KR102069731B1 - Evaluating method for solar cell, jig and apparatus for the method - Google Patents
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Abstract
본 발명은 버스바의 형태와 무관하게 정확한 성능 측정이 가능한 태양전지 셀의 성능 평가 방법에 관한 것으로, 측정 대상인 태양전지 셀의 표면을 가리지 않도록 태양전지 셀의 버스바에 탐침을 접촉하여, 태양전지 셀에서 광발전을 수행하는 전체 면적에서 광발전을 수행하는 상태에서 성능을 측정하는 전면적 발전 특성 측정 단계; 측정 대상인 태양전지 셀의 버스바에 충분한 접촉 면적으로 접촉하는 복수의 핀을 접촉하여, 측정용 핀과 버스바 사이의 접촉저항을 최소화한 상태에서 성능을 측정하는 접촉 저항 최소화 특성 측정 단계; 및 상기 전면적 발전 특성 측정 단계에서 측정된 결과와 상기 접촉 저항 최소화 특성 측정 단계에서 측정된 결과를 사용하여 상호 보정하는 보정 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 2단계의 측정을 수행한 뒤에 측정된 결과를 보정함으로써, 다양한 형태의 버스바를 구비한 모든 태양전지 셀에 대하여 정확한 성능 평가를 수행할 수 있는 효과가 있다.The present invention relates to a method for evaluating the performance of a solar cell that can accurately measure performance regardless of the shape of the bus bar. The present invention relates to a solar cell by contacting a probe with a bus bar of a solar cell so as not to cover the surface of the solar cell. A full power generation characteristic measurement step of measuring performance in a state in which photovoltaic power generation is performed in the entire area for performing photovoltaic power generation; A contact resistance minimization characteristic measuring step of contacting a plurality of pins contacting a bus bar of a solar cell to be measured with a sufficient contact area to measure performance while minimizing contact resistance between the measuring pin and the bus bar; And a correction step of mutual correction using the result measured in the full power generation characteristic measurement step and the result measured in the contact resistance minimization characteristic measurement step.
The present invention has the effect of performing accurate performance evaluation for all solar cells having various types of busbars by correcting the measured result after performing two-step measurement.
Description
본 발명은 태양전지 셀의 성능을 평가하는 방법에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 버스바의 형태에 따른 영향을 최소화하여 더욱 정확하게 태양전지 셀의 성능을 평가하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for evaluating the performance of a solar cell, and more particularly, to a method for evaluating the performance of a solar cell more accurately by minimizing the influence of the shape of a bus bar.
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. 이러한 태양 전지에서는 다양한 층 및 전극을 설계에 따라 형성하는 것에 의하여 제조될 수 있고, 다양한 층 및 전극의 설계에 따라 태양 전지 효율이 결정될 수 있다.As the recent depletion of existing energy resources such as oil and coal is expected, interest in alternative energy to replace them is increasing. Among them, solar cells are in the spotlight as next-generation cells that convert solar energy into electrical energy. In such a solar cell can be manufactured by forming a variety of layers and electrodes according to the design, the solar cell efficiency can be determined according to the design of the various layers and electrodes.
태양 전지가 원하는 특성 및 효율을 구비하는지 여부는 다양한 측정장치를 이용하여 판단될 수 있으며, 이 중에서 태양 전지의 전류(I)를 측정하는 측정장치를 이용하여 태양 전지의 특성 등을 판단하는 방법이 널리 사용되고 있다. 일반적으로 태양 전지 셀의 표면에는 생산된 전기를 외부에 원활하게 전달하기 위한 금속 패턴이 형성되며, 이중에서 상대적으로 폭이 넓은 금속패턴을 버스바(bus-bar)로 부르고, 버스바에서 얇게 퍼진 금속패턴을 핑거바(finger-bar)로 부른다. 태양전지 셀의 전류를 측정하는 측정장치는, 정확한 측정을 위하여 태양 전지 셀의 버스바를 따라서 길게 연장되는 바 형상의 구조(이하 측정용 바)를 포함한다. 측정장치의 측정용 바에는 태양 전지 셀의 버스바를 따라 일정 간격을 두고 복수 개의 측정 핀이 장착된다. 태양 전지 셀은 복수의 버스바를 포함하는 것이 일반적이므로, 각 버스바에 설치되는 복수의 측정용 바를 사용하게 된다. 이 상태에서 광을 입사시켜 광의 입사에 따라 발생되는 전류를 측정하고, 각 측정용 바에 구비된 복수 핀 중에서 일부 핀에 소정의 전압을 인가하고 다른 핀에서 전류를 검출하여 전압에 따른 전류 특성을 측정하여 다이오드 특성을 측정한다.Whether or not the solar cell has the desired characteristics and efficiency can be determined using various measuring apparatuses, and among these, a method of determining the characteristics of the solar cell using the measuring apparatus measuring current (I) of the solar cell is It is widely used. In general, a metal pattern is formed on the surface of the solar cell to smoothly transfer the generated electricity to the outside. Among them, a relatively wide metal pattern is called a bus-bar, and is thinly spread on the bus bar. The metal pattern is called a finger-bar. The measuring device for measuring the current of the solar cell includes a bar-shaped structure (hereinafter, the measuring bar) that extends long along the bus bar of the solar cell for accurate measurement. The measuring bar of the measuring device is equipped with a plurality of measuring pins at regular intervals along the bus bar of the solar cell. Since a solar cell generally includes a plurality of bus bars, a plurality of measurement bars provided in each bus bar are used. In this state, the light is incident to measure the current generated by the incident light, and a predetermined voltage is applied to some of the plurality of pins provided in each measuring bar, and the current is detected from the other pin to measure the current characteristics according to the voltage. Measure the diode characteristics.
