KR101806980B1 - 태양 전지 모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 태양 전지 모듈에 관한 것이다.
반도체 기판, 반도체 기판의 표면에 제1 전극과 제2 전극을 각각 구비하고, 제1 방향으로 서로 인접하여 위치하는 복수의 태양 전지; 복수의 태양 전지 중 서로 인접한 두 개의 제1, 2 태양 전지를 직렬 연결하기 위하여, 제1, 2 태양 전지 사이에 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 길게 배치되는 인터커넥터; 및 제1, 2 태양 전지의 사이에 인터커넥터의 전면 위에 위치하고, 입사광을 반사하는 쉴드(Shieid);를 포함한다.

Description

태양 전지 모듈{SOLAR CELL MODULE}
본 발명은 태양 전지 모듈에 관한 것이다.
최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예측되면서 이들을 대체할 대체 에너지에 대한 관심이 높아지고, 이에 따라 태양 에너지로부터 전기 에너지를 생산하는 태양 전지가 주목 받고 있다.
일반적인 태양 전지는 p형과 n형처럼 서로 다른 도전성 타입(conductive type)에 의해 p-n 접합을 형성하는 반도체부, 그리고 서로 다른 도전성 타입의 반도체부에 각각 연결된 전극을 구비한다.
이러한 태양 전지에 빛이 입사되면 반도체부에서 복수의 전자-정공 쌍이 생성되고, 생성된 전자-정공 쌍은 전하인 전자와 정공으로 각각 분리되어, 전자는 n형의 반도체부 쪽으로 이동하고 정공은 p형의 반도체부 쪽으로 이동한다. 이동한 전자와 정공은 각각 n형의 반도체부와 p형의 반도체부에 연결된 서로 다른 전극에 의해 수집되고 이 전극들을 전선으로 연결함으로써 전력을 얻는다.
이와 같은 태양 전지는 복수 개가 인터커넥터에 의해 서로 연결되어 모듈로 형성될 수 있다.
이와 같은 태양 전지 중에서 빛의 입사량을 보다 증가 시키기 위하여, 전극이 모두 반도체 기판의 후면에 위치한 후면 컨텍 태양 전지가 있으며, 이와 같은 후면 컨텍 태양 전지는 인터커넥터가 후면에 접속하여 후면 컨텍 태양 전지 모듈을 형성되었다.
아울러, 최근에는 후면 컨텍 태양 전지에서 전극과 인터커넥터 사이를 별도의 도전성 배선으로 연결한 태양 전지 모듈이 개발 중이다.
그러나, 이와 같은 태양 전지 모듈은 상대적으로 복잡한 구조를 갖는 복수의 도전성 배선과 인터커넥터의 연결 구조가 태양 전지와 태양 전지 사이에 노출되어, 태양 전지 모듈의 외관이 수려하지 못하게 되는 문제점이 있다.
본 발명은 태양 전지 모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.
반도체 기판, 반도체 기판의 표면에 제1 전극과 제2 전극을 각각 구비하고, 제1 방향으로 서로 인접하여 위치하는 복수의 태양 전지; 복수의 태양 전지 중 서로 인접한 두 개의 제1, 2 태양 전지를 직렬 연결하기 위하여, 제1, 2 태양 전지 사이에 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 길게 배치되는 인터커넥터; 및 제1, 2 태양 전지의 사이에 인터커넥터의 전면 위에 위치하고, 입사광을 반사하는 쉴드(Shieid);를 포함한다.
여기서, 쉴드의 수광면인 전면에는 복수의 요철이 형성될 수 있다.
또는, 쉴드의 수광면인 전면에는 광반사 입자 또는 금속 재질을 포함하는 광반사층을 구비할 수 있다.
아울러, 쉴드는 제1, 2 태양 전지 각각의 반도체 기판과 이격될 수 있다.
일례로, 쉴드는 태양 전지 모듈을 전면에서 봤을 때, 제1, 2 태양 전지 각각에 구비된 반도체 기판의 투영 영역(projection area) 밖에 위치할 수 있다.
이와 같은 쉴드는 제1, 2 태양 전지 사이에서 제2 방향으로 길게 위치하되, 쉴드의 제2 방향 양 끝단의 폭은 쉴드의 중앙 폭보다 클 수 있다.
일례로, 쉴드의 제2 방향 양 끝단의 폭은 쉴드의 양끝단으로 갈수록 증가할 수 있다.
아울러, 인터커넥터는 쉴드에 완전히 중첩되되, 인터커넥터의 평면 형상은 쉴드와 다를 수 있다.
또한, 쉴드가 제1, 2 태양 전지 각각에 구비된 반도체 기판 각각과 이격되는 최소 이격 간격의 합은 0.6mm ~ 1.4mm 사이일 수 있고, 제1 태양 전지의 반도체 기판과 제2 태양 전지의 반도체 기판 사이의 최소 이격 간격은 3.8mm ~ 4.2mm 사이일 수 있다.
아울러, 쉴드는 절연성 재질의 기재와, 인터커넥터와 마주보는 기재의 후면에 위치하며 인터커넥터에 점착하는 점착층(cohesion layer)을 포함할 수 있다.
여기서, 기재는 PET(polyethylene terephthalate)를 포함하고, 점착층은 에폭시(Epoxy) 계열, 아크릴(Acryl) 계열 또는 실리콘(silicone) 계열 중 적어도 하나의 재질을 포함하여 형성될 수 있다.
일례로, 기재의 두께는 50um ~ 70um 사이이고, 점착층의 두께는 10um ~ 30um 사이일 수 있으며, 이와 같은 쉴드는 180℃ 이하에서 열변형률이 10% 이하일 수 있다.
또한, 쉴드의 수광면 색상은 태양 전지의 후면에 위치하는 후면 시트의 색상과 동일하거나 동일한 계열일 수 있다.
또한, 제1 방향으로의 쉴드의 양 끝단은 인터커넥터 방향으로 밴딩될 수 있다.
또한, 태양 전지 모듈은 복수의 태양 전지 각각에 구비된 제1 전극에 접속되는 제1 도전성 배선과 제2 전극에 접속되는 제2 도전성 배선을 더 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, 제1, 2 전극 각각은 제2 방향으로 길게 배치되고, 제1, 2 도전성 배선 각각은 제1 방향으로 길게 배치되며, 제1 도전성 배선은 제1 전극과 교차되는 부분에서 도전성 접착제에 의해 제1 전극에 접속되고, 제2 전극과 교차되는 부분에서 절연층에 의해 제2 전극과 절연되고, 제2 도전성 배선은 제2 전극과 교차되는 부분에서 도전성 접착제에 의해 제2 전극에 접속되고, 제1 전극과 교차되는 절연층에 의해 제1 전극과 절연될 수 있다.
아울러, 제1 태양 전지에 접속된 복수의 제1 도전성 배선의 끝부분과 제2 태양 전지에 접속된 복수의 제2 도전성 배선의 끝부분 각각은 반도체 기판의 투영 영역 밖으로 돌출되어, 인터커넥터에 공통으로 접속될 수 있다.
또한, 인터커넥터는 제1, 2 태양 전지의 각 반도체 기판과 이격될 수 있다.
