KR101846442B1 - 태양 전지 및 이를 포함하는 태양 전지 패널 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지는, 반도체 기판; 상기 반도체 기판에 또는 상기 반도체 기판 위에 형성되며, 제1 도전형을 가지는 제1 도전형 영역; 상기 반도체 기판에 또는 상기 반도체 기판 위에 형성되며, 상기 제1 도전형과 반대되는 제2 도전형을 가지는 제2 도전형 영역; 상기 반도체 기판의 일면에서 상기 제1 도전형 영역에 전기적으로 연결되며, 제1 방향으로 연장되는 복수의 제1 전극; 상기 반도체 기판의 상기 일면에서 상기 제2 도전형 영역에 전기적으로 연결되며, 제1 방향으로 연장되는 복수의 제2 전극; 상기 복수의 제1 전극의 적어도 일부에 대응하면서 상기 제1 방향에서 제1 위치에 위치하는 복수의 제1 얼라인 마크; 및 상기 복수의 제2 전극 중 적어도 일부에 대응하면서 상기 제1 방향에서 상기 제1 위치와 다른 제2 위치에 위치하는 복수의 제2 얼라인 마크를 포함한다.

Description

태양 전지 및 이를 포함하는 태양 전지 패널{SOLAR CELL AND SOLAR CELL PANEL INCLUDING THE SAME}
본 발명은 태양 전지 및 이를 포함하는 태양 전지 패널에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는, 구조를 개선한 태양 전지 및 이를 포함하는 태양 전지 패널에 관한 것이다.
최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예상되면서 이들을 대체할 대체 에너지에 대한 관심이 높아지고 있다. 그 중에서도 태양 전지는 태양광 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 차세대 전지로서 각광받고 있다.
태양 전지에서는 다양한 층 및 전극을 설계에 따라 형성하는 것에 의하여 제조될 수 있다. 그리고 태양 전지는 외부 환경에 장기간 노출되어야 하므로, 태양 전지를 보호하기 위한 패키징(packaging) 공정에 의하여 태양 전지 패널의 형태로 제조된다.
태양 전지 패널의 제조 시에 태양 전지를 원하는 위치에 얼라인하기 위하여 태양 전지에 얼라인 마크를 형성한다. 그런데 종래의 얼라인 마크는 서로 다른 태양 전지에서 서로 다른 전극을 구별하도록 위치하지 않아, 서로 다른 전극이 동일한 면에 위치하는 태양 전지에서 전극이 쉽게 구별되지 않는다. 이에 따라 동일한 면에 서로 다른 전극이 구비된 태양 전지에서는 얼라인 공정 시 전극을 구별하여 얼라인하여야 하므로 얼라인 공정 시간 등이 오래 걸리는 등의 문제가 있었다. 특히, 모 태양 전지를 절단하여 제조된 태양 전지를 이용하여 태양 전지 패널을 제조하기 위하여 복수의 태양 전지를 정렬하면 서로 동일한 위치에 얼라인 마크가 위치하여 서로 다른 전극의 위치를 판별하는 데 어려움이 있었다.
이를 개선하기 위하여 얼라인 마크의 위치를 크게 변화시키면, 서로 반대편에 위치시켜 양측 가장자리에서 얼라인 마크를 인식하는 종래의 얼라인 장치를 그대로 사용하기 어려워 설비 부담이 증가할 수 있다.
본 발명은 서로 다른 전극을 판별할 수 있는 얼라인 마크를 구비하여 얼라인 공정을 단순화할 수 있는 태양 전지 및 이를 포함하는 태양 전지 패널을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지는, 반도체 기판; 상기 반도체 기판에 또는 상기 반도체 기판 위에 형성되며, 제1 도전형을 가지는 제1 도전형 영역; 상기 반도체 기판에 또는 상기 반도체 기판 위에 형성되며, 상기 제1 도전형과 반대되는 제2 도전형을 가지는 제2 도전형 영역; 상기 반도체 기판의 일면에서 상기 제1 도전형 영역에 전기적으로 연결되며, 제1 방향으로 연장되는 복수의 제1 전극; 상기 반도체 기판의 상기 일면에서 상기 제2 도전형 영역에 전기적으로 연결되며, 제1 방향으로 연장되는 복수의 제2 전극; 상기 복수의 제1 전극의 적어도 일부에 대응하면서 상기 제1 방향에서 제1 위치에 위치하는 복수의 제1 얼라인 마크; 및 상기 복수의 제2 전극 중 적어도 일부에 대응하면서 상기 제1 방향에서 상기 제1 위치와 다른 제2 위치에 위치하는 복수의 제2 얼라인 마크를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지는, 장축 및 단축을 가지는 반도체 기판; 상기 반도체 기판에 또는 상기 반도체 기판 위에 형성되며, 제1 도전형을 가지는 제1 도전형 영역; 상기 반도체 기판에 또는 상기 반도체 기판 위에 형성되며, 상기 제1 도전형과 반대되는 제2 도전형을 가지는 제2 도전형 영역; 상기 반도체 기판의 일면에서 상기 제1 도전형 영역에 전기적으로 연결되며, 제1 방향으로 연장되는 복수의 제1 전극; 상기 반도체 기판의 상기 일면에서 상기 제2 도전형 영역에 전기적으로 연결되며, 제1 방향으로 연장되는 복수의 제2 전극; 및 상기 복수의 제1 전극 및 상기 복수의 제2 전극 중 어느 하나에 대응하면서 상기 제1 방향으로 볼 때 동일한 위치에 형성되는 복수의 얼라인 마크를 포함하되, 상기 복수의 제1 전극 및 상기 복수의 제2 전극 중 다른 하나에 대응하는 얼라인 마크는 구비하지 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지 패널은, 제1 태양 전지와 제2 태양 전지를 포함하는 복수의 태양 전지; 및 상기 복수의 태양 전지를 연결하는 인터커넥터를 포함한다. 상기 제1 및 제2 태양 전지 각각이 장축 및 단축을 가지는 반도체 기판; 상기 반도체 기판에 또는 상기 반도체 기판 위에 형성되며, 제1 도전형을 가지는 제1 도전형 영역; 상기 반도체 기판에 또는 상기 반도체 기판 위에 형성되며, 상기 제1 도전형과 반대되는 제2 도전형을 가지는 제2 도전형 영역; 상기 반도체 기판의 일면에서 상기 제1 도전형 영역에 전기적으로 연결되며, 제1 방향으로 연장되는 복수의 제1 전극; 상기 반도체 기판의 상기 일면에서 상기 제2 도전형 영역에 전기적으로 연결되며, 제1 방향으로 연장되는 복수의 제2 전극을 포함한다. 상기 제1 태양 전지는 상기 복수의 제1 전극 중 적어도 일부에 대응하면서 상기 제1 방향에서 동일한 위치에 형성되는 복수의 제1 얼라인 마크를 포함한다. 상기 제2 태양 전지는 상기 복수의 제2 전극 중 적어도 일부에 대응하면서 상기 제1 방향에서 동일한 위치에 형성되는 복수의 제2 얼라인 마크를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양 전지는, 장축 및 단축을 가지는 반도체 기판; 상기 반도체 기판에 또는 상기 반도체 기판 위에 형성되며, 제1 도전형을 가지는 제1 도전형 영역; 상기 반도체 기판에 또는 상기 반도체 기판 위에 형성되며, 상기 제1 도전형과 반대되는 제2 도전형을 가지는 제2 도전형 영역; 상기 반도체 기판의 일면에서 상기 제1 도전형 영역에 전기적으로 연결되며, 상기 장축과 평행한 방향으로 연장되는 복수의 제1 전극; 상기 반도체 기판의 상기 일면에서 상기 제2 도전형 영역에 전기적으로 연결되며, 상기 장축과 평행한 방향으로 연장되는 복수의 제2 전극; 상기 복수의 제1 전극에 대응하면서 상기 장축과 평행한 방향에서 일측에 위치에 위치하는 제1 얼라인 마크; 및 상기 복수의 제2 전극에 대응하면서 상기 장축과 평행한 방향에서 상기 일측과 반대되는 타측에 위치하는 제2 얼라인 마크를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지 패널은, 제1 태양 전지와 제2 태양 전지를 포함하는 복수의 태양 전지; 및 상기 복수의 태양 전지를 연결하는 인터커넥터를 포함한다. 상기 제1 및 제2 태양 전지는 각기, 장축 및 단축을 가지는 반도체 기판; 상기 반도체 기판에 또는 상기 반도체 기판 위에 형성되며, 제1 도전형을 가지는 제1 도전형 영역; 상기 반도체 기판에 또는 상기 반도체 기판 위에 형성되며, 상기 제1 도전형과 반대되는 제2 도전형을 가지는 제2 도전형 영역; 상기 반도체 기판의 일면에서 상기 제1 도전형 영역에 전기적으로 연결되며, 상기 장축과 평행한 방향으로 연장되는 복수의 제1 전극; 상기 반도체 기판의 상기 일면에서 상기 제2 도전형 영역에 전기적으로 연결되며, 상기 장축과 평행한 방향으로 연장되는 복수의 제2 전극; 상기 복수의 제1 전극에 대응하면서 상기 장축과 평행한 방향에서 일측에 위치에 위치하는 제1 얼라인 마크; 및 상기 복수의 제2 전극에 대응하면서 상기 장축과 평행한 방향에서 상기 일측과 반대되는 타측에 위치하는 제2 얼라인 마크를 포함한다. 상기 인터커넥터가 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장되어 상기 제1 태양 전지의 상기 제1 전극에 전기적으로 연결되는 제1 배선과, 상기 제2 방향으로 연장되어 상기 제2 태양 전지의 상기 제2 전극에 전기적으로 연결되는 제2 배선을 포함한다.
본 실시예에 따르면, 제1 및 제2 전극에 대응하는 제1 및 제2 얼라인 마크의 위치를 일 방향에서 서로 다르게 하고, 및/또는 제1 및 제2 얼라인 마크 사이의 거리를 서로 다르게 하여 제1 및 제2 전극이 동일한 면에 위치한 태양 전지에서 제1 및 제2 전극의 위치를 구별할 수 있다. 이에 의하여 얼라인 공정을 단순화할 수 있다. 이때, 제1 및 제2 얼라인 마크를 서로 반대편에 위치시켜 양측 가장자리에서 얼라인 마크를 인식하는 종래의 얼라인 장치를 그대로 사용할 수 있어, 설비 부담을 줄일 수 있다. 이에 의하여 얼라인 공정을 단순화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지 패널의 사시도이다.
도 2는 도 1의 태양 전지 패널에 적용될 수 있는 태양 전지를 잘라서 본 단면도이다.
도 3은 도 1의 태양 전지 패널에 적용될 수 있는 태양 전지를 복수로 포함하는 모 태양 전지를 개략적으로 도시한 후면 평면도이다.
도 4는 도 3에 도시한 모 태양 전지를 절단하여 제조된 태양 전지를 개략적으로 도시한 후면 평면도이다.