버스바가 형성된 부분은 태양광 발전에 기여하지 않기 때문에, 측정용 바를 이용한 측정결과가 정확한 것으로 인정받고 있지만, 기술의 발달에 따라서 최근 버스바의 폭이 점점 좁아지는 경향이 진행되면서, 측정용 바에 의해서 태양전지 셀의 일부분이 발전을 수행하지 못하는 상태로 측정을 수행하는 문제가 생기고 있다. 나아가 최근에는 버스바에 의해서 발전 면적이 감소하는 문제를 해결하기 위하여 버스바의 중간을 비워서 태양광 발전에 이용하려는 태양전지 셀도 개발되어, 종래의 측정용 바를 이용한 평가로는 태양전지 셀의 정확한 성능을 측정하지 못하는 문제가 다수 발생하고 있다.Since the part where the busbar is formed does not contribute to solar power generation, it is recognized that the measurement result using the measuring bar is accurate. However, as the width of the busbar is gradually narrowed according to the development of technology, the measuring bar There is a problem in that measurement is performed while a portion of the solar cell cannot generate power. In addition, recently, in order to solve the problem that the power generation area is reduced by the bus bar, a solar cell intended to be used for photovoltaic power generation by emptying the middle of the bus bar has also been developed. There are many problems that can not be measured.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서 버스바의 형태와 무관하게 정확한 성능 측정이 가능한 태양전지 셀의 성능 평가 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and an object thereof is to provide a method for evaluating performance of a solar cell, which can accurately measure performance regardless of the shape of a bus bar.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 태양전지 셀의 성능 평가 방법은, 측정 대상인 태양전지 셀의 표면을 가리지 않도록 태양전지 셀의 버스바에 탐침을 접촉하여, 태양전지 셀에서 광발전을 수행하는 전체 면적에서 광발전을 수행하는 상태에서 성능을 측정하는 전면적 발전 특성 측정 단계; 측정 대상인 태양전지 셀의 버스바에 충분한 접촉 면적으로 접촉하는 복수의 핀을 접촉하여, 측정용 핀과 버스바 사이의 접촉저항을 최소화한 상태에서 성능을 측정하는 접촉 저항 최소화 특성 측정 단계; 및 상기 전면적 발전 특성 측정 단계에서 측정된 결과와 상기 접촉 저항 최소화 특성 측정 단계에서 측정된 결과를 사용하여 상호 보정하는 보정 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a method for evaluating the performance of a solar cell according to the present invention is performed by contacting a probe with a bus bar of a solar cell so as not to cover the surface of the solar cell to be measured, and performing photovoltaic power generation in the solar cell. A global power generation characteristic measurement step of measuring performance in a state of performing photovoltaic power generation in an area; A contact resistance minimization characteristic measuring step of contacting a plurality of pins contacting a bus bar of a solar cell to be measured with a sufficient contact area to measure performance while minimizing contact resistance between the measuring pin and the bus bar; And a correction step of mutual correction using the result measured in the full power generation characteristic measurement step and the result measured in the contact resistance minimization characteristic measurement step.
이때, 보정 단계에서, 전면적 발전 특성 측정 단계에서 측정된 단락전류와 포화전류 중에 어느 하나 이상을 기준으로 보정을 수행하고, 접촉 저항 최소화 특성 측정 단계에서 측정된 IV 특성 곡선의 충진율(Fill Factor)을 기준으로 보정을 수행하는 것이 바람직하다.At this time, in the correction step, the correction is performed based on at least one of the short-circuit current and the saturation current measured in the overall power generation characteristic measurement step, and the fill factor of the IV characteristic curve measured in the contact resistance minimization characteristic measurement step is determined. It is desirable to perform the calibration as a reference.
전면적 발전 특성 측정 단계는, 측정 대상인 태양전지 셀이 거치되는 지그의 측면에서, 버스바의 위를 따라서 도출된 측면 탐침을 사용하여 수행되는 것이 바람직하다.The overall power generation characteristic measurement step is preferably performed using a side probe drawn along the top of the busbar in terms of the jig in which the solar cell to be measured is mounted.
접촉 저항 최소화 특성 측정 단계는, 측정 대상인 태양전지 셀의 버스바를 따라서 길게 형성된 측정용 바를 버스바의 상부에 위치시키고, 측정용 바의 하부에 위치하는 복수의 핀을 버스바에 접촉한 상태에서 수행되는 것일 수 있다.The measuring step of minimizing contact resistance is performed by placing a measuring bar formed along the bus bar of the solar cell to be measured on the upper part of the bus bar, and contacting the bus bar with a plurality of pins located under the measuring bar. It may be.
본 발명의 다른 형태에 의한 태양전지 셀의 성능 평가용 지그는, 상기한 성능 평가 방법을 적용하는 과정에서, 전면적 발전 특성 측정 단계에서 사용되는 태양전지 셀의 성능 평가용 지그로서, 측정 대상인 태양전지 셀이 거치되는 거치부; 상기 거치부에 거치된 태양전지 셀의 측면에 위치하며, 탐침이 설치되는 탐침 설치부; 및 상기 탐침 설치부에 설치되고, 그 끝이 버스바에 접촉하는 탐침을 포함하여 구성되며, 상기 탐침은 태양전지 셀의 버스바의 위쪽을 따라서 상기 거치부 공간으로 돌출되어 위치하여, 태양전지 셀에서 광발전을 수행하는 표면에 그늘을 형성하지 않는 것을 특징으로 한다.The jig for performance evaluation of a solar cell according to another aspect of the present invention is a jig for evaluating the performance of a solar cell used in a full power generation characteristic measurement step in the process of applying the above performance evaluation method, and a solar cell as a measurement target. Mounting unit on which the cell is mounted; A probe installation unit positioned on a side of the solar cell mounted on the mounting unit and installed with a probe; And a probe installed at the probe installation part, the tip of the probe being in contact with the bus bar, and the probe protrudes into the mounting space along an upper side of the bus bar of the solar cell. It is characterized by not forming a shade on the surface for performing photovoltaic power generation.
