KR101652607B1 - 직렬 연결형 박막 태양광 모듈 및 박막 태양 전지의 직렬 연결 방법 - Google Patents

직렬 연결형 박막 태양광 모듈 및 박막 태양 전지의 직렬 연결 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 적어도 a) 구조화 라인(PR)에 의해 소정 영역으로 분할되는 이면 전극층(3), b) 이면 전극층(3) 상에 배열되고 구조화 라인(PA)에 의해 분할되는 광활성 반도체층(4), 및 c) 이면 전극층(3) 반대쪽의 광활성 반도체층(4) 상에 배열되고 구조화 라인(PF)에 의해 소정 영역으로 분할되는 전면 전극층(5)을 포함하고, 전면 전극층(5)의 영역은 구조화 라인(PA)에 의해 이면 전극층(3)의 인접한 영역에 직렬 연결로 전기적으로 연결되고, 광활성 반도체층(4)에서 생성되는 전류의 전면 전극층(5)을 통한 평균 경로 거리가 단축됨으로써 저항 손실이 저감되도록 구조화 라인(PR)에는 돌출부(7.10)와 가장자리(7.11)가 그리고 구조화 라인(PA)에는 돌출부(7.20)와 가장자리(7.21)가 서로에 대해 형성되는 직렬 연결형 박막 태양광 모듈(1)에 관한 것이다.

Description

직렬 연결형 박막 태양광 모듈 및 박막 태양 전지의 직렬 연결 방법{THIN FILM SOLAR MODULE HAVING SERIES CONNECTION AND METHOD FOR THE SERIES CONNECTION OF THIN FILM SOLAR CELLS}
본 발명은 직렬 연결형 박막 태양광 모듈과, 박막 태양광 모듈을 형성하기 위해 박막 태양 전지를 직렬 연결하는 방법에 관한 것이다.
태양광을 전기에너지로 직접 변환하는 광기전층 시스템은 잘 알려져 있다. 최대 가능 방사 수율을 갖는 하나 또는 복수의 반도전층에 의해 입사 방사선이 전류로 직접 변환되도록 광기전층의 재료와 배열이 편성된다. 대면적의 광기전층 시스템은 "태양 전지"로 지칭된다.
태양 전지는 어떤 경우든 반도체 재료를 포함한다. 적절한 기계적 안정성을 제공하는 캐리어 기판을 필요로 하는 태양 전지는 "박막 태양 전지"로 지칭된다. 물리적 특성과 기술적 취급 특성으로 인해 비정질, 미세형태(micromorphous) 또는 다결정질 규소, 카드뮴 텔루라이드(CdTe), 갈륨 아세나이드(GaAs), 구리-인듐-(갈륨)-셀레나이드 설파이드(Cu(In,Ga)(S,Se)2), 구리-아연-주석-설포셀레나이드(케스터라이트 군 CZTS) 및 유기 반도체로 구성되는 박막 시스템이 태양 전지용으로 특히 적합하다. 5원형(pentenary) 반도체(Cu(In,Ga)(S,Se)2)는 흔히 CIS(구리-인듐-디셀레나이드 또는 -설파이드) 또는 CIGS(구리-인듐-갈륨-디셀레나이드, 구리-인듐-갈륨-디설파이드 또는 구리-인듐-갈륨-디설포셀레나이드)로 지칭되는 칼코피라이트 반도체 군에 속한다. 약칭 CIGS에서, S는 셀렌, 황 또는 두 황족원소(chalcogen)의 혼합물을 나타낼 수 있다.
공지된 박막 태양 전지용 캐리어 기판은 무기 유리, 폴리머, 금속 또는 금속 합금을 함유하며, 층 두께와 재료의 특성에 따라서는 강성 판이나 가요성 필름으로서 구성될 수 있다. 광범위하게 입수가능한 캐리어 기판과 간단한 모놀리식 직렬 연결로 인해, 대면적 박막 태양 전지 장치를 경제적으로 생산할 수 있다.
복수의 태양 전지의 전기 회로는 광기전 모듈 또는 태양광 모듈로 지칭된다. 태양 전지의 회로는 공지된 내후성 구조물 내에서 환경적 영향으로부터 항구적으로 보호된다. 통상적으로는, 저철분 소다 석회 유리와 접착 촉진 폴리머 필름이 태양 전지에 연결되어 내후성 광기전 모듈을 형성한다. 광기전 모듈은 연결 소켓을 통해 다중 광기전 모듈 회로로 합체될 수 있다. 광기전 모듈 회로는 공지된 전력 전자기기를 통해 공공 공급망 또는 자체 전기에너지 공급기에 연결된다.
박막 태양광 모듈의 직결 연결에서는, 일체형 직렬 연결이 일반적으로 사용된다. 일체형 직렬 연결에서, 활성 전지 영역은 각각 개별 박막 태양 전지에 해당하는 종방향 스트립으로 분할된다. 개별 박막 태양 전지의 종방향 가장자리는 각각의 인접 셀과 직렬로 연결된다. 이면 전극층, 광활성 반도체층 및 전면 전극층은 구조화 라인(PR, PA, PF)에 의해 분할되며, 제1 영역의 이면 전극층은 제2 구조화 라인(PA)을 통해 인접 영역의 전면 전극층에 연결된다.
개별 박막 태양 전지의 효율도가 태양 전지의 폭이 증가함에 따라 하락한다는 것이 현실에서 입증되었다. 사용되는 전지 구조에 따라 다르지만, 태양광 모듈의 손실을 제한하기 위해서는 개별 태양 전지의 폭은 CIS 태양광 모듈의 경우에는 대략 1 cm, 비정질 규소 태양광 모듈의 경우에는 대략 1 cm 내지 1.5 cm를 초과해서는 안 된다. 보다 큰 폭을 갖는 개별 태양 전지로 구성된 박막 태양광 모듈은 낮은 전압과 비교적 높은 전류로 인해 특정 용례, 예컨대 배터리의 충전에 유리하다.
본 발명의 목적은 개별 박막 태양 전지의 폭이 확대되어(모듈 면적당 직렬 연결된 개별 태양 전지의 개수가 감소하여) 보다 높은 효율도를 갖는 개선된 박막 태양광 모듈을 제공하는 데 있다.
본 발명의 목적은 청구항 제1항에 따른 직렬 연결형 박막 태양광 모듈에 의해 본 발명에 따라 달성된다. 바람직한 실시예는 하위 청구항을 통해 제시된다.
본 발명은 박막 태양광 모듈을 형성하기 위해 박막 태양 전지를 직렬 연결하는 방법을 추가로 포함한다.
본 발명에 따른 방법의 용도는 다른 청구항에서 제시된다.
