KR101806981B1 - 태양 전지 모듈 - Google Patents

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김민표
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박현정
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명은 태양 전지 모듈에 관한 것이다.
본 발명의 일례에 따른 태양 전지 모듈은 제1 방향으로 이격되어 배열되고, 각각이 반도체 기판, 반도체 기판의 후면에 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 길게 배치되는 복수의 제1, 2 전극을 구비하는 복수의 태양 전지; 및 복수의 태양 전지 각각의 반도체 기판의 후면 위에 제1 방향으로 길게 배치되고, 복수의 제1 전극과 교차되는 부분에서 복수의 제1 도전성 접착제층을 통해 접속되는 복수의 제1 도전성 배선과 복수의 제2 전극과의 교차되는 부분에서 복수의 제1 도전성 접착제층을 통해 접속되는 복수의 제2 도전성 배선;을 포함하고, 제1, 2 도전성 배선 각각에서, 제1 도전성 접착제층 중 적어도 일부의 제1 도전성 접착제층은 제1, 2 도전성 배선 각각의 중심선을 기준으로 비대칭이 되도록 위치한다.

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 셀간 커넥터에 의해 서로 연결되어 모듈로 형성될 수 있다.
한편, 이와 같은 태양 전지 중 전극이 모두 후면에 접속되는 후면 컨텍 태양 전지는 반도체 기판의 후면에 위치한 전극에 금속 배선이 도전성 접착제를 통해 접속되고, 금속 배선은 태양 전지 사이에 위치하는 셀간 커넥터에 접속될 수 있다.
여기서, 금속 배선이 태양 전지의 후면에 접속되는 구조의 경우, 태양 전지모듈을 완성한 이후, 태양 전지 모듈이 필드(field)에 배치되어 운영되는 경우, 태양 전지 모듈은 계절과 날씨 또는 위치의 영향으로 인하여, 고온과 저온을 지속적으로 반복되는 환경에 노출될 수 있다.
이때, 태양 전지 모듈 내부는 고온과 저온이 반복되고, 이로 인하여, 금속 배선이 열팽창되거나 열수축되어, 금속 배선과 태양 전지의 전극 사이가 단선되거나, 금속 배선과 셀간 커넥터 사이의 물리적 접착력이 약화되어, 셀간 커넥터가 휘어지는 등의 문제점이 발생할 수 있다.
본 발명은 신뢰성이 보다 향상된 태양 전지 모듈을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명의 일례에 따른 태양 전지 모듈은 제1 방향으로 이격되어 배열되고, 각각이 반도체 기판, 반도체 기판의 후면에 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 길게 배치되는 복수의 제1, 2 전극을 구비하는 복수의 태양 전지; 및 복수의 태양 전지 각각의 반도체 기판의 후면 위에 제1 방향으로 길게 배치되고, 복수의 제1 전극과 교차되는 부분에서 복수의 제1 도전성 접착제층을 통해 접속되는 복수의 제1 도전성 배선과 복수의 제2 전극과의 교차되는 부분에서 복수의 제1 도전성 접착제층을 통해 접속되는 복수의 제2 도전성 배선;을 포함하고, 제1, 2 도전성 배선 각각에서, 제1 도전성 접착제층 중 적어도 일부의 제1 도전성 접착제층은 제1, 2 도전성 배선 각각의 중심선을 기준으로 비대칭이 되도록 위치한다.
일례로, 적어도 일부의 제1 도전성 접착제층은 제1, 2 도전성 배선 각각의 길이 방향으로 진행함에 따라 제1, 2 도전성 배선 각각의 중심선을 기준으로 지그재그 형태로 위치할 수 있다.
여기서, 적어도 일부의 제1 도전성 접착제층 각각의 제2 방향 길이는 제1, 2 도전성 배선 각각의 선폭보다 작고, 적어도 일부의 제1 도전성 접착제층 각각의 제1 방향 폭은 제1 도전성 접착제층의 제2 방향 길이보다 작을 수 있다.
아울러, 적어도 일부의 제1 도전성 접착제층의 제2 방향 길이 중 60% 이상 90% 이하가 제1, 2 도전성 배선과 중첩될 수 있다.
따라서, 복수의 제1 도전성 접착제층은 제2 방향으로의 양끝단에 위치하는 제1 끝단(first edge)과 제2 끝단(second edge)을 포함하고, 적어도 일부의 제1 도전성 접착제층은 제1 도전성 접착제층의 제1 끝단이 제1, 2 도전성 배선과 중첩되는 영역 내에 위치하고, 제1 도전성 접착제층의 제2 끝단이 제1, 2 도전성 배선과의 중첩 영역 밖에 위치할 수 있다.
또한, 복수의 제1 도전성 접착제층 중에서 적어도 일부의 제1 도전성 접착제층을 제외한 나머지 제1 도전성 접착제층은 제1, 2 도전성 배선 각각의 중심선을 기준으로 대칭이 되도록 위치할 수 있다.
여기서, 나머지 제1 도전성 접착제층의 제2 방향 길이는 제1, 2 도전성 배선 각각의 선폭보다 크고, 제2 방향으로의 양끝단이 제1, 2 도전성 배선 각각의 중첩 영역 밖에 위치할 수 있다.
여기서, 적어도 일부의 제1 도전성 접착제층과 나머지 제1 도전성 접착제층은 제1, 2 도전성 배선의 길이 방향을 따라 교번하여 위치할 수 있다.
또는, 나머지 제1 도전성 접착제층은 반도체 기판의 가장 자리 영역에 위치하고, 적어도 일부의 제1 도전성 접착제층은 반도체 기판의 중앙 영역에 위치할 수 있다.
아울러, 제1 도전성 배선은 제1 전극과 교차되는 부분에서 제1 도전성 접착제층에 의해 제1 전극에 접속되고, 제2 전극과 교차되는 부분에서 절연층에 의해 제2 전극과 절연되고, 제2 도전성 배선은 제2 전극과 교차되는 부분에서 제1 도전성 접착제층에 의해 제2 전극에 접속되고, 제1 전극과 교차되는 부분에서 절연층에 의해 제1 전극과 절연될 수 있다.
여기서, 복수의 태양 전지 중 서로 인접하여 배치되는 제1, 2 태양 전지 사이에 제2 방향으로 길게 배치되어, 제1 태양 전지에 접속된 복수의 제1 도전성 배선과 제2 태양 전지에 접속된 복수의 제2 도전성 배선이 제2 도전성 접착제층을 통해 공통으로 접속되는 셀간 커넥터;를 더 포함할 수 있다.
