인쇄회로기판(110)을 기준으로 제1 접착필름(140)과 대칭을 이룰 수 있다.
예를 들어, 제1 접착필름(140)은 300㎛의 두께를 가지면서 인쇄회로기판(110) 상면에 적층될 수 있으며, 제2 접착필름(160)은 동일한 두께인 300㎛의 두께를 가지면서 인쇄회로기판(110) 하면에 적층될 수 있다.
이와 같은 구성에 의하면, 인쇄회로기판(110)을 기준으로 양면에 접착필름과 보호필름이 각각 동일하게 적층됨으로써, 인쇄회로기판(110)의 휨(warpage) 현상이 방지될 수 있다.
인쇄회로기판(110)이 메인보드나 기타 다른 제품에 연결되는 경우, 제2 보호필름(150)과 제2 접착필름(160)이 적층된 인쇄회로기판(110)의 면이 메인보드와 기타 다른 제품과 연결될 수 있다.
이 경우, 인쇄회로기판(110)은 두 가지의 방법으로 메인보드나 기타 다른 제품에 연결될 수 있다. 첫 번째 방법은 리플로우(reflow) 방식이며, 두 번째 방법은 오븐(oven) 방식이다.
리플로우 방식은 전기적 접속을 위한 땜납을 240~250℃ 또는 180~200℃ 의 고온에서 용융시키는 방법이다. 반면 오븐 방식은 전기적 접속을 위한 은(silver) 또는 구리(cupper) 페이스트(paste)를 리플로우 방식보다 더 낮은 온도인 80~130℃ 온도에서 경화시키는 방법이다.
리플로우 방식에서의 땜납이나, 오븐 방식에서의 은 또는 구리 페이스트는 개구부(170)에 위치하여 인쇄회로기판(110)과 메임보드나 기타 다른 제품을 연결시킬 수 있다.
제2 보호필름(150) 및 제2 접착필름(160)에는 접속전극(115)과 연통되는 개구부(170)가 형성될 수 있다. 상기 개구부(170)는 접속전극(115)과 전기적으로 연결될 수 있는 통로를 제공할 수 있다. 따라서, 제2 보호필름(150)과 제2 접착필름(160)에 의하여 접속전극(115)의 전기적 연결이 방해받지 않게 된다.
제2 보호필름(150)과 제2 접착필름(160)에는, 접속전극(115)의 위치에 대응되는 개구부(170)가 펀칭(punching) 공정에 의하여 먼저 형성되고, 그 이후에 제2 보호필름(150)과 제2 접착필름(160)이 인쇄회로기판(110)에 적층될 수 있다.
이상 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 모듈(100)에 대하여 설명하였다. 다음으로 태양전지 모듈(100)의 제조 방법에 대하여 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 모듈(100) 제조 방법을 나타낸 순서도이고, 도 5 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 모듈(100)의 제조 방법을 나타낸 공정도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 모듈(100) 제조 방법은, 인쇄회로기판(110)을 준비하는 단계(S110), 인쇄회로기판(110)에 플립칩 방식으로 솔라셀(120)을 실장하는 단계(S120), 제1 접착필름(140) 및 제1 보호필름(130)을 적층하는 단계(S130) 및 제2 접착필름(160) 및 제2 보호필름(150)을 적층하는 단계(S140)를 포함할 수 있다.
도 5를 참조하면, 인쇄회로기판(110)을 준비하는 단계(S110)는, 상면에 배선(111) 및 배선(111)과 연결되는 패드(112)(pad)가 형성되고, 하면에 접속전극(115)이 형성되며, 스루홀(113)에 의하여 패드(112)와 접속전극(115)이 전기적으로 연결되는 인쇄회로기판(110)을 제공하는 단계이다. 이 경우, 인쇄회로기판(110)은 일반적인 PCB 기판일 수 있다.
도 6을 참조하면, 인쇄회로기판(110)에 플립칩 방식으로 솔라셀(120)을 실장하는 단계(S120)는, 상기 인쇄회로기판(110)과 대향하는 면에 양전극(122)과 음전극(125)이 형성된 솔라셀(120)(solar cell)을 양전극(122)과 음전극(125)이 솔더(114)에 의하여 상기 패드(112)와 접속되도록 상기 인쇄회로기판(110)의 상기 상면에 플립칩 방식으로 실장하는 단계이다.
솔더(114)는 솔더범프일 수 있다. 플립칩 방식은 와이어본딩 방식과 달리, 솔더(114)링에 의하여 솔라셀(120)이 인쇄회로기판(110) 상에 결합되는 방식이다. 플립칩 방식에 의하면, 공정이 단순화되며 제조 비용이 절감될 수 있다.