개별 박막 태양 전지는 실질적으로 세 개의 층, 즉 태양광에 대면하지 않는 측의 이면 전극층, 전면 전극층 및 이들 사이의 광활성 반도체층으로 구성된다. 태양광의 입사에 의해 생성되는 전류의 흐름은 전면 전극층의 세 구조화 라인(PR, PA, PF)에 수직한 태양 전지의 내부에 수집되고 제2 구조화 라인(PA)으로 전도되며, 이로부터 인접 셀의 이면 전극층으로 하향으로 전달된다.
본 구성의 기본적 특징은 전면 전극층 내부의 전류 밀도가 직렬 연결의 방향으로 급격히 증가하거나 이면 전극층의 전류 밀도가 감소한다는 것이다. 대개 고도전성 금속으로 제조되는 이면 전극층에 비해, 전면 전극층은 적어도 2배만큼 낮지만 대개는 적어도 10배 내지 100배 만큼 낮은 전도도를 가진다. 이는 전면 전극층의 높은 광 투명도 요건으로 인한 것인데, 이는 전면 전극이 얇으면서도 너무 과도하게 도핑되지 않는 경우에만 가능하다. 전면 전극의 낮은 전도도로 인해 상당한 저항 손실이 발생하는데, 이는 태양 전지에 대해 횡방향으로 비선형적으로 증가한다. 확실히 저항 손실은 태양 전지의 폭이 급격히 감소함에 따라 저감되지만, 구조화 라인(PR, PA, PF)의 수와 이와 관련된 표면의 광기전 비활성 부분이 증가함으로 인해 활성면의 손실이 증가한다. 태양광 모듈의 폭이 일정하게 주어질 경우, 개별 태양 전지의 수와 이에 따른 태양광 모듈의 전체 전압은 대폭 변경될 수 없다. 따라서 광활성 반도체층과 전면 전극의 광전자적 특성이 일정하게 주어질 경우, 전지의 최적 폭(wopt)은 상당히 좁은 한도 내로 고정된다.
본 발명에 따른 문제의 해법은 대개는 전면 전극층에 의해 수행되어야 하는 전류 흐름의 지지 역할을 수행하기 위해 금속성 이면 전극층의 충분히 이용가능한 전도도를 사용하는 데 있다. 이를 위해, 개별 태양 전지의 형상은 정확한 직사각형으로 구현되는 대신에 일측 종방향 가장자리에 돌출부를 가지는데, 전류의 흐름은 특수 성형에 의해 제조되는 제2 구조화 라인(PA)을 통해 전면 전극층에서 이면 전극층으로 인계된다. 따라서 전류 수집을 위해 요구되는 전면 전극층 내의 평균 경로 거리가 단축될 수 있다. 이로 인해 직렬 저항 손실이 저감되고 박막 태양광 모듈의 전기적 특성 설계시 새로운 자유도가 발생한다. 기판의 포맷이 일정하게 주어질 경우, 개별 태양 전지의 수효 및 태양광 모듈의 전압/전류비가 사실상 자유롭게 선택될 수 있다. 특히, 광기전 모듈을 사용하는 배터리 충전 용례에 있어 이들 사항은 중대한 전제 조건이다. 그러나 다른 용례에 있어서도 예컨대 대형 광기전 시스템 내부에 직렬 연결된 태양 전지의 체인을 보다 길게 구성할 수 있으려면 저전압 고전류 모듈을 사용하는 것이 유리하다.
이에 따라, 기판 상에 형성되는 본 발명에 따른 직렬 연결형 박막 태양광 모듈은 적어도,
● 구조화 라인(PR)에 의해 분할되는 이면 전극층,
● 이면 전극층 상에 배열되고 구조화 라인(PA)에 의해 분할되는 광활성 반도체층, 및
● 이면 전극층 반대쪽의 광활성 반도체층 상에 배열되고 구조화 라인(PF)에 의해 분할되는 전면 전극층
을 포함한다.
서로 인접한 개별 전지의 전면 전극과 이면 전극의 전기적 연결은 구조화 라인(PA)을 통해 이루어진다. 또한 광활성 반도체층에서 생성되는 전류의 전면 전극층을 통한 평균 경로 거리가 단축되도록 구조화 라인(PR)에는 돌출부와 가장자리가 그리고 구조화 라인(PA)에는 돌출부와 가장자리가 서로에 대해 형성된다.
본 발명의 맥락에서, "가장자리"는 돌출부를 포함하지 않는 구조화 라인(PA, PR, PF)의 구역이다.
본 발명에 따른 박막 태양광 모듈은 소위 "기판 구성" 또는 소위 "상판(superstrate) 구성"으로 구조화될 수 있다. 양 구성에서, 구조물은 절연성 판형상 재료 상의 복수의 얇은 반도전성 금속층으로 구성된다.
직렬 연결 및 기판 구성을 취하는 본 발명에 따른 박막 태양광 모듈의 유리한 실시예는, 적어도
● 기판 상에 배열되고 구조화 라인(PR)에 의해 분할되는 이면 전극층,
● 이면 전극층 상에 배열되고 구조화 라인(PA)에 의해 분할되는 광활성 반도체층, 및
● 광활성 반도체층 상에 배열되는 전면 전극층
을 포함하고, 적어도 전면 전극층은 구조화 라인(PF)에 의해 소정 영역으로 분할되고 제1 영역의 전면 전극층은 제2 영역의 이면 전극층에 직렬 연결되며,
광활성 반도체층에서 생성되는 전류의 전면 전극층을 통한 평균 경로 거리가 단축되도록 구조화 라인(PR)에는 돌출부와 가장자리가 그리고 구조화 라인(PA)에는 돌출부와 가장자리가 서로에 대해 형성된다.
본 발명에 따른 박막 태양광 모듈의 바람직한 실시예에서, 전면 전극층과 광활성 반도체층은 구조화 라인(PF)에 의해 소정 영역으로 분할된다.
기판은 예컨대 광 투과율이 비교적 낮은 유리로 제조되는데, 수행되는 공정 단계에 대해 바람직한 안정성과 불활성 거동을 갖는 다른 전기 절연재를 사용하는 것도 동등하게 가능하다.
고도전성 이면 전극층은 예컨대 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 구리(Cu) 또는 티타늄(Ti)과 같은 금속을 함유하며, 예컨대 기상 증착이나 자계 보조 캐소드 스퍼터링에 의해 기판에 적용될 수 있다. 이면 전극층은 제1 구조화 라인(PR)에 의해 분할된다.
구조화 라인(PR)을 또한 충전하는 광활성 반도체층은 이면 전극층 상에 배열된다. 박막 태양 전지의 제조에 적절한 것이라면 어떤 층 구조물이든 광활성 반도체층으로서 적절하다. 이런 층 구조는 바람직하게는 상이한 도핑 농도를 갖는 비정질, 미세형태 또는 다결정질 규소, 카드뮴 텔루라이드(CdTe), 갈륨 아세나이드(GaAs), 구리-아연-주석-설포셀레나이드(CZTS), 유기 반도체 또는 구리-인듐-(갈륨)-셀레나이드-설파이드(Cu(In,Ga)(S,Se)2)을 함유한다. 광활성 반도체층은 적어도 구조화 라인(PA)에 의해 분할되지만 구조화 라인(PF)에 의해서도 분할될 수 있다.
