KR101642152B1 - 태양전지 모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 한 측면에 따른 태양전지 모듈은, 기판 및 상기 기판의 표면에 위치하는 전극부를 각각 포함하는 복수의 태양전지들; 인접한 태양전지들을 전기적으로 연결하는 인터커넥터; 및 제1 수지 및 상기 제1 수지 내에 분산된 복수의 제1 도전성 입자를 포함하고, 상기 전극부와 인터커넥터 사이에 위치하며, 상기 전극부와 인터커넥터를 전기적으로 연결하는 제1 도전성 접착 필름을 포함하며, 상기 제1 도전성 입자와 상기 인터커넥터가 접촉되는 접촉면은 비평탄면으로 형성된다.

Description

태양전지 모듈{SOLAR CELL MODULE}
본 발명은 인접한 태양전지들을 인터커넥터에 의해 서로 전기적으로 접속한 태양전지 모듈에 관한 것이다.
광전 변환 효과를 이용하여 광 에너지를 전기 에너지로 변환하는 태양광 발전은 무공해 에너지를 얻는 수단으로서 널리 이용되고 있다. 그리고 태양전지의 광전 변환 효율의 향상에 수반하여, 개인 주택에서도 복수의 태양전지 모듈을 이용하는 태양광 발전 시스템이 설치되고 있다.
태양전지 모듈에 있어서, 태양전지에 의해 발전된 전력을 외부로 출력하기 위해서는 태양전지의 양극 및 음극에 연결된 도전체, 예컨대 인터커넥터를 리드선으로 연결하여 태양전지 모듈의 외부로 취출하고, 상기 리드선을 단자함에 연결하여 단자함의 전력선을 통해 전류를 취출하는 방법이 이용된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 전류 전송 효율 및 신뢰성을 향상시킨 태양전지 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 한 측면에 따른 태양전지 모듈은, 기판 및 상기 기판의 표면에 위치하는 전극부를 각각 포함하는 복수의 태양전지들; 인접한 태양전지들을 전기적으로 연결하는 인터커넥터; 및 제1 수지 및 상기 제1 수지 내에 분산된 복수의 제1 도전성 입자를 포함하고, 상기 전극부와 인터커넥터 사이에 위치하며, 상기 전극부와 인터커넥터를 전기적으로 연결하는 제1 도전성 접착 필름을 포함하며, 상기 제1 도전성 입자와 상기 인터커넥터가 접촉되는 접촉면은 비평탄면으로 형성된다.
제1 도전성 입자의 일부분은 상기 인터커넥터의 내부로 몰입(embedded)되며, 접촉면은 인터커넥터의 내부로 몰입된 부분의 상기 제1 도전성 입자의 표면 형상과 동일하다.
제1 도전성 입자는 구리(Cu), 은(Ag), 금(Au), 철(Fe), 니켈(Ni), 납(Pb), 아연(Zn), 코발트(Co), 티타늄(Ti) 및 마그네슘(Mg)으로부터 선택된 1종 이상의 금속을 주성분으로 포함하는 금속 피복 수지 입자로 이루어지거나, 구리(Cu), 은(Ag), 금(Au), 철(Fe), 니켈(Ni), 납(Pb), 아연(Zn), 코발트(Co), 티타늄(Ti) 및 마그네슘(Mg)으로부터 선택된 1종 이상의 금속 입자로 이루어질 수 있다.
제1 도전성 입자가 금속 피복 수지 입자로 이루어지는 경우, 접촉면은 곡면으로 형성될 수 있다.
인터커넥터는 1,000ppm 이하의 납 성분을 함유하는 무연 재질의 전도성 금속 및 전도성 금속의 표면에 피복된 유연(有鉛) 재질의 솔더(solder)로 이루어지거나, 1,000ppm 이하의 납 성분을 포함하는 무연 재질의 전도성 금속으로 이루어질 수 있다.
상기 제1 도전성 입자가 상기 인터커넥터의 내부로 몰입된 부분의 폭은 2㎛ 이하로 형성될 수 있다. 그리고 제1 도전성 입자와 접촉하는 상기 전극부의 표면은 평탄한 면으로 형성되거나, 복수의 요철을 갖는 요철 표면으로 형성될 수 있다.
한편, 전극부는 기판의 표면에 위치하는 복수의 전면 전극을 포함할 수 있다. 이때, 제1 도전성 접착 필름은 전면 전극과 교차하는 방향으로 상기 전면 전극 위에 위치할 수 있다.
다른 예로, 전극부는 기판의 표면에 위치하는 복수의 전면 전극 및 상기 전면 전극과 교차하는 복수의 전면 전극용 집전부를 포함할 수 있다. 이때, 제1 도전성 접착 필름은 전면 전극용 집전부와 평행한 방향으로 상기 전면 전극용 집전부 위에 위치할 수 있다.
또 다른 예로, 전극부는 기판의 후면에 위치하는 후면 전극 및 후면 전극용 집전부를 포함할 수 있다. 이때, 상기 제1 도전성 접착 필름은 후면 전극용 집전부와 평행한 방향으로 상기 후면 전극용 집전부와 접촉할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 태양전지 모듈은 인터커넥터와 단자함을 전기적으로 연결하는 리드선 및 상기 인터커넥터와 리드선 사이에 위치하는 제2 도전성 접착 필름을 더 포함할 수 있다.
그리고 제2 도전성 접착 필름의 제2 도전성 입자와 상기 인터커넥터 및 리드선이 접촉되는 접촉면이 비평탄면으로 형성될 수 있다.
그리고 인터커넥터와 리드선은 1,000ppm 이하의 납 성분을 포함하는 무연 재질의 전도성 금속 및 전도성 금속의 표면에 피복된 유연 재질의 솔더(solder)로 각각 이루어지거나, 1,000ppm 이하의 납 성분을 포함하는 무연 재질의 전도성 금속으로 각각 이루어지거나, 서로 다른 종류의 재질로 이루어질 수 있다.
이러한 특징에 따르면, 태양전지의 기판 표면에 위치하는 전극부, 예를 들어 전면 전극, 전면 전극용 집전부, 후면 전극 또는 후면 전극용 집전부로 이동한 전하가 도전성 접착 필름의 도전성 입자를 통해 인터커넥터에 전달된다.
이때, 도전성 입자가 인터커넥터의 내부로 몰입되어 있으므로, 도전성 입자와 인터커넥터의 접촉 면적이 증가하여 전류 전송 효율 및 신뢰성이 향상된다.
또한, 도전성 접착 필름의 사용으로 인해 태빙 작업을 저온(180℃ 이하)에서 실시할 수 있다. 이와 같이 저온 공정으로 태빙(tabbing) 작업을 진행하면, 고온(220℃ 이상)에서 납땜을 이용하여 태빙 작업을 실시하는 경우에 비해 기판의 휨(bowing) 및 손상을 방지할 수 있다.
또한, 플럭스(flux)를 사용하지 않으므로 균일한 접착력을 유지함과 아울러 오정렬(miss alignment)을 방지할 수 있어 출력 감소를 억제할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 모듈의 평면도이다.
도 2는 도 1에 도시한 태양전지 패널의 분해 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시한 태양전지 패널의 후면도이다.
도 4는 도 3에 도시한 리드선의 확대도이다.
도 5는 도 3에 도시한 태양전지 패널의 제1 실시예에 따른 주요부 분해 사시도이다.
도 6 내지 도 12는 도 5의 태양전지 패널에서 기판 전면의 조립 상태를 나타내는 다양한 실시예의 단면도이다.
도 13은 도 3의 "ⅩⅢ-ⅩⅢ" 단면도이다.
도 14는 도 3에 도시한 태양전지 패널의 제2 실시예에 따른 주요부 분해 사시도이다.
도 15는 도 14의 태양전지 패널에서 기판 전면부의 조립 상태를 나타내는 한 실시예의 단면도이다.
도 16 및 도 17은 전면 전극의 다양한 실시예를 나타내는 기판 전면(front surface)의 평면도이다.
도 18 및 도 19는 도 14의 조립 상태를 나타내는 다양한 실시예의 단면도이다.
도 20 내지 도 22는 후면 전극의 다양한 실시예를 나타내기 위한 기판 후면의 평면도이다.
도 23은 도 3에 도시한 태양전지 패널의 제3 실시예에 따른 주요부 분해 사시도이다.
도 24는 후면 전극의 실시예를 나타내기 위한 기판 후면의 평면도이다.
도 25 내지 도 27은 도 23의 조립 상태를 나타내는 다양한 실시예의 단면도이다.
도 28은 도 3에 도시한 태양전지 패널의 제4 실시예에 따른 주요부 분해 사시도이다.
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 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 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 발명에 따른 태양전지 모듈의 평면도이고, 도 2는 도 1에 도시한 태양전지 패널의 분해 사시도이며, 도 3은 도 1에 도시한 태양전지 패널의 후면도이고, 도 4는 도 3에 도시한 리드선의 확대도이다.
도면을 참고하면, 본 발명에 따른 태양전지 모듈은 태양전지 패널(100)을 포함한다.
태양전지 패널(100)은 복수의 태양전지(110)들, 인접한 태양전지(110)들을 전기적으로 연결하는 인터커넥터(120), 태양전지(110)들을 보호하는 보호막(EVA: Ethylene Vinyl Acetate)(130), 태양전지(110)들의 수광면 쪽으로 보호막(130) 위에 배치되는 투명 부재(140), 및 수광면 반대 쪽으로 보호막(130)의 하부에 배치되는 불투명 재질의 후면 시트(back sheet)(150)를 포함한다.
그리고 태양전지 모듈(100)은 라미네이션 공정에 의해 일체화 된 상기 부품들을 수납하는 프레임(200) 및 태양전지(110)들에서 생산된 전력을 수집하는 단자함(junction box)(300)을 포함한다.
후면 시트(150)는 태양전지 모듈(100)의 후면에서 습기가 침투하는 것을 방지하여 태양전지(110)를 외부 환경으로부터 보호한다. 이러한 후면 시트(150)는 수분과 산소 침투를 방지하는 층, 화학적 부식을 방지하는 층, 절연 특성을 갖는 층과 같은 다층 구조를 가질 수 있다.
보호막(130)은 태양전지(110)들의 상부 및 하부에 각각 배치된 상태에서 라미네이션 공정에 의해 태양전지(110)들과 일체화 되는 것으로, 습기 침투로 인한 부식을 방지하고 태양전지(110)를 충격으로부터 보호한다. 이러한 보호막(130)은 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA, ethylene vinyl acetate)와 같은 물질로 이루어질 수 있다.
보호막(130) 위에 위치하는 투명 부재(140)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(140)는 빛의 산란 효과를 높이기 위해서 내측면이 엠보싱(embossing) 처리될 수 있다.
이하, 본 발명의 태양전지 모듈에 구비된 태양전지 패널의 전기적 연결 구조에 대해 도 2 내지 도 4를 참조로 하여 상세히 설명한다. 도 3은 태양전지(110) 간의 간격을 확대하여 도시하고 있지만, 실질적으로 태양전지(110)들은 인접한 태양전지들 간에 소정의 간격, 예컨대 대략 3㎜ 이내의 좁은 간격을 두고 배치된다.
