KR101840591B1 - Circular wire for solar cell module - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 태양전지 모듈용 환형 와이어에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 납땜에 의해 태양전지 셀 기판에 부착시 접촉저항이 최소화되어 태양전지의 출력이 극대화되며, 태양전지 셀 기판에 안정적으로 고정될 수 있고 태양전지 셀 기판의 크랙을 억제할 수 있어 태양전지의 수명을 연장시킬 수 있는 태양전지 모듈용 환형 와이어에 관한 것이다.The present invention relates to an annular wire for a solar cell module. Specifically, the present invention minimizes contact resistance when attached to a solar cell substrate by soldering, maximizes the output of the solar cell, stably fixes the cell to the solar cell substrate, and suppresses cracking of the solar cell substrate The present invention relates to an annular wire for a solar cell module capable of extending the lifetime of a solar cell.
태양전지는 p형 반도체와 n형 반도체를 이용해 빛 에너지를 전기 에너지로 바꾸는 장치로서, 빛을 비출때 내부에 발생하는 전자와 정공이 각각 p극과 n극으로 이동함으로써 p극과 n극 사이에 전위차(광기전력)가 발생하여 전류가 흐르는 광전효과를 원리로 하는 장치이다.A solar cell is a device that converts light energy into electric energy by using p-type semiconductor and n-type semiconductor. When electrons and holes generated in the light are moved to the p- and n-poles respectively, Is a device that uses a photoelectric effect in which a potential difference (photovoltaic power) is generated and a current flows.
도 1은 종래 태양전지 모듈을 개략적으로 도시한 것이다.1 schematically shows a conventional solar cell module.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래 태양전지 모듈은 전기를 일으키는 최소 단위인 태양전지 셀(solar cell)(1) 복수개가 패널 내에 배열되고, 목적한 기전력을 얻기 위해 상기 태양전지 셀(1)들을 직렬로 연결하는 환형 와이어(10)를 포함한다.As shown in FIG. 1, in a conventional solar cell module, a plurality of
도 2는 종래 태양전지 모듈에서 사용되는 환형 와이어(10)의 횡단면 구조를 개략적으로 도시한 것이다.2 schematically shows a cross-sectional structure of an
도 2에 도시된 바와 같이, 태양전지 모듈용 환형 와이어(10)는 원형 도체(11)와 그 표면에 태양전지 셀(1)과의 접속을 위해 형성된 땜납 도금층(12)을 포함하고, 상기 환형 와이어(10)가 상기 태양전지 셀(1)의 기판 위에 배치된 상태로 상기 땜납 도금층(12)이 용융된 후 냉각함으로써 상기 환형 와이어(10)와 상기 태양전지 셀(1)이 접속하게 된다.2, the
그런데, 도 2a에 도시된 바와 같이 상기 땜납 도금층(12)이 충분한 두께를 가질수록 상기 도체(11)와 상기 기판 사이의 간격이 이격되고 이로써 상기 도체(11)와 상기 기판 사이의 접촉저항이 증가하여 태양전지 모듈의 출력이 저하될 수 있는 반면, 도 2b에 도시된 바와 같이 상기 도체(11)와 상기 기판 사이의 접촉 저항을 줄이기 위해 상기 땜납 도금층(12)의 총 두께를 감소시키는 경우 전체 땜납 도금층의 면적이 줄어들어 상기 환형 와이어(10)가 상기 기판에 안정적으로 고정되지 못하고 국소적으로 박리되는 등의 이유로 태양전지 모듈의 출력이 저하되는 문제가 있다.As shown in FIG. 2A, as the solder plated layer 12 has a sufficient thickness, the gap between the
따라서, 납땜에 의해 태양전지 셀 기판에 부착시 부착면 전체에 걸쳐 접촉저항이 최소화되어 태양전지의 출력이 극대화되며, 태양전지 셀 기판에 안정적으로 고정될 수 있고 태양전지 셀 기판의 크랙을 억제할 수 있어 태양전지의 수명을 연장시킬 수 있는 태양전지 모듈용 환형 와이어가 절실히 요구되고 있는 실정이다.Accordingly, when the solar cell module is attached to the solar cell cell substrate by soldering, the contact resistance is minimized over the entire mounting surface, thereby maximizing the output of the solar cell module, stably fixing the solar cell cell substrate, There is a strong demand for an annular wire for a solar cell module that can extend the lifetime of the solar cell.
본 발명은 납땜에 의해 태양전지 셀 기판에 부착시 부착면 전체에 걸쳐 접촉저항이 최소화되어 태양전지의 출력이 극대화될 수 있는 태양전지 모듈의 환형 와이어를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide an annular wire of a solar cell module in which the contact resistance is minimized when the solar cell module is attached to a solar cell cell substrate by soldering, thereby maximizing the output of the solar cell module.
