KR101775977B1 - 플렉시블 태양전지 모듈의 제조방법 및 그에 의해 제조된 플렉시블 태양전지 모듈 - Google Patents

플렉시블 태양전지 모듈의 제조방법 및 그에 의해 제조된 플렉시블 태양전지 모듈 Download PDF

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Abstract

본 발명은 플렉시블 태양전지 모듈의 제조방법 및 이에 의해 제조된 플렉시블 태양전지 모듈에 관한 것으로서, 벌크기판 상부에 반도체층을 형성하는 제1단계와, 상기 반도체층 상부에 후면전극층을 형성하는 제2단계와, 상기 후면전극층 상부에 전도성 플렉시블 기판을 형성시키는 제3단계와, 상기 벌크기판을 제거하여 상기의 전도성 플렉시블 기판, 후면전극층 및 반도체층으로 이루어진 반도체셀을 분리하고, 상기 반도체셀을 임시기판 상에 상기 전도성 플렉시블 기판이 접하도록 형성하는 제4단계와, 상기 임시기판 상에 형성된 상기 반도체층 상부의 일부 영역에 전면전극 및 반사방지막을 형성하고, 에칭공정을 이용하여 복수개의 태양전지 셀을 제조하는 제5단계와, 이송수단을 이용하여 상기 복수개의 태양전지 셀을 상기 임시기판으로부터 분리하는 제6단계와, 후면 전극회로가 인쇄된 밀봉재 필름 또는 후면 전극회로가 인쇄된 백시트 필름 상에 상기 복수개의 태양전지 셀의 후면(전도성 플렉시블 기판 측)을 부착하는 제7단계와, 전면 전극회로가 인쇄된 밀봉재 필름, 또는 (전면 전극회로가 인쇄되지 않은) 전면 밀봉재 필름을 상기 복수개의 태양전지 셀의 전면(전면전극 측)에 부착하여 플렉시블 태양전지 모듈 구조체를 형성하는 제8단계 및 상기 후면 전극회로가 인쇄된 백시트 필름을 사용한 경우에는 상기 플렉시블 태양전지 모듈 구조체 상부에 전면시트 필름을 위치시키고, (상기 후면 전극회로가 인쇄된 백시트 필름을 사용하지 않고) 상기 후면 전극회로가 인쇄된 밀봉재 필름을 사용하는 경우에는 상기 플렉시블 태양전지 모듈 구조체 상하부에 각각 전면시트 필름 및 백시트 필름을 위치시킨 후, 라미네이팅 공정을 수행하여 플렉시블 태양전지 모듈을 형성하는 제9단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 플렉시블 태양전지 모듈의 제조방법 및 이에 의해 제조된 플렉시블 태양전지 모듈을 기술적 요지로 한다. 이에 의해 본 발명은 전도성 플렉시블 기판을 적용하여 기존의 플렉시블 태양전지 셀에서의 전기적 및 열적 특성을 개선시키고, 전극 연결구조를 개선하며, 특히 전극회로가 인쇄된 필름을 이용하여 라미네이팅 공정을 적용함으로써, 금속 전극선 본딩 공정이 배제되고 태양전지 셀의 직렬 및 병렬 연결구조가 단순화되어 플렉시블 태양전지 모듈의 제조가 용이한 이점이 있다.

Description

플렉시블 태양전지 모듈의 제조방법 및 그에 의해 제조된 플렉시블 태양전지 모듈{Manufacturing method of flexible solar cell module and flexible solar cell module thereby}
본 발명은 플렉시블 태양전지 모듈의 제조방법 및 그에 의해 제조된 플렉시블 태양전지 모듈에 관한 것으로서, 전도성 플렉시블 기판 및 전극회로가 인쇄된 필름을 이용하여 라미네이팅 공정을 적용함으로써, 플렉시블 태양전지 모듈의 제조가 용이한 플렉시블 태양전지 모듈의 제조방법 및 그에 의해 제조된 플렉시블 태양전지 모듈에 관한 것이다.
화석연료의 고갈과 환경오염, 지구온난화 문제로 인해 신재생에너지의 개발 필요성이 높아지고 있으며, 환경 친화적이고 무한 재생이 가능한 태양전지가 차세대 에너지원으로 주목받고 있다.
태양전지는 태양광 발전의 핵심소자이며, 광기전력 효과(Photovoltaic Effect)를 이용하여 태양광 에너지를 직접 전기에너지로 변환시키는 소자로써, 변환효율을 향상시키고 제조비용을 감소시키기 위해 다양한 재료의 태양전지가 전 세계적으로 연구 개발되고 있다.
또한, 태양전지는 일반적으로 실리콘 기반의 벌크형 태양전지와 기판 상에 박막의 형태로 반도체가 형성된 박막형 태양전지가 있으며, 벌크형 태양전지는 박막형 태양전지에 비해 효율이 우수하나 공정상 두께를 최소화하는데 한계가 있으며, 고가의 반도체 기판을 이용하기 때문에 제조비용이 상승되는 문제점이 있으며, 박막형 태양전지는 얇은 두께로 제조가 가능하고 저가의 재료를 이용하여 제조비용을 감소시킬 수 있어, 최근에는 박막형 태양전지에 대한 연구가 증가되는 추세이다.
이러한 태양전지는 지상 발전용 분야뿐만 아니라 최근 소비자의 요구에 맞추어, 휴대하기 편하고 유연성이 뛰어나며, 안정적인 발전 효율을 나타내는 초경량 박막형 플렉시블 태양전지 및 그에 대한 기술 개발의 필요성이 대두되고 있다.
일반적으로 플렉시블 태양전지는 플렉시블 기판을 사용하게 되는데, 도 1은 종래의 플렉시블 태양전지(5)의 구조를 나타낸 것으로서, 도시된 바와 같이 플렉시블 기판(4) 상에 후면전극(3)이 형성되고, 그 상층에 반도체층(2)이 형성되며, 그 상층에 전면전극(1)이 형성되어 이루어지며, 플렉시블 기판(4)을 제외하고, 후면전극(3), 반도체층(2), 전면전극(1)을 태양전지 셀이라고도 한다.
이러한, 플렉시블 태양전지는 정격 전압을 맞추기 위해서는 단위 플렉시블 태양전지를 직렬 및 병렬로 연결하여 모듈 형태로 제작하여야 하는데, 종래의 플렉시블 태양전지에 사용되는 플렉시블 기판은 대부분 폴리이미드와 같은 유연성이 좋은 플라스틱을 사용한다. 이러한 플라스틱 기판은 부도체이기 때문에 모듈 제작 시 후면전극의 연결방법이 복잡하고, 방열특성이 나쁜 단점이 있다.
기존에는 다음 도 2 및 도 3과 같은 방법으로 후면전극과 이웃하는 태양전지 셀의 전면전극을 연결하여 모듈을 제작하여 왔다.
도 2는 플렉시블 기판의 면적을 태양전지 셀의 면적보다 넓게 설계하여 금속 전극선으로 연결하는 방법을 나타낸 것으로, 금속 전극선의 본딩 공정이 번거롭고 태양전지 셀의 면적이 줄어드는 단점이 있다.
