KR101627377B1 - 태양 전지 모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 태양 전지 모듈에 관한 것으로, 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 모듈은 제1 도전성 타입의 제1 반도체 기판을 구비하며, 제1 전자용 집전부 및 제1 정공용 집전부 중 적어도 하나가 상기 제1 반도체 기판의 후면에 위치하는 적어도 하나의 제1 태양 전지; 상기 제1 도전성 타입의 반대 도전성 타입을 갖는 제2 도전성 타입의 제2 반도체 기판을 구비하며, 제2 정공용 집전부 및 제2 전자용 집전부 중 적어도 하나가 상기 제2 반도체 기판의 후면에 위치하는 적어도 하나의 제2 태양 전지; 상기 제1 태양 전지 및 제2 태양 전지의 상부에 배치되는 상부 보호막; 상기 상부 보호막의 상부에 배치되는 투명 부재; 상기 제1 태양 전지 및 제2 태양 전지의 하부에 배치되며, 상기 제1 반도체 기판 및 제2 반도체 기판의 후면에 구비된 집전부의 위치에 대응하는 개구부를 구비하는 하부 보호막; 및 상기 하부 보호막의 하부에 배치되는 후면 시트를 포함하며, 상기 후면 시트에는 상기 제1 반도체 기판의 후면에 구비된 집전부와 상기 제2 반도체 기판의 후면에 구비된 집전부를 전기적으로 연결하는 도전성 패턴이 구비된다.
태양전지 모듈, P형 기판, N형 기판, 인터커넥터, 도전성 패턴

Description

태양 전지 모듈{SOLAR CELL MODULE}
본 발명은 복수의 태양 전지를 갖는 태양 전지 모듈에 관한 것이다.
최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예측되면서 이들을 대체할 대체 에너지에 대한 관심이 높아지고 있으며, 이에 따라 태양 에너지로부터 전기 에너지를 생산하는 태양 전지가 주목 받고 있다.
일반적으로 태양 전지는 p형 반도체 기판(substrate)의 한 표면, 예컨대 수광면에 n형의 도전성 타입(conductive type)으로 이루어지는 에미터부(emitter layer)가 형성되고, 에미터부와 기판에 제1 전극 및 제2 전극이 각각 형성된 구조를 갖는다. 따라서 제1 전극과 제2 전극은 반도체 기판의 서로 다른 표면에 각각 형성된다. 그리고 제1 전극과 제2 전극에는 버스 바(bus bar)와 같은 적어도 하나의 집전부가 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 수집되어 각각의 집전부로 이동한다.
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, 이때, 복수의 태양 전지를 전기적으로 연결하기 위해 인터커넥터, 예컨대 리본(ribbon)이 사용된다.
그런데 종래의 태양 전지 모듈은 각각의 태양 전지가 모두 동일한 도전성 타입의 반도체 기판으로 형성된다. 따라서 인접한 태양 전지들을 전기적으로 연결하는 경우 인터커넥터의 한쪽 부분은 어느 한 태양 전지의 수광면에 배치된 제1 전극에 연결되고, 나머지 부분은 인접한 태양 전지의 수광면 반대쪽 면에 배치된 제2 전극과 연결된다.
이러한 이유로 인해, 종래의 태양 전지 모듈은 인터커넥터를 이용한 전기적 연결 작업을 작업자가 수작업으로 진행해야 한다. 따라서 모듈화 공정에서의 수율이 낮고 작업 시간이 오래 걸리는 문제점이 있다.
또한, 종래의 태양 전지 모듈은 인접한 2개의 태양 전지를 전기적으로 연결하기 위한 인터커넥터의 일부가 태양 전지 사이의 공간에 위치하므로 태양 전지 간의 간격을 일정한 크기, 예를 들면 대략 3㎜ 이상 확보해야 한다. 따라서 태양 전 지 모듈의 크기를 줄이는 데 한계가 있다.
또한, 태양 전지 간의 전기적 연결 구조가 인터커넥터에 의해서만 이루어지므로, 종래의 태양 전지 모듈은 모듈의 내부에 바이패스 다이오드를 설치하는 것이 용이하지 않다. 따라서 통상적으로는 정션 박스 내부에 바이패스 다이오드를 설치하고 있는데, 이 경우에는 로컬 섀도잉(local shadowing)에 따른 전력 감소가 발생되는 문제점이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 인터커넥터를 이용한 전기적 연결 작업을 단순화할 수 있는 태양 전지 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 기술적 과제는 태양 전지 간의 간격을 축소할 수 있는 태양 전지 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 기술적 과제는 로컬 섀도잉(local shadowing)에 따른 전력 감소를 방지할 수 있는 태양 전지 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 모듈은, 제1 도전성 타입의 제1 반도체 기판을 구비하며, 제1 전자용 집전부 및 제1 정공용 집전부 중 적어도 하나가 상기 제1 반도체 기판의 후면에 위치하는 적어도 하나의 제1 태양 전지; 상기 제1 도전성 타입의 반대 도전성 타입을 갖는 제2 도전성 타입의 제2 반도체 기판을 구비하며, 제2 정공용 집전부 및 제2 전자용 집전부 중 적어도 하나가 상기 제2 반도체 기판의 후면에 위치하는 적어도 하나의 제2 태양 전지; 상기 제1 태양 전지 및 제2 태양 전지의 상부에 배치되는 상부 보호막; 상기 상부 보호막의 상부에 배치되는 투명 부재; 상기 제1 태양 전지 및 제2 태양 전지의 하부에 배치되며, 상기 제1 반도체 기판 및 제2 반도체 기판의 후면에 구비된 집전부의 위치에 대응하는 개구부를 구비하는 하부 보호막; 및 상기 하부 보호막의 하부에 배치되는 후면 시트를 포함하며, 상기 후면 시트에는 상기 제1 반도체 기판의 후면에 구비된 집전부와 상기 제2 반도체 기판의 후면에 구비된 집전부를 전기적으로 연결하는 도전성 패턴이 구비된다.
후면 시트에는 바이패스 다이오드가 배치될 수 있으며, 도전성 패턴은 일직선의 형상으로 형성된다.
본 발명의 일 실시예에서, 제1 전자용 집전부는 제1 반도체 기판의 수광면에 위치하고, 제1 정공용 집전부는 제1 반도체 기판의 후면에 위치하며, 제2 정공용 집전부는 제2 반도체 기판의 수광면에 위치하고, 제2 전자용 집전부는 상기 제2 반도체 기판의 후면에 위치한다.
여기에서, 제1 전자용 집전부와 제2 정공용 집전부의 길이 방향은 서로 일치하며, 제1 정공용 집전부와 제2 전자용 집전부의 길이 방향은 서로 일치한다.
이에 따르면, 제1 전자용 집전부의 한쪽 단부는 제2 정공용 집전부의 한쪽 단부와 서로 마주하고, 제1 정공용 집전부의 한쪽 단부는 제2 전자용 집전부의 한쪽 단부와 서로 마주한다.
따라서 제1 반도체 기판과 제2 반도체 기판의 수광면에 각각 위치하는 제1 전자용 집전부와 제2 정공용 집전부는 인터커넥터에 의해 동일 평면상에서 일직선으로 연결될 수 있다.