이와 같은 셀간 커넥터는 제1, 2 태양 전지 각각의 반도체 기판과 공간적으로 이격될 수 있다.
본 발명의 일례에 따른 태양 전지 모듈은 제1 도전성 접착제층 중 적어도 일부의 제1 도전성 접착제층이 제1, 2 도전성 배선 각각의 중심선을 기준으로 비대칭이 되도록 위치 하도록 하여, 도전성 배선의 열팽창률을 보다 저감시킬 수 있다.
도 1는 본 발명의 일례에 따른 태양 전지 모듈의 전면 전체 평면 모습을 설명하기 위한 도이다.
도 2은 도 1에서 제1 방향(x)으로 서로 인접하여, 셀간 커넥터(300)에 의해 연결된 제1, 2 태양 전지(C1, C2)의 단면을 개략적으로 도시한 일례이다.
도 3 내지 도 5는 도 1에 도시된 제1, 2 태양 전지(C1, C2)의 직렬 연결 구조를 구체적으로 설명하기 위한 도이다.
도 6 내지 도 8은 본 발명에 적용되는 태양 전지의 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 9는 본 발명에 따른 태양 전지 모듈에서, 제1 도전성 접착제층(251) 패턴의 제1 실시예를 설명하기 위한 도이다.
도 10은 본 발명에 따른 태양 전지 모듈에서, 제1 도전성 접착제층(251) 패턴의 제1 실시예에 대한 변경례를 설명하기 위한 도이다.
도 11은 본 발명에 따른 제1 도전성 접착제층(251) 패턴에 의한 효과를 설명하기 위한 도이다.
도 12는 본 발명에 따른 태양 전지 모듈에서, 제1 도전성 접착제층(251) 패턴의 제2 실시예를 설명하기 위한 도이다.
도 13은 본 발명에 따른 태양 전지 모듈에서, 제1 도전성 접착제층(251) 패턴의 제3 실시예를 설명하기 위한 도이다.
도 14는 본 발명에 따른 태양 전지 모듈에서, 제1 도전성 접착제층(251) 패턴의 제4 실시예를 설명하기 위한 도이다.
도 15 및 도 16은 본 발명에 따른 태양 전지 모듈에서, 제1 도전성 접착제층(251) 패턴의 제4 실시예의 다양한 변경례를 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, 어떤 구성의 전면이라 함은 직사광이 입사되는 반도체 기판의 일면 쪽으로 향하는 방향일 수 있으며, 후면이라 함은 직사광이 입사되지 않거나, 직사광이 아닌 반사광이 입사될 수 있는 반도체 기판의 반대면 쪽으로 향하는 방향일 수 있다.
아울러, 이하에서 셀 스트링이라 함은 복수의 태양 전지가 서로 직렬 연결된 구조나 형태를 의미한다.
또한, 어떤 구성 부분의 두께나 폭이 다른 구성 부분의 두께나 폭과 동일하다는 의미는 공정 오차를 포함하여, 10%의 범위 내에서 실질적으로 동일함을 의미한다.
도 1는 본 발명의 일례에 따른 태양 전지 모듈의 전면 전체 평면 모습을 설명하기 위한 도이고, 도 2은 도 1에서 제1 방향(x)으로 서로 인접하여, 셀간 커넥터(300)에 의해 연결된 제1, 2 태양 전지(C1, C2)의 단면을 개략적으로 도시한 일례이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일례에 따른 태양 전지 모듈은 복수의 태양 전지, 복수의 제1, 2 도전성 배선(200) 및 셀간 커넥터(300)을 포함한다.
아울러, 이에 더하여, 복수의 태양 전지가 서로 직렬 연결된 셀 스트링을 캡슐화하는 전면 투명 기판(10), 충진재(20, 30), 후면 시트(40) 및 프레임(50)을 더 구비할 수 있다.
여기서, 복수의 태양 전지는 반도체 기판(110)과 반도체 기판(110)의 후면에 복수의 제1 전극(141)과 제2 전극(142)을 구비할 수 있다. 이와 같은 복수의 태양 전지에 대해서는 도 6 이하에서 보다 구체적으로 설명한다.
복수의 제1, 2 도전성 배선(200)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 복수의 태양 전지 각각의 후면에 접속될 수 있다.
이와 같이, 복수의 제1, 2 도전성 배선(200)이 접속된 복수의 태양 전지는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 셀간 커넥터(300)에 의해 제1 방향(x)으로 직렬 연결될 수 있다.
일례로, 셀간 커넥터(300)는 복수의 태양 전지 중 제1 방향(x)으로 서로 인접하여 배치되는 제1 태양 전지(C1)와 제2 태양 전지(C2)를 서로 직렬 연결할 수 있다.
이때, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 태양 전지(C1)에 접속된 복수의 제1 도전성 배선(210)의 전면과 제2 태양 전지(C2)에 접속된 복수의 제2 도전성 배선(220)의 전면이 셀간 커넥터(300)의 후면에 접속될 수 있고, 이에 따라, 복수의 태양 전지가 직렬 연결되는 셀 스트링이 형성될 수 있다.
이와 같은 셀 스트링은 도 2에 도시된 바와 같이, 전면 투명 기판(10)과 후면 시트(40) 사이에 배치된 상태에서 열압착되어 라미네이팅될 수 있다.
일례로, 복수의 태양 전지는 전면 투명 기판(10)과 후면 시트(40) 사이에 배치되고, EVA 시트와 같이 투명한 충진재(20, 30)가 복수의 태양 전지 전체의 전면 및 후면에 배치된 상태에서, 열과 압력이 동시에 가해지는 라미네이션 공정에 의해 일체화되어 캡슐화될 수 있다.
아울러, 도 1에 도시된 바와 같이, 라미네이션 공정으로 캡슐화된 전면 투명 기판(10), 후면 시트(40) 및 충진재(20, 30)는 프레임(50)에 의해 가장 자리가 고정되어 보호될 수 있다.
따라서, 도 1에 도시된 바와 같이, 태양 전지 모듈의 전면에는 전면 투명 기판(10)과 충진재(20, 30)를 투과하여, 복수의 태양 전지와 복수의 제1, 2 도전성 배선(200), 셀간 커넥터(300), 후면 시트(40) 및 프레임(50)이 보여질 수 있다.
더불어, 셀 스트링 각각은 제1 방향(x)으로 길게 위치하고, 제2 방향(y)으로 이격되어 배열될 수 있고, 이와 같은 복수의 셀 스트링은 제2 방향(y)으로 길게 뻗어 있는 버싱바(310)에 의해 제2 방향(y)으로 직렬 연결 될 수 있다.
