KR101612955B1 - 인터커넥터 및 이를 구비한 태양 전지 모듈 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 인터커넥터 및 태양 전지 모듈에 관한 것으로, 인터커넥터는 태양 전지의 수광면에 배치된 제1 집전부와 접합되는 제1 영역; 및 수광면의 반대쪽 면에 배치된 제2 집전부와 접합되는 제2 영역을 포함하며, 제1 영역에는 개구(opening)가 형성된다. 개구는 제1 영역의 폭방향 중심에 형성되는 구멍(hole)들을 포함하거나, 제1 영역의 폭방향 중심을 기준으로 상기 중심을 벗어난 위치에 형성되는 슬릿(slit)들을 포함할 수 있다. 이러한 인터커넥터는 제1 도전성 타입의 에미터에 위치하는 제1 전극, 상기 제1 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입의 기판에 위치하는 제2 전극, 상기 제1 전극에 전기적으로 연결되는 제1 집전부, 상기 제2 전극에 전기적으로 연결되는 제2 집전부를 각각 구비하는 태양 전지들을 포함하는 태양 전지 모듈에서, 어느 한 태양 전지의 제1 집전부를 인접 배치된 다른 태양 전지의 제2 집전부와 전기적으로 연결하는 데 사용할 수 있다.
태양전지 모듈, 리본, 개구, 고점도 플럭스, 선폭
Description
본 발명은 복수의 태양 전지를 갖는 태양 전지 모듈 및 상기 복수의 태양 전지를 전기적으로 연결하는 인터커넥터에 관한 것이다.
최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예측되면서 이들을 대체할 대체 에너지에 대한 관심이 높아지면서, 태양 에너지로부터 전기 에너지를 생산하는 태양 전지가 주목 받고 있다.
일반적인 태양 전지는 p형과 n형처럼 서로 다른 도전성 타입(conductive type)의 반도체로 각각 이루어지는 기판(substrate) 및 에미터부(emitter layer), 그리고 기판과 에미터부에 각각 연결된 전극을 구비한다. 이때, 기판과 에미터부의 계면에는 p-n 접합이 형성된다.
이러한 태양 전지에 빛이 입사되면 반도체 내부의 전자가 광전 효과(photoelectric effect)에 의해 자유전자(free electron)(이하, '전자'라 함)가 되고, 전자와 정공은 p-n 접합의 원리에 따라 n형 반도체와 p형 반도체 쪽으로, 예를 들어 에미터부와 기판 쪽으로 각각 이동한다. 그리고 이동한 전자와 정공은 기 판 및 에미터부에 전기적으로 연결된 각각의 전극에 의해 수집된다.
이때, 에미터부와 기판 위에는 에미터부와 기판에 배치된 각각의 전극을 연결하는 버스 바(bus bar)와 같은 적어도 하나의 집전부가 형성된다.
이러한 구성의 태양 전지에서 생산되는 전압 및 전류는 매우 작은 편이므로 원하는 출력을 얻기 위해서는 여러 개의 태양 전지를 직렬 또는 병렬로 연결한 후 패널(panel) 형태로 방수 처리한 형태의 태양 전지 모듈을 제조하여 사용한다.
태양 전지 모듈에 있어서, 각각의 집전부, 예컨대 버스 바에서 집전된 전자와 정공은 태양 전지 모듈의 배면에 설치된 정션 박스(junction box)에 수집되는 데, 복수의 태양 전지를 전기적으로 연결하기 위해 인터커넥터, 예컨대 리본(ribbon)이 사용된다.
리본은 각각의 여러 개의 태양 전지에 형성된 버스 바들을 서로 전기적으로 연결하기 위한 것으로, 플럭스(flux)에 의해 버스 바에 접합(bonding)된다. 통상적으로, 플럭스는 그의 점도(viscosity)에 따라 전극보다 큰 폭으로 전극 위에 도포되거나, 전극보다 작은 폭으로 전극 위에 도포될 수 있다.
점도가 낮은 플럭스를 사용하는 전자의 경우, 납땜 후 플럭스 도포의 정확성을 육안으로 확인이 가능하지만, 태양 전지와 보호막(EVA: Ethylene Vinyl Acetate)의 계면에 다량의 플럭스가 잔류된다. 따라서, 보호막이 박리되거나 일렉트로마이그레이션(electromigration)의 원인이 되어 신뢰성이 저하되는 문제가 있다.
그리고 전자의 경우에 발생하는 문제점을 해결하기 위해 고점도(high viscosity)의 플럭스를 사용하는 경우에는 플럭스를 전극보다 작은 폭으로 도포할 수 있으므로 태양 전지와 보호막의 계면에 잔류물이 거의 없는 장점이 있다. 하지만 플럭스 도포 정확성을 육안으로 확인하는 것이 불가능하므로 적용에 한계가 있는 문제점이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 태양 전지 모듈에 효과적으로 사용할 수 있는 인터커넥터를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 신뢰성이 향상된 태양 전지 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 한 실시예에 따른 인터커넥터는 태양 전지 셀의 수광면에 배치된 제1 집전부와 접합되는 제1 영역; 및 수광면의 반대쪽 면에 배치된 제2 집전부와 접합되는 제2 영역을 포함하며, 제1 영역에는 개구(opening)가 형성된다.