이때, 탐침이 광발전을 수행하는 표면에 그늘을 형성하지 않도록 위치를 정밀하게 조절할 필요가 있으므로, 태양전지 셀의 버스바 위치에 따라서 탐침의 위치를 변경하고 고정할 수 있는 X축 이동장치와 탐침이 버스바의 위쪽을 따라서 돌출되는 길이를 변경하고 고정할 수 있는 Y축 이동장치 및 탐침이 버스바에 접촉할 수 있도록 설치 높이를 변경하고 고정할 수 있는 Z축 이동장치를 포함하는 것이 바람직하다.At this time, it is necessary to precisely adjust the position so that the probe does not shade the surface for generating photovoltaic, and the X-axis moving device and the probe that can change and fix the position of the probe according to the position of the bus bar of the solar cell It is desirable to include a Y-axis mover capable of changing and fixing the protruding length along the top of the busbar, and a Z-axis mover capable of changing and fixing the installation height so that the probe can contact the busbar.
본 발명의 마지막 형태에 따른 태양전지의 성능 평가 장치는, 상기한 성능 평가 방법을 적용하기 위한 태양전지의 성능 평가 장치로서, 태양광을 모사하는 광원; 측정 대상인 태양전지 셀을 설치하는 측정용 지그; 및 태양전지 셀의 특성을 측정하는 측정장치를 포함하여 구성되며, 상기 측정용 지그가, 전면적 발전 특성 측정 단계를 수행하기 위한 제1측정용 지그와 접촉 저항 최소화 특성 측정 단계를 수행하기 위한 제2측정용 지그의 2가지로 구성되고, 이들을 교체하여 사용할 수 있으며, 상기 제1측정용 지그가 상기한 태양전지 셀의 성능 평가용 지그 중 어느 하나의 측정용 지그인 것을 특징으로 한다.An apparatus for evaluating the performance of a solar cell according to the last aspect of the present invention, the apparatus for evaluating the performance of a solar cell for applying the above performance evaluation method, includes: a light source simulating sunlight; A measuring jig for installing a solar cell to be measured; And a measuring device for measuring characteristics of the solar cell, wherein the measuring jig includes: a first measuring jig for performing a full power generation characteristic measuring step and a second for performing a contact resistance minimizing characteristic measuring step; It consists of two types of measuring jig, and can replace and use these, The said 1st measuring jig is characterized in that the measuring jig of any one of the jig for performance evaluation of the said solar cell.
상술한 바와 같이 구성된 본 발명은, 2단계의 측정을 수행한 뒤에 측정된 결과를 보정함으로써, 다양한 형태의 버스바를 구비한 모든 태양전지 셀에 대하여 정확한 성능 평가를 수행할 수 있는 효과가 있다.The present invention configured as described above has the effect of performing accurate performance evaluation for all solar cells having various types of busbars by correcting the measured result after performing two-step measurement.
또한, 기존의 측정용 바를 사용한 측정방법 및 장비를 유지한 상태로, 측면 탐침을 적용한 측정을 추가 수행함으로써, 종래의 기술과 장비를 거의 그대로 사용할 수 있는 효과가 있다.In addition, while maintaining the measurement method and equipment using the conventional measurement bar, by performing the measurement by applying the side probe, there is an effect that can be used almost as conventional techniques and equipment.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 셀의 성능 평가 방법을 도시한 순서도이다.
도 2는 버스바의 중간이 비어있는 형태의 태양전지 셀을 도시한 모식도이다.
도 3은 도 2의 태양전지 셀에 대하여 본 실시예의 접촉 저항 최소화 특성 측정 단계에서 측정을 수행하는 모습을 도시한 모식도이다.
도 4는 도 2의 태양전지 셀에 대하여 본 실시예의 전면적 발전 특성 측정 단계에서 측정을 수행하는 모습을 도시한 도면이다.
도 5는 본 실시예의 전면적 발전 특성 측정 단계를 수행하기 위한 준비 단계를 촬영한 사진이다.
도 6은 본 실시예의 접촉 저항 최소화 특성 측정 단계를 수행하기 위한 준비 단계를 촬영한 사진이다.
도 7은 본 실시예의 태양전지 셀의 성능 평가 방법에 의해서 측정된 결과 및 보정된 결과를 도시한 그래프이다.
도 8 내지 도 10은 본 실시예에 따른 전면적 발전 특성 측정 단계를 수행하기 위해서 태양전지 셀을 거치하는 성능 평가용 지그의 구조를 도시한 도면이다.1 is a flowchart illustrating a performance evaluation method of a solar cell according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic diagram showing a solar cell of a form in which the middle of the bus bar is empty.
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a measurement performed in the step of measuring the contact resistance minimization characteristic of the present embodiment with respect to the solar cell of FIG. 2.
FIG. 4 is a diagram illustrating a measurement of the solar cell of FIG. 2 in the overall power generation characteristic measurement step of the present embodiment.
5 is a photograph of a preparation step for performing a full-scale power generation characteristic measurement step of this embodiment.
6 is a photograph of the preparation step for performing the step of measuring the contact resistance minimization characteristic of the present embodiment.
7 is a graph showing the results measured and corrected by the method for evaluating the performance of the solar cell of this embodiment.
8 to 10 are views showing the structure of the performance jig for mounting the solar cell in order to perform the overall power generation characteristics measurement step according to this embodiment.
첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. With reference to the accompanying drawings will be described embodiments of the present invention;
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 셀의 성능 평가 방법을 도시한 순서도이다.1 is a flowchart illustrating a method for evaluating the performance of a solar cell according to an embodiment of the present invention.