제1 도전성 타입이 p형인 경우, 제1 태양 전지는 제1 반도체 기판의 수광면에 위치하는 n형의 에미터부, 에미터부와 제1 전자용 집전부에 전기적으로 연결되는 제1 전자용 전극, 및 제1 반도체 기판의 후면에 위치하며 제1 정공용 집전부와 동일한 방향으로 형성되는 제1 정공용 전극을 더 포함할 수 있다.
이 경우, 제2 도전성 타입은 n형이며, 제2 태양 전지는 제2 반도체 기판의 수광면에 위치하는 p형의 에미터부, 에미터부와 제2 정공용 집전부에 전기적으로 연결되는 제2 정공용 전극, 및 제1 반도체 기판의 후면에 위치하며 제2 전자용 집전부와 동일한 방향으로 형성되는 제2 전자용 전극을 더 포함할 수 있다.
전술한 구성의 태양 전지 모듈에서, 개구부의 내부에는 제1 정공용 집전부와 제2 전자용 집전부를 도전성 패턴과 전기적으로 연결하기 위한 도전성 접착제가 위치할 수 있으며, 개구부는 도전성 패턴보다 넓은 폭으로 형성될 수 있다.
그리고 제1 태양 전지와 제2 태양 전지는 서로 이웃하여 배치될 수 있으며, 또한 서로 번갈아 가며 배치될 수 있다.
그리고 전술한 구성의 태양 전지 모듈에서 인접한 태양 전지들을 전기적으로 연결하는 인터커넥터의 한 면은 텍스처링 표면으로 형성될 수 있다.
이때, 상기 텍스처링 표면은 상기 수광면과 접하는 면의 반대쪽 면에 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 제1 전자용 집전부 및 제1 정공용 집전부 는 제1 반도체 기판의 후면에 위치하며 서로 동일한 방향으로 형성되고, 제2 전자용 집전부 및 제2 정공용 집전부는 제2 반도체 기판의 후면에 위치하며 서로 동일한 방향으로 형성된다.
여기에서, 제1 전자용 집전부 및 제1 정공용 집전부는 제2 정공용 집전부 및 제2 전자용 집전부와 각각 일직선상에 위치한다.
따라서 제1 전자용 집전부와 제2 정공용 집전부는 도전성 패턴에 의해 전기적으로 연결되고, 제1 정공용 집전부와 제2 전자용 집전부는 도전성 패턴에 의해 전기적으로 연결된다.
제1 도전성 타입이 p형인 경우, 제1 태양 전지는 제1 반도체 기판을 관통하는 복수의 비아 홀, 제1 반도체 기판의 수광면과 비아홀에 형성되는 n형의 에미터부, 수광면 위의 에미터부 위에 위치하는 제1 전자용 전극, 및 제1 반도체 기판의 후면에 위치하며 제1 정공용 집전부와 전기적으로 연결되는 제1 정공용 전극을 더 포함하고, 제1 전자용 집전부는 상기 비아 홀을 통해 상기 제1 전자용 전극과 전기적으로 연결된다.
여기에서, 제1 전자용 집전부는 상기 제1 전자용 전극과 교차하는 방향으로 형성되며, 비아 홀은 상기 제1 전자용 집전부와 상기 제1 전자용 전극이 교차하는 위치에 형성된다.
제2 도전성 타입은 n형이며, 제2 태양 전지는 제2 반도체 기판을 관통하는 복수의 비아 홀, 제2 반도체 기판의 수광면과 비아홀에 형성되는 p형의 에미터부, 수광면 위의 에미터부 위에 위치하는 제2 정공용 전극, 및 제2 반도체 기판의 후면 에 위치하며 제2 전자용 집전부와 전기적으로 연결되는 제2 전자용 전극을 더 포함하고, 제2 정공용 집전부는 상기 비아 홀을 통해 상기 제2 정공용 전극과 전기적으로 연결된다.
여기에서, 제2 정공용 집전부는 제2 정공용 전극과 교차하는 방향으로 형성되며, 비아 홀은 제2 정공용 집전부와 제2 정공용 전극이 교차하는 위치에 형성된다.
전술한 구성의 태양 전지 모듈에서, 개구부의 내부에는 제1 정공용 집전부와 제2 전자용 집전부를 도전성 패턴과 전기적으로 연결하는 한편, 제1 전자용 집전부와 제2 정공용 집전부를 도전성 패턴과 전기적으로 연결하기 위한 도전성 접착제가 위치할 수 있으며, 개구부는 도전성 패턴보다 넓은 폭으로 형성될 수 있다.
그리고 제1 태양 전지와 제2 태양 전지는 서로 이웃하여 배치될 수 있으며, 또한 서로 번갈아 가며 배치될 수 있다.
이러한 특징에 따르면, 태양 전지 모듈의 모듈화 공정에서 인터커넥터를 이용한 태양 전지들 간의 전기적 연결이 동일 평면상에서 일직선으로 이루어지게 된다.
즉, 어느 한 태양 전지의 수광면에 위치하는 전자용 집전부는 인접한 태양 전지의 수광면에 위치하는 정공용 집전부와 인터커넥터에 의해 전기적으로 연결되고, 상기 인접한 태양 전지의 수광면 반대쪽 면에 위치하는 전자용 집전부는 상기 어느 한 태양 전지와 반대쪽에 인접한 다른 태양 전지의 수광면에 위치하는 정공용 집전부와 도전성 패턴에 의해 전기적으로 연결된다.
따라서 모듈화 공정에서의 수율을 향상시킬 수 있고, 태양 전지 간의 전기적 연결 작업에 걸리는 시간을 단축할 수 있다.
또한 인터커넥터의 일부를 위치시키기 위한 공간을 제거할 수 있으므로, 태양 전지 사이의 공간을 최대한으로 축소할 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 모듈은 태양 전지 사이의 공간을 1㎜ 이내로 축소하는 것이 가능하다. 따라서 태양 전지 모듈의 데드 스페이스(dead space)를 축소하여 모듈의 크기를 줄이는 것이 가능하다.
또한, 도전성 패턴이 형성된 후면 시트에 바이패스 다이오드를 형성할 수 있으므로, 로컬 섀도잉에 따른 전력 감소를 방지할 수 있다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 다양한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 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 포 함한다. 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 일 실시예에 따른 태양 전지 모듈의 분해 사시도이고, 도 2 및 도 3은 복수의 태양 전지의 배열 구조 및 전기적 연결 구조를 나타내기 위한 라미네이션 공정이 행해지기 전의 단면도로서, 도 2는 도 1의 X-X'방향 측면도이며, 도 3은 도 1의 Y-Y'방향 측면도이다.