이때, 제1 영역 및 제2 영역의 폭은 서로 동일하게 형성될 수 있고, 제2 영역의 폭이 제1 영역의 폭보다 크게 형성될 수 있다. 그리고, 개구는 제1 영역 및 제2 영역에 모두 형성될 수 있으며, 제1 영역 및 제2 영역의 폭은 위에서 언급한 바와 같이 형성될 수 있다.
개구는 인터커넥터를 집전부와 접합하기 위해 집전부 위에 도포되는 플럭스의 도포 정확성을 육안으로 확인이 가능하도록 하기 위한 것으로, 인터커넥터의 폭방향 중심에 형성되는 구멍(hole)들을 포함하거나, 인터커넥터의 폭방향 중심을 기준으로 상기 중심을 벗어난 위치에 형성되는 슬릿(slit)들을 포함할 수 있다.
슬릿의 경우, 상기 제1 영역의 폭방향 중심을 기준으로 할 때 어느 한쪽에 형성된 것과 반대쪽에 형성된 것을 서로 어긋나게 배치하는 것도 가능하다.
구멍들 또는 슬릿들의 주위로 인터커넥터의 접합면에는 돌출부를 형성할 수 있으며, 돌출부는 인터커넥터와 집전부를 접합할 때의 압력에 의해 플럭스가 집전부의 외부로 리플로우(reflow) 되는 것을 방지한다.
인터커넥터는 전도성 금속부 및 납땜부를 포함한다. 이때, 전도성 금속부는 Cu, Al 및 Ag 중에서 선택된 어느 하나로 이루어질 수 있다. 그리고 납땜부는 Pb를 함유하지 않는 SnAg, SnBi 및 Sn 중에서 선택된 어느 한 물질로 이루어지거나, Pb를 함유한 SnPb로 이루어질 수 있다.
전도성 금속부의 함유량은 납땜부의 함유량에 비해 더 많으며, 납땜부는 상기 전도성 금속부의 표면에 피복된다.
이러한 구성의 인터커넥터는 제1 도전성 타입의 에미터에 위치하는 제1 전극, 상기 제1 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입의 기판에 위치하는 제2 전극, 상기 제1 전극에 전기적으로 연결되는 제1 집전부, 상기 제2 전극에 전기적으로 연결되는 제2 집전부를 각각 구비하는 태양 전지 셀들을 포함하는 태양 전지 모듈에서, 어느 한 태양 전지 셀의 제1 집전부를 인접 배치된 다른 태양 전지 셀의 제2 집전부와 전기적으로 연결하는 데 사용할 수 있다.
이 경우, 플럭스는 제1 집전부 및 제2 집전부의 폭보다 좁게 도포하는 것이 바람직하다.
그리고, 인터커넥터와 집전부의 접합 후에는 구멍들 또는 슬릿들을 도전성 물질로 채움으로써 구멍들 또는 슬릿들이 형성된 부분에서 집전부와 인터커넥터의 접촉 저항이 증가되는 것을 억제할 수 있다. 구멍들 또는 슬릿들에 채워지는 도전 성 물질은 인터커넥터와 동일한 재료를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 인터커넥터는 태양 전지 셀의 수광면에 배치된 제1 집전부와 접합되는 제1 영역; 및 상기 수광면의 반대쪽 면에 배치된 제2 집전부와 접합되는 제2 영역을 포함하며, 제1 영역과 제2 영역이 서로 다른 폭으로 형성된다. 본 실시예에서, 개구는 제1 영역에만 형성되거나, 제1 영역 및 제2 영역에 모두 형성될 수 있으며. 나머지의 다른 구성은 전술한 실시예와 동일하게 구성될 수 있다.
이러한 구성의 인터커넥터는 복수의 태양 전지 셀; 및 상기 복수의 태양 전지 셀을 전기적으로 연결하는 데 사용될 수 있다.
이러한 특징에 따라, 고점도 플럭스를 집전부의 폭보다 작게 도포하더라도 상기 개구를 통해 플러스 도포 정확성을 육안으로 관측할 수 있다. 따라서, 플럭스 잔류물로 인한 태양 전지 모듈의 신뢰성 저하를 방지하면서도 인터커넥터와 집전부의 접합 불량으로 인한 문제점을 개선할 수 있다.