도시된 것과 같이, 본 실시예의 태양전지 셀의 성능 평가 방법은, 전면적 발전 특성 측정 단계(S100)와 접촉 저항 최소화 특성 측정 단계(S200)를 통해서 2가지 측정 결과를 얻은 뒤에 이들을 보정 단계(S300)에서 상호 보정하여 수행된다.As shown, the performance evaluation method of the solar cell of the present embodiment, after obtaining two measurement results through the full-scale power generation characteristic measurement step (S100) and the contact resistance minimization characteristic measurement step (S200) and corrected them (S300) Is performed by mutual correction in.
도 1에 도시된 것과 같이, 전면적 발전 특성 측정 단계(S100)와 접촉 저항 최소화 특성 측정 단계(S200)는 특별히 순서를 정하여 수행되는 것이 아니며, 어느 쪽을 먼저 수행하여도 된다.As shown in FIG. 1, the overall power generation characteristic measurement step S100 and the contact resistance minimization characteristic measurement step S200 are not particularly performed in a predetermined order, either of which may be performed first.
이하에서는 전면적 발전 특성 측정 단계(S100)와 접촉 저항 최소화 특성 측정 단계(S200)를 수행하는 구체적인 형태를 설명하도록 한다.Hereinafter, a detailed form of performing the full power generation characteristic measurement step S100 and the contact resistance minimization characteristic measurement step S200 will be described.
도 2는 버스바의 중간이 비어있는 형태의 태양전지 셀을 도시한 모식도이다.FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a solar cell of a form in which a middle of a bus bar is empty.
도 2는 최근 새롭게 개발된 태양전지 셀의 구조를 도시한 도면이며, 도시된 태양전지 셀(100)은 표면에 버스바(110)를 형성함에 있어서, 종래에 띠 형식으로 형성하였던 것과는 달리 중간에 비어있는 노출부(112)를 형성한 것을 특징으로 한다.FIG. 2 is a view illustrating a structure of a recently developed solar cell, and the illustrated
이러한 구조에 의해서 버스바(110)의 성능은 유지하면서, 금속이 비어서 태양전지 셀이 노출된 노출부(112)에서도 태양광발전이 수행되어 태양전지의 효율이 향상되는 효과를 얻을 수 있다.By this structure, while maintaining the performance of the
도 3은 도 2의 태양전지 셀에 대하여 본 실시예의 접촉 저항 최소화 특성 측정 단계에서 측정을 수행하는 모습을 도시한 모식도이다.FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a measurement performed in the step of measuring the contact resistance minimization characteristic of the present embodiment with respect to the solar cell of FIG. 2.
접촉 저항 최소화 특성 측정 단계는, 측정대상 태양전지 셀에 대한 접촉 저항을 줄여 저항에 의한 오차를 최소화한 측정용 바(210)를 사용하여 측정을 수행하는 단계로서, 측정용 바(210)에 의해서 생기는 그늘의 문제는 고려하지 않는다. 이때, 측정용 바(210)는 종래에 사용되던 일반적인 형태의 측정용 바를 사용할 수도 있고, 그늘에 의한 오차를 추후에 보정할 수 있음을 고려하여 측정대상 태양전지 셀에 대한 접촉 저항을 최소화하는 것을 목적으로 설계된 전용 측정용 바를 사용할 수도 있다.The measurement of the contact resistance minimization characteristic is performed by using the
이 방법은 측정용 바(210)의 하부에는 돌출된 핀을 버스바(110)에 접촉시킨 상태에서 측정을 수행하며, 이를 위하여 측정용 바(210)를 버스바(110)의 위에 위치시켜야 한다. 이때, 측정용 바(210)가 버스바(110) 위를 덮고 있기 때문에 버스바(110) 사이에 형성된 노출부(112)로 입사되는 빛을 가리게 되고, 실제 사용과정에서 태양광 발전에 기여하는 노출부(112)에 의한 발전을 제외한 상태에서 태양전지 셀의 성능을 측정하게 되므로, 정확한 성능을 측정할 수 없는 문제가 발생한다.In this method, the measurement is performed while the protruding pin is in contact with the
이러한 문제는 버스바의 두께가 얇은 경우에도 비슷하다. 측정용 바(210)의 경우는 측정용 핀과 그에 연결된 전선 또는 패턴이 필요하기 때문에 그 두께를 얇게 만드는 것에 한계가 있다. 반면에 최근에는 버스바의 두께를 얇게 만드는 태양전지 셀이 개발되고 있으며, 측정용 바(210)의 두께로 인하여 태양전지 셀의 표면에 빛을 받지 못하는 부분이 발생하여 측정값이 정확하지 못한 문제가 있다.This problem is similar when the busbar is thin. In the case of the
한편, 이와 같이 측정용 바(210)를 사용하는 이유는 측정용 바(210)에 위치하는 다수의 측정용 핀들이 버스바의 여러 위치에 동시에 접촉함으로서, 측정용 핀 하나가 버스바에 접촉 할 때 보다 접촉 저항을 크게 낮출 수 있으며, 따라서 접촉 저항에 의한 측정 오차를 크게 줄일 수 있다는 점 때문이다.On the other hand, the reason for using the
도 4는 도 2의 태양전지 셀에 대하여 본 실시예의 전면적 발전 특성 측정 단계에서 측정을 수행하는 모습을 도시한 도면이다.FIG. 4 is a diagram illustrating a measurement of the solar cell of FIG. 2 in the overall power generation characteristic measurement step of the present embodiment.