도 1 내지 도 3을 참고로 하면, 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 모듈은 복수의 태양 전지들(110, 210), 인접한 태양 전지들(110, 210)을 전기적으로 연결하는 인터커넥터(10) 및 도전성 패턴(52), 태양 전지들(110, 210)을 보호하는 보호막(EVA: Ethylene Vinyl Acetate)(20, 30), 태양 전지들(110, 210)의 수광면 쪽으로 상부 보호막(20) 위에 배치되는 투명 부재(40), 수광면 반대쪽으로 하부 보호막(30)의 하부에 배치되는 후면 시트(back sheet)(50), 라미네이션 공정에 의해 일체화 된 상기 부품들을 수납하는 프레임(도시하지 않음)을 포함한다.
여기에서, 후면 시트(50)는 태양 전지 모듈의 후면에서 습기가 침투하는 것을 방지하여 태양 전지들(110, 210)을 외부 환경으로부터 보호한다. 이러한 후면 시트(50)는 수분과 산소 침투를 방지하는 층, 화학적 부식을 방지하는 층, 절연 특성을 갖는 층과 같은 다층 구조를 가질 수 있다.
보호막(20, 30)은 태양 전지들(110, 210)의 상부 및 하부에 각각 배치된 상태에서 라미네이션 공정에 의해 태양 전지들(110, 210)과 일체화 되는 것으로, 습 기 침투로 인한 부식을 방지하고 태양 전지들(110, 210)을 충격으로부터 보호한다. 이러한 보호막(20, 30)은 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA, ethylene vinyl acetate), 폴리비닐부티랄, 에틸렌초산비닐 부분 산화물, 규소 수지, 에스테르계 수지, 올레핀계 수지 등으로 이루어질 수 있다.
상부 보호막(20) 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 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 모듈은 태양 전지들(110, 210)을 테스트하는 단계, 테스트가 완료된 복수의 태양 전지들(110, 210)을 인터커넥터(10)에 의해 전기적으로 연결하는 단계, 상기 부품들을 순차적으로, 예컨대 하부로부터 후면 시트(50), 하부 보호막(30), 태양 전지들(110, 210), 상부 보호막(20) 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.
본 실시예에서, 하부 보호막(20)과 상부 보호막(30) 사이에 배치되는 복수의 태양 전지들(110, 210)은 적어도 하나 이상의 제1 태양 전지(110)와 적어도 하나 이상의 제2 태양 전지(210)를 포함한다.
이하, 도 4 및 도 5를 참고로 하여 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 태양 전 지 및 제2 태양 전지에 대해 상세히 설명한다. 도 4는 제1 태양 전지의 사시도를 도시한 것이고, 도 5는 제2 태양 전지의 사시도를 도시한 것이다.
먼저 도 4를 참고로 하면, 제1 태양 전지(110)는 제1 도전성 타입, 예를 들어 p형 도전성 타입의 실리콘으로 이루어진 제1 반도체 기판(112)을 포함한다. 이때, 실리콘은 단결정 실리콘, 다결정 실리콘 또는 비정질 실리콘일 수 있다. 제1 반도체 기판(112)이 p형의 도전성 타입을 가지므로, 이 기판(112)은 붕소(B), 갈륨(Ga), 인듐(In) 등과 같은 3가 원소의 불순물을 함유할 수 있다
제1 반도체 기판(112)의 표면을 요철면인 텍스처링 표면(texturing surface)으로 형성하기 위해 상기 제1 반도체 기판(112)은 텍스처링(texturing) 처리될 수 있다.
제1 반도체 기판(112)의 표면이 텍스처링 표면으로 형성되면 수광면에서의 빛 반사도가 감소하고, 텍스처링 표면에서 입사와 반사 동작이 이루어져 태양 전지 내부에 빛이 갇히게 되므로 빛의 흡수율이 증가된다. 따라서 태양 전지의 효율이 향상된다. 이에 더하여, 제1 반도체 기판(112)으로 입사되는 빛의 반사 손실이 줄어들어 제1 반도체 기판(112)으로 입사되는 빛의 양은 더욱 증가한다.
제1 반도체 기판(112)의 수광면에는 에미터부(114)가 위치한다. 에미터부(114)는 제1 반도체 기판(112)의 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입, 예를 들어, n형의 도전성 타입의 불순물이 도핑(doping)된 영역으로서, 제1 반도체 기판(112)과 p-n 접합을 이룬다.
에미터부(114)가 n형의 도전성 타입을 가지므로, 에미터부(114)는 인(P), 비 소(As), 안티몬(Sb) 등과 같이 5가 원소의 불순물을 제1 반도체 기판(112)에 도핑하여 형성할 수 있다.
이에 따라, 제1 반도체 기판(112)에 입사된 빛에 의해 반도체 내부의 전자가 에너지를 받으면 전자는 n형 반도체 쪽으로 이동하고 정공은 p형 반도체 쪽으로 이동한다. 따라서 분리된 정공은 p형의 기판(112)쪽으로 이동하고, 분리된 전자는 n형의 에미터부(114)쪽으로 이동한다.
에미터부(114) 위에는 복수의 제1 전자용 전극(116)이 위치한다. 제1 전자용 전극(116)은 에미터부(114)와 전기적으로 연결되고, 인접하는 제1 전자용 전극(116)과 서로 이격된 상태로 어느 한 방향으로 형성된다. 각각의 제1 전자용 전극(116)은 에미터부(114)쪽으로 이동한 전하, 예를 들면 전자를 수집한다.
제1 전자용 전극(116)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(114) 위에는 적어도 한 개 이상의 제1 전자용 집전부(118)가 위치한다. 버스 바(bus bar)라고도 불리는 제1 전자용 집전부(118)는 제1 전자용 전극(116)과 교차하는 방향으로 형성된다. 따라서 제1 전자용 전극(116)과 제1 전자용 집전부(118)는 에미터부(114) 위에 교차하는 형태로 배치되어 있다.
제1 전자용 집전부(118) 또한 적어도 하나의 도전성 물질로 이루어져 있고, 에미터부(114) 및 제1 전자용 전극(116)과 연결되어 있다. 따라서 제1 전자용 집 전부(118)는 제1 전자용 전극(116)으로부터 전달되는 전하, 예를 들면 전자를 외부 장치로 출력한다.
제1 전자용 집전부(118)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.
제1 전자용 집전부(118)는 제1 전자용 전극(116)과 동일한 물질 또는 다른 물질을 포함할 수 있다.
제1 전자용 전극(116) 및 제1 전자용 집전부(118)는 도전성 금속 물질을 반사방지막(120) 위에 도포한 후 도 2에 도시한 형태로 패터닝하고, 이를 소성하는 과정에서 에미터부(114)와 전기적으로 연결될 수 있다.
제1 전자용 전극(116) 및 제1 전자용 집전부(118)가 위치하지 않는 에미터부(114) 위에는 반사방지막(120)이 형성되어 있다.
반사방지막(120)은 실리콘 질화막(SiNx)이나 실리콘 산화막(SiO2) 등으로 이루어지며, 태양 전지(110)로 입사되는 빛의 반사도를 줄이고 특정한 파장 영역의 선택성을 증가시켜 태양 전지(110)의 효율을 높인다. 이러한 반사방지막(120)은 약 70㎚ 내지 80㎚ 의 두께를 가질 수 있으며, 필요에 따라 생략될 수 있다.