입사 태양광이 약간만 약화되도록 태양 전지의 스펙트럼 감도 범위 내의 방사선에 대해 상당히 투명한 적어도 하나의 전면 전극층이 광활성 반도체층 상에 배열된다. 전면 전극층은 광활성 반도체층의 구조화 라인(PA)을 또한 충전하며, 이로써 제1 영역의 전면 전극층이 제2 영역의 이면 전극층에 직렬 연결로 연결된다.
전면 전극층은 바람직하게는 투명한 도전성 금속 산화물층, 특히 산화아연(ZnO), 알루미늄 도핑 산화아연(ZnO:Al), 붕소 도핑 산화아연(ZnO:B), 인듐 도핑 산화아연(ZnO:In), 갈륨 도핑 산화아연(ZnO:Ga), 불소 도핑 산화주석(SnO2:F), 안티몬 도핑 산화주석(SnO2:Sb) 또는 인듐 주석 산화물(ITO)을 함유한다. 전면 전극층은 예컨대 기상 증착, 화학 기상 증착(CVD) 또는 자계 보조 캐소드 스퍼터링에 의해 광활성 반도체층에 적용될 수 있다. 전면 전극의 퇴적 전에 (예컨대 Ⅱ-Ⅵ 또는 Ⅲ-Ⅴ 반도체로 제조되는) 얇은 버퍼층이 광전자적 특성을 향상시키기 위해 추가로 적용될 수도 있다.
기판 구성을 취할 경우, 전면 전극층, 그리고 선택적으로는 광활성 반도체층도 구조화 라인(PF)에 의해 분할되며 이로써 박막 태양광 모듈의 개별 박막 태양 전지가 서로 직렬 연결된다.
상판 구성으로 직렬 연결된 본 발명에 따른 박막 태양광 모듈의 유리한 실시예는, 적어도
● 투명 기판 상에 배열되고 구조화 라인(PF)에 의해 분할되는 전면 전극층,
● 전면 전극층 상에 배열되고 구조화 라인(PA)에 의해 분할되는 광활성 반도체층, 및
● 광활성 전극층 상에 배열되는 이면 전극층
을 포함하고, 적어도 이면 전극층은 구조화 라인(PR)에 의해 소정 영역으로 분할되고 제1 영역의 이면 전극층은 제2 영역의 전면 전극층에 직렬 연결되며,
광활성 반도체층에서 생성되는 전류의 전면 전극층을 통한 평균 경로 거리가 단축되도록 구조화 라인(PR)에는 돌출부와 가장자리가 그리고 구조화 라인(PA)에는 돌출부와 가장자리가 서로에 대해 형성된다.
상판 구성의 실시예는 태양광에 대면하지 않는 투명 기판의 표면의 층 구조물에 의해 실현된다. 투명 기판은 예컨대 저철분 초백색(extra white) 유리로 제조되지만 수행되는 공정 단계에 대해 안정성과 비활성 거동을 갖는 여타의 전기 절연성 광 투명 재료를 사용하는 것도 동등하게 가능하다.
본 발명에 따른 박막 태양광 모듈의 이 실시예에서, 전면 전극층은 구조화 라인(PF)에 의해 분할되고 광활성 반도체층은 제2 구조화 라인(PA)에 의해 분할되며 적어도 이면 전극층, 그리고 선택적으로는 인접한 흡수층도 제3 구조화 라인(PR)에 의해 분할된다. 이 경우 개별 박막 태양 전지의 직렬 연결은 제1 영역의 이면 전극층이 제2 영역의 전면 전극층에 연결됨으로써 이루어진다.
본 발명에 따른 박막 태양광 모듈에서는, 광활성 반도체층에서 생성되는 전류의 전면 전극층을 통한 평균 경로 거리가 단축되도록 구조화 라인(PR)에는 돌출부와 가장자리가 그리고 구조화 라인(PA)에는 돌출부와 가장자리가 서로에 대해 형성된다.
광활성 반도체층에서 생성되는 전류는 전면 전극층에 의해 수집되고, 직렬 연결된 다음 박막 태양 전지의 이면 전극층으로 제2 구조화 라인(PA)을 통해 전달된다. 제2 구조화 라인(PA)의 돌출부로 인해 전류는 더 이상 박막 태양 전지의 종방향 또는 직렬 연결 방향에 평행한 직선 경로로 전면 전극층을 통해 흐르지 않고, 대신에 저항이 최소인 경로를 따라가게 된다. 제2 구조화 라인(PA)의 돌출부에 의해, 전면 전극층의 다양한 영역의 제2 구조화 라인(PA)까지의 평균 거리가 단축된다. 따라서 광활성 반도체층에서 생성되는 전류의 전면 전극층을 통한 평균 경로 거리가 단축되고 전면 전극층을 통한 평균 저항이 저감된다. 전류는 구조화 라인(PA)을 통해 전기 도전성이 보다 우수한 이면 전극층으로 안내된다. 이로 인해 박막 태양 전지의 총 저항이 낮아진다.
본 발명에 따른 박막 태양광 모듈의 유리한 실시예에서는, 구조화 라인(PF)도 유사한 돌출부와 가장자리를 갖추어 형성된다. 이 조치에 의해 제2 구조화 라인(PA)과 인접 제3 구조화 라인(PR) 사이의 광기전 비활성 영역이 감소하여 개별 박막 태양 전지의 광기전 활성 영역이 확대될 수 있다.
본 발명에 따른 박막 태양광 모듈의 다른 유리한 실시예에서는, 구조화 라인(PR), 구조화 라인(PA, PR) 또는 구조화 라인(PR, PA, PF)의 돌출부가 테이퍼형으로 뾰족하게 형성된다.
본 발명에 따른 박막 태양광 모듈의 다른 유리한 실시예에서는, 적어도 구조화 라인(PR)의 돌출부, 그리고 선택적으로는 구조화 라인(PA 및/또는 PF)의 돌출부가 삼각형으로 형성된다.
본 발명에 따른 박막 태양광 모듈의 다른 유리한 실시예에서는, 구조화 라인(PA)의 돌출부가 선형 또는 직사각형으로 형성된다. 본 구조화 라인(PA) 실시예는 실행하기가 기술적으로 특히 간단하다.
본 발명에 따른 박막 태양광 모듈의 다른 유리한 실시예에서는, 인접한 구조화 라인(PR, PA, PF)의 돌출부가 서로 적어도 대략 평행하게 형성된다. 이로써 구조화 라인(PF, PA, PR) 사이의 광기전 비활성 영역이 감소하고 각각의 개별 박막 태양 전지의 광기전 활성 영역이 확대된다. 구조화 라인(PR, PA 및 선택적으로는 PF)의 돌출부는 동일한 방향으로(예컨대 구조화 라인의 길이방향에 수직하게) 겨냥되고, 즉, 구조화 라인은 각각의 경우 동일한 방향으로(예컨대 길이방향에 수직하게) 돌출된다. 따라서 구조화 라인(PR, PA 및 선택적으로는 PF)에는 정렬된 돌출부가 마련된다.
