KR101349495B1 - 태양전지 모듈 및 이의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
실시예에 따른 태양전지 모듈은, 다수 개의 태양전지 셀을 포함하는 태양전지 패널; 상기 태양전지 패널 상에 위치하는 보호기판; 및 상기 태양전지 패널 및 상기 보호기판 사이에 위치하는 완충부; 및 상기 태양전지 패널 및 상기 완충부 사이에 위치하는 흡습방지층을 포함하고, 상기 흡습방지층의 굴절률은 상기 완충부의 굴절률보다 크다.
실시예예 따른 태양전지 모듈의 제조방법은, 태양전지 패널을 준비하는 단계; 상기 태양전지 패널 상에 흡습방지층을 형성하는 단계; 및 상기 흡습방지층 상에 완충부를 형성하는 단계를 포함하고, 상기 흡습방지층은 상기 태양전지 패널 상에 혼합 가스를 이용한 증착 공정으로 형성된다.
실시예예 따른 태양전지 모듈의 제조방법은, 태양전지 패널을 준비하는 단계; 상기 태양전지 패널 상에 흡습방지층을 형성하는 단계; 및 상기 흡습방지층 상에 완충부를 형성하는 단계를 포함하고, 상기 흡습방지층은 상기 태양전지 패널 상에 혼합 가스를 이용한 증착 공정으로 형성된다.
Description
본 기재는 태양전지 모듈 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
광전 변환 효과를 이용하여 빛에너지를 전기 에너지로 변환하는 태양광 발전 모듈은 지구 환경의 보전에 기여하는 무공해 에너지를 얻는 수단으로 널리 사용되고 있다.
태양 전지의 광전 변환 효율이 개선됨에 따라, 태양광 발전 모듈을 구비한 많은 태양광 발전 시스템이 주거 용도로까지 설치되기에 이르렀다.
일광으로부터 전력을 발생시키는 태양 전지를 구비하는 태양광 발전 모듈로부터 발생된 전력을 외부로 출력시키기 위해, 양 전극 및 음 전극의 기능을 하는 전도체들이 태양광 발전 모듈에 배치되며, 전류를 외부로 출력시키기 위한 케이블이 연결되는 접속 단자들로서, 전도체들의 단부들이 광기전성 모듈의 외부로 꺼내어진다.
그러나 일반적인 구조의 태양전지 모듈의 경우, 가장자리에서의 수분 침투에 의해 태양전지 모듈의 신뢰성이 떨어지는 경우가 많이 있다.
실시예는 신뢰성이 향상된 태양전지 모듈을 제공하고자 한다.
실시예에 따른 태양전지 모듈은, 다수 개의 태양전지 셀을 포함하는 태양전지 패널; 상기 태양전지 패널 상에 위치하는 보호기판; 및 상기 태양전지 패널 및 상기 보호기판 사이에 위치하는 완충부; 및 상기 태양전지 패널 및 상기 완충부 사이에 위치하는 흡습방지층을 포함하고, 상기 흡습방지층의 굴절률은 상기 완충부의 굴절률보다 크다.
실시예예 따른 태양전지 모듈의 제조방법은, 태양전지 패널을 준비하는 단계; 상기 태양전지 패널 상에 흡습방지층을 형성하는 단계; 및 상기 흡습방지층 상에 완충부를 형성하는 단계를 포함하고, 상기 흡습방지층은 상기 태양전지 패널 상에 혼합 가스를 이용한 증착 공정으로 형성된다.
실시예에 따른 태양전지 모듈은 흡습방지층을 포함한다. 상기 흡습방지층을 통해 수분의 침투 경로가 길어져 태양전지 모듈로 침투하는 수분을 최소화할 수 있다. 따라서, 태양전지 모듈의 신뢰성을 향상할 수 있다. 또한, 상기 흡습방지층을 통해 반사를 방지할 수 있어, 별도로 반사방지를 위한 추가적인 층을 생략할 수 있다. 따라서, 태양전지 모듈의 두께를 최소화할 수 있다.
실시예에 따른 태양전지 모듈의 제조방법은 상술한 효과를 가지는 태양전지 모듈을 제조할 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 태양전지 모듈을 도시한 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 A-A'를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1의 A-A'를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다.
실시예들의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 “상/위(on)”에 또는 “하/아래(under)”에 형성된다는 기재는, 직접(directly) 또는 다른 층을 개재하여 형성되는 것을 모두 포함한다. 각 층의 상/위 또는 하/아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
도면에서 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들의 두께나 크기는 설명의 명확성 및 편의를 위하여 변형될 수 있으므로, 실제 크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 1 및 도 2를 참조하여, 실시예에 따른 태양전지 모듈을 상세하게 설명한다. 도 1은 실시예에 따른 태양전지 모듈을 도시한 분해 사시도이다. 도 2는 도 1의 A-A'를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 실시예에 따른 태양전지 모듈은, 프레임(100), 태양전지 패널(200), 보호기판(300), 흡습방지층(600) 및 완충부(400)를 포함한다.