본 발명의 일례에 따른 태양 전지 모듈은 복수의 태양 전지 사이에서 인터커넥터의 전면에 위치하는 쉴드를 구비함으로써, 태양 전지 모듈의 외관을 보다 깔끔하고 수려하게 보이도록 할 수 있다.
도 1a 내지 도 5b 본 발명의 일례에 따른 태양 전지 모듈을 설명하기 위한 도이다.
도 6은 본 발명의 일례에 따라 적용되는 쉴드의 단면을 보다 구체적으로 설명하기 위한 일례이다.
도 7은 본 발명의 일례에 따라 적용되는 쉴드의 광반사 구조를 구체적으로 설명하기 위한 일례이다.
도 8은 본 발명의 일례에 따라 적용되는 쉴드와 인터커넥터의 평면 형상을 비교하여 설명하기 위한 도이다.
도 9는 본 발명의 일례에 따라 적용되는 쉴드가 인터커넥터 위에 점착된 단면을 보다 구체적으로 설명하기 위한 일례이다.
도 10은 본 발명의 일례에 따라 적용되는 쉴드가 복수 개로 형성된 경우를 설명하기 위한 도이다.
도 11는 본 발명의 일례에 따른 태양 전지 모듈이 라미네이션 공정에 의해 캡슐화된 단면도를 도시한 일례이다.
도 12는 본 발명의 일례에 따른 태양 전지 모듈의 전면 전체 모습을 설명하기 위한 도이다.
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. 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 것을 뜻한다.
이하에서, 전면이라 함은 직사광이 입사되는 반도체 기판의 일면일 수 있으며, 후면이라 함은 직사광이 입사되지 않거나, 직사광이 아닌 반사광이 입사될 수 있는 반도체 기판의 반대면일 수 있다.
아울러, 이하에서 셀 스트링이라 함은 복수의 태양 전지가 서로 직렬 연결된 구조나 형태를 의미한다.
도 1a 내지 도 5b 본 발명의 일례에 따른 태양 전지 모듈을 설명하기 위한 도이다.
여기서, 도 1a는 태양 전지 모듈의 전면을 도시한 일례이고, 도 1b는 태양 전지 모듈의 후면을 도시한 일례이다.
도 1a 내지 도 1b에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 태양 전지 모듈은 복수의 제1, 2 태양 전지(C1, C2), 복수의 제1, 2 도전성 배선(210, 220), 인터커넥터(300) 및 쉴드(400)를 포함할 수 있다.
여기서, 복수의 태양 전지(C1, C2)는 제1 방향(x)으로 이격되어 배열될 수 있으며, 복수의 태양 전지(C1, C2) 각각은 적어도 반도체 기판(110) 및 반도체 기판(110)의 후면에 서로 이격되어 제1 방향(x)과 교차하는 제2 방향(y)으로 길게 뻗어 형성되는 복수의 제1 전극(141)과 복수의 제2 전극(142)을 구비할 수 있다.
아울러, 복수의 제1, 2 도전성 배선(210, 220)은 제1, 2 태양 전지(C1, C2)의 배열 방향인 제1 방향(x)으로 길게 뻗어 배치되고, 복수의 태양 전지 각각에 접속될 수 있다.
이와 같은, 복수의 제1, 2 도전성 배선(210, 220)은 제1, 2 태양 전지(C1, C2) 각각에 구비된 복수의 제1 전극(141)에 교차 및 중첩되어 접속되는 복수의 제1 도전성 배선(210)과 복수의 제2 전극(142)에 교차 및 중첩되어 접속되는 복수의 제2 도전성 배선(220)을 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, 제1 도전성 배선(210)은 복수의 태양 전지(C1, C2) 각각에 구비된 제1 전극(141)에 도전성 재질의 제1 도전성 접착제(251)를 통하여 접속되고, 절연성 재질의 절연층(252)에 의해 제2 전극(142)과 절연될 수 있다.
아울러, 제2 도전성 배선(220)은 복수의 태양 전지(C1, C2) 각각에 구비된 제2 전극(142)에 제1 도전성 접착제(251)를 통하여 접속되고, 절연층(252)에 의해 제1 전극(141)과 절연될 수 있다.
이와 같은 제1, 2 도전성 배선(210, 220)은 도전성 금속 재질로 형성되되, 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu) 또는 알루미늄(Al) 중 어느 하나를 포함하는 도전성 코어와, 코어(CR)의 표면을 코팅하고, 주석(Sn) 또는 주석(Sn)을 포함하는 합금을 포함하는 도전성 코팅층을 포함할 수 있다.
이와 같은 제1 도전성 배선(210)의 양단 중 인터커넥터(300)와 접속하는 끝부분은 반도체 기판(110) 밖으로 돌출될 수 있고, 제2 도전성 배선(220)의 양단 중 인터커넥터(300)와 접속하는 끝부분은 반도체 기판(110)의 제1 방향(x) 밖으로 돌출될 수 있다.
이와 같은 복수의 제1, 2 도전성 배선(210, 220)은 각각의 끝부분이 인터커넥터(300)에 연결되어, 복수의 태양 전지를 서로 직렬 연결할 수 있다.
보다 구체적으로, 인터커넥터(300)는 제1 태양 전지(C1)와 제2 태양 전지(C2) 사이에 위치하고, 제2 방향(y)으로 길게 뻗어 있을 수 있다. 여기서, 인터커넥터(300)는 제1 태양 전지(C1)의 반도체 기판(110) 및 제2 태양 전지(C2)의 반도체 기판(110)과 이격되어 배치될 수 있다.
아울러, 이와 같은 인터커넥터(300)에 제1 태양 전지(C1)의 제1 전극(141)에 접속된 제1 도전성 배선(210)의 끝부분과 제2 태양 전지(C2)의 제2 전극(142)에 접속된 제2 도전성 배선(220)의 끝부분이 공통으로 접속되어, 제1, 2 태양 전지(C1, C2)는 제1 방향(x)으로 서로 직렬 연결될 수 있다.
쉴드(400)는 제1, 2 태양 전지(C1, C2)의 사이에서 인터커넥터(300)의 전면 위에 위치하고, 제1, 2 태양 전지(C1, C2)와 이격되어 위치할 수 있다.
이와 같은 쉴드(400)는 불투명하거나 반투명하여, 제1, 2 태양 전지(C1, C2)의 사이에 위치한 인터커넥터(300)와 제1, 2 도전성 배선(210, 220)의 일부를 시각적으로 완전히 차단하거나 인터커넥터(300)와 제1, 2 도전성 배선(210, 220)의 윤곽만 나도록 하여, 모듈의 외관을 보다 깔끔하게 하고 수려하게 보이도록 할 수 있다.
이와 같은 태양 전지 모듈의 각 구성 부분에 대해 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 2는 도 1에 적용되는 태양 전지의 일례를 나타내는 일부 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 태양 전지의 제1 방향(x) 단면을 도시한 것이다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 태양 전지의 일례는 반사 방지막(130), 반도체 기판(110), 터널층(180), 제1 반도체부(121), 제2 반도체부(172), 진성 반도체부(150), 패시베이션층(190), 복수의 제1 전극(141) 및 복수의 제2 전극(142)을 구비할 수 있다.
여기서, 반사 방지막(130), 터널층(180) 및 패시베이층(190)은 생략될 수도 있으나, 구비된 경우 태양 전지의 효율이 더 향상되므로, 이하에서는 구비된 경우를 일례로 설명한다.