여기서, 전면 투명 기판(10)은 투과율이 높고 파손 방지 기능이 우수한 강화 유리 등으로 형성될 수 있다.
후면 시트(40)는 태양 전지들(C1, C2)의 후면에서 습기가 침투하는 것을 방지하여 태양 전지를 외부 환경으로부터 보호할 수 있다. 이러한 후면 시트(40)는 수분과 산소 침투를 방지하는 층, 화학적 부식을 방지하는 층과 같은 다층 구조를 가질 수 있다.
이와 같은 후면 시트(40)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(10)과 태양 전지 사이 및 태양 전지와 후면 기판 사이에 면 형상의 충진재(20, 30)가 배치된 상태에서 진행될 수 있다.
여기서, 충진재(20, 30)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(10)과 태양 전지 사이 및 태양 전지와 후면 기판 사이에 배치된 면 형상의 충진재(20, 30)는 라미네이션 공정 중에 열과 압력에 의해 연화 및 경화될 수 있다.
이하에서는 도 1, 2 에 도시된 태양 전지 모듈에서, 복수의 태양 전지가 제1, 2 도전성 배선(200) 및 셀간 커넥터(300)에 의해 직렬 연결되는 구조를 보다 구체적으로 설명한다.
도 3 내지 도 5는 도 1에 도시된 제1, 2 태양 전지(C1, C2)의 직렬 연결 구조를 구체적으로 설명하기 위한 도이다.
여기서, 도 3은 도 1에서 제1 방향(x)으로 서로 인접하여, 셀간 커넥터(300)에 의해 연결된 제1, 2 태양 전지(C1, C2)의 전면을 도시한 일례이고, 도 4는 도 3에 도시된 제1, 2 태양 전지(C1, C2)의 후면을 도시한 일례이고, 도 5는 도 3 및 도 4 에서 X1-X1 라인에 따른 단면을 도시한 것이다.
도 3 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 태양 전지 모듈에서, 제1, 2 도전성 배선(200)은 제1, 2 태양 전지(C1, C2)에 구비된 반도체 기판(110)의 후면에 접속될 수 있다.
여기서, 제1, 2 태양 전지(C1, C2)는 제1 방향(x)으로 이격되어 배열될 수 있으며, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1, 2 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(200)은 제1, 2 태양 전지(C1, C2)의 배열 방향인 제1 방향(x)으로 길게 뻗어 배치되고, 제1, 2 태양 전지(C1, C2) 각각에 접속될 수 있다.
이와 같은, 복수의 제1, 2 도전성 배선(200)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)과 교차되는 부분에서 도전성 재질의 제1 도전성 접착제층(251)를 통하여 제1 전극(141)에 접속되고, 제2 전극(142)과 교차되는 부분에서 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)과 교차되는 부분에서 제1 도전성 접착제층(251)를 통하여 제2 전극(142)에 접속되고, 제1 전극(141)과 교차되는 부분에서 절연층(252)에 의해 제1 전극(141)과 절연될 수 있다.
이와 같은 제1, 2 도전성 배선(200)은 도전성 금속 재질로 형성되되, 금(Au), 도전성 코어와, 코어(CR)의 표면을 코팅하는 도전성 코팅층을 포함할 수 있다.
여기서, 코팅층은 주석(Sn)을 포함하는 합금으로 형성될 수 있으며, SnPb, Sn, Ag 또는 SnBiAg 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
이와 같은 제1 도전성 배선(210)의 양단 중 셀간 커넥터(300)와 접속하는 일단은 반도체 기판(110)의 제1 측면 밖으로 돌출된 돌출 부분을 포함하고, 제2 도전성 배선(220)의 양단 중 셀간 커넥터(300)와 접속하는 일단은 반도체 기판(110)의 제2 측면 밖으로 돌출된 돌출 부분을 포함할 수 있다.
여기서, 반도체 기판의 제1 측면과 제2 측면은 반도체 기판을 중심으로 서로 마주보는 반대쪽에 위치하고, 제1, 2 측면은 반도체 기판의 4 측면 중에서 제1, 2 도전성 배선(210, 220)의 길이 방향과 교차하는 제2 방향과 나란한 방향의 측면을 의미한다.
이에 따라, 제1 도전성 배선(210) 및 제2 도전성 배선(220)은 반도체 기판의 투영 영역 밖으로 돌출된 돌출 부분의 끝단이 셀간 커넥터(300)에 접속될 수 있으며, 제1, 2 도전성 배선(210)의 돌출 부분 반대쪽 타단은 반도체 기판의 투영 영역 내에 위치할 수 있다.
여기서, 복수의 제1, 2 도전성 배선(200)은 단면이 원형을 갖는 도전성 와이어 형태이거나 폭이 두께보다 큰 리본 형태를 가질 수 있다.
여기서, 도 4및 도 5에 도시된 제1, 2 도전성 배선(200) 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(200)의 총 개수를 고려하여, 태양 전지 모듈의 단락 전류가 훼손되지 않도록 4mm ~ 6.5mm 사이로 형성될 수 있다.
이와 같이 제1, 2 도전성 배선(200) 각각이 하나의 태양 전지에 접속되는 개수는 10개 ~ 20개일 수 있다. 따라서, 제1, 2 도전성 배선(200)이 하나의 태양 전지에 접속되는 총 개수의 합은 20개 ~ 40개일 수 있다.
여기서, 제1 도전성 접착제층(251)는 도전성 금속 재질로 형성될 수 있으며, 솔더 패이스트(solder paste), 에폭시 솔더 패이스트(epoxy solder paste) 또는 도전성 패이스트(Conductive psate) 중 어느 하나의 형태로 형성될 수 있다.
여기서, 솔더 페이스트층은 주석(Sn) 또는 주석(Sn)을 포함하는 합금으로 형성되고, 에폭시 솔더 페이스트층은 에폭시에 주석(Sn) 또는 주석(Sn)을 포함하는 합금으로 형성될 수 있다.
이와 같은 제1 도전성 접착제층의 구조에 대해서는 도 9 이하에서 보다 구체적으로 설명한다.
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.
이와 같은 복수의 제1, 2 도전성 배선(200)은 각각의 일단이 셀간 커넥터(300)에 연결되어, 복수의 태양 전지를 서로 직렬 연결할 수 있다.
보다 구체적으로, 셀간 커넥터(300)는 제1 태양 전지(C1)와 제2 태양 전지(C2) 사이에 위치하고, 제2 방향(y)으로 길게 뻗어 있을 수 있다.
