KR101866309B1 - 메탈 웰딩 태양전지 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 메탈 웰딩 태양전지에 관한 것이다. 본 발명에 의한 실버페이스트 웰딩 태양전지는 일렬횡대로 늘어선 다수의 와이어 형상의 제 1 전극과, 상기 제 1 전극의 표면을 둘러싼 제 1 반도체층, 상기 제 1 반도체층 상부에 적층된 제 2 반도체층, 상기 제 2 반도체층을 접합하는 접합체 및 상기 제 1 전극과 가로지르는 방향이며 상기 제 2 반도체층 및 상기 접합체와 접합하는 것을 특징으로 한다. 또한, 면상구조에 한정되지 않는 태양전지를 제조함으로써 방향에 따른 광량의 제약과 상부전극을 투명전극으로 사용하는 제약을 극복할 수 있어 제조원가가 낮으면서도 고효율의 태양전지를 제공한다.
Description
본 발명은 태양전지 제조에 관한 것으로, 와인딩 와이어를 이용한 태양전지에 관한 것이다.
태양전지 세계시장은 벌크실리콘 기반의 태양전지가 95% 이상을 차지하고 있으며, 주로 대규모 태양광 발전시설에 이용되고 있다. 하지만, 태양전지가 사용될 수 있는 제품의 범위는 대규모 태양광 발전에서부터 소형 전자기기에 이르기까지 매우 다양하기 때문에, 건물 외벽 또는 유리창호와 같은 건자재 용도 및 이동발전 용도 등에도 적합한 태양전지까지 용도 맞춤형 태양전지 기술개발이 필요하다.
태양 에너지와 같은 무공해 청정 에너지를 석탄, 석유 등의 화학 연료 대신 새로운 에너지원으로 이용하려는 연구는 전세계적으로 활발히 진행되고 있다. 이 중 태양전지는 태양 에너지를 직접 전기 에너지로 전환시키는 장치이다. 태양전지의 원리를 설명하자면, p형과 n형의 반도체를 접합시킨 구조를 갖는 pn접합형 반도체인 태양 전지를 광에 노출시키면 전자와 정공이 생성되고, 이렇게 생성된 전자와 정공이 전극으로 이동하며 기전력이 발생되어 광발전이 일어나게 된다. 이러한 태양전지는 그 소재에 따라 크게 실리콘계 태양전지 및 화합물 반도체계 태양전지로 나눌 수 있다.
실리콘계 태양전지는 주로 건식 태양전지라 불리우는 단결정 실리콘이 주로 사용되고 있는데, 가장 큰 장점은 박막형 태양전지로 제조될 수 있다는 것이다. 그러나 가격면에서 항공, 우주산업 같은 경우가 아니면 경쟁력을 갖추지 못한면이 있다. 따라서 상대적으로 제조원가가 저렴한 비정질 실리콘계 태양전지 또는 다결정질 실리콘계 태양전지의 사용이 증가하고 있는 실정이지만, 단결정 실리콘에 비하여 광전환효율이 낮은 단점이 있다. 또한, 장시간 빛에 노출되면 특성열화현상이 나타나서 시간이 갈수록 효율이 저하되며 고밀도 태양전지 모듈을 제조하는데 용이하지 않은 문제점이 있다.
또한, 태양전지를 제조하기 위해서는 제 1 및 제 2 전극과 각각의 전극이 연결된 반도체층, 태양전지의 반사율을 낮추기 위한 반사방지막층(passivation)이 필요하다. 태양광 수광량을 높이기 위하여 상부에 형성하는 제 2 전극은 주로 투명전극인 ITO를 사용하는데, 투명전극은 금속에 비하여 저항이 높고 제조원가가 비싸다. 따라서 태양전지의 제조원가를 상승시키는 요인이다. 또한, 반사 방지막 형성 공정은 태양전지의 반사율을 낮추기 위한 방법으로 텍스쳐된 웨이퍼 표면에 얇은 막을 증착하는 공정으로, 반사방지막의 재료의 굴절률(n)과 두께에 따라서 빛의 반사도나 흡수도가 달라지므로 적절한 두께로 증착하는 공정 기술이 필요하다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 면상구조에 한정되지 않는 태양전지를 제조함으로써 방향에 따른 광량의 제약과 상부전극을 투명전극으로 사용하는 제약을 극복할 수 있어 제조원가가 낮으면서도 고효율의 태양전지를 제공한다.
본 발명은 메탈 웰딩 태양전지에 관한 것이다. 본 발명의 메탈 웰딩 태양전지는 일렬횡대로 늘어선 다수의 와이어 형상의 제 1 전극; 상기 제 1 전극의 표면을 둘러싼 제 1 반도체층; 상기 제 1 반도체층 상부에 적층된 제 2 반도체층; 상기 제 2 반도체층을 접합하는 실버페이스트; 및 상기 제 1 전극과 가로지르는 방향이며 상기 제 2 반도체층 및 상기 실버패이스트와 접합하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 제 1 반도체층의 상부에 위치하는 인트린직 실리콘층을 포함한다.
또한, 상기 제 2 전극은 실버페이스트인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 메탈 웰딩 태양전지는 면상형태의 기판을 사용하지 않고, 와이어를 사용하여 반사 방지막 및 투명전극을 사용하지 않아도 되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 메탈 웰딩 태양전지 기본셀을 도시한 사시도이다.