또한, 본 발명은 태양전지 셀 기판에 안정적으로 고정될 수 있고 태양전지 셀 기판의 크랙을 억제할 수 있어 태양전지의 수명을 연장시킬 수 있는 태양전지 모듈의 환형 와이어를 제공하는 것을 목적으로 한다.It is another object of the present invention to provide an annular wire of a solar cell module which can be stably fixed to a solar cell cell substrate and can suppress cracking of the solar cell cell substrate, thereby prolonging the lifetime of the solar cell.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은,In order to solve the above problems,
태양전지 모듈용 환형 와이어로서, 원형 도체 및 상기 원형 도체의 표면에 형성된 땜납 도금층을 포함하고, 상기 원형 도체의 직경은 180 내지 540 ㎛이며, 상기 환형 와이어의 임의의 횡단면에서 상기 원형 도체의 단면적 대비 상기 땜납 도금층의 단면적 비율이 10 내지 30 %이고, 상기 원형 도체가 일측으로 편심된 하나 이상의 횡단면을 갖는 것을 특징으로 하는, 환형 와이어를 제공한다.An annular wire for a solar cell module, comprising: a circular conductor and a solder plated layer formed on a surface of the circular conductor, the diameter of the circular conductor being 180 to 540 탆, the cross sectional area of the circular conductor in any cross- Wherein the cross-sectional area ratio of the solder plated layer is 10 to 30%, and the circular conductor has at least one cross-section eccentric to one side.
여기서, 상기 원형 도체가 일측으로 편심된 횡단면 각각은 상기 원형 도체가 편심된 방향이 동일한 것을 특징으로 하는, 환형 와이어를 제공한다.Wherein each of the transversely sectioned eccentricities of the circular conductor has the same direction of eccentricity of the circular conductor.
또한, 상기 원형 도체가 일측으로 편심된 횡단면에서 아래 수학식 1로 정의되는 편심률(E)이 0.3×최대편심률 이상이며, 상기 최대편심률은 상기 원형 도체가 일측으로 편심된 횡단면에서 땜납 도금층의 두께 중 최소값(Tmin)이 0.5 ㎛인 경우의 편심률(E)인, 환형 와이어를 제공한다.Also, the eccentricity E defined by the following
[수학식 1][Equation 1]
편심률(E)=(Tmax-Tmin)/dEccentricity (E) = (T max -T min) / d
상기 수학식 1에서,In the above equation (1)
Tmax 및 Tmin은 각각 상기 원형 도체가 일측으로 편심된 횡단면에서 땜납 도금층의 두께 중 최대값(㎛) 및 최소값(㎛)이고, Tmax and Tmin are the maximum value (占 퐉) and the minimum value (占 퐉) of the thickness of the solder plated layer in the transverse section in which the circular conductor is eccentrically located at one side,
d는 원형 도체의 직경(㎛)이다.and d is the diameter (탆) of the circular conductor.
또한, 상기 환형 와이어는 임의의 횡단면에서 최대 외경(Dmax)과 최소 외경(Dmin)의 차가 11 ㎛ 이하인 진원도를 보유하는 것을 특징으로 하는, 환형 와이어를 제공한다.Further, the annular wire has a circularity having a difference in the maximum outer diameter (D max ) and the minimum outer diameter (D min ) of 11 mu m or less at any cross section.
그리고, 상기 원형 도체는 터프피치동(Tough Pitch Copper; TPC), 무산소동(Oxygen-Free Copper; OFC), 인탈산동(Phosphrous Deoxidized Copper), 저산소동 또는 순도 99.9999% 이상의 고순도 동으로 이루어진 것을 특징으로 하는, 환형 와이어를 제공한다.The circular conductor is characterized by comprising a tough pitch copper (TPC), an oxygen-free copper (OFC), a phosphorus deoxidized copper, a low-oxygen copper or a high purity copper having a purity of 99.9999% To provide an annular wire.
나아가, 상기 땜납 도금층은 이의 총 중량을 기준으로 주석(Sn) 59 내지 65 중량%, 납(Pb) 33 내지 39 중량%, 및 은(Ag) 1.5 내지 2.5 중량%, 또는 주석(Sn) 56 내지 66 중량% 및 납(Pb) 33 내지 43 중량%, 또는 주석(Sn) 93.5 내지 99.5 중량% 및 은(Ag) 0.1 내지 3.5 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는, 환형 와이어를 제공한다.Further, the solder plated layer contains 59 to 65 wt% of tin (Sn), 33 to 39 wt% of lead (Pb), 1.5 to 2.5 wt% of silver (Ag) By weight of lead (Pb), 33 to 43% by weight of lead (Pb), or 93.5 to 99.5% by weight of tin (Sn) and 0.1 to 3.5% by weight of silver (Ag).
여기서, 상기 땜납 도금층은 비스무트(Bi) 0.002 내지 0.034 중량% 및 구리(Cu) 0.07 내지 1.25 중량%를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 환형 와이어를 제공한다.Wherein the solder plated layer further comprises 0.002 to 0.034% by weight of bismuth (Bi) and 0.07 to 1.25% by weight of copper (Cu).