그리고, 수광면의 반대쪽 면에 접합되는 제2 영역의 폭이 제1 영역에 비해 크게 형성되므로, 집전 효율을 향상시킬 수 있다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 다양한 형태로 구현될 수 있으며 여 기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 부여하였다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예를 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 모듈의 분해 사시도이다. 도 1을 참고로 하면, 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 모듈(100)은 복수개의 태양 전지(10)들, 인접한 태양 전지(10)들을 전기적으로 연결하는 인터커넥터(20), 태양 전지(10)들을 보호하는 보호막(EVA: Ethylene Vinyl Acetate)(30a, 30b), 태양 전지(10)들의 수광면 쪽으로 보호막(30a) 위에 배치되는 투명 부재(40), 수광면 반대 쪽으로 보호막(30b)의 하부에 배치되는 후면 시트(back sheet)(50), 라미네이션 공정에 의해 일체화 된 상기 부품들을 수납하는 프레임(도시하지 않음) 및 태양 전지(10)들에서 생산된 전류 및 전압을 최종적으로 수집하는 정션 박스(junction box)(60)를 포함한다.
여기에서, 후면 시트(50)는 태양 전지 모듈(10)의 후면에서 습기가 침투하는 것을 방지하여 태양 전지(10)를 외부 환경으로부터 보호한다. 이러한 후면 시 트(50)는 수분과 산소 침투를 방지하는 층, 화학적 부식을 방지하는 층, 절연 특성을 갖는 층과 같은 다층 구조를 가질 수 있다.
보호막(30a, 30b)은 태양 전지(10)들의 상부 및 하부에 각각 배치된 상태에서 라미네이션 공정에 의해 태양 전지(10)들과 일체화 되는 것으로, 습기 침투로 인한 부식을 방지하고 태양 전지(10)를 충격으로부터 보호한다. 이러한 보호막(30a, 30b)은 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA, ethylene vinyl acetate)와 같은 물질로 이루어질 수 있다.
상부 보호막(30a) 위에 위치하는 투명 부재(40)는 투과율이 높고 파손 방지 기능이 우수한 강화 유리 등으로 이루어져 있다. 이때, 강화 유리는 철 성분 함량이 낮은 저(low) 철분 강화 유리(low iron tempered glass)일 수 있다. 이러한 투명 부재(40)는 빛의 산란 효과를 높이기 위해서 내측면이 엠보싱(embossing) 처리될 수 있다.
이러한 태양 전지 모듈(100)은 태양 전지(10)를 테스트하는 단계, 테스트가 완료된 복수의 태양 전지(10)를 인터커넥터(20)에 의해 전기적으로 연결하는 단계, 상기 부품들을 순차적으로, 예컨대 하부로부터 후면 시트(50), 하부 보호막(30b), 태양 전지(10)들, 상부 보호막(30a) 및 투명 부재(40)의 순서로 배치하는 단계, 진공 상태에서 라미네이션 공정을 실시하여 상기 부품들을 일체화 하는 단계, 에지 트리밍(edge trimming) 단계 및 모듈 테스트를 실시하는 단계 등의 공정 순서에 따라 제조된다.
도 2는 도 1에 도시한 태양 전지의 사시도이다. 도 2를 참고로 하면, 태양 전지(10)는 기판(11), 빛이 입사되는 기판(11)의 수광면에 위치하는 에미터부(12), 에미터부(12) 위에 위치하는 복수의 제1 전극(13), 제1 전극(13)과 교차하는 방향으로 에미터부(12) 위에 위치하는 적어도 한 개 이상의 제1 집전부(14), 제1 전극(13) 및 제1 집전부(14)가 위치하지 않는 에미터부(12) 위에 위치하는 반사방지막(15), 수광면의 반대쪽 면에 위치하는 제2 전극(16) 및 제2 전극(16) 위에 위치하는 제2 집전부(17)를 포함한다.
태양 전지(10)는 제2 전극(16)과 기판(11) 사이에 형성되는 후면 전계(back surface field, BSF)부를 더 포함할 수 있다. 후면 전계부는 기판(11)과 동일한 도전성 타입의 불순물이 기판(11)보다 고농도로 도핑된 영역, 예를 들면, p+ 영역이다.
이러한 후면 전계부는 기판(11) 전위 장벽으로 작용하게 된다. 따라서, 기판(11)의 후면부 쪽에서 전자와 정공이 재결합하여 소멸되는 것이 감소되므로 태양 전지의 효율이 향상된다.
기판(11)은 제1 도전성 타입, 예를 들어 p형 도전성 타입의 실리콘으로 이루어진 반도체 기판이다. 이때, 실리콘은 단결정 실리콘, 다결정 실리콘 또는 비정질 실리콘일 수 있다. 기판(11)이 p형의 도전성 타입을 가질 경우, 붕소(B), 갈륨(Ga), 인듐(In) 등과 같은 3가 원소의 불순물을 함유한다
기판(11)의 표면을 요철면인 텍스처링 표면(texturing surface)으로 형성하기 위해 상기 기판(11)은 텍스처링(texturing) 처리될 수 있다. 기판(11)의 표면이 텍스처링 표면으로 형성되면 기판(11)의 수광면에서의 빛 반사도가 감소하고, 텍스처링 표면에서 입사와 반사 동작이 이루어져 태양 전지 내부에 빛이 갇히게 되어 빛의 흡수율이 증가된다. 따라서, 태양 전지의 효율이 향상된다. 이에 더하여, 기판(11)으로 입사되는 빛의 반사 손실이 줄어들어 기판(11)으로 입사되는 빛의 양은 더욱 증가한다.