도 5는 도 1에 도시한 태양 전지 패널에서 인터커넥터에 의하여 연결된 복수의 태양 전지를 도시한 후면 평면도이다.
도 6은 본 발명의 일 변형예에 따른 태양 전지 패널에서 인터커넥터에 의하여 연결된 복수의 태양 전지를 도시한 후면 평면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 변형예에 따른 태양 전지 패널에 적용될 수 있는 태양 전지를 복수로 포함하는 모 태양 전지를 개략적으로 도시한 후면 평면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지 패널에 적용될 수 있는 다른 실시예에 따른 단위 태양 전지를 포함하는 모 태양 전지를 개략적으로 도시한 후면 평면도이다.
도 9은 도 1에 도시한 태양 전지 패널에서 인터커넥터에 의하여 연결된 복수의 단위 태양 전지를 도시한 후면 평면도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니며 다양한 형태로 변형될 수 있음은 물론이다.
도면에서는 본 발명을 명확하고 간략하게 설명하기 위하여 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 극히 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 참조부호를 사용한다. 그리고 도면에서는 설명을 좀더 명확하게 하기 위하여 두께, 넓이 등을 확대 또는 축소하여 도시하였는바, 본 발명의 두께, 넓이 등은 도면에 도시된 바에 한정되지 않는다.
그리고 명세서 전체에서 어떠한 부분이 다른 부분을 "포함"한다고 할 때, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 부분을 배제하는 것이 아니며 다른 부분을 더 포함할 수 있다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 부분이 위치하는 경우도 포함한다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 위치하지 않는 것을 의미한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 패널을 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지 패널의 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 태양 전지 패널(100)은 서로 인접하며 전기적으로 연결되는 제1 및 제2 태양 전지(151, 152)를 포함하는 복수의 태양 전지(150)와, 복수의 태양 전지(150)를 전기적으로 연결하는 인터커넥터(142)를 포함한다. 그리고 태양 전지 패널(100)은 복수의 태양 전지(150)와 이를 연결하는 인터커넥터(142)를 둘러싸서 밀봉하는 밀봉재(130)와, 밀봉재(130) 위에서 태양 전지(150)의 전면에 위치하는 전면 기판(110)과, 밀봉재(130) 위에서 태양 전지(150)의 후면에 위치하는 후면 기판(120)을 포함한다. 이를 좀더 상세하게 설명한다.
먼저, 태양 전지(150)는, 태양 전지를 전기 에너지로 변환하는 광전 변환부와, 광전 변환부에 전기적으로 연결되어 전류를 수집하여 전달하는 전극을 포함할 수 있다. 그리고 복수 개의 태양 전지(150) 중 서로 인접한 제1 및 제2 태양 전지(151, 152)는 인터커넥터(142)에 의하여 전기적으로 직렬로 연결될 수 있다. 그리고 인터커넥터(142) 및 버스 리본(145)에 의하여 복수의 태양 전지(150)가 직렬, 병렬 또는 직병렬로 연결될 수 있다.
그리고 버스 리본(145)은 인터커넥터(142)에 의하여 연결되어 하나의 열(列)을 형성하는 태양 전지(150)(즉, 태양 전지 스트링)의 인터커넥터(142)의 양끝단을 교대로 연결한다. 버스 리본(145)은 태양 전지 스트링의 단부에서 이와 교차하는 방향으로 배치될 수 있다. 이러한 버스 리본(145)은, 서로 인접하는 태양 전지 스트링들을 연결하거나, 태양 전지 스트링 또는 태양 전지 스트링들을 전류의 역류를 방지하는 정션 박스(미도시)에 연결할 수 있다. 버스 리본(145)의 물질, 형상, 연결 구조 등은 다양하게 변형될 수 있고, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
밀봉재(130)는, 인터커넥터(142)에 의하여 연결된 태양 전지(150)의 전면에 위치하는 제1 밀봉재(131)와, 태양 전지(150)의 후면에 위치하는 제2 밀봉재(132)를 포함할 수 있다. 제1 밀봉재(131)와 제2 밀봉재(132)는 수분과 산소의 유입되는 것을 방지하며 태양 전지 패널(100)의 각 요소들을 화학적으로 결합한다. 제1 및 제2 밀봉재(131, 132)는 투광성 및 접착성을 가지는 절연 물질로 구성될 수 있다. 일 예로, 제1 밀봉재(131)와 제2 밀봉재(132)로 에틸렌초산비닐 공중합체 수지(EVA), 폴리비닐부티랄, 규소 수지, 에스테르계 수지, 올레핀계 수지 등이 사용될 수 있다. 제1 및 제2 밀봉재(131, 132)를 이용한 라미네이션 공정 등에 의하여 후면 기판(120), 제2 밀봉재(132), 태양 전지(150), 제1 밀봉재(131), 전면 기판(110)이 일체화되어 태양 전지 패널(100)을 구성할 수 있다.
전면 기판(110)은 제1 밀봉재(131) 상에 위치하여 태양 전지 패널(100)의 전면을 구성하고, 후면 기판(120)은 제2 밀봉재(132) 상에 위치하여 태양 전지(150)의 후면을 구성한다. 전면 기판(110) 및 후면 기판(120)은 각기 외부의 충격, 습기, 자외선 등으로부터 태양 전지(150)를 보호할 수 있는 절연 물질로 구성될 수 있다. 그리고 전면 기판(110)은 광이 투과할 수 있는 투광성 물질로 구성되고, 후면 기판(120)은 투광성 물질, 비투광성 물질, 또는 반사 물질 등으로 구성되는 시트로 구성될 수 있다. 일 예로, 전면 기판(110)이 유리 기판 등으로 구성될 수 있고, 후면 기판(120)이 필름 또는 시트 등으로 구성될 수 있다. 후면 기판(120)은 TPT(Tedlar/PET/Tedlar) 타입을 가지거나, 또는 베이스 필름(예를 들어, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET))의 적어도 일면에 형성된 폴리불화비닐리덴(poly vinylidene fluoride, PVDF) 수지층을 포함할 수 있다.
그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 제1 및 제2 밀봉재(131, 132), 전면 기판(110), 또는 후면 기판(120)이 상술한 설명 이외의 다양한 물질을 포함할 수 있으며 다양한 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 전면 기판(110) 또는 후면 기판(120)이 다양한 형태(예를 들어, 기판, 필름, 시트 등) 또는 물질을 가질 수 있다.
본 실시예에서 인터커넥터(142)에 의하여 연결되는 제1 태양 전지(151) 및 제2 태양 전지(152)가 일정한 구조를 가지고 및/또는 일정한 배치를 가진다. 먼저 도 2를 참조하여 태양 전지 패널(100)에 적용되는 단위 태양 전지인 태양 전지(150)의 단면 구조를 설명하고 도 2 내지 도 4를 참조하여 모 태양 전지(150a) 및 모 태양 전지(150a)를 절단하여 제조된 복수의 태양 전지(150)를 설명한 다음, 도 5 및 도 6을 참조하여 제1 및 제2 태양 전지(151, 152)의 연결 구조를 상세하게 설명한다.
도 2는 도 1의 태양 전지 패널(100)에 적용될 수 있는 태양 전지(150)를 잘라서 본 단면도이다. 도 3은 도 1의 태양 전지 패널(100)에 적용될 수 있는 태양 전지(150)를 복수로 포함하는 모 태양 전지(150a)를 개략적으로 도시한 후면 평면도이고, 도 4는 도 3에 도시한 모 태양 전지(150a)를 절단하여 제조된 태양 전지(150)를 개략적으로 도시한 후면 평면도이다. 도 2는 도 3의 II-II 선을 따라 잘라서 본 단면도이다. 간략하고 명확한 도시를 위하여 도 3 및 도 4에서는 반도체 기판(10), 제1 및 제2 전극(42, 44) 및 후면 패시베이션막(40)을 위주로 도시하였다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 실시예의 태양 전지(150)(즉, 제1 및 제2 태양 전지(151, 152))는 서로 전기적으로 연결되지 않는 제1 및 제2 전극(42, 44)이 일면(일 예로, 후면)에 위치하는 후면 전극형 태양 전지일 수 있다. 이를 좀더 상세하게 설명한다.
본 실시예에 따른 태양 전지(모 태양 전지(150a), 태양 전지(150), 제1 태양 전지(151), 제2 태양 전지(152))는, 반도체 기판(10)과, 반도체 기판(10)에 또는 반도체 기판(10) 위에 형성되는 도전형 영역(32, 34)과, 도전형 영역(32, 34)에 전기적으로 연결되는 전극(42, 44)을 포함한다. 여기서, 반도체 기판(10)과 제1 및 제2 도전형 영역(32, 34) 사이에 도펀트 제어 패시베이션막(또는 산화막)(이하 "중간 패시베이션막")(20)이 위치할 수 있다. 도전형 영역(32, 34)은 중간 패시베이션막(20) 위에서 함께 위치하는 제1 도전형을 가지거나 제1 캐리어를 추출하는 제1 도전형 영역(32)과 제2 도전형을 가지거나 제2 캐리어를 추출하는 제2 도전형 영역(34)을 구비하고, 전극(42, 44)은 제1 도전형 영역(32)에 전기적으로 연결되는 제1 전극(42)과 제2 도전형 영역(34)에 전기적으로 연결되는 제2 전극(44)을 구비한다. 그리고 태양 전지(150)는 반도체 기판(10)의 전면 위에 위치하는 전면 패시베이션막(24), 반사 방지막(26), 후면 패시베이션막(40) 등을 더 포함할 수 있다. 이를 좀더 상세하게 설명한다.
반도체 기판(10)은 제2 도전형 도펀트를 상대적으로 낮은 도핑 농도로 포함하여 제2 도전형을 가지는 베이스 영역(10a)을 포함할 수 있다. 베이스 영역(10a)은 제2 도전형 도펀트를 포함하는 결정질 반도체(예를 들어, 단결정 또는 다결정 반도체, 일 예로, 단결정 또는 다결정 실리콘, 특히 단결정 실리콘)로 구성될 수 있다. 이와 같이 결정성이 높아 결함이 적은 베이스 영역(10a) 또는 반도체 기판(10)을 기반으로 한 태양 전지(150)은 전기적 특성이 우수하다.
제2 도전형은 p형 또는 n형일 수 있다. 일 예로, 베이스 영역(10a)이 n형을 가지면, 베이스 영역(10a)과 광전 변환에 의하여 캐리어를 형성하는 접합(일 예로, 중간 패시베이션막(20)을 사이에 둔 pn 접합)을 형성하는 p형의 제1 도전형 영역(32)을 넓게 형성하여 광전 변환 면적을 증가시킬 수 있다. 또한, 이 경우에는 넓은 면적을 가지는 제1 도전형 영역(32)이 이동 속도가 상대적으로 느린 정공을 효과적으로 수집하여 광전 변환 효율 향상에 좀더 기여할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
그리고 반도체 기판(10)은 반도체 기판(10)의 타면(이하 "전면") 쪽에 위치하는 전면 전계 영역(또는 전계 영역)(10b)을 포함할 수 있다. 일 예로, 전면 전계 영역(10b)은 베이스 영역(10a)과 동일한 도전형을 가지면서 베이스 영역(10a)보다 높은 도핑 농도를 가지는 도핑 영역으로 구성되어 반도체 기판(10)의 일부를 구성할 수 있다. 또는, 전면 전계 영역(10b)이 반도체 기판(10)과 다른 별개의 반도체층(예를 들어, 비정질 반도체층, 미세 결정 반도체층, 또는 다결정 반도체층)에 제2 도전형 도펀트를 베이스 영역(10a)보다 높은 도핑 농도로 도핑하여 형성될 수도 있다.