도 2내지 도 3은 본 발명에 따른 메탈 웰딩 태양전지 단면도이다.
도 2내지 도 3은 본 발명에 따른 메탈 웰딩 태양전지 단면도이다.
본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 구성은 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 메탈 웰딩 태양전지에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 메탈 웰딩 태양전지 기본셀을 도시한 사시도이다.
롤러에 감긴 메탈 와이어를 제 1 전극(112)으로 사용한 태양전지 기본셀은 다수의 메탈와이어로 이루어진다. 메탈와이어는 구리(Cu) 또는 티타늄(Ti)을 사용할 수 있다. 다음으로, 제 1 전극(112)의 표면에 증착된 다수의 반도체층이 형성된다. 다수의 반도체층은 도시된 바와 같이 P타입 실리콘층(120), N타입 실리콘층(124)으로 적층될 수 있고, 도시되지는 않았으나 P타입 실리콘층(120), 인트린직 실리콘층(122), N타입 실리콘층(124)이 차례로 적층될 수 도 있다. 다음으로, 각각의 반도체층이 적층된 메탈와이어를 이어붙여 태양전지 기본셀을 형성하는데, 각각의 N타입 실리콘층(124)은 실버페이스트(126)로 용접한다. 용접된 실버페이스트(126)는 제 1 전극(122)과 평행하며, 이러한 실버페이스트(126)와 접촉되고 제 1 전극(122)과 수직인 방향으로 제 2 전극(128)이 적층된다.
도 2내지 도 3은 본 발명에 따른 메탈 웰딩 태양전지 단면도이다.
도시된 바와 같이, 전도성 물질이며, 와이어 형태의 제 1 전극(112)은 P타입 실리콘층(120)과 접촉하며 P타입 실리콘층(120)은 상부에 인트린직 실리콘층(122)을 포함하거나 또는 바로 N타입 실리콘층(124)을 적층할 수 있다. N타입 실리콘층(124)은 제 2 전극(128)과 접촉한다. 도시된 바와 같이 각각의 제 1 전극(112)의 둘레를 따라 적층된 N타입 실리콘층(124)은 각각 실버페이스트(126)로 용접된다. 따라서 사용되는 환경에 제약 없이 원하는 태양전지 사이즈를 제작할 수 있는 장점이 있다. 다음으로, 제 1 전극(112)의 방향을 가로지르는 방향으로 실버페이스트(126) 및 실버페이스트(126)로 각각 접합된 N타입 실리콘층(124)과 접촉하는 제 2 전극(128)이 상부에 적층된다. 제 1 전극(112)과 제 2 전극(128)이 서로 가로지르는 형상이므로, 본 발명에 따른 와이어 형상의 태양전지 집합체를 고정하는 역할을 함과 동시에 태양광을 흡수하는 개구부를 넓힐 수 있는 장점도 있다. 제 2 전극(128)은 전도성 물질로 제 1 전극(112)과 동일한 메탈와이어를 사용할 수 있으며, 또는 스크린 프린팅 방법으로 적층된 메탈층일 수도 있다. 상술한 바와 같이 제 2 전극(128)을 메탈와이어로 사용할 시에는 N타입 실리콘층(124)에 접촉하도록 실버페이스트(126) 웰딩하는 방법을 이용할 수 있다. 또는 실버페이스트(126)도 도전성을 갖기 때문에, 제 2 전극(128)을 실버페이스트(126)로 사용할 수 도 있다.
이상에서 설명된 본 발명의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그럼으로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
112 : 제 1 전극 120 : P 타입 실리콘층
122 : 인트린직 실리콘층 124 : N 타입 실리콘층
126 : 실버 페이스트 128 : 제 2 전극
122 : 인트린직 실리콘층 124 : N 타입 실리콘층
126 : 실버 페이스트 128 : 제 2 전극
Claims (4)
- 제 1 방향으로 연장되는 와이어 형상의 복수의 제 1 전극;
상기 복수의 제 1 전극 표면 각각을 둘러싼 복수의 제 1 반도체층;
상기 복수의 제 1 반도체층 각각의 외측을 둘러싸는 복수의 제 2 반도체층;
상기 복수의 제 2 반도체층을 상호 접합하는 접합체; 및
상기 제 1 방향에 직교하는 제 2 방향으로 연장되고, 상기 복수의 제 2 반도체층 하부 및 상기 하부에 마주보는 상부 각각에 접합하는 복수의 제 2 전극 을 포함하고,
상기 복수의 제 2 전극 각각은,
미리 정해진 각격으로 이격되어 마련되고, 상기 복수의 제 1 전극 각각을 가로질러 태양광을 흡수하는 개구부를 형성하는 것을 특징으로 하는 메탈 웰딩 태양전지. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 반도체층의 상부에 위치하는 인트린직 실리콘층을 포함하는 것을 특징으로 하는 메탈 웰딩 태양전지. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 전극은 실버페이스트인 것을 특징으로 하는 메탈 웰딩 태양전지. - 제 1 항에 있어서,
상기 접합체는 실버페이스트 웰딩하는 것을 특징으로 하는 메탈웰딩 태양전지.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| N231 | Notification of change of applicant | ||
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| AMND | Amendment | ||
| E601 | Decision to refuse application | ||
| AMND | Amendment | ||
| X701 | Decision to grant (after re-examination) | ||
| GRNT | Written decision to grant |