KR101444793B1 - 후면 전극형 태양전지 모듈 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 제조공정을 단순화할 수 있는 후면 전극형 태양전지 모듈 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 유리기판을 후면기판 및 절연성 기판으로 사용함으로써, 별도의 절연성 기판을 구비하지 아니하여도 되므로 제조비용이 저감될 수 있다. 또한, 접착필름을 용융하기 위해 태양전지 모듈 제조과정 중간에 라미네이션 하지 아니하고, 적층구조체를 형성한 후 한번의 라미네이션 과정에서 접착필름과 충전재를 같이 용융할 수 있어 제조과정이 간소화되는 효과가 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 유리기판을 후면기판 및 절연성 기판으로 사용함으로써, 별도의 절연성 기판을 구비하지 아니하여도 되므로 제조비용이 저감될 수 있다. 또한, 접착필름을 용융하기 위해 태양전지 모듈 제조과정 중간에 라미네이션 하지 아니하고, 적층구조체를 형성한 후 한번의 라미네이션 과정에서 접착필름과 충전재를 같이 용융할 수 있어 제조과정이 간소화되는 효과가 있다.
Description
본 발명은 제조공정을 단순화할 수 있는 후면 전극형 태양전지 모듈 및 그 제조방법에 관한 것이다.
태양전지의 전극은 태양전지의 전면과 후면에 각각 형성될 수 있지만, 상기 전면에 형성되는 전극은 태양전지의 태양광에 대한 흡수율을 감소시킨다. 따라서 태양전지의 효율을 향상시키기 위하여 태양전지의 전극을 후면에 설치하는 후면 전극형 태양전지가 개발되었다.
태양전지 모듈의 전면기판(front sheet)으로 유리를 사용하는 경우, 가시광선이 시트 내부로 투과되어 태양전지 셀이 태양빛을 집광할 수 있도록, 저철분 유리를 사용하거나 또는 광 투과율이 높도록 특수하게 제작된 유리를 사용하여야 했다.
종래의 후면 전극형 태양전지 모듈을 제작하기 위해서는, 우선 절연성 기판 위에 배선을 형성하고, 배선 위에 절연성 수지를 도포하고, 절연성 수지 위에 전극이 형성된 셀을 적층한다. 이러한 구조물을 전면기판과 후면기판(back sheet) 사이에 배치하고, 전면기판과 구조물 사이 그리고 후면기판과 구조물 사이에 각각 충전재를 배치한 후, 라미네이션 공정을 통하여 후면 전극형 태양전지 모듈을 완성한다.
이러한 후면 전극형 태양전지 모듈의 제조공정에는 많은 재료가 소요되며, 나아가 널리 사용되는 플라스틱 등의 절연성 기판은 태양전지 셀과 비교할 때 열팽창계수의 차이가 크기 때문에, 라미네이션 공정을 통해 셀과 배선기판이 일체화될 때 절연성 기판 등이 변형될 수 있다.
본 발명은 제조공정이 간소화되고 제조비용이 감소될 수 있으며, 정밀도가 높은 후면전극형 태양전지 모듈의 제조방법을 제공하고자 한다.
또한, 상기 방법에 의해 제조된 후면전극형 태양전지를 제공하고자 한다.
본 발명의 한 실시예에 따른 태양전지 모듈의 제조방법은, 유리기판 위에 배선을 형성하여 유리배선기판을 만드는 단계, 상기 유리배선기판에 접착필름, 전극이 형성되어 있는 태양전지 셀, 충전재 및 전면기판을 적층하여 적층구조체를 형성하는 단계, 그리고 상기 적층구조체를 라미네이션하여 상기 접착필름 및 상기 충전재를 용융하여 상기 전극 및 상기 배선을 전기적으로 연결하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지 모듈의 제조방법은, 유리기판 위에 배선을 형성하여 유리배선기판을 만드는 단계, 태양전지 셀의 전극이 형성되어 있는 일면에 접착필름을 코팅하는 단계, 상기 유리배선기판에 상기 태양전지 셀, 충전재 및 전면기판을 적층하여 적층구조체를 형성하는 단계, 그리고 상기 적층구조체를 라미네이션하여 상기 전극과 상기 배선을 전기적으로 연결하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지 모듈의 제조방법은, 유리기판 위에 배선을 형성하여 유리배선기판을 만드는 단계, 상기 배선 또는 태양전지 셀의 전극이 형성된 일면에 접착필름을 코팅하거나 가접착하는 단계, 상기 유리배선기판 위에 상기 태양전지 셀을 적층하여 1차 적층구조체를 형성하는 단계, 상기 1차 적층구조체에 압력을 가하여 상기 배선과 상기 전극을 전기적으로 연결하는 단계, 상기 배선과 상기 전극이 전기적으로 연결된 1차 적층구조체 위에 충전재 및 전면기판을 적층하여 2차 적층구조체를 형성하는 단계, 그리고 상기 2차 적층구조체를 라미네이션하는 단계를 포함한다.