제1 반도체 기판(112)의 수광면의 반대쪽 면, 즉 기판의 후면에는 제1 정공용 전극(122)이 위치하며, 제1 정공용 전극(122)은 제1 반도체 기판(112)쪽으로 이 동하는 전하, 예를 들어 정공을 수집한다.
제1 정공용 전극(122)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.
제1 정공용 전극(122)의 하부에는 제1 정공용 집전부(124)가 위치한다. 제1 정공용 집전부(124)는 제1 전자용 전극(116)과 교차하는 방향, 즉 제1 전자용 집전부(118)와 평행한 방향으로 형성된다.
제1 정공용 집전부(124) 또한 적어도 하나의 도전성 물질로 이루어져 있고, 제1 정공용 전극(122)과 전기적으로 연결되어 있다. 따라서 제1 정공용 집전부(124)는 제1 정공용 전극(122)으로부터 전달되는 전하, 예를 들면 정공을 외부 장치로 출력한다.
제1 정공용 집전부(124)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.
제1 태양 전지(110)는 제1 정공용 전극(122)과 제1 반도체 기판(112) 사이에 형성되는 후면전계(back surface field, BSF)부를 더 포함할 수 있다. 후면전계부는 제1 반도체 기판(112)과 동일한 도전성 타입의 불순물이 제1 반도체 기판(112)보다 고농도로 도핑된 영역, 예를 들면, p+ 영역이다.
이러한 후면전계부는 전위 장벽으로 작용하게 된다. 따라서 제1 반도체 기판(112)의 후면부 쪽에서 전자와 정공이 재결합하여 소멸되는 것이 감소되므로 태양 전지(110)의 효율이 향상된다.
이상에서는 제1 태양 전지(110)의 세부적인 구성에 대하여 설명하였다. 제2 태양 전지(210)는 제1 태양 전지(110)의 해당 부분과 동일한 형상으로 이루어지지만 도전성 타입은 해당 부분과 반대로 이루어진다. 따라서 제2 태양 전지(210)의 세부적인 구성에 대해서는 도 5를 참고로 하여 간략하게 설명한다.
제2 태양 전지(210)의 제2 반도체 기판(212)은 제2 도전성 타입, 즉 n형 도전성 타입으로 이루어지며, 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 등과 같이 5가 원소의 불순물을 함유할 수 있다.
에미터부(214)는 제2 반도체 기판(212)과 p-n접합을 형성하게 되므로, 에미터부(214)는 제1의 도전성 타입, 즉 p형의 도전성 타입을 가진다. 따라서 에미터부(214)는 붕소(B), 갈륨(Ga), 인듐(In) 등과 같은 3가 원소의 불순물을 제2 반도체 기판(212)에 도핑하여 형성할 수 있다.
이러한 구성의 제2 태양 전지(210)에서, 분리된 전자는 제2 반도체 기판(212)쪽으로 이동하고, 분리된 정공은 에미터부(214)쪽으로 이동한다.
에미터부(214) 위에는 제2 정공용 전극(216) 및 제2 정공용 집전부(218)가 위치하고, 제2 반도체 기판(212)의 후면에는 제2 전자용 전극(222) 및 제2 전자용 집전부(224)가 위치한다.
제2 태양 전지(210)는 제1 태양 전지(110)와 마찬가지로 제2 반도체 기 판(212)의 표면이 텍스처링 표면으로 형성될 수 있으며, 또한 반사방지막(220) 및 후면전계부를 더 포함할 수 있다.
그리고 제2 정공용 전극(216), 제2 정공용 집전부(218), 제2 전자용 전극(222) 및 제2 전자용 집전부(224)는 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 하나의 도전성 금속 물질로 이루어질 수 있으며, 이외의 다른 도전성 금속 물질로 이루어질 수도 있다.
도 2 및 도 3에서는 제1 정공용 집전부(124)가 제1 정공용 전극(122) 위에 형성되고 제2 전자용 집전부(224)가 제2 전자용 전극(222) 위에 형성된 것을 예로 들어 설명하였지만, 제1 정공용 집전부(124)와 제2 전자용 집전부(224)는 각각 제1 정공용 전극(122) 및 제2 전자용 전극(222)과 동일한 평면상에 형성될 수 있다.
즉, 제1 정공용 집전부(124)는 제1 정공용 전극(122)이 형성되지 않은 영역의 기판(112) 후면에 형성될 수 있으며, 제2 전자용 집전부(224)는 제2 전자용 전극(222)이 형성되지 않은 영역의 기판(212) 후면에 형성될 수 있다. 이 경우, 제1 정공용 전극(122)과 제1 정공용 집전부(124)는 서로 동일한 방향으로 형성되고, 제2 전자용 전극(222)과 제2 전자용 집전부(224)는 서로 동일한 방향으로 형성된다.
다시 도 1 내지 도 3을 참고로 하면, 제1 태양 전지(110)들 및 제2 태양 전지(210)들은 행렬 구조로 배열되어 있다. 도 1에서, 하부 보호막(20) 위에 배열된 태양 전지들은 3×3 행렬 구조를 가지지만, 이에 한정되지 않고 필요에 따라 행과 열 방향으로 배치되는 태양 전지들의 개수는 조정이 가능하다.
이때, 적어도 하나 이상의 제1 태양 전지(110)와 적어도 하나 이상의 제2 태양 전지(210)는 서로 이웃하여 배치되며, 바람직하게는 제1 태양 전지(110)와 제2 태양 전지(210)가 서로 번갈아 위치하도록 배치된다.
그리고 제1 태양 전지(110)는 제1 전자용 전극(116) 및 제1 전자용 집전부(118)가 광원을 향하도록 배치되고, 제2 태양 전지(210)는 제2 정공용 전극(216) 및 제2 정공용 집전부(218)가 광원을 향하도록 배치된다.
따라서 제1 태양 전지(110)의 제1 전자용 집전부(118)와 제2 태양 전지(210)의 제2 정공용 집전부(218)가 동일 평면상에 위치하며, 제1 태양 전지(110)의 제1 정공용 집전부(124)와 제2 태양 전지(21)의 제2 전자용 집전부(224)가 서로 동일한 평면상에 위치한다.
그리고 제1 태양 전지(110)와 제2 태양 전지(210)를 행렬 구조로 배열할 때, 제1 태양 전지(110)와 제2 태양 전지(210)는 제1 전자용 집전부(118)와 제2 정공용 집전부(218)의 길이 방향(X-X')이 서로 일치함과 동시에, 제1 정공용 집전부(124)와 제2 전자용 집전부(224)의 길이 방향(X-X')이 서로 일치하도록 배열된다.
이에 따라, 제1 전자용 집전부(118)의 한쪽 단부는 제2 정공용 집전부(218)의 한쪽 단부와 서로 마주하게 되고, 제1 정공용 집전부(124)의 한쪽 단부는 제2 전자용 집전부(224)의 한쪽 단부와 서로 마주하게 된다.
따라서 전술한 행렬 구조로 배치된 태양 전지 모듈에서는 제1 태양 전지(110)의 제1 전자용 집전부(118)와 제2 태양 전지(210)의 제2 정공용 집전부(218)를 전기적으로 연결하는 인터커넥터(10)가 동일 평면상에서 일직선으로 배 치될 수 있다.
