KR101757879B1 - 태양전지 모듈 - Google Patents

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KR101757879B1
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임충현
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Abstract

본 발명은 복수의 태양전지를 구비한 태양전지 모듈에 관한 것이다.
본 발명의 일례에 따른 태양전지 모듈은 반도체 기판 및 서로 다른 극성의 제1 전극부와 제2 전극부를 각각 구비하는 제1 태양전지 및 제2 태양전지; 제1 태양전지와 제2 태양전지를 전기적으로 연결하는 복수의 인터커넥터; 복수의 인터커넥터를 제1 태양전지 및 제2 태양전지의 해당 전극부와 전기적으로 연결하는 도전성 접착제; 및 복수의 인터커넥터를 해당 전극부에 가고정하는 적어도 하나의 절연성 접착부를 포함하며, 적어도 하나의 절연성 접착부는 인터커넥터를 해당 전극부에 접착하는 접착제를 구비한다.

Description

태양전지 모듈{SOLAR CELL MODULE}
본 발명은 복수의 태양전지를 구비한 태양전지 모듈에 관한 것이다.
일반적인 태양전지는 p형과 n형처럼 서로 다른 도전성 타입(conductive type)의 반도체로 각각 이루어지는 기판(substrate) 및 에미터(emitter), 그리고 기판과 에미터에 각각 연결된 전극을 구비한다. 이때, 기판과 에미터의 계면에는 p-n 접합이 형성된다.
이러한 태양전지에 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 에미터와 기판 쪽으로 각각 이동한다. 그리고 이동한 전자와 정공은 기판 및 에미터에 전기적으로 연결된 각각의 전극에 의해 수집된다.
근래에는 태양전지의 효율을 높이기 위해 반도체 기판의 수광면에 전극을 형성하지 않고 반도체 기판의 후면에 전극을 형성한 후면 접합(interdigitated back contact) 태양전지가 개발되고 있다.
그리고, 태양전지를 복수 개 연결하여 전기적으로 접속하는 모듈화 기술도 개발되고 있는데, 모듈화 기술에는 복수 개의 태양전지를 리본 또는 클립 형태의 배선으로 전기적으로 연결하는 방법 등이 있다.
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대한 민국 공개특허공보 제10-2010-0123163호(2010.11.24.) 일본 공개특허공보 특개2013-080982호(2013.05.02.)
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 효율이 보다 향상되고 제조 공정이 감소된 태양전지 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 태양전지 모듈은, 반도체 기판 및 서로 다른 극성의 제1 전극부와 제2 전극부를 각각 구비하는 제1 태양전지 및 제2 태양전지; 제1 태양전지와 제2 태양전지를 전기적으로 연결하는 복수의 인터커넥터; 복수의 인터커넥터를 제1 태양전지 및 제2 태양전지의 해당 전극부와 전기적으로 연결하는 도전성 접착제; 및 복수의 인터커넥터를 해당 전극부에 가고정하는 적어도 하나의 절연성 접착부를 포함하며, 적어도 하나의 절연성 접착부는 인터커넥터를 해당 전극부에 접착하는 접착제를 구비한다.
한 예로, 절연성 접착부는 감압성 접착 테이프(pressure sensitive adhesive tape)일 수 있다.
따라서, 접착제를 구비한 절연성 접착부를 사용하면 경화 공정에 의하지 않고서도 인터커넥터를 해당 전극부에 접착할 수 있다.
절연성 접착부는 양쪽 면에 접착제를 각각 구비하는 양면 테이프로 이루어지거나, 한쪽 면에 접착제를 구비하는 한면 테이프로 이루어질 수 있다.
양면 테이프로 이루어진 절연성 접착부는 인터커넥터와 반도체 기판 사이, 또는 인터커넥터와 해당 전극부 사이에 위치할 수 있다.
그리고 한면 테이프로 이루어진 절연성 접착부는 접착제가 반도체 기판을 향하도록 인터커넥터 위에 위치할 수 있으며, 양면 테이프로 이루어진 절연성 접착부도 한면 테이프로 이루어진 절연성 접착부와 동일한 방법으로 위치할 수 있다.
제1 태양전지 및 제2 태양전지는 제1 방향을 따라 서로 이웃하여 위치할 수 있고, 복수의 인터커넥터는 제1 방향으로 연장될 수 있다.
이 경우, 절연성 접착부는 반도체 기판의 한쪽 영역에 위치하는 제1 테이프와, 한쪽 영역과 마주하는 반대쪽 영역에 위치하는 제2 테이프를 포함할 수 있으며, 제1 테이프와 제2 테이프는 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장될 수 있다.
아울러, 절연성 접착부는 전술한 제1, 2 접착부 이외에 반도체 기판의 양쪽 영역 사이에 위치하는 제3 테이프를 포함할 수 있다.
여기서, 절연성 접착부의 폭은 인터커넥터의 폭보다 클 수 있으며, 이와 반대로, 절연성 접착부의 폭은 인터커넥터의 폭과 같거나 작은 것도 가능하다.
그리고 제1 테이프와 제2 테이프 중 적어도 하나는 제2 방향을 따라 복수 개로 분할될 수 있다.
도전성 접착제는 열(thermal) 또는 광(light)에 의해 경화되는 수지(resin) 및 수지 내에 분산된 복수의 도전성 입자(conductive particle)를 포함할 수 있다.
이 경우, 인터커넥터는 도전성 금속으로 이루어지거나, 도전성 금속 및 도전성 금속의 표면에 코팅된 솔더로 이루어질 수 있으며, 인터커넥터가 도전성 금속으로 이루어지는 경우에는 도전성 금속이 절연성 접착부의 접착제와 직접 접촉할 수 있고, 인터커넥터가 솔더를 구비하는 경우에는 솔더가 절연성 접착부의 접착제와 직접 접촉할 수 있다.
이와는 달리, 인터커넥터가 도전성 금속 및 도전성 금속의 표면에 코팅된 솔더(solder)로 이루어지는 경우에는 별도의 도전성 접착제를 사용하지 않고 솔더를 도전성 접착제로 사용하는 것도 가능하며, 이 경우 솔더는 180℃ 이하의 용융 온도를 갖는 저융점 솔더로 이루어지는 것이 바람직하다.
제1 전극부와 제2 전극부는 반도체 기판의 서로 동일한 면에 위치할 수 있다.
이 경우, 제1 전극부는 제1 방향으로 길게 연장된 제1 핑거 전극들을 포함하고, 제2 전극부는 제1 방향으로 길게 연장된 제2 핑거 전극들을 포함하며, 제1 전극부와 제2 전극부는 해당 핑거 전극들을 물리적 및 전기적으로 연결하는 버스바(Busbar) 전극을 포함하지 않는 논-버스바(non-Busbar) 구조로 형성될 수 있다.
이때, 제1 접착부 및 제2 접착부 중 적어도 하나는 제1 핑거 전극 및 제2 핑거 전극 중 적어도 하나와 투영면상에서 서로 중첩하거나, 중첩하지 않을 수 있다.
이와는 달리, 제1 전극부는 제2 방향으로 길게 연장된 제1 핑거 전극들을 포함하고, 제2 전극은 제2 방향으로 길게 연장된 제2 핑거 전극들을 포함하며, 제1 전극부와 제2 전극부는 해당 핑거 전극들을 물리적 및 전기적으로 연결하는 버스바(Busbar) 전극을 포함하지 않는 논-버스바(non-Busbar) 구조로 형성될 수도 있다.
이때, 복수의 인터커넥터 중에서 제1 태양전지의 제1 핑거 전극에 전기적으로 연결되는 인터커넥터는 제1 태양전지의 제2 핑거 전극과 교차하는 부분에 위치한 절연층에 의해 제2 핑거 전극과 서로 절연될 수 있고, 제1 태양전지의 제2 핑거 전극에 전기적으로 연결되는 인터커넥터는 제1 핑거 전극과 교차하는 부분에 위치한 절연층에 의해 제1 핑거 전극과 서로 절연될 수 있다.