상기 프레임(100)은 상기 태양전지 패널(200) 외측에 배치된다. 상기 프레임(100)은 상기 태양전지 패널(200), 상기 보호기판(300) 및 상기 완충부(400)를 수용한다. 더 자세하게, 상기 프레임(100)은 상기 태양전지 패널(200)의 측면을 둘러싼다.
상기 프레임(100)은 예를 들어, 금속 프레임(100)일 수 있다. 예를 들어, 상기 프레임(100)은 알루미늄, 스테인레스 스틸 또는 철 등을 포함할 수 있다.
상기 태양전지 패널(200)은 상기 프레임(100) 내측에 배치된다. 상기 태양전지 패널(200)은 플레이트 형상을 가지진다. 상기 태양전지 패널(200)은 다수 개의 태양전지들(210) 및 상기 태양전지들을 지지하는 하부 기판(220)을 포함한다.
상기 태양전지들(210)은 예를 들어, CIGS계 태양전지, 실리콘 계열 태양전지, 연료감응 계열 태양전지, Ⅱ-Ⅵ족 화합물 반도체 태양전지 또는 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체 태양전지일 수 있다.
또한, 상기 태양전지들(210)은 유리기판 등과 같은 투명한 기판 상에 배치될 수 있다.
상기 태양전지들(210)은 스트라이프(stripe) 형태로 배치될 수 있다. 또한, 상기 태양전지들(210)은 매트릭스(matrix) 형태 등 다양한 형태로 배치될 수 있다.
상기 태양전지들(210)은 후면전극층(20), 광 흡수층(30), 버퍼층(40), 및 전면전극층(50)을 포함한다.
상기 후면전극층(20)은 상기 하부 기판(220)의 상면에 배치된다. 상기 후면전극층(20)은 도전층이다. 상기 후면전극층(20)으로 사용되는 물질의 예로서는 몰리브덴(Mo) 등의 금속을 들 수 있다.
또한, 상기 후면전극층(20)은 세 개 이상의 층들을 포함할 수 있다. 이때, 각각의 층들은 같은 금속으로 형성되거나, 서로 다른 금속으로 형성될 수 있다.
상기 광 흡수층(30)은 상기 후면전극층(20) 상에 배치된다. 상기 광 흡수층(30)은 Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ족계 화합물을 포함한다. 예를 들어, 상기 광 흡수층(30)은 구리-인듐-갈륨-셀레나이드계(Cu(In,Ga)Se2;CIGS계) 결정 구조, 구리-인듐-셀레나이드계 또는 구리-갈륨-셀레나이드계 결정 구조를 가질 수 있다.
상기 광 흡수층(30)의 에너지 밴드갭(band gap)은 약 1eV 내지 1.8eV일 수 있다.
상기 버퍼층(40)은 상기 광 흡수층(30) 상에 배치된다. 상기 버퍼층(40)은 상기 광 흡수층(30)에 직접 접촉한다.
상기 버퍼층(40)은 황화물을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 버퍼층(40)은 황화 카드뮴을 포함할 수 있다.
상기 전면전극층(50)은 상기 광 흡수층(30) 상에 배치된다.
상기 전면전극층(50)은 투명하다. 상기 전면전극층(50)으로 사용되는 물질의 예로서는 알루미늄이 도핑된 징크 옥사이드(Al doped ZnO;AZO), 인듐 징크 옥사이드(indium zinc oxide;IZO) 또는 인듐 틴 옥사이드(indium tin oxide;ITO) 등을 들 수 있다.
상기 전면전극층(50)의 두께는 약 500㎚ 내지 약 1.5㎛일 수 있다. 또한, 상기 전면전극층(50)이 알루미늄이 도핑되는 징크 옥사이드로 형성되는 경우, 알루미늄은 약 1.5wt% 내지 약 3.5wt%의 비율로 도핑될 수 있다. 상기 전면전극층(50)은 도전층이다.
이어서, 상기 흡습방지층(600)은 상기 태양전지 패널(200) 상에 배치된다. 상기 흡습방지층(600)은 상기 태양전지 패널(200) 및 상기 완충부(400) 사이에 배치된다.
구체적으로, 상기 흡습방지층(600)은 상기 전면전극층(50) 상에 배치된다. 상기 흡습방지층(600)은 상기 전면전극층(50) 상에 전면적으로 배치될 수 있다.