도 7 및 도 8을 을 참조하면, 제1 접착필름(140) 및 제1 보호필름(130)을 적층하는 단계(S130)는, 진공 라미네이션 방식으로 제1 접착필름(140)과 제1 보호필름(130)을 솔라셀(120)이 실장된 인쇄회로기판(110)의 상면에 적층하는 단계이다.
제1 접착필름(140)은 솔라셀(120)을 캡슐레이션하고, 접착성을 가지며, 태양광이 솔라셀(120)로 입사 가능하도록 투명한 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제1 접착필름(140)은 EVA 필름일 수 있다.
제1 보호필름(130)은 솔라셀(120)의 보호를 위하여 솔라셀(120)을 커버하며, 제1 접착필름(140)의 접착성에 의하여 제1 접착필름(140) 상에 부착되고, 태양광이 솔라셀(120)로 입사 가능하도록 투명한 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제1 보호필름(130)은 PC 또는 PET일 수 있다.
제2 접착필름(160) 및 제2 보호필름(150)을 적층하는 단계(S140)는 제2 접착필름(160)을 인쇄회로기판(110) 하면에 적층하고, 그 위에 제2 보호필름(150)을 적층하는 단계이다.
상기 단계는 제1 접착필름(140) 및 제1 보호필름(130)을 적층하는 단계(S130)와 동시에 일어날 수 있으며, 제1 접착필름(140) 및 제1 보호필름(130)을 적층하는 단계(S130) 이후에 일어날 수도 있다.
제2 접착필름(160)과 제2 보호필름(150)에는 인쇄회로기판(110)의 하면에 마련된 접속전극(115)과 연통되는 개구부(170)가 형성될 수 있다. 이 경우, 제2 접착필름(160)과 제2 보호필름(150)은 접속전극(115)의 위치에 대응하여 펀칭 공정으로 미리 개구부(170)가 가공되어 있으며, 펀칭 공정 이후에 제2 접착필름(160)과 제2 보호필름(150)이 인쇄회로기판(110)의 하면에 적층될 수 있다.
제2 접착필름(160)과 제2 보호필름(150)은 인쇄회로기판(110)을 기준으로 제1 접착필름(140)과 제1 보호필름(130)과 대칭을 이룰 수 있다. 이에 따라, 인쇄회로기판(110)의 휨 현상이 방지될 수 있다.
도 8을 참조하면, 제1 접착필름(140)과 제1 보호필름(130) 및 제2 접착필름(160)과 제2 보호필름(150)이 모두 인쇄회로기판(110)에 적층되어 있다. 제1 접착필름(140)은 솔라셀(120)의 라인을 따라 형성되어 있으며, 그 위에 제1 보호필름(130)이 적층되어 있다. 또한 제2 접착필름(160)은 접속전극(115)의 라인을 따라 형성되어 있으며, 그 위에 제2 보호필름(150)이 적층되어 있다.
제1 접착필름(140)은 제1 보호필름(130)보다 낮은 융점을 가질 수 있고, 제1 보호필름(130) 및 제1 접착필름(140)이 진공 라미네이션 됨에 따라 인쇄회로기판(110)과 솔라셀(120) 사이에 진공 공간이 형성될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 모듈 제조 방법에 의하면 플립칩 방식에 의하므로 공정이 단순해지고 박형화가 가능할 수 있다. 또한 제1 접착필름은 솔라셀을 캡슐레이션함과 동시에 제1 보호필름에는 접착물질로서 작용할 수 있으므로 제조 비용의 절감을 가져올 수 있다.
