KR102001230B1 - 태양전지모듈 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 태양전지모듈에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 태양전지셀의 공간 점유율을 높일 수 있도록 태양전지셀의 일부를 중첩되게 배치하면서, 태양전지셀들을 중첩되게 배치함에 따라 발생하는 안전성 및 구조적인 문제를 해결할 수 있는 태양전지모듈에 관한 것이다.
본 발명에 따른 태양전지모듈은 태양전지셀들을 일정 부분 중첩되게 함으로써 발전 무효 영역을 축소함과 동시에 태양전지셀의 공간 점유율을 높여 발전 효율을 높일 수 있을 뿐만 아니라, 태양전지셀들이 중첩되는 부분의 간극를 줄임으로써 외력에 의한 태양전지셀의 크랙 및 파손 발생률을 현저하게 감소시켜 안정성 및 구조적인 성능을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
본 발명에 따른 태양전지모듈은 태양전지셀들을 일정 부분 중첩되게 함으로써 발전 무효 영역을 축소함과 동시에 태양전지셀의 공간 점유율을 높여 발전 효율을 높일 수 있을 뿐만 아니라, 태양전지셀들이 중첩되는 부분의 간극를 줄임으로써 외력에 의한 태양전지셀의 크랙 및 파손 발생률을 현저하게 감소시켜 안정성 및 구조적인 성능을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
Description
본 발명은 태양전지모듈에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 태양전지셀의 공간 점유율을 높일 수 있도록 태양전지셀의 일부를 중첩되게 배치하면서, 태양전지셀들을 중첩되게 배치함에 따라 발생하는 안전성 및 구조적인 문제를 해결할 수 있는 태양전지모듈에 관한 것이다.
태양전지는 광전 변환 효과를 이용하여 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하는 것으로, 한 개의 태양전지는 대략 수 와트(W) 내외의 작은 전력을 생산한다. 따라서 원하는 출력을 얻기 위해서는 여러 개의 태양전지를 일정 패턴으로 배치 및 정렬시키고, 직렬 또는 병렬로 연결한 후 방수 처리한 형태의 태양전지모듈을 사용한다.
태양전지 모듈은 일반적으로 전면에 유리가 위치하고, 후면에는 EVA 시트가 배치되며, 스트링 라인이 설치된다. 또한, 셀 뒷면에는 셀을 보호하기 위한 EVA와 백시트(Backsheet)가 놓이고 라미네이션 공정이 진행된다. 라미네이션이 끝난 모듈은 외부로 전기를 추출하기 위한 배선이 포함된 정션박스를 부착하고 모듈의 설치를 용이하게 하거나 보호를 위한 프레임을 부착하는 공정이 진행된다.
상기와 같은 종래의 태양전지 모듈에 있어서, 태양전지에 의해 발전된 전력을 외부로 출력하기 위해서는 태양전지에 형성된 버스바 및 인터커넥션 리본과, 리드선을 통해 태양전지 모듈의 외부로 취출하는 방법이 이용된다.
그러나, 종래의 태양전지 모듈은 복수의 태양전지를 서로 직렬 연결하기 위해 일 측의 태양전지의 양극에 인터커넥션 리본의 일 단을 부착하고, 인접하는 타 측 태양전지의 음극에 인터커넥션 리본의 타 단을 부착하는 구조이므로 인터커넥션 리본의 설치를 위한 영역 즉, 태양전지와 태양전지 사이에 이격거리가 존재하게 되므로 발전에 기여하지 않는 무효 면적 부분이 발생하며, 이러한 무효 면적 부분으로 인해 태양전지의 점유율이 낮아지는 문제점이 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해 종래에는 태양전지셀을 서로 중첩되게 배치한 구조가 제안된 바 있으나, 이러한 종래의 구조는 하측에 위치하는 태양전지셀의 전면에 형성된 버스바 전극, 인터커넥션 리본, 상측에 위치하는 태양전지셀의 후면에 형성된 버스바 전극의 두께에 의해 중첩된 부분에 비교적 큰 간극가 발생하므로 충격이나 압력 등의 외력이 작용시 태양전지셀이 쉽게 파손되거나 크랙이 발생하는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제를 해결하기 위한 것으로서, 태양전지셀들 간의 간격을 감소 및 태양전지셀의 공간 점유율을 높이기 위해 태양전지셀들을 중첩되게 배치한 태양전지모듈에 있어서, 태양전지셀들 간의 간극에 의한 크랙, 파손 등의 구조적인 문제를 해결할 수 있는 태양전지모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 태양전지모듈은 전면에 복수의 핑거 전극 및 상기 핑거 전극들을 연결하는 전면 버스바 전극이 형성되고, 후면에는 후면 버스바 전극이 형성되며, 상기 전면 버스바 전극의 연장방향을 따라 서로 인접되게 배치되는 복수의 태양전지셀과, 일 측 태양전지셀의 전면 버스바 전극과 타 측 태양전지셀의 후면 버스바 전극을 접속시키는 인터커넥션 리본을 포함하는 태양전지모듈에 있어서, 상기 태양전지셀들은 일 측 태양전지셀의 전면 가장자리에 타 측 태양전지셀의 후면 가장자리 일부가 중첩되게 배치되고, 상기 전면 버스바 전극의 양측 단부 중 적어도 어느 일 측 단부는 태양전지셀의 가장자리로부터 일정 길이 제거되며, 상기 태양전지셀의 전면에는 일정 길이 제거된 일 측 상기 전면 버스바 전극의 단부로부터 상기 태양전지셀의 가장자리 측을 향해 각각 분기되도록 소정길이 연장된 한 쌍의 분기 버스바 전극이 형성되고, 상기 분기 버스바 전극들 사이의 태양전지셀에는 상기 인터커넥션 리본이 일부분 인입될 수 있도록 하방으로 소정깊이 인입된 인입홈 또는 상기 인터커넥션 리본이 통과할 수 있게 상하를 관통하는 관통홀이 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 태양전지셀의 후면 버스바 전극은 상기 태양전지셀의 가장자리로부터 일정길이 제거되고, 상기 후면 버스바 전극을 제외한 상기 태양전지셀의 후면에는 상기 후면 버스바 전극의 두께보다 두꺼운 알루미늄층이 형성되며, 상기 알루미늄층은 상기 태양전지 후면 가장자리부터 상기 후면 버스바 전극 방향으로 일부 영역 또는 상기 태양전지 후면 가장자리부터 상기 후면 버스바 전극 단부 사이의 영역이 상기 후면 버스바 전극의 두께와 같거나 얇게 형성되거나, 제거된 것을 특징으로 한다.