상기 라미네이션 단계 또는 상기 1차 적층구조체에 압력을 가하는 단계에서, 상기 접착필름은 용융되어 상기 유리배선기판과 상기 셀 사이 공간에 채워질 수 있다.
상기 라미네이션 단계는 상기 유리배선기판이 최하부에 놓인 상태에서 진행될 수 있다.
상기 라미네이션 단계에서, 상기 충전재가 용융되어 상기 유리배선기판과 상기 전면기판 사이 공간에 채워질 수 있다.
상기 배선과 상기 전극을 전기적으로 연결하기 위해 상기 1차 적층구조체에 가해지는 압력은 0.1MPa 내지 5MPa일 수 있다.
상기 접착필름은 이방도전성 필름일 수 있다.
상기 이방도전성 필름은, 에폭시계 수지, 아크릴계 수지, 비닐 아세테이트 에틸렌, 실리콘 및 이들의 조합 중 선택된 어느 하나를 포함하여 만들어질 수 있다.
상기 유리기판은 강화유리를 포함하여 만들어질 수 있다.
상기 전면기판은 에틸렌 테트라 플루오르 에틸렌일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 후면 전극형 태양전지 모듈은 위에서 설명한 방법에 의해 만들어질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 유리기판을 후면기판 및 절연성 기판으로 사용함으로써, 별도의 절연성 기판을 구비하지 아니하여도 되므로 제조비용이 저감될 수 있다.
또한, 유리기판 위에 배선을 바로 배치하여, 유리기판과 배선 사이에 충전재를 적층하지 아니하여도 되어 충전재의 사용량을 감소할 수 있다.
또한, 후면기판으로 유리기판을 사용하여 태양전지 모듈의 강도가 유지되므로 전면기판에 얇은 필름을 사용할 수 있어 전면기판에 의한 빛의 흡수를 줄임으로써 태양전지의 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.
도 1 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 후면 전극형 태양전지 모듈 제조방법의 순서도이다.
도 6 내지 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 후면 전극형 태양전지 모듈 제조방법의 순서도이다.
도 11 내지 도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따른 후면 전극형 태양전지 모듈 제조방법의 순서도이다.
도 18은 본 발명의 실시예에 따른 후면 전극형 태양전지 모듈을 나타낸 도면이다.
도 6 내지 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 후면 전극형 태양전지 모듈 제조방법의 순서도이다.
도 11 내지 도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따른 후면 전극형 태양전지 모듈 제조방법의 순서도이다.
도 18은 본 발명의 실시예에 따른 후면 전극형 태양전지 모듈을 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
본 발명의 일 실시예에 따른 후면 전극형 태양전지 모듈 제조방법은 배선이 배치된 유리배선기판을 형성하는 단계, 상기 유리배선기판에 접착필름, 전극이 형성되어 있는 셀, 충전재 및 전면기판을 적층하여 적층구조체를 형성하는 단계, 그리고 상기 적층구조체를 라미네이션 하여 상기 접착필름 및 상기 충전재를 용융하고 상기 전극 및 상기 배선을 전기적으로 연결하는 단계를 포함한다.
이하에서 본 실시예에 따른 태양전지 모듈의 제조방법에 대하여 상세하게 살펴본다.
우선 도 1에서 보는 바와 같이, 유리로 이루어진 후면기판(back sheet) 위에 배선을 형성하여 유리배선기판을 만든다. 유리배선기판은, 유리로 이루어진 후면기판(90) 위에 동박을 얹고 이를 패터닝하여 배선(20)을 형성함으로써 만들어지거나, 유리 후면기판(90) 위에 은과 같은 금속을 인쇄한 후 전기 도금 등을 통하여 배선을 형성함으로써 만들어질 수 있다.