반도체 기판(110)은 제 1 도전성 타입 또는 제2 도전성 타입의 불순물이 도핑되는 단결정 실리콘, 다결정 실리콘 중 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다. 일례로, 반도체 기판(110)은 단결정 실리콘 웨이퍼로 형성될 수 있다.
여기서, 반도체 기판(110)에 함유된 제 1 도전성 타입의 불순물 또는 제2 도전성 타입의 불순물은 n형 또는 p형 도전성 타입 중 어느 하나일 수 있다.
반도체 기판(110)이 p형의 도전성 타입을 가질 경우, 붕소(B), 갈륨, 인듐 등과 같은 3가 원소의 불순물이 반도체 기판(110)에 도핑(doping)된다. 하지만, 반도체 기판(110)이 n형의 도전성 타입을 가질 경우, 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 등과 같이 5가 원소의 불순물이 반도체 기판(110)에 도핑될 수 있다.
이하에서는 이와 같은 반도체 기판(110)의 함유된 불순물이 제2 도전성 타입의 불순물이고, n형인 경우를 일례로 설명한다. 그러나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
이러한 반도체 기판(110)의 전면에 복수의 요철면을 가질 수 있다. 이로 인해 반도체 기판(110)의 전면 위에 위치한 제1 반도체부(121) 역시 요철면을 가질 수 있다.
이로 인해, 반도체 기판(110)의 전면에서 반사되는 빛의 양이 감소하여 반도체 기판(110) 내부로 입사되는 빛의 양이 증가할 수 있다.
반사 방지막(130)은 외부로부터 반도체 기판(110)의 전면으로 입사되는 빛의 반사를 최소화하기 위하여, 반도체 기판(110)의 전면 위에 위치하며, 알루미늄 산화막(AlOx), 실리콘 질화막(SiNx), 실리콘 산화막(SiOx) 및 실리콘 산화질화막(SiOxNy) 중 적어도 하나로 형성될 수 있다.
터널층(180)은 반도체 기판(110)의 후면 전체에 직접 접촉하여 배치되며, 유전체 재질을 포함할 수 있다. 따라서, 터널층(180)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(110)에서 생성되는 캐리어를 통과시킬 수 있다.
이와 같은 터널층(180)은 반도체 기판(110)에서 생성된 캐리어를 통과시키며, 반도체 기판(110)의 후면에 대한 패시베이션 기능을 수행할 수 있다.
아울러, 터널층(180)은 600℃ 이상의 고온 공정에도 내구성이 강한 SiCx 또는 SiOx로 형성되는 유전체 재질로 형성될 수 있다.
제1 반도체부(121)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(110)의 후면에 배치되되, 일례로, 터널층(180)의 후면의 일부에 직접 접촉하여 배치될 수 있다.
아울러, 이와 같은 제1 반도체부(121)는 반도체 기판(110)의 후면에 제2 방향(y)으로 배치되며, 제2 도전성 타입과 반대인 제1 도전성 타입을 갖는 다결정 실리콘 재질로 형성될 수 있다.
여기서, 제1 반도체부(121)는 제1 도전성 타입의 불순물이 도핑될 수 있으며, 반도체 기판(110)에 함유된 불순물이 제2 도전성 타입의 불순물인 경우, 제1 반도체부(121)는 터널층(180)을 사이에 두고 반도체 기판(110)과 p-n 접합을 형성할 수 있다.
각 제1 반도체부(121)는 반도체 기판(110)과 p-n접합을 형성하므로, 제1 반도체부(121)는 p형의 도전성 타입을 가질 수 있으며, 복수의 제1 반도체부(121)가 p형의 도전성 타입을 가질 경우 제1 반도체부(121)에는 3가 원소의 불순물이 도핑될 수 있다.
제2 반도체부(172)는 반도체 기판(110)의 후면에 제1 반도체부(121)와 나란한 제2 방향(y)으로 길게 뻗어 배치되며, 일례로 터널층(180)의 후면 중에서 전술한 제1 반도체부(121) 각각과 이격된 일부 영역에 직접 접촉하여 형성될 수 있다.
이와 같은 제2 반도체부(172)는 제2 도전성 타입의 불순물이 반도체 기판(110)보다 고농도로 도핑되는 다결정 실리콘 재질로 형성될 수 있다. 따라서, 예를 들어, 반도체 기판(110)이 제2 도전성 타입의 불순물인 n형 타입의 불순물로 도핑되는 경우, 복수의 제2 반도체부(172)는 n+의 불순물 영역일 수 있다.
이러한 제2 반도체부(172)는 반도체 기판(110)과 제2 반도체부(172)와의 불순물 농도 차이로 인한 전위 장벽에 의해 전자의 이동 방향인 제2 반도체부(172) 쪽으로의 정공 이동을 방해하는 반면, 제2 반도체부(172) 쪽으로의 캐리어(예, 전자) 이동을 용이하게 할 수 있다.
따라서, 제2 반도체부(172) 및 그 부근 또는 제1, 2 전극(141, 142)에서 전자와 정공의 재결합으로 손실되는 전하의 양을 감소시키고 전자 이동을 가속화시켜 제2 반도체부(172)로의 전자 이동량을 증가시킬 수 있다.
지금까지의 도 2 내지 도 3에서는 반도체 기판(110)이 제2 도전성 타입의 불순물인 경우를 일례로 설명하면서, 제1 반도체부(121)가 에미터부로서 역할을 하고, 제2 반도체부(172)가 후면 전계부로서 역할을 하는 경우를 일례로 설명하였다.
그러나, 이와 다르게, 반도체 기판(110)이 제1 도전성 타입의 불순물을 함유하는 경우, 제1 반도체부(121)가 후면 전계부로서 역할을 하고, 제2 반도체부(172)가 에미터부로서 역할을 할 수도 있다.
아울러, 여기의 도 2 및 도 3에서는 제1 반도체부(121)와 제2 반도체부(172)가 터널층(180)의 후면에 다결정 실리콘 재질로 형성된 경우를 일례로 설명하였으나, 이와 다르게, 터널층(180)이 생략된 경우, 제1 반도체부(121)와 제2 반도체부(172)는 반도체 기판(110)의 후면 내에 불순물이 확산되어 도핑될 수도 있다. 이와 같은 경우, 제1 반도체부(121)와 제2 반도체부(172)는 반도체 기판(110)과 동일한 단결정 실리콘 재질로 형성될 수도 있다.
진성 반도체부(150)은 도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 반도체부(121)와 제2 반도체부(172) 사이에 노출된 터널층(180)의 후면에 형성될 수 있고, 이와 같은 진성 반도체부(150)은 제1 반도체부(121) 및 제2 반도체부(172)와 다르게 제1 도전성 타입의 불순물 또는 제2 도전성 타입의 불순물이 도핑되지 않은 진성 다결정 실리콘층으로 형성될 수 있다.
아울러, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 진성 반도체부(150)의 양측면 각각은 제1 반도체부(121)의 측면 및 제2 반도체부(172)의 측면에 직접 접촉되는 구조를 가질 수 있다.