또한, 도 3과 같이, 플렉시블 기판의 접합부에 구멍을 뚫어 전도성 접착제로 연결하는 방법도 있으나, 연결방법이 까다롭고 태양전지 셀의 높이만큼 단차가 발생하여, 설치공간이 제한적이며 비효율적으로 공간을 활용하게 되는 문제점이 있다.
미국등록특허 US 8,993,366(2015.03.31)
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 전도성 플렉시블 기판 및 전극회로가 인쇄된 필름을 이용하여 라미네이팅 공정을 적용함으로써, 플렉시블 태양전지 모듈의 제조가 용이한 플렉시블 태양전지 모듈의 제조방법 및 그에 의해 제조된 플렉시블 태양전지 모듈의 제공을 그 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 벌크기판 상부에 반도체층을 형성하는 제1단계와, 상기 반도체층 상부에 후면전극층을 형성하는 제2단계와, 상기 후면전극층 상부에 전도성 플렉시블 기판을 형성시키는 제3단계와, 상기 벌크기판을 제거하여 상기의 전도성 플렉시블 기판, 후면전극층 및 반도체층으로 이루어진 반도체셀을 분리하고, 상기 반도체셀을 임시기판 상에 상기 전도성 플렉시블 기판이 접하도록 형성하는 제4단계와, 상기 임시기판 상에 형성된 상기 반도체층 상부의 일부 영역에 전면전극 및 반사방지막을 형성하고, 에칭공정을 이용하여 복수개의 태양전지 셀을 제조하는 제5단계와, 이송수단을 이용하여 상기 복수개의 태양전지 셀을 상기 임시기판으로부터 분리하는 제6단계와, 후면 전극회로가 인쇄된 밀봉재 필름 또는 후면 전극회로가 인쇄된 백시트 필름 상에 상기 복수개의 태양전지 셀의 후면(전도성 플렉시블 기판 측)을 부착하는 제7단계와, 전면 전극회로가 인쇄된 밀봉재 필름, 또는 (전면 전극회로가 인쇄되지 않은) 전면 밀봉재 필름을 상기 복수개의 태양전지 셀의 전면(전면전극 측)에 부착하여 플렉시블 태양전지 모듈 구조체를 형성하는 제8단계 및 상기 후면 전극회로가 인쇄된 백시트 필름을 사용한 경우에는 상기 플렉시블 태양전지 모듈 구조체 상부에 전면시트 필름을 위치시키고, (상기 후면 전극회로가 인쇄된 백시트 필름을 사용하지 않고) 상기 후면 전극회로가 인쇄된 밀봉재 필름을 사용하는 경우에는 상기 플렉시블 태양전지 모듈 구조체 상하부에 각각 전면시트 필름 및 백시트 필름을 위치시킨 후, 라미네이팅 공정을 수행하여 플렉시블 태양전지 모듈을 형성하는 제9단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 플렉시블 태양전지 모듈의 제조방법 및 이에 의해 제조된 플렉시블 태양전지 모듈을 기술적 요지로 한다.
또한, 상기 제1단계의 반도체층을 형성하기 전에, 상기 벌크기판 상부에 희생층을 먼저 형성하는 것이 바람직하며, 상기 희생층이 형성된 경우에는, 상기 제4단계에서의 벌크기판의 제거는 상기 희생층의 제거를 통해 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 전도성 플렉시블 기판은, 10~100㎛로 두께로 형성되는 것이 바람직하며, 상기 전도성 플렉시블 기판은, 플라스틱 필름에 홀패턴을 형성하고, 상기 홀패턴 내부에 전도성 재료를 충진하여 형성되거나, 금속 필름으로 형성되는 것이 바람직하다.
여기에서, 상기 후면 전극회로가 인쇄된 밀봉재 필름 및 전면 전극회로가 인쇄된 밀봉재 필름 그리고 후면 전극회로가 인쇄된 백시트 필름은, 상기 복수개의 태양전지 셀의 배열 형태에 대응하여 상기 밀봉재 필름 및 백시트 필름 상에 후면 전극회로 및 전면 전극회로가 직렬 및 병렬 연결구조로 설계된 것이 바람직하다.
또한, 상기 후면 전극회로 및 전면 전극회로의 선폭은, 상기 태양전지 셀의 가로 및 세로 길이보다 작은 것이 바람직하며, 또한, 상기 후면 전극회로 및 전면 전극회로의 두께는, 상기 태양전지 셀의 두께보다 작은 것이 바람직하다.
또한, 상기 밀봉재 필름이 형성된 후면 전극회로 및 전면 전극회로는 상기 태양전지 셀이 직렬로 연결되는 부분은 상기 태양전지 셀의 두께보다 두껍게 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 후면 전극회로가 인쇄된 밀봉재 필름 및 전면 전극회로가 인쇄된 밀봉재 필름 그리고 후면 전극회로가 인쇄된 백시트 필름은, 금속 인쇄 공정 또는 금속 패턴 증착 공정에 의해 구현되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 후면 전극회로가 인쇄된 밀봉재 필름 및 전면 전극회로가 인쇄된 밀봉재 필름 그리고 후면 전극회로가 인쇄된 백시트 필름의 상기 복수개의 태양전지 셀에의 부착은, 롤투롤(Roll-to-Roll) 공정에 의해 구현되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 후면 전극회로가 인쇄된 밀봉재 필름 및 전면 전극회로가 인쇄된 밀봉재 필름 그리고 후면 전극회로가 인쇄된 백시트 필름의 상기 복수개의 태양전지 셀에의 부착은, 상기 복수개의 태양전지 셀의 전도성 플렉시블 기판 및 전면전극과, 상기 후면 전극회로 및 전면 전극회로 간에 얼라인(align) 후 구현되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 후면 전극회로가 인쇄된 밀봉재 필름 및 전면 전극회로가 인쇄된 밀봉재 필름 그리고 후면 전극회로가 인쇄된 백시트 필름의 상기 복수개의 태양전지 셀에의 부착은, 전도성 접착제를 이용하는 것이 바람직하다.
본 발명은 전도성 플렉시블 기판을 적용하여 기존의 플렉시블 태양전지 셀에서의 전기적 및 열적 특성을 개선시키고, 전극 연결구조를 개선하며, 특히 전극회로가 인쇄된 필름을 이용하여 라미네이팅 공정을 적용함으로써, 금속 전극선 본딩 공정이 배제되고 태양전지 셀의 직렬 및 병렬 연결구조가 단순화되어 플렉시블 태양전지 모듈의 제조가 용이하여, 플렉시블 태양전지 제품의 상용화 기술의 발전을 도모하는 효과가 있다.
이와 같이 전도성 플렉시블 기판을 적용함으로써, 유기 태양전지뿐만 아니라 무기 태양전지에도 적용 가능하여 차세대 고효율 플렉시블 태양전지의 개발 시기를 앞당길 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 전극회로가 인쇄된 필름을 이용한 라미네이팅 공정은 플렉시블 태양전지뿐만 아니라 벌크형 태양전지 모듈 분야에도 적용가능하여 신공정 도입에 따른 시장 창출 효과를 기대할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 전극회로가 인쇄된 필름을 이용한 라미네이팅 공정은 태양전지 분야뿐만 아니라, 통신, 센서, 디스플레이 등 다양한 반도체 소자를 이용한 분야에 응용될 수 있어, 관련 산업 기술의 발전을 도모할 수 있다.