광활성 반도체층에서 생성되는 전류(이하 "광전류"로도 지칭됨)의 전면 전극층 을 통한 평균 경로 거리는 바람직하게는 최적 전지 폭(wopt) 이하이다.
서두에서 이미 설명한 바와 같이, 개별 박막 태양 전지의 효율도가 태양 전지 폭의 증가에 따라 하락한다는 것이 실행시 입증되었다. 이는 무엇보다도 전지 폭에 비례하여 증가하는 옴(ohm) 저항으로 인한 것인데, 이는 주로 투명 전면 전극의 제한된 전도도에 기인한다. 역으로, 전지 폭이 감소하면 구조화 라인을 위해 요구되는 광전자적 비활성 영역의 상대 비율이 증가한다. 종래의 직렬 연결에서는, 이들 두 상반되는 효과에 기인하는 최적 전지 폭(wopt)은 각각의 태양 전지의 전압과 광전류 밀도에 실질적으로 좌우된다. 실험에서 입증된 바와 같이, 약 0.5 V의 개방 전류 전압과 비교적 높은 광전류 밀도를 갖는 CIS 또는 CIGS-박막 태양광 모듈의 최적 전지 폭(wopt)은 예컨대 5 mm 내지 10 mm, 바람직하게는 4.5 mm 내지 6.5 mm이다. 예컨대 약 0.9 V의 개방 전류 전압을 갖는 비정질 규소 태양 전지와 같이 높은 개방 전류 전압과 비교적 낮은 광전류 밀도를 갖는 태양 전지의 경우, 최적 전지 폭(wopt)은 예컨대 7 mm 내지 15 mm, 바람직하게는 7.5 mm 내지 10.5 mm이다.
본 발명에 따른 박막 태양광 모듈의 다른 유리한 실시예에서, 구조화 라인(PR)의 돌출부는 최적 전지 폭(wopt) 이하인 인접 전지의 구조화 라인(PF)으로부터의 최소 거리(d)에 형성된다. 거리(d)와 관련된 구조화 라인(PF)은 가장 가까운 구조화 라인(PA)에 대면하지 않는 측에 위치한다(명확성을 위해 예컨대 도 4 참조). 관련 구조화 라인(PF)은 직렬 연결된 이전 박막 태양 전지의 전면 전극층을 한정한다.
본 발명에 따른 박막 태양광 모듈의 유리한 실시예에서, 돌출부는 구조화 라인을 따라 소정 거리(a)에 형성되는데, 거리(a)는 wopt의 거리의 2배 이하이다. 이는 두 개의 돌출부 사이에 생성되는 광전류가 구조화 라인(PA)을 통해 이면 전극에 도달하기 위해서는 최적 전지 폭(wopt) 이하인 경로를 이동해야 한다는 특별한 장점을 가진다.
본 발명에 따른 박막 태양광 모듈의 다른 유리한 실시예에서, 이면 전극층은 전면 전극층보다 적어도 10배만큼 낮은 전기 면저항, 바람직하게는 적어도 100배만큼 낮은 전기 면저항을 갖는다. 이로써 이면 전극의 구조화 라인(PR)의 돌출부의 기저폭(bPR)을 저감하는 것이 가능해진다. 기저폭(bPR)의 저감으로 인해 광기전 비활성 영역이 감소하고 따라서 효율도가 증가하게 된다.
본 발명의 추가 양태는 소위 기판 구성으로 박막 태양광 모듈을 제조하고 직렬 연결하기 위한 방법으로서,
a) 이면 전극층을 기판 상에 퇴적시키고 제1 구조화 라인(PR)으로 이면 전극층을 분할하는 단계,
b) 광활성 반도체층을 이면 전극층 상에 퇴적시키고 제2 구조화 라인(PA)으로 광활성 반도체층을 분할하는 단계,
c) 전면 전극층을 광활성 반도체층 상에 퇴적시키고, 제3 구조화 라인(PF)으로 전면 전극층과 광활성 반도체층을 소정 영역으로 분할하고, 제1 영역의 전면 전극층을 제2 영역의 이면 전극층에 직렬 연결하는 단계
를 포함하고,
광활성 반도체층에서 생성되는 전류의 전면 전극층을 통한 평균 경로 거리가 단축되도록 제1 구조화 라인(PR)에는 돌출부와 가장자리가 그리고 제2 구조화 라인(PA)에는 돌출부와 가장자리가 서로에 대해 형성되는 방법을 포함한다.
본 발명의 추가 양태는 소위 상판 구성으로 박막 태양광 모듈을 제조하고 직렬 연결하기 위한 방법으로서,
a) 전면 전극층을 투명 기판 상에 퇴적시키고 제1 구조화 라인(PF)으로 전면 전극층을 분할하는 단계,
b) 광활성 반도체층을 전면 전극층 상에 퇴적시키고 제2 구조화 라인(PA)으로 광활성 반도체층을 분할하는 단계,
c) 이면 전극층을 광활성 반도체층 상에 퇴적시키고, 제3 구조화 라인(PR)으로 이면 전극층과 광활성 전극층을 소정 영역으로 분할하고, 제1 영역의 이면 전극층을 제2 영역의 전면 전극층에 직렬 연결하는 단계
를 포함하고,
광활성 반도체층에서 생성되는 전류의 전면 전극층을 통한 평균 경로 거리가 단축되도록 제1 구조화 라인(PR)에는 돌출부와 가장자리가 그리고 제2 구조화 라인(PA)에는 돌출부와 가장자리가 서로에 대해 형성되는 방법을 포함한다.
본 발명의 추가 양태는 박막 태양광 모듈, 특히 비정질, 미세형태 또는 다결정질 규소, 카드뮴 텔루라이드(CdTe), 갈륨 아세나이드(GaAs), 구리-아연-주석-설포셀레나이드(CZTS)와 같은 케스터라이트 기재 반도체, 구리-인듐-(갈륨)-셀레나이드-설파이드(Cu(In,Ga)(S,Se)2)와 같은 칼코피라이트 기재 반도체 또는 유기 반도체로 제조된 박막 태양광 모듈을 제조하고 직렬 연결하기 위한 본 발명에 따른 방법의 용도를 포함한다.
이하, 도면과 예를 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 도면은 완벽히 일정 비례로 작성되어 있지는 않다. 본 발명은 도면에 의해 어떤 제한도 받지 않는다.
도 1은 두 개의 직렬 연결된 박막 태양 전지를 구비한 본 발명에 따른 박막 태양광 모듈의 예시적인 실시예의 개략적인 단면도이다.