태양전지 패널(100)에 구비된 복수의 태양전지(110)는 복수의 스트링(string) 형태로 배열된다. 여기에서, 스트링은 복수의 태양전지들이 일렬로 배열된 상태에서 전기적으로 연결된 것을 말한다. 따라서, 도 1 및 도 3에 도시한 태양전지 패널(100)은 4개의 스트링, 예컨대 제1 스트링 내지 제4 스트링(S1, S2, S3, S4)을 갖는다.
이하에서는 설명의 편의상 태양전지 패널(100)의 모서리 쪽에 각각 위치하는 제1 스트링(S1) 및 제4 스트링(S4)을 외부 스트링이라 하며, 외부 스트링들 사이에 위치하는 제2 스트링(S2) 및 제3 스트링(S3)을 내부 스트링이라 한다.
각각의 스트링(S1-S4)에 배열된 복수의 태양전지(110)들은 인터커넥터(120)에 의해 전기적으로 연결된다.
이때, 인터커넥터(120)는 도 5에 도시한 바와 같이 1,000ppm 이하의 납 성분을 함유하는 무연 재질의 전도성 금속(122) 및 전도성 금속(122)의 표면에 피복된 유연(有鉛) 재질의 솔더(solder)(124)로 이루어지거나, 도 6에 도시한 바와 같이 1,000ppm 이하의 납 성분을 함유하는 무연 재질의 전도성 금속(122)으로 이루어질 수 있다.
하나의 스트링, 예를 들어 제1 스트링(S1) 내에서 세로 방향으로 서로 인접 배치된 복수의 태양전지(110)들 중 어느 한 태양전지의 전면 전극용 집전부(도 5 참조, 114)는 인접한 태양전지의 후면 전극용 집전부(도 5 참조, 117)와 인터커넥터(120a)에 의해 전기적으로 연결된다.
그리고 제1 스트링(S1)의 하부 쪽에 위치하는 인터커넥터(120a)는 다른 인터커넥터(122)에 의해 제2 스트링(S2)의 하부 쪽에 위치하는 인터커넥터(120b)와 접속되고, 제3 스트링(S3)의 하부 쪽에 위치하는 인터커넥터(120c)는 인터커넥터(122)에 의해 제4 스트링(S4)의 하부 쪽에 위치하는 인터커넥터(120d)와 접속된다.
그리고 각 스트링(S1-S4)의 상부 쪽에 위치하는 인터커넥터(120a, 120b, 120c, 120d)에는 태양전지(110)에서 발생된 전력을 단자함(300)으로 전달하기 위한 리드선(lead wire, LW)이 연결된다.
이때, 리드선은 전술한 인터커넥터(120)와 마찬가지로 1,000ppm 이하의 납 성분을 함유하는 무연 재질의 전도성 금속 및 전도성 금속의 표면에 피복된 유연(有鉛) 재질의 솔더(solder)로 이루어지거나, 1,000ppm 이하의 납 성분을 함유하는 무연 재질의 전도성 금속으로 이루어질 수 있다.
이하의 설명에서는 외부 스트링, 즉 제1 스트링(S1) 및 제4 스트링(S4)의 인터커넥터(120a, 120d)에 연결되는 리드선을 외부 리드선(outer LW, OLW)이라 하고, 내부 스트링, 즉 제2 스트링(S2) 및 제3 스트링(S3)의 인터커넥터(120c, 120d)에 연결되는 리드선을 내부 리드선(inner LW, ILD)이라 한다.
그리고 제1 스트링(S1)의 인터커넥터(120a)에 연결되는 리드선을 제1 외부 리드선(OLW1)이라 하고, 제4 스트링(S4)의 인터커넥터(120d)에 연결되는 리드선을 제2 외부 리드선(OLW2)이라 하며, 제2 스트링(S2)의 인터커넥터(120b)에 연결되는 리드선을 제1 내부 리드선(ILW1)이라 하고, 제3 스트링(S3)의 인터커넥터(120c)에 연결되는 리드선을 제2 내부 리드선(ILW2)이라 한다.
제1 외부 리드선(OLW1)과 제2 외부 리드선(OLW2)은 제1 내부 리드선(ILW1) 및 제2 내부 리드선(ILW2)과 서로 중첩되지 않는다. 따라서, 외부 리드선(OLW1, OLW2)과 내부 리드선(ILW1, ILW2) 사이에는 서로 간섭이 발생하지 않는다.
이에 대해 보다 구체적으로 설명하면, 제1 외부 리드선(OLW1)은 인터커넥터(120a)에 접속되는 인터커넥터 접속부(OLW1-1)와, 인터커넥터 접속부(OLW1-1)의 한 단부에 접속되는 연결부(OLW1-2)와, 연결부(OLW1-2)의 다른 단부에 접속되는 단자함 접속부(OLW1-3)를 포함한다.
이와 마찬가지로, 제2 외부 리드선(OLW2)은 인터커넥터(120d)에 접속되는 인터커넥터 접속부(OLW2-1)와, 인터커넥터 접속부(OLW2-1)의 한 단부에 접속되는 연결부(OLW2-2)와, 연결부(OLW2-2)의 다른 단부에 접속되는 단자함 접속부(OLW2-3)를 포함한다.
그리고, 제1 내부 리드선(ILW1)은 해당 인터커넥터(120b)에 접속되는 인터커넥터 접속부(ILW1-1) 및 상기 인터커넥터 접속부(ILW1-1)의 한 단부에 접속되는 단자함 접속부(ILW1-2)를 포함한다.
이와 마찬가지로, 제2 내부 리드선(ILW2)은 해당 인터커넥터(120c)에 접속되는 인터커넥터 접속부(ILW2-1) 및 상기 인터커넥터 접속부(ILW2-1)의 한 단부에 접속되는 단자함 접속부(ILW2-2)를 포함한다.
여기에서, 인터커넥터에 접속되는 각 리드선은 "버스(바) 리본" 또는 "버스(바) 인터커넥터"라고도 한다.
제1 외부 리드선(OLW1) 및 제2 외부 리드선(OLW2)의 인터커넥터 접속부(OLW1-1, OLW2-1)는 해당 인터커넥터(120a, 120d)와 교차하는 방향으로 각각 배열되고, 단자함 접속부(OLW1-3, OLW2-3)는 인터커넥터 접속부(OLW1-1, OLW2-1)와 교차하는 방향, 즉 인터커넥터(120a, 120d)와 평행한 방향으로 각각 배열된다.
이와 마찬가지로, 제1 내부 리드선(ILW1) 및 제2 내부 리드선(ILW2)의 인터커넥터 접속부(ILW1-1, ILW2-1)는 해당 인터커넥터(120b, 120c)와 교차하는 방향으로 각각 배열되고, 단자함 접속부(ILW1-2, ILW2-2)는 인터커넥터 접속부(ILW1-1, ILW2-1)와 교차하는 방향으로 각각 배열된다.
이때, 제1 외부 리드선(OLW1)의 인터커넥터 접속부(OLW1-1)는 제1 내부 리드선(ILW1)의 인터커넥터 접속부(ILW1-1)와 일직선상에 배열되고, 마찬가지로, 제2 내부 리드선(ILW2)의 인터커넥터 접속부(ILW2-1)는 제2 외부 리드선(OLW2)의 인터커넥터 접속부(OLW2-1)와 일직선상에 배열된다.
그리고 제1 외부 리드선(OLW1)의 인터커넥터 접속부(OLW1-1), 제1 내부 리드선(ILW1)의 인터커넥터 접속부(ILW1-1), 제2 내부 리드선(ILW2)의 인터커넥터 접속부(ILW2-1) 및 제2 외부 리드선(OLW2)의 인터커넥터 접속부(OLW2-1)는 전체적으로 일직선상에 배열된다.
이러한 특징에 따르면, 제1 외부 리드선(OLW1)의 인터커넥터 접속부(OLW1-1) 및 제2 외부 리드선(OLW2)의 인터커넥터 접속부(OLW2-1)가 제1 내부 리드선(ILW1)의 인터커넥터 접속부(ILW1-1) 및 제2 내부 리드선(ILW2)의 인터커넥터 접속부(ILW2-1)와 직렬로 배치되므로, 상기 인터커넥터 접속부들이 병렬 형태로 배치되던 종래에 비해 리드선(LW)을 배치하기 위한 무효 부분을 줄일 수 있다.
제1 외부 리드선(OLW1)의 인터커넥터 접속부(OLW1-1)와 단자함 접속부(OLW1-3)를 연결하는 연결부(OLW1-2)는 인터커넥터 접속부(OLW1-1)와 교차하는 방향으로 인터커넥터 접속부(OLW1-1)의 단부에 연결되는 제1 연결부(OLW1-2-1)와, 인터커넥터 접속부(OLW1-1)와 평행한 방향으로 제1 연결부(OLW1-2-1) 및 단자함 접속부(OLW1-3)에 연결되는 제2 연결부(OLW1-2-2)를 포함한다. 이러한 구성에 따르면, 제1 외부 리드선(OLW1)은 계단 형상으로 형성된다.
이때, 제1 외부 리드선(OLW1)의 인터커넥터 접속부(OLW1-1)의 단부는 제1 연결부(OLW1-2-1)의 단부 밑에 위치하고, 단자함 접속부(OLW1-3)의 단부는 상기 제2 연결부(OLW1-2-2)의 단부 밑에 위치한다.
이와 마찬가지로, 제2 외부 리드선(OLW2)의 인터커넥터 접속부(OLW2-1)와 단자함 접속부(OLW2-3)를 연결하는 연결부(OLW2-2)는 인터커넥터 접속부(OLW2-1)와 교차하는 방향으로 인터커넥터 접속부(OLW2-1)의 단부에 연결되는 제1 연결부(OLW2-2-1)와, 인터커넥터 접속부(OLW2-1)와 평행한 방향으로 제1 연결부(OLW2-2-1) 및 단자함 접속부(OLW2-3)에 연결되는 제2 연결부(OLW2-2-2)를 포함한다. 이러한 구성에 따르면, 제2 외부 리드선(OLW2)은 계단 형상으로 형성된다.
이때, 제2 외부 리드선(OLW2)의 인터커넥터 접속부(OLW2-1)의 단부는 제1 연결부(OLW2-2-1)의 단부 밑에 위치하고, 단자함 접속부(OLW2-3)의 단부는 상기 제2 연결부(OLW2-2-2)의 단부 밑에 위치한다.
그리고 내부 리드선(ILW1, ILW2)의 경우 인터커넥터 접속부(ILW1-1, ILW2-1)가 단자함 접속부(ILW1-2, ILW2-2)의 밑에 각각 위치한다.
이러한 구성에 따르면, 각각의 리드선이 여러 개의 부분으로 분할 구성되더라도 단차를 줄일 수 있는 효과가 있다.