패시베이션층(190)은 제1 반도체부(121), 제2 반도체부(172) 및 진성 반도체부(150)에 형성되는 다결정 실리콘 재질의 층의 후면에 형성된 뎅글링 본드(dangling bond)에 의한 결함을 제거하여, 반도체 기판(110)으로부터 생성된 캐리어가 뎅글링 본드(dangling bond)에 의해 재결합되어 소멸되는 것을 방지하는 역할을 할 수 있다.
복수의 제1 전극(141)은 제1 반도체부(121)에 접속하고, 제2 방향(y)으로 길게 뻗어 형성될 수 있다. 이와 같은, 제1 전극(141)은 제1 반도체부(121) 쪽으로 이동한 캐리어, 예를 들어 정공을 수집할 수 있다.
복수의 제2 전극(142)은 제2 반도체부(172)에 접속하고, 제1 전극(141)과 나란하게 제2 방향(y)으로 길게 뻗어 형성될 수 있다. 이와 같은, 제2 전극(142)은 제2 반도체부(172) 쪽으로 이동한 캐리어, 예를 들어, 전자를 수집할 수 있다.
이와 같은 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 전극(141)과 제2 전극(142)은 제1 방향(x)으로 교번하여 배치될 수 있다.
이와 같은 구조로 제조된 본 발명에 따른 태양 전지에서 제1 전극(141)을 통하여 수집된 정공과 제2 전극(142)을 통하여 수집된 전자는 외부의 회로 장치를 통하여 외부 장치의 전력으로 이용될 수 있다.
본 발명에 따른 태양 전지 모듈에 적용된 태양 전지는 반드시 도 2 및 도 3에만 한정하지 않으며, 태양 전지에 구비되는 제1, 2 전극(141, 142)이 반도체 기판(110)의 후면에만 형성되는 점을 제외하고 다른 구성 요소는 얼마든지 변경이 가능하다.
예를 들어 본 발명의 태양 전지 모듈에는 제1 전극(141)의 일부 및 제1 반도체부(121)가 반도체 기판(110)의 전면에 위치하고, 제1 전극(141)의 일부가 반도체 기판(110)에 형성된 홀을 통해 반도체 기판(110)의 후면에 형성된 제1 전극(141)의 나머지 일부와 연결되는 MWT 타입의 태양 전지도 적용이 가능하다.
이와 같은 태양 전지가 도 1과 같이 제1, 2 도전성 배선(210, 220)과 인터커넥터(300)를 이용하여 직렬 연결된 단면 구조는 다음의 도 4와 같다.
도 4는 도 1a 및 도 1b 에서 X1-X1 라인에 따른 단면을 도시한 것이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 제1 태양 전지(C1)와 제2 태양 전지(C2)를 포함하는 복수의 태양 전지는 복수 개가 제1 방향(x)으로 배열될 수 있다.
이때, 제1, 2 태양 전지(C1, C2)에 구비되는 복수의 제1, 2 전극(141, 142)의 길이 방향이 도 1b및 도 2와 같이 제2 방향(y)으로 향하도록 배치될 수 있다.
이와 같이, 제1, 2 태양 전지(C1, C2)가 제1 방향(x)으로 배열된 상태에서, 제1, 2 태양 전지(C1, C2)는 제1, 2 도전성 배선(210, 220)과 인터커넥터(300)에 의해 제1 방향(x)으로 길게 뻗어 직렬 연결되는 하나의 스트링을 형성할 수 있다.
아울러, 복수의 제1, 2 도전성 배선(210, 220)은 단면이 원형을 갖는 도전성 와이어 형태이거나 폭이 두께보다 큰 리본 형태를 가질 수 있다.
여기서, 도 1b및 도 4에 도시된 제1, 2 도전성 배선(210, 220) 각각의 선폭은 도전성 배선의 선저항을 충분히 낮게 유지하면서, 제조 비용이 최소가 되도록 고려하여, 0.5mm ~ 2.5mm 사이로 형성될 수 있으며, 제1 도전성 배선(210)과 제2 도전성 배선(220) 사이의 간격은 제1, 2 도전성 배선(210, 220)의 총 개수를 고려하여, 태양 전지 모듈의 단락 전류가 훼손되지 않도록 4mm ~ 6.5mm 사이로 형성될 수 있다.
이와 같이 제1, 2 도전성 배선(210, 220) 각각이 하나의 태양 전지에 접속되는 개수는 10개 ~ 20개일 수 있다. 따라서, 제1, 2 도전성 배선(210, 220)이 하나의 태양 전지에 접속되는 총 개수의 합은 20개 ~ 40개일 수 있다.
이와 같은 제1, 2 도전성 배선(210, 220)은 앞선 도 1에서 설명한 바와 같이, 각 태양 전지의 반도체 기판(110)의 후면에 형성된 제1, 2 전극(141, 142)에 제1 도전성 접착제(251)를 통해 접속되거나 절연층(252)에 의해 절연될 수 있다.
여기서, 제1 도전성 접착제(251)는 주석(Sn) 또는 주석(Sn)을 포함하는 합금을 포함하는 금속 재질로 형성될 수 있다. 아울러, 이와 같은 제1 도전성 접착제(251)는 주석(Sn) 또는 주석(Sn)을 포함하는 합금을 포함하는 솔더 패이스트(solder paste) 형태로 형성되거나, 에폭시에 주석(Sn) 또는 주석(Sn)을 포함하는 합금이 포함된 에폭시 솔더 패이스트(epoxy solder paste) 또는 도전성 패이스트(Conductive paste) 형태로 형성될 수 있다.
여기서, 절연층(252)은 절연성 재질이면 어떠한 것이든 상관 없으며, 일례로, 에폭시 계열, 폴리이미드, 폴리에틸렌, 아크릴 계열 또는 실리콘 계열 중 어느 하나의 절연성 재질이 사용될 수 있다.
아울러, 제1, 2 태양 전지(C1, C2)의 후면에 접속된 제1, 2 도전성 배선(210, 220) 각각의 끝부분은 도 4에 도시된 바와 같이, 태양 전지의 직렬 연결을 위하여 인터커넥터(300)에 공통으로 접속될 수 있다.
이를 위해, 제1 태양 전지(C1)에 접속된 복수의 제1 도전성 배선(210)의 끝부분과 제2 태양 전지(C2)에 접속된 복수의 제2 도전성 배선(220)의 끝부분은 인터커넥터(300)와 중첩되도록 제1, 2 태양 전지(C1, C2) 각각의 반도체 기판(110)의 밖으로 돌출되어 배치될 수 있다.
이때, 일례로, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1, 2 도전성 배선(210, 220) 각각의 끝부분은 인터커넥터(300)와 중첩되어, 제2 도전성 접착제(350)를 통해 인터커넥터(300)에 접착될 수 있다.
여기서, 제1, 2 도전성 배선(210, 220)과 인터커넥터(300)를 서로 접착시키는 제2 도전성 접착제(350)는 주석(Sn) 또는 주석(Sn)을 포함하는 합금을 포함하는 금속 재질로 형성될 수 있다.
보다 구체적으로, 제2 도전성 접착제(350)는 (1) 주석(Sn) 또는 주석(Sn)을 포함하는 합금을 포함하는 솔더 패이스트(solder paste) 형태로 형성되거나, (2) 에폭시에 주석(Sn) 또는 주석(Sn)을 포함하는 합금이 포함된 에폭시 솔더 패이스트(epoxy solder paste) 또는 도전성 패이스트(Conductive psate) 형태로 형성될 수 있다.