또한, 저항이 648 mΩ/m 이하이고, 항복강도가 120 MPa 이하이며, 인장강도가 180 내지 260 MPa이고, 연신율이 10 내지 50%인 것을 특징으로 하는, 환형 와이어를 제공한다.The present invention also provides an annular wire characterized in that the resistance is 648 m? / M or less, the yield strength is 120 MPa or less, the tensile strength is 180 to 260 MPa, and the elongation is 10 to 50%.
한편, 복수의 태양전지 셀 기판 및 상기 복수의 기판을 직렬로 연결하는 상기 태양전지 모듈용 환형 와이어를 포함하는, 태양전지 모듈을 제공한다.On the other hand, there is provided a solar cell module including a plurality of solar cell substrates and an annular wire for the solar cell module connecting the plurality of substrates in series.
여기서, 상기 태양전지 셀 기판 위에는 상기 환형 와이어가 납땜되는 부분에 은(Ag) 페이스트층이 형성되고, 상기 은(Ag) 페이스트층에는 상기 환형 와이어와 상기 기판의 부착력을 향상시키기 위해 상기 은(Ag) 페이스트층의 폭 보다 큰 폭을 갖는 복수의 은(Ag) 패드가 추가로 구비되는, 태양전지 모듈을 제공한다.Here, a silver (Ag) paste layer is formed on the portion where the annular wire is soldered on the solar cell cell substrate, and the silver (Ag) paste layer is formed on the silver And a plurality of silver (Ag) pads having a width larger than the width of the paste layer.
또한, 상기 태양전지 셀 기판의 크기는 4 내지 8 인치이고, 상기 환형 와이어의 개수는 8 내지 30개이며, 상기 은(Ag) 페이스트층의 폭은 30 내지 70 ㎛이고, 인접한 은(Ag) 페이스트층간 간격은 1.4 내지 2.2 mm이며, 상기 은(Ag) 패드 면적은 500 내지 900 ㎛2이고, 상기 은(Ag) 패드의 개수는 300 내지 700개인 것을 특징으로 하는, 태양전지 모듈을 제공한다.In addition, the size of the solar cell substrate is 4 to 8 inches, the number of the annular wires is 8 to 30, the width of the silver (Ag) paste layer is 30 to 70 탆, Wherein the interlayer spacing is 1.4 to 2.2 mm, the silver pad area is 500 to 900 탆 2 , and the number of silver (Ag) pads is 300 to 700.
본 발명에 따른 태양전지 모듈용 환형 와이어는 적어도 부분적으로 원형 도체가 일측으로 편심되도록 조절하여 상기 환형 와이어와 태양전지 셀 기판의 접속시 이들 사이의 접촉 저항을 저감시킴으로써 태양전지 모듈의 출력을 극대화할 수 있는 우수한 효과를 나타낸다.The annular wire for the solar cell module according to the present invention may at least partially control the eccentricity of the circular conductor to one side so as to reduce the contact resistance between the annular wire and the solar cell cell substrate, And exhibit excellent effects.
또한, 본 발명에 따른 태양전지 모듈용 환형 와이어는 땜납 도금층의 두께가 정밀하게 조절되고, 신율, 인장강도, 전기전도도 등도 함께 제어됨으로써 태양전지 셀 기판에 안정적으로 고정될 수 있고 태양전지 셀 기판의 크랙을 억제할 수 있어 태양전지의 수명을 연장시킬 수 있는 우수한 효과를 나타낸다.In addition, the annular wire for a solar cell module according to the present invention can precisely adjust the thickness of the solder plating layer and can be stably fixed to the solar cell substrate by controlling the elongation, tensile strength, electric conductivity, Cracks can be suppressed and it is possible to prolong the lifetime of the solar cell.
도 1은 종래 태양전지 모듈을 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 종래 태양전지 모듈에서 사용되는 환형 와이어의 횡단면 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 태양전지 모듈용 환형 와이어의 횡단면 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
도 4은 도 3에 도시된 태양전지 모듈용 환형 와이어가 장착된 태양전지 셀에 빛이 조사되는 모습을 개략적으로 도시한 것이다.1 schematically shows a conventional solar cell module.
2 schematically shows a cross-sectional structure of an annular wire used in a conventional solar cell module.
3 schematically shows a cross-sectional structure of an annular wire for a solar cell module according to the present invention.
FIG. 4 is a schematic view illustrating a state in which light is irradiated to a solar cell having an annular wire for the solar cell module shown in FIG.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명된 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록, 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in other forms. Rather, the embodiments disclosed herein are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the concept of the invention to those skilled in the art. Like reference numerals designate like elements throughout the specification.