여기서, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 태양 전지를 평면에서 봤을 때, 셀간 커넥터(300)는 제1 태양 전지(C1)의 반도체 기판(110) 및 제2 태양 전지(C2)의 반도체 기판(110)과 공간적으로 이격되어 배치될 수 있다.
아울러, 이와 같은 셀간 커넥터(300)에 제1 태양 전지(C1)의 제1 전극(141)에 접속된 제1 도전성 배선(210)의 일단과 제2 태양 전지(C2)의 제2 전극(142)에 접속된 제2 도전성 배선(220)의 일단이 공통으로 접속되어, 제1, 2 태양 전지(C1, C2)는 제1 방향(x)으로 서로 직렬 연결될 수 있다.
보다 구체적으로, 도 5에 도시된 바와 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(200)과 셀간 커넥터(300)에 의해 제1 방향(x)으로 길게 뻗어 직렬 연결되는 하나의 스트링을 형성할 수 있다.
여기서, 일례로, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1, 2 도전성 배선(200) 각각의 일단은 셀간 커넥터(300)와 중첩되어, 제2 도전성 접착제(350)를 통해 셀간 커넥터(300)에 접착될 수 있다.
여기서, 제1, 2 도전성 배선(200)과 셀간 커넥터(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 제1 도전성 접착제층(251)보다 용융점이 높을 수 있으며, (1) 주석(Sn) 또는 주석(Sn)을 포함하는 합금을 포함하는 솔더 페이스트(solder paste) 형태로 형성되거나, (2) 에폭시에 주석(Sn) 또는 주석(Sn)을 포함하는 합금이 포함된 에폭시 솔더 페이스트(epoxy solder paste) 또는 도전성 페이스트(Conductive psate) 형태로 형성될 수 있다.
이와 같은 구조를 갖는 태양 전지 모듈은 별도의 셀간 커넥터(300)를 구비하므로, 복수 개의 태양 전지 중 제1, 2 도전성 배선(200)과 제1, 2 전극(200) 사이에 접속 불량이 발생한 태양 전지가 있는 경우, 셀간 커넥터(300)과 복수의 제1, 2 도전성 배선(200) 사이의 접속을 해제하여, 해당 태양 전지만 보다 용이하게 교체할 수 있다.
지금까지는 본 발명에 따른 태양 전지 모듈에서, 서로 인접한 임의의 제1, 2 태양 전지(C1, C2) 각각의 후면에 제1, 2 도전성 배선(200)이 접속되고, 제1, 2 태양 전지(C1, C2)가 셀간 커넥터(300)로 직렬 연결되는 구조를 설명하였다.
그러나, 본 발명의 태양 전지 모듈은 서로 인접한 제1, 2 태양 전지가 반드시 셀간 커넥터(300)를 통해 직렬 연결되는 구조로 한정되는 것은 아니고, 셀간 커넥터(300)가 생략된 상태에서, 제1 태양 전지의 제1 도전성 배선과 제2 태양 전지의 제2 도전성 배선이 서로 중첩되어 제2 도전성 접착제(350)를 통해 서로 접속되는 구조도 적용가능하다.
이하에서는 이와 같은 제1, 2 태양 전지(C1, C2)로 적용 가능한 태양 전지의 구체적인 구조의 일례에 대해서 설명한다.
도 6 내지 도 8은 본 발명에 적용되는 태양 전지의 일례를 설명하기 위한 도로서, 도 6은 본 발명에 적용되는 태양 전지의 일례를 나타내는 일부 사시도이고, 도 7은 도 6에 도시된 태양 전지의 제1 방향(x) 단면을 도시한 것이고, 도 8은 반도체 기판의 후면에 형성된 제1, 2 전극(200)의 패턴을 도시한 것이다.
도 6 및 도 7에 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 6 및 도 7에 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 6 및 도 7에 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 길게 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(200)에서 전자와 정공의 재결합으로 손실되는 전하의 양을 감소시키고 전자 이동을 가속화시켜 제2 반도체부(172)로의 전자 이동량을 증가시킬 수 있다.
지금까지의 도 6 내지 도 7에서는 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 6 및 도 7에서는 제1 반도체부(121)와 제2 반도체부(172)가 터널층(180)의 후면에 다결정 실리콘 재질로 형성된 경우를 일례로 설명하였다.
그러나, 이와 다르게, 터널층(180)이 생략된 경우, 제1 반도체부(121)와 제2 반도체부(172)는 반도체 기판(110)의 후면 내에 불순물이 확산되어 도핑될 수 있고, 이와 같은 경우, 제1 반도체부(121)와 제2 반도체부(172)는 반도체 기판(110)과 동일한 단결정 실리콘 재질로 형성될 수 있다.
진성 반도체부(150)은 도 6 내지 도 7에 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 6 및 도 7에 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 도 8에 도시된 바와 같이, 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 제1 전극(141)과 제2 전극(142)은 제2 방향(y)으로 길게 형성되며, 제1 방향(x)으로 이격될 수 있다. 아울러, 도 8에 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 6 및 도 7에만 한정하지 않으며, 태양 전지에 구비되는 제1, 2 전극(200)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.
한편, 이와 같은 태양 전지 모듈에서, 제1, 2 도전성 배선(200)의 열팽창률을 최소화하기 위하여, 복수의 제1 도전성 접착제층(251) 중에서 적어도 일부의 제1 도전성 접착제층(251)은 제2 방향으로의 양끝단 중 어느 하나의 제1 끝단은 제1, 2 도전성 배선과 중첩되는 영역 내에 위치하고, 나머지 하나의 제2 끝단이 상기 제1, 2 도전성 배선과의 중첩 영역 밖에 위치할 수 있다.
이에 대해 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 아울러, 이하에서는 앞에서 설명한 부분과 중복되는 부분에 대한 설명은 생략하고, 새로운 부분을 위주로 설명한다.
도 9는 본 발명에 따른 태양 전지 모듈에서, 제1 도전성 접착제층(251) 패턴의 제1 실시예를 설명하기 위한 도이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 복수의 제1 도전성 접착제층(251)은 제2 방향(y)으로의 양끝단에 위치하는 제1 끝단(251E1)(first edge)과 제2 끝단(251E2)(second edge)을 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, 제1 도전성 접착제층(251)은 도 9에 도시된 바와 같이, 제1, 2 전극(141, 142)의 길이 방향인 제2 방향(y)으로 길게 형성될 수 있다. 따라서, 제1 도전성 접착제층(251)에서 제2 방향(y)으로의 양끝단은 제1 도전성 접착제층(251)의 길이 방향으로 양끝단을 의미한다.