도 1 내지 도 4 - 종래의 플렉시블 태양전지의 구조 및 모듈 형태로의 구현 예시도를 나타낸 도.
도 5 - 본 발명에 따른 전도성 기판을 갖는 플렉시블 태양전지의 제조방법에 대한 모식도.
도 6 - 본 발명의 일실시예에 따른 플렉시블 태양전지 모듈의 구조 및 라미네이팅 공정에 대한 모식도.
도 7 - 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 플렉시블 태양전지 모듈의 구조 및 라미네이팅 공정에 대한 모식도.
본 발명은 플렉시블 태양전지 모듈의 제조방법 및 그에 의해 제조된 플렉시블 태양전지 모듈에 관한 것으로서, 전도성 플렉시블 기판을 적용하여 기존의 플렉시블 태양전지 셀에서의 전기적 및 열적 특성을 개선시키고, 전극 연결구조를 개선하며, 특히 전극회로가 형성된 필름을 이용하여 라미네이팅 공정을 적용함으로써, 금속 전극선 본딩 공정이 배제되고 태양전지 셀의 직렬 및 병렬 연결구조가 단순화되어 플렉시블 태양전지 모듈의 제조가 용이한 장점이 있다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명하고자 한다. 도 5는 본 발명에 따른 전도성 기판을 갖는 플렉시블 태양전지의 제조방법에 대한 모식도를 나타낸 것이며, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 플렉시블 태양전지 모듈의 구조 및 라미네이팅 공정에 대한 모식도를 나타낸 것이고, 도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 플렉시블 태양전지 모듈의 구조 및 라미네이팅 공정에 대한 모식도를 나타낸 것이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전도성 기판을 갖는 플렉시블 태양전지의 제조방법은, 벌크기판(100) 상부에 반도체층(210)을 형성하는 제1단계와, 상기 반도체층(210) 상부에 후면전극층(220)을 형성하는 제2단계와, 상기 후면전극층(220) 상부에 전도성 플렉시블 기판(230)을 형성시키는 제3단계와, 상기 벌크기판(100)을 제거하여 상기의 전도성 플렉시블 기판(230), 후면전극층(220) 및 반도체층(210)으로 이루어진 반도체셀(200)을 분리하고, 상기 반도체셀(200)을 임시기판(300) 상에 상기 전도성 플렉시블 기판(230)이 접하도록 형성하는 제4단계와, 상기 임시기판(300) 상에 형성된 상기 반도체층(210) 상부의 일부 영역에 전면전극(410) 및 반사방지막(420)을 형성하고, 에칭공정을 이용하여 복수개의 태양전지 셀(500)을 제조하는 제5단계와, 이송수단(600)을 이용하여 상기 복수개의 태양전지 셀(500)을 상기 임시기판(300)으로부터 분리하는 제6단계와, 후면 전극회로가 인쇄된 밀봉재 필름(710) 또는 후면 전극회로가 인쇄된 백시트 필름(730) 상에 상기 복수개의 태양전지 셀(500)의 후면(전도성 플렉시블 기판(230) 측)을 부착하는 제7단계와, 전면 전극회로가 인쇄된 밀봉재 필름(720) 또는 (전면 전극회로가 인쇄되지 않은) 전면 밀봉재 필름(740)을 상기 복수개의 태양전지 셀(500)의 전면(전면전극(410) 측)에 부착하여 플렉시블 태양전지 모듈 구조체를 형성하는 제8단계 및 상기 후면 전극회로가 인쇄된 백시트 필름(730)을 사용한 경우에는 상기 플렉시블 태양전지 모듈 구조체 상부에 전면시트 필름(810)을 위치시키고, (상기 후면 전극회로가 인쇄된 백시트 필름(730)을 사용하지 않고) 상기 후면 전극회로가 인쇄된 밀봉재 필름(710)을 사용하는 경우에는 상기 플렉시블 태양전지 모듈 구조체 상하부에 각각 전면시트 필름(810) 및 백시트 필름(820)을 위치시킨 후, 라미네이팅 공정을 수행하여 플렉시블 태양전지 모듈을 형성하는 제9단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 플렉시블 태양전지의 제조방법은, 먼저, 벌크기판(100) 상부에 반도체층(210)을 형성한다.(제1단계)
상기 벌크기판(100)은 그 상층에 형성되는 반도체층(210)의 결함을 최소화하기 위해 반도체층(210)과 격자상수가 비슷한 기판을 사용하게 되며, 예컨대, 상기 기판은 GaAs, InP 등을 사용하는 경우 상기 반도체층(210)은 GaAs, InGaAs, AlInGaAs, InGaP, AlInGaP 등의 재료를 사용하게 된다.
여기에서, 상기 벌크기판(100) 상부에 반도체층(210)을 형성하기 전에 상기 벌크기판(100) 상부에 희생층을 먼저 형성할 수도 있다. 이는 후술할 벌크기판(100) 제거시 효율적으로 제거하기 위한 것으로, 희생층은 벌크기판(100) 상에 에피택셜(epitaxial)하게 성장되며 특정 용매에 대하여 기판보다 쉽게 식각되어야 하므로 벌크기판(100)과는 다른 재료 또는 격자상수가 다를 수도 있으며 격자결함을 최소화하기 위해 희생층 상에 버퍼층 등을 더 형성시킬 수 있다. 후 공정에서 식각 등을 통해 제거해야 하는 층이므로 벌크기판(100)과는 상이한 조성일 수 있다.
이와 같이 벌크기판(100) 상의 희생층 및 반도체층(210)은 통상의 박막 증착 공정에 의해 형성되게 되며, 벌크기판(100)과 반도체층(210) 사이에 희생층을 형성한 경우에는 후술할 벌크기판(100)의 제거는 상기 희생층의 제거를 통해 이루어지게 된다.
그리고, 상기 반도체층(210) 상부에 후면전극층(220)을 형성한다.(제2단계)
상기 후면전극층(220)은 반도체층(210)과 바로 접촉(ohmic contact)되도록 형성되며, 이러한 후면전극은 여타의 물리적, 화학적 박막 증착 공정 또는 코팅 공정에 의해 반도체층(210) 상부에 형성되게 된다.
상기 후면전극층(220)은 금(Au), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 은(Ag), 백금(Pt), 니켈(Ni), 구리(Cu) 및 인듐 주석 산화물(Indium Tin Oxide, ITO) 등이 사용될 수 있으며, 전기전도도 및 열적 특성을 고려하여 적절한 재료를 선택하여 사용할 수 있다.
그리고, 상기 후면전극 상부에 전도성 플렉시블 기판(230)을 형성시킨다.(제3단계)
상기 전도성 플렉시블 기판(230)은 플렉시블 태양전지 셀(500)의 구동시 유연성과 전기전도성 그리고 열적 특성을 모두 만족할 수 있는 구성으로써, 플라스틱 재료를 기반으로 한 플라스틱 필름에 홀패턴을 형성하고, 상기 홀패턴에 전도성 재료를 충진하여 구현하거나, 금속 필름으로 구현할 수 있다.