본 발명에 따른 태양전지 모듈용 환형 와이어(100)는 도 3에 도시된 바와 같이 복수의 태양전지 셀을 직렬로 연결하기 위한 원형 도체(110) 및 상기 원형 도체(110)의 표면에 형성되어 상기 원형 도체(110)를 태양전지 셀에 고정시키기 위한 땜납 도금층(120)을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 환형 와이어(100)는 임의의 횡단면에서 최대 외경(Dmax)과 최소 외경(Dmin)의 차가 11 ㎛ 이하인 진원도를 보유할 수 있다.The
본 발명에 따른 환형 와이어(100)는 이의 제조를 위해 원형 도체(110)를 코팅 다이스 내부로 이동시켜 땜납 도금층(120)을 형성하는 과정에서 상기 원형 도체(110)를 적어도 부분적으로, 바람직하게는 전체적으로 상기 다이스 내부에서 일측으로 편중된 상태로 이동하도록 하여, 도 3에 도시된 바와 같이 원형 도체(110)가 일측으로 편심된 하나 이상의 횡단면을 구현할 수 있고, 바람직하게는 상기 원형 도체(110)가 일측으로 편심된 횡단면 각각은 상기 원형 도체(110)가 편심된 방향이 동일할 수 있다.The
이렇게 원형 도체(110)가 일측으로 편심된 하나 이상의 횡단면을 갖는 환형 와이어(100)는 태양전지 셀 기판에 부착시 상기 원형 도체(110)의 편심된 부분과 기판 사이의 간격이 최소화되도록 배치된 상태에서 땜납 도금층(120)을 용융시켜 고정함으로써, 상기 원형 도체(110)와 상기 기판 사이의 접촉 저항이 최소화되어 결과적으로 태양전지 모듈의 출력이 극대화될 수 있다.The
또한, 상기 원형 도체(110)와 기판 사이의 간격이 상기 환형 와이어(100)의 길이방향을 따라 적어도 부분적으로, 바람직하게는 전체적으로 최소화되도록 상기 환형 와이어(100)를 상기 기판 위에 배치하는 것을 용이하게 하기 위해 상기 환형 와이어(100) 표면 중 상기 원형 도체(110)가 편심된 위치에 특정한 표시를 추가할 수 있다.Also, it is easy to place the
특히, 본 발명자들은 상기 환형 와이어(100)에서 상기 원형 도체(110)가 편심된 정도에 따라 태양전지 모듈의 출력이 상이할 수 있고, 도 3에 기초하여 아래 수학식 1로 정의되는 상기 원형 도체(110)의 편심률이 특정 임계값, 즉 0.3×최대편심률(Emax) 이상인 경우 태양전지 모듈의 출력이 급격히 향상되는 것을 실험적으로 확인함으로써 본 발명을 완성하였다.In particular, the present inventors have found that the output of the solar cell module may differ depending on the degree of eccentricity of the
[수학식 1][Equation 1]
편심률(E)=(Tmax-Tmin)/dEccentricity (E) = (T max -T min) / d
상기 수학식 1에서,In the above equation (1)
Tmax 및 Tmin은 각각 상기 환형 와이어에서 상기 원형 도체가 편심된 횡단면에서 땜납 도금층의 두께 중 최대값(㎛) 및 최소값(㎛)이고, Tmax and Tmin are the maximum value (占 퐉) and the minimum value (占 퐉) of the thickness of the solder plated layer in the transverse section in which the circular conductor is eccentric in the annular wire,
d는 원형 도체의 직경(㎛)이다.and d is the diameter (탆) of the circular conductor.
또한, 상기 최대편심률(Emax)은 상기 원형 도체가 편심된 횡단면에서 땜납 도금층의 두께 중 최소값(Tmin)이 0.5 ㎛인 경우의 편심률(E), 즉 {Tmax(=D-d-0.5)-Tmin(=0.5)}/d이고, 여기서, D는 환형 와이어의 전체 직경이며, Tmax, Tmin, D 및 d는 모두 동일한 횡단면에서의 값이다.The maximum eccentricity E max is the eccentricity E when the minimum thickness Tmin of the thickness of the solder plating layer is 0.5 占 퐉 in the transverse section where the circular conductor is eccentric, that is, {T max (= Dd-0.5) -T min (= 0.5)} / d, where D is the total diameter of the annular wire, and T max , T min , D and d are values in the same cross section.