상기 흡습방지층(600)의 굴절률은 상기 완충부(400)의 굴절률보다 크다. 또한, 상기 흡습방지층(600)의 굴절률은 상기 전면전극층(50)의 굴절률보다 작다. 즉, 상기 흡습방지층(600)의 굴절률은 상기 완충부(400)의 굴절률보다 크고 상기 전면전극층(50)의 굴절률보다 작다.
상기 흡습방지층(600)은 질화물을 포함한다. 구체적으로, 상기 흡습방지층(600)은 실리콘질화물(SiNx)을 포함한다. 이때, 상기 x는 다음 식을 만족한다.
1 ≤ x ≤ 4
상기 x를 통해 상기 흡습방지층(600)의 굴절률을 조절할 수 있다. 즉, 상기 흡습방지층(600)의 굴절률이 상기 완충부(400)의 굴절률보다 크고 상기 전면전극층(50)의 굴절률보다 작도록 할 수 있다.
구체적으로, 상기 흡습방지층(600)의 굴절률은 1.8 내지 2.0 일 수 있다. 바람직하게, 상기 흡습방지층(600)의 굴절률은 1.8 내지 1.9 일 수 있다.
한편, 상기 흡습방지층(600)은 서로 다른 굴절률을 가지는 물질을 한 층 이상 적층하여 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 흡습방지층(600)은 제1 흡습방지층(610) 및 제2 흡습방지층(620)을 포함할 수 있다. 상기 제1 흡습방지층(610)은 상기 전면전극층(50) 바로 위에 배치될 수 있다. 상기 제2 흡습방지층(620)은 상기 제1 흡습방지층(610) 상에 배치될 수 있다. 상기 제1 흡습방지층(610)의 굴절률 및 상기 제2 흡습방지층(620)의 굴절률은 서로 다르다. 구체적으로, 상기 제1 흡습방지층(610)의 굴절률은 상기 제2 흡습방지층(620)의 굴절률보다 작을 수 있다. 상기 제1 흡습방지층(610)의 굴절률과 상기 제2 흡습방지층(620)의 굴절률을 다르게 함으로써, 상기 흡습방지층(600)이 반사를 방지하는 역할을 할 수 있다. 따라서, 별도로 반사방지를 위한 추가적인 층을 생략할 수 있어, 태양전지 모듈의 두께를 최소화할 수 있다.
상기 흡습방지층(600)을 통해 수분의 침투 경로가 길어져 태양전지 모듈로 침투하는 수분을 최소화할 수 있다. 따라서, 태양전지 모듈의 신뢰성을 향상할 수 있다.
한편, 버스 바(500)는 상기 태양전지 패널(200) 상에 배치된다.
상기 버스 바(500)는 상기 태양전지들(210)과 접촉한다. 구체적으로, 상기 버스 바(500)는 상기 태양전지들(210) 중에 한쪽 끝 및 다른 쪽 끝의 태양전지의 상면과 접촉한다. 상기 버스 바(500)는 상기 태양전지들(210) 중 둘의 상면에 접촉하고, 상기 태양전지들(210)과 전기적으로 연결된다.
상기 버스 바(500)는 도전체이며, 상기 버스 바(500)로 사용되는 물질의 예로서는 구리 등을 들 수 있다.
상기 보호기판(300)은 상기 태양전지 패널(200) 상에 배치된다. 더 자세하게, 상기 보호기판(300)은 상기 태양전지 패널(200)에 대향되어 배치된다.
상기 보호기판(300)은 투명하며, 높은 강도를 가진다. 상기 보호기판(300)으로 사용되는 물질의 예로서는 강화 유리 등을 들 수 있다.
상기 완충부(400)는 상기 태양전지 패널(200) 및 상기 보호기판(300) 사이에 배치된다.
상기 완충부(400)는 상기 태양전지 패널(200)에 보다 많은 광이 입사되도록 반사 방지 기능을 수행할 수 있다.
상기 완충부(400)로 사용되는 물질의 예로서는 에틸렌비닐아세테이트 수지(ethylenevinylacetate resin;EVA resin) 등을 들 수 있다.
상기 보호기판(300) 및 상기 완충부(400)는 상기 프레임(100) 내측에 배치된다. 더 자세하게, 상기 태양전지 패널(200), 상기 보호기판(300) 및 상기 완충부(400)의 측면은 상기 프레임(100)에 삽입되어 고정된다.
이하, 실시예에 따른 태양전지 모듈의 제조방법을 설명한다. 명확하고 간략한 설명을 위해 앞서 설명한 내용과 동일 또는 유사한 부분에 대해서는 상세한 설명을 생략한다.