전면적 발전 특성 측정 단계는 종래와 달리, 태양전지 셀(100)의 표면에서 광발전을 수행하는 부분에 그늘이 생기지 않도록 구성한 것을 특징으로 한다.The overall power generation characteristic measurement step is characterized in that, unlike the prior art, the shadow is not formed on the portion of the
구체적으로 도시된 것과 같이, 측면에서 버스바(110)의 일 측에 접촉하는 측면 탐침(220)을 사용하여 태양전지 셀의 성능을 측정하였으며, 이 경우 도 3의 측정용 바와 같이 태양전지 셀(100)의 표면을 덮지 않기 때문에 노출부(112)를 포함하는 태양전지 셀(100)의 전체 면적에서 태양광 발전을 수행하는 결과를 얻을 수 있고, 버스바가 매우 얇은 경우에도 광발전을 수행하는 부분에 그늘이 생기지 않도록 탐침(330)을 접촉할 수 있다. As shown in detail, the performance of the solar cell was measured using the
다만, 측면 탐침(220)의 특성에 의해서 동일한 버스바에 많은 수의 탐침을 연결할 수 없고, 탐침이 접촉하는 위치가 태양전지 셀(100)의 끝부분으로 한정되기 때문에, 탐침의 접촉 면적이 좁아서 접촉 저항이 높아지는 문제가 있다. 이러한 문제로 인하여 측면 탐침을 사용하여 측정된 태양전지 셀의 성능도 정확한 값이라고 보기 어렵다.However, due to the characteristics of the
본 실시예의 태양전지 셀의 성능 평가 방법은, 상기한 2가지 측정방법에서 각각 측정된 결과를 상호 보정하여 정확한 성능 평과 결과를 얻을 수 있다.In the method for evaluating the performance of the solar cell of the present embodiment, the results of the two measurement methods described above can be mutually corrected to obtain accurate performance evaluation results.
도 5 내지 도 7은 본 실시예의 태양전지 셀의 성능 평가 방법에서 2가지 단계로 성능을 측정하는 모습과 각 단계에서 측정된 결과 및 보정된 결과를 도시한다.5 to 7 show the performance measurement in two steps in the method for evaluating the performance of the solar cell of this embodiment, the measured results and the corrected results in each step.
도 5는 본 실시예의 전면적 발전 특성 측정 단계를 수행하기 위한 준비 단계를 촬영한 사진이고, 도 6은 본 실시예의 접촉 저항 최소화 특성 측정 단계를 수행하기 위한 준비 단계를 촬영한 사진이다.FIG. 5 is a photograph photographing a preparation step for performing the entire power generation characteristic measurement step of the present embodiment, and FIG. 6 is a photograph photographing a preparation step for performing the contact resistance minimization characteristic measurement step of this embodiment.
도시된 것과 같이, 전면적 발전 특성 측정 단계를 위해서 측면 탐침을 연결하여 태양전지 셀의 광발전 표면에 그늘이 전혀 없는 것을 확인할 수 있다. 또한 접촉 저항 최소화 특성 측정 단계를 위해서 측정용 바를 설치한 모습을 확인할 수 있다.As shown, by connecting the side probe for the overall power generation characteristics measurement step, it can be seen that there is no shadow on the photovoltaic surface of the solar cell. In addition, the measurement bar is installed to measure the contact resistance minimization characteristics.
도 7은 본 실시예의 태양전지 셀의 성능 평가 방법에 의해서 측정된 결과 및 보정된 결과를 도시한 그래프이다.7 is a graph showing the results measured and corrected by the performance evaluation method of the solar cell of the present embodiment.
도시된 것과 같이, 전면적 발전 특성 측정 단계에서 측정된 결과는 광발전 표면에 그늘이 전혀 없는 상태에서 측정을 수행하였기 때문에, 단락전류와 포화전류는 정확하게 측정되었지만, 탐침의 높은 접촉 저항으로 인하여 IV 특성 곡선의 충진율(Fill Factor)이 매우 낮아진 결과를 얻은 것을 확인할 수 있다. As shown, the results measured in the overall power generation characteristic measurement step were measured with no shade on the photovoltaic surface, so the short-circuit current and the saturation current were measured accurately, but the IV characteristics were due to the high contact resistance of the probe. It can be seen that the fill factor of the curve is very low.
반면에, 접촉 저항 최소화 특성 측정 단계에서 측정된 결과는 접촉 저항이 낮아서 IV 특성 곡선의 충진율은 정상적으로 측정되었으나, 측정용 바에서 형성된 그늘에 의해서 광발전 표면 중에 일부가 발전을 수행하지 못하여 광전류가 과소평가된 결과를 얻은 것을 확인할 수 있다.On the other hand, the results measured in the contact resistance minimization characteristic measurement step showed that the filling rate of the IV characteristic curve was normally measured due to the low contact resistance, but the photocurrent was underestimated because part of the photovoltaic surface could not generate power due to the shade formed in the measurement bar. It can be confirmed that the evaluated results are obtained.
본 실시예에서 최종적으로 보정된 태양전지 셀의 평가 결과는, 단락전류와 포화전류는 전면적 발전 특성 측정 단계에서 측정된 결과를 기준으로 하고, IV 특성 곡선의 충진율은 접촉 저항 최소화 특성 측정 단계에서 측정된 결과 기준으로 하여, 2개 결과를 상호 보정함으로써 정확한 IV 특성 곡선을 그릴 수 있으며, 태양전지 셀의 성능과 특성을 더욱 정확하게 평가할 수 있다.The evaluation result of the finally corrected solar cell in this embodiment, the short circuit current and the saturation current is based on the results measured in the overall power generation characteristic measurement step, the filling rate of the IV characteristic curve is measured in the contact resistance minimization characteristic measurement step Based on the results, the two results can be corrected together to draw an accurate IV characteristic curve and to more accurately evaluate the performance and characteristics of the solar cell.
도 8 내지 도 10은 본 실시예에 따른 전면적 발전 특성 측정 단계를 수행하기 위해서 태양전지 셀을 거치하는 성능 평가용 지그의 구조를 도시한 도면이다.8 to 10 are views showing the structure of the performance jig for mounting the solar cell in order to perform the overall power generation characteristics measurement step according to this embodiment.
도 9는 도 8의 점선으로 표시된 부분을 확대한 확대도면이고, 도 10은 일부 부품을 분리하여 도시한 도면이다.FIG. 9 is an enlarged view enlarging a portion indicated by a dotted line in FIG. 8, and FIG. 10 is a view illustrating some parts separately.
