KR101642154B1 - 태양전지 패널 및 이의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 한 측면에 따른 태양전지 패널은, 기판, 및 기판의 표면에 위치하는 복수의 전극부를 포함하는 복수의 태양전지들; 제1 선폭으로 형성된 도전성 금속을 포함하고, 인접한 태양전지들을 전기적으로 연결하는 인터커넥터; 및 수지와 상기 수지 내에 분산된 복수의 도전성 입자를 포함하고, 전극부와 인터커넥터 사이에 압착되어 전극부와 인터커넥터를 전기적으로 연결하는 도전성 접착 필름을 포함하며, 도전성 접착 필름은 전극부와 인터커넥터 사이에 압착된 상태에서 제1 선폭과 동일하거나 제1 선폭보다 작은 제2 선폭을 유지하고, 제2 선폭은 0.2㎜ 내지 2.0㎜이다.

Description

태양전지 패널 및 이의 제조 방법{SOLAR CELL PANEL AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 인접한 태양전지들을 인터커넥터에 의해 서로 전기적으로 접속한 태양전지 패널 및 이의 제조 방법에 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 패널을 이용하는 태양광 발전 시스템이 설치되고 있다.

태양전지 패널은 복수의 태양전지들을 전기적으로 연결하는 인터커넥터, 태양전지들을 보호하는 전면 보호 부재와 후면 보호 부재 및 이들 보호 부재 사이에서 태양전지들을 밀봉하는 밀봉 부재를 포함한다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 좁은 선폭의 버스바를 갖는 태양전지 패널을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 기술적 과제는 태양전지 패널의 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 한 측면에 따르면, 태양전지 패널은, 기판, 및 기판의 표면에 위치하는 복수의 전극부를 포함하는 복수의 태양전지들; 제1 선폭으로 형성된 도전성 금속을 포함하고, 인접한 태양전지들을 전기적으로 연결하는 인터커넥터; 및 수지와 상기 수지 내에 분산된 복수의 도전성 입자를 포함하고, 전극부와 인터커넥터 사이에 압착되어 전극부와 인터커넥터를 전기적으로 연결하는 도전성 접착 필름을 포함하며, 도전성 접착 필름은 전극부와 인터커넥터 사이에 압착된 상태에서 제1 선폭과 동일하거나 제1 선폭보다 작은 제2 선폭을 유지하고, 제2 선폭은 0.2㎜ 내지 2.0㎜이다.

도전성 금속의 제1 두께는 도전성 접착 필름의 제2 선폭과 반비례한다.

한 예로, 도전성 금속의 제1 선폭 및 도전성 접착 필름의 제2 선폭이 0.2㎜ 내지 0.5㎜일 경우, 도전성 금속의 제1 두께는 240㎛ 이상으로 형성될 수 있다.

다른 예로, 도전성 금속의 제1 선폭 및 도전성 접착 필름의 제2 선폭이 0.5㎜ 내지 1.0㎜일 경우, 도전성 금속의 제1 두께는 170㎛ 이상으로 형성될 수 있다.

또 다른 예로, 도전성 금속의 제1 선폭 및 상기 도전성 접착 필름의 제2 선폭이 1.0㎜ 내지 1.5㎜일 경우, 도전성 금속의 제1 두께는 100㎛ 이상으로 형성될 수 있다.

도전성 금속의 제1 선폭은 전극부의 제3 선폭과 동일하거나 제3 선폭보다 크게 형성될 수 있다.

도전성 접착 필름의 압착 전 선폭은 전극부의 제3 선폭과 동일하거나 제3 선폭보다 작게 형성될 수 있다.

전극부는 기판의 표면에 위치하는 전면 전극용 집전부 또는 후면 전극용 집전부 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

도전성 입자는 수지에 대해 10 체적% 내지 40 체적%의 함량으로 수지 내에 분산될 수 있다.

이러한 구성의 태양전지 패널은, 기판의 표면에 위치하는 복수의 전극부를 포함하는 복수의 태양전지를 전기적으로 연결하는 태양전지 패널의 제조 방법으로서, 수지 및 상기 수지 내에 분산된 복수의 도전성 입자를 포함하는 도전성 접착 필름을 전극부에 가(假)압착하는 가(假)압착 단계; 제1 선폭으로 형성된 도전성 금속을 포함하는 인터커넥터를 가압착된 도전성 접착 필름에 정렬 및 가(假)고정하는 정렬 및 가(假)고정 단계; 및 전극부와 인터커넥터가 도전성 접착 필름에 의해 전기적으로 연결되도록 인터커넥터와 도전성 접착 필름을 본(本)압착하는 본(本)압착 단계를 포함하며, 본(本)압착 단계 이후의 상기 도전성 접착 필름이 상기 제1 선폭과 동일하거나 제1 선폭보다 작은 0.2㎜ 내지 2.0㎜의 제2 선폭을 유지하도록 상기 본(本)압착하는 단계를 실시하는 제조 방법에 의해 제조할 수 있다.