본 발명의 실시예는 태양전지 모듈의 강도를 개선하기 위하여 후면기판(90)이 유리로 만들어진 것을 특징으로 한다.
후면기판(90)은 태양전지 모듈의 외부 케이스 역할을 하는 부재로, 태양전지 모듈의 적층구조체에서 최하층에 배치된다. 아울러 후면기판(90) 바로 위에는 배선이 직접 형성되므로 외부 케이스 역할 뿐만 아니라 절연성 기판의 역할도 한다.
일반적으로 절연성 기판으로 사용되는 플라스틱 필름에 비하여 유리는 태양전지 셀과 열팽창계수의 차이가 크지 아니하다. 따라서 유리로 이루어진 후면기판(90)을 절연성 기판으로 사용하는 경우, 라미네이션 과정에서 플라스틱 필름에 비하여 유리의 변형률이 작아 태양전지 모듈의 정밀도가 우수해진다.
또한, 유리로 이루어진 후면기판(90)이, 배선(20)이 배치되는 절연성 기판의 역할도 하므로, 별도의 절연성 기판을 구비하지 아니할 수 있어 제조비용이 저감되는 효과가 있다.
이때, 강화유리를 상기 후면기판(90)으로 사용할 수 있다. 이 경우, 후면기판(90)으로 일반유리를 사용하는 것에 비하여 강도가 강한 강화유리를 사용하기 때문에 태양전지 모듈의 강도가 증가하는 효과가 있다.
이후, 도 2에 도시된 바와 같이 유리배선기판에 접착필름(40)을 적층한다.
접착필름(40)은 배선(20)과 전극(50)을 전기적으로 연결하는 부재이다. 동시에 접착필름(40)은 배선(20)과 전극(50) 사이에서 충전재 역할을 한다.
이때, 서로 이웃한 전극(50)들 사이에는 전기가 통하지 아니하고 전극(50)과 그 전극이 접하고 있는 배선(20) 사이에만 전기가 통하도록 접착필름(40)은 절연성 있는 부재가 사용된다.
구체적으로, 접착필름(40)은 절연성 필름(Non Conductive Film; NCF) 또는 이방도전성(Anisotropic Conductive Film; ACF) 필름을 사용할 수 있다.
이방도전성 필름은 절연성 수지에 도전성 입자가 임계점(percolation threshold) 보다 낮은 농도로 분산되어 있다.
이방도전성 필름을 전극(50)과 배선(20) 사이에 놓고 필름에 수직방향으로 압력을 가하면 전극(50)과 배선(20) 사이에 있는 도전성 입자를 통해 전기가 통할 수 있고, 전극(50)과 전극(50) 사이에는 도전성 입자의 밀집도가 낮아 전기가 통하지 아니한다.
이방도전성 필름에 사용되는 절연성 수지는 에폭시계 수지, 아크릴계 수지, 비닐 아세테이트 에틸렌(Vinyl Acetate-Ethylene, 이하 "VAE"라 함) 또는 실리콘 등이 사용될 수 있다.
에폭시계 수지는 열경화성 수지의 일종으로 접착력이 좋고, 온도에 영향을 받지 아니하며 전기절연성이 우수하다. 또한, 내구성, 내화학성, 내수성 등이 우수한 성질이 있다.
그리고 에폭시계 수지에는 휘발성 유기 화합물(Volatile Organic Compounds, VOC)이 매우 소량만 함유되어 있어 친환경적인 제품을 생산할 수 있다.
에폭시계 수지는 반도체 칩과 유리기판을 접합하는 데 사용되는 기술(Chip On Class, 이하 "COG"라 함), 반도체 칩과 에프피시비(Flexible PCB, 이하 “FPCB”)와의 접합에 사용되는 기술(Chip on Film, 이하 "COF"라 함) 또는 FPCB와 유리기판 또는 인쇄회로기판(Printed Circuit Board, 이하 “PCB”라 함)과의 접합에 사용되는 기술에 사용된다.