상기 후면 버스바 전극의 두께와 같거나 얇게 형성되거나, 제거된 영역에는 상기 인터커넥션 리본이 일부분 인입될 수 있도록 하방으로 소정깊이 인입되는 인입홈 또는 관통홀이 형성된 것을 특징으로 한다.
일 측 태양전지셀의 전면 가장자리에는 상측에 위치하는 타 측의 태양전지셀의 후면 가장자리를 지지하는 지지부;가 더 구비된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 태양전지모듈은 태양전지셀들을 일정 부분 중첩되게 함으로써 발전 무효 영역을 축소함과 동시에 태양전지셀의 공간 점유율을 높여 발전 효율을 높일 수 있을 뿐만 아니라, 태양전지셀들이 중첩되는 부분의 간극를 줄임으로써 외력에 의한 태양전지셀의 크랙 및 파손 발생률을 현저하게 감소시켜 안정성 및 구조적인 성능을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 태양전지모듈의 일부분을 나타낸 평면도.
도 2는 도 1에 도시된 본 발명의 일 실시 예에 따른 태양전지모듈의 분리사시도.
도 3은 지지부가 더 구비된 태양전지모듈의 분리사시도.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 태양전지모듈의 분리사시도.
도 5는 지지부가 더 구비된 태양전지모듈의 분리사시도.
도 6은 도 4 및 도 5의 태양전지셀 표면에 분기 버스바 전극이 형성된 구조를 나타낸 정면도.
도 7은 본 발명의 제2실시 예에 따른 태양전지모듈의 사시도.
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 태양전지모듈의 태양전지셀에 관통홀이 형성된 구조를 나타낸 사시도.
도 9는 도 8의 태양전지셀들이 중첩되게 설치된 상태를 나타낸 단면도.
도 10은 본 발명의 태양전지모듈에 적용되는 태양전지셀의 전면에 형성된 전면 버스바 전극의 구조의 일 예를 나타낸 평면도.
도 11은 도 10에 도시된 태양전지셀의 후면에 형성된 후면 버스바 전극 구조의 일 예를 나타낸 평면도.
도 12는 본 발명의 태양전지모듈에 적용되는 태양전지셀의 전면에 형성된 전면 버스바 전극 구조의 다른 예를 나타낸 평면도.
도 13은 도 12에 도시된 태양전지셀의 후면에 형성된 후면 버스바 전극 구조의 다른 예를 나타낸 평면도.
도 14는 본 발명의 태양전지모듈에 적용되는 태양전지셀의 전면에 형성된 전면 버스바 전극 구조의 또 다른 예를 나타낸 평면도.
도 15은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 태양전지모듈에 적용되는 태양전지셀의 후면을 확대하여 나타낸 사시도.
도 16은 도 15에 도시된 태양전지셀의 후면을 나타낸 평면도.
도 17은 도 15 및 도 16에 도시된 태양전지셀의 설치구조를 나타낸 사시도.
도 18은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 태양전지모듈에 적용되는 태양전지셀의 후면을 확대하여 나타낸 사시도.
도 19는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 태양전지모듈에 적용되는 태양전지셀의 후면을 나타낸 평면도.
도 20은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 태양전지모듈에 적용되는 태양전지셀의 후면을 나타낸 평면도.
도 21은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 태양전지모듈에 적용되는 태양전지셀의 후면을 나타낸 평면도.
도 22는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 태양전지모듈에 적용되는 태양전지셀의 후면을 나타낸 평면도.
도 23은 태양전지셀에 형성되는 관통홀의 일 실시 예를 나타낸 평면도.
도 24는 태양전지셀에 형성되는 관통홀의 다른 실시 예를 나타낸 평면도.
도 25는 태양전지셀에 형성되는 관통홀의 다른 실시 예를 나타낸 평면도.
도 26은 태양전지셀에 형성되는 관통홀의 다른 실시 예를 나타낸 평면도.