본(本)압착 단계는 140℃ 내지 200℃의 온도로 가열된 가열 툴(heating tool)을 1.0㎫ 내지 5.0㎫의 압력으로 5초 내지 15초 동안 가압하는 것을 포함할 수 있다.

가(假)압착 단계는 60℃ 내지 120℃의 온도로 가열된 가열 툴(heating tool)을 0.5㎫ 내지 1.5㎫의 압력으로 1초 내지 10초 동안 가압하는 것을 포함할 수 있다.

정렬 및 가(假)고정 단계는 가고정된 도전성 접착 필름의 상부 표면에 위치하는 커버 필름을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.

한 예로, 본 실시예의 태양전지 패널을 제조할 때에는 0.2㎜ 내지 0.5㎜의 제1 선폭 및 240㎛ 이상의 제1 두께를 갖는 도전성 금속을 포함하는 인터커넥터와 0.2㎜ 내지 0.5㎜의 제2 선폭 및 10㎛ 내지 40㎛의 제2 두께를 갖는 도전성 접착 필름을 사용할 수 있다.

다른 예로, 본 실시예의 태양전지 패널을 제조할 때에는 0.5㎜ 내지 1.0㎜의 제1 선폭 및 170㎛ 이상의 제1 두께를 갖는 도전성 금속을 포함하는 인터커넥터와 0.5㎜ 내지 1.0㎜의 제2 선폭 및 10㎛ 내지 40㎛의 제2 두께를 갖는 도전성 접착 필름을 사용할 수 있다.

또 다른 예로, 본 실시예의 태양전지 패널을 제조할 때에는 1.0㎜ 내지 1.5㎜의 제1 선폭 및 100㎛ 이상의 제1 두께를 갖는 도전성 금속을 포함하는 인터커넥터와 1.0㎜ 내지 1.5㎜의 제2 선폭 및 10㎛ 내지 40㎛의 제2 두께를 갖는 도전성 접착 필름을 사용할 수 있다.

이러한 특징에 따르면, 태양전지의 기판 표면에 위치하는 전극부, 예를 들어 전면 전극용 집전부로 이동한 전하가 도전성 접착 필름의 도전성 입자를 통해 인터커넥터에 전달된다.

따라서, 태빙 작업을 저온(140℃ 내지 180℃)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.

또한, 인터커넥터의 제1 선폭이 도전성 접착 필름의 제2 선폭과 동일하거나 크게 형성되면, 기판의 표면에서 반사된 빛이 상기 인터커넥터의 하부면에서 반사되어 기판의 표면으로 재입사되므로, 광 흡수율이 증가된다.

또한, 전면 전극용 집전부의 제3 선폭을 감소시키는 한편 인터커넥터의 두께를 증가시킴으로써, 기판의 수광 면적을 증가시키면서도 저항이 증가되는 것을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 패널의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 태양전지 패널에 있어서, 복수의 태양전지의 전기적 연결 관계를 나타내는 개략도이다.
도 3은 도 1에 도시한 태양전지 패널의 실시예에 따른 주요부 분해 사시도이다.
도 4 내지 도 7은 도 3의 조립 상태를 나타내는 다양한 실시예의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 패널의 제조 방법을 나타내는 공정도이다.

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 상이한 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 붙였다.

도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 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. 또한 어떤 부분이 다른 부분 위에 "전체적"으로 형성되어 있다고 할 때에는 다른 부분의 전체 면에 형성되어 있는 것뿐만 아니라 가장 자리 일부에는 형성되지 않은 것도 포함한다.

그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 패널에 대하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 패널의 분해 사시도이다. 도 1을 참고로 하면, 태양전지 패널(100)은 복수의 태양전지(10)들, 인접한 태양전지(10)들을 전기적으로 연결하는 인터커넥터(20), 태양전지(10)들을 보호하는 전면 보호막(30a) 및 후면 보호막(30b), 태양전지(10)들의 수광면 쪽으로 전면 보호막(30a) 위에 배치되는 투명 부재(40), 수광면 반대 쪽으로 후면 보호막(30b)의 하부에 배치되는 후면 시트(back sheet)(50)를 포함한다.