이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
100: 태양전지 모듈
110: 인쇄회로기판
111: 배선
112: 패드
113: 스루홀
114: 솔더
115: 접속전극
120: 솔라셀
121: 실리콘기판
122: 양전극
123: 제1 공통전극
124: 제1 가지전극
125: 음전극
126: 제2 공통전극
127: 제2 가지전극
130: 제1 보호필름
135: 요철
140: 제1 접착필름
150: 제2 보호필름
160: 제2 접착필름
170: 개구부

Claims (14)

  1. 상면에 배선 및 상기 배선과 연결되는 패드(pad)가 형성되고, 하면에 접속전극이 형성되며, 스루홀(through hole)에 의하여 상기 패드와 상기 접속전극이 전기적으로 연결되는 인쇄회로기판;
    상기 인쇄회로기판과 대향하는 면에 양전극과 음전극이 형성되고, 상기 양전극과 상기 음전극이 솔더(solder)에 의하여 상기 패드와 접속되어 상기 인쇄회로기판의 상기 상면에 플립칩(flip chip) 방식으로 실장되는 솔라셀(solar cell);
    상기 솔라셀의 보호를 위해 일면이 상기 솔라셀을 커버하고 타면이 외부로 노출되도록 상기 인쇄회로기판의 상기 상면에 적층되며, 상기 솔라셀로 태양광의 입사가 가능하도록 투명한 재질로 이루어지는 제1 보호필름; 및
    상기 인쇄회로기판과 상기 제1 보호필름 사이에 개재되어, 상기 제1 보호필름의 상기 일면을 상기 인쇄회로기판에 접착시키고, 상기 솔더의 외측면과 상기 솔라셀의 상면을 커버하도록 형성되어 상기 솔라셀을 캡슐레이션(capsulation)하며, 상기 제1 보호필름을 통해 입사되는 상기 태양광이 상기 솔라셀로 입사 가능하도록 투명한 재질로 이루어지는 제1 접착필름을 포함하고,
    상기 제1 접착필름은 상기 제1 보호필름 보다 낮은 융점(melting point)을 가지며,
    상기 제1 보호필름 및 상기 제1 접착필름이 진공 라미네이션(vacuum lamination)에 의해 상기 솔라셀이 실장된 상기 인쇄회로기판에 가열 및 압착되고,
    상기 인쇄회로기판과 상기 솔라셀 사이에는 상기 솔더와 상기 제1 접착필름에 의하여 포위되는 진공 공간이 형성되며,
    상기 양전극과 상기 음전극은 각각 상기 솔라셀을 가로지르며 평행하게 배치되는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 인쇄회로기판의 휨(warpage) 방지를 위하여, 상기 인쇄회로기판의 상기 상면과 대칭되도록 상기 접속전극을 커버하며 상기 인쇄회로기판의 상기 하면에 적층되는 제2 보호필름; 및
    상기 인쇄회로기판과 상기 제2 보호필름 사이에 개재되는 제2 접착필름을 더 포함하는 태양전지 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2 접착필름 및 상기 제2 보호필름에는 상기 전극과 연통되는 개구부가 형성되는 것을 특징을 하는 태양전지 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 보호필름은 엠보싱 처리에 의해 바깥 측으로 요철이 형성되어 있는 것을 특징을 하는 태양전지 모듈.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 상면에 배선 및 상기 배선과 연결되는 패드(pad)가 형성되고, 하면에 접속전극이 형성되며, 스루홀(through hole)에 의하여 상기 패드와 상기 접속전극이 전기적으로 연결되는 인쇄회로기판을 제공하는 단계;
    상기 인쇄회로기판과 대향하는 면에 양전극과 음전극이 형성된 솔라셀(solar cell)을 상기 양전극과 상기 음전극이 솔더(solder)에 의하여 상기 패드와 접속되도록 상기 인쇄회로기판의 상기 상면에 플립칩(flipchip) 방식으로 실장하는 단계;
    태양광이 상기 솔라셀로 입사 가능하도록 투명한 재질로 이루어지며, 상기 솔더의 외측면과 상기 솔라셀의 상면을 커버하여 상기 솔라셀을 캡슐레이션하는 제1 접착필름을 상기 인쇄회로기판의 상기 상면에 적층하는 단계; 및
    상기 솔라셀의 보호를 위해 상기 솔라셀을 커버하며, 상기 솔라셀로 상기 태양광의 입사가 가능하도록 투명한 재질로 이루어지는 제1 보호필름을 상기 제1 접착필름 상에 부착하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 접착필름은 상기 제1 보호필름 보다 낮은 융점(melting point)을 가지며,
    상기 제1 보호필름 및 상기 제1 접착필름이 진공 라미네이션(vacuum lamination)에 의해 상기 솔라셀이 실장된 상기 인쇄회로기판에 가열 및 압착되고,
    상기 인쇄회로기판과 상기 솔라셀 사이에는 상기 솔더와 상기 제1 접착필름에 의하여 포위되는 진공 공간이 형성되며,
    상기 양전극과 상기 음전극은 각각 상기 솔라셀을 가로지르며 평행하게 배치되는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 인쇄회로기판의 하면에 제2 접착필름을 적층하는 단계; 및
    상기 제2 접착필름 상에 상기 제1 보호필름과 대칭되도록 제2 보호필름을 적층하는 단계를 더 포함하는 태양전지 모듈 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2 접착필름 및 상기 제2 보호필름에는 상기 전극과 연통되는 개구부가 형성되는 것을 특징을 하는 태양전지 모듈 제조 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 제1 보호필름은 엠보싱 처리에 의해 바깥 측으로 요철이 형성되어 있는 것을 특징을 하는 태양전지 모듈 제조 방법.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
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