도 2는 도 1의 단면선 A-A'을 따라 취한 단면도이다.
도 3은 두 개의 직렬 연결된 박막 태양 전지를 통한 전류 흐름의 개략도이다.
도 4는 본 발명에 따른 박막 태양광 모듈의 구조화 라인(PR, PA, PF)의 연속체의 개략도이다.
도 5는 본 발명에 따른 박막 태양광 모듈의 구조화 라인(PR, PA, PF)의 대안적인 실시예의 개략도이다.
도 6은 본 발명에 따른 박막 태양광 모듈의 구조화 라인(PR, PA, PF)의 대안적인 실시예의 개략도이다.
도 7은 본 발명에 따른 박막 태양광 모듈의 구조화 라인(PR, PA, PF)의 대안적인 실시예의 개략도이다.
도 8은 본 발명에 따른 박막 태양광 모듈의 구조화 라인(PR, PA, PF)의 대안적인 실시예의 개략도이다.
도 9는 본 발명에 따른 박막 태양광 모듈의 대안적인 예시적 실시예(상판 구조)의 개략적인 단면도이다.
도 10은 본 발명에 따른 박막 태양광 모듈의 구조화 라인(PR, PA, PF)의 연속체의 개략도이다.
도 11은 본 발명에 따른 방법의 상세한 순서도이다.
도 12는 본 발명에 따른 방법의 대안적인 실시예의 상세한 순서도이다.
도 1은 참조번호 1로 일괄 표기되는 박막 태양광 모듈을 도시한다. 박막 태양광 모듈(1)은 복수의 직렬 연결된 태양 전지(1.1, 1.2)를 일체화된 형태로 포함하는데, 이들 태양 전지 중 두 개가 도 1에 도시되어 있다. 도 2는 도 1의 단면선 A-A'를 따라 취한 단면도를 도시한다. 방향(L)은 길이방향 또는 구조화 라인에 평행한 방향을 나타내고, 방향(Q)은 박막 태양광 모듈(1)의 구조화 라인에 수직한 횡방향을 나타낸다.
박막 태양광 모듈(1)은 소위 기판 구성에 대응하는 구조물을 가진다. 즉, 박층으로 제조되는 층 구조물(10)이 적용되는 전기 절연성 기판(2)을 가진다. 층 구조물(10)은 기판(2)의 광 입사측 표면(Ⅲ)에 배열된다. 이 경우 기판(2)은 예컨대 (필수적이진 않지만) 비교적 낮은 광 투과율을 가질 수 있는 유리로 제조된다.
층 구조물(10)은 기판(2)의 표면(Ⅲ)에 배열되는 이면 전극층(3)을 포함한다. 이면 전극층(3)은 구조화 라인(PR)에 의해 분할된다. 이면 전극층(3)은 예컨대 몰리브덴(Mo)과 같은 불투명 금속을 함유하며 예컨대 기상 증착이나 자계 보조 캐소드 스퍼터링에 의해 기판(2)에 적용될 수 있다. 이면 전극층(3)은 100 nm 내지 600 nm, 예컨대 500 nm의 층 두께를 가진다. 이면 전극층(3)은 1 ohm/square 내지 0.01 ohm/square, 예컨대 0.1 ohm/square의 전기 면저항을 가진다.
이면 전극층(3) 상에는 광활성 반도체층(4)이 퇴적된다. 광활성 반도체층(4)은 구조화 라인(PA)에 의해 분할된다. 광활성 반도체층(4)은 예컨대 그 밴드갭이 바람직하게는 태양광의 최대 가능 비율을 흡수할 수 있는 도핑된 반도체를 함유한다. 광활성 반도체층(4)은 예컨대 흡수층(4.1)과 버퍼층(4.2)을 포함한다. 흡수층(4.1)은 예컨대 p-도전성 칼코피라이트 반도체, 예컨대 Cu(In,Ga)(S,Se)2 군의 화합물을 함유한다. 흡수층(4.1)은 예컨대 0.5 ㎛ 내지 5 ㎛, 예컨대 대략 2 ㎛의 층 두께를 가진다.
이 경우 버퍼층(4.2)은 예컨대 카드뮴 설파이드(CdS)의 단층과 진성 산화아연(i-ZnO)의 단층으로 제조된다(도 1에는 상세히 도시 안 됨).
전면 전극층(5)은 예컨대 스퍼터링에 의해 버퍼층(4.2) 상에 적용된다. 전면 전극층(5)은 구조화 라인(PA)도 충전하며, 이로써 제1 영역(6.1)의 전면 전극층(5)과 제2 영역(6.2)의 이면 전극층(3) 사이에 전기적 라인 연결부가 형성된다. 입사 태양광이 약간만 약화되도록 전면 전극층(5)은 가시 스펙트럼 범위의 방사선에 대해 투명하다("창(window) 전극"). 투명 전면 전극층(5)은 예컨대 도핑된 금속 산화물, 예컨대 n-도전성 알루미늄(Al) 도핑 산화아연(ZnO:Al) 계열이다. 이런 전면 전극층(5)은 일반적으로 TCO-층(TCO=투명 도전성 산화물)으로 지칭된다. 이종접합(즉, 반대 유형의 도전성을 갖는 층들의 연속체)이 버퍼층(4.2) 및 흡수층(4.1)과 더불어 전면 전극층(5)에 의해 형성된다. 버퍼층(4.2)은 흡수층(4.1)의 반도전 재료와 전면 전극층(5)의 재료 사이의 전기적 적응을 초래할 수 있다. 전면 전극층(5)은 100 nm 내지 2000 nm, 예컨대 1000 nm의 층 두께를 가진다. 전면 전극층(5)은 5 ohm/square 내지 20 ohm/square, 예컨대 10 ohm/square의 면저항을 가진다. 전면 전극층(5)과 광활성 반도체층(4)은 구조화 라인(PF)에 의해 개별 박막 태양 전지(1.1, 1.2)로 분할된다.
환경적 영향으로부터의 보호를 위해, 예컨대 폴리머로 제조되고 층 구조물(10)을 캡슐화하는 역할을 하는 접착층(8)이 전면 전극층(5)에 적용된다. 기판(2)의 광입사측 표면(Ⅲ)과 투명 기판(9)의 광출사측 표면(Ⅱ)은 접착층(8)에 의해 서로 고정 접합된다. 접착층(8)은 예컨대 가열을 통해 변형가능해지고 냉각시 기판(2)과 투명 기판(9)을 서로 고정 접합하는 열가소성 접착제층이다. 캡슐화에 적절한 접착층(8)의 예로는 폴리비닐 부티랄(PVB) 필름이나 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA) 필름이 있다. 폴리비닐 부티랄(PVB) 또는 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA) 필름은 예컨대 1 mm의 두께를 가진다.
투명 기판(9)은 예컨대 저철분 초백색 유리로 제조되지만 수행되는 공정 단계에 대해 바람직한 안정성과 불활성 거동을 갖는 다른 전기 절연재를 사용하는 것도 동등하게 가능하다.