이와 같은 제1, 2 도전성 배선(210, 220)과 인터커넥터(300)를 서로 접착시키는 제2 도전성 접착제(350)는 제1 도전성 접착제(251)와 동일한 재질로 형성되거나 다른 재질로 형성될 수 있다.
즉, 서로 다른 재질로 형성되는 경우, 일례로, 제2 도전성 접착제(350)는 주석(Sn)을 포함하는 솔더 패이스트(solder paste) 형태로 형성될 수 있고, 제1 도전성 접착제(251)는 주석(Sn) 또는 주석(Sn)을 포함하는 합금을 포함하는 에폭시 솔더 패이스트(epoxy solder paste) 또는 도전성 패이스트(Conductive psate) 형태로 형성될 수 있다.
이와 같은 구조를 갖는 태양 전지 모듈은 별도의 인터커넥터(300)를 구비하므로, 복수 개의 태양 전지 중 제1, 2 도전성 배선(210, 220)과 제1, 2 전극(141, 142) 사이에 접속 불량이 발생한 태양 전지가 있는 경우, 인터커넥터(300)과 복수의 제1, 2 도전성 배선(210, 220) 사이의 접속을 해제하여, 해당 태양 전지만 보다 용이하게 교체할 수 있다.
한편, 이와 같은 본 발명의 일례에 따른 태양 전지 모듈은 도 4에 도시된 바와 같이, 제1, 2 태양 전지(C1, C2)의 사이에서 인터커넥터(300)의 전면 위에 위치하고, 제1, 2 태양 전지(C1, C2) 각각의 반도체 기판(110)과 이격되는 쉴드(400)를 포함할 수 있다.
이에 대해 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 5a는 도 1a에서 쉴드(400)가 위치한 부분을 보다 확대한 모듈의 전면 일부분이고, 도 5b는 도 1b에서 쉴드(400)가 위치한 부분을 보다 확대한 모듈의 후면 일부분이다.
도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 쉴드(400)는 제1 태양 전지(C1)와 제2 태양 전지(C2) 사이에 위치한 인터커넥터(300) 위에 위치하되, 제1 태양 전지(C1)의 반도체 기판(110) 및 제2 태양 전지(C2)의 반도체 기판(110) 각각과 이격될 수 있다.
여기서, 쉴드(400)는 제1, 2 태양 전지(C1, C2) 사이에 위치하되, 제1, 2 태양 전지(C1, C2)의 직렬 연결 방향인 제1 방향(x)과 교차하는 제2 방향(y)으로 길게 위치할 수 있다. 이에 따라 쉴드(400)는 제1, 2 태양 전지(C1, C2)의 직렬 연결 방향인 제1 방향(x) 사이에 위치하는 인터커넥터(300)를 시각적으로 차단할 수 있고, 제1, 2 태양 전지(C1, C2)의 직렬 연결 방향인 제1 방향(x) 사이로 노출되는 제1, 2 도전성 배선(210, 220)의 일부를 시각적으로 차단할 수 있다.
보다 구체적으로 쉴드(400)는 도 5a에 도시된 바와 같이, 태양 전지 모듈을 전면에서 봤을 때, 제1, 2 태양 전지(C1, C2) 각각에 구비된 반도체 기판(110)의 투영 영역(projection area) 밖에 위치할 수 있다. 즉 쉴드(400)는 제1, 2 태양 전지(C1, C2) 각각에 구비된 반도체 기판(110)과 중첩되지 않는 외부 영역에 위치할 수 있다.
아울러, 반도체 기판(110)이 단결정 실리콘 웨이퍼로 형성되는 경우, 도 1a 및 도 5a에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(110)의 모서리가 제1, 2 방향(x, y)과 대각선 방향으로 따여진 영역이 있는데, 이를 고려하여, 쉴드(400)의 제2 방향(y) 양 끝단의 폭은 쉴드(400)의 중앙 폭(Wa400)보다 크게 형성될 수 있다.
이때, 쉴드(400)의 제2 방향(y) 양 끝단의 폭(Wb400)은 제1, 2 태양 전지(C1, C2)의 반도체 기판(110)에서 모서리가 따여진 영역을 고려하여, 쉴드(400)의 양끝단으로 갈수록 증가할 수 있다.
따라서, 쉴드(400)의 제2 방향(y) 양 끝단의 최대 폭(Wb400)은 쉴드(400) 중앙의 최소폭(Wa400) 또는 제1, 2 태양 전지(C1, C2)의 최소 이격 간격(DB110)보다 크고, 제1, 2 태양 전지(C1, C2)에서 모서리가 따여진 영역의 최대 이격 간격보다 작을 수 있다.
그러나, 만약 반도체 기판(110)이 다결정 실리콘 웨이퍼로 형성된 경우, 도 1a 및 도 5a에 도시된 바와 다르게, 반도체 기판(110)의 모서리가 제1, 2 방향과 대각선 방향으로 따여진 영역이 존재하지 않는데, 이와 같은 경우, 쉴드(400)의 제2 방향(y) 양 끝단의 폭(Wb400)은 쉴드(400)의 중앙 폭(Wa400)과 동일하게 형성될 수 있다.
아울러, 도 5a 및 도 5b에서, 제1, 2 태양 전지(C1, C2)의 반도체 기판(110) 사이의 최소 이격 간격(DB110)은 일례로, 3.8mm ~ 4.2mm 사이일 수 있다.
또한, 인터커넥터(300)의 폭(W300)은 쉴드(400)와 다르게 제2 방향(y)으로 따라 동일할 수 있으며, 쉴드(400)의 최소 폭(Wa400)보다 작을 수 있다. 일례로, 인터커넥터(300)의 폭(W300)은 일례로, 1mm ~ 2mm 사이로 형성될 수 있다.
아울러, 제1, 2 태양 전지(C1, C2)의 반도체 기판(110)과 인터커넥터(300) 사이의 최소 이격 간격은 각각 1mm ~ 2mm 사이로 형성될 수 있으며, 제1 태양 전지(C1)의 반도체 기판(110)과 인터커넥터(300) 사이의 최소 이격 간격 및 제2 태양 전지(C2)의 반도체 기판(110)과 인터커넥터(300) 사이의 최소 이격 간격의 총합은 2mm ~ 3mm 사이로 형성될 수 있다.
아울러, 쉴드(400)의 최소폭(Wa400)은 제1, 2 태양 전지(C1, C2)의 최소 이격 간격(DB110)보다 작게 형성될 수 있으며, 인터커넥터(300)의 폭(W300)보다 크게 형성될 수 있다. 일례로, 쉴드(400)의 최소 폭(Wa400)은 2.8mm ~ 3.2mm 사이로 형성될 수 있다.
이에 따라, 인터커넥터(300)는 쉴드(400)의 후면에 완전히 중첩되어, 태양 전지 모듈의 전면에서 봤을 때, 인터커넥터(300)는 쉴드(400)에 의해 완전히 가려질 수 있다.
아울러, 쉴드(400)가 제1, 2 태양 전지(C1, C2) 각각에 구비된 반도체 기판(110) 각각과 이격되는 최소 이격 간격의 합(D1+D2)은 0.6mm ~ 1.4mm 사이일 수 있다.