에미터부(12)는 기판(11)의 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입, 예를 들어, n형의 도전성 타입을 구비하고 있는 불순물이 도핑(doping)된 영역으로서, 반도체 기판(11)과 p-n 접합을 이룬다. 에미터부(12)가 n형의 도전성 타입을 가질 경우, 에미터부(12)는 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 등과 같이 5가 원소의 불순물을 기판(11)에 도핑하여 형성될 수 있다.
이에 따라, 기판(11)에 입사된 빛에 의해 반도체 내부의 전자가 에너지를 받으면 전자는 n형 반도체 쪽으로 이동하고 정공은 p형 반도체 쪽으로 이동한다. 따라서, 기판(11)이 p형이고 에미터부(12)가 n형일 경우, 분리된 정공은 기판(11)쪽으로 이동하고 분리된 전자는 에미터부(12)쪽으로 이동한다.
이와는 반대로, 기판(11)은 n형 도전성 타입일 수 있고, 실리콘 이외의 다른 반도체 물질로 이루어질 수도 있다. 기판(11)이 n형의 도전성 타입을 가질 경우, 기판(11)은 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 등과 같이 5가 원소의 불순물을 함유할 수 있다.
에미터부(12)는 기판(11)과 p-n접합을 형성하게 되므로, 기판(11)이 n형의 도전성 타입을 가질 경우 에미터부(12)는 p형의 도전성 타입을 가진다. 이 경우, 분리된 전자는 기판(11)쪽으로 이동하고 분리된 정공은 에미터부(12)쪽으로 이동한 다.
에미터부(12)가 p형의 도전성 타입을 가질 경우, 에미터부(12)는 붕소(B), 갈륨(Ga), 인듐(In) 등과 같은 3가 원소의 불순물을 기판(11)에 도핑하여 형성할 수 있다.
기판(11)의 에미터부(12) 위에는 실리콘 질화막(SiNx)이나 실리콘 산화막(SiO2) 등으로 이루어진 반사 방지막(15)이 형성되어 있다. 반사 방지막(15)은 태양 전지(10)로 입사되는 빛의 반사도를 줄이고 특정한 파장 영역의 선택성을 증가시켜 태양 전지(10)의 효율을 높인다. 이러한 반사 방지막(15)은 약 70㎚ 내지 80㎚ 의 두께를 가질 수 있으며, 필요에 따라 생략될 수 있다.
복수의 제1 전극(13)은 에미터부(12) 위에 형성되어 에미터부(12)와 전기적으로 연결되고, 인접하는 제1 전극(13)과 서로 이격된 상태로 어느 한 방향으로 형성된다. 각각의 제1 전극(13)은 에미터부(12)쪽으로 이동한 전하, 예를 들면 전자를 수집하여 해당 제1 집전부(15)로 전달한다.
복수의 제1 전극(13)은 적어도 하나의 도전성 물질로 이루어져 있고, 이들 도전성 물질은 니켈(Ni), 구리(Cu), 은(Ag), 알루미늄(Al), 주석(Sn), 아연(Zn), 인듐(In), 티타늄(Ti), 금(Au) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나일 수 있지만, 이외의 다른 도전성 금속 물질로 이루어질 수 있다.
에미터부(12) 위에는 복수의 제1 집전부(14)가 위치하고 있다. 버스 바(bus bar)라고도 불리는 제1 집전부(14)는 제1 전극(13)과 교차하는 방향으로 형성된다. 따라서, 제1 전극(13)과 제1 집전부(14)는 에미터부(12) 위에 교차하는 형태로 배치되어 있다.
제1 집전부(14) 또한 적어도 하나의 도전성 물질로 이루어져 있고, 에미터부(12) 및 제1 전극(13)과 연결되어 있다. 따라서, 제1 집전부(14)는 제1 전극(13)으로부터 전달되는 전하, 예를 들면 전자를 외부 장치로 출력한다.
제1 집전부(14)를 구성하는 도전성 금속 물질은 니켈(Ni), 구리(Cu), 은(Ag), 알루미늄(Al), 주석(Sn), 아연(Zn), 인듐(In), 티타늄(Ti), 금(Au) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나일 수 있지만, 이외의 다른 도전성 금속 물질로 이루어질 수 있다. 본 실시예에서, 복수의 제1 집전부(14)는 제1 전극(13)과 동일한 물질을 포함하고 있지만, 서로 다른 물질을 포함할 수 있다.