한편, 위에서 언급한 바와 같이 핑거 전극이 인터커넥터의 연장 방향과 교차하는 방향으로 형성된 전극 구조를 갖는 태양전지를 사용하는 경우에는 복수의 인터커넥터 중에서 제1 태양전지의 제1 핑거 전극에 전기적으로 연결되는 인터커넥터를 제1 태양전지의 제2 핑거 전극과 교차하는 부분에 위치한 절연성 접착부에 의해 제2 핑거 전극과 서로 절연된 상태로 접착할 수 있고, 제1 태양전지의 제2 핑거 전극에 전기적으로 연결되는 인터커넥터는 제1 핑거 전극과 교차하는 부분에 위치한 절연성 접착부에 의해 제1 핑거 전극과 서로 절연된 상태로 접착할 수 있다.
이러한 구성의 태양전지 모듈은 별도의 경화 공정을 실시하지 않더라도 실온에서 인터커넥터를 해당 전극부에 가고정할 수 있는 절연성 접착부를 구비하므로, 인터커넥터를 해당 전극부에 가고정한 상태에서 복수의 태양전지를 라미네이션 장비로 이송하는 것이 가능하다.
따라서, 인터커넥터를 해당 전극부에 전기적으로 연결하기 위한 태빙(tabbing) 공정을 실시하지 않더라도 라미네이션 공정을 진행하기 위한 기판 이송 과정 중에 인터커넥터와 해당 전극부의 정렬 상태가 불량하게 되는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.
또한, 라미네이션 공정 중에 태양전지 모듈에 가해지는 열에 의해 인터커넥터와 해당 전극부가 도전성 접착제에 의해 전기적으로 접합되는 태빙 공정이 이루어지게 되므로, 라미네이션 공정을 진행하기 위한 기판 이송 과정 전에 태빙 작업을 별도로 실시할 필요가 없다. 따라서, 태양전지 모듈의 제조 공정을 줄일 수 있다.
또한, 라미네이션 공정을 진행하는 동안 인터커넥터와 해당 전극부의 태빙 공정이 이루어지므로, 라미네이션 공정 이전에 별도의 태빙 공정을 실시하는 경우에 비해 기판의 휨(bowing) 현상이 발생하는 것을 억제할 수 있다.
또한, 절연성 접착부를 사용하면 인터커넥터를 국부적으로 고정할 수 있으므로, 반도체 기판 이상의 크기를 갖는 절연 기판의 한쪽 면에 접착제를 도포하여 복수의 인터커넥터를 한꺼번에 모두 고정하는 경우에 비해 재료 사용량을 줄일 수 있으므로, 제조 원가를 절감할 수 있다.
여기에서, 절연성 접착부를 사용하여 인터커넥터를 국부적으로 고정한다는 것은 투영면 상에서 인터커넥터의 전체가 아닌 일부만 절연성 접착부에 의해 고정하는 것을 의미한다.
이와 같이, 절연성 접착부는 인터커넥터를 국부적인 영역에서 고정할 수 있으므로, 절연성 접착부의 전체 평면적의 크기는 기판의 평면적에 대하여 작을수록 좋다.
한 예로, 절연성 접착부의 전체 평면적은 기판의 평면적에 대하여 0.5배 이하, 바람직하게는 0.2배 이해, 더욱 바람직하게는 0.1배 이하일 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 태양전지 모듈의 제1 실시예를 설명하기 위한 도이다.
도 2는 도 1에 도시한 “A” 부분의 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시한 “B” 부분의 단면도이다.
도 4는 도 1의 변형 실시예를 설명하기 위한 도이다.
도 5는 도 4에 도시한 “C” 부분의 단면도이다.
도 6은 도 1에 도시된 태양전지 모듈에 적용 가능한 후면 접합 태양전지의 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 7은 도 6에 도시된 후면 접합 태양전지의 후면에 절연 페이스트가 도포된 일례를 도시한 것이다.
도 8은 본 발명에 따른 태양전지 모듈의 제2 실시예를 설명하기 위한 도이다.
도 9는 도 8에 도시된 후면 접합 태양전지의 후면에 절연성 접착부가 접착된 상태를 도시한 것이다.
도 10은 본 발명에 따른 태양전지 모듈의 제3 실시예를 설명하기 위한 도이다.
도 11은 도 10의 변형 실시예를 나타내는 도이다.
도 12는 도 11에 도시한 “D”부분의 단면도이다.
도 13은 도 1과 다르게 절연성 접착부의 개수가 조정된 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 14는 도 1과 다르게 절연성 접착부가 제2 방향을 따라 복수 개로 분할된 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 15는 본 발명에 따른 태양전지 모듈의 제4 실시예를 설명하기 위한 도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해될 수 있다.
본 발명을 설명함에 있어서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지 않을 수 있다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용될 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
“및/또는” 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함할 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "결합되어" 있다고 언급되는 경우는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 결합되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해될 수 있다.
반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 결합되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로서, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해될 수 있다.
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.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석될 수 있으며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않을 수 있다.
아울러, 이하의 실시예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것으로서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
그러면 도 1-도 3 및 도 6 및 도 7을 참고로 하여 본 발명의 일실시예에 대하여 설명한다.
이하의 실시예에서는 서로 다른 극성을 갖는 제1 전극부와 제2 전극부가 모두 반도체 기판의 후면에 위치한 후면 접합 태양전지에 대해 설명하지만, 본 발명은 MWT(Metal Wrap Through) 구조의 태양전지에도 적용이 가능하며, 제1 전극부와 제2 전극부가 반도체 기판의 서로 다른 면에 위치한 통상의 한면 수광형 태양전지 또는 양면 수광형 태양전지에도 적용이 가능하고, 그 외의 다양한 전극 구조를 갖는 태양전지에도 적용이 가능하다.
도 1은 본 발명에 따른 태양전지 모듈의 제1 실시예를 설명하기 위한 도이고, 도 2는 도 1에 도시한 “A” 부분의 단면도이며, 도 3은 도 1에 도시한 “B” 부분의 단면도이다.
그리고 도 6은 도 1에 도시된 태양전지 모듈에 적용 가능한 후면 접합 태양전지의 일례를 설명하기 위한 도이고, 도 7은 도 6에 도시된 후면 접합 태양전지의 후면에 절연 페이스트가 도포된 일례를 도시한 것이다.
아울러, 도 13은 도 1과 다르게 절연성 접착부의 개수가 조정된 일례를 설명하기 위한 도이고, 도 14는 도 1과 다르게 절연성 접착부가 제2 방향을 따라 복수 개로 분할된 일례를 설명하기 위한 도이다.
먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 제1 실시예에 따른 태양전지 모듈은 제1 방향(X-X’)으로 번갈아가며 교대로 위치하는 제1 후면 접합 태양전지(C1)와 제2 후면 접합 태양전지(C2), 서로 이웃한 제1 후면 접합 태양전지(C1)와 제2 후면 접합 태양전지(C2)를 전기적으로 연결하는 인터커넥터(CW1, CW2), 및 제1, 2 후면 접합 태양전지(C1, C2)의 후면 중 일부 영역에 위치하는 절연성 접착부(AT)를 포함한다.
여기서, 복수의 후면 접합 태양전지 각각은 반도체 기판(110), 복수의 제1 핑거 전극(C141)을 포함하는 제1 전극부와 복수의 제2 핑거 전극(C142)을 포함하는 제2 전극부를 구비한다. 그리고 제1 전극부와 제2 전극부는 제1 전극부와 제2 전극부는 해당 핑거 전극들을 물리적 및 전기적으로 연결하는 버스바(Busbar) 전극을 포함하지 않는 논-버스바(non-Busbar) 구조로 각각 형성된다.
반도체 기판(110)은 결정질 실리콘 또는 비정질 실리콘을 포함하여 형성될 수 있으며, 이와 같은 반도체 기판(110)에는 입사된 빛으로부터 전기가 생성되도록 p-n 접합이 형성될 수 있다.