여기에서, 상기 홀패턴에 충진되는 상기 전도성 재료는 전도성이 우수한 Ag, Ni, Cu, C, Ag-Pd, Au 등과 같은 금속이 포함된 전도성 페이스트 또는 전도성 에폭시(epoxy)를 사용하거나, Ag, Ni, Cu, C, Ag-Pd, Au 등과 같은 금속 재료가 될 수 있으며, 일반적인 충진 공정 또는 전해도금 공정, 금속 열 증착 공정 등에 의해 홀패턴 내부에 전도성 재료가 충진될 수 있다.
그리고, 플라스틱 재료로는 유연성이 좋은 플라스틱, 예컨대 폴리이미드(polyimide)를 사용하며, 상기 폴리이미드 필름의 상하부를 관통하는 홀패턴을 리소그래피(lithography), 에칭(etching), 레이저 어블레이션(laser ablation) 및 드릴링(drilling) 공정 중 어느 하나의 패터닝 공정에 의해 형성하고, 상기 홀패턴 내부에 전도성 재료를 충진하여 본 발명에 따른 전도성 플렉시블 기판(230)을 제공하게 된다.
이러한 홀패턴이 구비된 플렉시블 기판에 대한 설명은 본 발명자가 출원(출원번호 10-2016-0036143호, 발명의 명칭 : 플렉시블 태양전지의 제조방법 및 그에 의해 제조된 플렉시블 태양전지 그리고 이를 이용한 플렉시블 태양전지 모듈)된 명세서에 상세하게 기재되어 있으며, 본 발명에서는 본 발명의 요지가 흐려질 수 있으므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
또한, 상기 금속 필름도 Ag, Ni, Cu, C, Ag-Pd, Au 등의 전기전도도 및 열전도도가 우수한 금속을 이용하여 얇은 필름 형태로 제작하여 유연성에 문제가 없도록 하여 본 발명에 따른 전도성 플렉시블 기판(230)으로 사용하게 된다.
한편, 상기 홀패턴의 형상, 크기, 간격 및 배열 형태 중 어느 하나 또는 둘 이상을 변화시키거나, 상기 홀패턴에 충진되는 전도성 재료의 종류에 따라, 또는 상기 금속 필름의 재료의 종류 및 두께 등에 따라, 상기 전도성 플렉시블 기판(230)의 전기전도도, 열전도도, 무게 및 유연성과 같은 특성의 조절이 가능하다.
이러한 상기 전도성 플렉시블 기판(230)은 상기 후면전극층(220) 상부에 형성되게 되며, 상기 전도성 플렉시블 기판(230)은, 웨이퍼 본딩(wafer bonding) 또는 전도성 접착제에 의해 상기 후면전극층(220) 상부에 부착되어 형성되게 된다.
여기에서, 상기 전도성 플렉시블 기판(230)은 10~100㎛의 두께로 형성되는 것이 바람직하다. 이 범위보다 얇게 형성되면 태양전지 셀(500)의 기판으로의 역할을 하기 힘들거나, 더 두껍게 형성되면 유연성이 떨어져 플렉시블한 기능을 수행할 수 없게 된다.
그리고, 이와 같이 후면전극층(220) 상부에 상기 전도성 플렉시블 기판(230)의 부착이 완료되면, 상기 벌크기판(100)을 제거하게 되고, 상기 벌크기판(100)으로부터 상기의 전도성 플렉시블 기판(230), 후면전극층(220) 및 반도체층(210)으로 이루어진 반도체셀(200)을 분리하고, 상기 반도체셀(200)을 임시기판(300) 상에 상기 전도성 플렉시블 기판(230)이 접하도록 형성하게 된다.(제4단계)
상기 벌크기판(100)의 제거는 희생층이 형성되어 있지 않은 경우에는 반도체층(210)과 벌크기판(100)과의 밴드갭 에너지 차이에 의한 레이저 리프트 오프 공정 등에 의해 벌크기판(100)을 반도체층(210)으로부터 분리시키거나, 희생층이 형성된 경우에는 희생층의 식각 공정 등에 의해 벌크기판(100)을 반도체층(210)으로부터 분리시킬 수 있으며, 제거된 상기 벌크기판(100)은 다시 처음 공정으로 돌아가 재사용되게 된다.
즉, 상기 벌크기판(100) 상에 순차적으로 형성된 반도체층(210), 후면전극층(220) 및 전도성 플렉시블 기판(230)을 공정의 편의상 뒤집어서 상기 전도성 플렉시블 기판(230)이 상기 임시기판(300) 상에 접하도록 하여 형성하게 되며, 여기에서 플렉시블 기판 상에 순차적으로 형성된 후면전극층(220) 및 반도체층(210)을 본 발명에서는 편의상 반도체셀(200)이라고 한다.
이러한 반도체셀(200) 하부는 전도성 플렉시블 기판(230)이 형성되고, 그리고 후면전극층(220) 그리고 상부는 반도체층(210)이 형성된다.
상기 임시기판(300)은 공정의 편의를 위해 사용되는 것으로서, 그 종류에 상관없이 상기 반도체셀(200)을 지지할 수 있는 재료(글래스, 실리콘 등)이면 어떠한 것이든 사용이 무방하다.
그리고, 상기 임시기판(300) 상에 형성된 상기 반도체층(210) 상부의 일부 영역에 전면전극(410) 및 반사방지막(420)을 형성하고, 에칭공정을 이용하여 복수개의 태양전지 셀(500)을 제조하게 된다.(제5단계)
여기에서, 상기 임시기판(300) 상에 전도성 플렉시블 기판(230)이 접하도록 상기 반도체셀(200)이 형성되므로, 최상부에는 반도체층(210)이 노출되게 되며, 상기 전면전극(410) 및 반사방지막(420)은 상기 반도체층(210) 상부의 일부 영역에 형성되게 된다.
상기 전면전극(410)은 에칭공정을 통해 복수개로 형성될 태양전지 모듈의 형태 및 크기에 따라 패턴화되어 각 단위 태양전지 셀(500)에 각각 형성되게 되며, 상기 전면전극(410) 사이의 반도체층(210) 상부에는 반사방지막(420)이 형성되게 된다.
이러한 전면전극(410)은 소정의 패터닝에 의해 구현되며, 이웃하는 태양전지 셀(500)의 후면전극 영역 또는 전도성 플렉시블 기판(230)과 금속 전극회로에 의해 접촉되어, 태양전지 셀(500)이 모듈화되어 구현되게 된다.
상기 전면전극(410) 및 반사방지막(420)이 각 단위 태양전지 셀(500)에 맞게 형성되게 되면, 각 단위 태양전지 셀(500)은 메사에칭 공정 등을 통해 분리되게 되며, 임시기판(300) 상에 복수개의 태양전지 셀(500)이 구현되게 된다.