즉, 쉴드(400)와 제1 태양 전지(C1) 사이의 최소 이격 간격(D1) 및 쉴드(400)와 제2 태양 전지(C2) 사이의 최소 이격 간격(D2)의 합(D1+D2)은 0.6mm ~ 1.4mm 사이일 수 있다.
여기서, 쉴드(400)의 단면을 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
도 6은 본 발명의 일례에 따라 적용되는 쉴드(400)의 단면을 보다 구체적으로 설명하기 위한 일례이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 쉴드(400)는 인터커넥터(300)의 전면에 점착(cohesion)되어 구비될 수 있다.
이때, 쉴드(400)는 절연성 재질의 기재(410)와, 인터커넥터(300)와 마주보는 기재(410)의 후면에 위치하며 인터커넥터(300)에 점착하는 점착층(420, cohesion layer)을 포함할 수 있다.
여기서, 기재(410)는 쉴드(400)의 몸체를 형성하는 기능을 하고, 점착층(420)은 기재(410)를 인터커넥터(300)의 전면에 점착(cohesion)시키는 기능을 할 수 있다. 여기서, 점착이라는 의미는 상온에서 물리적 힘에 의해 두 개의 층이 서로 부착되거나 분리될 수 있는 정도의 접착력을 의미한다. 따라서, 이와 같은 점착은 열처리를 통해 두 개의 층이 서로 부착되어, 두 개의 층을 분리할 때, 어느 하나의 층이 손상되는 접착(adhesion)과는 다른 의미이다.
이와 같이, 본 발명의 쉴드(400)는 점착층(420)을 구비함으로써, 제조 공정 중 쉴드(400)의 위치가 인터커넥터(300)의 원하는 위치에 부착되지 않은 경우, 쉴드(400)를 인터커넥터(300)로부터 분리하여 다시 부착할 수 있는 잇점이 있다.
여기서, 기재(410)는 절연성 재질이면 충분하고, 일례로, PET(polyethylene terephthalate)로 형성될 수 있다. 아울러, 점착층(420)은 에폭시(Epoxy) 계열, 아크릴(Acryl) 계열 또는 실리콘(silicone) 계열 중 적어도 하나의 재질을 포함하여 형성될 수 있다.
아울러, 기재(410)의 두께(410T)는 반도체 기판(110) 및 인터커넥터(300)의 두께를 고려하여 50um ~ 70um 사이로 형성될 수 있고, 점착층(420)의 두께(420T)는 점착층(420)의 점착력과 기재(410)의 두께를 고려하여, 10um ~ 30um 사이로 형성될 수 있다.
이와 같은 쉴드(400)는 180℃ 이하에서 열변형률이 10% 이하일 수 있다. 이는 쉴드(400)가 제1, 2 태양 전지(C1, C2) 사이에 점착된 상태에서, 라미네이션 공정이 진행될 수 있는데, 통상 라미네이션 공정이 160℃ ~ 170℃ 사이에서 수행되므로, 이와 같은 라미네이션 공정 중에 쉴드(400)의 변형을 최소화하기 위함이다.
아울러, 이와 같은 쉴드(400)는 제1, 2 태양 전지(C1, C2) 사이에 위치하므로, 태양 전지 모듈의 광학적 이득을 극대화하기 위해, 쉴드(400)의 전면에는 광반사 구조가 수반될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일례에 따라 적용되는 쉴드(400)의 광반사 구조를 구체적으로 설명하기 위한 일례이다.
본 발명에 따른 쉴드(400)는 태양 전지 모듈의 광학적 이득을 극대화하기 위해, 도 7의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 전면에 광반사 구조가 구비될 수 있다.
즉, 도 7의 (a)에 도시된 바와 같이, 쉴드(400)에 포함된 기재(410)의 수광면인 전면에는 복수의 요철(400P)이 형성될 수 있다.
또는 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이, 기재(410)의 수광면인 전면에는 광반사 입자(예를 들면, TiO2) 또는 금속 재질(예를 들면, 알루미늄)을 포함하는 광반사층(430)이 위치할 수 있다. 이와 같은 광반사층(430)의 평면 형상은 기재(410)의 평면 형상과 동일할 수 있다.
아울러, 이와 같은 쉴드(400)는 앞선 도 5b에 도시된 바와 같이, 인터커넥터(300)와 다른 평면 형상을 가질 수 있다. 이하에서는 쉴드(400)와 인터커넥터(300)의 형상 차이에 대해 비교하여 설명한다.
도 8은 본 발명의 일례에 따라 적용되는 쉴드(400)와 인터커넥터(300)의 평면 형상을 비교하여 설명하기 위한 도이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 인터커넥터(300)는 쉴드(400)에 완전히 중첩되되, 쉴드(400)의 평면 형상은 인터커넥터(300)의 평면 형상과 다르게 형성될 수 있다.
보다 구체적으로, 도 8의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 쉴드(400)는 제2 방향(y)으로 길게 뻗은 중심축(AX)을 기준으로 양측이 서로 대칭된 평면 형상일 수 있으나, 인터커넥터(300)는 제1, 2 도전성 배선(210, 220)의 열팽창을 완화하기 위하여, 쉴드(400)와 다르게 중심충(AX)을 기준으로 양측이 서로 비대칭된 평면 형상, 예를 들어, 도 8의 (a)와 같이 지그재그 형상이나 도 8의 (b)와 같이, 제2 방향(y)으로 서로 다른 위치에서 인터커넥터(300)의 측면이 함돌되는 형상을 가질 수 있다.
이와 같이 본 발명에 따른 쉴드(400)는 인터커넥터(300)의 평면 형상이 쉴드(400)의 평면 형상과 다르더라도 인터커넥터(300)를 완전히 가릴 정도의 최소 폭(Wa400)을 가지며, 인터커넥터(300)를 시각적으로 차단하여, 태양 전지 모듈의 외관을 보다 깔끔하고 수려하게 할 수 있다.
이와 같은 쉴드(400)가 인터커넥터(300) 위에 점착된 단면 구조는 다음과 같다.
도 9는 본 발명의 일례에 따라 적용되는 쉴드(400)가 인터커넥터(300) 위에 점착된 단면을 보다 구체적으로 설명하기 위한 일례이다.
도 9에서 이해의 편의를 위해, 제1, 2 태양 전지(C1, C2)의 제1, 2 전극(141, 142), 제1, 2 도전성 접착제(251, 350) 및 절연층(252)에 대한 도시는 생략되었으나, 도 4에 도시된 바와 동일한 구조를 가지며, 이를 전제하고 설명한다.
도 9의 (a)에 도시된 바와 같이, 쉴드(400)는 인터커넥터(300) 위에 점착하되, 기재(410)가 전면에 위치하고, 점착층(420)이 기재(410)와 인터커넥터(300)를 서로 점착시키는 구조로 적용될 수 있다.
여기서, 쉴드(400)의 기재(410)와 점착층(420)은 도 9의 (a)에 도시된 바와 같이, 제1 방향(x)으로 평탄하게 구비될 수 있지만, 도 9의 (b)에 도시된 바와 같이, 제1 방향(x)으로의 쉴드(400)의 양 끝단은 인터커넥터(300) 방향으로 밴딩될 수도 있다.