아울러, 제1 핑거 전극(C141)과 제2 핑거 전극(C142)은 반도체 기판(110)의 후면에 제1 방향(X-X’)으로 서로 이격되어 형성될 수 있다. 이와 같은 후면 접합 태양전지에 대해서는 이하의 도 6에서 보다 구체적으로 설명한다.
인터커넥터(CW1, CW2)는 제1, 2 후면 접합 태양전지(C1, C2)를 포함하는 복수의 태양전지를 서로 전기적으로 연결하는 것으로, 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이 구리(Cu) 또는 은(Ag)과 같이 도전성이 우수한 금속으로 형성된 도전성 금속, 예를 들어 원형 단면 형상의 도전성 와이어(wire)(cw) 및 도전성 와이어(cw)의 외면에 코팅된 솔더(sd)로 이루어지거나, 도 5에 도시한 바와 같이 도전성 금속으로만 이루어질 수 있다.
아울러, 도면에서는 인터커넥터(CW1, CW2)가 CW1 및 CW2가 각각 6개인 경우를 일례로 도시하였으나, CW1 및 CW2 각각의 개수는 10개 ~ 20개 사이로 형성할 수 있다.
그리고 솔더(sd)는 180℃ 이하의 용융 온도를 갖는 저융점 솔더로 이루어지거나, 그 이상의 온도에서 용융되는 고융점 솔더로 이루어질 수 있다.
인터커넥터(CW1, CW2)의 도전성 금속은 통상의 리본(ribbon)과 같이 직사각형 또는 사각형의 단면 형상으로 형성될 수도 있으며, 원형 또는 사각형 단면 형상 외에도 다양한 단면 형상으로 형성될 수 있다.
인터커넥터는 도전성 접착제(CP)에 의해 해당 전극에 고정 및 전기적으로 연결된다.
도전성 접착제(CP)는 열(thermal) 또는 광(light)에 의해 경화되는 수지(resin, CP1) 및 수지(CP1) 내에 분산된 복수의 도전성 입자(CP2)를 포함하는 도전성 페이스트를 열 또는 광에 의해 경화하여 형성할 수 있다.
수지(CP1)는 경화 공정에 의해 접착성을 갖는 재질이면 특별히 한정되지 않는다. 단 접착 신뢰성을 높이기 위해서는 라미네이션 공정 온도(대략 150℃ 내외)보다 낮은 온도에서 경화되는 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.
수지(CP1)는 열 경화성 수지 이외의 임의 성분으로서, 공지의 경화제 및 경화 촉진제를 함유할 수 있다.
예를 들면, 수지(CP1)는 해당 전극부와 인터커넥터의 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(CP2)의 분산성을 향상시키기 위해 인산 칼슘이나 탄산칼슘 등의 분산제를 함유할 수 있다. 또한 수지(CP1)는 탄성률을 제어하기 위해 아크릴 고무, 실리콘 고무, 우레탄 등의 고무 성분을 함유할 수 있다.
그리고 도전성 입자(CP2)는 도전성을 갖는 것이라면 그 재료는 특별히 한정되지 않는다. 도전성 입자(CP2)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.
그리고 도전성 입자(CP2)는 플레이크(flake) 형상, 버어(burr) 형상, 구(sphere) 형상 등 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
수지(CP1)가 경화한 뒤의 접속 신뢰성 측면에서, 수지(CP1) 내에 분산되는 도전성 입자(CP2)의 배합량은 도전성 접착제(CP)의 전체 체적에 대하여 0.5 체적% 내지 20 체적%로 하는 것이 바람직하다.
도전성 입자(CP2)의 배합량이 0.5 체적% 미만이면 해당 전극부와의 물리적인 접점이 감소하므로 전류 흐름이 원활하게 이루어지지 않을 수 있으며, 상기 배합량이 20 체적%를 초과하면 수지(CP2)의 상대적 양이 감소하여 접착 강도가 저하될 수 있다.
이러한 구성의 도전성 접착제(CP)는 도 3에 도시한 바와 같이 해당 전극부와의 전기적 연결이 요구되는 영역에만 국부적으로 도포될 수도 있지만, 도전성 접착제(CP)의 도포 위치는 특별히 제한되지 않는다.
즉, 도 1에 도시한 실시예를 예로 들면, 인터커넥터의 길이 방향(X-X’)을 따라 인터커넥터와 투영면 상에서 중첩하는 영역 중 절연층(IL)이 형성된 영역을 제외한 나머지 영역 전체에 도포될 수도 있다.
이와 같은 태양전지 모듈에서, 제1, 2 후면 접합 태양전지(C1, C2)는 제1, 2 후면 접합 태양전지(C1, C2) 각각의 제1, 2 핑거 전극(C141, C142)의 길이 방향과 교차하는 방향으로 배열될 수 있다.
일례로, 도 1에 도시된 바와 같이, 각 후면 접합 태양전지(C1, C2)의 제1, 2 핑거 전극(C141, C142)의 길이 방향은 제2 방향(Y-Y’)일 수 있고, 제1, 2 후면 접합 태양전지(C1, C2)는 제1 방향(X-X’)으로 배열될 수 있다.
아울러, 복수의 인터커넥터(CW1, CW2)의 길이 방향은 제1, 2 후면 접합 태양전지(C1, C2) 각각의 제1, 2 핑거 전극(C141, C142)의 길이 방향(Y-Y’)과 교차하는 방향으로 형성될 있다. 일례로, 복수의 인터커넥터(CW1, CW2)의 길이 방향은 제1 방향(X-X’)일 수 있다.
여기서, 복수의 인터커넥터(CW1, CW2)는 제1 후면 접합 태양전지(C1)의 제1 핑거 전극(C141)에 접속하는 제1 인터커넥터(CW1)와 제1 후면 접합 태양전지(C1)의 제2 핑거 전극(C142)에 접속하는 제2 인터커넥터(CW2)를 포함할 수 있다.
제1, 2 후면 접합 태양전지(C1, C2)를 전기적으로 연결하기 위하여, 제1 인터커넥터(CW1)는 제2 후면 접합 태양전지(C2)의 제2 핑거 전극(C142)에 접속되며, 제2 인터커넥터(CW2)는 제2 후면 접합 태양전지(C2)의 제1 핑거 전극(C141)에 접속될 수 있다.
아울러, 제1 인터커넥터(CW1)는 제1 후면 접합 태양전지(C1)의 제2 핑거 전극(C142)과 교차하는 부분에 위치하는 절연층(IL)에 의해 제1 태양전지(C1)의 제2 핑거 전극(C142)과 전기적으로 절연되며, 제2 후면 접합 태양전지(C2)의 제1 핑거 전극(C141)과 교차하는 부분에 위치하는 절연층(IL)에 의해 제2 태양전지(C1)의 제1 핑거 전극(C142)과 전기적으로 절연될 수 있다.
또한, 제2 인터커넥터(CW2)는 제1 후면 접합 태양전지(C1)의 제1 핑거 전극(C141)과 교차하는 부분에 위치하는 절연층(IL)에 의해 제1 태양전지(C1)의 제1 전극(C141)과 전기적으로 절연되며, 제2 후면 접합 태양전지(C2)의 제2 핑거 전극(C142)과 교차하는 부분에 위치하는 절연층(IL)에 의해 제2 태양전지(C2)의 제2 핑거 전극(C142)과 전기적으로 절연될 수 있다.
여기서, 절연층(IL)은 열(thermal) 또는 광(light)에 의해 경화되는 수지(resin), 예를 들어 에폭시(epoxy)와 같은 절연성 수지를 포함하여 형성될 수 있다.
한편, 위에서는 복수 개의 후면 접합 태양전지를 직렬 연결하기 위하여 인터커넥터(CW1, CW2)가 서로 인접한 두 개의 태양전지의 전극에 직접 접속되는 경우를 일례로 설명하였으나, 이와 다르게 인터커넥터(CW1, CW2)는 각 태양전지마다 별도로 구비될 수도 있으며, 이와 같은 경우, 별도의 인터커넥터(미도시)가 구비될 수도 있다.