이렇게 임시기판(300) 상에 복수개의 태양전지 셀(500)이 구현되게 되면, 이송수단(600)을 이용하여 상기 복수개의 태양전지 셀(500)을 상기 임시기판(300)으로부터 분리하게 된다.(제6단계)
여기에서 상기 이송수단(600)은 반도체 소자 제조 공정 중에 일반적으로 사용되는 진공척(vacuum chuck) 또는 정전척 장치 등을 이용하여 점착 또는 이송하여 구현될 수 있으며, 또한, 본 발명에 따른 태양전지 셀(500)은 박막형으로 매우 얇은 특징이 있어 이에 유용한 전사용 스탬프를 이용하여 점착 또는 이송하여 구현될 수 있다. 여기에서 상기 전사용 스탬프는 얇은 태양전지 셀(500)에 손상을 주지 않고 원활한 점착 또는 이송을 위해 폴리머로 이루어진 유연한 재질로 형성될 수 있다.
이러한, 상기 이송수단(600)을 이용하여 상기 복수개의 태양전지 셀(500)을 상기 임시기판(300)으로부터 분리한 후, 후면 전극회로가 인쇄된 밀봉재 필름(710) 또는 후면 전극회로가 인쇄된 백시트 필름(730) 상에 상기 복수개의 태양전지 셀(500)의 후면을 부착하게 된다.(제7단계)
그리고, 전면 전극회로가 인쇄된 밀봉재 필름(720) 또는 (전면 전극회로가 인쇄되지 않은) 전면 밀봉재 필름(740)을 상기 복수개의 태양전지 셀(500)의 전면에 부착하여 플렉시블 태양전지 모듈 구조체를 형성하게 된다.(제8단계)
그리고, 후면 전극회로 구현을 위해 상기 후면 전극회로가 인쇄된 백시트 필름(730)을 사용한 경우에는 상기 플렉시블 태양전지 모듈 구조체 상부에 전면시트 필름(810)을 위치시키고, 상기 후면 전극회로 구현을 위해 상기 후면 전극회로가 인쇄된 백시트 필름(730)을 사용하지 않은 경우, 즉 상기 후면 전극회로가 인쇄된 밀봉재 필름(710)을 사용하는 경우에는 상기 플렉시블 태양전지 모듈 구조체 상하부에 각각 전면시트 필름(810) 및 백시트 필름(820)을 위치시킨 후, 라미네이팅 공정을 수행하여 플렉시블 태양전지 모듈을 형성하게 된다.(제9단계)
즉, 상기 이송수단(600)에 의해 이송된 상기 복수개의 태양전지 셀(500)의 바닥부는 후면전극층(220) 및 전도성 플렉시블 기판(230)으로 이루어지며, 여기에서 태양전지 셀(500)의 후면이라 함은 반도체층(210) 하부 즉, 후면전극층(220) 및 전도성 플렉시블 기판(230)이 형성된 영역, 정확하게는 전도성 플렉시블 기판(230)을 상기 후면 전극회로가 인쇄된 밀봉재 필름(710) 또는 후면 전극회로가 인쇄된 백시트 필름(730) 상에 부착하는 것이다.
그리고, 이송수단(600)에 의해 상기 복수개의 태양전지 셀(500)이 이송되어 상기 후면 전극회로가 인쇄된 밀봉재 필름(710) 또는 후면 전극회로가 인쇄된 백시트 필름(730) 상에 부착되게 되면 상기 복수개의 태양전지 셀(500)의 최상부는 태양전지 셀(500)의 전면이 되게 되며, 반도체층(210) 상부 즉, 그 상층의 전면전극(410) 및 반사방지막(420)이 형성된 영역, 정확하게는 전면전극(410) 및 반사방지막(420) 상부에 상기 전면 전극회로가 인쇄된 밀봉재 필름(720) 또는 전면 전극회로가 인쇄되지 않은 전면 밀봉재 필름(740)이 부착되게 되어 플렉시블 태양전지 모듈 구조체를 형성한다.
여기에서, 전면 전극회로가 인쇄되지 않은 전면 밀봉재 필름(740)을 사용할 수도 있으며, 이는 전면 금속 전극선(w)을 배열하여 플렉시블 태양전지 모듈 구조체를 형성할 수도 있다.
이와 같이, 상기 복수개의 태양전지 셀(500)의 후면에는 후면 전극회로가 인쇄된 밀봉재 필름(710) 또는 후면 전극회로가 인쇄된 백시트 필름(730)이 부착되게 되며, 상기 복수개의 태양전지 셀(500)의 전면에는 전면 전극회로가 인쇄된 밀봉재 필름(720)이 부착되거나, 전면 전극회로가 인쇄되지 않은 전면 밀봉재 필름(740)이 부착되게 된다.
즉, 상기 복수개의 태양전지 셀(500) 후면 및 전면에는, 태양전지 셀(500)의 직렬 및 병렬 배열 형태에 따른 전극회로가 인쇄된 밀봉재 필름이 각각 부착되어 형성되거나, 후면 전극회로가 인쇄된 백시트 필름(730) 및 전면 밀봉재 필름(740)이 각각 부착되어 형성되어, 후면이든 전면이든 어느 한쪽에는 밀봉재 필름이 구현되어, 플렉시블 태양전지 모듈 구조체를 이루게 되고, 후술할 라미네이션 공정을 수행하게 되면, 상기 밀봉재 필름은 태양전지 셀(500)을 보호하는 밀봉재(750)로 형성되게 되어, 플렉시블 태양전지 모듈 구조체가 밀봉되게 된다.
그리고, 전면시트 필름(810) 및 백시트 필름(730),(820)에 의해 밀봉재(750)로 밀봉된 상기 플렉시블 태양전지 모듈 구조체가 마감처리되어 본 발명에 따른 플렉시블 태양전지 모듈이 완성되게 된다. 여기에서, 상기 밀봉재 필름, 전면시트 필름(810) 및 백시트 필름(730),(820)은 공지된 재료를 사용한다.
또한, 상기 후면 전극회로가 인쇄된 밀봉재 필름(710) 및 전면 전극회로가 인쇄된 밀봉재 필름(720) 그리고 후면 전극회로가 인쇄된 백시트 필름(730)은, 상기 복수개의 태양전지 셀(500)의 배열 형태에 대응하여 상기 밀봉재 필름 및 백시트 필름 상에 후면 전극회로(711),(731) 및 전면 전극회로(721)의 직렬 및 병렬 연결구조를 설계하는 것이 바람직하다.
일반적으로, 태양전지 모듈의 사용처나 목적, 출력에 따라 상기 복수개의 태양전지 셀(500)을 직렬 및 병렬 형태로 배열하게 되며, 이러한 배열 형태에 대응하여 상기 밀봉재 필름 및 백시트 필름 상에 후면 전극회로(711),(731) 또는 전면 전극회로(721)를 인쇄하여, 상기 플렉시블 태양전지 모듈 구조체 상하부에 전도성 접착제를 이용하여 밀봉재 필름 또는 백시트 필름을 부착하게 된다.
즉, 태양전지 모듈의 직렬 및 병렬 배열 형태에 따라 미리 설계된 전극회로가 인쇄된 밀봉재 필름 및 백시트 필름 상에 복수개의 태양전지 셀(500)의 전극 영역 예컨대 전도성 플렉시블 기판(230) 및 전면전극(410)과, 상기 후면 전극회로(711),(731) 및 전면 전극회로(721) 간을 얼라인(align)시켜 부착시킴으로써 본 발명에 따른 플렉시블 태양전지 모듈 구조체를 완성하게 된다.