이때, 제1 전극(141)과 제1 도전성 배선(210)이 교차하는 부분 및 제2 전극(142)과 제2 도전성 배선(220)이 교차하는 부분에 위치한 적어도 일부의 제1 도전성 접착제층(251)은 하나일 수 있다.
즉, 도 9에 도시된 바와 같이, 어느 하나의 제1 전극(141)과 어느 하나의 제1 도전성 배선(210)이 교차하는 부분 및 어느 하나의 제2 전극(142)과 어느 하나의 제2 도전성 배선(220)이 교차하는 부분에 위치하는 적어도 일부의 제1 도전성 접착제층(251)의 개수는 하나일 수 있다.
이와 같은 복수의 제1 도전성 접착제층(251) 중에서 적어도 일부의 제1 도전성 접착제층(251)은 도 9에 도시된 바와 같이, 제1 도전성 접착제층(251)의 제1 끝단(251E1)이 제1, 2 도전성 배선(210, 220)과 중첩되는 영역 내에 위치하고, 제1 도전성 접착제층(251)의 제2 끝단(251E2)이 제1, 2 도전성 배선(210, 220)과의 중첩 영역 밖에 위치할 수 있다.
여기서, 적어도 일부라는 의미는 복수의 제1 도전성 접착제층(251) 모두를 의미하거나, 복수의 제1 도전성 접착제층(251) 중 일부를 의미한다.
이하의 도 9 내지 도 13에서는, 복수의 제1 도전성 접착제층(251) 모두가 제1 끝단(251E1)이 제1, 2 도전성 배선(210, 220)과 중첩되는 영역 내에 위치하고, 제2 끝단(251E2)이 제1, 2 도전성 배선(210, 220)과의 중첩 영역 밖에 위치하는 경우를 일례로 설명한다.
이와 같이 제1 도전성 접착제층(251)에서, 제1 끝단(251E1)이 제1, 2 도전성 배선(210, 220)과 중첩되는 영역 내에 위치하고, 제2 끝단(251E2)이 제1, 2 도전성 배선(210, 220)과의 중첩 영역 밖에 위치하는 경우, 제1, 2 도전성 배선(210, 220)의 열팽창률을 저감시킬 수 있다.
즉, 계절과 날씨 등의 영향으로 인하여, 태양 전지 모듈 내부가 고온과 저온을 반복하여, 제1, 2 도전성 배선(210, 220) 각각이 제1 방향(x)으로 열팽창 스트레스(F1)를 받더라도, 제1 도전성 접착제층(251)의 제1 끝단(251E1)이 제1, 2 도전성 배선(210, 220)과 중첩되는 영역 내에 위치하고, 제2 끝단(251E2)이 제1, 2 도전성 배선(210, 220)과의 중첩 영역 밖에 위치하여 형성된 경우, 제1 도전성 접착제층(251)의 제1 끝단(251E1)에서 열팽창 스트레스에 저항하는 응력(F2)이 더욱 크게 발생하여, 제1, 2 도전성 배선(210, 220)의 열팽창률을 저감시킬 수 있다.
즉, 제1, 2 도전성 배선(210, 220)의 열팽창 열팽창률을 제1 도전성 접착제층(251)이 저감시킬 수 있는데, 제1 도전성 접착제층(251)의 제1 끝단(251E1)이 제1, 2 도전성 배선(210, 220)과 중첩되는 영역 내에 위치하는 경우, 제1 도전성 접착제층(251)의 제1 끝단(251E1)의 측면이 제1 방향(x)으로 형성되어 있어, 제1 도전성 접착제층(251)의 응력이 더욱 크게 작용할 수 있고, 이로 인하여, 제1, 2 도전성 배선(210, 220)의 열팽창률을 더욱 저감시킬 수 있다.
여기서, 제1 도전성 접착제층(251) 각각의 제2 방향 길이(L251)는 제1, 2 도전성 배선(210, 220) 각각의 선폭보다 작고, 제1 방향 폭(W251)은 제1 도전성 접착제층(251)의 제2 방향 길이(L251)보다 작을 수 있다.
일례로, 제1 도전성 접착제층(251) 각각의 제2 방향 길이(L251)는 850um ~ 1150um 사이로 형성될 수 있으며, 제1 방향 폭(W251)은 250~350um 사이로 형성될 수 있다.
이때, 제1, 2 전극(141, 142)과 제1, 2 도전성 배선(210, 220) 사이의 물리적 접착력을 원하는 정도의 수준으로 확보하기 위하여, 제1 도전성 접착제층(251)의 제2 방향 길이(L251) 중 제1, 2 도전성 배선(210, 220)과 중첩되는 길이(L251a)는 60% 이상 90% 이하일 수 있다.
일례로, 제1 도전성 접착제층(251) 각각의 제2 방향 길이(L251)가 1000um로 형성된 경우, 대략 제1 도전성 접착제층(251) 중에서 제2 방향(y)으로 중첩되는 길이(L251a)는 850um 정도로 형성될 수 있으며, 제1 도전성 접착제층(251) 중에서 제2 방향(y)으로 돌출되는 길이(L251b)는 대략 150um 정도로 형성될 수 있다.
이에 따라, 제1 도전성 접착제층(251)을 통해, 제1, 2 전극(141, 142)과 제1, 2 도전성 배선(210, 220) 사이의 물리적 접착력을 원하는 수준으로 확보하고, 더불어, 제1 도전성 접착제층(251)의 응력을 원하는 수준으로 확보할 수 있다.
아울러, 제1 도전성 접착제층(251)이 제1, 2 도전성 배선(210, 220) 각각의 길이 방향(x)을 따라 제1, 2 도전성 배선(210, 220) 각각의 중심선(210C, 220C)을 기준으로 비대칭이 되도록 위치할 수 있다.
보다 구체적으로, 도 9에 도시된 바와 같이, 제1 도전성 접착제층(251)의 중심이 제1, 2 도전성 배선(210, 220) 각각의 중심선(210C, 220C)을 기준으로 제1, 2 도전성 배선(210, 220)과의 중첩 영역 내에서, 어느 한쪽에 위치하되, 제1 도전성 접착제층(251)의 제1 끝단(251E1)은 제1, 2 도전성 배선(210, 220) 각각의 중심선(210C, 220C)을 기준으로 제1, 2 도전성 배선(210, 220)과의 중첩 영역 내에서, 다른 한쪽에 위치하고, 제2 끝단(251E2)은 제1, 2 도전성 배선(210, 220)의 어느 한쪽 측면 밖에 돌출되어 위치할 수 있다.
아울러, 도 9에서는 제1 도전성 접착제층(251) 각각의 중심이 제1, 2 도전성 배선(210, 220)의 중심선을 기준으로 어느 한쪽에 치우쳐져 위치하는 경우를 일례로 도시하였지만, 이에 반드시 한정되는 것은 아니다.