태양전지 모듈의 출력을 급격히 향상시키는 임계값으로서의 편심률은 상기 원형 도체(110)의 직경과 상기 땜납 도금층(120)의 두께에 따라 상이할 수 있으므로, 상기 수학식 1로 정의되는 편심률은 특정 상수 이상으로 한정되는 것이 아니라 상기 원형 도체(110)의 직경과 상기 땜납 도금층(120)의 두께에 따라 변경되는 변수, 즉 0.3×최대편심률(Emax) 이상으로 한정되는 것이다.Since the eccentricity as a critical value for rapidly increasing the output of the solar cell module may differ depending on the diameter of the
상기 원형 도체(110)는 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag) 및 금(Au) 등으로 이루어질 수 있으며, 구리(Cu)를 주성분으로 하는 경우, 예를 들어, 터프피치동(Tough Pitch Copper; TPC), 무산소동(Oxygen-Free Copper; OFC), 인탈산동(Phosphrous Deoxidized Copper), 저산소동, 순도 99.9999% 이상의 고순도 동 등으로 이루어질 수 있고, 직경은 180 내지 540 ㎛일 수 있다.The
본 발명에 따른 태양전지 모듈용 환형 와이어(100)는 도체로서 상기 원형 도체(110)를 채택함으로써 도 4에 도시된 바와 같이 납땜에 의해 태양전지 셀 기판에 고정시 상기 기판의 흡광면을 가리는 면적이 최소화되고, 또한 빛이 상기 환형 와이어(100)의 표면에 조사되는 경우 난반사를 유발하여, 태양전지의 출력을 극대화할 수 있는 우수한 효과를 나타낸다.4, the
또한, 본 발명에 따른 태양전지 모듈용 환형 와이어(100)는 납땜에 의해 태양전지 셀 기판에 고정시 상기 기판과의 국소적인 접촉면적이 종래의 평각 와이어에 비해 작기 때문에 원형 도체(10)의 열팽창계수와 상기 기판의 열팽창계수의 차이에 따른 기판의 크랙 발생이 상대적으로 적게 나타나는 효과가 있다. In addition, since the
상기 땜납 도금층(120)은 주석(Sn)을 주성분으로 하고, 납(Pb), 은(Ag), 인듐(In), 비스무스(Bi), 안티몬(Sb), 아연(Zn), 니켈(Ni), Cu(구리) 등으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 원소를 0.1 중량% 이상 추가로 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 땜납 도금층(120)은 주석(Sn) 59 내지 65 중량%, 납(Pb) 33 내지 39 중량%, 및 은(Ag) 1.5 내지 2.5 중량%, 또는 주석(Sn) 56 내지 66 중량% 및 납(Pb) 33 내지 43 중량%, 또는 주석(Sn) 93.5 내지 99.5 중량% 및 은(Ag) 0.1 내지 3.5 중량%를 포함할 수 있으며, 추가로 비스무트(Bi) 0.002 내지 0.034 중량%, 바람직하게는 0.009 내지 0.034 및 구리(Cu) 0.07 내지 1.25 중량%를 포함할 수 있다.The solder plated
여기서, 상기 비스무트(Bi)는 상기 땜납 조성물의 전체적인 융점을 낮추고 다른 성분들과의 상호작용을 통해 상기 땜납 조성물로부터 형성된 땜납 도금층(120)의 용융 및 냉각에 의해 상기 환형 와이어(100)를 태양전지 셀 기판에 부착시킬 때 충분한 부착폭이 형성되도록 하는 기능을 수행한다.The bismuth (Bi) reduces the overall melting point of the solder composition and interacts with other components to melt and cool the solder plated
상기 주석(Sn), 납(Pb), 은(Ag) 등의 함량이 앞서 기술한 바와 같음을 전제로, 상기 땜납 조성물의 총 중량을 기준으로, 상기 비스무트(Bi)의 함량이 0.002 중량% 미만인 경우 상기 땜납 조성물로부터 형성된 땜납 도금층(12)의 용융에 의한 태양전지 셀 기판과 환형 와이어(100) 사이의 부착폭이 과도하게 좁게 형성되어 태양전지 셀 기판과 환형 와이어(100)가 국소적으로 분리되어 태양전지 모듈의 출력이 급격히 저하될 수 있는 반면, 0.034 중량% 초과인 경우 부착폭 증가로 환형와이어(100)와 태양전지 셀 기판 위의 은(Ag) 페이스트 간의 접합력이 태양전지 셀 기판과 은(Ag) 페이스트간의 접합력보다 더 강해져서, 환형 와이어(100)가 태양전지 셀 기판에 땜납 접속 후 열팽창계수 차이로 인해 냉각 수축되는 과정에서 은(Ag) 페이스트가 태양전지 셀에서 분리될 수 있으며, 이로 인한 저항 증가로 태양전지 모듈의 출력이 급격히 저하될 수 있다. 또한, 은(Ag) 페이스트가 실제 분리되지 않았더라도 분리되기 직전의 상태라면 Thermal Cycle Test 또는 Mechanic Load Test 등의 신뢰성 Test 진행시 불안정한 접합부의 저항이 증가되어 태양전지 모듈의 출력률이 저하될 수 있다.The content of bismuth (Bi) is less than 0.002 wt% based on the total weight of the solder composition, provided that the content of tin (Sn), lead (Pb), silver (Ag) The adhesion width between the solar cell substrate and the
