KR102132938B1 - 연결 부재 및 이를 구비한 태양전지 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 연결 부재는, 서로 인접한 2개의 후면 접합 태양전지 중 어느 한 태양전지의 제1 전극부를 다른 한 태양전지의 제2 전극부에 연결하는 연결 부재로서, 절연 필름 및 상기 절연 필름에 인쇄된 도전 패턴을 포함하며, 연결 부재의 도전 패턴에는 정렬 마크가 구비된다. 그리고 이러한 구성의 연결 부재를 구비하는 태양전지 모듈은, 제1 전극부 및 상기 제1 전극부와 반대 극성을 갖는 제2 전극부를 반도체 기판의 후면에 구비하는 복수의 태양전지, 및 제1 전극부와 제2 전극부를 연결 부재의 도전 패턴에 각각 접합하는 제1 접착제를 더 포함한다.

Description

연결 부재 및 이를 구비한 태양전지 모듈{CONNECTING MEMBER AND SOLAR CELL MODULE WITH THE SAME}

본 발명은 서로 인접한 2개의 후면 접합(IBC; Interdigitated Back Contact) 태양전지를 전기적으로 연결하는 연결 부재 및 이를 구비한 태양전지 모듈에 관한 것이다.

최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예측되면서 이들을 대체할 신 재생 에너지에 대한 관심이 높아지면서, 태양 에너지로부터 전기 에너지를 생산하는 태양전지가 주목 받고 있다.

일반적인 태양전지는 p형과 n형처럼 서로 다른 도전성 타입(conductive type)의 반도체로 각각 이루어지는 기판(substrate) 및 에미터부(emitter layer), 그리고 기판과 에미터부에 각각 연결된 전극을 구비한다. 이때, 기판과 에미터부의 계면에는 p-n 접합이 형성된다.

이러한 태양전지에 빛이 입사되면 반도체 내부의 전자가 광전 효과(photoelectric effect)에 의해 자유전자(free electron)(이하, '전자'라 함)가 되고, 전자와 정공은 p-n 접합의 원리에 따라 n형 반도체와 p형 반도체 쪽으로, 예를 들어 에미터부와 기판 쪽으로 각각 이동한다. 그리고 이동한 전자와 정공은 기판 및 에미터부에 전기적으로 연결된 각각의 전극에 의해 수집된다.

한편, 근래에는 전자용 집전부 및 정공용 집전부를 기판의 후면, 즉 빛이 입사되지 않는 후면에 형성함으로써 수광 면적을 증가시켜 태양전지의 효율을 향상시키는 후면 접합(interdigitated back contact) 태양전지가 개발되고 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 신규한 구조의 연결 부재 및 이를 구비한 태양전지 모듈을 제공하는 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 연결 부재는, 서로 인접한 2개의 후면 접합 태양전지 중 어느 한 태양전지의 제1 전극부를 다른 한 태양전지의 제2 전극부에 연결하는 연결 부재로서, 절연 필름 및 상기 절연 필름에 인쇄된 도전 패턴을 포함하며, 연결 부재의 도전 패턴에는 정렬 마크가 구비된다.

정렬 마크는 도전 패턴의 표면으로부터 절연 필름을 향해 오목하게 형성된 적어도 하나의 요부(凹部)를 포함하거나, 도전 패턴의 표면으로부터 절연 필름의 반대쪽을 향해 볼록하게 형성된 적어도 하나의 철부(凸部)를 포함할 수 있다.

정렬 마크는 도트(dot) 또는 라인(line) 형상의 평면 형상으로 형성될 수 있다.

한 예로, 도전 패턴은 절연 필름의 폭 방향 중심선에 대해 좌우 대칭으로 형성되는 제1 패턴 및 제2 패턴과, 제1 패턴과 제2 패턴을 연결하는 연결 패턴을 포함할 수 있다.

여기에서, 제1 패턴 및 제2 패턴은 절연 필름의 길이방향으로 인쇄된 주 패턴(main pattern)과, 주 패턴에 연결된 적어도 1개의 보조 패턴(sub pattern)을 각각 포함할 수 있으며, 적어도 1개의 보조 패턴은 주 패턴의 길이방향 양쪽 단부에 각각 위치하는 2개의 제1 보조 패턴과, 주 패턴의 길이방향 중심부에 위치하는 제2 보조 패턴을 포함할 수 있다.

연결 패턴은 제1 패턴의 주 패턴과 제2 패턴의 주 패턴을 연결하거나, 제1 패턴의 제1 보조 패턴과 제2 패턴의 제1 보조 패턴을 연결하거나, 제1 패턴의 제2 보조 패턴과 제2 패턴의 제2 보조 패턴을 연결할 수 있다.