이방도전성 필름을 사용하여 전극과 배선을 연결하는 기술의 경우, COG 또는 COF와 그 기능 및 재료의 측면에서 기술이 유사하다. 따라서 이러한 기술을 이용하여 전극(50)과 배선(20)을 용이하게 연결할 수 있다.
아크릴계 수지는 에폭시계 수지에 비해 경화온도가 낮고 염소와 같은 불순물에 의한 전극 부식의 염려가 없다.
VAE는 비닐아세테이트와 에틸렌의 복합체이다.
VAE는 물에 분산된 콜로이드계 형태로 합성할 수 있어, 용액 상태로 배선(20)상에 적층할 수 있다.
에멀전 형태의 VAE에 실리카 등의 충전재와 도전입자를 분산시켜 코팅하면, 얇고 균일한 이방도전성 필름을 생산할 수 있다. 그리고 이를 다양한 인쇄법으로 배선(20)에 코팅하는 경우, 이방도전성 필름을 원하는 부위에 선택적으로 코팅할 수 있다. 이때, 실리카 충전재는 코팅액의 점도와 이방도전성 필름의 열팽창계수를 조절하는 기능을 할 수 있다.
실리콘은 내약품성이 우수하여 다른 화학물과 화학반응을 하지 아니하고, 내후성 및 내열성 또한 우수한 특징이 있다. 또한, 실리콘은 연소되더라도 유해물질을 많이 발생시키지 않는 친환경성 물질이다.
또한, 실리콘은 태양전지의 충전재로 일반적으로 많이 사용되는 검증된 물질이다. 실리콘은 액상의 상태에서 배선 위에 도포할 수 있어, 실리콘을 접착필름으로 사용하는 경우, 접착필름을 배선 위에 적층하기가 용이한 효과가 있다.
한편, 접착필름(40)은 복수의 층이 적층될 수 있다. 이때 접착필름(40)은 전술한 이방도전성 필름 또는 절연성 필름 각각으로 이루어질 수 있고, 또는 이들을 병행하여 사용할 수 있다.
이후, 도 3에 도시된 바와 같이, 접착필름(40) 위에 전극(50)이 형성되어 있는 셀(60)을 적층한다.
이때, 전극(50) 및 태양전지 셀(60)의 크기에 비하여 접착필름(40)의 크기가 크다. 따라서 접착필름(40)과 태양전지 셀을 정렬(align)하여 태양전지 모듈의 정밀도를 향상시키고자 할 때, 태양전지 셀(60)을 하부에 놓고 접착필름(40)을 상부에 적층하지 아니하고, 도 3에 도시된 바와 같이 태양전지 셀(60)에 비해 크기가 큰 접착필름(40)을 하부에 놓고, 그 위에 전극(50)이 형성되어 있는 태양전지 셀(60)을 적층할 수 있다.
이후, 도 4에 도시된 바와 같이, 태양전지 셀(60) 위에 충전재(80) 및 전면기판(70)을 적층한다.
충전재(80)는 태양전지 셀(60)과 전면기판(70) 및 후면기판(90)을 일체화하고, 태양전지를 보호하는 역할을 한다.
충전재(80)로는 에틸렌 비닐 아세테이트(Ethylene Vinyl Acetate) 또는 폴리비닐부티랄(Poly Vinyl Butyral)을 사용할 수 있다. 이 외에도 실리콘 등 공지된 다른 충전재가 사용될 수 있다.
전면기판(70)은 후면기판과 같이 태양전지 모듈의 외부 케이스 역할을 한다. 뿐만 아니라 전면기판(70)은 태양광의 집광기능도 한다. 따라서 전면기판은 투명한 기판으로 이루어진다.
전면기판(70)으로 에틸렌 테트라 플루오르 에틸렌(Ethylene Tetra Fluoro Ethylene, 이하 “ETFE”이라 함)이 사용될 수 있다.
ETFE는 무색투명하고 빛의 투과율이 높은 수지이다. 내화학성, 내마모성 등이 우수하고 열안정성이 우수하여 연속적으로 약 300℃의 열이 가해져도 변형이 되지 아니한다.