후면 시트(50)는 태양전지 패널(10)의 후면에서 습기가 침투하는 것을 방지하여 태양전지(10)를 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.

양면 수광형 태양전지의 경우에는 후면 시트(50) 대신에 광 투과성의 유리 또는 수지를 사용하는 것도 가능하다.

전면 보호막(30a) 및 후면 보호막(30b)은 태양전지(10)들의 전면(front surface) 및 후면(back surface)에 각각 배치된 상태에서 라미네이션 공정에 의해 태양전지(10)들과 일체화 되는 것으로, 습기 침투로 인한 부식을 방지하고 태양전지(10)를 충격으로부터 보호한다. 이러한 전면 및 후면 보호막(30a, 30b)은 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA, ethylene vinyl acetate)와 같은 물질로 이루어질 수 있다.

전면 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 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.

복수의 태양전지(10)는 도 1에 도시한 바와 같이 행렬 구조로 배열되며, 행과 열 방향으로 배치되는 태양전지(10)의 개수는 조정이 가능하다.

복수의 태양 전지(10)들은 도 2에 도시한 바와 같이 인터커넥터(20)에 의해 전기적으로 연결된다.

보다 구체적으로, 복수의 태양전지(10)들이 인접 배치된 상태에서, 어느 한 태양전지의 전면(front surface)에 형성된 전극부는 인터커넥터(20)에 의해 인접한 태양 전지의 후면에 형성된 전극부와 전기적으로 연결된다.

이하, 첨부도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대해 설명한다.

도 3은 도 1에 도시한 태양전지 패널의 실시예에 따른 주요부 분해 사시도이다.

도면을 참고하면, 태양전지(10)는 기판(11), 기판(11)의 전면, 예컨대 빛이 입사되는 수광면에 위치하는 에미터부(12), 에미터부(12) 위에 위치하는 복수의 전면 전극(13), 에미터부(12) 위에 위치하며 전면 전극(13)과 교차하는 방향으로 위치하는 복수의 전면 전극용 집전부(14), 전면 전극(13) 및 전면 전극용 집전부(14)가 위치하지 않는 에미터부(12) 위에 위치하는 반사방지막(15), 수광면의 반대쪽 면에 위치하는 후면 전극(16) 및 후면 전극(16)과 동일한 평면 또는 후면 전극(16)의 후면에 위치하는 후면 전극용 집전부(17)를 포함한다.

태양전지(10)는 후면 전극(15)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 전위 장벽으로 작용하게 된다. 따라서, 기판(11)의 후면부 쪽에서 전자와 정공이 재결합하여 소멸되는 것이 감소되므로 태양전지의 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.

도시하지는 않았지만, 기판(11)의 표면은 복수의 요철을 갖는 텍스처링(texturing) 표면으로 형성될 수 있다.

기판(11)의 표면이 텍스처링 표면으로 형성되면 기판(11)의 수광면에서의 빛 반사도가 감소하고, 텍스처링 표면에서 입사와 반사 동작이 이루어져 태양전지의 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(12)는 기판(11)의 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입, 예를 들어, n형의 도전성 타입을 구비하고 있는 불순물이 도핑(doping)된 영역으로서, 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 이동한다.

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) 또는 이산화티탄(TiO₂) 등으로 이루어진 반사방지막(15)이 형성되어 있다.

반사방지막(15)은 태양전지(10)로 입사되는 빛의 반사도를 줄이고 특정한 파장 영역의 선택성을 증가시켜 태양전지(10)의 효율을 높인다. 이러한 반사방지막(15)은 약 70㎚ 내지 80㎚ 의 두께를 가질 수 있으며, 필요에 따라 생략될 수 있다.

복수의 전면 전극(13)은 에미터부(12) 위에 형성되어 에미터부(12)와 전기적 및 물리적으로 연결되고, 인접하는 전면 전극(13)과 서로 이격된 상태로 어느 한 방향으로 형성된다. 각각의 전면 전극(13)은 에미터부(12) 쪽으로 이동한 전하, 예를 들면 전자를 수집한다.

복수의 전면 전극(13)은 적어도 하나의 도전성 물질을 포함하고, 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(13)은 납(Pb)을 포함하는 은(Ag) 페이스트로 이루어질 수 있다. 이 경우, 전면 전극(13)은 스크린 인쇄 공정을 이용하여 은 페이스트를 반사방지막(15) 위에 도포하고, 기판(11)을 약 750℃ 내지 800℃의 온도에서 소성(firing)하는 과정에서 에미터부(12)와 전기적으로 연결될 수 있다.