본 실시예에서 반도체 기판(10)의 전면은 반사를 최소화할 수 있는 반사 방지 구조를 가질 수 있다. 일 예로, 반사 방지 구조로 피라미드 등의 형태의 요철을 가지는 텍스쳐링(texturing) 구조를 구비할 수 있다. 반도체 기판(10)에 형성된 텍스쳐링 구조는 반도체의 특정한 결정면(예를 들어, (111)면)을 따라 형성된 외면을 가지는 일정한 형상(일 예로, 피라미드 형상)을 가질 수 있다. 이와 같은 텍스쳐링에 의해 반도체 기판(10)의 전면 등에 요철이 형성되어 표면 거칠기가 증가되면, 반도체 기판(10)의 전면을 통하여 입사되는 광의 반사율을 낮춰 광 손실을 최소화할 수 있다.
그리고 반도체 기판(10)의 후면은 경면 연마 등에 의하여 전면보다 낮은 표면 거칠기를 가지는 상대적으로 매끈하고 평탄한 면으로 이루어질 수 있다. 본 실시예와 같이 반도체 기판(10)의 후면 쪽에 제1 및 제2 도전형 영역(32, 34)이 함께 형성되는 경우에는 반도체 기판(10)의 후면의 특성에 따라 태양 전지(150)의 특성이 크게 달라질 수 있기 때문이다. 이에 따라 반도체 기판(10)의 후면에는 텍스쳐링에 의한 요철을 형성하지 않아 패시베이션 특성을 향상할 수 있고, 이에 의하여 태양 전지(150)의 특성을 향상할 수 있다. 그러나 경우에 따라 반도체 기판(10)의 후면에 텍스쳐링에 의한 요철을 형성할 수도 있다. 그 외의 다양한 변형도 가능하다.
반도체 기판(10)의 후면 위에는 중간 패시베이션막(20)이 형성될 수 있다. 일 예로, 중간 패시베이션막(20)은 반도체 기판(10)의 후면에 접촉하여 전체적으로 형성될 수 있다. 그러면 중간 패시베이션막(20)을 패터닝 없이 쉽게 형성할 수 있고 구조를 단순화할 수 있으며 캐리어가 안정적으로 이동할 수 있도록 할 수 있다.
본 실시예에서 반도체 기판(10)과 도전형 영역(32, 34) 사이에 위치한 중간 패시베이션막(20)은 도전형 영역(32, 34)의 도펀트가 반도체 기판(10)으로 확산하는 것을 방지하는 도펀트 제어 역할 또는 확산 배리어로서의 역할을 수행할 수 있다. 이러한 중간 패시베이션막(20)은 도펀트를 제어할 수 있으며 다수 캐리어를 전달할 수 있는 다양한 물질을 포함할 수 있는데, 일례로, 산화물, 질화물, 반도체, 전도성 고분자 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 중간 패시베이션막(20)은 산화막일 수 있고, 특히, 실리콘 산화물을 포함하는 실리콘 산화막일 수 있다. 실리콘 산화막은 패시베이션 특성이 우수하며 캐리어의 전달이 원활한 막이기 때문이다.
터널링 효과를 충분하게 구현할 수 있도록 중간 패시베이션막(20)이 얇은 두께를 가질 수 있다. 일 예로, 중간 패시베이션막(20)의 두께가 5nm 이하(좀더 구체적으로는, 2nm 이하, 일 예로, 0.5nm 내지 2nm)일 수 있다. 중간 패시베이션막(20)의 두께(T)가 5nm를 초과하면 터널링이 원활하게 일어나지 않아 태양 전지(150)가 작동하지 않을 수 있고, 중간 패시베이션막(20)의 두께가 0.5nm 미만이면 원하는 품질의 중간 패시베이션막(20)을 형성하기에 어려움이 있을 수 있다. 터널링 효과를 좀더 향상하기 위해서는 중간 패시베이션막(20)의 두께가 2nm 이하(좀더 구체적으로 0.5nm 내지 2nm)일 수 있다. 이때, 터널링 효과를 좀더 향상할 수 있도록 중간 패시베이션막(20)의 두께가 0.5nm 내지 1.5nm일 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 중간 패시베이션막(20)의 두께가 다양한 값을 가질 수 있다.
중간 패시베이션막(20) 위에는 도전형 영역(32, 34)을 포함하는 반도체층(30)이 위치할 수 있다. 일 예로, 반도체층(30)은 중간 패시베이션막(20)에 접촉하여 형성되어 구조를 단순화하고 캐리어가 쉽게 전달되도록 할 수 있다.
본 실시예에서 반도체층(30)은, 제1 도전형 도펀트를 가져 제1 도전형을 나타내는 제1 도전형 영역(32)과, 제2 도전형 도펀트를 가져 제2 도전형을 나타내는 제2 도전형 영역(34)을 포함할 수 있다. 제1 도전형 영역(32)과 제2 도전형 영역(34)이 중간 패시베이션막(20) 위에서 연속적으로 형성된 반도체층(30) 내에 함께 위치하여 동일 평면 상에 위치할 수 있다. 그리고 제1 도전형 영역(32)과 제2 도전형 영역(34) 사이 및 이들을 전체적으로 감싸면서 제1 및 제2 도전형 영역(32, 34)과 동일 평면 상에 배리어 영역(36)이 위치할 수 있다.
제1 도전형 영역(32)은 베이스 영역(10a)과 중간 패시베이션막(20)을 사이에 두고 pn 접합(또는 pn 터널 접합)을 형성하여 광전 변환에 의하여 캐리어를 생성하는 에미터 영역을 구성한다. 제2 도전형 영역(34)은 후면 전계(back surface field)를 형성하여 반도체 기판(10)의 후면에서 재결합에 의하여 캐리어가 손실되는 것을 방지하는 후면 전계 영역을 구성한다.
이때, 제1 도전형 영역(32)은 베이스 영역(10a)과 반대되는 제1 도전형 도펀트를 포함하는 반도체(일례로, 실리콘)를 포함할 수 있다. 그리고 제2 도전형 영역(34)은 베이스 영역(10a)과 동일한 제2 도전형 도펀트를 포함하되 그 도핑 농도가 베이스 영역(10a)보다 높을 수 있다. 본 실시예에서는 제1 및 제2 도전형 영역(32, 34)이 반도체 기판(10) 위(좀더 명확하게는, 중간 패시베이션막(20) 위)에서 반도체 기판(10)과 별개로 형성되며 제1 또는 제2 도전형 도펀트가 도핑된 반도체층으로 구성된다. 이에 따라 제1 및 제2 도전형 영역(32, 34)은 반도체 기판(10) 상에 쉽게 형성될 수 있도록 반도체 기판(10)과 다른 결정 구조를 가지는 반도체층으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 도전형 영역(32, 34)은 증착 등의 다양한 방법에 의하여 쉽게 제조될 수 있는 비정질 반도체, 미세 결정 반도체, 또는 다결정 반도체(일 예로, 비정질 실리콘, 미세 결정 실리콘, 또는 다결정 실리콘) 등에 제1 또는 제2 도전형 도펀트가 도핑되어 형성될 수 있다. 특히, 제1 및 제2 도전형 영역(32, 34)이 다결정 반도체를 가지면 높은 캐리어 이동도를 가질 수 있다. 제1 또는 제2 도전형 도펀트는 반도체층(30)을 형성하는 공정에서 반도체층(30)에 함께 포함되거나, 또는, 반도체층(30)을 형성한 후에 열 확산법, 이온 주입법 등의 다양한 도핑 방법에 의하여 반도체층(30)에 포함될 수도 있다.
이때, 제1 또는 제2 도전형 도펀트로는 반도체층(30)에 도핑되어 n형 또는 p형을 나타낼 수 있는 다양한 물질을 사용할 수 있다. 제1 또는 제2 도전형 도펀트가 p형일 경우에는 보론(B), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In) 등의 3족 원소를 사용할 수 있다. 제1 또는 제2 도전형 도펀트가 n형일 경우에는 인(P), 비소(As), 비스무스(Bi), 안티몬(Sb) 등의 5족 원소를 사용할 수 있다. 일 예로, 제1 및 제2 도전형 도펀트 중 하나가 보론(B)이고 다른 하나가 인(P)일 수 있다.
그리고 제1 도전형 영역(32)과 제2 도전형 영역(34) 사이에 배리어 영역(36)이 위치하여 제1 도전형 영역(32)과 제2 도전형 영역(34)을 서로 이격시킨다. 제1 도전형 영역(32)과 제2 도전형 영역(34)이 서로 접촉하는 경우에는 션트(shunt)가 발생하여 태양 전지(150)의 성능을 저하시킬 수 있다. 이에 따라 본 실시예에서는 제1 도전형 영역(32)과 제2 도전형 영역(34) 사이에 배리어 영역(36)을 위치시켜 불필요한 션트를 방지할 수 있다. 그리고 제1 및 제2 도전형 영역(32, 34)를 둘러싸면서 태양 전지(150)의 가장자리에도 배리어 영역(36)이 위치할 수 있다.
배리어 영역(36)으로 도핑되지 않은(즉, 언도프트) 절연 물질(일례로, 산화물, 질화물) 등을 사용할 수 있다. 또는, 배리어 영역(36)이 진성(intrinsic) 반도체를 포함할 수도 있다. 이때, 제1 도전형 영역(32) 및 제2 도전형 영역(34)과 배리어 영역(36)은 서로 측면이 접촉되면서 연속적으로 형성되는 동일한 반도체(일례로, 비정질 실리콘, 미세 결정 실리콘, 다결정 실리콘)로 구성되되, 배리어 영역(36)은 실질적으로 도펀트를 포함하지 않는 i형(진성) 반도체 물질일 수 있다. 일 예로, 반도체 물질을 포함하는 반도체층을 형성한 다음, 반도체층의 일부 영역에 제1 도전형 도펀트를 도핑하여 제1 도전형 영역(32)을 형성하고 다른 영역 중 일부에 제2 도전형 도펀트를 도핑하여 제2 도전형 영역(34)을 형성하면, 제1 도전형 영역(32) 및 제2 도전형 영역(34)이 형성되지 않은 영역이 배리어 영역(36)을 구성하게 될 수 있다. 이에 의하면 제1 도전형 영역(32) 및 제2 도전형 영역(34) 및 배리어 영역(36)의 제조 방법을 단순화할 수 있다.