따라서 태양전지 모듈에서 최외곽층이자 태양열을 직접 받는 전면기판(70)으로 ETFE를 사용하면 열 안정성이 우수하다. 또한, ETFE는 유리에 비해 광 투과율이 우수하여 전면기판(70)으로 유리를 사용할 때 보다 얇게 형성하면서도 광 투과율을 높일 수 있어 태양전지 모듈의 효율이 증가하게 된다.
또한, 전술한 바와 같이 후면기판으로 유리기판을 사용하고, 전면기판(70)으로는 ETFE를 사용하여 태양전지 모듈의 두께를 감소할 수 있다.
구체적으로, 전면기판(70)으로 유리기판을 사용하는 경우, 광투과율이 낮아지는 문제점이 있으나, 태양전지 모듈의 강도를 고려하여 전면기판을 두껍게 형성하였다.
그러나 상기와 같이 후면기판으로 유리기판을 사용하면, 후면기판을 두껍게 형성하여 태양전지 모듈의 강도를 뒷받침할 수 있다. 따라서 전면기판에 얇은 ETFE를 사용하면 태양전지 모듈의 두께가 얇아질 수 있다. 더불어, 전면기판이 얇아져 광투과율이 개선되는 효과도 있다.
또한, 종래 전면기판으로 유리기판을 사용하는 경우, 광투과율을 개선하기 위하여 저철분 유리를 사용하였다. 그러나 유리기판을 후면기판(90)으로 사용하게 되면, 유리기판을 통한 광투과율을 고려하지 아니하여도 되므로 저철분 유리기판을 사용할 필요가 방지된다.
한편, 본 실시예는 후면기판(90) 위에 배선(20)이 직접 접촉하는 형상이므로, 적층구조체의 라미네이션 과정 이전에 적층구조체를 뒤집지 아니하여도 된다.
기존에는 1차 구조체를 형성하고 이를 뒤집어서 전면기판과 후면기판 사이에 적층하였다. 라미네이션 공정에서는 핀 부재가 바닥면에 놓여 있기 때문에, 태양전지 모듈에 핀 부재로 인한 변형이 생기지 않도록 하기 위해서 견고한 성질을 지닌 부재가 하부로 위치하여야 한다. 따라서 후면기판에 비해 견고한 전면기판을 하부에 놓고 라미네이션을 행하게 되고, 이로 인해 전극(50)을 하부로 향하게 태양전지 셀(60)을 적층하여 형성한 1차 구조체를 뒤집어서 전면기판에 적층하게 된다. 이와 같이 기존에는 1차 구조체를 뒤집는 공정이 필요하였다.
그러나 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 모듈의 제조방법에서는 유리로 만들어진 후면기판(90)을 최하부에 놓고 그 상부에 접착필름(40), 태양전지 셀(60)을 적층하였기 때문에, 라미네이션 전에 구조체를 뒤집는 공정이 생략될 수 있다. 따라서 제조공정이 간소화 되는 효과가 있다.
또한, 기존에는 전면기판과 후면기판 사이에 태양전지 셀이 배치되고, 태양전시 셀과 전면기판 및 후면기판을 일체화하기 위하여 전면기판과 태양전지 셀 사이에 제1충전재를 적층하고, 태양전지 셀과 후면기판 사이에 제2충전재를 적층하였다. 이후, 라미네이션 과정에서 제1충전재와 제2충전재가 용융되어 태양전지 셀과 전면기판 및 후면기판을 일체화 하였다.
그러나 본 발명의 실시예는 유리배선기판을 절연성 기판 및 후면기판으로 사용함에 따라 배선(20)이 유리기판(90) 위에 적층되어, 후면기판 위에 충전재를 별도로 적층하지 아니할 수 있다. 따라서 충전재의 사용량을 줄일 수 있어 제조비용이 저감되는 효과가 있다.
이후, 적층구조체를 라미네이션 하여 접착필름(40) 및 충전재(80)를 용융한다(도 5).
라미네이션 과정에서 접착필름(40)이 용융되어 배선(20), 전극(50) 및 셀(60)의 주변 공간에 채워진다. 이러한 접착필름(40)은 셀(60)과 배선(20) 사이에서 충전재 역할을 한다. 접착필름(40)이 이방도전성 필름인 경우 수지는 용융되나 도전성 입자는 용융되지 않는다.