전술한 구조에 따르면, 제1 외부 리드선(OLW1)은 제1 내부 리드선(ILW1)과 중첩되지 않으며, 제2 외부 리드선(OLW2)은 제2 내부 리드선(ILW2)과 중첩되지 않는다. 또한 외부 리드선(OLW1, OLW2)과 내부 리드선(ILW1, ILW2) 사이에는 간섭이 발생하지 않는다.
따라서, 외부 리드선(OLW1, OLW2)과 내부 리드선(ILW1, ILW2) 사이에 절연 필름을 배치할 필요가 없다.
하지만, 외부 리드선(OLW1, OLW2)의 인터커넥터 접속부(OLW1-1, OLW2-1)와 내부 리드선(ILW1, ILW2)의 인터커넥터 접속부(ILW1-1, ILW2-1)를 병렬 형태로 배치하는 경우에는 외부 리드선(OLW1, OLW2)의 연결부(OLW1-2, OLW2-2)가 내부 리드선(ILW1, ILW2)의 인터커넥터 접속부(ILW1-1, ILW2-1)와 중첩되는 것을 방지하기 위해 외부 리드선(OLW1, OLW2)과 내부 리드선(ILW1, ILW2) 사이에 절연 필름을 배치해야 한다.
따라서, 외부 리드선(OLW1, OLW2)의 인터커넥터 접속부(OLW1-1, OLW2-1)들과 내부 리드선(ILW1, ILW2)의 인터커넥터 접속부(ILW1-1, ILW2-1)들을 일직선으로 배열하면서 외부 리드선(OLW1, OLW2)을 계단 형상으로 형성하면, 외부 리드선(OLW1, OLW2)과 내부 리드선(ILW1, ILW2)의 절연을 위한 절연 필름을 배치할 필요가 없으므로, 제조 원가 및 공정수를 감소시킬 수 있다.
한편, 외부 리드선(OLW1, OLW2) 및 내부 리드선(ILW1, ILW2)을 태양전지(110) 및 인터커넥터와 절연하기 위해 사용되는 절연 필름(180)은 도 4에 점선으로 도시한 바와 같이 외부 리드선(OLW1, OLW2)의 연결부(OLW1-2, OLW2-2) 전체 및 단자함 접속부(OLW1-3, OLW2-3) 일부와 내부 리드선(ILW1, ILW2)의 단자함 접속부(ILW1-2, ILW2-2) 일부를 덮을 수 있는 크기로 형성되며, 태양전지(110)의 후면과 리드선(OLW1, OLW2, ILW1, ILW2) 사이 공간에 위치한다.
이때, 절연 필름(180)은 후면 시트(150)와 유사 내지 동일한 불투명 재질로 형성된다. 이와 같이 절연 필름(180)의 재질을 한정하면, 태양전지 모듈(100)의 정면에서는 각 리드선(OLW1, OLW2, ILW1, ILW2)의 인터커넥터 접속부(OLW1-1, OLW2-1, ILW1-1, ILW2-1)만 관측되므로, 외관성 및 절연성을 향상시킬 수 있다.
이하에서는 도 5 내지 도 12를 참조하여 인터커넥터와 태양전지의 전극 간의 접합 구조에 대해 설명한다.
도 5는 도 3에 도시한 태양전지 패널의 제1 실시예에 따른 주요부 분해 사시도이고, 도 6 내지 도 12는 도 5의 조립 상태를 나타내는 다양한 실시예의 단면도이다.
본 실시예의 태양전지(110)는 기판(111), 빛이 입사되는 기판(111)의 전면(front surface), 즉 수광면에 위치하는 에미터부(112), 에미터부(112) 위에 위치하는 복수의 전면 전극(113) 및 전면 전극용 집전부(114), 전면 전극(113) 및 전면 전극용 집전부(114)가 위치하지 않는 에미터부(112) 위에 위치하는 반사방지막(115), 수광면의 반대쪽 면에 위치하는 후면 전극(116) 및 후면 전극용 집전부(117)를 포함한다.
태양전지(110)는 후면 전극(116)과 기판(111) 사이에 형성되는 후면 전계(back surface field, BSF)부를 더 포함할 수 있다. 후면 전계부는 기판(111)과 동일한 도전성 타입의 불순물이 기판(111)보다 고농도로 도핑된 영역, 예를 들면, p+ 영역이다.
이러한 후면 전계부는 기판(111)의 후면에서 전위 장벽으로 작용하게 된다. 따라서, 기판(111)의 후면 쪽에서 전자와 정공이 재결합하여 소멸되는 것이 감소되므로 태양전지의 효율이 향상된다.
기판(111)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(111)이 p형의 도전성 타입을 가질 경우, 붕소(B), 갈륨(Ga), 인듐(In) 등과 같은 3가 원소의 불순물을 함유한다
기판(111)의 표면을 텍스처링 표면(texturing surface)으로 형성하기 위해 상기 기판(111)은 텍스처링(texturing) 처리될 수 있다.
기판(111)의 표면이 텍스처링 표면으로 형성되면 기판(111)의 수광면에서의 빛 반사도가 감소하고, 텍스처링 표면에서 입사와 반사 동작이 이루어져 태양전지 내부에 빛이 갇히게 되어 빛의 흡수율이 증가된다.
따라서, 태양전지의 효율이 향상된다. 이에 더하여, 기판(11)으로 입사되는 빛의 반사 손실이 줄어들어 기판(11)으로 입사되는 빛의 양은 더욱 증가한다.
에미터부(112)는 기판(111)의 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입, 예를 들어, n형의 도전성 타입을 구비하고 있는 불순물이 도핑(doping)된 영역으로서, 기판(111)과 p-n 접합을 이룬다.
에미터부(112)가 n형의 도전성 타입을 가질 경우, 에미터부(112)는 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 등과 같이 5가 원소의 불순물을 기판(111)에 도핑하여 형성될 수 있다.
이에 따라, 기판(111)에 입사된 빛에 의해 반도체 내부의 전자가 에너지를 받으면 전자는 n형 반도체 쪽으로 이동하고 정공은 p형 반도체 쪽으로 이동한다. 따라서, 기판(111)이 p형이고 에미터부(112)가 n형일 경우, 분리된 정공은 기판(111)쪽으로 이동하고 분리된 전자는 에미터부(112)쪽으로 이동한다.
이와는 반대로, 기판(111)은 n형 도전성 타입일 수 있고, 실리콘 이외의 다른 반도체 물질로 이루어질 수도 있다. 기판(111)이 n형의 도전성 타입을 가질 경우, 기판(111)은 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 등과 같이 5가 원소의 불순물을 함유할 수 있다.
에미터부(112)는 기판(11)과 p-n접합을 형성하게 되므로, 기판(111)이 n형의 도전성 타입을 가질 경우 에미터부(112)는 p형의 도전성 타입을 가진다. 이 경우, 분리된 전자는 기판(111)쪽으로 이동하고 분리된 정공은 에미터부(112)쪽으로 이동한다.
에미터부(112)가 p형의 도전성 타입을 가질 경우, 에미터부(112)는 붕소(B), 갈륨(Ga), 인듐(In) 등과 같은 3가 원소의 불순물을 기판(111)에 도핑하여 형성할 수 있다.
기판(111)의 에미터부(112) 위에는 실리콘 질화막(SiNx)이나 실리콘 산화막(SiO2) 또는 이산화 티탄막(TiO2) 등으로 이루어진 반사방지막(115)이 형성되어 있다. 반사방지막(115)은 태양전지(110)로 입사되는 빛의 반사도를 줄이고 특정한 파장 영역의 선택성을 증가시켜 태양전지(110)의 효율을 높인다. 이러한 반사 방지막(115)은 약 70㎚ 내지 80㎚ 의 두께를 가질 수 있으며, 필요에 따라 생략될 수 있다.
복수의 전면 전극(113)은 에미터부(112) 위에 형성되어 에미터부(112)와 전기적으로 연결되고, 인접하는 전면 전극(113)과 서로 이격된 상태로 어느 한 방향으로 형성된다. 각각의 전면 전극(113)은 에미터부(112)쪽으로 이동한 전하, 예를 들면 전자를 수집한다.
복수의 전면 전극(113)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.
예를 들면, 전면 전극(113)은 납(Pb)을 포함하는 은(Ag) 페이스트로 이루어질 수 있다. 이 경우, 전면 전극(113)은 스크린 인쇄 공정을 이용하여 은 페이스트를 반사방지막(115) 위에 도포하고, 기판(111)을 약 750℃ 내지 800℃의 온도에서 소성(firing)하는 과정에서 에미터부(112)와 전기적으로 연결될 수 있다.
이때, 전술한 전기적 연결은 소성 과정에서 은(Ag) 페이스트에 포함된 납 성분이 반사방지막(115)을 식각하여 은 입자가 에미터부(112)와 접촉하는 것에 따라 이루어진다.
기판(111)의 에미터부(112) 위에는 전면 전극(113)과 교차하는 방향으로 전면 전극용 집전부(114)가 적어도 2개 이상 형성된다.
전면 전극용 집전부(114)는 적어도 하나의 도전성 물질로 이루어져 있고, 에미터부(112) 및 전면 전극(113)과 전기적 및 물리적으로 연결된다. 따라서, 전면 전극용 집전부(114)는 전면 전극(113)으로부터 전달되는 전하, 예를 들면 전자를 외부 장치로 출력한다.
전면 전극용 집전부(114)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.
전면 전극용 집전부(114)는 전면 전극(113)과 마찬가지로 도전성 금속 물질을 반사방지막(115) 위에 도포한 후 패터닝하고, 이를 소성하는 과정에서 펀치 스루(punch through) 작용에 의해 에미터부(112)와 전기적으로 연결될 수 있다.
이때, 전면 전극용 집전부(114)의 표면은 도 6에 도시한 바와 같이 복수의 요철을 갖는 요철 표면으로 형성되거나, 도 7에 도시한 바와 같이 평탄한 면으로 형성될 수 있다. 그리고 도시하지는 않았지만, 전면 전극(113) 또한 전면 전극용 집전부(114)와 마찬가지로 요철 표면 또는 평탄한 면으로 형성될 수 있다.
후면 전극(116)은 기판(111)의 수광면 반대쪽, 즉 기판(111)의 후면에 형성되며, 기판(111) 쪽으로 이동하는 전하, 예를 들어 정공을 수집한다.
후면 전극(116)은 적어도 하나의 도전성 물질로 이루어진다. 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.
후면 전극(116) 아래, 또는 후면 전극과 동일한 면에는 복수의 후면 전극용 집전부(117)가 위치하고 있다. 후면 전극용 집전부(117)는 전면 전극(113)과 교차하는 방향으로 형성된다.
후면 전극용 집전부(117) 또한 적어도 하나의 도전성 물질로 이루어지고, 후면 전극(116)과 전기적으로 연결된다. 따라서, 후면 전극용 집전부(117)는 후면 전극(116)으로부터 전달되는 전하, 예를 들면 정공을 외부 장치로 출력한다.
후면 전극용 집전부(117)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.