한편, 상기 구리(Cu)는 환형 와이어(100)의 도체에 대한 땜납 조성물의 접착력을 향상시켜 상기 땜납 조성물의 코팅 특성을 향상시킴으로써 상기 땜납 조성물로부터 형성되는 땜납 도금층(120)의 두께를 균일하게 형성할 수 있도록 하는 기능을 수행한다.On the other hand, the copper (Cu) improves the adhesion of the solder composition to the conductor of the
상기 주석(Sn), 납(Pb), 은(Ag) 등의 함량이 앞서 기술한 바와 같음을 전제로, 상기 땜납 조성물의 총 중량을 기준으로, 상기 구리(Cu)의 함량이 0.07 중량% 미만인 경우 환형 와이어(100)를 구성하는 도체에 대한 상기 땜납 조성물의 접착력이 급격히 저하되어 균일한 두께의 땜납 도금층(120)이 형성될 수 없는 반면, 1.25 중량% 초과인 경우 도금조내의 금속간 화합물이 과량으로 생성되어 환형 와이어(100) 표면에 소위 도금혹이라고 하는 국소적으로 돌출된 도금층이 형성되거나 다이스 홀 내부에 금속간 화합물이 점착되어 제조되는 환형 와이어(100)의 도금층(120) 두께에 편차가 발생할 수 있다.It is preferable that the content of copper (Cu) is less than 0.07% by weight based on the total weight of the solder composition, provided that the contents of Sn, Pb, Ag and the like are as described above. The adhesion of the solder composition to the conductors constituting the
상기 땜납 도금층(120)은 상기 구성성분 및 배합비에 의해 융점이 110 내지 230℃일 수 있고, 환형 와이어의 동일한 횡단면상 최소 두께 및 최대 두께의 합이 20 내지 50 ㎛일 수 있으며, 원형 도체(110)의 단면적 대비 땜납 도금층(120)의 단면적 비율은 10 내지 30%일 수 있다.The solder plated
한편, 본 발명에 따른 태양전지 모듈용 환형 와이어(100)는 저항이 648 mΩ/m 이하이고, 항복강도가 120 MPa 이하이며, 인장강도가 180 내지 260 MPa이고, 연신율이 10 내지 50 %로 조절됨으로써 태양전지 셀 기판에 부착시 상기 기판에 안정적으로 고정될 수 있고 태양전지 셀 기판의 크랙을 억제할 수 있어 태양전지의 수명을 연장시킬 수 있는 우수한 효과를 나타낸다.Meanwhile, the
본 발명은 PN접합을 갖는 실리콘 반도체 기판을 포함하는 복수의 태양전지 셀 및 상기 태양전지 셀들을 직렬로 연결하는 상기 태양전지 모듈용 환형 와이어(10)를 포함하는 태양전지 모듈에 관한 것이다.The present invention relates to a solar cell module including a plurality of solar cells including a silicon semiconductor substrate having a PN junction and an annular wire (10) for connecting the solar cells in series.
여기서, 상기 태양전지 모듈용 환형 와이어(100)의 개수는 상기 태양전지 모듈의 목적한 기전력에 따라 상이할 수 있고, 상기 태양전지 셀 기판 위에는 상기 환형 와이어(100)가 납땜되는 부분에 은(Ag) 페이스트에 의한 층이 형성되고, 상기 은(Ag) 페이스트층에는 상기 환형 와이어(100)와 상기 기판의 부착력을 향상시키기 위해 상기 은(Ag) 페이스트에 의한 층의 폭보다 큰 폭을 갖는 복수의 은(Ag) 패드가 추가로 구비될 수 있다.Here, the number of the
예를 들어, 상기 태양전지 셀 기판의 크기는 4 내지 8 인치일 수 있고, 상기 태양전지 셀 기판 하나를 기준으로, 상기 환형 와이어(100)의 개수는 8 내지 30개일 수 있고, 상기 은(Ag) 페이스트층의 폭은 30 내지 70 ㎛이고, 인접한 은(Ag) 페이스트층간 간격은 1.4 내지 2.2 mm이며, 은(Ag) 패드 면적은 500 내지 900 ㎛2이고, 은(Ag) 패드의 개수는 300 내지 700개일 수 있다.For example, the size of the solar cell substrate may be 4 to 8 inches, the number of the
[실시예][Example]
아래 1에 나타난 원형 도체의 직경, 도금층/도체 단면적 비율 및 편심률을 각각 갖는 실시예 및 비교예 각각의 환형 와이어 시편 및 상기 환형 와이어가 적용된 태양전지 셀을 구비한 태양전지 모듈을 제작하여 출력을 평가했다. 여기서, 상기 편심률은 환형 와이어 시편의 길이방향으로 1 cm 간격의 복수개의 횡단면에서의 각각의 편심률 중 최저값이다.A solar cell module having the annular wire specimen and the solar cell to which the annular wire was applied, having the diameter, the plated layer / conductor cross-sectional area ratio, and the eccentricity, of the examples and comparative examples, respectively, I appreciated. Here, the eccentricity ratio is the lowest value among the respective eccentricity ratios in a plurality of transverse sections at intervals of 1 cm in the longitudinal direction of the annular wire specimen.