즉, 일례로, 제1 도전성 접착제층(251) 중 일부의 중심은 제1, 2 도전성 배선(210, 220)의 어느 한쪽에 위치하고, 제1 도전성 접착제층(251) 중 나머지 일부의 중심은 제1, 2 도전성 배선(210, 220)의 다른 한쪽에 위치할 수 있다.
이에 대해 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 10은 본 발명에 따른 태양 전지 모듈에서, 제1 도전성 접착제층(251) 패턴의 제1 실시예에 대한 변경례를 설명하기 위한 도이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 제1 도전성 접착제층(251)은 제1, 2 도전성 배선(210, 220) 각각의 길이 방향을 따라 형성되되, 제1, 2 도전성 배선(210, 220) 각각의 중심선(210C, 220C)을 기준으로 지그재그 형태로 위치할 수 있다.
즉, 제1, 2 도전성 배선(210, 220) 각각에서, 제1 도전성 접착제층(251)은 기 제1, 2 도전성 배선(210, 220) 각각의 길이 방향(x)을 따라, 제1 도전성 접착제층(251)의 중심이 제1, 2 도전성 배선(210, 220) 각각의 중심선(210C, 220C)을 기준으로 제1, 2 도전성 배선(210, 220)과의 중첩 영역 내에서, 어느 한쪽과 다른 한쪽에 교번하여 위치할 수 있다.
이에 따라, 제1 도전성 접착제층(251)의 제1 끝단(251E1)은 제1, 2 도전성 배선(210, 220) 각각의 중심선(210C, 220C)을 기준으로 제1, 2 도전성 배선(210, 220) 중첩 영역 내에서, 어느 한쪽 및 다른 한쪽에 교번하여 위치하고, 제2 끝단(251E2)은 제1, 2 도전성 배선(210, 220)의 다른 한쪽 측면 및 어느 한쪽 측면 밖에 돌출되어 위치할 수 있다.
이와 같이, 제1 도전성 접착제층(251)의 제1 끝단(251E1)을 제1, 2 도전성 배선(210, 220)과 중첩되는 영역 내에 위치시키고, 제1 도전성 접착제층(251)의 제2 끝단(251E2)을 제1, 2 도전성 배선(210, 220)과의 중첩 영역 밖에 위치시키는 경우, 전술한 바와 같이, 제1 도전성 접착제층(251)의 응력을 보다 향상시킬 수 있다.
도 11은 본 발명에 따른 제1 도전성 접착제층(251) 패턴에 의한 효과를 설명하기 위한 도이다.
구체적으로, 도 11의 (a)는 제1 도전성 접착제층(251)의 제2 방향(y) 양끝단이 제1, 2 도전성 배선(210, 220)의 중첩 영역 밖에 위치하는 경우, 제1, 2 도전성 배선(210, 220)의 열팽창 스트레스와 열팽창률을 도시한 비교예에 대한 그래프이고, 도 11의 (b)는 제1 도전성 접착제층(251)의 제2 방향(y) 양끝단 중 제1 끝단(251E1)이 제1, 2 도전성 배선(210, 220)의 중첩 영역 내에 위치하고, 제2 끝단(251E2)이 제1, 2 도전성 배선(210, 220)의 중첩 영역 밖에 위치하는 경우, 제1, 2 도전성 배선(210, 220)의 열팽창 스트레스와 열팽창률을 도시한 본 발명의 실시예에 대한 그래프이다.
도 11의 (a)와 도 11의 (b)를 비교하면, 비교예에서는 도 11의 (a)와 같이, 제1, 2 도전성 배선(210, 220)의 열팽창률이 0.7% ~ 0.8% 사이로 나타났지만, 도 11의 (b)에 도시된 바와 같이, 제1, 2 도전성 배선(210, 220)의 열팽창률이 0.6% 이하로 나타나, 본 발명에 따른 제1 도전성 접착제층(251) 패턴은 상대적으로 강한 응력이 작용하는 것을 알 수 있다.
지금까지는 제1 도전성 접착제층(251)이 제1, 2 도전성 배선(210, 220) 각각의 중심선(210C, 220C)을 기준으로 비대칭이 되도록 위치하는 경우를 일례로 설명하였다.
그러나, 이와 다르게, 제1 도전성 접착제층(251)이 제1, 2 도전성 배선(210, 220) 각각의 중심선(210C, 220C)을 기준으로 대칭이 되도록 위치하는 경우에도 동일하게 적용될 수 있으며, 도 12에 도시된 효과보다 더 향상된 효과를 기대할 수 있다.
이하에서는 제1 도전성 접착제층(251)이 제1, 2 도전성 배선(210, 220) 각각의 중심선(210C, 220C)을 기준으로 대칭으로 형성된 경우에 대해 설명한다.
도 12는 본 발명에 따른 태양 전지 모듈에서, 제1 도전성 접착제층(251) 패턴의 제2 실시예를 설명하기 위한 도이다.
도 12에 도시된 바와 같이, 제1 도전성 접착제층(251) 각각은 제1 전극(141)과 제1 도전성 배선(210)이 교차하는 부분 및 제2 전극(142)과 제2 도전성 배선(220)이 교차하는 부분에서 복수 개(251a, 251b)로 형성될 수 있다.
여기서, 제2 방향(y)으로 이격되어 복수 개로 형성된 제1 도전성 접착제층(251a, 251b) 각각은 도 12에 도시된 바와 같이, 제1, 2 도전성 배선(210, 220) 각각의 중심선(210C, 220C)을 기준으로 대칭되도록 위치할 수 있다.
아울러, 복수 개로 형성된 제1 도전성 접착제층(251a, 251b)) 각각은 제1, 2 도전성 배선(210, 220)과의 중첩 영역 내에서 서로 제2 방향(y)으로 이격될 수 있다.
이때, 제1 전극(141)과 제1 도전성 배선(210)이 교차하는 부분 및 제2 전극(142)과 제2 도전성 배선(220)이 교차하는 부분에서 제2 방향(y)으로 이격된 복수 개의 제1 도전성 접착제층(251a, 251b) 각각은 제1 끝단(251E1)이 제1, 2 도전성 배선(210, 220)과 중첩되는 영역 내에 위치하고, 제2 끝단(251E2)이 제1, 2 도전성 배선(210, 220)과의 중첩 영역 밖에 위치할 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 제2 실시예에 따른 제1 도전성 접착제층(251)의 패턴은 제1, 2 도전성 배선(210, 220)과의 중첩 영역 내에 위치하는 제1 도전성 접착제층(251)의 끝단이 2개가 위치하므로, 제1 도전성 접착제층(251)의 응력을 더욱 향상시킬 수 있다.