그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 배리어 영역(36)을 다양한 방법에 의하여 형성하여 다양한 두께를 가질 수 있으며 다양한 형상을 가질 수도 있다. 배리어 영역(36)이 빈 공간인 트렌치로 구성될 수도 있다. 그 외의 다양한 변형이 가능하다. 그리고 도면에서는 배리어 영역(36)이 제1 도전형 영역(32)과 제2 도전형 영역(34) 사이를 전체적으로 이격하는 것을 예시하였다. 그러나 배리어 영역(36)이 제1 도전형 영역(32) 및 제2 도전형 영역(34)의 경계 부분의 일부만을 이격시키도록 형성될 수도 있다. 또는, 배리어 영역(36)이 형성되지 않아 제1 도전형 영역(32) 및 제2 도전형 영역(34)의 경계가 서로 접촉할 수도 있다.
반도체 기판(10)의 후면에서 제1 및 제2 도전형 영역(32, 34) 및 배리어 영역(36) 위에 후면 패시베이션막(40)이 형성될 수 있다. 일 예로, 후면 패시베이션막(40)은 제1 및 제2 도전형 영역(32, 34) 및 배리어 영역(36)에 접촉하여 형성되어 구조를 단순화할 수 있다.
후면 패시베이션막(40)은, 도전형 영역(32, 34)과 전극(42, 42)의 전기적 연결을 위한 컨택홀(46)을 구비한다. 컨택홀(46)은, 제1 도전형 영역(32)과 제1 전극(42)의 연결을 위한 제1 컨택홀(461)과, 제2 도전형 영역(34)과 제2 전극(44)의 연결을 위한 제2 컨택홀(462)를 구비한다. 이에 의하여 후면 패시베이션막(40)은 제1 도전형 영역(32) 및 제2 도전형 영역(34)이 연결되어야 하지 않을 전극(즉, 제1 도전형 영역(32)의 경우에는 제2 전극(44), 제2 도전형 영역(34)의 경우에는 제1 전극(42))과 연결되는 것을 방지하는 역할을 한다. 또한, 후면 패시베이션막(40)은 제1 및 제2 도전형 영역(32, 34) 및/또는 배리어 영역(36)을 패시베이션하는 효과를 가질 수 있다.
그리고 반도체 기판(10)의 전면 위(좀더 정확하게는, 반도체 기판(10)의 전면에 형성된 전면 전계 영역(10b) 위)에 전면 패시베이션막(24) 및/또는 반사 방지막(26)이 위치할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 전면 전계 영역(10b) 위에 다른 적층 구조의 절연막이 형성될 수도 있다.
전면 패시베이션막(24) 및 반사 방지막(26)은 실질적으로 반도체 기판(10)의 전면에 전체적으로 형성될 수 있다. 그리고 후면 패시베이션막(40)은 컨택홀(46)을 제외하고 반도체층(30)의 후면 위에 전체적으로 형성될 수 있다.
전면 패시베이션막(24) 또는 후면 패시베이션막(40)은 반도체 기판(10) 또는 반도체 기판(30)에 접촉하여 형성되어 반도체 기판(10) 또는 반도체층(30)의 전면 또는 벌크 내에 존재하는 결함을 부동화 시킨다. 이에 의하여 소수 캐리어의 재결합 사이트를 제거하여 태양 전지(150)의 개방 전압을 증가시킬 수 있다. 반사 방지막(26)은 반도체 기판(10)의 전면으로 입사되는 광의 반사율을 감소시켜 pn 접합까지 도달되는 광량을 증가시킬 수 있다. 이에 따라 태양 전지(150)의 단락 전류(Isc)를 증가시킬 수 있다.
전면 패시베이션막(24), 반사 방지막(26) 및 후면 패시베이션막(40)은 다양한 물질로 형성될 수 있다. 일례로, 전면 패시베이션막(24), 반사 방지막(26) 또는 후면 패시베이션막(40)은 실리콘 질화막, 수소를 포함한 실리콘 질화막, 실리콘 산화막, 실리콘 산화 질화막, 알루미늄 산화막, 실리콘 탄화막, MgF2, ZnS, TiO2 및 CeO2로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 단일막 또는 2개 이상의 막이 조합된 다층막 구조를 가질 수 있다.
일 예로, 본 실시예에서 전면 패시베이션막(24) 및/또는 반사 방지막(26), 후면 패시베이션막(40)은 우수한 절연 특성, 패시베이션 특성 등을 가질 수 있도록 도펀트 등을 구비하지 않을 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
전면 패시베이션막(24), 반사 방지막(26) 및 후면 패시베이션막(40)은 중간 패시베이션막(20)보다 두꺼운 두께를 가질 수 있다. 이에 의하여 절연 특성 및 패시베이션 특성을 향상할 수 있다. 그 외의 다양한 변형이 가능하다.
제1 전극(42)은 후면 패시베이션막(40)의 제1 컨택홀(461)의 적어도 일부를 채우면서 형성되어 제1 도전형 영역(32)에 전기적으로 연결(일 예로, 접촉 형성)되고, 제2 전극(44)은 후면 패시베이션막(40)의 제2 컨택홀(462)의 적어도 일부를 채우면서 형성되며 제2 도전형 영역(34)에 전기적으로 연결(일 예로, 접촉 형성)된다.
이때, 평면으로 보면 복수의 제1 도전형 영역(32)과 복수의 제2 도전형 영역(34)은 각기 스트라이프 형상을 이루도록 길게 형성되면서, 길이 방향과 교차하는 방향에서 서로 교번하여 위치할 수 있다. 제1 도전형 영역(32)과 제2 도전형 영역(34) 사이에 이들을 이격하는 배리어 영역(36)이 위치할 수 있다. 도면에 도시하지는 않았지만, 서로 이격된 복수의 제1 도전형 영역(32)이 일측 가장자리에서 서로 연결될 수 있고, 서로 이격된 복수의 제2 도전형 영역(34)이 타측 가장자리에서 서로 연결될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
이때, 제1 도전형 영역(32)의 면적이 제2 도전형 영역(34)의 면적보다 클 수 있다. 일례로, 제1 도전형 영역(32) 및 제2 도전형 영역(34)의 면적은 이들의 폭을 다르게 하는 것에 의하여 조절될 수 있다. 즉, 제1 도전형 영역(32)의 폭이 제2 도전형 영역(34)의 폭보다 클 수 있다.
그리고 복수의 제1 전극(42)이 제1 도전형 영역(32)에 대응하여 제1 방향으로 길게 이어져서 스트라이프 형상으로 형성되고, 복수의 제2 전극(44)이 제2 도전형 영역(34)에 대응하여 제1 방향으로 길게 이어져서 스트라이프 형상으로 형성될 수 있다. 이때, 복수의 제1 및 제2 전극(42, 44)은 제1 방향과 교차ㅏ는 제2 방향에서 교번하여 위치할 수 이다. 컨택홀(도 1의 참조부호 46, 이하 동일)이 제1 및 제2 전극(42, 44)의 일부만을 제1 도전형 영역(32) 및 제2 도전형 영역(34)에 각기 연결하도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 컨택홀(46)이 복수 개의 컨택홀로 구성될 수 있다. 또는, 컨택홀(46) 각각이 제1 및 제2 전극(42, 44)에 대응하여 제1 및 제2 전극(42, 44)의 전체 길이에 형성될 수도 있다. 이에 의하면 제1 및 제2 전극(42, 44)과 제1 도전형 영역(32) 및 제2 도전형 영역(34)의 접촉 면적을 최대화하여 캐리어 수집 효율을 향상할 수 있다. 그 외의 다양한 변형이 가능하다. 그리고 도면에 도시하지는 않았지만, 제1 전극(42)이 일측 가장자리에서 서로 연결되어 형성되고, 제2 전극(44)이 타측 가장자리에서 서로 연결되어 형성될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
도면에서는 제1 및 제2 도전형 영역(32, 34)이 중간 패시베이션막(20)을 사이에 두고 반도체 기판(10)과 별개로 형성되는 것을 예시하였다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 제1 및 제2 도전형 영역(32, 34) 중 적어도 하나가 반도체 기판(10)의 일부로 구성되는 도핑 영역일 수도 있다. 제1 및 제2 도전형 영역(32, 34)이 모두 반도체 기판(10)의 일부로 구성되는 경우에는 중간 패시베이션막(20)을 생략할 수 있다. 그 외의 다양한 변형이 가능하다.
이때, 전술한 바와 같이 하나의 모 태양 전지(150a)을 절단선(CL)을 따라 절단하여 형성된 복수의 태양 전지(150) 각각(즉, 제1 및 제2 태양 전지(151, 152))이 태양 전지로 기능하게 된다. 이와 같이 모 태양 전지(150a)를 두 개의 태양 전지(150)로 분리하게 되면, 복수 개의 태양 전지(150)를 연결하여 태양 전지 패널(100)로 만들 때 발생하는 출력 손실(cell to module loss, CTM loss)을 줄일 수 있다.
이를 좀더 상세하게 설명하면, 상술한 출력 손실은 각 태양 전지에서 전류의 제곱에 저항을 곱한 값을 가지게 되고, 복수 개의 태양 전지를 포함하는 태양 전지 패널의 출력 손실은 상기 각 태양 전지의 전류의 제곱에 저항을 곱한 값에 태양 전지의 개수를 곱한 값을 가지게 된다. 그런데 각 태양 전지의 전류 중에는 태양 전지의 면적 자체에 의하여 발생되는 전류가 있어, 태양 전지의 면적이 커지면 해당 전류도 커지고 태양 전지의 면적이 작아지면 해당 전류도 작아지게 된다.
본 실시예에서와 같이 모 태양 전지(150a)를 절단하여 복수 개의 태양 전지(150)를 만들어서 이를 연결하게 되면, 전류가 면적에 비례하여 줄고 태양 전지(150)의 개수는 이와 반대로 증가하게 된다. 예를 들어, 절단선(CL)이 하나 구비되어 모 태양 전지(150a)로부터 제조된 태양 전지(150)가 두 개인 경우에는 각 태양 전지(150)에서의 전류가 모 태양 전지(150a)의 전류의 2분의 1로 줄게 되고, 태양 전지(150)의 개수가 모 태양 전지(150a)의 두 배가 된다. 상술한 바와 같이 출력 손실에서 전류는 제곱 값으로 반영이 되고 개수는 그대로 반영이 되므로, 전류가 2분의 1로 줄고 개수가 두 배가 되면, 출력 손실 값은 2분의 1로 작아지게 된다. 이에 따라 본 실시예와 같이 모 태양 전지(150a)를 절단하여 복수 개의 태양 전지(150)를 제조하여 이를 이용하여 태양 전지 패널(100)을 제조하게 되면, 태양 전지 패널(100)의 출력 손실을 줄일 수 있다.