도 1과 도 2에 상세히 도시되어 있지는 않지만, 기판(2)과 투명 기판(9) 사이의 주변 가장자리 간극은 수분에 대한 방벽 역할을 하는 밀봉제로 밀봉될 수 있다. 밀봉에 의해 수분의 출입이 억제되어 박막 태양광 모듈(1)의 장기 안정성이 향상되며 층 구조물(10)의 다양한 층의 부식을 저감한다. 적절한 밀봉제의 예로는 폴리이소부틸렌(PIB)이 있다.
도 3은 두 개의 직렬 연결된 박막 태양 전지(1.1, 1.2)를 통한 전류의 흐름을 도시한다. 광활성 반도체층(4)에서 생성되는 전류는 제1 영역(6.1)의 전면 전극층(5)에 수집되고 전류 경로(11)를 따라 구조화 라인(PA)으로 전도된다. 전류는 구조화 라인(PA)을 통해 제2 영역(6.2)의 이면 전극층(2)으로 전도된다.
본 명세서에 제시된 예에서, 박막 태양광 모듈(1)의 형성된 양(+) 전압 연결부와 형성된 음(-) 전압 연결부 둘 다는 이면 전극층(3)을 통해 안내되고 이면 전극층에서 전기적으로 접촉한다. 본 발명에 따른 박막 태양광 모듈(1)은 예컨대 약 100 개의 직렬 연결된 박막 태양 전지(1.1, 1.2)를 포함하며, 약 50 V의 개방 전류 전압을 가진다. 개별 박막 태양 전지의 폭(c)은 3 mm 내지 20 mm, 예컨대 10 mm이다.
도 4는 네 개의 직렬 연결된 영역(6.0, 6.1, 6.2, 6.3)의 구조화 라인(PR, PA, PF)의 연속체를 도시한다. 인접한 구조화 라인(PR) 사이의 거리와 인접한 구조화 라인(PA) 사이의 거리는 개별 박막 태양 전지(1.1, 1.2)의 폭(c)에 대응한다.
구조화 라인(PR)은 돌출부(7.10)를 가지고 구조화 라인(PA)은 돌출부(7.20)를 가진다. 인접한 구조화 라인(PR, PA)은 대략 평행하게 서로 가까이에 형성되거나 평행한 진로를 가진다. 구조화 라인(PR)의 돌출부(7.10) 사이의 거리와 구조화 라인(PA)의 돌출부(7.20) 사이의 거리는 각각의 경우 예컨대 12 mm이다. 이 거리는 6 mm인 최적 전지 폭(wopt)의 대략 2배에 대응한다. 돌출부(7.10) 사이에서, 구조화 라인(PR)은 가장자리(7.11)를 따라 길이방향(L)으로 형성된다. 돌출부(7.10)의 기저폭(bPR)은 예컨대 2 mm이다. 가장자리(7.11)의 길이(b1)는 예컨대 10 mm이다. 구조화 라인(PA)의 가장자리(7.20)의 길이(b2)는 예컨대 11 mm이다. 구조화 라인(PR)의 돌출부(7.10)에서 직렬 연결 방향(L)으로 상류에 위치한 인접 구조화 라인(PF)까지의 최소 거리(d)는 최적 전지 폭(wopt)에 대응하고 예컨대 6 mm이다. 이 실시예에서 구조화 라인(PF)은 돌출부 없이 구현되며 단지 하나의 연속하는 가장자리(7.31)만을 가진다. 돌출부(7.10, 7.20)는 각각의 경우 구조화 라인(PA, PR)의 길이방향(방향 L)에 수직하게(방향 Q를 따라) 돌출된다.
광활성 반도체층(4)에서 생성되는 전류의 전면 전극층(5)을 통한 전류 경로는 참조번호 11의 화살표로 표시되어 있다. 전류 경로(11)는 저항이 가장 낮은 경로를 따라 형성되며, 이로써 전면 전극층(5)을 통한 전류의 평균 경로 거리가 종래 기술에 따라 직렬 연결된 태양 전지에 비해 저감된다. 옴 저항이 높은 전면 전극층(5)으로부터 옴 저항이 낮은 이면 전측층(3)으로 전류 수송이 이전됨으로써 박막 태양 전지의 총 저항이 낮아진다.
도 5는 네 개의 직렬 연결된 영역(6.0, 6.1, 6.2, 6.3)의 구조화 라인(PR, PA, PF)의 대안적인 실시예를 개략적으로 도시한다. 구조화 라인(PF)은 돌출부(7.30)와 가장자리(7.31)를 갖추어 형성된다. 인접한 구조화 라인(PR, PA, PF)은 서로 대략 평행하게 형성되거나 평행한 진로를 가진다. 돌출부(7.10, 7.20, 7.30)는 각각의 경우 구조화 라인(PA, PR, PF)의 길이방향(방향 L)에 수직하게(방향 Q를 따라) 각각 돌출된다.
가장자리(7.31)의 길이(b3)는 예컨대 11 mm이다. 이로써 구조화 라인(PA)과 인접 구조화 라인(PF) 사이의 광기전 불활성 영역이 최소화되고 각각의 개별 박막 태양 전지(1.1, 1.2, 1.3)의 광기전 활성 영역이 확대된다.
도 6은 본 발명에 따른 박막 태양광 모듈(1)의 구조화 라인(PR, PA, PF)의 다른 대안적인 실시예를 개략적으로 도시한다. 구조화 라인(PA)의 돌출부(7.20)는 이 실시예에서는 선형으로 구성된다. 이 실시예에서 가장자리(7.21)의 길이(b2)는 돌출부(7.20) 사이의 거리에 대응한다.
도 7은 도 6의 예시적인 실시예의 변형을 도시한다. 두 인접 영역의 구조화 라인(PR)과 구조화 라인(PF) 사이의 거리(d)가 도 6에 비해 감소하고, 동시에 가장자리(7.11)의 길이(b1)가 증가하고 기저폭(bPR)이 감소한다.
도 8은 본 발명에 따른 박막 태양광 모듈(1)의 구조화 라인(PR, PA, PF)의 다른 대안적인 실시예를 개략적으로 도시한다. 구조화 라인(PR)의 돌출부(7.10)와 구조화 라인(PA)의 돌출부(7.20)는 둥글고 테이퍼형으로 뾰족하게 형성된다. 구조화 라인(PR)의 가장자리(7.11)의 길이(b1)와 구조화 라인(PA)의 가장자리(7.21)의 길이(b2)는 극단적인 경우에는 0일 수도 있으며, 그 결과 구조화 라인(PR, PA)은 단지 둥근 돌출부(7.10, 7.20)만으로 구성된다. 돌출부(7.20)의 둥근 형상으로 인해 전면 전극층(5) 내의 전류 경로(11)의 평균 경로 거리가 특히 효과적으로 단축될 수 있다.