도 13은 본 발명에 따른 태양 전지 모듈에서, 제1 도전성 접착제층(251) 패턴의 제3 실시예를 설명하기 위한 도이다.
도 13에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 제1 도전성 접착제층(251) 패턴은 제1 도전성 접착제층(251) 각각이 제1 전극(141)과 제1 도전성 배선(210)이 교차하는 부분 및 제2 전극(142)과 제2 도전성 배선(220)이 교차하는 부분에서 복수 개(251a, 251b)로 형성되되, 제2 방향(y)으로 이격된 복수 개의 제1 도전성 접착제층(251) 사이에, 제2 방향(y) 양끝단이 모두 제1, 2 도전성 배선(210, 220)과 중첩되는 영역 내에 위치하는 별도의 제1 도전성 접착제층(251c)이 더 위치할 수 있다.
여기서, 별도의 제1 도전성 접착제층(251c)은 제2 방향(y)으로 이격된 복수 개의 제1 도전성 접착제층(251a, 251b) 각각과 이격될 수 있다.
즉, 도 13에 도시된 바와 같이, 제1 전극(141)과 제1 도전성 배선(210)이 교차하는 부분 및 제2 전극(142)과 제2 도전성 배선(220)이 교차하는 부분에서 복수 개로 형성된 제1 도전성 접착제층 각각(251a, 251b, 251c)은 제1, 2 도전성 배선(210, 220)과의 중첩 영역 내에서 서로 이격될 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 제3 실시예에 따른 제1 도전성 접착제층(251)의 패턴은 제1, 2 도전성 배선(210, 220)과의 중첩 영역 내에 위치하는 제1 도전성 접착제층(251a, 251b, 251c)의 끝단이 4개가 위치하므로, 제1 도전성 접착제층(251)의 응력을 더욱 향상시킬 수 있다.
지금까지는 복수의 제1 도전성 접착제층(251) 전체의 제1 끝단(251E1)이 제1, 2 도전성 배선(210, 220)과의 중첩 영역 내에 위치하고, 제2 끝단(251E2)이 제1, 2 도전성 배선(210, 220) 각각의 중첩 영역 밖에 위치하는 경우를 일례로 설명하였다.
그러나, 이와 다르게, 복수의 제1 도전성 접착제층(251) 중 일부만, 어느 한 끝단이 제1, 2 도전성 배선(210, 220)과의 중첩 영역 내에 위치할 수도 있다. 이에 대해 설명하면 다음과 같다.
도 14는 본 발명에 따른 태양 전지 모듈에서, 제1 도전성 접착제층(251) 패턴의 제4 실시예를 설명하기 위한 도이다.
본 발명에 따른 복수의 제1 도전성 접착제층(251)의 패턴은 도 14에 도시된 바와 같이, 제1 패턴(pattern-A)과 제2 패턴(pattern-B)을 포함할 수 있다.
즉, 복수의 제1 도전성 접착제층(251) 중에서 일부 제1 도전성 접착제층(251)은 제1 패턴(pattern-A)으로, 나머지 제1 도전성 접착제층(251)은 제2 패턴(pattern-B)으로 형성되어, 각각 제1 전극(141)과 제1 도전성 배선(210)이 교차하는 부분 및 제2 전극(142)과 제2 도전성 배선(220)이 교차하는 부분에 위치할 수 있다.
여기서, 제1 패턴(pattern-A)으로 형성되는 제1 도전성 접착제층(251)은 도 14에 도시된 바와 같이, 제1 도전성 접착제층(251)의 제1 끝단(251E1)이 제1, 2 도전성 배선(210, 220)과 중첩되는 영역 내에 위치하고, 제1 도전성 접착제층(251)의 제2 끝단(251E2)이 제1, 2 도전성 배선(210, 220)과의 중첩 영역 밖에 위치할 수 있다.
도 14에서는 제1 패턴(pattern-A)으로 형성되는 제1 도전성 접착제층(251)으로, 도 10과 동일한 경우를 도시하였지만, 이는 하나의 예로서, 이와 다르게, 도 9, 도 12 내지 도 13에 도시된 제1 도전성 접착제층(251)의 패턴이 적용될 될 수도 있다.
또한, 제2 패턴(pattern-B)으로 형성되는 제1 도전성 접착제층(251)은 도 14에 도시된 바와 같이, 제2 방향(y)으로의 양끝단이 제1, 2 도전성 배선(210, 220) 각각의 중첩 영역 밖에 위치할 수 있다.
따라서, 제1 패턴(pattern-A)으로 형성되는 제1 도전성 접착제층(251)의 제2 방향 길이(L251)는 제1, 2 도전성 배선(210, 220) 각각의 선폭보다 짧을 수 있으나, 제2 패턴(pattern-B)으로 형성되는 제1 도전성 접착제층(251)의 제2 방향 길이(L251)는 제1, 2 도전성 배선(210, 220) 각각의 선폭보다 클 수 있다.
이에 따라, 본 발명에 따른 태양 전지 모듈은 제1 도전성 접착제층(251)이 제1 패턴(pattern-A)과 제2 패턴(pattern-B)을 모두 포함하도록 함으로써, 제1 도전성 접착제층(251)의 응력과 물리적 접착력을 모두 원하는 수준으로 확보할 수 있다.
이와 같은 제1 도전성 접착제층(251)이 제1 패턴(pattern-A)과 제2 패턴(pattern-B)은 다양하게 변형될 수 있다. 이에 대해 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
도 15 및 도 16은 본 발명에 따른 태양 전지 모듈에서, 제1 도전성 접착제층(251) 패턴의 제4 실시예의 다양한 변경례를 설명하기 위한 도이다.
도 15에 도시된 바와 같이, 제1 패턴(pattern-A)으로 형성되는 제1 도전성 접착제층(251)과 제2 패턴(pattern-B)으로 형성되는 제1 도전성 접착제층(251)은 제1, 2 도전성 배선(210, 220)의 길이 방향을 따라 교번하여 위치하는 것도 가능하다.
또한, 이와 다르게, 도 16에 도시된 바와 같이, 제1 패턴(pattern-A)으로 형성되는 제1 도전성 접착제층(251)은 반도체 기판의 중앙 영역(S2)에 위치하고, 제2 패턴(pattern-B)으로 형성되는 제1 도전성 접착제층(251)은 반도체 기판의 가장 자리 영역(S1)에 위치할 수 있다.