도 27은 태양전지셀에 형성되는 관통홀의 다른 실시 예를 나타낸 평면도.
도 2는 도 1에 도시된 본 발명의 일 실시 예에 따른 태양전지모듈의 분리사시도.
도 3은 지지부가 더 구비된 태양전지모듈의 분리사시도.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 태양전지모듈의 분리사시도.
도 5는 지지부가 더 구비된 태양전지모듈의 분리사시도.
도 6은 도 4 및 도 5의 태양전지셀 표면에 분기 버스바 전극이 형성된 구조를 나타낸 정면도.
도 7은 본 발명의 제2실시 예에 따른 태양전지모듈의 사시도.
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 태양전지모듈의 태양전지셀에 관통홀이 형성된 구조를 나타낸 사시도.
도 9는 도 8의 태양전지셀들이 중첩되게 설치된 상태를 나타낸 단면도.
도 10은 본 발명의 태양전지모듈에 적용되는 태양전지셀의 전면에 형성된 전면 버스바 전극의 구조의 일 예를 나타낸 평면도.
도 11은 도 10에 도시된 태양전지셀의 후면에 형성된 후면 버스바 전극 구조의 일 예를 나타낸 평면도.
도 12는 본 발명의 태양전지모듈에 적용되는 태양전지셀의 전면에 형성된 전면 버스바 전극 구조의 다른 예를 나타낸 평면도.
도 13은 도 12에 도시된 태양전지셀의 후면에 형성된 후면 버스바 전극 구조의 다른 예를 나타낸 평면도.
도 14는 본 발명의 태양전지모듈에 적용되는 태양전지셀의 전면에 형성된 전면 버스바 전극 구조의 또 다른 예를 나타낸 평면도.
도 15은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 태양전지모듈에 적용되는 태양전지셀의 후면을 확대하여 나타낸 사시도.
도 16은 도 15에 도시된 태양전지셀의 후면을 나타낸 평면도.
도 17은 도 15 및 도 16에 도시된 태양전지셀의 설치구조를 나타낸 사시도.
도 18은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 태양전지모듈에 적용되는 태양전지셀의 후면을 확대하여 나타낸 사시도.
도 19는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 태양전지모듈에 적용되는 태양전지셀의 후면을 나타낸 평면도.
도 20은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 태양전지모듈에 적용되는 태양전지셀의 후면을 나타낸 평면도.
도 21은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 태양전지모듈에 적용되는 태양전지셀의 후면을 나타낸 평면도.
도 22는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 태양전지모듈에 적용되는 태양전지셀의 후면을 나타낸 평면도.
도 23은 태양전지셀에 형성되는 관통홀의 일 실시 예를 나타낸 평면도.
도 24는 태양전지셀에 형성되는 관통홀의 다른 실시 예를 나타낸 평면도.
도 25는 태양전지셀에 형성되는 관통홀의 다른 실시 예를 나타낸 평면도.
도 26은 태양전지셀에 형성되는 관통홀의 다른 실시 예를 나타낸 평면도.
도 27은 태양전지셀에 형성되는 관통홀의 다른 실시 예를 나타낸 평면도.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 태양전지모듈에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1 내지 도 3에는 본 발명에 따른 태양전지모듈(1)이 도시되어 있다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 태양전지모듈(1)은 복수의 태양전지셀(100)과, 지지부(140)와, 인터커넥션 리본(150)과, 태양전지셀(100)의 전면 측을 보호하기 위한 투명기판(일 예로, 강화유리)과, 태양전지셀(100)을 감싸도록 배치되는 상부 보호층 및 하부 보호층과, 하부 보호층 하부에 배치되는 백시트 및 프레임(5)을 포함하여 구성된다.
태양전지셀(100) 각각은 전면 버스바 전극(111)의 연장방향을 따라 일 측 태양전지셀(100)의 가장자리 전면 일정 영역과 타 측 태양전지셀(100)의 가장자리 후면 일정 영역이 중첩되게 배치된다.
태양전지셀(100)의 전면에는 핑거 전극(101) 및 전면 버스바 전극(111)이 형성되고, 후면에는 전면 버스바 전극(111)과 대응되는 위치에 전면 버스바 전극(111)의 연장 방향과 나란한 방향으로 후면 버스바 전극(미도시)이 형성된다.
핑거 전극(101)은 태양전지셀(100)의 전면에 서로 소정 간격 이격되게 복수가 배치되되, 핑거 전극(101)들 중에서 외곽에 위치하는 핑거 전극(101)은 태양전지셀(100)의 가장자리로부터 내측으로 일정 거리 이격되게 형성된다.
전면 버스바 전극(111)은 태양전지셀(100)의 전면에 가로방향 또는 세로방향으로 가로지르도록 상세하게는 핑거 전극(101)의 연장 방향과 교차 또는 직교하는 방향으로 연장 및 복수가 서로 이격되게 배치되고, 태양전지셀(100)의 전면에 형성된 핑거 전극(101)들을 연결한다. 전면 버스바 전극(111)은 도시된 바와 같이 일정한 폭을 갖도록 연속적으로 형성될 수도 있고, 불연속적으로 형성될 수도 있다.