동시에, 전술한 바와 같이 접착필름(40)이 절연성 필름 또는 이방도전성 필름으로 이루어져 있어, 이웃한 전극(50) 사이에는 전기가 통하지 아니하도록 하고, 비교적 거리가 가까운 전극(50)과 배선(20)은 서로 접하거나, 이방도전성 필름의 도전입자를 통해 전기가 통하도록 한다.
그리고 이때 충전재(80)도 같이 용융되어 유리 후면기판(90)과 전면기판(70) 사이 공간에 채워져 적층구조체를 일체화 한다.
이와 같이 접착필름(40) 및 충전재(80)가 별도의 라미네이션 공정을 거치지 아니하고 동일한 라미네이션 공정을 통해 용융되어 적층구조체를 일체화하기 때문에 제조공정이 간소화 될 수 있다.
또한, 접착필름을 용융하기 위해 태양전지 모듈 제조과정 중간에 라미네이션 하지 아니하고, 전체적으로 하나의 적층구조체를 형성한 후 한 번의 라미네이션 과정에서 접착필름과 충전재를 같이 용융할 수 있어 제조과정이 간소화되는 효과가 있다.
도 6 내지 도 10에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 후면 전극형 태양전지 모듈 제조방법의 순서도가 도시되어 있다.
이하에서 본 실시예에 따른 태양전지 모듈의 제조방법에 대하여 상세하게 살펴본다.
도 6에 도시된 바와 같이, 유리로 이루어진 후면기판(90) 위에 배선(20)을 형성하여 유리배선기판을 만든다. 배선(20)을 형성하는 공정은 도 1 내지 도 5에 도시된 실시예와 실질적으로 동일하다.
이어서, 도 7에 도시한 바와 같이, 전극(50)이 형성되어 있는 태양전지 셀(60)에 접착필름(40)을 형성한다. 이 경우 전극(50)이 상부를 향하도록 태양전지 셀(60)을 배치하고, 전극(50) 및 태양전지 셀(60)의 표면에 액상으로 이루어진 접착필름(40)을 코팅한다.
액상의 접착필름(40)을 보관통에 넣고 태양전지 셀(60)에 분사하여 접착필름(40)을 태양전지 셀(60)에 코팅할 수 있고, 또는 접착필름이 도포되어 있는 롤러(도시하지 아니함) 사이에 태양전지 셀(60)을 통과하여 태양전지 셀(60)에 접착필름(40)을 코팅할 수도 있다. 액상의 접착필름을 사용하게 되면, 특히, 스크린 인쇄 등 인쇄 방법을 사용하는 경우 필요한 부위에만 사용할 수 있고, 사용량도 사용자가 조절할 수 있는 이점이 있다.
이때, 전극(50)이 형성되어 있는 부위에만 이방도전성 필름으로 이루어진 접착필름(40)을 코팅하고, 전극(50)이 형성되어 있지 아니한 부위 즉, 태양전지 셀(60)의 표면은 도전입자가 포함되지 아니한 절연성 수지로 이루어진 접착필름(40)을 코팅할 수 있다. 이 경우, 도전입자를 포함하고 있는 이방도전성 필름의 사용량이 줄어들어 제조비용이 저감될 수 있다.
또는 전극(50) 및 태양전지 셀(60) 표면에 이방도전성 필름으로 이루어진 접착필름(40)을 코팅할 수 있다. 이 경우, 접착필름(40)이 단일 물질로 이루어져 있어 코팅공정이 단순화될 수 있다.
이후, 도 8에 도시된 바와 같이 유리배선기판에 태양전지 셀(60)을 적층한다.
이때 유리배선기판에 형성되어 있는 배선(20)과 태양전지 셀(60)에 형성되어 있는 전극(50)이 접착필름(40)을 통해 전기적으로 연결되어야 하므로 태양전지 셀(60)을 뒤집어서 유리배선기판에 적층한다. 즉, 배선(20)이 상부를 향하도록 유리배선기판을 배치하고, 그 위에 전극(50)이 배선(20)을 향하도록 태양전지 셀(60)을 적층한다.
이후, 도 9에 도시된 바와 같이 태양전지 셀(60) 위에 충전재(80)와 전면기판(70)을 순차적으로 적층하여 적층구조체를 형성한다.