인터커넥터(10)는 기판(112, 212)의 표면과 마찬가지로 텍스처링 표면으로 형성될 수 있다. 이때, 상기 텍스처링 표면은 상기 수광면과 접하는 면의 반대쪽 면에 형성될 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 인터커넥터(10)와 해당 집전부의 접착력이 저하되는 것을 방지하면서도 빛의 흡수율을 효과적으로 증가시킬 수 있다.
한편, 복수의 태양 전지(110, 210) 하부에 위치한 하부 보호막(30)은 복수의 개구부(32)를 구비하고 있다. 복수의 개구부(32)의 위치는 태양 전지(110, 210)의 후면에 위치한 제1 정공용 집전부(124) 및 제2 전자용 집전부(224)와 대응하며, 각 개구부(32)를 통해 해당하는 집전부(124, 224)의 적어도 일부가 노출된다. 이때, 개구부(32)의 폭은 집전부(124, 224)의 폭보다 작거나, 동일하거나, 또는 클 수도 있다.
도전성 패턴(52)은 후면 시트(50) 위에 형성된다. 본 실시예에서, 복수의 도전성 패턴(52)은 구리(Cu)로 이루어지지만, 은(Ag)과 같은 도전성 물질로 이루어질 수도 있다.
도전성 패턴(52)은 동일 평면상에서 일직선으로 배치된 제1 정공용 집전부(124)와 제2 전자용 집전부(224)를 연결하도록 일직선의 형상으로 형성된다.
이로 인해, 하부 보호막(30)의 개구부(32)를 통해 노출되는 제1 정공용 집전부(124)와 제2 전자용 집전부(224)는 동일한 도전성 패턴(52)과 마주한다. 이때, 개구부(32)의 크기, 특히 폭은 도전성 패턴(52)의 폭보다 크게 형성하는 것이 바람직하다. 이와 같이, 개구부(32)의 폭을 도전성 패턴(52)의 폭보다 크게 형성하면, 정렬 오차가 발생하더라도 도전성 패턴(52)과 해당 집전부의 전기적 연결을 양호하게 실시할 수 있다.
각 도전성 패턴(52) 위에는 도전성 접착제(60)가 위치하고 있고, 이 도전성 접착제(60)는 하부 보호막(30)의 개구부(32)를 통과하여 해당 집전부(124, 224)와 접촉한다.
이로 인해, 후면 시트(50) 위에 형성된 각 도전성 패턴(52)은 해당 도전성 패턴(52)에 대응하는 제1 태양 전지(110)의 제1 정공용 집전부(124)와 전기적으로 연결됨과 동시에 제2 태양 전지(210)의 제2 전자용 집전부(124)와 전기적으로 연결된다.
도시하지는 않았지만, 하부 보호막(30)과 후면 시트(50) 사이에는 절연 물질로 이루어진 절연 시트가 더 배치될 수도 있다.
전술한 구조에 의하면, 본 실시예의 태양 전지 모듈은 제1 태양 전지(110)의 제1 전자용 집전부(118)와 제2 태양 전지(210)의 제2 정공용 집전부(218)가 동일 평면상에 위치하고, 제2 태양 전지(210)의 제2 전자용 집전부(224)와 제1 태양 전지(110)의 제1 정공용 집전부(124)가 동일 평면상에 위치한다.
따라서 수광면 쪽에 위치하는 제1 전자용 집전부(118)와 제2 정공용 집전부(218)는 인터커넥터(10)를 이용하여 전기적으로 연결하고, 제2 전자용 집전부(224)와 제1 정공용 집전부(124)는 도전성 패턴(52) 및 도전성 접착제(60)를 이용하여 전기적으로 연결할 수 있다.
이러한 구성에 따르면, 본 실시예의 태양 전지 모듈은 태양 전지 간의 전기 적 연결 작업을 매우 용이하게 실시할 수 있으므로, 모듈화 공정에서의 수율 향상이 가능하며, 인접한 태양 전지(110, 210) 간의 사이 공간을 1㎜ 이하로 줄일 수 있는 효과가 있다.
한편, 후면 시트(50)에는 도 6에 도시한 바와 같이 국부적으로 바이패스 다이오드(54)를 직접 형성할 수 있다. 이때, 바이패스 다이오드(54)를 이용한 바이패스 형성 방법은 도 6에 도시한 예로 제한되지 않으며, 다양한 형태로 변경이 가능하고, 바이패스 다이오드의 개수 또한 제한되지 않는다.
이와 같이 후면 시트(50)에 바이패스 다이오드(54)를 직접 형성하는 경우에는 로컬 섀도잉에 따른 전력 감소를 효과적으로 방지할 수 있다.
이상에서는 제1 태양 전지(110)와 제2 태양 전지(210)가 한 개씩 번갈아 가며 배열되는 것을 예로 들었지만, 제1 태양 전지(110)와 제2 태양 전지(210)를 2개 또는 3개씩 묶어 하나의 그룹으로 형성하고, 각각의 그룹이 번갈아 가며 배열하는 등의 다양한 방식으로 배열할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지 모듈의 사시도를 도시한 것이고 도 8 및 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 제1 태양 전지 및 제2 태양 전지의 개략적인 구성을 나타내는 각각의 사시도를 도시한 것이며, 도 10은본 발명의 다른 실시예에 따른 후면 시트의 평면도를 도시한 것이다.
먼저 도 7을 참고로 하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지 모듈은 복수의 태양 전지들(310, 410), 인접한 태양 전지들(310, 410)을 전기적으로 연결하는 도전성 패턴(52a, 52b), 태양 전지들(310, 410)을 보호하는 보호막(EVA: Ethylene Vinyl Acetate)(20, 30), 태양 전지들(310, 410)의 수광면 쪽으로 상부 보호막(20) 위에 배치되는 투명 부재(40), 수광면 반대쪽으로 하부 보호막(30)의 하부에 배치되는 후면 시트(back sheet)(50), 라미네이션 공정에 의해 일체화 된 상기 부품들을 수납하는 프레임(도시하지 않음)을 포함한다.
본 실시예에서, 하부 보호막(20)과 상부 보호막(30) 사이에 배치되는 복수의 태양 전지들(310, 410)은 적어도 하나 이상의 제1 태양 전지(310)와 적어도 하나 이상의 제2 태양 전지(410)를 포함한다.
이하, 도 8 및 도 9를 참고로 하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 제1 태양 전지 및 제2 태양 전지의 구조에 대해 설명한다.