후면 버스바 전극(미도시)은 태양전지셀(100)의 후면에 전면 버스바 전극(111)과 나란한 방향으로 형성된다. 후면 버스바 전극 또한 연속적으로 형성될 수도 있고 불연속적으로 형성될 수도 있다. 그리고, 태양전지셀(100)의 전면 버스바 전극(111) 및 후면 버스바 전극은 각각 2개 내지 30개까지 선택적으로 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 태양전지모듈(1)의 태양전지셀(100)들은 도시된 바와 같이 일 측 태양전지셀(100)의 하단 측 가장자리 일정 영역이 인접하는 타 측 태양전지셀(100)의 상단 측 가장자리 일정 영역에 겹치도록 배치되되, 서로 겹쳐지는 부분의 폭은 0.1mm 내지 2mm 이내로 하는 것이 바람직하다.
인터커넥션리본(150)은 일 측 태양전지셀(100)의 전면 버스바 전극(111)과 타 측 태양전지셀(100)의 후면 버스바 전극을 접속시키도록 일 측 태양전지셀(100)의 전면 버스바 전극(111)과 타 측 태양전지셀(100)의 후면 버스바 전극 사이에 배치된다.
인터커넥션 리본(150)은 하측에 위치하는 태양전지셀(100)의 전면 버스바 전극(111)의 상부에 접하도록 배치되고, 상측에 위치하는 태양전지셀(100)의 후면 버스바 전극은 인터커넥션 리본(150)의 상부에 접하도록 배치된다.
본 발명에 따른 태양전지모듈은 라미네이션 공정시 경사지게 설치된 태양전지셀(100)의 후면과 하부 보호층 사이에 발생하는 공간부 즉, 틈에 하부 보호층이 진입되게 함으로써 태양전지셀(100)의 중앙 영역에 작용하는 충격이나 하중 등의 외력에 의한 크랙 발생 및 파손 발생을 예방할 수 있다.
상부 및 하부 보호층은 통상 알려진 물질이 사용될 수 있고, PO(Poly Olefin), EVA(Ethylene vinyl acetate) 등을 적용할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 태양전지모듈은 도 3에 도시된 바와 같이 지지부(140)를 더 구비할 수 있다.
지지부(140)는 도 3에 도시된 바와 같이 서로 중첩되게 배치되어 태양전지셀(100) 사이에 후술하는 인터커넥션 리본(150)이 위치하는 구조상 인터커넥션 리본(150)의 두께로 인해 일 측 태양전지셀(100)의 전면과 타 측 태양전지셀(100) 후면 상호 간 단차에 의해 상부와 하부에 위치하는 각각의 태양전지셀(100)에 작용하는 충격이나 압력 등으로 태양전지셀(100)에 크랙이 발생하거나 파손이 발생하는 것을 예방하도록 중첩되게 배치되는 일 측 태양전지셀(100)의 전면 가장자리에 상측에 위치하는 타 측의 태양전지셀(100)을 지지한다.
지지부(140)는 도시된 바와 같이 일 측 태양전지셀(100)의 전면과 타 측 태양전지셀(100)의 후면 사이에 개재되어 하측에 위치하는 일 측의 태양전지셀(100)의 전면에 대해 상측에 위치하는 타 측의 태양전지셀(100)의 후면을 지지한다.
지지부(140)는 탄성 또는 탄력을 가지면서 절연성을 갖는 소재로 형성될 수 있으며, 일 예로, 에폭시, PE, PI(Polyimide),PET, 실리콘 등을 적용할 수 있다. 또한, 지지부(140)는 코팅, 프린팅, 테이핑 등을 통해 형성할 수 있다.
또한, 지지부(140)의 두께는 상부와 하부 태양전지셀(100)의 단차에 해당하는 인터커넥션 리본(150)의 두께와 동일하게 형성되어 상부, 하부 태양전지셀(100)간 단차가 발생하지 않도록 하는 것이 크랙이나 구조적으로 가장 이상적이나, 경우에 따라 상측, 하측 태양전지셀(100) 상호간 단차의 0.2배 내지 1.5배 이내가 가장 바람직하며, 그 폭은 최대 2mm 이내가 바람직하다.
한편, 본 발명에 따른 태양전지모듈의 태양전지셀(100)에 형성된 전면 버스바 전극(111)은 도 4 내지 도 7에 도시된 바와 같이 양측 단부 중 적어도 어느 일 측 단부가 태양전지셀(100)의 가장자리로부터 일정 길이 제거되고, 태양전지셀(100)의 전면에는 일정 길이 제거된 일 측 전면 버스바 전극(111)의 단부로부터 태양전지셀(100)의 가장자리 측을 향해 각각 분기되도록 소정길이 연장된 한 쌍의 분기 버스바 전극(115)이 형성된다.
도 4 내지 도 7을 참조하면, 분기 버스바 전극(115)은 전면 버스바 전극(111)이 없는 영역에 위치하는 핑거 전극(101)을 전면 버스바 전극(111)에 접속시킬 수 있게 하면서, 인터커넥션 리본(150)이 태양전지셀(100)의 전면에 안착될 수 있도록 전면 버스바 전극(111)의 단부로부터 태양전지셀(100)의 가장자리 측으로 각각 분기되도록 연장되되, 전면 버스바 전극(111)의 단부로부터 최 외곽에 위치하는 핑거 전극(101)까지 연장된다.