이와 같이, 쉴드(400)의 양 끝단은 인터커넥터(300) 방향으로 밴딩된 경우, 쉴드(400)로 입사되는 빛은 인접한 제1, 2 태양 전지(C1, C2)의 반도체 기판(110) 방향으로 보다 효율적으로 반사될 수 있다.
이와 같이, 서로 인접한 두 개의 태양 전지 사이에 위치하는 쉴드(400)는 복수 개가 서로 중첩되어 형성될 수 있다. 이에 대해 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 10은 본 발명의 일례에 따라 적용되는 쉴드가 복수 개로 형성된 경우를 설명하기 위한 도이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 서로 인접한 두 개의 태양 전지(C1, C2) 사이에 이격하여 위치하는 쉴드(400)는 일례로, 제1, 2, 3 쉴드(400a, 400b, 400c)가 서로 중첩되어 구비될 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 제1, 2, 3 쉴드(400a, 400b, 400c) 각각은 태양 전지(C1, C2) 각각의 반도체 기판(110)과 이격될 수 있으며, 제1, 2, 3 쉴드(400a, 400b, 400c) 각각은 제2 방향(y)으로 서로 중첩될 수 있다.
여기서, 제1 쉴드(400a)는 선폭이 일정하게 제2 방향(y)으로 길게 뻗어 구비될 수 있다.
제2, 3 쉴드(200b, 200c)는 제1 쉴드(400a)의 제2 방향(y) 한쪽 끝 및 다른 한쪽 끝에 각각 위치하여, 제1 쉴드(400a)와 중첩될 수 있다.
여기서, 제2, 3 쉴드(200b, 200c)는 의 최대폭은 두 개의 태양 전지(C1, C2) 사이의 이격 간격보다 작고, 제1 쉴드(200a)의 선폭보다 클 수 있다. 아울러, 제2, 3 쉴드(200b, 200c)는 최소폭은 제1 쉴드(200a)의 선폭보다 작게 형성될 수 있으며, 제2, 3 쉴드(200b, 200c)의 폭은 제1 쉴드(400a) 방향으로 가까이 갈수록 폭이 점진적으로 좁아질 수 있다.
도 11는 본 발명의 일례에 따른 태양 전지 모듈이 라미네이션 공정에 의해 캡슐화된 단면도를 도시한 일례이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 제1, 2 태양 전지(C1, C2)는 전면 투명 기판(FG)과 후면 시트(BS) 사이에 배치된 상태에서, 열과 압력이 동시에 가해지는 라미네이션 공정에 의해 일체화되어 캡슐화될 수 있다.
여기서, 전면 투명 기판(FG)은 투과율이 높고 파손 방지 기능이 우수한 강화 유리 등으로 형성될 수 있다.
후면 시트(BS)는 태양 전지들(C1, C2)의 후면에서 습기가 침투하는 것을 방지하여 태양 전지를 외부 환경으로부터 보호할 수 있다. 이러한 후면 시트(BS)는 수분과 산소 침투를 방지하는 층, 화학적 부식을 방지하는 층과 같은 다층 구조를 가질 수 있다.
이와 같은 후면 시트(BS)는 FP (fluoropolymer) / PE (polyeaster) / FP (fluoropolymer)와 같은 절연 물질로 이루어진 얇은 시트로 이루어지지만, 다른 절연 물질로 이루어진 절연 시트일 수 있다.
이와 같은 라미네이션 공정은 전면 투명 기판(FG)과 태양 전지 사이 및 태양 전지와 후면 기판 사이에 시트 형태의 충진재(EC1, EC2)가 배치된 상태에서 진행될 수 있다.
여기서, 충진재(EC1, EC2)의 재질은 절연층(252)의 재질과 다른 재질로 형성될 수 있으며, 습기 침투로 인한 부식을 방지하고 태양 전지 (C1, C2)를 충격으로부터 보호하고, 이를 위해 충격을 흡수할 수 있는 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA, ethylene vinyl acetate)와 같은 물질로 형성될 수 있다.
따라서, 전면 투명 기판(FG)과 태양 전지 사이 및 태양 전지와 후면 기판 사이에 배치된 시트 형태의 충진재(EC1, EC2)는 라미네이션 공정 중에 열과 압력에 의해 연화 및 경화될 수 있다.
이와 같은 라미네이션 공정 중에 도 9의 (a)와 같이 인터커넥터(300)의 전면에 점착되었던 쉴드(400)는 라미네이션 공정 중 상부 충진재(EC1)가 확산됨에 따라, 도 11에 도시된 바와 같이, 쉴드(400)의 제1 방향(x) 양 끝단이 인터커넥터(300) 방향으로 밴딩되도록 형성할 수 있다.
아울러, 이와 같은 쉴드(400)의 수광면 색상은 모듈의 외관이 보다 깔끔하게 보이도록 하기 위하여, 태양 전지의 후면에 위치하는 후면 시트(BS)의 색상과 동일하거나 동일한 계열일 수 있다.
예를 들어, 후면 시트(BS)의 색상이 흰색이면, 쉴드(400)의 수광면 색상은 흰색이나 흰색 계열일 수 있으며, 후면 시트(BS)의 색상이 검은색이면, 쉴드(400)의 수광면 색상은 검은색 또는 검은색과 유사한 계열인 진청색(dark blue)일 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 태양 전지 모듈은 제1, 2 태양 전지(C1, C2)의 사이의 인터커넥터(300)의 전면 위에 쉴드(400)를 제1, 2 태양 전지(C1, C2)와 이격되도록 위치시킴으로써, 태양 전지 모듈의 외관을 보다 깔끔하고 수려하게 할 수 있다.
이하에서는 쉴드(400)가 구비된 태양 전지 모듈의 전체 평면에 대해 설명한다.
도 12는 본 발명의 일례에 따른 태양 전지 모듈의 전면 전체 모습을 설명하기 위한 도이다.
도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일례에 따른 태양 전지 모듈의 전면 전체 모습을 보면, 태양 전지 모듈의 가장 자리에는 라미네이션 공정에 의해 캡슐화된 전면 투명 기판(FG), 후면 시트(BS) 및 충진재(EC1, EC2)의 가장 자리를 고정시키는 프레임(500)이 구비될 수 있다.
더불어, 전면 투명 기판(FG)과 충진재(EC1)를 투과하여, 복수의 태양 전지와 쉴드(400) 및 후면 시트(BS)가 보여질 수 있다.
도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 쉴드(400)는 인터커넥터(300)에 의해 서로 직렬 연결되는 복수의 태양 전지 사이에 위치하여, 인터커넥터(300)를 시각적으로 차단함으로써, 태양 전지 모듈의 외관을 훨씬 수려하게 할 수 있다.
더불어, 이때, 쉴드(400)의 수광면 색상을 셀 스트링 사이에 보여지는 후면 시트(BS)의 색상과 동일하거나 동일한 계열이 되도록 하여, 태양 전지 모듈의 외관을 더욱 수려하게 할 수 있다.
아울러, 복수의 셀 스트링 각각은 제1 방향(x)으로 길게 위치하고, 제2 방향(y)으로 이격되어 배열될 수 있다.