이때, 전술한 전기적 연결은 소성 과정에서 은(Ag) 페이스트에 포함된 납 성분이 반사방지막(15)을 식각하여 은 입자가 에미터부(12)와 접촉하는 것에 따라 이루어진다.

전면 전극용 집전부(14)는 적어도 하나의 도전성 물질로 이루어져 있고, 에미터부(12) 및 전면 전극(13)과 전기적 및 물리적으로 연결된다. 따라서, 전면 전극용 집전부(14)는 전면 전극(13)으로부터 전달되는 전하, 예를 들면 전자를 외부 장치로 출력한다.

전면 전극용 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.

예를 들면, 전면 전극용 집전부(14)는 전면 전극(13)과 마찬가지로 도전성 금속 물질을 반사방지막(15) 위에 도포한 후 패터닝하고, 이를 소성하는 과정에서 펀치 스루(punch through) 작용에 의해 에미터부(12)와 전기적으로 연결될 수 있다. 후면 전극(16)은 기판(11)의 수광면 반대쪽, 즉 기판(11)의 후면에 형성되어 있으며, 기판(11)쪽으로 이동하는 전하, 예를 들어 정공을 수집한다.

후면 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.

후면 전극(16)과 동일한 평면 또는 후면 전극(16)의 아래에는 복수의 후면 전극용 집전부(17)가 위치하고 있다. 후면 전극용 집전부(17)는 전면 전극(13)과 교차하는 방향, 즉 전면 전극용 집전부(14)와 평행한 방향으로 형성된다.

후면 전극용 집전부(17) 또한 적어도 하나의 도전성 물질로 이루어져 있고, 후면 전극(16)과 전기적으로 연결되어 있다. 따라서, 후면 전극용 집전부(17)는 후면 전극(16)으로부터 전달되는 전하, 예를 들면 정공을 외부 장치로 출력한다.

후면 전극용 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.

이러한 구성의 태양전지(10)는 도 2에 도시한 바와 같이 인터커넥터(20)에 의해 이웃하는 태양전지와 전기적으로 연결된다.

이에 대하여 보다 구체적으로 설명하면, 전면 전극용 집전부(14)와 후면 전극용 집전부(17) 위에는 도전성 접착 필름(60)이 각각 위치하고, 도전성 접착 필름(60) 위에는 인터커넥터(20)가 위치한다.

인터커넥터(20)는 도 3에 도시한 바와 같이 1,000ppm 이하의 납 성분을 함유하는 무연 재질의 도전성 금속(22)으로 이루어지거나, 도시하지는 않았지만 도전성 금속(122)의 표면에 피복된 유연(有鉛) 재질의 솔더(solder)를 더 포함하는 구조로 이루어질 수 있다.

이때, 인터커넥터(20)의 도전성 금속(22)은 제1 선폭(W1)으로 형성되고, 도전성 접착 필름(60)은 제1 선폭(W1)과 동일하거나 제1 선폭보다 작은 제2 선폭(W2)으로 형성된다. 이때, 제2 선폭(W2)은 도전성 접착 필름(60)이 인터커넥터(20)와 집전부(14, 17) 사이에 압착된 상태에서의 선폭을 말한다.

도전성 접착 필름(60)의 제2 선폭(W2)이 작아지면 접촉 저항이 증가되고, 제2 선폭(W2)이 커지면 수광 면적이 축소되는 문제점이 있다.

따라서, 본 실시예에서는 도전성 금속(22)의 제1 선폭(W1) 및 제1 두께(T1)와 도전성 접착 필름(60)의 제2 선폭(W2) 및 제2 두께(T2)를 적절히 설정함으로써 접촉 저항 증가로 인한 출력 저하를 억제하면서도 수광 면적을 최대한 확보할 수 있도록 한다.

이에 대해 구체적으로 설명하면, 도전성 금속(22)의 제1 두께(T1)는 도전성 접착 필름(60)의 제2 선폭(W2)과 반비례하여 증감시킨다.

보다 구체적으로, 수광 면적을 확보하기 위해 도전성 접착 필름(60)의 제2 두께(T2)를 0.2㎜ 내지 2.0㎜의 크기를 형성하고, 접촉 저항 증가를 억제하기 위해 도전성 금속(22)의 제1 두께(T1)를 100㎛ 이상의 크기로 형성한다.

한 예로, 도전성 금속(22)의 제1 선폭(W1) 및 도전성 접착 필름(60)의 제2 선폭(W2)이 0.2㎜ 내지 0.5㎜일 경우, 도전성 금속(22)의 제1 두께(T1)는 240㎛ 이상으로 형성한다. 이때, 도전성 접착 필름(60)의 제2 두께(T2)는 10㎛ 내지 40㎛의 범위 내에서 적절하게 조절할 수 있다.