그리고 적층구조체를 라미네이션 하여 태양전지 모듈을 형성한다(도 10 참고).
본 실시예에 따른 충전재(80)와 전면기판(70)의 구성 및 라미네이션 공정은 도 1 내지 도 5에 도시한 실시예와 실질적으로 동일하다.
또한 본 실시예에는 도 1 내지 도 5에 도시한 많은 구성들이 적용될 수 있다.
도 11 내지 도 17에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 후면 전극형 태양전지 모듈 제조방법의 순서도가 도시되어 있다.
이하에서 본 실시예에 따른 태양전지 모듈의 제조방법에 대하여 상세하게 살펴본다.
도 11에 도시된 바와 같이, 유리로 이루어진 후면기판(90) 위에 배선(20)을 형성하여 유리배선기판을 만든다. 배선(20)을 형성하는 공정은 도 1 내지 도 10에 도시된 실시예와 실질적으로 동일하다.
이후, 도 12에 도시된 바와 같이 유리배선기판에 접착필름(40)을 적층한다. 그러나 전극(50)이 형성되어 있는 태양전지 셀(60)에 접착필름(40)을 코팅할 수도 있다(도 7 참고).
이후, 도 13에 도시된 바와 같이 유리배선기판에 태양전지 셀(60)을 적층하여 1차 적층구조체를 형성하고, 도 14에 도시한 바와 같이 1차 적층구조체에 압력을 가하여 전극(50)과 배선(20)을 전기적으로 연결한다. 이때 열이 동시에 가해질 수 있다. 이렇게 하면 도 15에서와 같이 접착필름(40)이 용융되어 유리배선기판과 셀(60) 사이의 공간에 채워진다.
도 14에서 1차 적층구조체에 가해지는 압력은 0.1MPa 내지 5MPa이다. 1차 적층구조체에 가해지는 압력이, 0.1MPa보다 작으면 전극(50)과 배선(20)을 전기적으로 연결할 때 충분히 낮은 연결저항을 확보하기가 어려우며, 5MPa보다 크면 압착 과정에서 셀(60)이 파손될 수 있다.
현재 진공 상태에서 모듈을 가압/가열하는 장비를 이용하여서는 0.1MPa을 초과하는 압력을 가하기가 어렵다. 그러나 도 14와 같이, 1차 적층구조체를 가압/가열하는 과정은 진공 상태에서 진행할 필요가 없기 때문에, 값비싼 장비를 이용하지 않고도 0.1MPa 이상의 압력을 가할 수 있다. 가령, 가정이나 사무실에서 사용하는 코팅기 등을 이용하여 도 14의 모듈에 0.1MPa 내지 5MPa의 압력을 가할 수 있는 것이다.
따라서 본 실시예에 따르면, 충분히 낮은 연결저항을 확보하면서 안정적으로 전극(50)과 배선(20)의 전기적 연결을 가능케 한다.
이후, 도 16에 도시된 바와 같이 태양전지 셀(60) 위에 충전재(80)와 전면기판(70)을 순차적으로 적층하여 2차 적층구조체를 형성한다. 그런 후 2차 적층구조체를 라미네이션하여 태양전지 모듈을 형성한다(도 17 참고).
본 실시예에는 도 1 내지 도 10에 도시한 실시예의 구성들이 그대로 적용될 수 있다.
도 18에는 본 발명의 실시예에 따른 후면 전극형 태양전지 모듈을 나타낸 도면이 도시되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 후면 전극형 태양전지 모듈은 유리기판으로 이루어진 후면기판(90), 배선(20), 전극(50), 태양전지 셀(60) 및 전면기판(70)이 순차적으로 적층되어 있다. 그리고 충전재(80)는 배선(20), 전극(50) 및 태양전지 셀(60)을 감싼 형상으로 전면기판(70)과 후면기판(90) 사이 공간에 채워져 있다. 또한, 배선(20), 전극(50) 및 태양전지 셀(60) 사이의 공간에는 접착필름(40)이 채워져 있다.
이러한 본 실시예에 따르면 하나의 유리기판으로 후면기판(90)과 절연성 기판의 기능을 모두 할 수 있어 별도의 절연성 기판이 필요하지 아니하므로 제조비용을 줄일 수 있는 효과가 있다.