여기서, 서로 인접하여 제2 방향(y)으로 이격되어 배열되는 두 개의 셀 스트링은 제2 방향(y)으로 길게 뻗어 있는 버싱바(busing bar, 미도시)에 의해 서로 전기적으로 연결될 수 있는데, 이와 같은 버싱바도 모듈의 제1 방향(x) 가장자리에 위치하는 에지 쉴드(400’)에 의해 시각적으로 차단될 수 있다.
여기서, 에지 쉴드(400’)는 도 12에 도시된 바와 같이, 태양 전지 모듈의 제1 방향(x) 상단 및 하단에 위치할 수 있으며, 길이가 복수의 셀 스트링 폭의 합보다 크게 형성될 수 있다.
아울러, 에지 쉴드(400’)는 셀 스트링의 연장선과 중첩되는 부분의 선폭이 셀 스트링의 연장선과 중첩되지 않는 부분의 선폭보다 작게 형성될 수 있다.
에지 쉴드(400’)에서 셀 스트링의 끝단에 위치하는 각 태양 전지에 인접한 내측 부분은 셀 스트링 내의 태양 전지 사이에서 인터커넥터(300) 위에 위치하는 쉴드(400)의 평면 패턴과 동일하게 형성될 수 있고, 에지 쉴드(400’)의 외측 부분은 직선으로 형성될 수 있다.
본 발명의 일례에 따른 태양 전지 모듈은 이와 같이 에지 쉴드(400’)를 더 구비함으로써, 태양 전지 모듈의 외관을 보다 더 수려하게 할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 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.

Claims (21)

  1. 반도체 기판, 상기 반도체 기판의 후면에 제1 전극과 제2 전극을 각각 구비하고, 제1 방향으로 이격하여 위치하는 복수의 태양 전지;
    상기 복수의 태양 전지 각각에 구비된 상기 제1 전극에 접속되는 제1 도전성 배선과 상기 제2 전극에 접속되는 제2 도전성 배선;
    상기 복수의 태양 전지 중 서로 인접한 두 개의 제1, 2 태양 전지를 직렬 연결하기 위하여, 상기 제1, 2 태양 전지 사이에 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 길게 배치되는 인터커넥터; 및
    상기 제1, 2 태양 전지의 사이에 상기 인터커넥터의 전면 위에 위치하고, 입사광을 반사하는 동시에 상기 인터커넥터를 시각적으로 차단하고, 상기 제1, 2 태양 전지 사이에서 상기 제2 방향으로 길게 위치하는 쉴드(Shieid);를 포함하고,
    상기 제1 태양 전지의 제1 전극에 접속된 제1 도전성 배선과 상기 제2 태양 전지의 제2 전극에 접속된 제2 도전성 배선은 상기 제1, 2 태양 전지의 반도체 기판 밖으로 돌출되어 상기 인터커넥터에 공통으로 접속되고,
    상기 인터커넥터는 상기 제1, 2 태양 전지 각각의 상기 반도체 기판과 이격되고,
    상기 쉴드는 상기 제1, 2 태양 전지 각각의 상기 반도체 기판과 이격되고,
    상기 쉴드의 최소 선폭은 상기 인터커넥터의 최대 선폭보다 크고, 상기 쉴드의 상기 제2 방향 양 끝단에서의 선폭은 상기 쉴드의 중앙 선폭보다 크고,
    상기 쉴드는 상기 인터커넥터가 완전히 덮히도록 상기 인터커넥터와 중첩되고, 상기 제1, 2 도전성 배선 중에서 상기 제1, 2 태양 전지의 상기 반도체 기판 밖으로 돌출되어 상기 인터커넥터에 접속된 일부분까지 덮는 태양 전지 모듈.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 쉴드의 수광면인 전면에는 복수의 요철이 형성되는 태양 전지 모듈.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 쉴드의 수광면인 전면에는 광반사 입자 또는 금속 재질을 포함하는 광반사층을 구비하는 태양 전지 모듈.
  4. 삭제
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 쉴드는 상기 태양 전지 모듈을 전면에서 봤을 때, 상기 제1, 2 태양 전지 각각에 구비된 상기 반도체 기판의 투영 영역(projection area) 밖에 위치하는 태양 전지 모듈.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 쉴드의 상기 제2 방향 양 끝단의 폭은 상기 쉴드의 양끝단으로 갈수록 증가하는 태양 전지 모듈.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 인터커넥터의 평면 형상은 상기 쉴드와 다른 태양 전지 모듈.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 쉴드가 상기 제1, 2 태양 전지 각각에 구비된 상기 반도체 기판 각각과 이격되는 최소 이격 간격의 합은 0.6mm ~ 1.4mm 사이인 태양 전지 모듈.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 태양 전지의 반도체 기판과 상기 제2 태양 전지의 반도체 기판 사이의 최소 이격 간격은 3.8mm ~ 4.2mm 사이인 태양 전지 모듈.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 쉴드는 절연성 재질의 기재와, 상기 인터커넥터와 마주보는 상기 기재의 후면에 위치하며 상기 인터커넥터에 점착하는 점착층(cohesion layer)을 포함하는 태양 전지 모듈.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 기재는 PET(polyethylene terephthalate)를 포함하고,
    상기 점착층은 에폭시(Epoxy) 계열, 아크릴(Acryl) 계열 또는 실리콘(silicone) 계열 중 적어도 하나의 재질을 포함하는 태양 전지 모듈.
  14. 제12 항에 있어서,
    상기 기재의 두께는 50um ~ 70um 사이이고, 상기 점착층의 두께는 10um ~ 30um 사이인 태양 전지 모듈.
  15. 제1 항에 있어서,
    상기 쉴드는 180℃ 이하에서 열변형률이 10% 이하인 태양 전지 모듈.
  16. 제1 항에 있어서,
    상기 쉴드의 수광면 색상은 상기 태양 전지의 후면에 위치하는 후면 시트의 색상과 동일하거나 동일한 계열인 태양 전지 모듈.
  17. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 방향으로의 상기 쉴드의 양 끝단은 상기 인터커넥터 방향으로 밴딩된 태양 전지 모듈.
  18. 삭제
  19. 제1 항에 있어서,
    상기 제1, 2 전극 각각은 상기 제2 방향으로 길게 배치되고,
    상기 제1, 2 도전성 배선 각각은 상기 제1 방향으로 길게 배치되며,
    상기 제1 도전성 배선은 상기 제1 전극과 교차되는 부분에서 도전성 접착제에 의해 상기 제1 전극에 접속되고, 상기 제2 전극과 교차되는 부분에서 절연층에 의해 상기 제2 전극과 절연되고,
    상기 제2 도전성 배선은 상기 제2 전극과 교차되는 부분에서 상기 도전성 접착제에 의해 상기 제2 전극에 접속되고, 상기 제1 전극과 교차되는 상기 절연층에 의해 상기 제1 전극과 절연되는 태양 전지 모듈.
  20. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 태양 전지에 접속된 복수의 제1 도전성 배선의 끝부분과 상기 제2 태양 전지에 접속된 복수의 제2 도전성 배선의 끝부분 각각은 상기 반도체 기판의 투영 영역 밖으로 돌출되어, 상기 인터커넥터에 공통으로 접속되는 태양 전지 모듈.
  21. 삭제
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