그리고, 분기 버스바 전극(115)은 태양전지셀(100)의 가장자리로부터 최 외곽의 핑거 전극(101)이 존재하는 0.5mm 내지 1mm 떨어진 위치까지 전면 버스바 전극(111)의 단부에서 양 갈래로 각각 분기되게 연장되며, 분기 버스바 전극(115) 상호 간 이격 간격은 인터커넥션 리본(150)의 폭에 비해 1배 내지 3배 이내로 하는 것이 바람직하다.
일 예로, 분기 버스바 전극(115) 상호 간 이격 간격은 1.4mm로 형성할 수 있고, 그 폭은 전면 버스바 전극(111) 폭의 0.1배 내지 0.7배 이내로 형성할 수 있으며, 그 길이는 1mm 내지 5mm 이내로 형성할 수 있다.
분기 버스바 전극(115)은 도시된 바와 같이 전면 버스바 전극(111)의 단부로부터 직각으로 꺾인 사각 형상으로 형성될 수도 있고, 이와 다르게 완만한 곡선 형상으로 형성될 수 있으며, 다양한 형상으로 형성될 수 있음은 물론이다.
또한, 태양전지셀(100)의 후면 버스바 전극은 하측에 위치하는 태양전지셀(100)의 전면에 중첩될 때, 단차 감소와 인터커넥션 리본(150)과 결합시 태양전지셀(100) 상호간 응력이나 텐션을 줄일 수 있도록 태양전지셀(100)의 가장자리로부터 0.5mm 내지 30mm 이내로 이격된 영역에서부터 형성될 수 있다.
본 실시 예에 따른 태양전지모듈은 도 4에 도시된 바와 같이 지지부(140)가 생략될 수도 있고, 도 5에 도시된 바와 같이 지지부(140)가 구비될 수도 있다.
본 발명에 따른 태양전지모듈의 태양전지셀(100)에는 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이 일 측 태양전지셀(100)과 타 측 태양전지셀(100)이 중첩되는 부분으로 인터커넥션 리본(150)이 통과할 수 있게 상하를 관통하는 관통홀(106)이 형성될 수 있다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 일 측 태양전지셀(100)의 전면 버스바 전극(111)의 상부에 접하도록 배치되는 인터커넥션 리본(150)은 태양전지셀(100)의 가장자리 측에 형성된 관통홀(106)을 통과하여 상측에 배치되는 타 측 태양전지셀(100)의 후면 버스바 전극에 접하도록 설치되므로 일 측과 타 측 태양전지셀(100) 상호간의 단차를 더욱 감소시킬 수 있다.
한편, 태양전지셀(100)에는 도시된 바와 같은 관통홀(106)과 같이 태양전지셀(100)의 가장자리를 완전히 제거하지 않고, 인터커넥션 리본(150)이 태양전지셀(100)의 내측으로 일정 부분만 인입될 수 있도록 하방으로 소정 깊이 인입된 인입홈 형태로 형성될 수 있음은 물론이다. 이때 인입홈의 깊이는 인터커넥션 리본(150) 두께의 최소 0.2배 이상이 바람직하다.
태양전지셀(100)에 형성되는 상술한 바와 같은 관통홀(106) 또는 인입홈은 분기 버스바 전극(115) 사이의 영역에 해당하는 웨이퍼 또는 태양전지셀(100) 기판의 일부를 기계적 또는 화학적인 에칭 공법을 이용하여 완전 또는 부분적으로 제거함으로써 형성할 수 있으며, 제거 범위는 분기 버스바 전극(115)의 이격 간격과 높이의 범위 이내로 하는 것이 바람직하다.
관통홀(106) 또는 인입홈은 도시된 바와 같이 사각 형상으로 형성될 수 있으나, 이와 다르게 반원 또는 호형, 사다리꼴, 삼각형으로 형성될 수 있다.
일 예로, 관통홀 또는 인입홈의 형상을 사각형으로 형성하는 경우, 도 23에 도시된 바와 같이 태양전지셀(100) 기판의 중앙 부분에 상하방향으로 더 긴 직사각형상의 구멍(106)이나 홈을 형성하고, 이 구멍(106) 또는 홈이 상하 방향으로 2 분할되게 태양전지셀(100) 기판을 분할함으로써 형성할 수 있다.
다른 예로, 관통홀 또는 인입홈의 형상을 반원형 또는 호형으로 형성할 경우, 도 24에 도시된 바와 같이 태양전지셀(100) 기판의 중앙 부분에 상하방향으로 더 긴 타원형상의 구멍(106a) 또는 홈을 형성하고, 이 구멍(106a) 또는 홈이 상하 방향으로 2 분할되게 태양전지셀(100) 기판을 분할함으로써 형성할 수 있다.
또 다른 예로, 관통홀 또는 인입홈의 형상을 사다리꼴 형상으로 형성할 경우, 도 25에 도시된 바와 같이 태양전지셀(100) 기판의 중앙 부분에 육각 형상의 구멍(106b) 또는 홈을 형성하고, 이 구멍(106b) 또는 홈이 상하 방향으로 2 분할되게 태양전지셀(100) 기판을 분할함으로써 형성할 수 있다.