이에 의해 전극회로가 형성된 필름을 이용함으로써, 종래의 금속 전극선 본딩 공정이 배제되게 되고, 태양전지 셀(500)의 직렬 및 병렬 연결구조가 단순화되어 플렉시블 태양전지 모듈의 제조공정이 간단한 장점이 있다.
또한, 상기 후면 전극회로(711),(731) 및 전면 전극회로(721)의 선폭은, 상기 태양전지 셀(500)의 가로 및 세로 길이보다 작은 것이 바람직하며, 또한, 상기 후면 전극회로(711),(731) 및 전면 전극회로(721)의 두께는, 상기 태양전지 셀(500)의 두께보다 작은 것이 바람직하다.
또한, 상기 밀봉재 필름이 형성된 후면 전극회로(711),(731) 및 전면 전극회로(721)는 상기 태양전지 셀(500)이 직렬로 연결되는 부분은 상기 태양전지 셀(500)의 두께보다 두껍게 형성되는 것이 바람직하다.
이는 상기의 얼라인 공정 시 얼라인 오차에도 태양전지 셀(500)의 안정적인 전기적 접촉시 가능하도록 하기 위함이다.
또한, 상기 후면 전극회로가 인쇄된 밀봉재 필름(710) 및 전면 전극회로가 인쇄된 밀봉재 필름(720) 그리고 후면 전극회로가 인쇄된 백시트 필름(730)은, 금속 인쇄 공정 또는 금속 패턴 증착 공정에 의해 구현되어, 밀봉재 필름 및 백시트 필름 상에 전극회로가 형성되도록 한다.
또한, 상기 후면 전극회로가 인쇄된 밀봉재 필름(710) 및 전면 전극회로가 인쇄된 밀봉재 필름(720) 그리고 후면 전극회로가 인쇄된 백시트 필름(730)의 상기 복수개의 태양전지 셀(500)에의 부착은, 롤투롤(Roll-to-Roll) 공정에 의해 구현되게 되며, 태양전지 셀(500)이 공정 영역에 제공되게 되면, 전도성 접착제가 코팅된 밀봉재 필름 및 백시트 필름 등이 롤투롤 방식으로 제공되어 상기 태양전지 셀(500) 상하부에 부착되게 된다.
그리고, 상기 후면 전극회로(731)의 구현을 위해 상기 백시트 필름을 사용한 경우에는 상기 플렉시블 태양전지 모듈 구조체 상부에 전면시트 필름(810)을 위치시키고, 상기 후면 전극회로(731)의 구현을 위해 상기 백시트 필름을 사용하지 않고 밀봉재 필름을 전극회로의 구현에 사용한 경우에는 상기 플렉시블 태양전지 모듈 구조체 상하부에 각각 전면시트 필름(810) 및 백시트 필름(820)을 위치시킨 후, 라미네이팅 공정을 수행함으로써, 상기 밀봉재 필름이 녹으면서 상기 전면시트 필름(810) 및 백시트 필름(730),(820) 공간 사이가 밀봉재(750)로 충진되면서 플렉시블 태양전지 모듈의 제조가 완료되게 된다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 플렉시블 태양전지 모듈의 구조 및 라미네이팅 공정에 대한 모식도를 도시한 것으로, 도 6(a)는 플렉시블 태양전지 모듈의 평면 모식도, 도 6(b)는 플렉시블 태양전지 모듈의 단면 모식도, 도 6(c)는 공정 단면 모식도, 도 6(d)는 전면 전극회로가 인쇄된 밀봉재 필름에 대한 평면 모식도, 도 6(e)는 후면 전극회로가 인쇄된 밀봉재 필름에 대한 평면 모식도이고, 도 6(f)는 도 6(e)의 단면 모식도이다.
도 6은 밀봉재 필름을 전극회로의 구현에 사용한 경우에 대한 일실시예를 나타낸 것으로서, 복수개의 태양전지 셀(500) 상하부에 각각 전면 전극회로가 인쇄된 밀봉재 필름(720) 및 후면 전극회로가 인쇄된 밀봉재 필름(710)을 위치시킨 후, 그 상하부에 각각 전면시트 필름(810) 및 백시트 필름(820)을 형성하여 라미네이팅 공정을 수행함으로써, 상기 밀봉재 필름이 녹으면서 상기 전면시트 필름(810) 및 백시트 필름(820) 공간 사이가 밀봉재(750)로 충진되면서 플렉시블 태양전지 모듈이 제조되는 것이다.
여기에서, 상기 전극회로의 선폭 및 두께는 태양전지 셀(500)의 가로, 세로의 길이 및 두께 보다 더 작게 형성되었음을 확인할 수 있으며, 도 6(f)는 후면 전극회로가 인쇄된 밀봉재 필름(710)에 관한 것으로서, 태양전지 셀(500)의 직렬연결구조에서 태양전지 셀(500)의 전도성 플렉시블 기판(230)과 이웃하는 태양전지 셀(500)의 전면전극(410)을 전기적으로 연결하기 위한 것으로서, 이를 위해 후면 전극회로(711)가 수직으로 돌출된 패턴으로 구현된 형태를 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 플렉시블 태양전지 모듈의 구조 및 라미네이팅 공정에 대한 모식도를 도시한 것으로, 도 7(a)는 플렉시블 태양전지 모듈의 평면 모식도, 도 7(b)는 플렉시블 태양전지 모듈의 단면 모식도, 도 7(c)는 공정 단면 모식도, 도 7(d)는 후면 전극회로가 인쇄된 백시트 필름(730)에 대한 평면 모식도, 도 7(e)는 도 7(d)의 단면 모식도이다.
도 7은 백시트 필름을 후면 전극회로(731)의 구현에 사용하고, 전면 연결 전극으로 금속 전극선(w)을 이용하는 경우에 대한 일실시예를 나타낸 것으로서, 복수개의 태양전지 셀(500) 상하부에 각각 금속 전극선(w) 및 후면 전극회로가 인쇄된 백시트 필름(730)을 위치시킨 후, 그 상부에 전면 밀봉재 필름(740) 및 전면시트 필름(810) 그리고 그 하부에 백시트 필름을 형성하여 라미네이팅 공정을 수행함으로써, 상기 밀봉재 필름이 녹으면서 상기 전면시트 필름(810) 및 백시트 필름(730) 공간 사이를 밀봉재(750)가 충진시키면서 플렉시블 태양전지 모듈의 제조가 완성되게 되는 것이다.
이와 같이, 본 발명은 플렉시블 태양전지 모듈의 제조방법 및 그에 의해 제조된 플렉시블 태양전지 모듈에 관한 것으로서, 전도성 플렉시블 기판을 적용하여 기존의 플렉시블 태양전지 셀에서의 전기적 및 열적 특성을 개선시키고, 전극 연결구조를 개선하며, 특히 전극회로가 형성된 필름을 이용하여 라미네이팅 공정을 적용함으로써, 금속 전극선 본딩 공정이 배제되고 태양전지 셀의 직렬 및 병렬 연결구조가 단순화되어 플렉시블 태양전지 모듈의 제조가 용이한 이점이 있다.