기판(111)의 에미터부(112) 위에는 전면 전극용 집전부(114)와 평행한 방향으로 전면 전극용 집전부(114) 위에 제1 도전성 접착 필름(160)이 위치한다. 또한, 기판(111)의 후면 전극용 집전부(117)에도 제1 도전성 접착 필름(160)이 위치한다.
도 5는 기판(111)의 전면(front surface) 및 후면(back surface)에 각각 한 개씩의 제1 도전성 접착 필름(160)이 위치하는 것을 도시하였지만, 기판(111)의 전면(front surface) 및 후면에는 인터커넥터(120)와 동일한 개수의 제1 도전성 접착 필름(160)이 각각 위치한다.
제1 도전성 접착 필름(160)은 도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이 제1 수지(162) 및 제1 수지(162) 내에 분산된 복수의 제1 도전성 입자(164)를 포함한다. 제1 수지(162)는 접착성을 갖는 재질이면 특별히 한정되지 않는다. 단 접착 신뢰성을 높이기 위해서는 열경화성 수지를 사용하는 것이 바람직하다.
열경화성 수지로는 에폭시(epoxy) 수지, 페녹시(phenoxy) 수지, 아크릴(acryl) 수지, 폴리이미드(polyimide) 수지, 폴리카보네이트(polycarbonate) 수지 중에서 선택된 적어도 1종 이상의 수지를 사용할 수 있다.
제1 수지(162)는 열경화성 수지 이외의 임의 성분으로서, 공지의 경화제 및 경화 촉진제를 함유할 수 있다. 예를 들면, 제1 수지(162)는 전면 전극용 집전부(114)와 인터커넥터(120) 및 후면 전극용 집전부(117)와 인터커넥터(120)의 접착성을 향상시키기 위해 실란(silane)계 커플링(coupling)제, 티타네이트(titanate)계 커플링제, 알루미네이트(aluminate)계 커플링제 등의 개질 재료를 함유할 수 있으며, 제1 도전성 입자(164)의 분산성을 향상시키기 위해 인산 칼슘이나 탄산칼슘 등의 분산제를 함유할 수 있다. 또한 제1 수지(162)는 탄성률을 제어하기 위해 아크릴 고무, 실리콘 고무, 우레탄 등의 고무 성분을 함유할 수 있다.
그리고 제1 도전성 입자(164)는 도전성을 갖는 것이라면 그 재료는 특별히 한정되지 않는다.
제1 도전성 입자(164)는 도 6에 도시한 바와 같이 구리(Cu), 은(Ag), 금(Au), 철(Fe), 니켈(Ni), 납(Pb), 아연(Zn), 코발트(Co), 티타늄(Ti) 및 마그네슘(Mg)으로부터 선택된 1종 이상의 금속을 주성분으로 포함하는 금속 피복 수지 입자로 이루어지거나, 도 7에 도시한 바와 같이 상기 금속을 주성분으로 하는 금속 입자로 이루어질 수 있다.
제1 도전성 입자(164)가 금속 피복 수지 입자로 이루어지는 경우, 제1 도전성 입자(164)는 도 6에 도시한 바와 같이 원형 형상으로 형성되며, 제1 도전성 입자(164)가 금속 입자로 이루어지는 경우, 제1 도전성 입자(164)는 도 7에 도시한 바와 같이 불규칙한 형상으로 형성된다. 금속 피복 수지 입자 또는 금속 입자는 당업자에게 잘 알려져 있으므로, 상세한 구조에 대해서는 도시하지 않는다.
이러한 구성의 제1 도전성 접착 필름(160)은 박리 필름을 더 포함할 수 있다.
제1 도전성 입자(164)의 압축 응력을 완화하고 접속 신뢰성을 향상시키기 위해서는 제1 도전성 입자(164)로 금속 피복 수지 입자를 사용하는 것이 바람직하다.
분산성을 향상시키기 위해 제1 도전성 입자(164)는 2㎛ 내지 30㎛의 입경을 갖는 것이 바람직하다.
제1 수지(162)가 경화한 뒤의 접속 신뢰성 측면에서, 제1 수지(162) 내에 분산되는 제1 도전성 입자(164)의 배합량은 제1 도전성 접착 필름(160)의 전체 체적에 대하여 0.5 체적% 내지 20 체적%로 하는 것이 바람직하다.
제1 도전성 입자(164)의 배합량이 0.5 체적% 미만이면 전면 전극(113)과의 물리적인 접점이 감소하므로 전류 흐름이 원활하게 이루어지지 않을 수 있으며, 상기 배합량이 20 체적%를 초과하면 제1 수지(162)의 상대적 양이 감소하여 접착 강도가 저하될 수 있다.
제1 도전성 접착 필름(160)은 전면 전극용 집전부(114)와 평행한 방향으로 상기 전면 전극용 집전부(114)에 접착되며, 후면 전극용 집전부(117)와 평행한 방향으로 상기 후면 전극용 집전부(117)에 접착된다.
제1 도전성 접착 필름(160)을 이용하여 태빙(tabbing) 작업을 실시할 때, 전기적 접속 확보 및 접착력 유지가 가능한 범위라면 가열 온도 및 가압 압력의 조건은 특별히 제한되지 않는다.
예를 들면, 가열 온도는 제1 수지(162)가 경화되는 온도 범위, 예컨대 140℃ 내지 180℃의 범위로 설정할 수 있고, 가압 압력은 전면 전극용 집전부(114), 후면 전극용 집전부(117) 및 인터커넥터(120)가 제1 도전성 접착 필름(160)에 충분히 밀착되는 범위로 설정할 수 있다. 또한 가열 및 가압 시간은 전면 전극용 집전부(114), 후면 전극용 집전부(117) 및 인터커넥터(120) 등이 열로 인한 손상 또는 변질되지 않는 범위로 설정할 수 있다.
제1 도전성 접착 필름(160)에 의해 전면 전극용 집전부(114)와 인터커넥터(120)가 접착된 상태에서, 본 발명에서는 제1 도전성 입자(164)와 인터커넥터(120)가 접촉되는 접촉면이 비평탄면으로 형성되는 특징을 갖는다.
즉, 도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이 제1 도전성 입자(164)의 일부분은 인터커넥터(120)의 내부로 몰입되며, 접촉면은 인터커넥터(120)의 내부로 몰입된 부분의 제1 도전성 입자(164)의 표면 형상과 동일하다. 이때, 제1 도전성 입자(164)가 인터커넥터(120)의 내부로 몰입된 부분의 폭(W1)은 2㎛ 이하로 형성될 수 있다.
인터커넥터(120)가 전도성 금속(122) 및 솔더(124)로 이루어진 경우 제1 도전성 입자(164)의 일부분은 인터커넥터(120)의 솔더(124) 내부로 몰입되거나, 솔더(124) 및 전도성 금속(122)의 내부로 몰입될 수 있다.
이때, 제1 도전성 입자(164)는 도 6에 도시한 바와 같이 태빙 작업시에 가해지는 압력으로 인해 타원 형상으로 변형되면서 인터커넥터(120)의 내부로 몰입되거나, 원형 형상을 유지한 상태에서 인터커넥터(120)의 내부로 몰입될 수 있으며, 제1 도전성 입자(164)의 경도 및/또는 강도가 인터커넥터(120)의 경도 및/또는 강도보다 얼마나 큰가에 따라 제1 도전성 입자(164)의 형상은 달라질 수 있다.
그리고 전면 전극용 집전부(114)의 표면은 도 6에 도시한 바와 같이 표면이 복수의 요철을 갖는 요철 표면으로 형성되거나, 도 7에 도시한 바와 같이 평탄한 면으로 형성될 수 있다. 이때, 전면 전극용 집전부(114)의 경도 및/또는 강도는 통상적으로 제1 도전성 입자(164)의 경도 및/또는 강도보다 크므로, 제1 도전성 입자(164)는 전면 전극용 집전부(114)의 내부로 몰입되지는 않는다.
물론, 전면 전극용 집전부(114)의 경도 및/또는 강도가 제1 도전성 입자(164)의 경도 및/또는 강도와 유사하거나 작은 경우에는 제1 도전성 입자(164)의 일부가 전면 전극용 집전부(114)의 내부로 몰입될 수도 있다.
이러한 접속 구조에 의하면, 전면 전극용 집전부(114)로 이동한 전하는 제1 도전성 입자(164)를 통해 인터커넥터(120)로 이동한다.
한편, 인접한 제1 도전성 입자(164)들이 물리적으로 접촉하지 않은 경우에는 인접한 제1 도전성 입자(164) 사이에 전하가 점프(jump)할 수 있도록 하기 위해 제1 도전성 입자(164) 사이의 간격을 적절히 설정할 수 있다. 제1 도전성 입자(164) 사이의 간격은 제1 수지(162) 내에 분산된 제1 도전성 입자(164)의 개수 또는 크기를 적절히 조절하는 것에 따라 설정할 수 있다.
이와는 달리, 제1 도전성 입자(164)들은 도 7에 도시한 바와 같이 인접한 제1 도전성 입자(164)들이 서로 물리적으로 접촉할 수도 있다.
이러한 구조에 따르면, 전면 전극용 집전부(114)로 이동한 전하는 제1 도전성 입자(164)를 통해 인터커넥터(120)로 직접 전달되며, 제1 도전성 입자(164)와 인터커넥터(120)의 접촉 면적 증가로 인해 전류 흐름이 원활하게 이루어진다.
한편, 전면 전극용 집전부(114)로 이동한 전하가 인터커넥터(120)로 양호하게 전달되도록 하기 위해, 인접한 제1 도전성 입자(164)들이 도 7에 도시한 바와 같이 서로 물리적으로 접촉될 수 있으며, 전면 전극용 집전부(114) 위에는 적어도 2개의 제1 도전성 입자(164)들이 위치할 수 있다.
도 6 및 도 7에서는 전면 전극용 집전부(114)와 제1 도전성 접착 필름(160) 및 인터커넥터(120)의 접속 구조에 대해 설명하였지만, 전술한 내용은 후면 전극용 집전부(117)와 제1 도전성 접착 필름(160) 및 인터커넥터(120)의 접속 구조에 대해서도 동일하게 적용될 수 있다.
한편, 전면 전극용 집전부와 제1 도전성 접착 필름 및 인터커넥터의 선폭은 다양하게 변경할 수 있다.
이를 도 8 내지 도 12를 참조하여 보다 구체적으로 설명한다. 이하에서는 제1 도전성 접착 필름(160)의 선폭을 제1 선폭(W2), 인터커넥터(120)의 선폭을 제2 선폭(W3), 전면 전극용 집전부(114)의 선폭을 제3 선폭(W4)이라 한다.
제1 도전성 접착 필름(160)의 제1 선폭(W2), 인터커넥터(120)의 제2 선폭(W3), 전면 전극용 집전부(114)의 제3 선폭(W4)은 도 5 및 도 8에 도시한 바와 같이 서로 동일하게 형성된다(W2=W3=W4).