다른 예로, 도전성 금속(22)의 제1 선폭(W1) 및 도전성 접착 필름(60)의 제2 선폭(W2)이 0.5㎜ 내지 1.0㎜일 경우, 도전성 금속(22)의 제1 두께(T1)는 170㎛ 내지 240㎛로 형성한다. 이때, 도전성 접착 필름(60)의 제2 두께(T2)는 10㎛ 내지 40㎛의 범위 내에서 적절하게 조절할 수 있다.

또 다른 예로, 도전성 금속(22)의 제1 선폭(W1) 및 도전성 접착 필름(60)의 제2 선폭(W2)이 1.0㎜ 내지 1.5㎜일 경우, 도전성 금속(22)의 제1 두께(T1)는 100㎛ 내지 170㎛로 형성한다. 이때, 도전성 접착 필름(60)의 제2 두께(T2)는 10㎛ 내지 40㎛의 범위 내에서 적절하게 조절할 수 있다.

한편, 도전성 금속(22)의 제1 선폭(W1)은 전면 전극용 집전부(14)의 제3 선폭(W3)과 동일하게 형성하거나, 제3 선폭(W3)보다 크게 형성한다.

그리고 도전성 접착 필름(60)의 압착 전 선폭(W2')은 전면 전극용 집전부(14)의 제3 선폭(W3)과 동일하게 형성하거나, 제3 선폭(W3)보다 작게 형성한다.

도 3은 기판(11)의 전면 및 후면에 각각 한 개씩의 도전성 접착 필름(60)만 도시하였지만, 기판(11)의 전면 및 후면에는 2개 내지 3개의 도전성 접착 필름(60)이 위치할 수 있다.

도전성 접착 필름(60)은 수지(62) 및 수지(62) 내에 분산된 도전성 입자(64)를 포함한다. 수지(62)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.

이때, 전면 전극용 집전부(14) 및 후면 전극용 집전부(17)는 바인더로서 상기 수지(62)와 동일한 재질의 수지를 포함할 수 있다.

수지(62)는 열경화성 수지 이외의 임의 성분으로서, 공지의 경화제 및 경화 촉진제를 함유할 수 있다.

예를 들면, 수지(62)는 전면 전극용 집전부(14) 및 후면 전극용 집전부(17)와 인터커넥터(20)의 접착성을 향상시키기 위해 실란(silane)계 커플링(coupling)제, 티타네이트(titanate)계 커플링제, 알루미네이트(aluminate)계 커플링제 등의 개질 재료를 함유할 수 있으며, 도전성 입자(64)의 분산성을 향상시키기 위해 인산 칼슘이나 탄산칼슘 등의 분산제를 함유할 수 있다. 또한 수지(62)는 탄성률을 제어하기 위해 아크릴 고무, 실리콘 고무, 우레탄 등의 고무 성분을 함유할 수 있다.

그리고 도전성 입자(64)는 도전성을 갖는 것이라면 그 재료는 특별히 한정되지 않는다. 도전성 입자(64)는 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 포함할 수 있으며, 금속 입자만으로 이루어지거나, 금속 피복 수지 입자로 이루어질 수 있다. 이러한 구성의 도전성 접착 필름(60)은 커버 필름을 더 포함할 수 있다.

도전성 입자(64)의 압축 응력을 완화하고 접속 신뢰성을 향상시키기 위해서는 도전성 입자(64)로 금속 피복 수지 입자를 사용하는 것이 바람직하다.

분산성을 향상시키기 위해 도전성 입자(64)는 2㎛ 내지 30㎛의 입경을 갖는 것이 바람직하다.

수지(62)가 경화한 뒤의 접속 신뢰성 측면에서, 수지(62) 내에 분산되는 도전성 입자(64)의 배합량은 수지(62)에 대해 10 체적% 내지 40 체적%의 함량으로 수지(62) 내에 분산되는 것이 바람직하다.

도전성 입자(64)의 배합량이 10 체적% 미만이면 집전부(14, 17)와의 물리적인 접점이 감소하므로 전류 흐름이 원활하게 이루어지지 않을 수 있으며, 상기 배합량이 40 체적%를 초과하면 수지(62)의 상대적 양이 감소하여 접착 강도가 저하될 수 있다.

도전성 접착 필름(60)에 의해 전면 전극용 집전부(14)와 인터커넥터(20)가 접착된 상태에서, 도 3에 도시한 바와 같이 도전성 입자(64)는 전면 전극용 집전부(14) 및 인터커넥터(20) 중에서 적어도 하나와 직접 접촉하거나, 양쪽 모두와 직접 접촉할 수 있다. 이 경우, 도전성 입자(64)는 태빙 작업시에 가해지는 압력으로 인해 타원 형태로 변형될 수 있다.