즉, 각 후면 접합 태양전지의 후면에는 각각의 인터커넥터(CW1, CW2)가 구비되고, 각 인터커넥터(CW1, CW2)는 별도의 인터커넥터에 접속되어, 복수의 태양전지가 전기적으로 연결되는 것도 가능하다.
이와 같은 절연성 접착부(AT)는 복수의 인터커넥터(CW1, CW2)를 반도체 기판(110)의 후면에 가고정하기 위하여 사용될 수 있다.
여기서, 절연성 접착부(AT)는 절연성 접착 패이스트 또는 절연성 접착 테이프를 이용하여 형성할 수 있다.
보다 구체적으로, 절연성 접착부(AT)로 절연성 접착 패이스트를 이용하는 경우, 도 1과 같이, 반도체 기판(110)의 후면에 복수의 인터커넥터(CW1, CW2)를 배치한 후, 절연성 접착 패이스트 형태의 절연성 접착부(AT)를 도포한 상태에서 건조하여 형성하거나, 반도체 기판(110)의 후면에 절연성 접착 패이스트 형태의 절연성 접착부(AT)를 도포한 상태에서 복수의 인터커넥터(CW1, CW2)를 배치한 후, 건조하여 형성할 수 있다.
또한, 절연성 접착부(AT)로 절연성 접착 테이프를 이용하는 경우, 절연성 접착 테이프 형태를 가질 수 있다. 이하에서는 절연성 접착 테이프를 이용하여 절연성 접착부(AT)가 형성되는 경우를 일례로 설명한다.
절연성 접착부(AT)가 절연성 접착 테이프 형태를 가질 경우, 절연성 접착 테이프는 복수의 인터커넥터(CW1, CW2)를 반도체 기판(110)의 후면에 가고정하는 것으로, 필름(AT-1) 및 필름의 한쪽 면에 위치한 접착제(AT-2)를 포함하는 한면 테이프로 이루어질 수 있다.
여기에서, 접착제(AT-2)는 실온(room temperature)에서 인터커넥터를 해당 전극부에 접착할 수 있는 접착성 물질을 포함하는 것으로, 상기 접착제(AT-2)가 실온(1℃ 내지 35℃)에서 인터커넥터를 해당 전극부에 접착한다는 것은 바람직하게는 접착제를 경화시키기 위한 공정을 별도로 필요로 하지 않는다는 것을 의미한다.
따라서, 접착제(AT-2)를 구비한 절연성 접착부(AT)를 사용하면 경화 공정에 의하지 않고서도 인터커넥터를 해당 전극부에 접착할 수 있다.
한 예로, 절연성 접착부(AT1, AT2)는 감압성 접착 테이프(pressure sensitive adhesive tape)일 수 있다.
보다 구체적 일례로, 이와 같은 절연성 접착부(AT)는 열처리를 수반하는 라미네이션 공정에 의해 녹을 수도 있고, 녹지 않을 수도 있다.
절연성 접착부(AT)가 라미네이션 공정 중 녹는 재질로 형성되는 경우, 절연성 접착부(AT)의 필름(AT-1)은 polyolefin 재질을 포함하여 형성될 수 있으며, 접착제(AT-2)는 아크릴, 실리콘 또는 에폭시 중 적어도 어느 하나를 포함하여 형성될 수 있다.
또한, 절연성 접착부(AT)가 라미네이션 공정 중 녹지 않는 재질로 형성되는 경우, 절연성 접착부(AT)의 필름(AT-1)은 PET(polyethylene terephthalate) 또는 PI(polyimide) 중 적어도 하나의 재질을 포함하여 형성될 수 있으며, 접착제(AT-2)는 아크릴, 실리콘 또는 에폭시 중 적어도 어느 하나를 포함하여 형성될 수 있다.
한편, 도시하지는 않았지만, 절연성 접착부(AT)는 자외선 차단을 위한 층을 더 포함할 수도 있다.
이러한 구성의 절연성 접착부(AT)는 접착제(AT-2)가 반도체 기판을 향하도록 인터커넥터 위에 위치하여 인터커넥터를 가고정할 수 있다.
따라서, 인터커넥터를 해당 전극부에 전기적으로 연결하기 위한 태빙(tabbing) 공정을 실시하지 않더라도 라미네이션 공정을 진행하기 위한 기판 이송 과정 중에 인터커넥터와 해당 전극부의 정렬 상태가 불량하게 되는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.
이와 같이, 절연성 접착부(AT)는 라미네이션 공정 이전 또는 태빙 공정 이전에 인터커넥터(CW1, CW2)를 국부적으로 (가)고정하기 위해 사용된다.
여기에서, 절연성 접착부를 사용하여 인터커넥터를 국부적으로 고정한다는 것은 투영면 상에서 인터커넥터의 전체가 아닌 일부만 절연성 접착부에 의해 고정하는 것을 의미한다.
이와 같이, 절연성 접착부는 인터커넥터를 국부적인 영역에서 고정할 수 있으므로, 절연성 접착부의 전체 평면적의 크기는 기판의 평면적에 대하여 작을수록 좋다.
한 예로, 절연성 접착부의 전체 평면적은 기판의 평면적에 대하여 0.5배 이하, 바람직하게는 0.2배 이해, 더욱 바람직하게는 0.1배 이하일 수 있다.
위에서 설명한 바와 같이, 절연성 접착부를 사용하여 인터커넥터를 국부적으로 고정하면, 반도체 기판 이상의 크기를 갖는 절연 기판의 한쪽 면에 접착제를 도포하여 복수의 인터커넥터를 한꺼번에 모두 고정하는 종래의 경우에 비해 재료 사용량을 줄일 수 있고, 보이드(void) 발생이 억제되어 인터커넥터의 두께를 증가시키는 것이 가능하다.
또한, 라미네이션 공정 중에 태양전지 모듈에 가해지는 열에 의해 인터커넥터와 해당 전극부가 도전성 접착제에 의해 전기적으로 접합되는 태빙 공정이 이루어지게 되므로, 라미네이션 공정을 진행하기 위한 기판 이송 과정 전에 태빙 작업을 별도로 실시할 필요가 없다. 따라서, 태양전지 모듈의 제조 공정을 줄일 수 있다.
또한, 라미네이션 공정을 진행하는 동안 인터커넥터와 해당 전극부의 태빙 공정이 이루어지므로, 라미네이션 공정 이전에 별도의 태빙 공정을 실시하는 경우에 비해 기판의 휨(bowing) 현상이 발생하는 것을 억제할 수 있다.
본 발명인의 실험에 의하면, 인터커넥터(CW1, CW2)의 단부 부분에서 인터커넥터(CW1, CW2)를 (가)고정하는 경우 라미네이션 공정을 진행하기 위한 이송 과정에서 인터커넥터를 태양전지에 양호하게 고정할 수 있는 것을 확인할 수 있었다.
따라서, 본 실시예에서, 절연성 접착부(AT)는 인터커넥터의 길이 방향, 즉 제1 방향(X-X’)으로 간격(D1)을 두고 반도체 기판(110)의 양쪽 영역에 각각 배치되며 제2 방향(Y-Y’)으로 길게 연장된 제1 테이프(AT1) 및 제2 테이프(AT2)로 구성될 수 있다.
하지만, 제1 테이프(AT1)와 제2 테이프(AT2)의 사이 공간에 적어도 하나의 테이프를 더 배치하는 것도 가능하다.
일례로, 절연성 접착부(AT)는 반도체 기판(110)의 양쪽 영역 사이에 위치하는 제3 테이프(AT3)를 포함할 수 있다.
일례로, 도 13의 (a)에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 절연성 접착부(AT)는 반도체 기판(110)의 양쪽 영역에 위치하는 제1, 2 테이프(AT1, AT2) 이외에 제1, 2 테이프(AT1, AT2) 사이의 가운데 영역에 위치하는 제3 테이프(AT3)를 더 포함하여 구비될 수 있다.