제1 도전성 접착 필름(160)을 이용하여 태빙 작업을 실시하는 경우 정렬 작업을 매우 정확히 실시할 수 있다. 따라서, 전면 전극용 집전부(114)의 제3 선폭(W4)은 2.0㎜ 이하의 크기로 형성할 수 있다.
이와는 달리, 도 9에 도시한 바와 같이 제1 선폭(W2) 및 제2 선폭(W3)은 서로 동일하고, 제1 선폭(W2) 및 제2 선폭(W3)은 제3 선폭(W4)보다 크게 형성될 수 있다.
이때, 제1 선폭(W2) 및 제2 선폭(W3)은 제3 선폭(W4)의 1.5배 이하로 형성하는 것이 바람직하다.
한편, 제1 선폭(W2)이 제3 선폭(W4)보다 크게 형성되는 경우, 제1 도전성 접착 필름(160)의 일부분은 상기 기판의 표면, 즉 반사방지막(115)의 표면으로부터 일정한 거리(G1)를 두고 상기 전면 전극용 집전부(114)의 측면 일부에도 접착되며, 상기 일정한 거리(G1)는 전면 전극용 집전부 두께(T2)의 0.1배 이상으로 형성된다.
이와는 달리, 도 10에 도시한 바와 같이 제2 선폭(W3)은 제1 선폭(W2)보다 크게 형성되고, 제1 선폭(W2)은 제3 선폭(W4)과 동일하게 형성될 수 있다.
이때, 제2 선폭(W3)은 제1 선폭(W2) 및 제3 선폭(W4)의 1.5배 이하로 형성된다.
이와는 달리, 도 11에 도시한 바와 같이 제2 선폭(W3)은 제1 선폭(W2)보다 크게 형성되고, 제1 선폭(W2)은 제3 선폭(W4)보다 크게 형성될 수 있다.
이때, 제2 선폭(W3)은 제1 선폭(W2) 및 제3 선폭(W4)의 1.5배 이하로 형성되고, 제1 도전성 접착 필름(160)의 일부분은 기판의 표면, 즉 반사방지막(115)의 표면으로부터 일정한 거리(G1)를 두고 전면 전극용 집전부(114)의 측면 일부에도 접착된다. 제1 도전성 접착 필름(160)의 일부분과 상기 기판의 표면 사이의 상기 일정한 거리(G1)는 전면 전극용 집전부 두께(T2)의 0.1배 이상이다.
이와는 달리, 도 12에 도시한 바와 같이 제2 선폭(W3)은 제3 선폭(W4)과 동일하게 형성되고, 제2 선폭(W3) 및 제3 선폭(W4)은 제1 선폭(W2)보다 크게 형성된다. 이때, 제2 선폭(W3) 및 제3 선폭(W4)은 제1 선폭(W2)의 1.5배 이하로 형성된다.
도 8 내지 도 12에서는 제1 도전성 접착 필름(160)의 제1 선폭(W2)에 대한 인터커넥터(120)의 제2 선폭(W3) 및 전면 전극용 집전부(114)의 제3 선폭(W4)의 관계에 대해서만 설명하였지만, 이러한 기술적 구성은 후면 전극용 집전부(117)에 대해서도 동일하게 적용할 수 있다.
전술한 구조의 제1 도전성 접착 필름(160)을 이용하면, 인터커넥터(120)가 무연 재질로 이루어진다 하더라도 인터커넥터(120)와 전면 전극용 집전부(114) 및 인터커넥터(120)와 후면 전극용 집전부(117) 간의 접합이 양호하게 이루어진다.
한편, 도 13에 도시한 바와 같이, 리드선(LW)의 인터커넥터 접속부(OLW1-1)와 인터커넥터(120) 사이에는 제2 도전성 접착 필름(170)이 위치한다. 또한, 리드선(LW)의 인터커넥터 접속부(OLW1-1)와 연결부(OLW1-2-1) 사이에도 제2 도전성 접착 필름(170)이 위치한다. 도 13은 도 3의 "ⅩⅢ-ⅩⅢ" 단면도를 도시한 것이다.
제2 도전성 접착 필름(170)은 제2 수지(172) 및 제2 수지(172) 내에 분산된 복수의 제2 도전성 입자(174)를 포함한다. 제2 수지(172)는 제1 도전성 접착 필름(160)의 제1 수지(162)와 동일한 재질로 이루어질 수 있으며, 제2 도전성 입자(174)는 제1 도전성 접착 필름(160)의 제1 도전성 입자(164)와 동일한 재질로 이루어질 수 있다.
하지만 제2 수지(172)는 제1 수지(162)와 서로 다른 재질로 이루어질 수도 있고, 제2 도전성 입자(174)는 제1 도전성 입자(164)와 서로 다른 재질로 이루어질 수도 있다.
따라서, 제2 도전성 입자(174)의 일부는 인터커넥터(120a)의 내부 및 리드선(OLW1-1)의 내부에 몰입된다.
이상의 실시예에서는 외부 리드선(OLW1, OLW2)의 인터커넥터 접속부(OLW1-1, OLW2-1), 제1 연결부(OLW1-2-1, OLW2-2-1), 제2 연결부(OLW1-2-2, OLW2-2-2) 및 단자함 접속부(OLW1-3, OLW2-3)가 각각 분할 형성되고, 내부 리드선(ILW1, ILW2)의 인터커넥터 접속부(ILW1-1, ILW2-1)와 단자함 접속부(ILW1-2, ILW2-2)가 분할 형성된 것에 대해 설명하였다.
그러나 태양전지 모듈에 사용되는 리드선들(OLW1, OLW2, ILW1, ILW2)은 각각 일체로 형성될 수 있다.
이하, 도 14 내지 도 22를 참조하여 도 3에 도시한 태양전지 패널의 제2 실시예를 설명한다.
도 15는 도 3에 도시한 태양전지 패널의 제2 실시예에 따른 주요부 분해 사시도이고, 도 15는 도 14의 태양전지 패널에서 기판 전면부의 조립 상태를 나타내는 한 실시예의 단면도이며, 도 16 및 도 17은 전면 전극의 다양한 실시예를 나타내는 기판 전면(front surface)의 평면도이다.
그리고 도 18 및 도 19는 도 14의 태양전지 패널에서 기판 후면부의 조립 상태를 나타내는 다양한 실시예의 단면도이고, 도 20 내지 도 22는 후면 전극의 다양한 실시예를 나타내기 위한 기판 후면의 평면도이다.
전술한 제1 실시예의 태양전지 패널에 구비된 태양전지는 전면 전극용 집전부(114)와 후면 전극용 집전부(117)를 각각 구비한다. 하지만, 본 실시예의 태양전지 패널에 사용되는 태양전지는 전면 전극용 집전부와 후면 전극용 집전부를 구비하지 않는다.
본 실시예의 태양전지 패널에 구비된 태양전지(110)는 기판(111), 기판(111)의 전면(front surface)에 위치하는 에미터부(112), 에미터부(112) 위에 위치하는 복수의 전면 전극(113), 전면 전극(113)이 위치하지 않는 에미터부(112) 위에 위치하는 반사방지막(115), 수광면의 반대쪽 면에 위치하는 후면 전극(116) 및 후면 전극(116)과 기판(111) 사이에 형성되는 후면 전계(back surface field, BSF)부(118)를 포함한다.
기판(111)의 에미터부(112) 위에는 복수의 전면 전극(113)과 교차하는 방향으로 복수의 제1 도전성 접착 필름(160)이 위치한다. 그리고 기판(111)의 후면전극(116)에는 전면 전극(113)과 교차하는 방향으로 복수의 제1 도전성 접착 필름(160)이 위치한다.
도 14는 기판의 전면(front surface) 및 후면(back surface)에 각각 한 개씩의 제1 도전성 접착 필름(160)이 위치하는 것을 도시하였지만, 기판(111)의 전면 및 후면에는 인터커넥터(120)와 동일한 개수의 제1 도전성 접착 필름(160)이 각각 위치한다.
기판(111)의 전면에 위치하는 제1 도전성 접착 필름(160)은 복수의 전면 전극(113)과 교차하는 방향으로 상기 전면 전극(113)의 일부분에 접착된다. 따라서, 제1 도전성 접착 필름(160)의 일부분은 전면 전극(113)의 일부분에 직접 접촉하고, 나머지 부분은 반사방지막(115)에 직접 접촉한다.
이하에서는 제1 도전성 접착 필름(160)이 접착되는 상기 전극 부분을 제1 부분(113a)이라고 하고, 상기 필름(160)이 접착되지 않는 전극 부분을 제2 부분(113b)이라고 한다.
전면 전극(113)의 제1 부분(113a)에 접착된 제1 도전성 접착 필름(160)의 전면(front surface)에는 이 필름(160)과 동일한 방향으로 인터커넥터(120)가 접착되고, 제1 도전성 접착 필름(160)에 접착되지 않은 인터커넥터(120)의 나머지 부분은 이웃하는 태양전지(110)의 후면 전극(116)에 접착된다.
제1 도전성 접착 필름(160)에 의해 전면 전극(113)과 인터커넥터(120)가 접착된 상태에서 제1 도전성 접착 필름(160)의 제1 도전성 입자는 전술한 제1 실시예와 마찬가지로 인터커넥터(120)의 내부로 몰입될 수 있다.
한편, 전면 전극(113)의 제1 부분(113a)과 접착되지 않는 제1 도전성 접착 필름(160)의 나머지 부분은 에미터부(112) 위에 위치한 반사방지막(115)과 직접 접촉한다.
제1 도전성 접착 필름(160)과 인터커넥터(120)를 양호하게 접착시키기 위해, 제1 도전성 접착 필름(160)은 전면 전극(113)의 돌출 두께보다 큰 두께를 가질 수 있다. 이 경우, 제1 도전성 접착 필름(160)의 전면(front surface)이 평탄면을 이루게 되므로, 인터커넥터(120)와 제1 도전성 접착 필름(160)의 접착이 양호하게 이루어진다.
통상적인 전면 전극(113)이 15㎛ 이하로 두께로 형성되므로, 전면 전극(113)의 돌출 두께는 15㎛보다 작다. 따라서, 제1 도전성 접착 필름(160)은 적용하고자 하는 태양전지의 스펙(spec)에 따라 15㎛ 내지 60㎛의 두께 범위 내에서 적절한 것을 사용할 수 있다.
그리고 제1 도전성 접착 필름(160)은 단차를 가질 수 있다. 이때 상기 단차는 전면 전극(113)으로 인해 발생된다. 제1 도전성 접착 필름(160)이 단차를 가질 경우에는 인터커넥터(120)도 제1 도전성 접착 필름(160)과 동일한 단차를 가질 수 있다.
도 14 및 도 15에 도시한 실시예의 경우 전면 전극(113)의 제1 부분(113a)의 선폭(W5)이 제2 부분(113b)의 선폭(W6)과 동일하다.
하지만, 전면 전극(113)의 제1 부분(113a)과 제2 부분(113b)은 서로 다른 선폭으로 형성될 수 있다.