또한, 도 26에 도시된 바와 같이 웨이퍼 또는 태양전지셀(100)의 상하 길이 중심을 기준으로 상측 중앙부분과 하측 중앙부분에 각각 관통홀(106c) 또는 인입홈을 형성하고, 태양전지셀(100)을 상하 길이 중심으로 2분할 한 후, 분할된 태양전지셀(100) 각각에 형성된 관통홀(106c) 또는 인입홈이 2분할되도록 재차 분할하여 형성할 수도 있다.
태양전지셀(100)을 짝수 개로 분할하는 경우에는 도 23 내지 도 26에 도시된 바와 같은 방식을 적용할 수 있으나, 태양전지셀(100)을 홀수 개로 분할하는 경우에는 도 27에 도시된 바와 같이 어느 일 측 관통홀 및 인입홈의 크기를 다른 관통홀 및 인입홈에 대해 1/2로 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 분할될 태양전지셀(100)의 분할 개수에 상관없이 분할될 태양전지셀(100) 각각에 관통홀 또는 인입홈이 형성될 수도 있다.
도 8 및 도 9 그리고, 도 23 내지 도 27에 도시된 바와 같이 태양전지셀(100)에 관통홀(106,106a, 106b, 106c) 또는 인입홈을 형성한 경우에는 인터커넥션 리본(150)이 태양전지셀(100)의 가장자리 측을 완전히 관통하거나 태양전지셀(100)의 가장자리 내측으로 일정 부분 인입됨으로써 중첩되게 배치되는 하측 태양전지셀(100)의 전면과 상측 태양전지셀(100)의 후면 사이의 단차를 감소시킬 수 있다. 이는 전면 버스바 전극(111)이 형성되나 관통홀(106,106a, 106b, 106c) 또는 인입홈이 형성되지 않는 종래 태양전지셀의 구조에 비해 관통홀(106,106a, 106b, 106c) 또는 인입홈 깊이 만큼의 단차를 더 감소시킬 수 있는 효과를 가진다.
도 23 내지 도 27에 도시된 관통홀(106,106a, 106b, 106c) 또는 인입홈은 웨이퍼에서 형성될 수도 있으나, 태양전지셀(100)에서도 형성될 수 있다.
한편, 본 발명의 태양전지모듈은 태양전지셀(100)들이 전면 버스바 전극의 연장방향을 따라 일정 부분 중첩된 구조를 형성하기 위해 통상적인 크기를 갖는 기존의 단결정 또는 다결정 태양전지셀(이하, 원본 '태양전지셀'이라 함)을 하나씩 중첩되게 설치한 구조를 적용할 수도 있으나, 기존 사이즈의 태양전지셀에서 복수로 분할된 태양전지셀(100)들을 중첩되게 설치한 구조를 적용할 수도 있다.
일 예로, 태양전지셀(100)은 통상적인 사이즈를 갖는 다결정 태양전지셀의 길이 방향 중심을 기준으로 전면 버스바 전극(111)의 연장방향과 직교하는 방향을 따라 2개로 분할하여 형성할 수 있다.
이를 위해 원본 태양전지셀(100)의 전면에는 도 10에 도시된 바와 같이 상하 방향으로 이격되는 2개의 독립된 전면 전극패턴(핑거 전극(101), 전면 버스바 전극(111))이 형성된다. 그리고, 전면 버스바 전극(111)의 양측 단부 중 적어도 어느 일 측 단부는 전면 버스바 전극(111)의 단부가 일정 부분 형성되지 않고, 전면 버스바 전극(111)의 단부에 태양전지셀(100)의 가장자리 측으로 각각 분기되도록 연장된 분기 버스바 전극(115)이 형성된 것을 적용한다.
그리고, 원본 태양전지셀(100)의 후면에는 도 11에 도시된 바와 같이 전면 버스바 전극(111)과 대응되는 위치에 전면 버스바 전극(111)의 연장 방향과 나란하게 후면 버스바 전극(121)이 형성된 것을 적용한다. 이때, 후면 버스바 전극(121) 또한 전면 버스바 전극(111)의 패턴과 같이 불연속적으로 형성된다.
상술한 바와 같은 원본 태양전지셀(100)을 2개로 분할한 후, 분할된 태양전지셀 중 분기 버스바 전극(115)이 형성된 태양전지셀(100)의 가장자리 상측에 분기 버스바 전극(115)이 형성되지 않은 태양전지셀(100)의 가장자리를 중첩되게 배치함으로써 본 발명에 따른 태양전지모듈을 구현할 수 있다.
한편, 도시된 예에서는 원본 태양전지셀(100)을 2개로 분할한 구조를 적용하였으나, 도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이 4개의 전극패턴이 각각 독립적으로 형성된 태양전지셀(100)을 동일한 폭을 갖는 4개의 태양전지셀(100)로 분할하고, 분기 버스바 전극(115)이 있는 태양전지셀(100)의 가장자리에 분기 버스바 전극(115)이 없는 태양전지셀(100)의 가장자리를 중첩되게 배치함으로써 본 발명에 따른 태양전지모듈을 구현할 수 있다.