그러나, 이와 다르게, 도 1에서는 절연성 접착부가 각 태양 전지의 양쪽 영역에 배치되는 제1, 2 테이프(AT1, AT2)를 포함하는 경우를 일례로 도시하였지만, 도 13의 (b)에 도시된 바와 같이, 인터커넥터(CW1, CW2)를 각 태양 전지의 후면 위에 배치한 상태에서, 절연성 접착부(AT)를 각 태양 전지의 가운데 영역에 하나만 배치하여, 인터커넥터(CW1, CW2)를 각 태양 전지의 후면에 가고정하는 것도 가능하다.
여기서, 절연성 접착부(AT1, AT2, AT3) 각각의 폭은 인터커넥터(CW1, CW2) 각각의 폭보다 큰 것이 제조 공정 중 인터커넥터(CW1, CW2)를 가고정시키는 측면에서 바람직하나, 이와 다르게, 절연성 접착부(AT1, AT2, AT3) 각각의 폭은 인터커넥터(CW1, CW2)의 폭과 같거나 작게 형성하는 것도 가능하다.
이에 따라, 태양 전지 모듈을 제조할 때, 라미네이션 공정 이전에 인터커넥터(CW1, CW2)를 더욱 안정적으로 고정할 수 있어, 태양 전지 모듈의 제조 공정을 더욱 용이하게 할 수 있다.
그리고 제1 테이프와(AT1) 제2 테이프(AT2) 중 적어도 하나는 제2 방향(Y-Y’)을 따라 복수 개로 분할될 수 있다.
일례로, 도 14에 도시된 바와 같이, 제1 테이프(AT1)는 제2 방향(Y-Y’)을 따라 복수 개로 이격되어 분할된 제1a 테이프 (AT1-a)와 제1b 테이프 (AT1-b)를 포함하여 형성될 수 있고, 제2 테이프 (AT2)도 제2 방향(Y-Y’)을 따라 복수 개로 이격되어 분할된 제2a 테이프 (AT2-a)와 제2b 테이프 (AT2-b)를 포함하여 형성될 수 있다.
여기서, 제1 테이프(AT1)와 제2 테이프(AT2)는 제1 인터커넥터(CW1)와 제2 인터커넥터(CW2)의 전체 개수를 합한 것과 동일한 개수 이내에서 다양한 형태로 각각 분할 구성될 수 있으며, 제1 테이프(AT1)와 제2 테이프(AT2)의 개수가 제1 인터커넥터(CW1)와 제2 인터커넥터(CW2)의 전체 개수를 합한 것과 동일한 개수로 각각 이루어지는 경우에는 1개의 절연성 접착부가 1개의 인터커넥터를 가고정할 수 있다.
제1 테이프(AT1)와 제2 테이프(AT2)는 투영면상에서 핑거 전극(C141, C142)과 적어도 일부 중첩할 수 있으며, 전혀 중첩하지 않을 수도 있다.
도 6을 참고로 하면, 후면 접합 태양전지는 반도체 기판(110), 반사 방지막(130), 에미터(121), 후면 전계부(back surface field;BSF, 172), 제1 핑거 전극(C141) 및 제2 핑거 전극(C142)을 포함할 수 있다.
여기서, 반사 방지막(130)과 후면 전계부(172)는 생략될 수도 있으나, 이하에서는 도 6에 도시된 바와 같이 반사 방지막(130)과 후면 전계부(172)가 포함된 것을 일례로 설명한다.
반도체 기판(110)은 제1 도전성 타입, 예를 들어 n형 도전성 타입의 실리콘으로 이루어진 반도체 기판(110)일 수 있다. 이와 같은 반도체 기판(110)은 결정질 실리콘 재질로 형성되는 반도체 웨이퍼에 제1 도전성 타입의 불순물이 도핑되어 형성될 수 있다.
에미터(121)는 전면(front surface)과 마주보고 있는 반도체 기판(110)의 후면(back surface)에 서로 이격하여 위치하며, 서로 나란한 방향으로 뻗어 있다. 이와 같은 에미터(121)는 복수 개일 수 있으며, 복수의 에미터(121)는 반도체 기판(110)의 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입, 일례로 p형 도전성 타입의 불순물을 포함할 수 있다.
이에 따라 반도체 기판(110)과 에미터(121)에 의해 p-n 접합이 형성될 수 있다.
후면 전계부(172)는 반도체 기판(110)의 후면에 복수 개가 위치할 수 있으며, 복수의 에미터(121)와 나란한 방향으로 이격되어 형성되며 복수의 에미터(121)와 동일한 방향으로 뻗어 있다.
따라서, 도 6에 도시한 것처럼, 반도체 기판(110)의 후면에는 복수의 에미터(121)와 복수의 후면 전계부(172)가 교대로 위치할 수 있다.
복수의 후면 전계부(172)는 반도체 기판(110)과 동일한 도전성 타입의 불순물이 반도체 기판(110)보다 고농도로 함유한 불순물, 예를 들어 n++ 부일 수 있다.
복수의 제1 핑거 전극(C141)은 에미터(121)와 각각 물리적 및 전기적으로 연결되며, 투영면상에서 에미터(121)와 동일한 위치의 반도체 기판(110)의 후면에 형성될 수 있다.
또한, 복수의 제2 핑거 전극(C142)은 투영면상에서 복수의 후면 전계부(172)와 동일한 위치의 반도체 기판(110)의 후면에 형성되며, 후면 전계부(172)를 통하여 반도체 기판(110)과 각각 물리적 및 전기적으로 연결될 수 있다.
여기서, 반도체 기판(110)의 후면 상에서 제1 핑거 전극(C141)과 제2 핑거 전극(C142)은 서로 물리적 및 공간적으로 이격되어 전기적으로 격리될 수 있다.
여기서, 복수의 제1 핑거 전극(C141)은 제2 방향(Y-Y’)으로 길게 연장될 수 있으며, 제2 방향(Y-Y’)과 교차하는 제1 방향(X-X’)으로 서로 이격하여 배열될 수 있다.
그리고 복수의 제2 핑거 전극(C142)도 제2 방향(Y-Y’)으로 길게 연장될 수 있으며, 제2 방향(Y-Y’)과 교차하는 제1 방향(X-X’)으로 서로 이격하여 배열될 수 있다.
아울러, 복수의 제1, 2 핑거 전극(C141, C142)은 서로 이격될 수 있으며, 제1 핑거 전극(C141)과 제2 핑거 전극(C142)이 제1 방향(X-X’)으로 서로 번갈아가며 교대로 배치될 수 있다.
본 발명에 따른 태양전지 모듈에 적용된 후면 접합 태양전지는 반드시 도 6에 도시한 구조로 한정하지 않으며, 다양한 구조로 변경될 수 있다.
일례로, 각각의 제1, 2 핑거 전극(C141, C142)은 제2 방향(Y-Y’)으로 뻗어 있지 않고, 제2 방향(Y-Y’)으로 서로 이격되어 도트 형태로 배열되는 것도 가능하다.
그리고 반도체 기판(110)의 후면에서 제2 방향(Y-Y’)의 어느 한 끝단에 복수의 제1 핑거 전극(C141) 모두와 공통으로 연결되도록 제1 방향(X-X’)으로 길게 연장된 제1 버스바 전극(미도시)이 더 구비되는 것도 가능하며, 이와 마찬가지로, 반도체 기판(110)의 후면에서 제2 방향(Y-Y’)의 나머지 한 끝단에 복수의 제2 핑거 전극(C142) 모두와 공통으로 연결되도록 제1 방향(X-X’)으로 길게 연장된 제2 버스바 전극(미도시)이 더 구비되는 것도 가능하다.
도 6의 후면 접합 태양전지에서, 인터커넥터(CW1, CW2)가 해당 전극에만 전기적으로 연결되도록 하기 위하여, 도 7에 도시된 바와 같이, 절연성 페이스트(ILP)를 도포할 수 있다.