(mm)Conductor radius
(mm)
단면적 비율(%)Plating layer / conductor
Cross-sectional area ratio (%)
최대편심률0.3 ×
Maximum eccentricity
(W)Print
(W)
0.36
0.36
10
10
0.014
0.014
20
20
0.028
0.028
30
30
0.041
0.041
0.20
0.20
10
10
0.014
0.014
30
30
0.041
0.041
0.50
0.50
10
10
0.014
0.014
30
30
0.041
0.041
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 원형 도체(110)의 직경이 200 내지 500 ㎛의 범위, 도금층/도체 단면적 비율이 10 내지 30%의 범위 내에서, 원형 도체(110)의 편심률이 0.3×최대편심률 이상인 실시예 1 내지 14의 환형 와이어는 태양전지 셀 기판에 부착시 길이방향으로 전체적으로 접촉저항을 최소화함으로써 태양전지 출력을 300W 이상으로 극대화한 것으로 확인된 반면, 원형 도체(100)의 편심률이 0.3×최대편심률 미만인 비교예 1 내지 14의 환형 와이어는 태양전지 셀 기판에 부착시 길이방향으로 국소적으로 원형 도체와 기판 사이의 간격이 과도하여 해당 부분의 접촉저항이 급격히 증가함으로써 결과적으로 태양전지 출력이 300 W 미만으로 급격히 저하된 것으로 확인되었다.As shown in Table 1, when the diameter of the
특히, 상기 표 1에 나타난 바와 같이, 원형 도체(110)의 편심률은 0.3×최대편심률을 전후로 태양전지 출력에 관해 현저한 효과의 차이를 유발하는 것이 실험적으로 확인되었으므로, 본원발명에서 한정한 원형 도체(110)의 편심률이 0.3×최대편심률 이상이라는 수치한정은 임계적 의의를 갖는 것으로 확인되었다.In particular, as shown in Table 1, it has been experimentally confirmed that the eccentricity of the
본 명세서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 당업자는 이하에서 서술하는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 변형된 실시가 기본적으로 본 발명의 특허청구범위의 구성요소를 포함한다면 모두 본 발명의 기술적 범주에 포함된다고 보아야 한다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to preferred embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the following claims. . It is therefore to be understood that the modified embodiments are included in the technical scope of the present invention if they basically include elements of the claims of the present invention.
110 : 원형 도체 120 : 땜납 도금층110: circular conductor 120: solder plated layer
Claims (11)
원형 도체 및 상기 원형 도체의 표면에 형성된 땜납 도금층을 포함하고,
상기 원형 도체의 직경은 180 내지 540 ㎛이며,
상기 환형 와이어의 임의의 횡단면에서 상기 원형 도체의 단면적 대비 상기 땜납 도금층의 단면적 비율이 10 내지 30 %이고,
상기 원형 도체가 일측으로 편심된 하나 이상의 횡단면을 갖고,
상기 원형 도체가 일측으로 편심된 횡단면 각각은 아래 수학식 1로 정의되는 편심률(E)이 0.3×최대편심률 이상이며,
상기 최대편심률은 상기 원형 도체가 일측으로 편심된 횡단면에서 땜납 도금층의 두께 중 최소값(Tmin)이 0.5 ㎛인 경우의 편심률(E)인, 환형 와이어.
[수학식 1]
편심률(E)=(Tmax-Tmin)/d
상기 수학식 1에서,
Tmax 및 Tmin은 각각 상기 원형 도체가 편심된 횡단면에서 땜납 도금층의 두께 중 최대값(㎛) 및 최소값(㎛)이고,
d는 원형 도체의 직경(㎛)이다.An annular wire for a solar cell module,
A circular conductor and a solder plated layer formed on a surface of the circular conductor,
The diameter of the circular conductor is 180 to 540 탆,
Sectional area ratio of the solder plated layer to the cross-sectional area of the circular conductor in any cross-section of the annular wire is 10 to 30%
The circular conductor having at least one transverse section eccentrically to one side,
Each of the transverse sections of the circular conductor eccentrically formed on one side has an eccentricity (E) defined by the following equation (1)
Wherein the maximum eccentricity is an eccentricity (E) when the minimum thickness ( Tmin ) of the thickness of the solder plated layer is 0.5 占 퐉 in a transverse section in which the circular conductor is eccentric to one side.
[Equation 1]
Eccentricity (E) = (T max -T min) / d
In the above equation (1)
Tmax and Tmin are the maximum value (占 퐉) and the minimum value (占 퐉) of the thickness of the solder plated layer in the transverse section in which the circular conductor is eccentric,
and d is the diameter (탆) of the circular conductor.