도 9는 두 개의 직렬 연결된 박막 태양 전지(1.1, 1.2)를 구비한 본 발명에 따른 박막 태양광 모듈(1)의 대안적인 예시적 실시예의 단면을 개략적으로 도시한다. 박막 태양광 모듈(1)은 소위 "상판 구성"에 대응하는 구조를 가진다. 즉, 박층으로 제조되는 층 구조물(10)이 적용되는 투명 기판(9)을 가진다. 층 구조물(10)은 기판(9)의 광출사측 표면(Ⅱ)에 배열되고 구조화 라인(PF)에 의해 분할되는 전면 전극층(5)을 포함한다. 광활성 반도체층(4)이 전면 전극층(5) 상에 퇴적된다. 광활성 반도체층(4)은 구조화 라인(PA)에 의해 분할된다. 구조화 라인(PA)도 충전하는 이면 전극층(3)이 광활성 반도체층(4) 상에 배열된다. 이면 전극층(3)과 광활성 반도체층(4)은 구조화 라인(PR)에 의해 개별 박막 태양 전지(1.1, 1.2)로 분할된다. 개별 박막 태양 전지(1.1, 1.2)의 직렬 연결은 제1 영역(6.1)의 이면 전극층(3)을 제2 영역(6.1)의 전면 전극층(5)에 전기 도전적으로 연결하는 구조화 라인(PA)에 의해 수행된다. 기판(2, 9)과 층 구조물(10)의 재료와 재료 파라미터는 도 1에 도시된 기판 구성을 취하는 본 발명에 따른 박막 태양광 모듈(1)의 예시적인 실시예에 대응한다. 흡수층(4.1)은 예컨대 카드뮴 텔루라이드(CdTe)와 같은 p-도전성 흡수제를 함유한다.
도 10은 도 9에 예로서 도시된 상판 구성을 취하는 본 발명에 따른 박막 태양광 모듈의 구조화 라인(PR, PA, PF)의 연속체를 개략적으로 도시한다.
도 11은 기판 구성을 취하는 본 발명에 따른 박막 태양광 모듈(1)을 제조하고 직렬 연결하기 위한 본 발명에 따른 방법의 상세한 순서도를 나타낸다. 제1 단계 a)에서는, 이면 전극층(3)을 기판(2) 상에 퇴적시키고 구조화 라인(PR)으로 이면 전극층(3)을 분할한다. 제2 단계 b)에서는, 광활성 반도체층(4)을 이면 전극층(3) 상에 퇴적시키고 구조화 라인(PA)으로 광활성 반도체층(4)을 분할한다. 제3 단계 c)에서는, 전면 전극층(5)을 광활성 반도체층(4) 상에 퇴적시키고, 구조화 라인(PF)으로 전면 전극층(5)과 광활성 반도체층(4)을 소정 영역(6)으로 분할하고, 제1 영역(6)의 전면 전극층(5)을 제2 영역(6)의 이면 전극층(3)에 직렬 연결로 연결한다. 광활성 반도체층(4)에서 생성되는 전류의 전면 전극층(5)을 통한 평균 경로 거리가 단축되도록 구조화 라인(PR)에는 돌출부(7.10)와 가장자리(7.11)가 그리고 구조화 라인(PA)에는 돌출부(7.20)와 가장자리(7.21)가 서로에 대해 형성된다.
구조화 라인(PR, PA, PF)의 절개부는 예컨대 Nd:YAG 레이저에 의한 레이저 묘화나 예컨대 드로싱(drossing) 또는 스크래칭에 의한 가공과 같은 적절한 구조화 기술을 사용하여 형성된다.
도 12는 상판 구성을 취하는 본 발명에 따른 박막 태양광 모듈(1)을 제조하고 직렬 연결하기 위한 본 발명에 따른 방법의 대안적인 실시예의 상세한 순서도를 나타낸다. 제1 단계 a)에서는, 전면 전극층(5)을 투명 기판(9) 상에 퇴적시키고 구조화 라인(PF)으로 전면 전극층(5)을 분할한다. 제2 단계 b)에서는, 광활성 반도체층(4)을 전면 전극층(5) 상에 퇴적시키고 구조화 라인(PA)으로 광활성 반도체층(4)을 분할한다. 제3 단계 c)에서는, 이면 전극층(3)을 광활성 반도체층(4) 상에 퇴적시키고, 구조화 라인(PR)으로 이면 전극층(3)과 광활성 반도체층(4)을 소정 영역(6)으로 분할하고, 제1 영역(6)의 이면 전극층(3)을 제2 영역(6)의 전면 전극층(5)에 직렬 연결로 연결한다. 광활성 반도체층(4)에서 생성되는 전류의 전면 전극층(5)을 통한 평균 경로 거리가 단축되도록 돌출부(7.10)와 가장자리(7.11)를 갖춘 구조화 라인(PR)과 돌출부(7.20)와 가장자리(7.21)를 갖춘 구조화 라인(PA)이 서로에 대해 형성된다.
1: 박막 태양광 모듈
1.1, 1.2, 1.3: 박막 태양 전지
2: 기판
3: 이면 전극층
4: 광활성 반도체층
4.1: 흡수층
4.2: 버퍼층
5: 전면 전극층
6, 6.0, 6.1, 6.2, 6.3: 영역
7.10, 7.20, 7.30: 돌출부
7.11, 7.21, 7.31: 가장자리
8: 접착층
9: 투명 기판
10: 층 구조물
11: 전류 흐름, 전류 경로
a: 돌출부(7.10, 7.20, 7.30) 사이의 거리
b1: 가장자리(7.11)의 길이
b2: 가장자리(7.21)의 길이
b3: 가장자리(7.31)의 길이
BF: 전면 전극층(5)의 영역
bPR: 돌출부(7.100의 기저폭
BR: 이면 전극층(3)의 영역
c: 박막 태양 전지(1.1, 1.2, 1.3)의 폭
d: 거리
wopt: 최적 전지 폭
PR: 구조화 라인
PA: 구조화 라인
PF: 구조화 라인
Ⅱ: 투명 기판(9)의 광출사측 표면
Ⅲ: 기판(2)의 광입사측 표면
Q: 횡방향
L: 길이방향, 직렬 연결 방향
A-A': 단면선

Claims (14)

  1. 박막 태양 전지가 직렬 연결된 박막 태양광 모듈로서,
    적어도
    구조화 라인(PR)에 의해 소정 영역(BR)으로 분할되는 이면 전극층(3),
    상기 이면 전극층(3) 상에 배열되고 구조화 라인(PA)에 의해 분할되는 광활성 반도체층(4), 및
    상기 이면 전극층(3) 반대쪽의 상기 광활성 반도체층(4) 상에 배열되고 구조화 라인(PF)에 의해 소정 영역(BF)으로 분할되는 전면 전극층(5)
    을 포함하고,
    상기 박막 태양광 모듈은 길이방향(L) 및 횡방향(Q)을 가지며, 상기 구조화 라인(PR, PA, 및 PF)은 상기 길이방향(L)을 따라 연장되고,
    상기 전면 전극층(5)의 영역(BF)은 구조화 라인(PA)에 의해 상기 이면 전극층(3)의 인접한 영역(BR)에 직렬 연결로 전기적으로 연결되며,
    상기 구조화 라인(PR)은 각각 돌출부(7.10) 및 상기 돌출부(7.10) 사이의 직선 구역(7.11)으로 형성되고, 상기 돌출부(7.10)는 상기 길이방향(L)에 수직하게 돌출되며 상기 직선 구역(7.11)은 상기 구조화 라인(PR)의 연장 방향으로 연장되며,
    상기 구조화 라인(PA)은 각각 돌출부(7.20) 및 상기 돌출부(7.20) 사이의 직선 구역(7.21)으로 형성되고, 상기 돌출부(7.20)는 상기 길이방향(L)에 수직하게 돌출되며 상기 직선 구역(7.21)은 상기 구조화 라인(PA)의 연장 방향으로 연장되며,
    상기 광활성 반도체층(4)에서 생성되는 전류의 상기 전면 전극층(5)을 통한 평균 경로 거리가 단축됨으로써 저항 손실이 저감되도록 상기 구조화 라인(PR)에는 돌출부(7.10)와 직선 구역(7.11)이 그리고 상기 구조화 라인(PA)에는 돌출부(7.20)와 직선 구역(7.21)이 서로에 대해 형성되는 박막 태양광 모듈.