제1 전극(13) 및 제1 집전부(14)는 도전성 금속 물질을 반사 방지막(15) 위에 도포한 후 도 2에 도시한 형태로 패터닝하고, 이를 소성하는 과정에서 에미터부(12)와 전기적으로 연결될 수 있다.
제2 전극(16)은 기판(11)의 수광면 반대쪽, 즉 기판(11)의 하부면에 형성되어 있으며, 기판(11)쪽으로 이동하는 전하, 예를 들어 정공을 수집한다.
제2 전극(16)은 적어도 하나의 도전성 물질로 이루어져 있다. 도전성 물질은 니켈(Ni), 구리(Cu), 은(Ag), 알루미늄(Al), 주석(Sn), 아연(Zn), 인듐(In), 티타늄(Ti), 금(Au) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나일 수 있지만, 이외의 다른 도전성 물질로 이루어질 수 있다.
제2 전극(16) 아래에는 복수의 제2 집전부(17)가 위치하고 있다. 제2 집전부(17)는 제1 전극(13)과 교차하는 방향, 즉 제1 집전부(14)와 평행한 방향으로 형성된다.
제2 집전부(17) 또한 적어도 하나의 도전성 물질로 이루어져 있고, 제2 전극(16)과 전기적으로 연결되어 있다. 따라서, 제2 집전부(17)는 제2 전극(16)으로부터 전달되는 전하, 예를 들면 정공을 외부 장치로 출력한다.
제2 집전부(17)를 구성하는 도전성 금속 물질은 니켈(Ni), 구리(Cu), 은(Ag), 알루미늄(Al), 주석(Sn), 아연(Zn), 인듐(In), 티타늄(Ti), 금(Au) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나일 수 있지만, 이외의 다른 도전성 금속 물질로 이루어질 수 있다.
이와 같은 구조를 갖는 본 실시예에 따른 태양 전지(10)의 동작은 다음과 같다.
태양 전지(10)로 빛이 조사되어 반사 방지막(15)과 에미터부(12)를 통해 기판(11)으로 입사되면, 광전 효과(photoelectric effect)에 의해 자유전자(free electron)가 생기게 되고, p-n 접합의 원리에 따라 전자는 n형의 도전성 타입을 갖는 에미터부(12)쪽으로 이동하고, 정공은 p형의 도전성 타입을 갖는 기판(11)쪽으로 이동한다. 이처럼, 에미터부(12)쪽으로 이동한 전자는 제1 전극(13)에 의해 수집되어 제1 집전부(14)로 이동하고, 기판(11)쪽으로 이동한 정공은 제2 전극(16)에 의해 수집되어 제2 집전부(17)로 이동한다.
이러한 태양 전지(10)는 단독으로도 사용이 가능하지만, 좀더 효율적인 사용 을 위해, 동일한 구조를 갖는 복수의 태양 전지(10)들을 직렬로 연결하여 태양 전지 모듈을 형성한다.
계속하여, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 모듈의 전기적 연결 구조에 대해 설명한다.
도 3은 태양 전지의 전기적 연결 구조를 나타내는 측면도이고, 도 4a 및 4b는 본 발명의 한 실시예에 따른 인터커넥터를 나타내는 사시도이며, 도 5a 및 5b는 본 발명의 실시예에 따른 인터커넥터의 측면도이다. 그리고, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 인터커넥터를 나타내는 사시도이고, 도 7a 내지 67c는 인터커넥터와 집전부의 접합 과정을 나타내는 측단면도이다.
복수의 태양 전지(10)는 도 1에 도시한 바와 같이 행렬 구조로 배열되어 있다. 도 1에서, 하부 보호막(30b) 위에 배열된 태양 전지(10)는 3×3 행렬 구조를 가지지만, 이에 한정되지 않고 필요에 따라 행과 열 방향으로 배치되는 태양 전지(10)의 개수는 조정이 가능하다.
복수의 태양 전지(10)들은 도 3에 도시한 바와 같이 인터커넥터(20)에 의해 전기적으로 연결된다. 보다 구체적으로, 복수의 태양 전지(10)들이 인접 배치된 상태에서, 어느 한 태양 전지의 제1 집전부(14)는 인접한 태양 전지의 제2 집전부(17)와 인터커넥터(20)에 의해 전기적으로 연결된다.
인터커넥터(20)는 제1 집전부(14)와 접합되는 제1 영역(A1)과, 제2 집전부(17)와 접합되는 제2 영역(A2)을 포함한다.
도 4a 및 4b를 참고로 하면, 제1 영역(A1)은 제1 집전부(14) 위에 도포되는 고점도 플럭스(F)의 도포 정확성을 육안으로 관측할 수 있도록 하기 위한 개구, 예를 들어 복수의 구멍(H) 또는 슬릿(S)을 구비한다. 이러한 구성에 의하면, 고점도 플럭스(F)를 이용하여 인터커넥터(20)를 집전부와 접합할 때, 플럭스 도포 정확성을 상기 구멍(H) 또는 슬릿(S)을 통해 육안으로 확인할 수 있는 효과가 있다.