먼저, 태양전지 패널을 준비할 수 있다. 이때, 기판 상에 다수 개의 태양전지들이 형성된 태양전지 패널을 준비할 수 있다.
이어서, 흡습방지층(600)을 형성할 수 있다. 특히, 상기 흡습방지층(600)은 태양전지의 전면전극층(50) 상에 전면적으로 형성될 수 있다. 상기 흡습방지층(600)은 증착 공정으로 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 흡습방지층(600)은 질소분위기에서 실란 가스(SiH4) 및 암모니아 가스(NH3)의 혼합 가스를 이용하여 증착될 수 있다. 상기 실란 가스의 Si-H 및 상기 암모니아 가스의 N-H의 조성비에 따라 상기 흡습방지층(600)의 굴절률이 달라질 수 있다. 따라서, 상기 흡습방지층(600)의 굴절률이 1.8 내지 2.0이 될 수 있도록, 혼합 가스의 조성비를 조절할 수 있다.
이어서, 상기 흡습방지층(600) 상에 완충부(400)를 형성할 수 있다. 상기 완충부(400)는 라미네이션 공정으로 형성될 수 있다.
상술한 실시예에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시예들을 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예들에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부한 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
Claims (13)
- 다수 개의 태양전지 셀을 포함하는 태양전지 패널;
상기 태양전지 패널 상에 위치하는 보호기판; 및
상기 태양전지 패널 및 상기 보호기판 사이에 위치하는 완충부; 및
상기 태양전지 패널 및 상기 완충부 사이에 위치하는 흡습방지층을 포함하고,
상기 흡습방지층의 굴절률은 상기 완충부의 굴절률보다 큰 태양전지 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 태양전지 셀은 후면전극층;
상기 후면전극층 상에 위치하는 광 흡수층;
상기 광 흡수층 상에 위치하는 버퍼층; 및
상기 버퍼층 상에 위치하는 전면전극층을 포함하고,
상기 흡습방지층의 굴절률은 상기 전면전극층의 굴절률보다 작은 태양전지 모듈. - 제2항에 있어서,
상기 흡습방지층은 상기 전면전극층의 전면에 위치하는 태양전지 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 흡습방지층은 질화물을 포함하는 태양전지 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 흡습방지층은 실리콘질화물(SiNx)을 포함하는 태양전지 모듈. - 제5항에 있어서,
상기 x는 다음 식을 만족하는 태양전지 모듈.
1 ≤ x ≤ 4 - 제1항에 있어서,
상기 흡습방지층의 굴절률은 1.8 내지 2.0 인 태양전지 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 흡습방지층이 한층 이상으로 이루어진 태양전지 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 흡습방지층은 제1 흡습방지층 및 상기 제1 흡습방지층 상에 위치하는 제2 흡습방지층을 포함하고,
상기 제1 흡습방지층의 굴절률 및 상기 제2 흡습방지층의 굴절률은 서로 다른 태양전지 모듈. - 제9항에 있어서,
상기 제1 흡습방지층의 굴절률은 상기 제2 흡습방지층의 굴절률보다 작은 태양전지 모듈. - 태양전지 패널을 준비하는 단계;
상기 태양전지 패널 상에 흡습방지층을 형성하는 단계; 및
상기 흡습방지층 상에 완충부를 형성하는 단계를 포함하고,
상기 흡습방지층은 상기 태양전지 패널 상에 혼합 가스를 이용한 증착 공정으로 형성되는 태양전지 모듈의 제조방법. - 제11항에 있어서,
상기 혼합 가스는 실란 및 암모니아 가스를 포함하는 태양전지 모듈의 제조방법. - 제11항에 있어서,
상기 흡습방지층의 굴절률은 1.8 내지 2.0 인 태양전지 모듈의 제조방법.
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1187744A (ja) * | 1997-09-11 | 1999-03-30 | Canon Inc | 太陽電池モジュールの製造方法 |
| JP2011119685A (ja) | 2009-10-30 | 2011-06-16 | Sumitomo Chemical Co Ltd | 有機光電変換素子及び有機光電変換モジュール |
| KR101151346B1 (ko) | 2011-10-27 | 2012-06-08 | 주식회사 지메카닉스 | 다층 충진재 구조의 태양전지모듈 |
| KR20120085575A (ko) * | 2011-01-24 | 2012-08-01 | 엘지이노텍 주식회사 | 태양전지 모듈 |
-
2012
- 2012-08-14 KR KR1020120089016A patent/KR101349495B1/ko not_active IP Right Cessation
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