본 실시예에 따른 태양전지 셀의 성능 평가용 지그(300)는 거치부(310)와 탐침 설치부(320) 및 탐침(330)을 포함하여 구성된다.
거치부(310)는 측정 대상이 되는 태양전지 셀을 설치하는 부분이며, 탐침 설치부(320)는 거치부(310)의 측면에 위치하고, 탐침(330)은 탐침 설치부(320)에 설치된다.Mounting
탐침(330)은 거치부(310)에 거치된 태양전지 셀의 측면에서 돌출하여 버스바에 접촉하며, 태양전지 셀의 광발전 표면에 그늘이 생기지 않는 상태에서 태양전지 셀의 성능을 측정한다. 이때, 도 8 내지 도 10 에서는 탐침의 끝 부분이 하나의 팁(tip)으로 이루어진 단일 팁(tip) 탐침만을 표시 하였으나, 이에 한정 되는 것은 아니다. 구체적으로 태양전지 셀의 광발전 표면에 그늘이 생기지 않을 정도의 좁은 영역에 2개 이상 다수의 팁(tip)을 구성하여, 다수의 팁 각각에 전류, 전압 등 서로 다른 전기 신호를 인가하거나 측정 할 수 있도록 구성할 수도 있다. The
본 실시예의 지그(300)는 탐침(330)에 의해서 태양전지 셀의 광발전 표면에 그늘이 생기지 않도록 탐침(330)의 위치를 조절할 수 있는 이동장치를 구비한다.
먼저, 태양전지 셀의 버스바가 위치하는 곳까지, 도면에 표시된 X축방향을 따라서 탐침(330)의 위치를 변경하고 고정할 수 있는 X축 이동장치(323)를 구비한다. 구체적으로 X축 이동장치(323)는 태양전지 셀의 버스바의 배열된 방향과 직교하도록 측면에 길게 형성된 레인(321)과 레인(321)을 따라서 이동하는 동시에 탐침(330)을 고정하고 있는 홀더(322)를 포함한다. 아래쪽에 탐침(330)이 결합된 홀더(322)의 나사를 풀어서 레인(321)을 따라서 위치를 변경할 수 있고, 원하는 위치에서 나사를 조이면 탐침의 X축 상의 위치가 고정된다.First, an
그리고 탐침(330)이 측면에서 돌출되는 거리, 즉 도면에 표시된 Y축방향으로 돌출되는 거리를 변경하고 고정할 수 있는 Y축 이동장치(324)를 구비한다. Y축 이동장치(324)의 조임을 푼 상태에서 탐침(330)이 Y축 방향으로 돌출하는 양을 변경할 수 있고, 원하는 위치에서 다시 조임으로써 탐침(330)의 Y축 상의 위치가 고정된다. 도 10에서 화살표 방향으로 탐침(330)을 움직여서 탐침(330)이 돌출되는 거리가 조절되고, Y축 이동장치(324)의 조임을 푼 상태에서만 탐침(330)이 화살표 방향으로 움직일 수 있으며, X축 이동장치(323)의 하부에는 탐침(330)이 통과하여 걸쳐져 있을 뿐이고 탐침(330)이 화살표 방향으로 움직이는 것을 제한하지 않는다.And the
이때, Y축 이동장치(324)는 X축 이동장치(323)의 움직임에 따라서 X축 상의 위치가 연속적으로 움직이는 구조이거나 X축 이동장치(323)에 합쳐진 구조일 수도 있지만, 본 실시예에서는 도 9에 도시된 것과 같이, 지그(300)상에 소정의 간격으로 Y축 이동장치(324)의 위치를 고정하는 고정홈(328)을 형성한 뒤에 Y축 이동장치(324)의 하부를 삽입하여 고정하는 구조를 적용하였다. 도 9와 같은 구조에서는 X축 이동장치(323)를 움직는 경우에 Y축 이동장치(324)를 회전축으로 탐침의 끝부분이 움직이는 구조가 되어, 탐침(330)이 버스바와 평행하지 않고 기울어져 배치될 수 있다. 기울어져 배치된 탐침(330)에 의한 그늘이 버스바를 벗어나서 태양전지 셀의 광발전 표면을 가리지 않도록 Y축 이동장치(324)의 위치를 고정하는 고정홈(328)의 간격을 적절히 조절하여 형성하여야 한다.At this time, the Y-
구체적으로 도 11에 도시된 것과 같이, 고정홈(328)에 Y축 이동장치(324)의 위치를 고정한 상태에서 탐침(330)의 위치가 태양전지 셀(100) 표면의 버스바(110)에 정확하게 맞지 않아서, 끝부분에 얇게 형셩된 탐침이 버스바에 접촉하지 못하거나 태양전지 셀(100)의 광발전 표면을 가릴 수 있다. 탐침(330)에 의해서 가려지는 면이 매우 적은 경우라고 해도, 측정된 결과에는 미세한 오차가 생길 수 밖에 없다. 이때, 탐침(330)이 정확한 위치에 위치하도록, Y축 이동장치(324)장치를 통해 화살표 방향으로 탐침(330)이 도출되는 길이를 조절하는 동시에 X축 이동장치의 탐침 홀더(322)를 레인(321)을 따라서 화살표 방향으로 움직이면, 도 12에 도시된 것과 같이, 고정 홈에 끼워진 Y축 이동장치(324)를 회전축으로 탐침의 끝부분이 움직임에 따라서, 탐침(330)이 태양전지 셀(100)의 광발전 표면을 가리지 않으면서 버스바(110)에 정확하게 접촉하게 된다.Specifically, as shown in FIG. 11, the position of the
마지막으로 X축과 Y축에 따른 위치가 고정된 뒤에, 탐침(330)이 버스바에 접촉할 수 있도록 상하방향, 도면에 표시된 Z축방향으로 움직이도록 조절하는 Z축 이동장치(327)를 구비한다. Z축 이동장치(327)는 각 탐침에 대하여 개별적으로 구비될 수도 있겠으나, 본 실시예에서는 일 측에 위치하는 탐침 설치부(320)를 움직여서 모든 탐침(330)을 Z축 방향으로 움직일 수 있도록 구성하였다. 탐침 설치부(320)의 하부에 스프링(326)을 설치하여 설치부가 위쪽으로 탄성 지지되도록 하고, 나사 결합된 조절노브(325)를 회전하여 탐침 설치부(320) 전체를 아래쪽으로 내리거나 올릴 수 있도록 구성하였다. Finally, after the position along the X-axis and the Y-axis is fixed, the
이상에서 설명한 태양전지 셀의 성능 평가용 지그를 사용하면 탐침이 버스바에 접촉하도록 설치하는 과정에서, 태양전지 셀의 광발전 표면에 그늘을 형성하지 않도록 조절하는 것이 가능하다.When the jig for evaluating the performance of the solar cell described above is used in the process of installing the probe in contact with the busbar, it is possible to adjust the photovoltaic surface of the solar cell so as not to shade.