구멍(H)은 원형, 타원형 또는 사각형을 포함하는 다각형의 형상으로 형성될 수 있으며, 제1 영역(A1)의 폭방향 중심(C-C)을 따라 복수개가 형성될 수 있다(도 4a 참조).
이와는 다르게, 슬릿(S)은 인터커넥터(20)와 제1 집전부(14)가 접합되지 않는 영역을 분산시켜 접합 강도를 향상시키기 위해 제1 영역(A1)의 폭방향 중심(C-C)을 벗어난 위치에 복수개가 형성될 수 있다. 그리고, 상기 폭방향 중심(C-C)을 기준으로 할 때, 어느 한쪽에 형성된 것과 반대쪽에 형성된 것이 서로 어긋나게 배치될 수 있다(도 4b 참조).
한편, 구멍(H) 및 슬릿(S)은 도 4a 및 4b에서 점선으로 도시한 바와 같이 제2 영역(A2)에도 형성할 수 있다.
도 7a 내지 7c를 참고로 하면, 구멍(H) 및 슬릿(S)은 돌출부(P)를 구비할 수 있다. 돌출부(P)는 인터커넥터(20)와 제1 집전부(14)를 접합할 때의 압력에 의해 플럭스(F)가 제1 집전부(14)의 외부로 리플로우(reflow) 되는 것을 방지하기 위한 것으로, 인터커넥터(20)의 접합면, 즉 집전부를 향하는 면에 형성된다.
이러한 구성에 의하면, 인터커넥터(20)를 집전부와 접합할 때 제1 집전부의 중심에 도포된 플럭스(F)가 구멍(H) 또는 슬릿(S)의 내부에 채워지게 된다. 따라 서, 플럭스(F)가 집전부(14)의 외곽으로 리플로우 되는 것이 방지되므로, 잔류 플럭스로 인한 문제점을 억제할 수 있다.
한편, 인터커넥터(20)와 집전부의 접합을 완료한 후에는 비어있는 구멍(H) 또는 슬릿(S) 내부를 도전성 물질(22), 예를 들면 인터커넥터(20)와 동일한 재료로 채움으로써, 인터커넥터(20)와 집전부의 접촉부에서 발생하는 접촉 저항을 감소시킬 수도 있다.
도 5a 및 5b를 참고로 하면, 인터커넥터(20)는 전도성 금속부(22) 및 납땜부(24)를 포함한다. 납땜부(24)는 전도성 금속부(22)의 상부 및 하부 표면에만 피복되거나, 전도성 금속부(22)의 전체 표면에 피복될 수 있다.
전도성 금속부는 전도성이 우수한 Cu, Al 및 Ag 중에서 어느 한 물질로 이루어질 수 있다. 그리고, 납땜부는 Pb를 함유한 SnPb로 이루어질 수 있다. 물론, 환경 오염을 방지하기 위해 납땜부가 Pb-프리(free), 예컨대 Pb를 함유하지 않는 Sn, SnAg 및 SnBi 중에서 선택된 어느 한 물질로 이루어질 수도 있다. 인터커넥터는 전도성 금속부의 함유량이 납땜부의 함유량에 비해 더 많다.
도 6을 참고로 하면, 인터커넥터(20)는 제1 영역(A1) 및 이 영역보다 큰 폭의 제2 영역(A2)을 포함한다. 이때, 제2 집전부(17)는 인터커넥터(20)의 제2 영역(A2)과 마찬가지로 큰 폭으로 형성될 수 있다. 즉, 제2 집전부(17)는 제1 집전부(14)의 폭에 비해 큰 폭으로 형성될 수 있는 데, 이는 제2 집전부(17)의 경우 기판(11)의 수광면 반대쪽에 위치하므로 수광 면적과 관계가 없어 폭을 증가시키는 것이 가능하기 때문이다. 이러한 구성에 의하면, 제2 영역(A2)의 폭 증가로 인해 저항이 감소되므로 집전 효율을 향상시킬 수 있다. 그리고, 전술한 실시예에서와 동일한 구성의 홀(H) 또는 슬릿(S)이 도 6에 점선으로 도시한 바와 같이 인터커넥터(20)의 제1 영역(A1)에 형성되거나, 제1 영역(A1) 및 제2 영역(A2)에 형성될 수 있다.
한편, 인터커넥터(20)의 제1 영역(A1)은 빛이 입사되는 방향의 면이 요철면인 텍스처링 표면으로 형성될 수 있다. 이러한 제1 영역(A1)의 텍스처링 표면에 의하면 기판(11)의 텍스처링 효과와 유사한 효과를 얻을 수 있다.