이러한 구조에 따르면, 전면 전극용 집전부(14)로 이동한 전하는 도전성 입자(64)를 통해 인터커넥터(20)로 직접 전달되므로, 전류 흐름이 원활하게 이루어진다.

도시하지는 않았지만, 도전성 입자(64)와 전면 전극용 집전부(14) 사이 및 도전성 입자(64)와 인터커넥터(20) 사이에는 수지(62)가 위치할 수 있다.

이 경우 전면 전극용 집전부(14)로 이동한 전하는 도전성 입자(64)로 점프(jump)한 후 다시 인터커넥터(20)로 점프한다. 이때, 도전성 입자(64)로 점프한 전하는 이웃하는 도전성 입자(64)로 점프할 수도 있다. 따라서 전면 전극용 집전부(14)로 이동한 전하는 인터커넥터(20)로 이동한다.

전하가 인접한 도전성 입자(64)로도 점프할 수 있도록 하기 위해, 도전성 입자 사이의 간격을 적절히 설정할 수 있다. 도전성 입자 사이의 간격은 수지(62) 내에 분산된 도전성 입자의 개수 또는 크기를 적절히 조절하는 것에 따라 설정할 수 있다.

이하, 도 4 내지 도 7을 참조하여, 다양한 실시예에 따른 태양전지 패널의 조립 상태에 대해 설명한다.

먼저 도 4에 도시한 바와 같이, 인터커넥터(20)의 제1 선폭(W1), 도전성 접착 필름의 제2 선폭(W2), 전면 전극용 집전부(14)의 제3 선폭(W3)은 서로 동일하게 형성될 수 있다(W1=W2=W3).

이와는 달리, 도 5에 도시한 바와 같이 제1 선폭(W1) 및 제2 선폭(W2)은 서로 동일하게 형성되고, 제1 선폭(W1) 및 제2 선폭(W2)은 제3 선폭(W3)보다 크게 형성될 수 있다(W1=W2>W3).

이때, 제1 선폭(W1) 및 제2 선폭(W2)은 제3 선폭(W3)의 1.5배 이하로 형성될 수 있다. 그리고 도전성 접착 필름(60)의 일부분은 상기 기판의 표면, 즉 반사방지막(15)의 표면으로부터 일정한 거리(G)를 두고 전면 전극용 집전부(14)의 측면 일부에도 접착되며, 상기 일정한 거리(G)는 전면 전극용 집전부의 제3 두께(T3)의 0.1배 이상으로 형성될 수 있다.

이와는 달리, 도 6에 도시한 바와 같이 제1 선폭(W1)은 제2 선폭(W2) 및 제3 선폭(W3)보다 크게 형성될 수 있고, 제2 선폭(W2)과 제3 선폭(W3)은 동일하게 형성될 수 있다(W1>W2=W3).

이때, 제1 선폭(W1)은 제2 선폭(W2) 및 제3 선폭(W3)의 1.5배 이하로 형성될 수 있다.

이와는 달리, 도 7에 도시한 바와 같이 제1 선폭(W1)은 제2 선폭(W2)보다 크게 형성될 수 있고, 제2 선폭(W2)은 제3 선폭(W3)보다 크게 형성될 수 있다(W1>W2>W3).

이때, 제1 선폭(W1)은 제2 선폭(W2) 및 제3 선폭(W3)의 1.5배 이하로 형성되고, 도전성 접착 필름(60)의 일부분은 기판의 표면, 즉 반사방지막(15)의 표면으로부터 일정한 거리(G)를 두고 전면 전극용 집전부(14)의 측면 일부에도 접착된다. 도전성 접착 필름(60)의 일부분과 상기 기판의 표면 사이의 상기 일정한 거리(G)는 전면 전극용 집전부 두께(T3)의 0.1배 이상이다.

이하, 도 8을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 패널의 제조 방법을 설명한다.

본 실시예의 제조 방법은 크게, 도전성 접착 필름(60)을 집전부(14, 17)에 가(假)압착하는 가(假)압착 단계, 인터커넥터(20)를 도전성 접착 필름(60)에 정렬 및 가(假)고정하는 정렬 및 가(假)고정 단계, 및 인터커넥터(20)와 도전성 접착 필름(60) 및 집전부(14, 17)를 본(本)압착하는 본(本)압착 단계를 포함한다.