100 : 벌크기판 200 : 반도체셀
210 : 반도체층 220 : 후면전극층
230 : 전도성 플렉시블 기판 300 : 임시기판
410 : 전면전극 420 : 반사방지막
500 : 태양전지 셀 600 : 이송수단
710 : 후면 전극회로가 인쇄된 밀봉재 필름
711 : 후면 전극회로
720 : 전면 전극회로가 인쇄된 밀봉재 필름
721 : 전면 전극회로
730 : 후면 전극회로가 인쇄된 백시트 필름
731 : 후면 전극회로
740 : 전면 밀봉재 필름 750 : 밀봉재
810 : 전면시트 필름 820 : 백시트 필름

Claims (22)

  1. 벌크기판 상부에 반도체층을 형성하는 제1단계;
    상기 반도체층 상부에 후면전극층을 형성하는 제2단계;
    상기 후면전극층 상부에 전도성 플렉시블 기판을 형성시키는 제3단계;
    상기 벌크기판을 제거하여 상기의 전도성 플렉시블 기판, 후면전극층 및 반도체층으로 이루어진 반도체셀을 분리하고, 상기 반도체셀을 임시기판 상에 상기 전도성 플렉시블 기판이 접하도록 형성하는 제4단계;
    상기 임시기판 상에 형성된 상기 반도체층 상부의 일부 영역에 전면전극 및 반사방지막을 형성하고, 에칭공정을 이용하여 복수개의 태양전지 셀을 제조하는 제5단계;
    이송수단을 이용하여 상기 복수개의 태양전지 셀을 상기 임시기판으로부터 분리하는 제6단계;
    후면 전극회로가 인쇄된 밀봉재 필름 또는 후면 전극회로가 인쇄된 백시트 필름 상에 상기 복수개의 태양전지 셀의 후면(전도성 플렉시블 기판 측)을 부착하는 제7단계;
    전면 전극회로가 인쇄된 밀봉재 필름, 또는 전면 전극회로가 인쇄되지 않은 전면 밀봉재 필름을 상기 복수개의 태양전지 셀의 전면(전면전극 측)에 부착하여 플렉시블 태양전지 모듈 구조체를 형성하는 제8단계; 및
    상기 후면 전극회로가 인쇄된 백시트 필름을 사용한 경우에는 상기 플렉시블 태양전지 모듈 구조체 상부에 전면시트 필름을 위치시키고, 상기 후면 전극회로가 인쇄된 백시트 필름을 사용하지 않고 상기 후면 전극회로가 인쇄된 밀봉재 필름을 사용하는 경우에는 상기 플렉시블 태양전지 모듈 구조체 상하부에 각각 전면시트 필름 및 백시트 필름을 위치시킨 후, 라미네이팅 공정을 수행하여 플렉시블 태양전지 모듈을 형성하는 제9단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 플렉시블 태양전지 모듈의 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 제1단계의 반도체층을 형성하기 전에,
    상기 벌크기판 상부에 희생층을 먼저 형성하는 것을 특징으로 하는 전도성 기판을 갖는 플렉시블 태양전지 모듈의 제조방법.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 희생층이 형성된 경우에는,
    상기 제4단계에서의 벌크기판의 제거는 상기 희생층의 제거를 통해 이루어지는 것을 특징으로 하는 전도성 기판을 갖는 플렉시블 태양전지 모듈의 제조방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 전도성 플렉시블 기판은,
    10~100㎛로 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 전도성 기판을 갖는 플렉시블 태양전지 모듈의 제조방법.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 전도성 플렉시블 기판은,
    플라스틱 필름에 홀패턴을 형성하고, 상기 홀패턴 내부에 전도성 재료를 충진하여 형성되는 것을 특징으로 하는 플렉시블 태양전지 모듈의 제조방법.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 전도성 플렉시블 기판은,
    금속 필름으로 형성되는 것을 특징으로 하는 플렉시블 태양전지 모듈의 제조방법.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 제7단계의 후면 전극회로가 인쇄된 밀봉재 필름 및 제8단계의 전면 전극회로가 인쇄된 밀봉재 필름은,
    상기 복수개의 태양전지 셀의 배열 형태에 대응하여 상기 밀봉재 필름 상에 후면 전극회로 및 전면 전극회로가 직렬 및 병렬 연결구조로 설계된 것을 특징으로 하는 플렉시블 태양전지 모듈의 제조방법.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 후면 전극회로 및 전면 전극회로의 선폭은,
    상기 태양전지 셀의 가로 및 세로 길이보다 작은 것을 특징으로 하는 플렉시블 태양전지 모듈의 제조방법.
  9. 제 7항에 있어서, 상기 후면 전극회로 및 전면 전극회로의 두께는,
    상기 태양전지 셀의 두께보다 작은 것을 특징으로 하는 플렉시블 태양전지 모듈의 제조방법.
  10. 제 7항에 있어서, 상기 후면 전극회로 및 전면 전극회로는,
    상기 태양전지 셀이 직렬로 연결되는 부분은 상기 태양전지 셀의 두께보다 두껍게 형성되는 것을 특징으로 하는 플렉시블 태양전지 모듈의 제조방법.
  11. 제 1항에 있어서, 상기 제7단계의 후면 전극회로가 인쇄된 밀봉재 필름 및 제8단계의 전면 전극회로가 인쇄된 밀봉재 필름은,
    금속 인쇄 공정 또는 금속 패턴 증착 공정에 의해 구현되는 것을 특징으로 하는 플렉시블 태양전지 모듈의 제조방법.
  12. 제 1항에 있어서, 상기 제7단계의 후면 전극회로가 인쇄된 밀봉재 필름 및 제8단계의 전면 전극회로가 인쇄된 밀봉재 필름의 상기 복수개의 태양전지 셀에의 부착은,
    롤투롤(Roll-to-Roll) 공정에 의해 구현되는 것을 특징으로 하는 플렉시블 태양전지 모듈의 제조방법.
  13. 제 1항에 있어서, 상기 제7단계의 후면 전극회로가 인쇄된 밀봉재 필름 및 제8단계의 전면 전극회로가 인쇄된 밀봉재 필름의 상기 복수개의 태양전지 셀에의 부착은,
    상기 복수개의 태양전지 셀의 전도성 플렉시블 기판 및 전면전극과, 상기 후면 전극회로 및 전면 전극회로 간에 얼라인(align) 후 구현되는 것을 특징으로 하는 플렉시블 태양전지 모듈의 제조방법.
  14. 제 1항에 있어서, 상기 제7단계의 후면 전극회로가 인쇄된 밀봉재 필름 및 제8단계의 전면 전극회로가 인쇄된 밀봉재 필름의 상기 복수개의 태양전지 셀에의 부착은,
    전도성 접착제를 이용하는 것을 특징으로 하는 플렉시블 태양전지 모듈의 제조방법.
  15. 제 1항에 있어서, 상기 제7단계의 후면 전극회로가 인쇄된 백시트 필름은,
    상기 복수개의 태양전지 셀의 배열 형태에 대응하여 상기 백시트 필름 상에 후면 전극회로가 직렬 및 병렬 연결구조로 설계된 것을 특징으로 하는 플렉시블 태양전지 모듈의 제조방법.