이러한 구성의 연결 부재를 구비하는 태양전지 모듈은, 제1 전극부 및 상기 제1 전극부와 반대 극성을 갖는 제2 전극부를 반도체 기판의 후면에 구비하는 복수의 태양전지, 및 제1 전극부와 제2 전극부를 연결 부재의 도전 패턴에 각각 접합하는 제1 접착제를 더 포함할 수 있다.

정렬 마크는 적어도 1개의 보조 패턴에 위치할 수 있으며, 이때, 적어도 1개의 보조 패턴은 정렬 마크 위에 위치하는 제1 접착제에 의해 해당 전극부와 접합될 수 있다.

따라서, 정렬 마크는 태양전지와 연결 부재의 정렬 작업에 사용됨과 아울러, 제1 접착제와 도전 패턴의 접합 면적을 증가시켜 도전 패턴과 해당 전극부 간의 전류 전송 효율을 향상시킬 수 있다.

이와는 달리, 정렬 마크는 주 패턴에 위치할 수 있다.

다른 예로, 도전 패턴은 절연 필름의 폭 방향 중심선에 대해 좌우 대칭으로 형성되는 제1 패턴 및 제2 패턴을 포함할 수 있다. 이 경우, 연결 부재는 접착제에 의해 제1 패턴과 제2 패턴에 접합되어 제1 패턴과 제2 패턴을 전기적으로 연결하는 인터커넥터를 더 포함할 수 있다.

인터커넥터는 일자형(一字形)의 도전성 금속으로 형성될 수 있고, 도전성 금속의 폭은 서로 인접한 태양전지의 사이 공간 이하로 형성될 수 있다.

도전성 금속의 후면(back surface)은 접착제에 의해 제1 패턴 및 제2 패턴과 접합될 수 있고, 도전성 금속의 전면(front surface)은 요철 표면으로 형성될 수 있다.

도전성 금속의 전면이 요철 표면으로 형성되면, 태양전지의 사이 공간으로 입사된 빛이 요철 표면에서 반사된 후 태양전지로 입사되므로, 태양전지에 입사되는 빛의 양을 증가시킬 수 있다.

제1 패턴 및 상기 제2 패턴은 절연 필름의 길이방향으로 인쇄된 주 패턴(main pattern)과, 주 패턴에 연결된 적어도 1개의 보조 패턴(sub pattern)을 각각 포함할 수 있고, 적어도 1개의 보조 패턴은 주 패턴의 길이방향 양쪽 단부에 각각 위치하는 2개의 제1 보조 패턴과, 주 패턴의 길이방향 중심부에 위치하는 제2 보조 패턴을 포함할 수 있다.

그리고 인터커넥터는 제1 패턴의 주 패턴 전체 및 제2 패턴의 주 패턴 전체와 중첩할 수 있으며, 이에 더하여 제1 패턴의 제1 보조 패턴의 일부 및 제2 보조 패턴의 일부, 그리고 제2 패턴의 제1 보조 패턴의 일부 및 제2 보조 패턴의 일부와 더 중첩할 수 있다.

이러한 구성의 연결 부재를 구비하는 태양전지 모듈은, 제1 전극부 및 상기 제1 전극부와 반대 극성을 갖는 제2 전극부를 반도체 기판의 후면에 구비하는 복수의 태양전지, 및 제1 전극부와 제2 전극부를 연결 부재의 도전 패턴에 각각 접합하는 접착제를 더 포함할 수 있다.

정렬 마크는 적어도 1개의 보조 패턴에 위치할 수 있으며, 이때, 적어도 1개의 보조 패턴은 정렬 마크 위에 위치하는 접착제에 의해 해당 전극부와 접합될 수 있다.

따라서, 정렬 마크는 태양전지와 연결 부재의 정렬 작업에 사용됨과 아울러, 접착제와 도전 패턴의 접합 면적을 증가시켜 도전 패턴과 해당 전극부 간의 전류 전송 효율을 향상시킬 수 있다.

이와는 달리, 정렬 마크는 주 패턴에 위치할 수 있으며, 이때, 주 패턴은 정렬 마크 위에 위치하는 접착제에 의해 인터커넥터와 접합될 수 있다.

따라서, 정렬 마크는 태양전지와 연결 부재의 정렬 작업에 사용됨과 아울러, 접착제와 도전 패턴의 접합 면적을 증가시켜 도전 패턴과 인터커넥터 간의 전기적 흐름을 향상시킬 수 있다.

이러한 특징에 의하면, 서로 인접한 2개의 후면 접합 태양전지를 전기적으로 연결하기 위한 연결 부재가 절연 필름 및 절연 필름에 인쇄된 도전 패턴을 포함하므로, 모듈화 공정에서 연결 부재를 이용하여 태양전지를 전기적으로 연결할 때 종래의 도전성 금속으로 형성된 연결 부재에 비해 셀 투 셀(cell to cell) 연결 스트레스가 저감된다.