예를 들어, 제1, 2 인터커넥터(CW1, CW2)를 반도체 기판(110)의 후면에 형성된 복수의 제1 핑거 전극(C141)이나 복수의 제2 핑거 전극(C142)에 접속시키기 위하여, 절연성 페이스트(ILP)는 도 7에 도시된 바와 같이, 제2 방향(Y-Y’)으로 뻗어 있는 복수의 제1, 2 핑거 전극(C141, C142) 상에 도포될 수 있다.
그리고 도 1에 도시된 바와 같이, 제1, 2 인터커넥터(CW1, CW2)를 해당 전극의 후면에 정렬 및 배치하고, 절연성 접착부(AT1, AT2)를 이용하여 제1, 2 인터커넥터(CW1, CW2)를 해당 전극에 (가)고정한 후 라미네이션 공정을 실시하거나, 일부 영역에만 국부적으로 열을 가하여 인터커넥터(CW1, CW2)를 해당 전극에 접합하는 태빙 공정을 실시한 후, 라미네이션 공정을 실시한다.
여기에서, 일부 영역은 절연성 접착부(AT1, AT2)가 배치된 위치를 제외한 나머지 영역일 수 있으며, 한 예로, 절연성 접착부(AT1, AT2) 사이에 위치하는 기판의 중심 영역일 수 있다.
이와는 달리, 일부 영역은 인터커넥터와 해당 전극이 투영면 상에서 서로 중첩하는 영역일 수 있다.
이와 같이, 일부 영역에만 국부적으로 열을 가하여 태빙 공정을 실시하는 경우, 열이 가해진 영역에 위치한 도전성 접착제(CP)가 용융 및 경화되므로, 인터커넥터와 해당 전극이 전기적으로 접합된다.
그리고 열이 가해진 영역에 위치한 인터커넥터(CW1, CW2)의 솔더(sd)는 상기 열에 의해 용융되지만, 열이 가해지지 않은 영역에 위치한 인터커넥터(CW1, CW2)의 솔더(sd)는 용융되지 않는다.
따라서, 열이 가해진 영역에서는 인터커넥터(CW1, CW2)가 도전성 접착제(CP) 및 솔더(sd)에 의해 해당 전극에 고정됨과 아울러, 해당 전극에 전기적으로 연결된다.
이에 따라, 인터커넥터(CW1, CW2)는 전기적으로 접속되어야 할 해당 전극에는 도전성 접착제(CP) 및 솔더(sd)에 의해 고정되고, 전기적으로 접속되지 않아야 할 전극에는 절연성 페이스트(ILP)에 의해 고정된다.
그리고 태빙 작업을 국부적으로 실시하는 경우에도 인터커넥터가 절연성 접착부에 의해 물리적으로 고정되어 있기 때문에 인터커넥터의 움직임이 최소화되며, 국부적 태빙 작업으로 인해 기판의 휨(bowing) 현상이 억제된다.
절연성 접착부(AT1, AT2)를 사용하여 인터커넥터를 가고정할 때, 인터커넥터가 도전성 금속(cw)으로만 이루어지는 경우에는 도전성 금속이 절연성 접착부의 접착제(AT-2)와 직접 접촉할 수 있고, 인터커넥터가 솔더(sd)를 구비하는 경우에는 솔더(sd)가 절연성 접착부의 접착제(AT-2)와 직접 접촉할 수 있다.
한편, 본 실시예의 태양전지 모듈은 절연성 접착부(AT1, AT2)를 사용하여 인터커넥터를 태양전지의 해당 전극부에 가고정한 상태에서 별도의 태빙 공정을 실시하지 않고, 곧바로 라미네이션 공정을 실시하는 것도 가능하다.
이에 대해 구체적으로 설명하면, 해당 전극과 인터커넥터가 투영면상에서 서로 중첩하는 영역에는 도 3에 도시한 바와 같이 도전성 접착제(CP)가 위치하고 있는데, 이 도전성 접착제(CP)는 위에서 설명한 바와 같이 열(thermal) 또는 광(light)에 의해 경화되는 수지(CP1) 및 수지 내에 분산된 복수의 도전성 입자(CP2)를 포함하며, 특히 수지(CP1)는 태양전지 모듈의 라미네이션 공정 온도(대략 150℃ 내외)보다 낮은 온도에서 경화되는 열경화성 수지로 형성된다.
따라서, 별도의 태빙 공정을 실시하지 않더라도 라미네이션 공정을 진행하는 동안 도전성 접착제(CP)가 경화되므로, 인터커넥터가 해당 전극에 전기적으로 연결된다.
그리고, 도전성 접착제(CP)를 사용하지 않는 경우에는 인터커넥터의 솔더(sd)를 대략 180℃ 이하의 온도에서 용융되는 저융점 솔더로 형성하면, 위에서 설명한 바와 같이 라미네이션 공정을 진행하는 동안 저융점 솔더가 용융되어 솔더링되므로, 인터커넥터가 해당 전극에 전기적으로 연결된다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 모듈을 제조하는 경우에는 태빙 공정을 별도로 실시할 수도 있지만, 제조 공정을 감소시켜 생산 효율을 증가시키기 위해서는 라미네이션 공정 중에 태빙 공정이 이루어지도록 하는 것이 바람직하다.
그리고 라미네이션 공정 중에 태빙 공정이 이루어지도록 모듈 제조 방법을 구성하면, 일반적으로 태빙 공정 중에 발생하는 태양전지의 휨 현상이 억제된다.
이하, 도 4 및 도 5를 참조하여 도 1 내지 도 3의 변형 실시예를 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 전술한 도 1 내지 도 3의 실시예와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하며, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 실시예의 태양전지 모듈에 있어서, 절연성 접착부(AT1, AT2)는 전술한 도 1 내지 도 3의 실시예와 달리 필름(AT-1)의 양쪽 면에 접착제(AT-2)를 구비한다.
따라서, 절연성 접착부(AT1, AT2)를 반도체 기판의 후면에 부착한 후, 인터커넥터를 해당 전극부 위에 배열하여 인터커넥터를 가고정할 수 있으므로, 전술한 도 1 내지 도 3의 실시예와 달리 절연성 접착부(AT1, AT2)가 인터커넥터와 반도체 기판 사이에 위치할 수 있다.
이하, 본 발명의 제2 실시예를 설명한다. 도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양전지 모듈을 설명하기 위한 도면이고, 도 9는 도 8에 도시된 후면 접합 태양전지의 후면에 절연성 접착부가 접착된 상태를 도시한 것이다.
도시한 바와 같이, 본 실시예의 태양전지 모듈은 양면 테이프로 구성된 절연성 접착부(AT)가 도 1 내지 도 3의 실시예에서 설명한 절연층(ILP)이 위치하던 영역에 위치하는 특징을 갖는다.
그리고 기판의 모서리 쪽에는 별도의 절연성 접착부가 위치하지 않는다.
하지만, 도 1 내지 도 3의 실시예처럼 기판의 모서리 쪽에도 절연성 접착부를 위치시키는 것도 가능하다.
이러한 구성의 태양전지 모듈에 따르며, 제1 태양전지(C1)의 제1 핑거 전극(C141)에 전기적으로 연결되는 인터커넥터(CW1)는 제1 태양전지(C1)의 제2 핑거 전극(C142)과 교차하는 부분에 위치한 절연성 접착부(AT)에 의해 제2 핑거 전극(C142)과 서로 전기적으로 절연된 상태로 접착되고, 제1 태양전지(C1)의 제2 핑거 전극(C142)에 전기적으로 연결되는 인터커넥터(CW2)는 제1 핑거 전극(C141)과 교차하는 부분에 위치한 절연성 접착부(AT)에 의해 제1 핑거 전극(C141)과 서로 전기적으로 절연된 상태로 접착된다.
따라서, 또한 별도의 절연층을 형성하지 않으면서도 전기적 절연이 필요한 영역에서 전기적 절연을 달성할 수 있으므로, 전술한 제1 실시예의 절연층을 제거할 수 있고, 이에 따라 제조 공정 및 제조 원가를 더욱 줄일 수 있다.