도 16을 참고하면, 전면 전극(113)의 제1 부분(113a)의 선폭(W5)은 제2 부분(113b)의 선폭(W6)보다 크게 형성된다. 이와 같이 제1 부분(113a)의 선폭(W5)을 제2 부분(113b)의 선폭(W6)보다 크게 형성하면, 제1 도전성 접착 필름(160)과 전면 전극(113)의 접착 강도를 향상시키고, 접촉 저항을 감소시켜 출력 저하를 방지할 수 있다.
제2 부분(113b)의 선폭(W6)보다 큰 선폭(W5)을 갖는 제1 부분(113a)은 일부 열의 전면 전극(113)에만 형성되고, 나머지 열의 전면 전극(113)의 제1 부분(113a)은 제2 부분(113b)의 선폭(W6)과 동일한 선폭으로 형성될 수 있다(W5=W6). 즉, 도 16에 도시한 바와 같이, 제2 부분(113b)의 선폭(W6)보다 큰 선폭(W5)을 갖는 제1 부분(113a)은 짝수 열의 전면 전극(113)에만 형성되고, 홀수 열의 전면 전극(113)은 제1 부분(113a)과 제2 부분(113b)이 동일한 선폭(W5=W6)을 갖도록 형성될 수 있다.
도시하지는 않았지만, 제2 부분(113b)의 선폭(W6)보다 큰 선폭(W5)을 갖는 제1 부분(113a)은 홀수 열의 전면 전극에만 형성되거나, 이외의 다양한 형태로 형성될 수 있다.
그리고, 제1 부분(113a)은 전면 전극(113)을 기준으로 할 때 상하 대칭으로 형성되며, 전면 전극(113)의 길이 방향으로 일정한 길이(L1)를 갖는다. 이때, 제1 도전성 접착 필름(160)과 전면 전극(113)의 접착 강도 향상 및 접촉 저항 감소를 위해 제1 부분(113a)의 길이(L1)는 제1 도전성 접착 필름(160)의 제1 선폭(W2) 이하로 형성되는 것이 바람직하다.
제1 도전성 접착 필름(160)의 제1 선폭(W2)이 1㎜ 미만으로 형성되면 접촉 저항이 증가되고, 상기 제1 선폭(W2)이 20㎜를 초과하면 수광 면적이 축소되는 문제점이 있으므로, 제1 도전성 접착 필름(160)의 제1 선폭(W2)은 1㎜ 내지 20㎜의 범위 내에서 형성하는 것이 바람직하다.
따라서, 제1 부분(113a)의 길이(L1)는 태양전지의 스펙(spec)에 따라 상기 제1 도전성 접착 필름(160)의 제1 선폭(W2) 범위 내에서 적절히 형성할 수 있다.
이와는 달리, 도 17에 도시한 바와 같이 제2 부분(113b)의 선폭(W6)에 비해 큰 선폭(W5)을 갖는 제1 부분(113a)은 모든 열의 전면 전극(113)에 각각 형성될 수 있다.
그리고, 제1 부분(113a)은 이웃하는 제1 부분(113a)과 서로 마주보도록 돌출될 수 있으며, 도시하지는 않았지만 동일한 방향으로 돌출될 수도 있다.
한편, 본 실시예에서, 후면 전극(116)은 알루미늄 재질로 이루어진다. 따라서, 후면 전극(116)은 알루미늄 페이스트를 도포한 후 이를 소성하여 형성할 수 있다.
이때 사용하는 알루미늄 페이스트는 레이저 회절법에 근거하는 입자 분포의 중심 입경(D50)이 10㎛ 이하인 알루미늄 분말, 산화 비스무스를 필수 성분으로 하고 유리 연화점이 580℃ 이하인 비스무스계 유리 프릿(glass frit), 및 유기 비이클(organic vehicle)을 포함할 수 있다.
알루미늄 분말은 알루미늄을 주 재료로 하는 입자의 집합체를 말하며, 알루미늄 이외의 불순물을 미량 포함하는 것도 가능하다.
상기 중심 입경은 해당 분말의 입자 분포에 있어서 누적 체적 50%일 때의 입경, 즉 D50(중간수(medium) 지름)을 말한다. 이러한 D50은 레이저 회절법에 근거하는 여러 가지의 입자 분포 측정 장치에 따라서 용이하게 측정할 수 있다.
알루미늄 분말을 구성하는 입자는 구상(sphere shape)인 것이 바람직하지만, 플레이크(flake) 형상 또는 불규칙 형상의 어느 것이라도 관계 없다.
알루미늄 분말의 함유량은 페이스트(paste) 전체의 65 질량% 내지 85 질량%가 바람직하고, 유리 프릿은 산화 비스무스의 함유량이 유리 프릿 전체의 40 질량% 이상인 것이 바람직하다.
적합한 비스무스계 유리 프릿으로는 산화 비스무스와 산화 붕소(B2O3) 및 산화 아연(ZnO)을 주성분으로 하는 유리 프릿, 산화 비스무스와 산화 붕소 및 산화 규소를 주성분으로 하는 유리 프릿, 및 산화 비스무스와 산화 규소 및 산화 납을 주성분으로 하는 유리 프릿 등이 있다.
이 외에도 비스무스계 유리 프릿에는 산화 바륨(BaO) 및 산화 규소(SiO2) 등이 더 포함될 수 있다.
이러한 구성의 유리 프릿은 페이스트 전체의 1 질량% 내지 10 질량% 정도 함유될 수 있다.
유기 비히클은 알루미늄 분말과 유리 프릿을 양호하게 분산시킬 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않으며, 에틸렌 글리콜(ethylene glycol) 및 디에틸렌 글리콜(diethyleneglycol) 유도체(글리콜 에테르(glycol ether)계), 톨루엔(toluene) 및 크실렌(xylene) 등의 고비등점 유기 용매를 한 종류 또는 여러 종 조합하여 사용할 수 있다.
이러한 구성의 유기 비히클은 페이스트 전체의 10 질량% 내지 30 질량% 정도 함유될 수 있다.
전술한 내용에 따라 제조된 알루미늄 페이스트를 기판(111)의 후면에 도포하고, 적당한 온도(실온 내지 100℃)에서 건조시킨 후, 소성로에서 적당한 가열 조건(예를 들면 700℃ 내지 800℃)으로 가열(소성)하면 후면 전극(116)을 제조할 수 있으며, 후면 전계부(118)는 알루미늄 페이스트가 소성되는 것과 동시에 형성된다.
또한, 상기한 알루미늄 페이스트를 이용하여 후면 전극(116)을 형성하면, 기판(111)의 표면에는 도 18에 도시한 바와 같이 고밀도 알루미늄막(116a)이 형성되고, 고밀도 알루미늄막(116a)의 표면에는 저밀도 알루미늄막(116b)이 형성된다. 그리고 저밀도 알루미늄막(116b)의 표면에는 알루미늄 산화막이 형성되거나 불순물이 존재한다.
후면 전극(116)의 표면에 알루미늄 산화막 또는 불순물이 존재하면 제1 도전성 접착 필름(160)을 후면 전극(116)에 접착할 때 접착력이 저하될 수 있다.
따라서 제1 도전성 접착 필름(160)을 후면 전극(116)에 접착하기 전에 후면 전극(116)의 표면 처리를 실시하는 것이 바람직하다.
상기 표면 처리는 기체(에어 또는 질소 가스 등의 불활성 가스) 또는 순수를 이용한 세정 공정, 또는 롤러를 이용한 그라인딩(grinding) 공정에 따라 실시할 수 있다.
물론, 상기 표면 처리 작업을 실시하여 후면 전극(116)의 표면에 존재하는 알루미늄 산화막 또는 불순물 이외에 저밀도 알루미늄막(116b)을 제거하는 것도 가능하다.
이러한 구성의 후면 전극(116)에는 제1 도전성 접착 필름(160)이 접착된다. 이하에서는, 제1 도전성 접착 필름(160)이 접착되는 상기 전극 부분을 제1 부분(116c)이라고 하고, 제1 부분(116c)과 이웃하는 위치의 전극 부분을 제2 부분(116d)이라고 한다. 따라서, 제1 도전성 접착 필름(160)은 후면 전극(116)의 제1 부분(116c)과 직접 접촉한다.
후면 전극(116)의 제1 부분(116c)에 접착된 제1 도전성 접착 필름(160)의 후면(back surface)에는 이 필름(160)과 동일한 방향으로 인터커넥터(120)가 접착되고, 제1 도전성 접착 필름(160)에 접착되지 않은 인터커넥터(120)의 나머지 부분은 이웃하는 태양전지(110)의 전면 전극(113)에 전기적으로 연결된다.
제1 도전성 접착 필름(160)에 의해 후면 전극(116)과 인터커넥터(120)가 접착된 상태에서, 제1 도전성 입자의 일부는 인터커넥터(120)의 내부로 몰입될 수 있다.
한편, 후면 전극(116)의 표면에 존재하는 알루미늄 산화막 및/또는 불순물을 제거하기 위한 표면 처리 작업은 제1 도전성 접착 필름(160)이 접착되는 제1 부분(116c)에 국한하여 실시할 수 있다. 이때, 고밀도 알루미늄막(116a)의 표면에 위치하는 저밀도 알루미늄막(116b)도 알루미늄 산화막 및 불순물과 함께 제거된다.
따라서, 도 18에 도시한 바와 같이, 제1 부분(116c)은 고밀도 알루미늄막(116a)으로만 이루어지고, 제2 부분(116d)은 고밀도 알루미늄막(116a)과 저밀도 알루미늄막(116d) 및 알루미늄 산화막(도시하지 않음)으로 이루어지므로, 제1 부분(116c)의 두께(T2)은 제2 부분(16d)의 두께(T3)에 비해 얇게 형성된다.
제1 부분(16c)의 두께(T2)가 제2 부분(16d)의 두께(T3)에 비해 얇게 형성되는 경우, 도 18에 실선으로 도시한 바와 같이 제1 도전성 접착 필름(160)의 폭(W2)은 제1 부분(116c)의 폭(W7)과 동일하거나 작게 형성될 수 있다(W7≥W2). 이러한 구조에 따르면, 제1 도전성 접착 필름(160)은 제1 부분(116c)에 직접 접촉하지만, 제2 부분(116d)에는 직접 접촉하지 않는다. 이때, 제1 도전성 접착 필름(160)의 폭(W2)은 인터커넥터(120)의 폭과 동일하거나 크게 형성될 수 있으며, 또한 작게 형성될 수도 있다.
이와는 달리, 도 18에 점선으로 도시한 바와 같이 제1 도전성 접착 필름(160)의 제1 선폭(W2)은 제1 부분(116c)의 폭(W7)보다 크게 형성될 수 있다(W2>W7). 이 경우에도 제1 도전성 접착 필름(160)의 제1 선폭(W2)은 인터커넥터(120)의 폭과 동일하거나 크게 형성될 수 있으며, 또한 작게 형성될 수도 있다.
물론, 후면 전극(116)이 저밀도 알루미늄막(116b)을 포함하지 않는 경우에도 후면 전극(116)의 표면에 존재하는 알루미늄 산화막이 제거됨으로 인해 제1 부분(116c)과 제2 부분(116d)은 미세한 두께 차이가 발생될 수 있다.