먼저 도 8을 참고로 하면, 제1 태양 전지(310)는 복수의 비아 홀(via hole)(H)을 구비하고 있는 제1 도전성 타입, 예컨대 p형의 제1 반도체 기판(312), 제1 반도체 기판(312)의 수광면에 위치한 에미터부(314), 에미터부(314) 위에 위치하는 복수의 제1 전자용 전극(316), 비아 홀(181)과 비아 홀(181) 주변에 위치한 기판(110) 후면의 에미터부(120)에 위치하고 복수의 제1 전자용 전극(141)과 전기적으로 연결되어 있는 복수의 제1 전자용 집전부(318), 제1 전자용 전극(316)이 위치하지 않는 제1 반도체 기판(312) 전면의 에미터부(314) 위에 위치한 반사방지막(320), 수광면의 반대쪽 면에 위치하는 제1 정공용 전극(322), 제1 반도체 기판(312)의 후면에 위치하고 제1 정공용 전극(322)과 전기적으로 연결되어 있는 제1 정공용 집전부(324), 그리고 제1 정공용 전극(322)과 제1 반도체 기판(312) 사이에 위치하는 후면전계(back surface field, BSF)부(326)를 포함한다.
제1 반도체 기판(312)이 p형의 도전성 타입으로 이루어지므로, 에미터부(324)는 제2 도전성 타입, 예를 들어, n형의 도전성 타입을 구비하고 있는 불순물을 함유한다.
복수의 제1 전자용 전극(316)은 에미터부(314)와 전기적, 물리적으로 연결되어 있으며, 에미터부(314)쪽으로 이동한 전하, 예를 들면 전자를 수집하여 비아 홀(H)을 통해 전기적으로 연결되어 있는 제1 전자용 집전부(318)로 전달한다.
제1 반도체 기판(312)의 후면에 위치한 복수의 제1 전자용 집전부(318)는 제1 반도체 기판(312)의 전면에 위치한 복수의 제1 전자용 전극(316)과 교차하는 방향으로 거의 평행하게 뻗어 있다.
복수의 비아 홀(H)은 복수의 제1 전자용 전극(316)과 복수의 제1 전자용 집전부(318)가 교차하는 위치의 제1 반도체 기판(312)에 형성되어 있다. 복수의 제1 전자용 전극(316)과 복수의 제1 전자용 집전부(318) 중 적어도 하나는 제1 반도체 기판(312)의 전면(수광면)과 후면 중 적어도 한쪽으로 비아 홀(H)을 통해 연장된다. 따라서 서로 반대쪽에 위치하는 복수의 제1 전자용 전극(316)과 복수의 제1 전자용 집전부(318)가 전기적으로 연결된다.
이러한 복수의 제1 전자용 집전부(318)는 전기적으로 연결된 복수의 제1 전자용 전극(316)으로부터 전달되는 전하, 예를 들어 전자를 외부 장치로 출력한다.
제1 반도체 기판(312)의 후면 위에 위치한 제1 정공용 전극(322)은 인접한 제1 전자용 집전부(318)와 이격되어 위치한다.
제1 정공용 전극(322)은 복수의 제1 전자용 집전부(318)가 형성된 부분을 제 외한 제1 반도체 기판(312)의 후면 거의 전체에 위치한다.
이러한 제1 정공용 전극(322)은 제1 반도체 기판(312)쪽으로 이동하는 전하, 예를 들어 정공을 수집한다.
제1 반도체 기판(312)의 후면에 위치한 에미터부(312)는 제1 반도체 기판(312)의 후면 일부를 노출함과 아울러 복수의 제1 전자용 집전부(318)를 에워싸는 복수의 노출부(328)를 구비하고 있다.
따라서 전자를 수집하는 복수의 제1 전자용 집전부(318)와 정공을 수집하는 제1 정공용 전극(322) 간의 전기적인 연결이 노출부(328)에 의해 끊어져 전자와 정공의 이동이 원활해진다.
제1 정공용 집전부(324)는 제1 반도체 기판(312)의 후면 위에 위치하고, 제1 정공용 전극(322)과 전기적, 물리적으로 연결되어 있으며, 제1 전자용 집전부(318)와 거의 평행하게 뻗어 있다.
따라서 제1 정공용 집전부(324)는 제1 정공용 전극(322)으로부터 전달되는 전하, 예를 들어 정공을 수집하여 외부로 출력한다.
제1 정공용 전극(322)과 제1 반도체 기판(312) 사이에는 제1 반도체 기판(312)과 동일한 도전성 타입의 불순물이 제1 반도체 기판(312)보다 고농도로 도핑된 영역, 예를 들면, p+ 영역으로 형성된 후면전계부(326)가 위치한다.
이상에서는 제1 태양 전지(310)의 세부적인 구성에 대하여 설명하였다. 제2 태양 전지(410)는 제1 태양 전지(310)의 해당 부분과 동일한 형상으로 이루어지지만 도전성 타입은 해당 부분과 반대로 이루어진다. 따라서 제2 태양 전지(410)의 세부적인 구성에 대해서는 도 9를 참고로 하여 간략하게 설명한다.
제2 태양 전지(410)의 제2 반도체 기판(412)은 제2 도전성 타입, 즉 n형 도전성 타입으로 이루어지며, 복수의 비아 홀(via hole)(H)을 구비한다.
에미터부(414)는 제2 반도체 기판(412)과 p-n접합을 형성하게 되므로, 에미터부(414)는 제1의 도전성 타입, 즉 p형의 도전성 타입을 가진다. 따라서 에미터부(414)는 붕소(B), 갈륨(Ga), 인듐(In) 등과 같은 3가 원소의 불순물을 제2 반도체 기판(412)에 도핑하여 형성할 수 있다.
이러한 구성의 제2 태양 전지(410)에서, 분리된 전자는 제2 반도체 기판(412)쪽으로 이동하고, 분리된 정공은 에미터부(414)쪽으로 이동한다.
에미터부(414) 위에는 반사방지막(420) 및 복수의 제2 정공용 전극(416)이 위치하고, 수광면의 반대쪽 면, 즉 후면에는 비아 홀(H)을 통해 제2 정공용 전극(416)과 전기적으로 연결되는 제2 정공용 집전부(418)와, 제2 전자용 전극(422) 및 이 전극(422)과 전기적으로 연결된 제2 전자용 집전부(424)가 위치한다.
제2 태양 전지(410)는 제1 태양 전지(310)와 마찬가지로 제2 반도체 기판(412)의 표면이 텍스처링 표면으로 형성될 수 있으며, 또한 후면전계부(426)와 노출부(428)를 더 포함할 수 있다.
도 10은 후면 시트의 평면도를 도시한 것으로, 도 7 내지 도 10을 참조하여 제1 태양 전지와 제2 태양 전지의 배열 구조 및 전기적 연결 구조를 설명한다.
전술한 일 실시예에서와 마찬가지로 적어도 하나의 제1 태양 전지(310)들 및 적어도 하나의 제2 태양 전지(410)들은 행렬 구조로 배열되어 있다. 이때, 제1 태 양 전지(310)와 제2 태양 전지(410)는 서로 이웃하여 배치되며, 바람직하게는 제1 태양 전지(310)와 제2 태양 전지(410)가 서로 번갈아 위치하도록 배치된다.
그리고 제1 태양 전지(310)는 제1 전자용 전극(316)이 광원을 향하도록 배치되고, 제2 태양 전지(410)는 제2 정공용 전극(416)이 광원을 향하도록 배치된다.
따라서 제1 태양 전지(310)의 제1 전자용 집전부(318), 제1 정공용 전극(322) 및 제1 정공용 집전부(324)와 제2 태양 전지(410)의 제2 정공용 집전부(418), 제2 전자용 전극(422) 및 제2 전자용 집전부(424)가 동일 평면상에 위치한다.