  2. 제1항에 있어서, 상기 구조화 라인(PF)은 돌출부(7.30)와 상기 돌출부(7.30) 사이의 직선 구역(7.31)으로 형성되고, 상기 돌출부(7.30)는 상기 길이방향(L)에 수직하게 돌출되며 상기 직선 구역(7.31)은 상기 구조화 라인(PF)의 연장 방향으로 연장되는 박막 태양광 모듈.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 구조화 라인(PR), 상기 구조화 라인(PR, PA) 또는 상기 구조화 라인(PR, PA, PF)의 돌출부(7.10, 7.20, 7.30)는 테이퍼형으로 뾰족하게 형성되는 박막 태양광 모듈.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 구조화 라인(PR, PA 또는 PF) 중 적어도 하나의 돌출부(7.10, 7.20 또는 7.30)는 삼각형으로 형성되는 박막 태양광 모듈.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 구조화 라인(PA)의 돌출부(7.20)는 선형 또는 직사각형으로 형성되는 박막 태양광 모듈.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 인접한 구조화 라인(PR, PA, PF)의 돌출부(7.10, 7.20, 7.30)는 서로에 대해 평행하게 형성되는 박막 태양광 모듈.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 이면 전극층(3)은 상기 전면 전극층(5)보다 낮은 전기 면저항(electrical sheet resistance)을 갖는 박막 태양광 모듈.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 최적 전지 폭(wopt)은 5 mm 내지 15 mm이고, 인접한 영역의 구조화 라인(PF)으로부터 구조화 라인(PR)의 돌출부(7.10)까지의 최소 거리(d)는 최적 전지 폭(wopt) 이하인 박막 태양광 모듈.
  9. 제8항에 있어서, 구조화 라인(PR)의 돌출부(7.10) 사이의 거리(a)는 최적 전지 폭(wopt) 이하인 박막 태양광 모듈.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 이면 전극층(3)은 금속을 함유하거나 상기 전면 전극층(5)은 투명한 도전성 금속 산화물층을 함유하는 박막 태양광 모듈.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 광활성 반도체층(4)은 비정질, 미세형태(micromorphous) 또는 다결정질 규소, 카드뮴 텔루라이드(CdTe), 유기 반도체, 갈륨 아세나이드(GaAs), 칼코피라이트 기재 또는 케스터라이트 기재 반도체를 함유하는 박막 태양광 모듈.
  12. a) 이면 전극층(3)을 기판(2) 상에 퇴적시키고 구조화 라인(PR)으로 상기 이면 전극층(3)을 분할하는 단계,
    b) 광활성 반도체층(4)을 상기 이면 전극층(3) 상에 퇴적시키고 구조화 라인(PA)으로 상기 광활성 반도체층(4)을 분할하는 단계, 및
    c) 전면 전극층(5)을 상기 광활성 반도체층(4) 상에 퇴적시키고, 구조화 라인(PF)으로 상기 전면 전극층(5)과 상기 광활성 반도체층(4)을 소정 영역(6)으로 분할하고, 제1 영역(6)의 상기 전면 전극층(5)을 제2 영역(6)의 상기 이면 전극층(3)에 직렬 연결하는 단계
    를 포함하고,
    상기 광활성 반도체층(4)에서 생성되는 전류의 상기 전면 전극층(5)을 통한 평균 경로 거리가 단축됨으로써 저항 손실이 저감되도록 상기 구조화 라인(PR)에는 돌출부(7.10)와 직선 구역(7.11)이 그리고 상기 구조화 라인(PA)에는 돌출부(7.20)와 직선 구역(7.21)이 서로에 대해 형성되는, 제1항에 따른 박막 태양광 모듈의 제조 및 직렬 연결 방법.
  13. a) 전면 전극층(5)을 투명 기판(9) 상에 퇴적시키고 구조화 라인(PF)으로 상기 전면 전극층(5)을 분할하는 단계,
    b) 광활성 반도체층(4)을 상기 전면 전극층(5) 상에 퇴적시키고 구조화 라인(PA)으로 상기 광활성 반도체층(4)을 분할하는 단계, 및
    c) 이면 전극층(3)을 상기 광활성 반도체층(4) 상에 퇴적시키고, 구조화 라인(PR)으로 상기 이면 전극층(3)과 상기 광활성 반도체층(4)을 소정 영역(6)으로 분할하고, 제1 영역(6)의 상기 이면 전극층(3)을 제2 영역(6)의 상기 전면 전극층(5)에 직렬 연결하는 단계
    를 포함하고,
    상기 광활성 반도체층(4)에서 생성되는 전류의 상기 전면 전극층을 통한 평균 경로 거리가 단축됨으로써 저항 손실이 저감되도록 상기 구조화 라인(PR)에는 돌출부(7.10)와 직선 구역(7.11)이 그리고 상기 구조화 라인(PA)에는 돌출부(7.20)와 직선 구역(7.21)이 서로에 대해 형성되는, 제1항에 따른 박막 태양광 모듈의 제조 및 직렬 연결 방법.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서, 박막 태양광 모듈은 비정질, 미세형태 또는 다결정질 규소, 카드뮴 텔루라이드(CdTe), 갈륨 아세나이드(GaAs), 칼코피라이트 기재 또는 케스터라이트 기재 반도체 또는 유기 반도체로 제조되는 박막 태양광 모듈의 제조 및 직렬 연결 방법.
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