이상에서는 태양전지의 배열 방향 및 인터커넥터(CW1, CW2)의 길이 방향이 핑거 전극(C141, C142)의 길이 방향과 교차하도록 배열된 태양전지 모듈에 대해 설명하였다.
그러나, 이와 다르게, 태양전지의 배열 방향과 인터커넥터(CW1, CW2)의 길이 방향이 핑거 전극(C141, C142)의 길이 방향과 동일한 방향으로 배열되거나 배치되는 것도 가능하다.
이러한 경우에 대해 도 10을 참조하여 설명한다. 도 10은 본 발명에 따른 태양전지 모듈의 제3 실시예를 설명하기 위한 도이다.
본 실시예를 설명함에 있어서, 전술한 제1 실시예와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하며, 이에 대한 상세한 설명을 생략한다.
도 10의 실시예에서, 도면의 간략화를 위해, 인터커넥터(CW1, CW2)는 선(line)으로 표시한다.
본 실시예에 따른 태양전지 모듈은 태양전지(C1, C2)의 배열 방향과 인터커넥터(CW1, CW2)의 길이 방향이 핑거 전극(C141, C142)의 길이 방향과 동일한 방향, 즉 제1 방향(X-X’)으로 형성된다.
제1 핑거 전극(C141)과 제2 핑거 전극(C142)은 모두 제1 방향(X-X’)으로 길게 연장되고, 인터커넥터(CW1, CW2)는 제1 후면 접합 태양전지(C1)의 제1 핑거 전극(C141)과 제2 후면 접합 태양전지(C2)의 제1 핑거 전극(C141)을 서로 전기적으로 연결하거나, 제1 후면 접합 태양전지(C1)의 제2 핑거 전극(C142)과 제2 후면 접합 태양전지(C2)의 제2 핑거 전극(C142)을 서로 전기적으로 연결한다.
그리고 제1 방향(X-X’)과 교차하는 제2 방향(Y-Y’)으로 길게 연장된 제1 테이프(AT1)과 제2 테이프(AT2)는 제1 방향으로 간격(D2)을 두고 반도체 기판(110)의 후면에 서로 이격하여 위치한다.
이때, 제1 방향(X-X’)으로 제1 테이프(AT1) 및 제2 테이프(AT2) 사이의 간격(D2)은 제1 핑거 전극(C141) 및 제2 핑거 전극(C142)의 길이(L)보다 크게 형성될 수 있으며, 절연성 접착부(AT1, AT2)는 한면 테이프 또는 양면 테이프 중 하나일 수 있다.
이와 같이, 제1 방향(X-X’)으로 제1 테이프(AT1) 및 제2 테이프(AT2) 사이의 간격(D2)이 제1 핑거 전극(C141) 및 제2 핑거 전극(C142)의 길이(L)보다 크게 형성되면, 제1 테이프(AT1) 및 제2 테이프(AT2) 각각은 제1 핑거 전극(C141) 및 제2 핑거 전극(C142)과 투영면 상에서 서로 중첩하지 않는다. 따라서, 핑거 전극(C141, C142)과 해당 인터커넥터(CW1 또는 CW2)의 접촉 면적이 증가하여 태양전지 모듈의 전하 수집 효율이 증가한다.
도 11 및 도 12는 도 10의 변형 실시예를 나타내는 도면으로서, 전술한 도 10의 제3 실시예와는 달리, 제1 테이프(AT1) 및 제2 테이프(AT2) 사이의 간격(D2)이 제1 핑거 전극(C141) 및 제2 핑거 전극(C142)의 길이(L)보다 작게 형성된 경우를 나타낸다.
이 경우, 제1 테이프(AT1) 및 제2 테이프(AT2) 중 적어도 하나는 투영면상에서 제1 핑거 전극(C141) 및 제2 핑거 전극(C142) 중 적어도 하나와 중첩할 수 있다.
이상에서는 절연성 접착부를 사용하는 것을 예로 들어 설명하였지만, 테이프 외에도 절연성을 갖는 접착제를 사용하는 것도 가능하다.
도 15 본 발명에 따른 태양전지 모듈의 제4 실시예를 설명하기 위한 도이다.
본 발명의 제1 실시예에서는 인터커넥터(CW1, CW2) 각각이 서로 인접한 두 개의 태양 전지 모두에 중첩되는 길이를 가지고 있고, 인터커넥터(CW1, CW2) 각각이 각 태양 전지의 제1 핑거 전극(C141) 또는 제2 핑거 전극(C142)에 접속되는 경우를 일례로 설명하였다.
이를 위해, 도 1에서는 제1 인터커넥터(CW1)가 제1 태양 전지(C1) 및 제2 태양 전지(C2) 모두에 중첩되는 길이를 가지고 있어, 제1 인터커넥터(CW1)가 제1 태양 전지(C1)의 제1 핑거 전극(C141)에 도전성 접착제(CP)에 의해 전기적으로 접속되고, 제2 태양 전지(C2)의 제2 핑거 전극(C142)에 도전성 접착제(CP)에 의해 전기적으로 접속되는 경우를 일례로 설명하였다.
그러나, 이와 다르게, 도 15에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제4 실시예에 따른 태양 전지 모듈에서는 제1, 2 인터커넥터(CW1, CW2) 각각은 하나의 태양 전지에만 중첩되어 도전성 접착제(CP)를 통해 접속되고, 각 태양 전지 사이에 제2 방향(Y-Y’)으로 길게 배치되는 셀간 커넥터(CC)에 의해 제1 인터커넥터(CW1)와 제2 인터커넥터(CW2)가 서로 직렬 연결될 수 있다.
보다 구체적으로, 제1 인터커넥터(CW1)는 각 태양 전지의 제1 핑거 전극(C141)에 도전성 접착제(CP)를 통해 접속되고, 각 태양 전지의 제2 핑거 전극(C142)과는 절연될 수 있다.
아울러, 제2 인터커넥터(CW2)는 각 태양 전지의 제2 핑거 전극(C142)에 도전성 접착제(CP)를 통해 접속되고, 각 태양 전지의 제1 핑거 전극(C141)과는 절연될 수 있다.
아울러, 셀간 커넥터(CC)에는 제1 태양 전지(C1)의 제1 핑거 전극(C141)에 접속된 제1 인터커넥터(CW1) 및 제2 태양 전지(C2)의 제2 핑거 전극(C142)에 접속된 제2 인터커넥터(CW2)가 접속되어, 제1 태양 전지(C1)와 제2 태양 전지(C2)가 서로 직렬 연결될 수 있다.
이와 같은 구조를 갖는 태양 전지 모듈에서도 절연성 접착부(AT1, AT2)가 각 태양 전지에 접속될 복수의 인터커넥터(CW1, CW2)를 반도체 기판(110)의 후면에 가고정하기 위하여 사용될 수 있다.
이때, 일례로, 도 15에 도시된 바와 같이, 절연성 접착부(AT1, AT2)는 각 반도체 기판의 양쪽 영역에 인터커넥터(CW1, CW2)와 교차하는 제2 방향(Y-Y’)으로 길게 배치될 수 있다.
아울러, 이와 같은 절연성 접착부는 앞선 도 13 및 도 14에서 설명한 바와 같이, 각 태양 전지에 하나씩만 사용할 수도 있고, 제2 방향(Y-Y’)으로 이격되어 분할 배치되는 것도 가능하다.

Claims (26)

  1. 각각이 반도체 기판 및 상기 반도체 기판의 후면에 서로 다른 극성의 제1 전극부와 제2 전극부를 각각 구비하고, 제1 방향으로 배열되는 제1 태양전지 및 제2 태양전지;
    상기 제1 방향으로 길게 연장되어, 상기 제1 태양전지와 상기 제2 태양전지를 전기적으로 연결하는 복수의 인터커넥터;
    상기 복수의 인터커넥터를 상기 제1 태양전지 및 상기 제2 태양전지의 해당 전극부와 전기적으로 연결하는 도전성 접착제; 및
    상기 복수의 인터커넥터를 상기 반도체 기판의 후면에 가고정하는 적어도 하나의 절연성 접착부를 포함하며,
    상기 적어도 하나의 절연성 접착부는 상기 반도체 기판의 후면 상에 상기 인터커넥터와 교차하는 제2 방향으로 길게 위치하고, 상기 복수의 인터커넥터의 후면을 덮는 태양전지 모듈.