본 발명의 실시예에 따른 태양전지 셀의 성능 평가 장치는, 태양광을 모사하는 광원과 측정 대상인 태양전지 셀을 설치하는 측정용 지그 및 태양전지 셀의 특성을 측정하는 측정장치를 포함하여 구성되는 것은 종래의 성능 평가 장치와 같다.An apparatus for evaluating performance of a solar cell according to an embodiment of the present invention includes a light source that simulates sunlight, a measuring jig for installing a solar cell as a measurement target, and a measuring device for measuring characteristics of the solar cell. The same thing as a conventional performance evaluation apparatus.
다만, 본 실시예에 따른 태양전지 셀의 성능 평가 장치는, 전면적 발전 특성 측정 단계를 수행하기 위한 제1측정용 지그와 접촉 저항 최소화 특성 측정 단계를 수행하기 위한 제2측정용 지그의 2가지 지그를 구비하되, 이들 2개의 지그를 교체하여 사용할 수 있도록 구성한 점에 특징이 있다.However, in the apparatus for evaluating the performance of the solar cell according to the present embodiment, two jigs of the first measuring jig for performing the overall power generation characteristic measuring step and the second measuring jig for performing the contact resistance minimization characteristic measuring step Although provided with, it is characterized in that it is configured to be used to replace these two jigs.
이에 따라서 광원과 측정장치는 공유하면서, 측정용 지그만을 변경하여 2가지 방식의 성능 평가를 1개의 장치에서 수행할 수 있는 장점이 있다.Accordingly, while sharing the light source and the measuring device, there is an advantage that the performance evaluation of the two methods can be performed in one device by changing only the measuring jig.
이때, 전면적 발전 특성 측정 단계를 수행하기 위한 제1측정용 지그는 앞서 설명한 것과 같은 구조의 측정용 지그를 사용한다.In this case, the first measuring jig for performing the full power generation characteristic measuring step uses the measuring jig having the same structure as described above.
한편, 본 실시예의 성능 평가 장치는, 전면적 발전 특성 측정을 통해서 측정 데이터를 보정하기 때문에, 접촉 저항 최소화 특성 측정 단계를 수행하기 위한 제2측정용 지그에 종래에 측정용 바를 이용한 측정에 사용된 지그를 변경 없이 그대로 적용할 수 있다.On the other hand, since the performance evaluation apparatus of the present embodiment corrects the measurement data by measuring the overall power generation characteristics, the jig conventionally used for the measurement using the measurement bar in the second measurement jig for performing the contact resistance minimization characteristic measurement step. Can be applied without modification.
이상 본 발명을 바람직한 실시예를 통하여 설명하였는데, 상술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화가 가능함은 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 보호범위는 특정 실시예가 아니라 특허청구범위에 기재된 사항에 의해 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상도 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.While the present invention has been described through the preferred embodiments, the above-described embodiments are merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes may be made without departing from the technical idea of the present invention. Those of ordinary skill will understand. Therefore, the protection scope of the present invention should be interpreted not by the specific embodiments, but by the matters described in the claims, and all technical ideas within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of the present invention.
100: 태양전지 셀
110: 버스바
112: 노출부
210: 측정용 바
220: 측면 탐침
300: 지그
310: 거치부
320: 탐침 설치부
321: 레인
322: 홀더
323: X축 이동장치
324: Y축 이동장치
325: 조절노브
326: 스프링
327: Z축 이동장치
330: 탐침100: solar cell
110: busbar
112: exposed part
210: measuring bar
220: side probe
300: jig
310: holder
320: probe installation
321 lane
322: holder
323: X axis shifter
324: Y-axis shifter
325: adjusting knob
326: spring
327 Z-axis shifter
330: probe
Claims (10)
측정 대상인 태양전지 셀의 버스바에 충분한 접촉 면적으로 접촉하는 복수의 핀을 접촉하여, 측정용 핀과 버스바 사이의 접촉저항을 최소화한 상태에서 성능을 측정하는 접촉 저항 최소화 특성 측정 단계; 및
상기 전면적 발전 특성 측정 단계에서 측정된 결과와 상기 접촉 저항 최소화 특성 측정 단계에서 측정된 결과를 사용하여 상호 보정하는 보정 단계를 포함하며,
상기 보정 단계는, 상기 전면적 발전 특성 측정 단계에서 측정된 결과에서는 단락전류와 포화전류 중에 어느 하나 이상을 기준으로 하고, 상기 접촉 저항 최소화 특성 측정 단계에서 측정된 결과에서는 IV 특성 곡선의 충진율(Fill Factor)을 기준으로 하여, 상호 보정을 수행하는 것을 특징으로 하는 태양전지 셀의 성능 평가 방법.