본 실시예에서는 기존의 제조 방법에 의하여 모 태양 전지(150a)을 제조한 후에 이를 절단하여 태양 전지(150)의 면적을 줄이는데, 이에 의하면 기존에 사용하던 설비, 이에 따라 최적화된 설계 등을 그대로 이용하여 모 태양 전지(150a)를 제조한 후에 이를 절단하면 된다. 이에 따라 설비 부담, 공정 비용 부담이 최소화된다. 반면, 모 태양 전지(150a)의 크기 자체를 줄여서 제조하게 되면 사용하던 설비를 교체하거나 설정을 변경하는 등의 부담이 있다.
본 실시예에서는, 모 태양 전지(150a)에서 태양 전지(150)의 가장자리 부분에 해당할 영역, 즉, 절단선(CL)을 포함하는 영역 및 모 태양 전지(150a)의 가장자리 영역에는 제1 및 제2 도전형 영역(32, 34) 및 제1 및 제2 전극(42, 44)이 위치하지 않아 광전 변환이 일어나지 않는 비활성 영역(non-active area)(NAA)일 수 있다. 비활성 영역(NAA)의 내부에 제1 및 제2 도전형 영역(32, 34) 및 제1 및 제2 전극(42, 44)이 위치하여 광전 변환이 일어나는 활성 영역(AA)이 위치하게 된다. 이에 따라 모 태양 전지(150a)에서는 제1 및 제2 태양 전지(151, 152)의 활성 영역(AA)이 서로 이격되어 위치(일 예로, 제1 및 제2 전극(42, 44)의 길이 방향인 제1 방향에서 서로 이격되어 위치)하고, 활성 영역(AA)의 외부로 비활성 영역(NAA)이 활성 영역(AA)을 감싸는 형태로 위치한다. 그리고 각 태양 전지(150)에서는 가장자리를 따라 전체적으로 비활성 영역(NAA)이 위치하게 된다.
본 실시예에서 각 태양 전지(150)에서, 제1 및 제2 도전형 영역(32, 34) 사이, 그리고 비활성 영역(NAA)에서는 배리어 영역(36)이 위치할 수 있다. 이에 의하여 불필요한 션트를 방지할 수 있다. 이때, 제1 태양 전지(151)와 제2 태양 전지(152)는 연결된 부분 없이 서로 분리되도록 완전하게 절단된다.
일반적으로 모 태양 전지(150a)의 반도체 기판(10)의 대략적인 원형 형상의 잉곳(ingot)으로부터 제조되어 원형, 정사각형 또는 이와 유사한 형상과 같이 서로 직교하는 두 개의 축(일 예로, 핑거 전극(42a)과 평행한 축 및 버스바 전극(42b)과 평행한 축)에서의 변의 길이가 서로 동일 또는 거의 유사하다. 일 예로, 본 실시예에서 모 태양 전지(150a)의 반도체 기판(10)은 대략적인 정사각형의 형상에서 네 개의 모서리 부분에 경사변(13a, 13b)을 가지는 팔각형 형상을 가질 수 있다. 이러한 형상을 가지면 동일한 잉곳으로부터 최대한 넓은 면적의 반도체 기판(10)을 얻을 수 있다. 이에 따라 모 태양 전지(150a)는 대칭적인 형상을 가지며, 최대 가로축과 최대 세로축, 최소 가로축과 최소 세로축이 동일한 거리를 가진다.
본 실시예에서는 이러한 모 태양 전지(150a)를 절단선(CL)을 따라 절단하여 태양 전지(150)를 형성하므로, 태양 전지(150)의 반도체 기판(10)이 장축과 단축을 가지는 형상을 가지게 된다. 본 실시예에서는 절단선(CL)이 제1 및 제2 도전형 영역(32, 34) 및 제1 및 제2 전극(42, 44)의 길이 방향인 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 이어지고, 모 태양 전지(150a) 내에 위치한 복수 개의 태양 전지(150)는 제2 방향을 따라 길게 이어질 수 있다.
태양 전지(150)는 장축(일 예로, 제2 방향)을 따라 형성되며 서로 평행한 제1 및 제2 장변(11a, 11b)과, 단축(일 예로, 제1 방향)을 따라 형성되며 서로 평행한 제1 및 제2 단변(12a, 12b)을 포함한다. 그리고 반도체 기판(10)은 장축 및 단축 경사지게 형성되며 제1 장변(11a)과 제1 단변(12a)을 연결하는 제1 경사변(13a), 그리고 제1 장변(11a)과 제2 단변(12b)을 연결하는 제2 경사변(13b)을 포함할 수 있다. 그리고 제2 장변(11b)과 제1 단변(12a)이 서로 연결되고, 제2 장변(11b)과 제2 단변(12b)이 서로 연결될 수 있다. 제1 장변(11a)이 제2 장변(11b)보다 짧고, 제1 단변(12a)과 제2 단변(12b), 그리고 제1 경사변(13a)과 제2 경사변(13b)가 동일한 길이를 가질 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 태양 전지(150) 또는 반도체 기판(10)이 제1 및 제2 경사변(13a, 13b)을 구비하지 않고 제1 및 제2 장변(11a, 11b), 그리고 제1 및 제2 단변(12a, 12b)로 이루어진 직사각형 형상을 가질 수 있다. 그 외의 다양한 변형이 가능하다.
본 실시예에서 모 태양 전지(150a)는 단위 태양 전지(150)에서 제1 및 제2 전극(42, 44)을 구별할 수 있도록 형성된 얼라인 마크(52, 54)를 구비할 수 있다. 얼라인 마크(52, 54)는 제1 및/또는 제2 전극(42, 44)과 동일한 물질(일 예로, 금속)로 구성되며 동일한 두께를 가질 수 있다. 이는 제1 및/또는 제2 전극(42, 44)을 형성하는 공정에서 제1 및/또는 제2 전극(42, 44)과 함께 얼라인 마크(52, 54)로 기능할 부분을 함께 형성하였기 때문이다. 이에 따르면 제조 공정을 단순화할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 얼라인 마크(52, 54)를 제1 및 제2 전극(42, 44)과 다른 공정에서 별도로 형성하여 이와 다른 물질 및 두께를 가질 수도 있다.
본 실시예에서 모 태양 전지(150a)는, 복수의 제1 전극(42) 중 적어도 일부에 대응하면서 제1 또는 제2 전극(42, 44)의 연장 방향인 제1 방향(또는 단축(도면의 x축 방향))에서 제1 위치에 위치하는 복수의 제1 얼라인 마크(52)와, 복수의 제2 전극(44) 중 적어도 일부에 대응하면서 제1 방향에서 제1 위치와 다른 제2 위치에 위치하는 복수의 제2 얼라인 마크(54)를 포함한다. 이러한 제1 및 제2 위치는 각 단위 태양 전지(150)가 복수의 제1 얼라인 마크(52)만을 구비하거나, 또는 복수의 제2 얼라인 마크(54)만을 구비하도록 설정된다. 일 예로, 제1 태양 전지(151)는 제1 얼라인 마크(52)만을 구비하고 제2 얼라인 마크(54)를 구비하지 않으며, 제2 태양 전지(152)는 제2 얼라인 마크(54)만을 구비하고 제1 얼라인 마크(52)를 구비하지 않는 것을 예시하였다.
일 예로, 복수의 제1 얼라인 마크(52)는 모 태양 전지(150a)의 제1 방향에서의 일측 가장자리(하부 가장자리)에 인접한 부분에서 제1 태양 전지(151)에 형성되고, 복수의 제2 얼라인 마크(54)는 모 태양 전지(150a)의 제1 방향에서 타측 가장자리(상부 가장자리)에 인접한 부분에서 제2 태양 전지(152)에 형성될 수 있다. 이와 같이 가장자리 부근에 얼라인 마크(52, 54)를 형성하여 얼라인 마크(52, 54)가 광전 변환에 영향을 미치는 것을 최소화할 수 있다. 그리고 각 제1 및 제2 전극(42, 44)에 따른 제1 및 제2 얼라인 마크(52, 54)를 서로 반대편에 위치시켜 양측 가장자리에서 얼라인 마크(52, 54)를 인식하는 종래의 얼라인 장치를 그대로 사용할 수 있다.
이때, 복수의 제1 얼라인 마크(52)는 제2 방향 또는 장축 방향(도면의 y축 방향)에서 복수의 제1 전극(42) 중 적어도 일부와 동일한 위치에 형성되면서 제1 전극(42)의 일단부(도면의 하단부)로부터 제1 방향 또는 단축 방향(도면의 x축 방향)으로 이격되어 위치할 수 있다. 그리고 복수의 제2 얼라인 마크(54)는 제2 방향 또는 장축 방향에서 복수의 제1 전극(44) 중 적어도 일부와 동일한 위치에 형성되면서 제2 전극(44)의 타단부(도면의 상단부)로부터 제1 방향 또는 단축 방향으로 이격되어 위치할 수 있다. 복수의 제1 및 제2 전극(42, 44)은 제2 방향에서 서로 교번하여 위치하므로, 제2 방향에서 복수의 제1 얼라인 마크(52)와 복수의 제2 얼라인 마크(54)는 서로 다른 위치에 위치하게 된다. 이에 의하여 제2 방향에서 얼라인 마크(52, 54)의 위치에 의하여 해당 단위 태양 전지(150)의 제1 및 제2 전극(42, 44)을 구별할 수 있다.
여기서, 복수의 제1 얼라인 마크(52) 사이의 거리(D1)과 복수의 제2 얼라인 마크(54) 사이의 거리(D2)를 서로 다르게 할 수 있다. 그러면, 얼라인 마크(52, 54)의 위치뿐만 아니라 제1 또는 제2 얼라인 마크(52, 54) 사이의 거리가 다른 것에 의하여 단위 태양 전지(150)의 제1 및 제2 전극(42, 44)를 좀더 쉽게 구별할 수 있다.
일 예로, 제2 방향으로 볼 때 복수의 제1 얼라인 마크(52)가 일측 가장자리 부근에 두 개 구비되고, 복수의 제2 얼라인 마크(54)가 타측 가장자리 부근에 두 개 구비될 수 있다. 그리고 복수의 제1 얼라인 마크(52)가 제2 방향에서 대칭으로 형성되고, 복수의 제2 얼라인 마크(54)가 제2 방향에서 대칭으로 형성될 수 있다. 이때, 복수의 제1 전극(52)의 개수와 복수의 제2 전극(44)의 개수가 서로 다를 수 있다. 그러면, 복수의 제1 얼라인 마크(52)가 복수의 제2 얼라인 마크(54)와 다른 위치에 위치하면서도 각기 대칭이 되도록 할 수 있다. 이와 같이 제1 및 제2 얼라인 마크(52, 54)의 위치를 다르게 하면서도 일정한 규칙성을 주어 얼라인 시 얼라인 정밀도를 향상할 수 있으며 미관을 향상할 수 있다.
예를 들어, 제1 전극(42)의 개수가 제2 전극(44)의 개수보다 하나 더 많을 수 있고, 이에 따라 제1 도전형 영역(32)의 개수가 제2 도전형 영역(34)의 개수보다 하나 더 많을 수 있다. 이는 광전 변환 효율을 고려하여 pn 접합을 형성하는 에미터 영역으로 기능하는 제1 도전형 영역(32) 및 이에 연결되는 제1 전극(42)의 개수를 더 많게 한 것이다.