그리고 전면기판(70)으로는 ETFE가 사용될 수 있다. 이 경우, 일반적으로 전면기판(70)으로 사용되던 유리기판에 비하여 ETFE는 유리기판과 같은 두께로 비교하였을 때 광 투과성이 우수하다. 따라서 ETFE를 전면기판으로 사용하게 되면 광 투과율을 높일 수 있고, 유리기판을 사용할 때보다 태양전지 모듈의 두께가 얇아질 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
Claims (13)
- 유리기판 위에 배선을 형성하여 유리배선기판을 만드는 단계,
상기 유리배선기판에 접착필름, 전극이 형성되어 있는 태양전지 셀, 충전재 및 전면기판을 적층하여 적층구조체를 형성하는 단계, 그리고
상기 적층구조체를 라미네이션하여 상기 접착필름 및 상기 충전재를 용융하여 상기 전극 및 상기 배선을 전기적으로 연결하는 단계
를 포함하는 후면 전극형 태양전지 모듈의 제조방법. - 유리기판 위에 배선을 형성하여 유리배선기판을 만드는 단계,
태양전지 셀의 전극이 형성되어 있는 일면에 접착필름을 코팅하는 단계,
상기 유리배선기판에 상기 태양전지 셀, 충전재 및 전면기판을 적층하여 적층구조체를 형성하는 단계, 그리고
상기 적층구조체를 라미네이션하여 상기 전극과 상기 배선을 전기적으로 연결하는 단계
를 포함하는 후면 전극형 태양전지 모듈의 제조방법. - 유리기판 위에 배선을 형성하여 유리배선기판을 만드는 단계,
상기 배선 또는 태양전지 셀의 전극이 형성된 일면에, 접착필름을 코팅하거나 가접착하는 단계,
상기 유리배선기판 위에 상기 태양전지 셀을 적층하여 1차 적층구조체를 형성하는 단계,
상기 1차 적층구조체에 열을 가하지 않고 압력을 가하여 상기 배선과 상기 전극을 전기적으로 연결하는 단계,
상기 배선과 상기 전극이 전기적으로 연결된 1차 적층구조체 위에 충전재 및 전면기판을 적층하여 2차 적층구조체를 형성하는 단계, 그리고
상기 2차 적층구조체를 라미네이션하여 상기 접착필름 및 상기 충전재를 용융시키는 단계
를 포함하는 후면 전극형 태양전지 모듈의 제조방법. - 제1항 또는 제2항에서,
상기 라미네이션 단계에서, 상기 접착필름이 용융되어 상기 유리배선기판과 상기 셀 사이 공간에 채워지는 후면 전극형 태양전지 모듈 제조방법. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에서,
상기 라미네이션 단계는 상기 유리배선기판이 최하부에 놓인 상태에서 진행되는 후면 전극형 태양전지 모듈의 제조방법. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에서,
상기 라미네이션 단계에서, 상기 충전재가 용융되어 상기 유리배선기판과 상기 전면기판 사이 공간에 채워지는 후면 전극형 태양전지 모듈의 제조방법. - 제3항에서,
상기 2차 적층구조체의 라미네이션 단계에서, 상기 접착필름은 용융되어 상기 유리배선기판과 상기 셀 사이 공간에 채워지는 후면 전극형 태양전지 모듈의 제조방법. - 제3항에서,
상기 배선과 상기 전극을 전기적으로 연결하기 위해 상기 1차 적층구조체에 가해지는 압력은 0.1MPa 내지 5MPa인 후면 전극형 태양전지 모듈의 제조방법. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 제조방법에 의해 만들어진 후면 전극형 태양전지 모듈.
- 제9항에서,
상기 접착필름은 이방도전성 필름인 후면 전극형 태양전지 모듈. - 제10항에서,
상기 이방도전성 필름은, 에폭시계 수지, 아크릴계 수지, 비닐 아세테이트 에틸렌, 실리콘 및 이들의 조합 중 선택된 어느 하나를 포함하는 후면 전극형 태양전지 모듈. - 제9항에서,
상기 유리기판은 강화유리를 포함하는 후면 전극형 태양전지 모듈. - 제9항에서,
상기 전면기판은 에틸렌 테트라 플루오르 에틸렌인 후면 전극형 태양전지 모듈.
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