그리고 제1 태양 전지(310)와 제2 태양 전지(410)를 행렬 구조로 배열할 때, 제1 태양 전지(310)와 제2 태양 전지(410)는 제1 전자용 집전부(318)와 제2 정공용 집전부(418)의 길이 방향이 서로 일치함과 동시에, 제1 정공용 집전부(324)와 제2 전자용 집전부(424)의 길이 방향이 서로 일치하도록 배열된다.
이에 따라, 제1 전자용 집전부(318)의 한쪽 단부는 제2 정공용 집전부(418)의 한쪽 단부와 서로 마주하게 되고, 제1 정공용 집전부(324)의 한쪽 단부는 제2 전자용 집전부(424)의 한쪽 단부와 서로 마주하게 된다.
그리고 후면 시트(50) 위에는 제1 전자용 집전부(318)와 제2 정공용 집전부(418)를 전기적으로 연결하기 위한 도전성 패턴(52a)과, 제1 정공용 집전부(324)와 제2 전자용 집전부(424)를 전기적으로 연결하기 위한 도전성 패턴(52b)이 형성되어 있다.
그리고 하부 보호막(30)에 형성된 복수의 개구부(32)는 도전성 패턴들(52a, 52b)과 대응하며, 각각의 개구부(32)를 통해 해당하는 집전부들의 적어도 일부가 노출된다. 이때, 개구부(32)의 크기, 특히 폭은 도전성 패턴(52a, 52b)의 폭보다 크게 형성하는 것이 바람직하다. 이와 같이, 개구부(32)의 폭을 도전성 패턴(52a, 52b)의 폭보다 크게 형성하면, 정렬 오차가 발생하더라도 도전성 패턴(52a, 52b)과 해당 집전부의 전기적 연결을 양호하게 실시할 수 있다. 이때, 도전성 패턴과 해당 집전부의 전기적 연결은 전술한 일 실시예에서와 마찬가지로 도전성 접착제(도시하지 않음)에 의해 이루어질 수 있다.
따라서 전술한 행렬 구조로 배치된 태양 전지 모듈에서는 제1 태양 전지(310)의 제1 전자용 집전부(318)와 제2 태양 전지(410)의 제2 정공용 집전부(418)가 도전성 패턴(52a) 및 개구부(32) 내에 채워진 도전성 접착제(도시하지 않음)에 의해 동일 평면상에서 일직선으로 연결되며, 또한 제2 태양 전지(410)의 제2 전자용 집전부(424)와 제1 태양 전지(310)의 제1 정공용 집전부(324)가 도전성 패턴(52b) 및 개구부(32) 내에 채워진 도전성 접착제(도시하지 않음)에 의해 동일 평면상에서 일직선으로 연결된다.
즉 본 실시예의 태양 전지 모듈은 제1 태양 전지(310)의 제1 전자용 집전부(318)와 제2 태양 전지(410)의 제2 정공용 집전부(418)가 동일 평면상에서 일직선으로 배치되고, 제2 태양 전지(410)의 제2 전자용 집전부(424)와 제1 태양 전지(310)의 제1 정공용 집전부(324)가 동일 평면상에서 일직선으로 배치되므로, 도전성 패턴(52a, 52b)을 이용한 전기적 연결 작업을 매우 용이하게 실시할 수 있다. 따라서 모듈화 공정에서의 수율 향상이 가능하며, 인접한 태양 전지(110, 210) 간 의 사이 공간을 1㎜ 이하로 줄일 수 있는 효과가 있다.
그리고 도시하지는 않았지만 본 실시예에서도 전술한 일 실시예와 마찬가지로 바이패스 다이오드를 형성하는 것이 가능하다.
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 일 실시예에 따른 태양 전지 모듈의 분해 사시도이다.
도 2 및 도 3은 복수의 태양 전지의 배열 구조 및 전기적 연결 구조를 나타내기 위한 라미네이션 공정이 행해지기 전의 단면도로서, 도 2는 도 1의 X-X'방향 측면도이며, 도 3은 도 1의 Y-Y'방향 측면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 태양 전지의 일부 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 태양 전지의 일부 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 후면 시트의 평면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지 모듈의 사시도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 제1 태양 전지의 일부 사시도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 제2 태양 전지의 일부 사시도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 후면 시트의 평면도이다.
*도면의 주요부분에 대한 간단한 설명*
10: 인터커넥터 20: 상부 보호막
30: 하부 보호막 32: 개구부
40: 투명 부재 50: 후면 시트
52, 52a, 52b: 도전성 패턴 54: 바이패스 다이오드
110, 310: 제1 태양 전지 112, 312: 제1 반도체 기판
114, 314: 에미터부 116, 316: 제1 전자용 전극
118, 318: 제1 전자용 집전부 120, 320: 반사방지막
122, 322: 제1 정공용 전극 124, 324: 제1 정공용 집전부
210, 410: 제2 태양 전지 212, 412: 제2 반도체 기판
214, 414: 에미터부 216, 416: 제2 전자용 전극
218, 418: 제2 전자용 집전부 220, 420: 반사방지막
222, 422: 제2 정공용 전극 224, 424: 제2 정공용 집전부

Claims (25)

  1. 제1 도전성 타입의 제1 반도체 기판을 구비하며, 제1 전자용 집전부 및 제1 정공용 집전부 중 적어도 하나가 상기 제1 반도체 기판의 후면에 위치하는 적어도 하나의 제1 태양 전지;
    상기 제1 도전성 타입의 반대 도전성 타입을 갖는 제2 도전성 타입의 제2 반도체 기판을 구비하며, 제2 정공용 집전부 및 제2 전자용 집전부 중 적어도 하나가 상기 제2 반도체 기판의 후면에 위치하는 적어도 하나의 제2 태양 전지;
    상기 제1 태양 전지 및 제2 태양 전지의 상부에 배치되는 상부 보호막;
    상기 상부 보호막의 상부에 배치되는 투명 부재;
    상기 제1 태양 전지 및 제2 태양 전지의 하부에 배치되며, 상기 제1 반도체 기판 및 제2 반도체 기판의 후면에 구비된 집전부의 위치에 대응하는 개구부를 구비하는 하부 보호막; 및
    상기 하부 보호막의 하부에 배치되는 후면 시트
    를 포함하며,
    상기 후면 시트에는 상기 제1 반도체 기판의 후면에 구비된 집전부와 상기 제2 반도체 기판의 후면에 구비된 집전부를 전기적으로 연결하는 도전성 패턴이 구비되고,
    상기 도전성 패턴의 하부면 전체는 상기 후면 시트의 상부면에 직접 접촉하며,
    상기 개구부의 내부에는 제1 반도체 기판의 후면에 구비된 집전부와 상기 제2 반도체 기판의 후면에 구비된 집전부를 상기 도전성 패턴과 전기적으로 각각 연결하기 위한 도전성 접착제가 위치하는 태양 전지 모듈.