이러한 모 태양 전지(150a)를 제2 방향에 따른 절단선(CL)을 따라 절단하여 제조된 단위 태양 전지(150)는 제1 및 제2 전극(42, 44)의 연장 방향인 제1 방향이 단축 방향과 평행하게 배치된다. 이때, 복수의 제1 얼라인 마크(52)는 제1 태양 전지(151)에서 단축 방향인 제1 방향에서 제1 위치에 형성되고, 복수의 제2 얼라인 마크(54)는 제2 태양 전지(152)에서 단축 방향인 제1 방향에서 제2 위치에 형성된다. 즉, 제1 태양 전지(151)는 제1 방향에서의 제1 위치에 위치하며 제2 방향에서 제1 전극(42) 중 적어도 일부에 대응하여 위치하는 복수의 제1 얼라인 마크(52)를 구비하고 제2 얼라인 마크(54)를 구비하지 않는다. 제2 태양 전지(152)는 제1 방향에서의 제2 위치에 위치하며 제2 방향에서 제2 전극(44) 중 적어도 일부에 대응하여 위치하는 복수의 제2 얼라인 마크(54)를 구비하고 제1 얼라인 마크(54)를 구비하지 않는다. 이때, 제2 방향에서 제1 및 제2 얼라인 마크(52, 54)의 위치가 서로 다르고, 제1 얼라인 마크(52) 사이의 거리(D1)와 제2 얼라인 마크(54) 사이(D2)의 거리가 서로 다르므로, 이로부터 단위 태양 전지(150)에서 제1 및 제2 전극(42, 44)를 쉽게 판별할 수 있다.
이와 같이 제2 방향으로 형성된 절단선(CL)을 따라 절단되어 제조된 단위 태양 전지(150)는 제1 및 제2 태양 전지(151, 152)의 경계 부분에서 이들과 일부 중첩되며 제2 방향 또는 장축 방향으로 이어지는 메인 부분을 구비하는 인터커넥터(142)에 의하여 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 이를 도 5를 참조하여 좀더 상세하게 설명한다.
도 5는 도 1에 도시한 태양 전지 패널(100)에서 인터커넥터(142)에 의하여 연결된 복수의 태양 전지(150)를 도시한 후면 평면도이다.
도 5를 참조하면, 제1 태양 전지(151)의 일부 및 제2 태양 전지(152)의 일부에 중첩되는 인터커넥터(142)에 의하여 제1 및 제2 태양 전지(151, 152)를 연결한다. 그리고 제1 태양 전지(151)와 이에 인접하며 제2 태양 전지(152)의 반대편에 위치한 제3 태양 전지(153)의 경계부에 이들의 일부에 중첩되는 다른 인터커넥터(142)가 위치하여 제1 및 제3 태양 전지(151, 153)를 연결한다. 또한, 제2 태양 전지(152)와 이에 인접하며 제1 태양 전지(151)의 반대편에 위치한 제4 태양 전지(154)의 경계부에 이들의 일부에 중첩되는 또 다른 인터커넥터(142)가 위치하여 제2 및 제4 태양 전지(152, 154)를 연결한다. 두 개의 태양 전지(150)의 경계부에 위치한 인터커넥터들(142)은 일정한 간격을 두고 서로 이격되어 위치할 수 있다.
본 실시예에서 인터커넥터(142)는 도전성을 가지는 부분으로만 구비될 수 있으며, 별도로 절연 특성을 가지는 부분을 포함하지 않을 수 있다. 그러면, 인터커넥터(142)가 간단한 구조를 가질 수 있다. 인터커넥터(142)는 도전성 및 접착성을 가지는 도전성 접착층으로 구성되어 제1 및 제2 전극(42, 44)에 전기적 및 물리적으로 연결될 수도 있다. 다른 예로, 인터커넥터(142)가 금속(일 예로, 알루미늄, 구리, 은)으로 구성되어 솔더링, 레이저 용접 또는 도전성 접착제 등에 의하여 제1 및 제2 전극(42, 44)에 전기적 및 물리적으로 연결될 수도 있다. 그 외에도 다양한 구조를 가질 수 있다.
종래에는 제1 및 제2 전극이 서로 반대면 쪽에 위치하는 모 태양 전지를 장축 및 단축을 가지도록 절단하여 단위 태양 전지를 형성하여 이들을 연결하였는데, 주로 단위 태양 전지의 일부를 겹쳐서 중첩 부분을 형성하고 중첩 부분에서 단위 태양 전지들 사이에 전도성 물질을 위치시켜 단위 태양 전지들을 전기적으로 연결하였다. 이와 같이 연결할 경우에는 두 개의 단위 태양 전지 중에서 수광면에 반대편으로 위치하는 중첩 부분은 수광이 되지 않으므로 광전 변환이 이루어질 수 없어 태양 전지 패널의 출력에 기여할 수 없었다. 이를 보상하기 위해서는 단위 태양 전지를 추가로 배치하여야 하는데, 이에 의하면 동일한 출력을 위하여 태양 전지의 개수를 늘려야 하므로 태양 전지 패널의 비용이 증가할 수 있다.
반면, 본 실시예에서는 후면 전극형 구조를 가지는 제1 및 제2 태양 전지(151, 152)를 적용하여 제1 및 제2 전극(42, 44)이 모두 일면에 위치하므로 제1 및 제2 태양 전지(151, 152)를 중첩하지 않은 상태에서 인터커넥터(142)로 전기적 연결이 가능하다. 본 실시예에서 제1 및 제2 태양 전지(151, 152)는 상술한 바와 같이 장축 및 단축을 가지면, 제1 및 제2 태양 전지(151, 152)의 면적을 줄여 태양 전지 패널(100)의 전력 손실을 최소화할 수 있다.
이때, 인터커넥터(142)는 제1 및 제2 태양 전지(151, 152) 각각의 일부에만 중첩되어 제1 및 제2 태양 전지(151, 152)의 경계부에 부분적으로 대응할 수 있다. 이에 의하면 인터커넥터(142)의 구조를 단순화하여 재료 비용을 절감할 수 있으며, 제1 및 제2 태양 전지(151, 152)와 인터커넥터(142)의 얼라인(align)이 쉽게 이루어지도록 할 수 있다. 이때, 인터커넥터(142)는 제1 태양 전지(151)의 제1 전극(42)과 제2 태양 전지(152)의 제2 전극(44)과 중첩되는 부분을 구비한다. 이에 의하여 제1 또는 제2 전극(42, 44)과 인터커넥터(142)의 중첩 부분에서 솔더링, 레이저 용접, 도전성 접착제 등을 이용하여 이들을 서로 접합할 수 있다. 이와 같이 인터커넥터(142)가 제1 태양 전지(151)의 제1 전극(42)과 제2 태양 전지(152)의 제2 전극(44)과 중첩되는 부분을 구비하면, 구조를 단순화할 수 있다. 이와 달리 이들이 서로 중첩하지 않을 경우에 제1 및 제2 태양 전지(151, 152)의 제1 및 제2 전극(42, 44)과 인터커넥터(142)를 연결하는 별도의 구성을 구비하여야 하므로 구조가 복잡해질 수 있다.
일 예로, 동일한 길이를 가지는 제1 태양 전지(151)의 제2 장변(도 4의 참조부호 11b, 이하 동일)와 제2 태양 전지(152)의 제2 장변(11b)을 서로 맞닿도록 할 수 있다. 그리고 제1 태양 전지(151)의 제1 장변(도 4의 참조부호 11a, 이하 동일)과 제3 태양 전지(153)의 제1 장변(11a)이 서로 맞닿도록 할 수 있다. 그리고 제2 태양 전지(152)의 제1 장변(11a)과 제4 태양 전지(154)의 제1 장변(11a)이 서로 맞닿도록 할 수 있다. 이에 따라 동일한 길이를 가지는 제1 장변(11a), 제2 장변(11b), 또는 경사변(도 4의 참조부호 13a, 13b)이 서로 대향하도록 배치하여 심미성을 향상하고 구조적 안정성을 향상할 수 있다. 또한, 모 태양 전지(도 3의 참조부호 150a)로부터 제조된 제1 및 제2 태양 전지(151, 152)를 회전하지 않고 그대로 연결할 수 있어 회전을 위한 공정을 생략할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 제1 및 제2 태양 전지(151, 152) 중 하나를 회전하여 경사변(13a, 13b)이 동일한 쪽으로 위치하도록 배치할 수도 있다.
본 실시예에서 인터커넥터(142)는, 제1 및 제2 태양 전지(151, 152)의 일부가 중첩되면서 제2 방향으로 길게 이어지는 제1 부분(1421)과, 제1 부분(1421)의 일측으로부터 돌출되어 제1 태양 전지(151)의 제1 전극(42)과 중첩되어 이에 전기적으로 연결되는 제1 연결부(CP1)를 구비하는 제2 부분(1422)과, 제1 부분(1421)의 타측으로부터 돌출되어 제2 태양 전지(152)의 제2 전극(44)과 중첩되어 이에 전기적으로 연결되는 제2 연결부(CP2)를 구비하는 제3 부분(1423)을 포함할 수 있다.
일 예로, 제2 방향에서 제1 태양 전지(151)의 제1 및 제2 전극(42, 44)이 제2 태양 전지(152)의 제1 및 제2 전극(42, 44)과 동일한 위치에 배치될 수 있다. 이에 따르면 모 태양 전지(150a)로부터 제조된 제1 및 제2 태양 전지(151, 152)를 회전하지 않고 그대로 전기적으로 연결할 수 있어, 회전에 필요한 공정 시간 및 비용을 절감할 수 있다. 이에 의하여 인터커넥터(142)에서 제1 전극(42)에 연결되는 복수의 제1 연결부(CP1)와 복수의 제2 전극(44)에 연결되는 제2 연결부(CP)는 제2 방향에서 볼 때 서로 어긋나는 위치에서 위치할 수 있다. 일 예로, 인터커넥터(142)에서 복수의 제1 연결부(CP1)와 복수의 제2 연결부(CP)는 서로 지그재그(zigzag) 형태를 가지도록 서로 교번하여 배치될 수 있다.