이 경우, 태양전지셀(100)의 전면에는 전면 버스바 전극(111)이 길이방향을 따라 4개로 분할되게 불연속적으로 형성되고, 이 전면 버스바 전극(111)의 양측 단부 중에서 적어도 어느 일 측의 단부에 분기 버스바 전극(115)이 각각 형성되며, 후면에도 전면 버스바 전극(111)과 같이 후면 버스바 전극(121)이 길이방향을 따라 4개로 분할되게 불연속적으로 형성된다.
도시된 바와 같이 통상적인 사이즈로 제조되는 기존의 원본 태양전지셀을 복수로 분할하고, 이 분할된 태양전지셀(100)들 중첩하여 인터커넥션 리본(150)을 통해 직렬 접속시키는 구조는 기존 태양전지모듈보다 높은 태양전지셀(100)의 점유율을 통해 출력을 향상시킬 수 있으며, 분기 버스바 전극(115), 지지부(140), 관통홀(106), 인입홈 등을 통하여 상/하부 태양전지셀(100) 상호간 단차를 줄여 크랙 등을 방지할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 태양전지모듈에 사용되는 태양전지셀(100)은 전면 버스바 전극(111)이 연속적으로 형성되되 도 14에 도시된 바와 같이 폭이 일부 영역(111a)에서 좁아지게 형성될 수도 있으며, 이와 같이 폭이 좁아지는 일부 영역(111a)은 전면 버스바 전극(111)의 길이방향을 따라 설정된 간격마다 복수가 형성될 수도 있다. 또한, 일부 영역에서 폭이 좁아지는 전면 버스바 전극(111a)의 경우, 폭이 좁아지기 전의 전면 버스바 전극(111)의 폭 내에서 복수 개가 나란하게 형성될 수도 있다.
본 발명에 따른 태양전지모듈은 15 내지 도 18에 도시된 바와 같이 태양전지셀(100)의 후면 버스바 전극(121)이 태양전지셀(100)의 가장자리로부터 일정 길이 제거 또는 일정 길이만큼 형성되지 않고, 후면 버스바 전극(121)을 제외한 태양전지셀(100)의 후면에는 후면 버스바 전극(121)의 두께보다 두꺼운 알루미늄층(130)이 형성된 구조를 적용할 수 있다.
상기 알루미늄층(130)에는 후면 버스바 전극(121)의 단부와 태양전지셀(100)의 가장자리 사이의 일정 영역에 후면 버스바 전극(121)의 두께와 같거나 얇게 형성되거나, 알루미늄층(130)이 완전 제거된 인입부(121a)가 형성될 수 있다.
일 예로, 상기 알루미늄층(130)에는 도 15 및 도 16에 도시된 바와 같이 태양전지 후면 가장자리부터 후면 버스바 전극(121) 단부 사이에 해당하는 일정 영역에 후면 버스바 전극(121)의 두께와 같거나 얇은 두께를 갖는 인입부(121a)가 형성될 수 있으며, 이와 다르게 태양전지셀(100)의 표면이 외부로 노출되게 알루미늄층(130)이 모두 제거된 형태의 인입부(미도시)가 형성될 수도 있다.
상기와 같은 인입부(121a)에 의해 태양전지(100)를 도 17에 도시된 바와 같이 중첩되게 배치할 시 인터커넥션 리본(150)이 태양전지셀(100)의 후면 내측으로 일정 깊이 인입되므로 인터커넥션 리본(150)의 두께로 인한 하측과 상측 태양전지셀(100) 사이의 단차를 감소시킬 수 있다.
또 다른 예로, 상기 알루미늄층(130)에는 도 18에 도시된 바와 같이 태양전지셀(100)의 후면 가장자리부터 후면 버스바 전극(121)의 단부와 이격되도록 후면 버스바 전극(121) 방향으로 일정 영역까지 후면 버스바 전극(121)과 같거나 얇은 두께를 가지는 인입부(121a)가 형성될 수 있으며, 이와 다르게 태양전지셀(100)의 표면이 외부로 노출되게 해당 영역의 알루미늄층(130)이 모두 제거된 구조의 인입부(미도시)가 형성될 수도 있다. 상술한 바와 같이 후면 버스바 전극(121)의 두께와 대응되거나 얇게 또는 완전 제거되어 형성되는 인입부(121a)의 폭은 태양전지셀(100) 앞쪽의 전면 버스바 전극(111)의 폭에 대응되게 형성된다.
한편, 상기의 인입부(121a)는 도 15 내지 도 18를 참조하여 설명한 바와 같이 후면 버스바 전극(121)의 두께와 같거나 얇게 형성하거나, 태양전지셀(100)의 표면이 노출되게 태양전지셀(100)에 형성된 알루미늄층(130)을 모두 제거한 구조로 형성할 수도 있으나, 도 19에 도시된 바와 같이 후면 버스바 전극(121)으로부터 일정 거리 이격된 지점으로부터 일정 영역에 해당하는 알루미늄층(130)뿐만 아니라 알루미늄층 하부의 태양전지셀(100) 일부를 제거한 인입홈(미도시) 구조 또는 태양전지셀(100) 전체를 관통하도록 전체를 제거한 관통홀(121b) 구조로 형성할 수도 있다. 즉, 인입부(121a)가 형성되는 영역에 대응되는 태양전지셀(100) 영역을 일부 제거하거나 모두 제거하여 형성할 수 있다.