이때, 본 제조 방법의 중요한 특징은 본(本)압착 단계 이후의 도전성 접착 필름(60)이 도전성 금속(22)의 제1 선폭(W1)과 동일하거나 제1 선폭(W1)보다 작은 0.2㎜ 내지 2.0㎜의 제2 선폭(W2)을 유지하도록 본(本)압착하는 단계를 실시하는 것에 있다.

이에 대해 구체적으로 설명하면, 가(假)압착 단계는 도전성 접착 필름(60)을 위치 정렬한 상태에서 집전부(14, 17)에 1차적으로 압착하는 단계를 말하며, 60℃ 내지 120℃의 온도로 가열된 가열 툴(heating tool)(70)을 0.5㎫ 내지 1.5㎫의 압력으로 1초 내지 10초 동안 가압하는 것을 포함할 수 있다.

정렬 및 가(假)고정 단계는 집전부(14, 17)에 가(假)고정된 도전성 접착 필름(60)의 상부 표면에 위치하는 커버 필름(도시하지 않음)을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.

그리고 본(本)압착 단계는 140℃ 내지 200℃의 온도로 가열된 가열 툴(heating tool)(70')을 1.0㎫ 내지 5.0㎫의 압력으로 5초 내지 15초 동안 가압하는 것을 포함할 수 있다.

이러한 방법에 따라 태양전지 패널을 제조할 때, 인터커넥터(20)로는 0.2㎜ 내지 0.5㎜의 제1 선폭(W1) 및 240㎛ 이상의 제1 두께(T1)를 갖는 도전성 금속(22)을 포함하는 것을 사용할 수 있고, 이때, 도전성 접착 필름(60)으로는 0.2㎜ 내지 0.5㎜의 제2 선폭(W2) 및 10㎛ 내지 40㎛의 제2 두께(T2)를 갖는 것을 사용할 수 있다.

다른 예로, 인터커넥터(20)로는 0.5㎜ 내지 1.0㎜의 제1 선폭(W1) 및 170㎛ 내지 240㎛의 제1 두께(T1)를 갖는 도전성 금속(22)을 포함하는 것을 사용할 수 있고, 이때, 도전성 접착 필름(60)으로는 0.5㎜ 내지 1.0㎜의 제2 선폭(W2) 및 10㎛ 내지 40㎛의 제2 두께(T2)를 갖는 것을 사용할 수 있다.

또 다른 예로, 인터커넥터(20)로는 1.0㎜ 내지 1.5㎜의 제1 선폭(W1) 및 100㎛ 내지 170㎛의 제1 두께(T1)를 갖는 도전성 금속(22)을 포함하는 것을 사용할 수 있고, 도전성 접착 필름(60)으로는 1.0㎜ 내지 1.5㎜의 제2 선폭(W2) 및 10㎛ 내지 40㎛의 제2 두께(T2)를 갖는 것을 사용할 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.

10: 태양전지 11: 기판
12: 에미터부 13: 전면 전극
14: 전면 전극용 집전부 15: 반사방지막
16: 후면 전극 17: 후면 전극용 집전부
20: 인터커넥터 30a, 30b: 보호막
40: 투명 부재 50: 후면 시트
60: 도전성 접착 필름 62: 수지
64: 도전성 입자

Claims (14)