도 16과 같이, 제1, 2 도전성 배선(210, 220)이 열팽창 스트레스를 상대적으로 강하게 받는 반도체 기판 가장 자리 영역(S1)에서는, 제1 도전성 접착제층(251)이 제2 패턴(pattern-B)으로 형성되도록 하여, 도전성 배선(200)과 전극(140) 사이의 물리적 접착력을 보다 향상시킬 수 있다.
아울러, 제1, 2 도전성 배선(210, 220)이 열팽창 스트레스를 상대적으로 약하게 받는 반도체 기판 중앙 영역(S2)에서는, 제1 도전성 접착제층(251)이 제1 패턴(pattern-A)으로 형성되도록 하여, 도전성 배선의 열팽창률을 보다 저감시킬 수 있다.
이에 따라, 태양 전지 모듈의 신뢰성을 더욱 향상시킬 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 (12)

  1. 제1 방향으로 이격되어 배열되고, 각각이 반도체 기판, 상기 반도체 기판의 후면에 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 길게 배치되는 복수의 제1, 2 전극을 구비하는 복수의 태양 전지; 및
    상기 복수의 태양 전지 각각의 상기 반도체 기판의 후면 위에 상기 제1 방향으로 길게 배치되고, 상기 복수의 제1 전극과 교차되는 각 부분에서 상기 제1 방향으로 서로 이격되어 구비된 복수의 제1 도전성 접착제층을 통해 전기적으로 접속되고, 상기 복수의 제2 전극과 교차되는 각 부분에서 상기 제1 방향으로 서로 이격되어 구비된 절연성 접착층에 의해 절연되는 복수의 제1 도전성 배선과
    상기 복수의 태양 전지 각각의 상기 반도체 기판의 후면 위에 상기 복수의 제1 도전성 배선과 나란히 배치되고, 상기 복수의 제2 전극과의 교차되는 각 부분에서 상기 제1 방향으로 서로 이격되어 구비된 상기 복수의 제1 도전성 접착제층을 통해 전기적으로 접속되고, 상기 복수의 제1 전극과 교차되는 각 부분에 상기 제1 방향으로 이격되어 상기 절연성 접착층에 의해 절연되는 복수의 제2 도전성 배선;을 포함하고,
    상기 제1 도전성 배선의 길이 방향을 따라 이격되어 구비된 상기 제1 도전성 접착제층 중 적어도 일부의 제1 도전성 접착제층은 상기 제1 도전성 배선의 중심선을 기준으로 비대칭이 되도록 위치하고,
    상기 제2 도전성 배선의 길이 방향을 따라 이격되어 구비된 상기 제1 도전성 접착제층 중 적어도 일부의 제1 도전성 접착제층은 상기 제2 도전성 배선의 중심선을 기준으로 비대칭이 되도록 위치하는 태양 전지 모듈.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 적어도 일부의 제1 도전성 접착제층은 상기 제1, 2 도전성 배선 각각의 길이 방향으로 진행함에 따라 상기 제1, 2 도전성 배선 각각의 중심선을 기준으로 지그재그 형태로 위치하는 태양 전지 모듈.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 적어도 일부의 제1 도전성 접착제층 각각의 상기 제2 방향 길이는 상기 제1, 2 도전성 배선 각각의 선폭보다 작고,
    상기 적어도 일부의 제1 도전성 접착제층 각각의 상기 제1 방향 폭은 상기 제1 도전성 접착제층의 제2 방향 길이보다 작은 태양 전지 모듈.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 적어도 일부의 제1 도전성 접착제층의 상기 제2 방향 길이 중 60% 이상 90% 이하가 상기 제1, 2 도전성 배선과 중첩되는 태양 전지 모듈.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 제1 도전성 접착제층은 상기 제2 방향으로의 양끝단에 위치하는 제1 끝단(first edge)과 제2 끝단(second edge)을 포함하고,
    상기 적어도 일부의 제1 도전성 접착제층은 상기 제1 도전성 접착제층의 제1 끝단이 상기 제1, 2 도전성 배선과 중첩되는 영역 내에 위치하고, 상기 제1 도전성 접착제층의 제2 끝단이 상기 제1, 2 도전성 배선과의 중첩 영역 밖에 위치하는 태양 전지 모듈.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 제1 도전성 접착제층 중에서 상기 적어도 일부의 제1 도전성 접착제층을 제외한 나머지 제1 도전성 접착제층은 상기 제1, 2 도전성 배선 각각의 중심선을 기준으로 대칭이 되도록 위치하는 태양 전지 모듈.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 나머지 제1 도전성 접착제층의 제2 방향 길이는 제1, 2 도전성 배선 각각의 선폭보다 크고, 상기 제2 방향으로의 양끝단이 상기 제1, 2 도전성 배선 각각의 중첩 영역 밖에 위치하는 태양 전지 모듈.
  8. 제6 항에 있어서,
    상기 적어도 일부의 제1 도전성 접착제층과 상기 나머지 제1 도전성 접착제층은 상기 제1, 2 도전성 배선의 길이 방향을 따라 교번하여 위치하는 태양 전지 모듈.
  9. 제6 항에 있어서,
    상기 나머지 제1 도전성 접착제층은 상기 반도체 기판의 가장 자리 영역에 위치하고,
    상기 적어도 일부의 제1 도전성 접착제층은 상기 반도체 기판의 중앙 영역에 위치하는 태양 전지 모듈.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 도전성 배선은 상기 제1 전극과 교차되는 부분에서 상기 제1 도전성 접착제층에 의해 상기 제1 전극에 접속되고, 상기 제2 전극과 교차되는 부분에서 절연성 접착층에 의해 상기 제2 전극과 절연되고,
    상기 제2 도전성 배선은 상기 제2 전극과 교차되는 부분에서 상기 제1 도전성 접착제층에 의해 상기 제2 전극에 접속되고, 상기 제1 전극과 교차되는 부분에서 상기 절연성 접착층에 의해 상기 제1 전극과 절연되는 태양 전지 모듈.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 태양 전지 중 서로 인접하여 배치되는 제1, 2 태양 전지 사이에 상기 제2 방향으로 길게 배치되어, 상기 제1 태양 전지에 접속된 상기 복수의 제1 도전성 배선과 상기 제2 태양 전지에 접속된 상기 복수의 제2 도전성 배선이 제2 도전성 접착제층을 통해 공통으로 접속되는 셀간 커넥터;를 더 포함하는 태양 전지 모듈.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 셀간 커넥터는 제1, 2 태양 전지 각각의 반도체 기판과 공간적으로 이격되는 태양 전지 모듈.
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