  16. 제 15항에 있어서, 상기 후면 전극회로의 선폭은,
    상기 태양전지 셀의 가로 및 세로 길이보다 작은 것을 특징으로 하는 플렉시블 태양전지 모듈의 제조방법.
  17. 제 15항에 있어서, 상기 후면 전극회로의 두께는,
    상기 태양전지 셀의 두께보다 작은 것을 특징으로 하는 플렉시블 태양전지 모듈의 제조방법.
  18. 제 1항에 있어서, 상기 제7단계의 후면 전극회로가 인쇄된 백시트 필름은,
    금속 인쇄 공정 또는 금속 패턴 증착 공정에 의해 구현되는 것을 특징으로 하는 플렉시블 태양전지 모듈의 제조방법.
  19. 제 1항에 있어서, 상기 제7단계의 후면 전극회로가 인쇄된 백시트 필름의 상기 복수개의 태양전지 셀에의 부착은,
    롤투롤(Roll-to-Roll) 공정에 의해 구현되는 것을 특징으로 하는 플렉시블 태양전지 모듈의 제조방법.
  20. 제 1항에 있어서, 상기 제7단계의 후면 전극회로가 인쇄된 백시트 필름의 상기 복수개의 태양전지 셀에의 부착은,
    상기 복수개의 태양전지 셀의 전도성 플렉시블 기판과, 상기 후면 전극회로 간에 얼라인(align) 후 구현되는 것을 특징으로 하는 플렉시블 태양전지 모듈의 제조방법.
  21. 제 1항에 있어서, 상기 제7단계의 후면 전극회로가 인쇄된 밀봉재 필름의 상기 복수개의 태양전지 셀에의 부착은,
    전도성 접착제를 이용하는 것을 특징으로 하는 플렉시블 태양전지 모듈의 제조방법.
  22. 제 1항 내지 제 21항 중 어느 하나의 제조방법에 의해 제조된 것을 특징으로 하는 플렉시블 태양전지 모듈.
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101960265B1 (ko) * 2017-12-29 2019-03-20 (재)한국나노기술원 발광형 태양 집광 장치용 다중접합 태양전지의 제조방법 및 그 다중접합 태양전지를 이용한 발광형 태양 집광 장치
CN110212052A (zh) * 2019-07-23 2019-09-06 绵阳金能移动能源有限公司 集成太阳能电池互联的阻水前板及其加工方法
WO2020138597A1 (ko) * 2018-12-27 2020-07-02 (재)한국나노기술원 다중접합 태양전지의 제조방법 및 이에 의해 제조된 다중접합 태양전지
KR20200112448A (ko) 2019-03-22 2020-10-05 (주)파인드 접착성 막재 및 이를 포함하는 박막태양전지모듈
KR20200112449A (ko) 2019-03-22 2020-10-05 (주)파인드 Bipv 용 플렉서블 태양광전지 모듈 및 이의 제조방법
KR20200112450A (ko) 2019-03-22 2020-10-05 (주)파인드 플렉서블 태양광전지모듈 및 이의 제조방법
KR20200112452A (ko) 2019-03-22 2020-10-05 (주)파인드 필름형 태양광전지모듈 및 이의 제조방법
KR20210061057A (ko) * 2019-11-19 2021-05-27 주식회사 지피 Ⅲ-ⅴ 화합물 반도체 기반의 플렉시블 태양전지 모듈 제조방법
FR3126810A1 (fr) 2021-09-07 2023-03-10 Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives Module photovoltaïque flexible
KR20230060384A (ko) 2021-10-27 2023-05-04 한국전기연구원 조립형 테셀레이션 구조의 태양전지

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000196116A (ja) 1998-12-28 2000-07-14 Sony Corp 集積型薄膜素子およびその製造方法
JP2012049221A (ja) 2010-08-25 2012-03-08 Toppan Printing Co Ltd 太陽電池モジュールとその製造方法とバックシート付き回路層と太陽電池
JP2013065690A (ja) 2011-09-16 2013-04-11 Sharp Corp 半導体モジュール、配線シート付き半導体セル及び配線シート並びに半導体モジュールの製造方法及び配線シート付き半導体セルの製造方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000196116A (ja) 1998-12-28 2000-07-14 Sony Corp 集積型薄膜素子およびその製造方法
JP2012049221A (ja) 2010-08-25 2012-03-08 Toppan Printing Co Ltd 太陽電池モジュールとその製造方法とバックシート付き回路層と太陽電池
JP2013065690A (ja) 2011-09-16 2013-04-11 Sharp Corp 半導体モジュール、配線シート付き半導体セル及び配線シート並びに半導体モジュールの製造方法及び配線シート付き半導体セルの製造方法

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101960265B1 (ko) * 2017-12-29 2019-03-20 (재)한국나노기술원 발광형 태양 집광 장치용 다중접합 태양전지의 제조방법 및 그 다중접합 태양전지를 이용한 발광형 태양 집광 장치
KR102286331B1 (ko) * 2018-12-27 2021-08-05 (재)한국나노기술원 다중접합 태양전지의 제조방법 및 이에 의해 제조된 다중접합 태양전지
KR20200081543A (ko) * 2018-12-27 2020-07-08 (재)한국나노기술원 다중접합 태양전지의 제조방법 및 이에 의해 제조된 다중접합 태양전지
WO2020138597A1 (ko) * 2018-12-27 2020-07-02 (재)한국나노기술원 다중접합 태양전지의 제조방법 및 이에 의해 제조된 다중접합 태양전지
KR20200112448A (ko) 2019-03-22 2020-10-05 (주)파인드 접착성 막재 및 이를 포함하는 박막태양전지모듈
KR20200112449A (ko) 2019-03-22 2020-10-05 (주)파인드 Bipv 용 플렉서블 태양광전지 모듈 및 이의 제조방법
KR20200112450A (ko) 2019-03-22 2020-10-05 (주)파인드 플렉서블 태양광전지모듈 및 이의 제조방법
KR20200112452A (ko) 2019-03-22 2020-10-05 (주)파인드 필름형 태양광전지모듈 및 이의 제조방법
CN110212052B (zh) * 2019-07-23 2024-04-30 绵阳皓华光电科技有限公司 集成太阳能电池互联的阻水前板及其加工方法
CN110212052A (zh) * 2019-07-23 2019-09-06 绵阳金能移动能源有限公司 集成太阳能电池互联的阻水前板及其加工方法
KR20210061057A (ko) * 2019-11-19 2021-05-27 주식회사 지피 Ⅲ-ⅴ 화합물 반도체 기반의 플렉시블 태양전지 모듈 제조방법
KR102320383B1 (ko) * 2019-11-19 2021-11-03 주식회사 지피 Ⅲ-ⅴ 화합물 반도체 기반의 플렉시블 태양전지 모듈 제조방법
FR3126810A1 (fr) 2021-09-07 2023-03-10 Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives Module photovoltaïque flexible
WO2023036663A1 (fr) 2021-09-07 2023-03-16 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Module photovoltaïque flexible
KR20230060384A (ko) 2021-10-27 2023-05-04 한국전기연구원 조립형 테셀레이션 구조의 태양전지

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