이러한 인터커넥터(20)에 의해, 태양 전지 모듈(100)에 배치된 복수의 태양 전지(10)는 직렬로 연결되고, 태양 전지(10)들에서 생산된 전류 및 전압은 최종적으로 정션 박스(60)에 수집된다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 모듈의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시한 태양 전지의 일부 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시한 태양 전지 간의 전기적 연결 구조를 나타내는 측면도이다.
도 4a 및 4b는 본 발명의 한 실시예에 따른 인터커넥터를 나타내는 사시도이다.
도 5a 및 5b는 본 발명의 실시예에 따른 인터커넥터의 측면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 인터커넥터를 나타내는 사시도이다.
도 7a 내지 7c는 인터커넥터와 집전부의 접합 과정을 나타내는 측단면도이다.
*도면의 주요부분에 대한 간단한 설명*
10: 태양 전지 11: 기판
12: 에미터부 13: 제1 전극
14: 제1 집전부 15: 반사방지막
16: 제2 전극 17: 제2 집전부
20: 인터커넥터 30a, 30b: 보호막
40: 투명 부재 50: 후면 시트
60: 정션 박스
Claims (54)
- 태양 전지 셀의 수광면에 배치된 제1 집전부와 접합되는 제1 영역; 및상기 수광면의 반대쪽 면에 배치된 제2 집전부와 접합되는 제2 영역을 포함하며,상기 제1 영역에는 개구(opening)가 형성되고,상기 개구는 상기 인터커넥터의 폭방향 중심에 형성되는 구멍(hole)들 또는 상기 인터커넥터의 폭방향 중심을 기준으로 상기 중심을 벗어난 위치에 형성되는 슬릿(slit)들을 포함하며,상기 제1 집전부를 향하는 상기 인터커넥터의 접합면에는 상기 제1 집전부를 향해 돌출된 돌출부가 상기 개구의 주위에 형성되는 인터커넥터.
- 제1항에서,상기 제1 영역 및 제2 영역의 폭이 서로 동일하게 형성되는 인터커넥터.
- 제1항에서,상기 제2 영역의 폭은 상기 제1 영역의 폭보다 크게 형성되는 인터커넥터.
- 제1항에서,상기 개구는 상기 제2 영역에도 형성되는 인터커넥터.
- 제4항에서,상기 제1 영역 및 제2 영역의 폭이 서로 동일하게 형성되는 인터커넥터.
- 제4항에서,상기 제2 영역의 폭은 상기 제1 영역의 폭보다 크게 형성되는 인터커넥터.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항에서,상기 슬릿들은 상기 인터커넥터의 폭방향 중심을 기준으로 할 때 어느 한쪽에 형성된 것과 반대쪽에 형성된 것이 서로 어긋나게 배치되는 인터커넥터.
- 삭제
- 태양 전지 셀의 수광면에 배치된 제1 집전부와 접합되는 제1 영역; 및상기 수광면의 반대쪽 면에 배치된 제2 집전부와 접합되는 제2 영역을 포함하며,상기 제1 영역과 제2 영역이 서로 다른 폭으로 형성되고,상기 제1 영역에는 개구(opening)가 형성되며,상기 개구는 상기 인터커넥터의 폭방향 중심에 형성되는 구멍(hole)들 또는 상기 인터커넥터의 폭방향 중심을 기준으로 상기 중심을 벗어난 위치에 형성되는 슬릿(slit)들을 포함하고,상기 제1 집전부를 향하는 상기 인터커넥터의 접합면에는 상기 제1 집전부를 향해 돌출된 돌출부가 상기 개구의 주위에 형성되는 인터커넥터.
- 삭제
- 제12항에서,상기 개구는 상기 제2 영역에도 형성되는 인터커넥터.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제12항에서,상기 슬릿들은 상기 인터커넥터의 폭방향 중심을 기준으로 할 때 어느 한쪽에 형성된 것과 반대쪽에 형성된 것이 서로 어긋나게 배치되는 인터커넥터.
- 삭제
- 제1 도전성 타입의 에미터에 위치하는 제1 전극, 상기 제1 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입의 기판에 위치하는 제2 전극, 상기 제1 전극에 전기적으로 연결되는 제1 집전부, 상기 제2 전극에 전기적으로 연결되는 제2 집전부를 각각 구비하는 태양 전지 셀들; 및어느 한 태양 전지 셀의 제1 집전부를 인접 배치된 다른 태양 전지 셀의 제2 집전부와 전기적으로 연결하는 인터커넥터를 구비하며,상기 인터커넥터는 상기 제1 집전부에 접합되는 제1 영역 및 상기 제2 집전부에 접합되는 제2 영역을 포함하고, 상기 제1 영역에는 개구(opening)가 형성되며,상기 개구는 상기 인터커넥터의 폭방향 중심에 형성되는 구멍(hole)들 또는 상기 인터커넥터의 폭방향 중심을 기준으로 상기 중심을 벗어난 위치에 형성되는 슬릿(slit)들을 포함하고,상기 제1 집전부를 향하는 상기 인터커넥터의 접합면에는 상기 제1 집전부를 향해 돌출된 돌출부가 상기 개구의 주위에 형성되는 태양 전지 모듈.