이와는 달리, 표면 처리 작업을 후면 전극(116)의 전체 표면에 대해 실시하면, 도 19에 도시한 바와 같이, 제1 부분(116c) 및 제2 부분(116d)은 모두 고밀도 알루미늄막(116a)으로만 이루어지므로, 제1 부분(116c)과 제2 부분(116d)은 서로 동일한 두께로 형성된다.
그리고 제1 도전성 접착 필름(160)의 제1 선폭(W2)은 제1 부분(116c)의 폭(W7)과 동일한 크기로 형성된다(W2=W7).
한편, 후면 전극(116)은 도 20에 도시한 바와 같이 모서리부를 제외한 기판(111)의 후면 전체 영역에 형성될 수 있다.
이 경우, 제1 도전성 접착 필름(160)은 제1 부분(116c)의 길이(L2) 및 제2 부분(116d)의 길이(L3)와 동일하거나 약간 짧거나 약간 긴 길이로 형성될 수 있다.
이와는 달리, 후면 전극(116)은 도 21에 도시한 바와 같이 제1 부분(116c)의 길이(L2)가 제2 부분(116d)의 길이(L3)보다 짧게 형성될 수도 있다.
이 경우, 제1 도전성 접착 필름(160)의 길이는 제1 부분의 길이(L2)보다 길게 형성하여 제1 도전성 접착 필름(160)의 적어도 어느 한쪽 단부를 제1 부분(116c) 외측의 기판(111)과 직접 접촉시키는 것이 접착력 증가 측면에서 바람직하다. 이 경우, 제1 도전성 접착 필름(160)의 길이는 제2 부분(116d)의 길이(L3)와 동일하게 형성할 수 있다.
하지만 제1 도전성 접착 필름(160)의 길이는 제1 부분의 길이(L2)와 동일하거나 더 짧게 형성할 수도 있다.
그리고 도 22에 도시한 바와 같이, 후면 전극(116)의 제1 부분(116c) 중 일부 영역에는 기판(111)을 노출하는 홀 패턴(P)이 형성될 수 있다. 이러한 구조에 따르면, 제1 도전성 접착 필름(160)이 홀 패턴(P)에서 기판(111)과 직접 접촉하므로 제1 도전성 접착 필름(160)의 접착력이 증가한다.
한편, 도 22는 홀 패턴(P)이 열방향(도 22의 가로방향)으로 평행한 것을 도시하고 있지만, 상기 홀 패턴(P)은 열방향으로 평행하지 않을 수도 있으며, 또한 무작위적으로, 즉 랜덤하게 위치할 수도 있다.
이러한 특징에 따르면, 후면 전극으로 이동한 전하는 제1 도전성 접착 필름의 제1 도전성 입자를 통해 인터커넥터에 전달된다.
따라서, 후면 전극으로 이동한 전하를 인터커넥터로 전달하기 위한 후면 전극용 집전부를 형성할 필요가 없으므로, 후면 전극용 집전부 형성에 필요한 공정 및 비용을 절감할 수 있다.
이하, 도 23 내지 도 27을 참조하여 본 발명의 제3 실시예를 설명한다. 도 23은 도 3에 도시한 태양전지 패널의 제3 실시예에 따른 주요부 분해 사시도이고, 도 24는 후면 전극의 실시예를 나타내기 위한 기판 후면의 평면도이며, 도 25 내지 도 27은 도 23의 조립 상태를 나타내는 다양한 실시예의 단면도이다.
본 실시예에서, 후면 전극(116)은 도 23 및 도 24에 도시한 바와 같이 상호간에 일정한 공간(G2)을 두고 이격된 복수의 전극부(116e)를 포함한다. 상기 공간(G2)은 제1 도전성 접착 필름(160)을 기판(111)의 후면에 직접 접촉시키기 위해 상기 기판(111)의 후면을 노출시킨다. 제1 도전성 접착 필름(160)에는 인터커넥터(120)가 접착되므로, 전극부(116e)의 개수는 인터커넥터(120)의 개수보다 한 개 많다.
복수의 전극부(116e)를 포함하는 후면 전극(116)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.
이러한 구성의 후면 전극(116)은 상기한 도전성 물질을 포함하는 도전성 페이스트를 기판(111)의 후면 전체에 도포한 후, 상기 도전성 페이스트를 건조 및 소성하고, 이후 제1 도전성 접착 필름(160)을 접착할 위치의 도전성 페이스트를 제거하여 일정한 공간(G2)을 두고 이격된 복수의 전극부(116e)를 형성하는 것에 따라 제조할 수 있다. 여기에서, 기판(111)의 후면 전체는 기판(111) 후면의 테두리 부분을 제외하는 것도 포함한다.
전술한 방법에 따르면, 도전성 페이스트를 소성하는 동안 기판(111)의 내부로 불순물이 주입된다. 따라서, 후면 전계부(118)는 도전성 페이스트를 소성하는 과정에서 형성되는데, 공간(G2)을 형성하기 위한 작업이 도전성 페이스트를 소성한 후에 이루어지므로, 후면 전계부(118)는 기판(111)의 후면 전체에 형성된다.
이와 같이 후면 전극(116)을 복수의 전극부(116e)로 형성하는 이유는 후면 전극(116)의 표면에 형성된 산화막으로 인해 상기 후면 전극(116)의 후면에 제1 도전성 접착 필름(160)을 접착하는 것이 용이하지 않기 때문이다.
따라서, 위에서 설명한 바와 같이 복수의 전극부(116e) 사이에 일정한 공간(G2)을 형성하고, 상기 공간(G2)을 통해 노출된 기판(111)의 후면에 제1 도전성 접착 필름(160)을 접착하면 제1 도전성 접착 필름(160)을 후면 전극(116)에 접착하는 경우에 비해 제1 도전성 접착 필름(160)의 접착력이 향상된다.
복수의 전극부(116e) 사이에 위치하는 공간(G2)을 통해 노출된 기판(111)의 후면에는 제1 도전성 접착 필름(160)이 접착된다.
기판(111)의 후면에 접착된 제1 도전성 접착 필름(160)의 후면(back surface)에는 이 필름(160)과 동일한 방향으로 인터커넥터(120)가 접착되고, 제1 도전성 접착 필름(160)에 접착되지 않은 인터커넥터(120)의 나머지 부분은 이웃하는 태양전지의 전면 전극(113) 또는 전면 전극용 집전부(14)에 전기적으로 연결된다.
제1 도전성 접착 필름(160)에 의해 기판(111)과 인터커넥터(120)가 접착된 상태에서, 제1 도전성 입자의 일부는 전술한 실시예들과 마찬가지로 인터커넥터(120)의 내부로 몰입될 수 있다.
이때, 제1 도전성 접착 필름(160)의 두께(T1)는 후면 전극(116)의 두께(T4)와 동일하거나 약간 크게 형성될 수 있다(T1≥T4).
그리고 인터커넥터(120)의 제2 선폭(W3)은 공간(G2)의 폭(W8)과 서로 동일하거나 크게 형성될 수 있다(W3≥W8).
공간(G2)의 폭(W8)보다 큰 폭으로 형성된 인터커넥터(120)의 예가 도 25에 점선으로 도시되어 있다.
이와 같이 인터커넥터(120)의 제2 선폭(W3)이 공간(G2)의 폭(W8)보다 크게 형성되면, 도전성 접착 필름(160)의 두께(T1)가 후면 전극(116)의 두께(T4)와 동일한 경우 인터커넥터(120)의 일부가 전극부(116e)의 일부에도 접촉된다.
하지만, 도 26에 도시한 바와 같이 제1 도전성 접착 필름(160)의 두께(T1)가 후면 전극(116)의 두께(T4)보다 큰 경우에는 태빙 작업시에 제1 도전성 접착 필름(160)이 전극부(116e)의 일부에도 접착될 수 있으므로, 이 경우에는 인터커넥터(120)의 일부가 전극부(116e)에 직접 접촉되는 대신에 인터커넥터(120)와 전극부(116e) 사이에 제1 도전성 접착 필름(160)이 위치할 수도 있다.
이와는 달리, 도 27에 도시한 바와 같이 제1 도전성 접착 필름(160)의 두께(T1)가 후면 전극(116)의 두께(T4)보다 작게 형성될 수 있다(T1<T4).
이와 같이 제1 도전성 접착 필름(160)의 두께(T1)가 후면 전극(116)의 두께(T4)보다 작은 경우에는 인터커넥터(120)의 전체 면적이 제1 도전성 접착 필름(160)과 양호하게 접촉되도록 하기 위해 인터커넥터(120)의 제2 선폭(W3)을 공간(G2)의 폭(W8)과 동일하거나 작게 형성하는 것이 바람직하다(W3≤W8).
한편, 복수의 전극부(116e)를 포함하는 후면 전극(116)은 전술한 방법 외에 다른 방법으로도 제조할 수 있다.
예를 들면, 상기 공간(G2) 영역이 막혀 있는 마스크(도시하지 않음)를 이용하면, 공간(G2)을 형성하기 위한 공정을 별도로 진행하지 않더라도 복수의 전극부(116e)를 포함하는 후면 전극(116)을 제조할 수 있다.
하지만, 이 경우에는 도전성 페이스트를 소성하는 과정에서 형성되는 후면 전계부(118)가 후면 전극(116)과 동일한 패턴으로 형성된다.
즉, 전극부(116e)가 위치하는 기판(111)의 영역에만 후면 전계부(118)가 형성되고, 공간(G2)이 위치하는 기판(111)의 영역에는 후면 전계부(118)가 형성되지 않는다.
이와 같이, 전극부(116e)가 위치하는 기판(111)의 영역에만 후면 전계부(118)가 형성된 경우의 실시예가 도 27에 도시되어 있다.
이러한 특징에 따르면, 기판(111)으로부터의 전하(carrier)는 제1 도전성 접착 필름의 제1 도전성 입자를 통해 인터커넥터에 전달된다.
따라서, 후면 전극용 집전부를 형성할 필요가 없으므로, 후면 전극용 집전부 형성에 필요한 공정 및 비용을 절감할 수 있다.
이하, 도 28을 참고하여 도 3에 도시한 태양전지 패널의 제4 실시예를 설명한다. 도 28은 도 3에 도시한 태양전지 패널의 제4 실시예에 따른 주요부 분해 사시도이다.
본 실시예에서, 기판(111)의 후면에는 보호막(119)이 위치하고, 보호막(119) 위에는 기판(111)과 전기적으로 연결되어 있는 복수의 후면 전극(116)을 포함하는 복수의 후면전극용 도전층(116')이 위치하며, 후면 전극용 도전층(116')과 기판(111) 사이에는 후면 전계부(118')가 위치한다.
보호막(119)은 기판(111)의 후면에 위치하며, 기판(111) 표면 근처에서 전하의 재결합율을 감소시키고, 기판(111)을 통과한 빛의 내부 반사율을 향상시켜 기판(111)을 통과한 빛의 재입사율을 높인다. 이러한 보호막(119)은 단일막 또는 다중막 구조를 가진다.