이때, 제1 및 제2 얼라인 마크(52, 54)가 위치하는 가장자리 부근에 위치한 인터커넥터(142)에서 제2 및 제3 부분(1422, 1423)은 해당 단부 부근에 얼라인 마크(52, 54)가 구비되지 않은 태양 전지(150)의 전극(42, 44)과 연결되도록 돌출될 수 있다. 즉, 도면의 하부에 위치한 인터커넥터(142)에서 제2 부분(1422)은 해당 단부 부근에 제1 얼라인 마크(52)가 구비되지 않은 제3 태양 전지(153)의 제1 전극(42)에 연결되도록 돌출되고, 제3 부분(1423)은 해당 단부 부근에서 제2 얼라인 마크(54)가 구비되지 않은 제1 태양 전지(151)의 제2 전극(44)에 연결되도록 돌출된다. 이와 유사하게 도면의 상부에 위치한 인터커넥터(142)에서 제2 부분(1422)은 해당 단부 부근에 제1 얼라인 마크(52)가 구비되지 않은 제2 태양 전지(152)의 제1 전극(42)에 연결되도록 돌출되고, 제3 부분(1423)은 해당 단부 부근에서 제2 얼라인 마크(54)가 구비되지 않은 제4 태양 전지(154)의 제2 전극(44)에 연결되도록 돌출된다. 이와 같이 제2 및 제3 부분(1422, 1423)이 얼라인 마크(52, 54)가 구비되지 않은 전극(42, 44)으로 돌출되어 제1 및 제3 부분(1422, 1423)이 얼라인 마크(52, 54)에 부착되지 않도록 할 수 있다. 그러면, 얼라인 마크(52, 54)가 단부에 위치하더라도 인터커넥터(142)의 연결 구조를 방해하지 않는다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 제2 및 제3 부분(1422, 1423)이 얼라인 마크(52, 54)가 구비되지 않은 전극(42, 44)으로 돌출될 수도 있다. 이 경우에는 제2 및 제3 부분(1422, 1423)이 제1 또는 제2 얼라인 마크(52, 54)를 지나 제1 및 제2 얼라인 마크(52, 54)와 이격된 제1 및 제2 전극(42, 44)까지 연장되도록 배치되는 것도 가능하다.
도면에서는 제1 및 제2 전극(42, 44)의 양 단부가 제1 방향(제1 및 제2 전극(42, 44)의 연장 방향)에서 동일한 위치에 위치하고, 돌출 형성된 제2 및 제3 부분(1422, 1423)을 이용하여 원하는 전극(42, 44)과 연결시키는 것을 예시하였다.
그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 도 6에 도시한 바와 같이, 인터커넥터(142)가 균일한 폭을 가지면서 일자 형상으로 형성되는 제1 부분(1421)만으로 구성될 수 있다.
이때, 제1 및 제2 태양 전지(151, 152)의 제1 방향(제1 및 제2 전극(42, 44)의 연장 방향)에서 제1 전극(42)과 제2 전극(44)의 위치를 서로 다르게 할 수 있다. 즉, 제1 및 제2 태양 전지(151, 152)에서 제1 방향의 일측(도면의 상측)에서는 제1 전극(42)이 제2 전극(44)보다 돌출되도록 하고, 타측(도면의 타측)에서는 제2 전극(44)이 제1 전극(42)보다 돌출되도록 한다. 그러면, 제1 태양 전지(151)의 일측에서 더 많이 돌출된 제1 전극(42)이 인터커넥터(142)와 중첩되어 제1 연결부(CP1)를 형성하는 반면 제2 전극(44)과는 중첩되지 않는다. 그리고 제2 태양 전지(152)의 타측에서 더 많이 돌출된 제2 전극(44)이 인터커넥터(142)와 중첩되어 제2 연결부(CP2)를 형성하는 반면 제2 전극(44)과는 중첩되지 않는다. 이에 의하여 인터커넥터(142)의 제1 부분(1421)이 제1 및 제2 전극(42, 44) 중 원하는 전극에만 전기적으로 연결될 수 있다.
그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 및 제2 전극(42, 44)의 양 단부가 도 5에 도시한 바와 같이 제1 방향에서 동일한 위치에 위치할 수도 있다. 이 경우에는 전기적으로 연결되기를 원하지 않는 부분(즉, 제1 태양 전지(151)의 제2 전극(44)과 인터커넥터(142)가 중첩되는 부분 또는 제2 태양 전지(152)의 제1 전극(42)과 인터커넥터(142)가 중첩되는 부분)에 절연층 등을 위치시킬 수 있다. 그 외의 다양한 변형이 가능하다.
본 실시예에 따르면, 인터커넥터(142)를 이용하여 후면 전극형 구조를 가지는 제1 및 제2 태양 전지(151, 152)를 서로 중첩 부분 없이 전기적으로 연결하여, 중첩 부분이 발생할 경우에 발생할 수 있는 손실을 최소화할 수 있다. 또한, 인터커넥터(142)의 구조를 단순화하여 태양 전지 패널(100)의 제조 공정을 단순화하고 제조 비용을 절감할 수 있다. 이때, 제1 및 제2 태양 전지(151, 152)가 제1 및 제2 전극(42, 44)을 구비할 수 있는 얼라인 마크(52, 54)를 구비하여 얼라인 공정을 좀더 단순화하고 태양 전지 패널(100)의 미관을 향상할 수 있다.
상술한 설명에서는 대략적인 팔각형 형상의 모 태양 전지(150a)를 하나의 절단선(CL)으로 절단한 것을 예시하였다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 도 7에 도시한 바와 같이, 모 태양 전지(150a)를 두 개 이상의 절단선(CL)으로 절단할 수 있다.
이 경우에는 상측 및 하측 태양 전지(150)는, 상술한 바와 유사하게, 제1 및 제2 장변(11a, 11b 참조, 이하 동일), 제1 및 제2 단변(도 1의 12a, 12b 참조, 이하 동일), 제1 및 제2 경사변(도 1의 13a, 13b 참조, 이하 동일)을 가지는 제1 및 제2 태양 전지(151, 152)가 된다. 제1 및 제2 태양 전지(151, 152)에 대해서는 상술한 설명이 그대로 적용될 수 있다. 그리고 제1 및 제2 태양 전지(151, 152) 사이에 위치하는 또 다른 태양 전지(157, 158)는 제1 및 제2 장변(11a, 11b), 제1 및 제2 단변(12a, 12b)만을 가지며 제1 및 제2 경사변(13a, 13b)을 가지지 않는 또 다른 태양 전지 구성한다. 이에 의하여 또 다른 태양 전지(157, 158)는 제1 및 제2 태양 전지(151, 152)와 다르게 직사각형 형상을 가질 수 있다. 본 실시예에서는 제1 방향에서 제1 및 제2 위치와 다른 제3 위치에 제1 얼라인 마크(52)가 복수로 위치하여 또 다른 태양 전지(157, 158) 중 하나에 위치하도록 하고, 제1 내지 제3 위치와 다른 제4 위치에 제2 얼라인 마크(54)가 복수로 위치하여 또 다른 태양 전지(157, 158) 중 다른 하나에 위치하는 것을 예시하였다. 이때, 제1 내지 제4 위치에 위치한 제1 또는 제2 얼라인 마크(52, 54)가 각 태양 전지(151, 152, 157, 158)의 일측 가장자리 부근에 위치하도록 배치될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지 패널을 상세하게 설명한다. 상술한 설명과 동일 또는 극히 유사한 부분에 대해서는 상세한 설명을 생략하고 서로 다른 부분에 대해서만 상세하게 설명한다. 그리고 상술한 실시예 또는 이를 변형한 예와 아래의 실시예 또는 이를 변형한 예들을 서로 결합한 것 또한 본 발명의 범위에 속한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지 패널에 적용될 수 있는 다른 실시예에 따른 단위 태양 전지를 포함하는 모 태양 전지를 개략적으로 도시한 후면 평면도이다. 도 9은 도 1에 도시한 태양 전지 패널에서 인터커넥터에 의하여 연결된 복수의 단위 태양 전지를 도시한 후면 평면도이다.
도 8을 참조하면, 본 실시예에 따른 모 태양 전지(150a)에서는 절단선(CL)이 제1 및 제2 전극(42, 44)의 연장 방향인 제1 방향과 평행하게 위치한다. 이에 의하여 단위 태양 전지(150)인 제1 및 제2 태양 전지(151, 152)에서 장축(도면의 y축 방향)이 제1 방향과 평행하게 위치하고 단축(도면의 x축 방향)이 제2 방향과 평행하게 위치한다. 본 실시예에서는 이하에서 명시적으로 다르다고 설명한 부분을 제외하고는 도 1 내지 도 6을 참조한 설명이 그대로 적용될 수 있다.
이때, 제1 얼라인 마크(52)는 제2 방향 또는 단축 방향(도면의 x축 방향)에서 복수의 제1 전극(42) 중 적어도 일부와 동일한 위치에 형성되면서 제1 전극(42)의 일단부(도면의 좌측 단부)로부터 제1 방향 또는 장축 방향(도면의 y축 방향)으로 이격되어 위치할 수 있다. 그리고 복수의 제2 얼라인 마크(54)는 제2 방향 또는 단축 방향에서 복수의 제1 전극(44) 중 적어도 일부와 동일한 위치에 형성되면서 제2 전극(44)의 타단부(도면의 우측 단부)로부터 제1 방향 또는 장축 방향으로 이격되어 위치할 수 있다. 복수의 제1 및 제2 전극(42, 44)은 제2 방향에서 서로 교번하여 위치하므로, 제2 방향에서 복수의 제1 얼라인 마크(52)와 복수의 제2 얼라인 마크(54)는 서로 다른 위치에 위치하게 된다. 이에 의하여 제2 방향에서 얼라인 마크(52, 54)의 위치에 의하여 해당 단위 태양 전지(150)의 제1 및 제2 전극(42, 44)을 구별할 수 있다.
본 실시예에서는 상술한 실시예에서와 같이 제1 및 제2 전극(42, 44)이 서로 다른 개수로 형성되고 두 개의 제1 얼라인 마크(52)가 제2 방향에서 대칭적으로 위치하고 제2 얼라인 마크(54)가 제2 방향에서 대칭적으로 위치할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 제1 및 제2 전극(42, 44)이 동일한 개수로 형성될 수도 있고, 제1 얼라인 마크(52)가 세 개 이상 구비될 수도 있고 제2 얼라인 마크(54)가 세 개 이상 구비될 수도 있다. 또한, 복수의 제1 얼라인 마크(52)가 서로 대칭되지 않도록 위치하고, 복수의 제2 얼라인 마크(54)가 서로 대칭되지 않도록 위치할 수 있다.
다만, 각 단위 태양 전지(150)인 제1 태양 전지(151) 또는 제2 태양 전지(152)가 각기 적어도 하나의 제1 얼라인 마크(52) 및 적어도 하나의 제2 얼라인 마크(54)를 구비하도록 할 수 있다. 이때, 제1 얼라인 마크(52)는 장축과 평행한 제1 방향의 제1 위치에 위치하고, 제2 얼라인 마크(54)는 장축과 평행한 제1 방향에서 제1 위치와 다른 제2 위치에 위치할 수 있다. 일 예로, 제1 얼라인 마크(52)가 장축과 평행한 제1 방향에서 일측 가장자리에 인접하여 위치하고, 제2 얼라인 마크(54)가 장축과 평행한 제1 방향에서 일측 가장자리에 반대되는 타측 가장자리에 인접하여 위치할 수 있다. 도면에서는 제1 및 제2 태양 전지(151, 152)에서 제1 및 제2 얼라인 마크(52, 54)가 각기 하나씩 구비되는 것을 예시하였으나, 제1 및 제2 얼라인 마크(52, 54) 각각이 복수로 구비될 수 있다.