- 제20항에서,상기 제1 영역 및 제2 영역은 플럭스에 의해 상기 제1 집전부 및 제2 집전부에 각각 접합되고, 상기 플럭스는 상기 제1 집전부 및 제2 집전부의 폭보다 좁게 도포되는 태양 전지 모듈.
- 제21항에서,상기 제1 영역 및 제2 영역의 폭이 서로 동일하게 형성되는 태양 전지 모듈.
- 제21항에서,상기 제2 영역의 폭은 상기 제1 영역의 폭보다 크게 형성되는 태양 전지 모듈.
- 제21항에서,상기 개구는 상기 제2 영역에도 형성되는 태양 전지 모듈.
- 제24항에서,상기 제1 영역 및 제2 영역의 폭이 서로 동일하게 형성되는 태양 전지 모듈.
- 제24항에서,상기 제2 영역의 폭은 상기 제1 영역의 폭보다 크게 형성되는 태양 전지 모듈.
- 제20항 내지 제26항 중 어느 한 항에서,상기 인터커넥터는 전도성 금속부 및 납땜부를 포함하는 태양 전지 모듈.
- 제27항에서,상기 전도성 금속부는 Cu, Al 및 Ag 중에서 선택된 어느 하나로 이루어지는 태양 전지 모듈.
- 제27항에서,상기 납땜부는 Pb를 함유하지 않는 SnAg, SnBi 및 Sn 중에서 선택된 어느 한 물질로 이루어지거나, Pb를 함유한 SnPb로 이루어지는 태양 전지 모듈.
- 삭제
- 제27항에서,상기 납땜부는 상기 전도성 금속부의 표면에 피복되는 태양 전지 모듈.
- 삭제
- 삭제
- 제27항에서,상기 개구의 내부에는 상기 납땜부와는 다른 조성을 갖는 도전성 물질이 채워진 태양 전지 모듈.
- 삭제
- 제21항에서,상기 슬릿들은 상기 인터커넥터의 폭방향 중심을 기준으로 할 때 어느 한쪽에 형성된 것과 반대쪽에 형성된 것이 서로 어긋나게 배치되는 태양 전지 모듈.
- 삭제
- 삭제
- 복수의 태양 전지 셀; 및상기 복수의 태양 전지 셀을 전기적으로 연결하는 인터커넥터를 구비하고,상기 인터커넥터는 그의 길이 방향을 따라 폭이 변하는 가변 폭을 구비하고,상기 인터커넥터는 상대적으로 좁은 폭의 제1 영역 및 상기 제1 영역에 비해 큰 폭의 제2 영역을 포함하며,상기 제1 영역에는 개구(opening)가 형성되고,상기 개구는 상기 인터커넥터의 폭방향 중심에 형성되는 구멍(hole)들 또는 상기 인터커넥터의 폭방향 중심을 기준으로 상기 중심을 벗어난 위치에 형성되는 슬릿(slit)들을 포함하며,상기 태양 전지 셀을 향하는 상기 인터커넥터의 접합면에는 상기 태양 전지 셀을 향해 돌출된 돌출부가 상기 개구의 주위에 형성되는 태양 전지 모듈.
- 삭제
- 삭제
- 제39항에서,상기 개구는 상기 제2 영역에도 형성되는 태양 전지 모듈.
- 제39항 또는 제42항 중 어느 한 항에서,상기 인터커넥터는 전도성 금속부 및 납땜부를 포함하는 태양 전지 모듈.
- 제43항에서,상기 전도성 금속부는 Cu, Al 및 Ag 중에서 선택된 어느 하나로 이루어지는 태양 전지 모듈.
- 제43항에서,상기 납땜부는 Pb를 함유하지 않는 SnAg, SnBi 및 Sn 중에서 선택된 어느 한 물질로 이루어지거나, Pb를 함유한 SnPb로 이루어지는 태양 전지 모듈.
- 삭제
- 제43항에서,상기 납땜부는 상기 전도성 금속부의 표면에 피복되는 태양 전지 모듈.
- 삭제
- 삭제
- 제43항에서,상기 개구의 내부에는 상기 납땜부와는 다른 조성을 갖는 도전성 물질이 채워진 태양 전지 모듈.
- 삭제
- 제39항에서,상기 슬릿들은 상기 인터커넥터의 폭방향 중심을 기준으로 할 때 어느 한쪽에 형성된 것과 반대쪽에 형성된 것이 서로 어긋나게 배치되는 태양 전지 모듈.
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- 삭제
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Comment text: Notification of reason for refusal Patent event date: 20150820 Patent event code: PE09021S01D |
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