상기 원형 도체가 일측으로 편심된 횡단면 각각은 상기 원형 도체가 편심된 방향이 동일한 것을 특징으로 하는, 환형 와이어.The method according to claim 1,
Wherein each of the transversely sectioned eccentric portions of the circular conductor has the same direction of eccentricity of the circular conductor.
상기 환형 와이어는 임의의 횡단면에서 최대 외경(Dmax)과 최소 외경(Dmin)의 차가 11 ㎛ 이하인 진원도를 보유하는 것을 특징으로 하는, 환형 와이어.3. The method according to claim 1 or 2,
Characterized in that the annular wire has a circularity with a difference between a maximum outer diameter (D max ) and a minimum outer diameter (D min ) of 11 m or less in any cross-section.
상기 원형 도체는 터프피치동(Tough Pitch Copper; TPC), 무산소동(Oxygen-Free Copper; OFC), 인탈산동(Phosphrous Deoxidized Copper), 저산소동 또는 순도 99.9999% 이상의 고순도 동으로 이루어진 것을 특징으로 하는, 환형 와이어.3. The method according to claim 1 or 2,
Characterized in that the circular conductor is made of tough pitch copper (TPC), oxygen-free copper (OFC), phosphorus deoxidized copper, low oxygen copper or high purity copper having a purity of 99.9999% Annular wire.
상기 땜납 도금층은, 이의 총 중량을 기준으로, (a) 주석(Sn) 59 내지 65 중량%, 납(Pb) 33 내지 39 중량% 및 은(Ag) 1.5 내지 2.5 중량%를 포함하거나, (b) 주석(Sn) 56 내지 66 중량% 및 납(Pb) 33 내지 43 중량%를 포함하거나, 주석(Sn) 93.5 내지 99.5 중량% 및 은(Ag) 0.1 내지 3.5 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는, 환형 와이어.3. The method according to claim 1 or 2,
(A) from 59 to 65% by weight of tin (Sn), from 33 to 39% by weight of lead (Pb) and from 1.5 to 2.5% by weight of silver (Ag) based on the total weight of the solder plated layer, ) 56 to 66% by weight of tin (Sn) and 33 to 43% by weight of lead (Pb), or 93.5 to 99.5% by weight of tin (Sn) and 0.1 to 3.5% by weight of silver , Annular wire.
상기 땜납 도금층은 비스무트(Bi) 0.002 내지 0.034 중량% 및 구리(Cu) 0.07 내지 1.25 중량%를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 환형 와이어.The method according to claim 6,
Wherein the solder plated layer further comprises 0.002 to 0.034% by weight of bismuth (Bi) and 0.07 to 1.25% by weight of copper (Cu).
저항이 648 mΩ/m 이하이고, 항복강도가 120 MPa 이하이며, 인장강도가 180 내지 260 MPa이고, 연신율이 10 내지 50%인 것을 특징으로 하는, 환형 와이어.3. The method according to claim 1 or 2,
A resistance of 648 m? / M or less, a yield strength of 120 MPa or less, a tensile strength of 180 to 260 MPa, and an elongation of 10 to 50%.
상기 태양전지 셀 기판 위에는 상기 환형 와이어가 납땜되는 부분에 은(Ag) 페이스트층이 형성되고, 상기 은(Ag) 페이스트층에는 상기 환형 와이어와 상기 기판의 부착력을 향상시키기 위해 상기 은(Ag) 페이스트층의 폭 보다 큰 폭을 갖는 복수의 은(Ag) 패드가 추가로 구비되는, 태양전지 모듈.10. The method of claim 9,
A silver (Ag) paste layer is formed on the portion where the annular wire is soldered on the solar cell cell substrate, and the silver (Ag) paste layer is formed on the silver (Ag) paste layer to improve adhesion between the annular wire and the substrate. Wherein a plurality of silver (Ag) pads having a width greater than the width of the layer are further provided.
상기 태양전지 셀 기판의 크기는 4 내지 8 인치이고, 상기 환형 와이어의 개수는 8 내지 30개이며, 상기 은(Ag) 페이스트층의 폭은 30 내지 70 ㎛이고, 인접한 은(Ag) 페이스트층간 간격은 1.4 내지 2.2 mm이며, 상기 은(Ag) 패드 면적은 500 내지 900 ㎛2이고, 상기 은(Ag) 패드의 개수는 300 내지 700개인 것을 특징으로 하는, 태양전지 모듈.11. The method of claim 10,
(Ag) paste layer has a width of 30 to 70 mu m, and the adjacent silver (Ag) paste layer interlayer spacing is 4 to 8 inches, the number of the annular wires is 8 to 30, Wherein the silver (Ag) pad area is 500 to 900 占 퐉 2 , and the number of silver (Ag) pads is 300 to 700.
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KR101692167B1 (en) * | 2015-12-01 | 2017-01-03 | 엘에스전선 주식회사 | Circular wire for solar cell module |
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2017
- 2017-02-24 KR KR1020170024761A patent/KR101840591B1/en active IP Right Grant
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Title |
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