A full power generation characteristic measuring step of measuring a performance in a state in which photovoltaic power is generated in a total area where photovoltaic power is generated in the solar cell by contacting a probe with a bus bar of the solar cell so as not to cover the surface of the solar cell to be measured;
A contact resistance minimization characteristic measuring step of contacting a plurality of pins contacting a bus bar of a solar cell to be measured with a sufficient contact area to measure performance while minimizing contact resistance between the measuring pin and the bus bar; And
A correction step of mutual correction using the result measured in the full power generation characteristic measurement step and the result measured in the contact resistance minimization characteristic measurement step,
The correction step may be based on any one or more of a short circuit current and a saturation current in the result measured in the full power generation characteristic measurement step, and fill factor of the IV characteristic curve in the result measured in the contact resistance minimization characteristic measurement step. ), The method of evaluating the performance of a solar cell, characterized in that performing mutual correction.
상기 전면적 발전 특성 측정 단계가,
측정 대상인 태양전지 셀이 거치되는 지그의 측면에서, 상기 버스바의 위를 따라서 도출된 측면 탐침을 사용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 태양전지 셀의 성능 평가 방법.
The method according to claim 1,
The full power generation characteristic measurement step,
The side of the jig in which the solar cell to be measured is mounted, the method of evaluating the performance of the solar cell, characterized in that performed using a side probe derived along the top of the bus bar.
상기 접촉 저항 최소화 특성 측정 단계가,
측정 대상인 태양전지 셀의 버스바를 따라서 길게 형성된 측정용 바를 상기 버스바의 상부에 위치시키고, 상기 측정용 바의 하부에 위치하는 복수의 핀을 상기 버스바에 접촉한 상태에서 수행되는 것을 특징으로 하는 태양전지 셀의 성능 평가 방법.
The method according to claim 1,
The contact resistance minimization characteristic measurement step,
The measurement bar is formed along the bus bar of the solar cell to be measured is located in the upper portion of the bus bar, a plurality of pins located in the lower portion of the measurement bar is performed in a state in contact with the bus bar Method for evaluating the performance of a battery cell.
태양광을 모사하는 광원;
측정 대상인 태양전지 셀을 설치하는 측정용 지그; 및
태양전지 셀의 특성을 측정하는 측정장치를 포함하여 구성되며,
상기 측정용 지그가, 전면적 발전 특성 측정 단계를 수행하기 위한 제1측정용 지그와 접촉 저항 최소화 특성 측정 단계를 수행하기 위한 제2측정용 지그의 2가지로 구성되고, 이들을 교체하여 사용할 수 있으며,
상기 제1측정용 지그가,
측정 대상인 태양전지 셀이 거치되는 거치부;
상기 거치부에 거치된 태양전지 셀의 측면에 위치하며, 탐침이 설치되는 탐침 설치부; 및
상기 탐침 설치부에 설치되고, 그 끝이 버스바에 접촉하는 탐침을 포함하여 구성되며,
상기 탐침은 태양전지 셀의 버스바의 위쪽을 따라서 상기 거치부 공간으로 돌출되어 위치하여, 태양전지 셀에서 광발전을 수행하는 표면에 그늘을 형성하지 않고,
상기 탐침 설치부가, 상기 탐침이 버스바의 위쪽을 따라서 돌출되는 길이를 변경하고 고정할 수 있는 Y축 이동장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 성능 평가 장치.
As a performance evaluation device for a solar cell for applying the performance evaluation method of claim 1,
A light source that simulates sunlight;
A measuring jig for installing a solar cell to be measured; And
It is configured to include a measuring device for measuring the characteristics of the solar cell,
The measuring jig is composed of two types of the first measuring jig for performing the full power generation characteristic measuring step and the second measuring jig for performing the contact resistance minimizing characteristic measuring step, and can be used by replacing them,
The first measuring jig,
Mounting unit through which the solar cell to be measured is mounted;
Probe installation unit is located on the side of the solar cell mounted on the mounting portion, the probe is installed; And
Is installed in the probe installation portion, the end is configured to include a probe in contact with the bus bar,
The probe is positioned protruding into the mounting space along the upper side of the bus bar of the solar cell, without forming a shade on the surface for performing photovoltaic power generation in the solar cell,
The probe installation unit, the performance evaluation device of the solar cell, characterized in that the probe further comprises a Y-axis moving device for changing and fixing the length protruding along the upper side of the bus bar.
상기 탐침 설치부가, 태양전지 셀의 버스바 위치에 따라서 상기 탐침의 위치를 변경하고 고정할 수 있는 X축 이동장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 성능 평가 장치.
The method according to claim 6,
The probe installation unit, the x-axis moving device that can change and fix the position of the probe in accordance with the position of the bus bar of the solar cell cell performance evaluation device.
상기 Y축 이동장치는, 지그에 소정 간격으로 형성된 복수의 고정홈 중에서 선택된 위치에 끼워져 위치가 고정될 수 있고,
고정 홈에 끼워진 Y축 이동장치를 회전축으로 탐침이 회전하여, 탐침의 끝이 버스바에 접촉하도록 조절되는 것을 특징으로 하는 태양전지의 성능 평가 장치.
The method according to claim 6,
The Y-axis moving device may be fitted into a position selected from a plurality of fixing grooves formed at predetermined intervals on a jig to fix a position thereof.
A device for evaluating the performance of a solar cell, characterized in that the probe is rotated on a Y-axis moving device inserted into a fixed groove so that the tip of the probe contacts the busbar.
상기 탐침 설치부가, 상기 탐침이 버스바에 접촉할 수 있도록 설치 높이를 변경하고 고정할 수 있는 Z축 이동장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 성능 평가 장치.
The method according to claim 6,
The probe installation unit, the performance evaluation device of the solar cell, characterized in that it comprises a Z-axis moving device that can be fixed and change the installation height so that the probe is in contact with the bus bar.
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