  2. 삭제
  3. 제1항에서,
    상기 절연성 접착부는 상기 접착제를 한쪽 면에 구비하는 한면 테이프로 이루어지며, 상기 접착제가 상기 반도체 기판을 향하도록 인터커넥터 위에 위치하는 태양전지 모듈.
  4. 제1항에서,
    상기 제1, 2 전극부 각각은 상기 제2 방향으로 길게 연장되는 태양 전지 모듈.
  5. 제4항에서,
    상기 절연성 접착부는 상기 반도체 기판의 한쪽 영역에 위치하는 제1 테이프와, 상기 한쪽 영역과 마주하는 반대쪽 영역에 위치하는 제2 테이프를 포함하는 태양전지 모듈.
  6. 제4항 또는 제5항 중 어느 하나의 항에서,
    상기 절연성 접착부는 상기 반도체 기판의 양쪽 영역 사이에 위치하는 제3 테이프를 포함하는 태양 전지 모듈.
  7. 제5항에서,
    상기 제1 테이프와 상기 제2 테이프는 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장되는 테이프로 형성되는 태양전지 모듈.
  8. 제5항에서,
    상기 절연성 접착부의 폭은 상기 인터커넥터의 폭보다 큰 태양전지 모듈.
  9. 제5항에서,
    상기 절연성 접착부의 폭은 상기 인터커넥터의 폭과 같거나 작은 태양 전지 모듈.
  10. 제7항에서,
    상기 제1 테이프와 상기 제2 테이프 중 적어도 하나는 상기 제2 방향을 따라 복수 개로 분할되는 태양전지 모듈.
  11. 제4항에서,
    상기 도전성 접착제는 열(thermal) 또는 광(light)에 의해 경화되는 수지(resin) 및 상기 수지 내에 분산된 복수의 도전성 입자(conductive particle)를 포함하는 태양전지 모듈.
  12. 제11항에서,
    상기 인터커넥터는 도전성 금속으로 이루어지며, 상기 도전성 금속은 상기 절연성 접착부의 접착제와 직접 접촉하는 태양전지 모듈.
  13. 제11항에서,
    상기 인터커넥터는 도전성 금속 및 상기 도전성 금속의 표면에 코팅된 솔더로 이루어지며, 상기 솔더는 상기 절연성 접착부의 접착제와 직접 접촉하는 태양전지 모듈.
  14. 제4항에서,
    상기 인터커넥터는 도전성 금속 및 상기 도전성 금속의 표면에 코팅된 솔더(solder)로 이루어지며, 상기 솔더는 상기 도전성 접착제로 작용하는 태양전지 모듈.
  15. 제14항에서,
    상기 솔더는 180℃ 이하의 용융 온도를 갖는 저융점 솔더로 이루어지는 태양전지 모듈.
  16. 제7항에서,
    상기 제1 전극부와 상기 제2 전극부가 상기 반도체 기판의 서로 동일한 면에 위치하는 태양전지 모듈.
  17. 제16항에서,
    상기 제1 전극부는 상기 제1 방향으로 길게 연장된 제1 핑거 전극들을 포함하고, 상기 제2 전극부는 상기 제1 방향으로 길게 연장된 제2 핑거 전극들을 포함하며, 상기 제1 전극부와 상기 제2 전극부는 해당 핑거 전극들을 물리적 및 전기적으로 연결하는 버스바(Busbar) 전극을 포함하지 않는 논-버스바(non-Busbar) 구조로 형성되는 태양전지 모듈.
  18. 제17항에서,
    상기 제1 테이프 및 상기 제2 테이프 중 적어도 하나는 상기 제1 핑거 전극 및 상기 제2 핑거 전극 중 적어도 하나와 투영면상에서 서로 중첩하는 태양전지 모듈.
  19. 제17항에서,
    상기 제1 테이프 및 상기 제2 테이프 각각은 상기 제1 핑거 전극 및 상기 제2 핑거 전극과 투영면상에서 서로 중첩하지 않는 태양전지 모듈.
  20. 제16항에서,
    상기 제1 전극부는 상기 제2 방향으로 길게 연장된 제1 핑거 전극들을 포함하고, 상기 제2 전극부는 상기 제2 방향으로 길게 연장된 제2 핑거 전극들을 포함하며, 상기 제1 전극부와 상기 제2 전극부는 해당 핑거 전극들을 물리적 및 전기적으로 연결하는 버스바(Busbar) 전극을 포함하지 않는 논-버스바(non-Busbar) 구조로 형성되는 태양전지 모듈.
  21. 제20항에서,
    상기 복수의 인터커넥터 중에서 상기 제1 태양전지의 상기 제1 핑거 전극에 전기적으로 연결되는 인터커넥터는 상기 제1 태양전지의 상기 제2 핑거 전극과 교차하는 부분에 위치한 절연층에 의해 상기 제2 핑거 전극과 서로 절연되고,
    상기 복수의 인터커넥터 중에서 상기 제1 태양전지의 상기 제2 핑거 전극에 전기적으로 연결되는 인터커넥터는 상기 제1 핑거 전극과 교차하는 부분에 위치한 절연층에 의해 상기 제1 핑거 전극과 서로 절연되는 태양전지 모듈.
  22. 제1항에서,
    상기 제1 전극부는 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 길게 연장된 제1 핑거 전극들을 포함하고, 상기 제2 전극부는 상기 제2 방향으로 길게 연장된 제2 핑거 전극들을 포함하며, 상기 제1 전극부와 상기 제2 전극부는 해당 핑거 전극들을 물리적 및 전기적으로 연결하는 버스바(Busbar) 전극을 포함하지 않는 논-버스바(non-Busbar) 구조로 형성되는 태양전지 모듈.
  23. 제22항에서,
    상기 복수의 인터커넥터 중에서 상기 제1 태양전지의 상기 제1 핑거 전극에 전기적으로 연결되는 인터커넥터는 상기 제1 태양전지의 상기 제2 핑거 전극과 교차하는 부분에 위치한 상기 절연성 접착부에 의해 상기 제2 핑거 전극과 서로 절연된 상태로 접착되고,
    상기 복수의 인터커넥터 중에서 상기 제1 태양전지의 상기 제2 핑거 전극에 전기적으로 연결되는 인터커넥터는 상기 제1 핑거 전극과 교차하는 부분에 위치한 상기 절연성 접착부에 의해 상기 제1 핑거 전극과 서로 절연된 상태로 접착되는 태양전지 모듈.
  24. 제1 항에서,
    상기 복수의 인터커넥터는 상기 제1, 2 태양 전지의 상기 제1 전극에 전기적으로 접속한 제1 인터커넥터와 상기 제2 전극에 전기적으로 접속된 제2 인터커넥터를 포함하고,
    상기 제1 인터커넥터는 상기 제2 전극과 교차하는 부분에 형성된 절연층에 의해 상기 제2 전극과 전기적으로 절연되고,
    상기 제2 인터커넥터는 상기 제1 전극과 교차하는 부분에 형성된 절연층에 의해 상기 제1 전극과 전기적으로 절연되는 태양 전지 모듈.
  25. 제24항에서,
    상기 제1 태양 전지에 접속된 제1 인터커넥터와 상기 제2 태양 전지에 접속된 제2 인터커넥터는 서로 전기적으로 연결되는 태양 전지 모듈.
  26. 제25항에서,
    상기 제1 태양 전지에 접속된 제1 인터커넥터와 상기 제2 태양 전지에 접속된 제2 인터커넥터는 상기 제1, 2 태양 전지 사이에 상기 제2 방향으로 길게 위치하는 셀간 커넥터를 통해 연결되는 태양 전지 모듈.

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