  2. 제1항에서,
    상기 후면 시트에는 바이패스 다이오드가 배치되는 태양 전지 모듈.
  3. 제1항에서,
    상기 도전성 패턴은 일직선의 형상으로 형성되는 태양 전지 모듈.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에서,
    상기 제1 전자용 집전부는 제1 반도체 기판의 수광면에 위치하고, 상기 제1 정공용 집전부는 상기 제1 반도체 기판의 후면에 위치하며, 상기 제2 정공용 집전부는 제2 반도체 기판의 수광면에 위치하고, 상기 제2 전자용 집전부는 상기 제2 반도체 기판의 후면에 위치하는 태양 전지 모듈.
  5. 제4항에서,
    상기 제1 전자용 집전부와 상기 제2 정공용 집전부의 길이 방향이 서로 일치하며, 상기 제1 정공용 집전부와 상기 제2 전자용 집전부의 길이 방향이 서로 일치하는 태양 전지 모듈.
  6. 제5항에서,
    상기 제1 전자용 집전부의 한쪽 단부는 상기 제2 정공용 집전부의 한쪽 단부와 서로 마주하고, 상기 제1 정공용 집전부의 한쪽 단부는 상기 제2 전자용 집전부의 한쪽 단부와 서로 마주하는 태양 전지 모듈.
  7. 제6항에서,
    상기 제1 전자용 집전부와 상기 제2 정공용 집전부는 인터커넥터에 의해 동일 평면상에서 일직선으로 연결되는 태양 전지 모듈.
  8. 제7항에서,
    상기 인터커넥터는 상기 집전부들과 접하는 면의 반대쪽 면에 형성된 텍스처링 표면을 구비하는 태양 전지 모듈.
  9. 제7항에서,
    서로 인접한 태양 전지들 사이의 공간이 1㎜ 이하인 태양 전지 모듈.
  10. 제7항에서,
    상기 제1 도전성 타입은 p형이며, 상기 제1 태양 전지는 상기 제1 반도체 기판의 수광면에 위치하는 n형의 에미터부, 상기 에미터부와 상기 제1 전자용 집전부에 전기적으로 연결되는 제1 전자용 전극, 및 상기 제1 반도체 기판의 후면에 위치하며 상기 제1 정공용 집전부와 전기적으로 연결되는 제1 정공용 전극을 더 포함하는 태양 전지 모듈.
  11. 제10항에서,
    상기 제2 도전성 타입은 n형이며, 상기 제2 태양 전지는 상기 제2 반도체 기판의 수광면에 위치하는 p형의 에미터부, 상기 에미터부와 상기 제2 정공용 집전부에 전기적으로 연결되는 제2 정공용 전극, 및 상기 제1 반도체 기판의 후면에 위치하며 상기 제2 전자용 집전부와 전기적으로 연결되는 제2 전자용 전극을 더 포함하는 태양 전지 모듈.
  12. 제11항에서,
    상기 도전성 접착제는 상기 제1 정공용 집전부와 상기 제2 전자용 집전부를 상기 도전성 패턴과 전기적으로 각각 연결하는 태양 전지 모듈.
  13. 제11항에서,
    상기 제1 태양 전지와 제2 태양 전지는 서로 이웃하여 배치되는 태양 전지 모듈.
  14. 제11항에서,
    상기 제1 태양 전지와 제2 태양 전지는 서로 번갈아 가며 배치되는 태양 전지 모듈.
  15. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에서,
    상기 제1 전자용 집전부 및 제1 정공용 집전부는 상기 제1 반도체 기판의 후면에 위치하며 서로 동일한 방향으로 형성되고, 상기 제2 전자용 집전부 및 제2 정공용 집전부는 상기 제2 반도체 기판의 후면에 위치하며 서로 동일한 방향으로 형성되는 태양 전지 모듈.
  16. 제15항에서,
    서로 인접한 태양 전지들 사이의 공간이 1㎜ 이하인 태양 전지 모듈.
  17. 제15항에서,
    상기 제1 전자용 집전부 및 제1 정공용 집전부는 상기 제2 정공용 집전부 및 제2 전자용 집전부와 각각 일직선상에 위치하는 태양 전지 모듈.
  18. 제17항에서,
    상기 제1 전자용 집전부와 상기 제2 정공용 집전부는 상기 도전성 패턴에 의해 전기적으로 연결되고, 상기 제1 정공용 집전부와 상기 제2 전자용 집전부는 상기 도전성 패턴에 의해 전기적으로 연결되는 태양 전지 모듈.
  19. 제18항에서,
    상기 제1 도전성 타입은 p형이며, 상기 제1 태양 전지는 상기 제1 반도체 기판을 관통하는 복수의 비아 홀, 상기 제1 반도체 기판의 수광면과 비아홀에 형성되 는 n형의 에미터부, 상기 수광면 위의 에미터부 위에 위치하는 제1 전자용 전극, 및 상기 제1 반도체 기판의 후면에 위치하며 상기 제1 정공용 집전부와 전기적으로 연결되는 제1 정공용 전극을 더 포함하고, 상기 제1 전자용 집전부는 상기 비아 홀을 통해 상기 제1 전자용 전극과 전기적으로 연결되는 태양 전지 모듈.
  20. 제19항에서,
    상기 제1 전자용 집전부는 상기 제1 전자용 전극과 교차하는 방향으로 형성되며, 상기 비아 홀은 상기 제1 전자용 집전부와 상기 제1 전자용 전극이 교차하는 위치에 형성되는 태양 전지 모듈.
  21. 제19항에서,
    상기 제2 도전성 타입은 n형이며, 상기 제2 태양 전지는 상기 제2 반도체 기판을 관통하는 복수의 비아 홀, 상기 제2 반도체 기판의 수광면과 비아홀에 형성되는 p형의 에미터부, 상기 수광면 위의 에미터부 위에 위치하는 제2 정공용 전극, 및 상기 제2 반도체 기판의 후면에 위치하며 상기 제2 전자용 집전부와 전기적으로 연결되는 제2 전자용 전극을 더 포함하고, 상기 제2 정공용 집전부는 상기 비아 홀을 통해 상기 제2 정공용 전극과 전기적으로 연결되는 태양 전지 모듈.
  22. 제21항에서,
    상기 제2 정공용 집전부는 상기 제2 정공용 전극과 교차하는 방향으로 형성 되며, 상기 비아 홀은 상기 제2 정공용 집전부와 상기 제2 정공용 전극이 교차하는 위치에 형성되는 태양 전지 모듈.
  23. 제21항에서,
    상기 도전성 접착제는 상기 제1 정공용 집전부와 제2 전자용 집전부를 상기 도전성 패턴과 전기적으로 연결하는 한편, 상기 제1 전자용 집전부와 제2 정공용 집전부를 상기 도전성 패턴과 전기적으로 연결하는 태양 전지 모듈.
  24. 제21항에서,
    상기 제1 태양 전지와 제2 태양 전지는 서로 이웃하여 배치되는 태양 전지 모듈.
  25. 제21항에서,
    상기 제1 태양 전지와 제2 태양 전지는 서로 번갈아 가며 배치되는 태양 전지 모듈.
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