후면전극용 도전층(116')은 제1 도전성 접착 필름(160)이 접착되는 영역을 제외한 보호막(119) 위에 위치한다. 후면전극용 도전층(116')은 알루미늄(Al)과 같은 도전성 물질로 이루어질 수 있지만, 이에 한정되지 않는다.
후면전극용 도전층(116')은 보호막(119)을 통과하여 기판(111)의 일부와 전기적으로 연결된 복수의 후면 전극(116)을 구비한다.
도 28에 도시한 것처럼, 복수의 후면 전극(116)은 일정한 간격, 예를 들어, 약 0.5㎜ 내지 약 1㎜ 간격으로 원형, 타원형 또는 다각형과 같은 다양한 형상으로 기판(111)과 전기적으로 연결되어 있다. 하지만, 각 후면 전극(116)은 전면 전극(113)과 같이 기판(111)과 전기적으로 연결되면서 한 방향으로 길게 뻗어 있는 스트라이프(stripe) 형상을 가질 수 있다. 이 경우, 후면 전극의 개수는 원형, 타원형 또는 다각형 형상을 갖는 후면 전극의 개수보다 적다.
이러한 후면 전극(116)은 기판(111)쪽으로부터 이동하는 전하, 예를 들어 정공을 수집하여 후면 전극용 도전층(116')으로 전달한다.
기판(111)과 접촉하는 복수의 후면 전극(116)의 부분은 후면전극용 도전층(116')의 성분만 함유하거나 후면전극용 도전층(116')의 성분뿐만 아니라 보호막(119)과 기판(111)의 성분이 혼합되어 있다.
복수의 후면 전극(116)과 기판(111) 사이에 복수의 후면 전계부(118')가 위치한다. 복수의 후면 전계부(118')는 기판(111)과 동일한 도전성 타입의 불순물이 기판(111)보다 고농도로 도핑된 영역, 예를 들면, P+ 영역이다.
복수의 후면 전극(116)이 전면 전극(113)과 같이 기판(111)과 전기적으로 연결되면서 한 방향으로 길게 뻗어 있는 스트라이프(stripe) 형상을 갖는 경우, 후면 전계부(118') 역시 후면 전극(116)과 동일하게 스트라이프 형상으로 형성될 수 있다.
이러한 구성의 후면 전극(116) 및 후면전계부(118')는 보호막(119) 위에 후면 전극용 도전층(116')을 형성한 후, 일정한 영역에 레이저 빔을 조사하여 후면전극용 도전층(116'), 보호막(119) 및 기판(111)이 서로 혼합된 부분(molten mixture)을 형성하고, 기판(111)을 약 750℃ 내지 약 800℃의 온도에서 소성(firing)하는 것에 따라 형성할 수 있다.
한편, 도시하지는 않았지만, 복수의 후면 전극(116) 사이 공간, 즉 제1 도전성 접착 필름(160)이 접착되는 부분의 보호막(119) 후면에는 후면 전극용 집전부가 더 형성될 수 있다.
이상에서 본 발명의 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.
110: 태양전지 111: 기판
112: 에미터부 113: 전면 전극
114: 전면 전극용 집전부 115: 반사방지막
116: 후면 전극 117: 후면 전극용 집전부
118: 후면 전계부 120: 인터커넥터
130: 보호막 140: 투명 부재
150: 후면 시트 160: 제1 도전성 접착 필름
170: 제2 도전성 접착 필름

Claims (26)

  1. 기판 및 상기 기판의 표면에 위치하는 전극부를 각각 포함하는 복수의 태양전지들;
    전도성 금속을 포함하며, 인접한 태양전지들을 전기적으로 연결하는 인터커넥터; 및
    제1 수지 및 상기 제1 수지 내에 분산된 복수의 제1 도전성 입자를 포함하고, 상기 전극부와 인터커넥터 사이에 위치하며, 상기 전극부와 인터커넥터를 전기적으로 연결하는 제1 도전성 접착 필름
    을 포함하며,
    상기 제1 도전성 입자의 일부분은 상기 인터커넥터의 내부로 소정 깊이만큼 몰입(embedded)되고,
    상기 인터커넥터로 몰입된 제1 도전성 입자와 상기 인터커넥터가 접촉되는 접촉면이 비평탄면으로 형성되는 태양전지 모듈.
  2. 삭제
  3. 제1항에서,
    상기 접촉면은 상기 인터커넥터의 내부로 몰입된 부분의 상기 제1 도전성 입자의 표면 형상과 동일한 태양전지 모듈.
  4. 제3항에서,
    상기 접촉면이 곡면으로 형성되는 태양전지 모듈.
  5. 제4항에서,
    상기 제1 도전성 입자는 구리(Cu), 은(Ag), 금(Au), 철(Fe), 니켈(Ni), 납(Pb), 아연(Zn), 코발트(Co), 티타늄(Ti) 및 마그네슘(Mg)으로부터 선택된 1종 이상의 금속을 포함하는 금속 피복 수지 입자로 이루어지는 태양전지 모듈.
  6. 제5항에서,
    상기 인터커넥터는 1,000ppm 이하의 납 성분을 포함하는 무연 재질의 상기 전도성 금속 및 상기 전도성 금속의 평탄한 상부 표면 및 하부 표면에 피복된 유연 재질의 솔더(solder)로 이루어지는 태양전지 모듈.
  7. 제5항에서,
    상기 인터커넥터는 1,000ppm 이하의 납 성분을 포함하는 무연 재질의 상기 전도성 금속으로 이루어지는 태양전지 모듈.
  8. 제3항에서,
    상기 제1 도전성 입자는 구리(Cu), 은(Ag), 금(Au), 철(Fe), 니켈(Ni), 납(Pb), 아연(Zn), 코발트(Co), 티타늄(Ti) 및 마그네슘(Mg)으로부터 선택된 1종 이상의 금속 입자로 이루어지는 태양전지 모듈.
  9. 제8항에서,
    상기 인터커넥터는 1,000ppm 이하의 납 성분을 포함하는 무연 재질의 상기 전도성 금속 및 상기 전도성 금속의 평탄한 상부 표면 및 하부 표면에 피복된 유연 재질의 솔더(solder)로 이루어지는 태양전지 모듈.
  10. 제8항에서,
    상기 인터커넥터는 1,000ppm 이하의 납 성분을 포함하는 무연 재질의 상기 전도성 금속으로 이루어지는 태양전지 모듈.
  11. 제1항 및 제3항 내지 제10항 중 어느 한 항에서,
    상기 제1 도전성 입자가 상기 인터커넥터의 내부로 몰입된 부분의 폭은 2㎛ 이하로 형성되는 태양전지 모듈.
  12. 제11항에서,
    상기 제1 도전성 입자와 접촉하는 상기 전극부의 표면은 평탄한 면 또는 복수의 요철을 갖는 요철면으로 형성되는 태양전지 모듈.
  13. 제12항에서,
    상기 전극부는 기판의 표면에 위치하는 복수의 전면 전극을 포함하며, 상기 제1 도전성 접착 필름은 상기 전면 전극과 교차하는 방향으로 상기 전면 전극 위에 위치하는 태양전지 모듈.
  14. 제12항에서,
    상기 전극부는 상기 기판의 표면에 위치하는 복수의 전면 전극 및 상기 전면 전극과 교차하는 복수의 전면 전극용 집전부를 포함하며, 상기 제1 도전성 접착 필름은 상기 전면 전극용 집전부와 평행한 방향으로 상기 전면 전극용 집전부 위에 위치하는 태양전지 모듈.
  15. 제12항에서,
    상기 전극부는 상기 기판의 후면에 위치하는 후면 전극 및 후면 전극용 집전부를 포함하며, 상기 제1 도전성 접착 필름은 상기 후면 전극용 집전부와 평행한 방향으로 상기 후면 전극용 집전부와 접촉하는 태양전지 모듈.
  16. 제1항에서,
    상기 인터커넥터와 단자함을 전기적으로 연결하는 리드선 및 상기 인터커넥터와 리드선 사이에 위치하는 제2 도전성 접착 필름을 더 포함하며, 제2 도전성 접착 필름의 제2 도전성 입자와 상기 인터커넥터 및 리드선이 접촉되는 접촉면이 비평탄면으로 형성되는 태양전지 모듈.
  17. 제16항에서,
    상기 제2 도전성 입자의 일부분은 상기 인터커넥터 및 상기 리드선의 내부로 몰입(embedded)되는 태양전지 모듈.
  18. 제17항에서,
    상기 접촉면은 상기 인터커넥터 및 상기 리드선의 내부로 몰입된 부분의 상기 제2 도전성 입자의 표면 형상과 동일한 태양전지 모듈.
  19. 제18항에서,
    상기 접촉면이 곡면으로 형성되는 태양전지 모듈.
  20. 제19항에서,
    상기 제2 도전성 입자는 구리(Cu), 은(Ag), 금(Au), 철(Fe), 니켈(Ni), 납(Pb), 아연(Zn), 코발트(Co), 티타늄(Ti) 및 마그네슘(Mg)으로부터 선택된 1종 이상의 금속을 포함하는 금속 피복 수지 입자로 이루어지는 태양전지 모듈.
  21. 제20항에서,
    상기 인터커넥터 및 리드선은 1,000ppm 이하의 납 성분을 포함하는 무연 재질의 상기 전도성 금속 및 상기 전도성 금속의 평탄한 상부 표면 및 하부 표면에 피복된 유연 재질의 솔더(solder)로 각각 이루어지는 태양전지 모듈.
  22. 제20항에서,
    상기 인터커넥터 및 리드선은 1,000ppm 이하의 납 성분을 포함하는 무연 재질의 상기 전도성 금속으로 각각 이루어지는 태양전지 모듈.
  23. 제18항에서,
    상기 제2 도전성 입자는 구리(Cu), 은(Ag), 금(Au), 철(Fe), 니켈(Ni), 납(Pb), 아연(Zn), 코발트(Co), 티타늄(Ti) 및 마그네슘(Mg)으로부터 선택된 1종 이상의 금속 입자로 이루어지는 태양전지 모듈.
  24. 제23항에서,
    상기 인터커넥터 및 리드선은 1,000ppm 이하의 납 성분을 포함하는 무연 재질의 상기 전도성 금속 및 상기 전도성 금속의 평탄한 상부 표면 및 하부 표면에 피복된 유연 재질의 솔더(solder)로 각각 이루어지는 태양전지 모듈.
  25. 제23항에서,
    상기 인터커넥터 및 리드선은 1,000ppm 이하의 납 성분을 포함하는 무연 재질의 상기 전도성 금속으로 각각 이루어지는 태양전지 모듈.
  26. 제16항 내지 제25항 중 어느 한 항에서,
    상기 제2 도전성 입자가 상기 인터커넥터 및 상기 리드선의 내부로 몰입된 부분의 폭은 각각 2㎛ 이하로 형성되는 태양전지 모듈.
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