이와 같이 가장자리 부근에 제1 및 제2 얼라인 마크(52, 54)를 형성하여 광전 변환에 영향을 미치는 것을 최소화할 수 있다. 그리고 각 제1 및 제2 전극(42, 44)에 따른 제1 및 제2 얼라인 마크(52, 54)를 서로 반대편에 위치시켜 양측 가장자리에서 얼라인 마크(52, 54)를 인식하는 종래의 얼라인 장치를 그대로 사용할 수 있다.
이러한 제1 태양 전지(151)의 제1 전극(42)과 제2 태양 전지(152)의 제2 전극(44)은 제1 방향과 교차하며 단축과 평행한 제2 방향으로 연장된 복수 개의 제1 및 제2 배선(142a, 142b)을 포함하는 인터커넥터(142)에 의하여 연결될 수 있다. 좀더 구체적으로, 본 실시예에서 인터커넥터(142)는 제1 및 2 태양 전지(151, 152) 각각에 구비된 복수의 제1 전극(141)에 교차 및 중첩되어 접속되는 제1 배선(142a)과 복수의 제2 전극(142)에 교차 및 중첩되어 접속되는 제2 배선(142b)을 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, 복수의 제1 배선(142a)은 각기 복수의 태양 전지(151, 152) 각각에 구비된 제1 전극(141)에 도전성 재질의 도전층(CL)를 통하여 접속되고, 절연성 재질의 절연층(IL)에 의해 제2 전극(44)과 절연될 수 있다. 아울러, 복수의 제2 배선(142b)은 각기 복수의 태양 전지(151, 152) 각각에 구비된 제2 전극(44)에 도전층(CL)를 통하여 접속되고, 절연층(IP)에 의해 제1 전극(42)과 절연될 수 있다. 도전층(CL)은 도전성 접착제 등으로 구성되고, 절연층(IP) 다양한 절연성 물질로 구성될 수 있다. 그리고 제1 태양 전지(151)의 제1 전극(42)에 연결된 제1 배선(142a) 및 제2 태양 전지(152)의 제1 전극(44)에 연결된 제2 배선(142b)이 제1 방향으로 연장되는 연결부(142c)에 연결된다.
이와 같은 제1 및 제2 배선(142a, 142b) 및 연결부(142c)은 도전성 금속 재질로 형성될 수 있다. 일 예로, 제1 및 제2 배선(142a, 142b) 및 연결부(142c)이 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. 일 예로, 코어는 구리(Cu)로 형성될 수 있으며, 코팅층은 주석(Sn)을 포함하는 합금인 SnBiAg로 형성될 수 있다.
도면에서는 제1 및 제2 배선(142a, 142b)과 연결부(142c)이 서로 별개로 형성되어 서로 연결된 것을 예시하였다. 이때, 제1 및 제2 배선(142a, 142b)과 연결부(142c)는 도전성 접착제에 의하여 서로 연결될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 연결부(142c) 및 제1 및 제2 배선(142a, 142b)로 구성되는 인터커넥터(142)가 서로 이어진 구조의 일체의 구조로 형성될 수도 있다.
그리고 도면에서는 절단선(CL)이 하나인 것을 구비하였으나 절단선(CL)이 두 개 이상 구비될 수도 있다. 이때, 각 태양 전지(150)에는 적어도 하나의 제1 및 제2 얼라인 마크(52, 54)가 위치할 수 있다.
본 실시예에 따르면 각 제1 및 제2 전극(42, 44)에 대응하는 제1 및 제2 얼라인 마크(52, 54)의 위치를 단축 방향에서 서로 다르게 하고, 및/또는 제1 및 제2 얼라인 마크(52, 54) 사이의 거리를 서로 다르게 하여 얼라인 공정을 단순화할 수 있다. 이때, 제1 및 제2 얼라인 마크(52, 54)를 서로 반대편에 위치시켜 양측 가장자리에서 얼라인 마크(52, 54)를 인식하는 종래의 얼라인 장치를 그대로 사용할 수 있어, 설비 부담을 줄일 수 있다.
상술한 바에 따른 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 태양 전지 패널
150a: 모 태양 전지
150, 151, 152, 153, 154, 157, 158: 단위 태양 전지
42: 제1 전극
44: 제2 전극
52: 제1 얼라인 마크
54: 제2 얼라인 마크
142: 인터커넥터

Claims (20)

  1. 반도체 기판;
    상기 반도체 기판에 또는 상기 반도체 기판 위에 형성되며, 제1 도전형을 가지는 제1 도전형 영역;
    상기 반도체 기판에 또는 상기 반도체 기판 위에 형성되며, 상기 제1 도전형과 반대되는 제2 도전형을 가지는 제2 도전형 영역;
    상기 반도체 기판의 일면에서 상기 제1 도전형 영역에 전기적으로 연결되며, 제1 방향으로 연장되는 복수의 제1 전극;
    상기 반도체 기판의 상기 일면에서 상기 제2 도전형 영역에 전기적으로 연결되며, 제1 방향으로 연장되는 복수의 제2 전극;
    상기 복수의 제1 전극의 적어도 일부에 대응하면서 상기 제1 방향에서 제1 위치에 위치하는 복수의 제1 얼라인 마크; 및
    상기 복수의 제2 전극 중 적어도 일부에 대응하면서 상기 제1 방향에서 상기 제1 위치와 다른 제2 위치에 위치하는 복수의 제2 얼라인 마크
    를 포함하고,
    상기 제1 방향에서 복수의 단위 태양 전지가 구비되고,
    상기 복수의 단위 태양 전지는 상기 복수의 제1 얼라인 마크를 구비하고 상기 제2 얼라인 마크를 구비하지 않는 제1 태양 전지 및 상기 복수의 제2 얼라인 마크를 구비하고 상기 제1 얼라인 마크를 구비하지 않는 제2 태양 전지를 구비하고,
    상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향에서 상기 복수의 제1 얼라인 마크 사이의 거리와 상기 복수의 제2 얼라인 마크 사이의 거리가 서로 다른 태양 전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 제1 얼라인 마크는 상기 태양 전지의 상기 제1 방향에서의 일측 가장자리에 인접하여 형성되고,
    상기 복수의 제2 얼라인 마크는 상기 태양 전지의 상기 제1 방향에서 타측 가장자리에 인접하여 형성되는 태양 전지.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 제1 전극 및 상기 복수의 제2 전극이 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향에서 교번하여 위치하며,
    상기 복수의 제1 얼라인 마크가 상기 제2 방향에서 상기 복수의 제1 전극과 동일한 위치에 형성되며 상기 복수의 제1 전극의 일단부로부터 상기 제1 방향으로 이격되어 위치하고,
    상기 복수의 제2 얼라인 마크가 상기 제2 방향에서 상기 복수의 제1 전극과 동일한 위치에 형성되며 상기 복수의 제2 전극의 타단부로부터 상기 제1 방향으로 이격되어 위치하는 태양 전지.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2 방향에서 상기 복수의 제1 얼라인 마크와 상기 복수의 제2 얼라인 마크가 서로 다른 위치에 위치하는 태양 전지.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 제1 또는 제2 얼라인 마크가 상기 복수의 제1 전극 및 상기 복수의 제2 전극 중 어느 하나와 동일한 물질로 구성되는 태양 전지.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 볼 때 상기 복수의 제1 얼라인 마크가 상기 제1 위치에서 두 개 구비되고, 상기 복수의 제2 얼라인 마크가 상기 제2 위치에서 두 개 구비되며,
    상기 복수의 제1 얼라인 마크가 상기 제2 방향에서 대칭으로 형성되고,
    상기 복수의 제2 얼라인 마크가 상기 제2 방향에서 대칭으로 형성되는 태양 전지.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제1 태양 전지와 제2 태양 전지를 포함하는 복수의 태양 전지; 및
    상기 복수의 태양 전지를 연결하는 인터커넥터
    를 포함하고,
    상기 제1 및 제2 태양 전지 각각이 장축 및 단축을 가지는 반도체 기판; 상기 반도체 기판에 또는 상기 반도체 기판 위에 형성되며, 제1 도전형을 가지는 제1 도전형 영역; 상기 반도체 기판에 또는 상기 반도체 기판 위에 형성되며, 상기 제1 도전형과 반대되는 제2 도전형을 가지는 제2 도전형 영역; 상기 반도체 기판의 일면에서 상기 제1 도전형 영역에 전기적으로 연결되며, 제1 방향으로 연장되는 복수의 제1 전극; 상기 반도체 기판의 상기 일면에서 상기 제2 도전형 영역에 전기적으로 연결되며, 제1 방향으로 연장되는 복수의 제2 전극을 포함하고,
    상기 제1 태양 전지는 상기 복수의 제1 전극 중 적어도 일부에 대응하면서 상기 제1 방향에서 동일한 위치에 형성되는 복수의 제1 얼라인 마크를 포함하고,
    상기 제2 태양 전지는 상기 복수의 제2 전극 중 적어도 일부에 대응하면서 상기 제1 방향에서 동일한 위치에 형성되는 복수의 제2 얼라인 마크를 포함하고,
    상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향에서 상기 복수의 제1 얼라인 마크 사이의 거리와 상기 복수의 제2 얼라인 마크 사이의 거리가 서로 다른 태양 전지 패널.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 방향이 상기 단축과 평행한 태양 전지 패널.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향에서 상기 제1 태양 전지의 상기 복수의 제1 얼라인 마크와 상기 제2 태양 전지의 상기 복수의 제2 얼라인 마크가 서로 다른 위치에 위치하는 태양 전지 패널.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 복수의 제1 얼라인 마크가 두 개 구비되고,
    상기 복수의 제2 얼라인 마크가 두 개 구비되며,
    상기 복수의 제1 얼라인 마크가 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향에서 대칭으로 형성되고,
    상기 복수의 제2 얼라인 마크가 상기 제2 방향에서 대칭으로 형성되는 태양 전지 패널.
  16. 삭제
  17. 제12항에 있어서,
    상기 인터커넥터가 상기 제1 태양 전지와 상기 제2 태양 전지의 경계 부분에 위치하며 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장되는 태양 전지 패널.
  18. 제12항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 태양 전지는 각기 상기 장축을 따라 형성되며 서로 평행한 제1 및 제2 장변과, 상기 단축을 따라 형성되며 서로 평행한 제1 및 제2 단변과, 상기 장축 및 상기 단축과 경사지게 형성되며 상기 제1 장변과 상기 제1 단변을 연결하는 제1 경사변 및 상기 제1 장변과 상기 제2 단변을 연결하는 제2 경사변을 포함하고,
    상기 제1 태양 전지의 상기 제1 장변과 상기 제2 태양 전지의 상기 제1 장변이 서로 마주보거나, 상기 제1 태양 전지의 상기 제2 장변과 상기 제2 태양 전지의 상기 제2 장변이 서로 마주보는 태양 전지 패널.
  19. 삭제
  20. 삭제
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