1. 기판, 및 상기 기판의 표면에 위치하는 복수의 전극부를 포함하는 복수의 태양전지들;
   제1 선폭으로 형성된 도전성 금속을 포함하고, 인접한 태양전지들을 전기적으로 연결하는 인터커넥터; 및
   수지 및 상기 수지 내에 분산된 복수의 도전성 입자를 포함하고, 상기 전극부와 인터커넥터 사이에 압착되어 상기 전극부와 인터커넥터를 전기적으로 연결하는 도전성 접착 필름
   을 포함하며,
   상기 도전성 접착 필름은 상기 전극부와 인터커넥터 사이에 압착된 상태에서 상기 제1 선폭과 동일하거나 제1 선폭보다 작은 제2 선폭을 유지하고, 상기 제2 선폭은 0.2㎜ 내지 2.0㎜이며,
   상기 도전성 금속의 제1 두께는 100㎛ 이상이고,
   상기 도전성 금속의 제1 두께는 상기 도전성 접착 필름의 제2 선폭이 작을수록 두껍게 형성되는 태양전지 패널.
2. 제1항에서,
   상기 도전성 금속의 제1 선폭 및 상기 도전성 접착 필름의 제2 선폭은 0.2㎜ 내지 0.5㎜이며, 상기 도전성 금속의 제1 두께는 240㎛ 이상인 태양전지 패널.
3. 제1항에서,
   상기 도전성 금속의 제1 선폭 및 상기 도전성 접착 필름의 제2 선폭은 0.5㎜ 내지 1.0㎜이고, 상기 도전성 금속의 제1 두께는 170㎛ 이상인 태양전지 패널.
4. 제1항에서,
   상기 도전성 금속의 제1 선폭 및 상기 도전성 접착 필름의 제2 선폭은 1.0㎜ 내지 1.5㎜이고, 상기 도전성 금속의 제1 두께는 100㎛ 이상인 태양전지 패널.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에서,
   상기 도전성 금속의 제1 선폭은 상기 전극부의 제3 선폭과 동일하거나 제3 선폭보다 크게 형성되는 태양전지 패널.
6. 제5항에서,
   상기 도전성 접착 필름의 압착 전 선폭은 상기 전극부의 제3 선폭과 동일하거나 제3 선폭보다 작게 형성되는 태양전지 패널.
7. 제5항에서,
   상기 전극부는 상기 기판의 표면에 위치하는 전면 전극용 집전부 또는 후면 전극용 집전부 중 적어도 하나를 포함하는 태양전지 패널.
8. 제5항에서,
   상기 도전성 입자는 상기 수지에 대해 10 체적% 내지 40 체적%의 함량으로 상기 수지 내에 분산되는 태양전지 패널.
9. 기판의 표면에 위치하는 복수의 전극부를 포함하는 복수의 태양전지를 전기적으로 연결하는 태양전지 패널의 제조 방법으로서,
   수지 및 상기 수지 내에 분산된 복수의 도전성 입자를 포함하는 도전성 접착 필름을 상기 전극부에 가(假)압착하는 가(假)압착 단계;
   제1 선폭으로 형성된 도전성 금속을 포함하는 인터커넥터를 상기 가압착된 도전성 접착 필름에 정렬 및 가(假)고정하는 정렬 및 가(假)고정 단계; 및
   상기 전극부와 인터커넥터가 상기 도전성 접착 필름에 의해 전기적으로 연결되도록 상기 인터커넥터와 도전성 접착 필름을 본(本)압착하는 본(本)압착 단계
   를 포함하며,
   상기 본(本)압착 단계 이후의 상기 도전성 접착 필름이 상기 제1 선폭과 동일하거나 제1 선폭보다 작은 0.2㎜ 내지 2.0㎜의 제2 선폭을 유지하도록 상기 본(本)압착하는 단계를 실시하고,
   상기 도전성 금속의 제1 두께는 100㎛ 이상으로 형성하며,
   상기 도전성 금속의 제1 두께는 상기 도전성 접착 필름의 제2 선폭이 작을수록 두껍게 형성하는 태양전지 패널의 제조 방법법.
10. 제9항에서,
    상기 본(本)압착 단계는 140℃ 내지 200℃의 온도로 가열된 가열 툴(heating tool)을 1.0㎫ 내지 5.0㎫의 압력으로 5초 내지 15초 동안 가압하는 것을 포함하는 태양전지 패널의 제조 방법.
11. 제10항에서,
    상기 가(假)압착 단계는 60℃ 내지 120℃의 온도로 가열된 가열 툴(heating tool)을 0.5㎫ 내지 1.5㎫의 압력으로 1초 내지 10초 동안 가압하는 것을 포함하는 태양전지 패널의 제조 방법.
12. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에서,
    0.2㎜ 내지 0.5㎜의 제1 선폭 및 240㎛ 이상의 제1 두께를 갖는 도전성 금속을 포함하는 인터커넥터와 0.2㎜ 내지 0.5㎜의 제2 선폭 및 10㎛ 내지 40㎛의 제2 두께를 갖는 도전성 접착 필름을 사용하는 태양전지 패널의 제조 방법.
13. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에서,
    0.5㎜ 내지 1.0㎜의 제1 선폭 및 170㎛ 이상의 제1 두께를 갖는 도전성 금속을 포함하는 인터커넥터와 0.5㎜ 내지 1.0㎜의 제2 선폭 및 10㎛ 내지 40㎛의 제2 두께를 갖는 도전성 접착 필름을 사용하는 태양전지 패널의 제조 방법.
14. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에서,
    1.0㎜ 내지 1.5㎜의 제1 선폭 및 100㎛ 이상의 제1 두께를 갖는 도전성 금속을 포함하는 인터커넥터와 1.0㎜ 내지 1.5㎜의 제2 선폭 및 10㎛ 내지 40㎛의 제2 두께를 갖는 도전성 접착 필름을 사용하는 태양전지 패널의 제조 방법.

Images