또한, 후면 버스바 전극(121)의 두께와 대응되거나 얇게 또는 제거된 알루미늄층(143)의 인입부(121a)는 도 20에 도시된 바와 같이 태양전지셀(100)을 2개로 분할하는 경우 태양전지셀(100)의 중앙 측에 후면 버스바 전극(121)의 단부와 연속되도록 형성할 수도 있고, 도 21에 도시된 바와 같이 태양전지셀(100)의 중앙 측에 후면 버스바 전극(121)의 단부와 각각 이격되게 형성할 수도 있다.
또한, 후면 버스바 전극(121)의 두께와 대응되거나 얇게 또는 제거된 알루미늄층(130)의 인입부(121a)는 도 22에 도시된 바와 같이 태양전지셀(100)을 4개로 분할하는 경우 불연속적으로 형성된 후면 버스바 전극(121)의 각 단부와 연속되거나 도 19에 도시된 바와 같이 후면 버스바 전극(121)의 각 단부로부터 일정 거리 이격되게 형성할 수도 있다.
또한, 도 20 내지 도 22에는 후면 버스바 전극과 연속되게 또는 이격되도록 알루미늄층의 일부를 제거하여 형성한 인입부(121a)를 적용하였으나, 인입부(121a)에 대응되는 영역에는 도 19를 참조하여 설명한 바와 같이 태양전지셀(100)의 일부를 제거하여 인입홈(미도시)을 형성하거나 태양전지셀(100)을 관통하도록 형성되는 관통홀(121b)을 적용할 수 있음은 물론이다.
이상에서 설명한 본 발명에 따른 태양전지모듈은 첨부된 도면을 참조로 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호의 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해서만 정해져야 할 것이다.
1 : 태양전지모듈
5 : 프레임
100 : 태양전지셀
101 : 핑거전극
106, 106a, 106b, 106c : 관통홀
111 : 전면 버스바 전극
115 : 분기 버스바 전극
121 : 후면 버스바 전극
121a : 인입부
121b : 관통홀
140 : 지지부
150 : 인터커넥션 리본
5 : 프레임
100 : 태양전지셀
101 : 핑거전극
106, 106a, 106b, 106c : 관통홀
111 : 전면 버스바 전극
115 : 분기 버스바 전극
121 : 후면 버스바 전극
121a : 인입부
121b : 관통홀
140 : 지지부
150 : 인터커넥션 리본
Claims (4)
- 전면에 복수의 핑거 전극 및 상기 핑거 전극들을 연결하는 전면 버스바 전극이 형성되고, 후면에는 후면 버스바 전극이 형성되며, 상기 전면 버스바 전극의 연장방향을 따라 서로 인접되게 배치되는 복수의 태양전지셀과, 일 측 태양전지셀의 전면 버스바 전극과 타 측 태양전지셀의 후면 버스바 전극을 접속시키는 인터커넥션 리본을 포함하는 태양전지모듈에 있어서,
상기 태양전지셀들은 일 측 태양전지셀의 전면 가장자리에 타 측 태양전지셀의 후면 가장자리 일부가 중첩되게 배치되고,
상기 전면 버스바 전극의 양측 단부 중 적어도 어느 일 측 단부는 태양전지셀의 가장자리로부터 일정 길이 제거되며,
상기 태양전지셀의 전면에는 일정 길이 제거된 일 측 상기 전면 버스바 전극의 단부로부터 상기 태양전지셀의 가장자리 측을 향해 각각 분기되도록 소정길이 연장된 한 쌍의 분기 버스바 전극이 형성되고,
상기 분기 버스바 전극들 사이의 태양전지셀에는 상기 인터커넥션 리본이 일부분 인입될 수 있도록 하방으로 소정깊이 인입된 인입홈 또는 상기 인터커넥션 리본이 통과할 수 있게 상하를 관통하는 관통홀이 형성되며,
상기 태양전지셀의 후면 버스바 전극은 상기 태양전지셀의 가장자리로부터 일정길이 제거되고,
상기 태양전지셀의 후면에는 상기 후면 버스바 전극의 두께보다 두꺼운 알루미늄층이 형성되며,
상기 알루미늄층은 상기 태양전지셀의 후면 가장자리부터 상기 후면 버스바 전극 단부 사이의 영역이 상기 후면 버스바 전극의 두께와 같거나 얇게 형성되거나 상기 태양전지셀의 표면이 노출되도록 제거되고,
상기 분기 버스바 전극 상호 간은 상기 인터커넥션 리본의 폭과 동일하거나 큰 폭으로 이격된 것을 특징으로 하는 태양전지모듈.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 후면 버스바 전극의 두께와 같거나 얇게 형성되거나 제거된 영역에는 상기 인터커넥션 리본이 일부분 인입될 수 있도록 하방으로 소정깊이 인입되는 인입홈 또는 관통홀이 형성된 것을 특징으로 하는 태양전지모듈.
- 제1항에 있어서,
일 측 태양전지셀의 전면 가장자리에는 상측에 위치하는 타 측의 태양전지셀의 후면 가장자리를 지지하는 지지부;가 더 구비된 것을 특징으로 하는 태양전지모듈.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020180074851A KR102001230B1 (ko) | 2018-06-28 | 2018-06-28 | 태양전지모듈 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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