그리고 도전 패턴의 주 패턴 또는 보조 패턴에 정렬 마크가 형성되어 있으므로, 연결 부재를 이용한 태양전지의 전기적 연결 작업을 정확하게 실시할 수 있다.

그리고 요부 또는 철부 형상의 정렬 마크가 위치한 부분에서 접착제를 이용하여 연결 부재를 해당 전극부와 접합하면, 정렬 마크의 형상으로 인해 접착제와 도전 패턴간의 접합 면적이 증가된다.

따라서, 도전 패턴과 접착제의 접합력이 증가하여 접합 신뢰성이 향상되므로, 도전 패턴이 해당 전극부로부터 박리되는 것을 억제할 수 있으며, 도전 패턴과 해당 전극부 간의 전기적 저항이 감소되므로, 전하 전송 효율이 향상된다.

그리고 연결 부재의 절연 필름을 이용하여 인접한 2개의 후면 접합 태양전지를 절연할 수 있으므로, 인접한 태양전지를 절연하기 위해 별도의 절연 필름을 사용해야 하는 문제점을 제거할 수 있다.

그리고 일자형의 도전성 금속으로 제조된 인터커넥터를 연결 부재에 접합하는 것에 의해 태양전지들간의 전기적 흐름을 양호하게 유지할 수 있다.

또한, 태양전지의 사이 공간으로 입사되는 빛이 인터커넥터의 요철 표면에서 반사된 후 태양전지에 입사되므로, 태양전지에 입사되는 빛의 양을 증가시킬 수 있다.

도 1은 후면 접합 태양전지의 후면을 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 세로방향 부분 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양전지 모듈의 주요부 단면도이다.
도 4는 도 3에 도시한 정렬 마크의 다른 실시예를 나타내는 원내 확대도이다.
도 5는 도 3 및 도 4의 태양전지 모듈에 사용된 연결 부재의 한 실시예에 따른 평면도이다.
도 6은 도 3 및 도 4의 태양전지 모듈에 사용된 연결 부재의 다른 실시예에 따른 평면도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양전지 모듈의 주요부 단면도이다.
도 8은 도 7의 태양전지 모듈에 사용된 연결 부재의 평면도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해될 수 있다.

본 발명을 설명함에 있어서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지 않을 수 있다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용될 수 있다.

예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

"및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함할 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "결합되어" 있다고 언급되는 경우는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 결합되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해될 수 있다.

반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 결합되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.

본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로서, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해될 수 있다.

도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석될 수 있으며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않을 수 있다.

아울러, 이하의 실시예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것으로서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명에 대하여 설명한다.

이하의 실시예에서는 제1 전극, 제1 전극의 반대 극성인 제2 전극, 제1 전극용 집전부 및 제2 전극용 집전부가 모두 반도체 기판의 후면에 위치한 후면 접합 태양전지에 대해 설명하지만, 본 발명은 제2 전극(또는 제1 전극)이 반도체 기판의 전면에 위치하고 제1 전극(또는 제2 전극), 제1 전극용 집전부 및 제2 전극용 집전부가 반도체 기판의 후면에 위치하는 MWT(Metal Wrap Through) 구조의 태양전지에도 적용이 가능하다.

그리고 집전부 대신에 전극과 연결된 패드부를 구비한 태양전지에도 적용이 가능하다. 이때, 연결 부재의 접합부는 패드부에 접합된다.

이하, 도 1 및 도 2를 참조하여 후면 접합 태양전지에 대해 먼저 설명한다.

도 1은 후면 접합 태양전지의 후면을 나타내는 도면이고, 도 2는 도 1의 세로방향 부분 단면도이다.

도면을 참고로 하면, 후면 접합 태양전지(100)는 제1 전도성 타입의 반도체 기판(110), 반도체 기판(110)의 수광면, 예컨대 전면(front surface)에 형성된 전면 유전층(120), 전면 유전층(120) 위에 형성된 반사 방지막(130), 반도체 기판(110)의 다른 면, 즉 후면(back surface)에 형성되어 있고 제1 전도성 타입의 불순물이 고농도로 도핑된 제1 도핑부(141), 제1 도핑부(141)와 인접한 위치에서 반도체 기판(110)의 후면에 형성되고 제1 전도성 타입의 반대인 제2 전도성 타입의 불순물이 고농도로 도핑된 제2 도핑부(142), 제1 도핑부(141)와 제2 도핑부(142)의 일부를 노출하는 후면 유전층(150), 후면 유전층(150)에 의해 노출된 제1 도핑부(141)와 전기적으로 연결되는 복수의 전자용 전극(160, 이하, '제1 전극'이라 함), 후면 유전층(150)에 의해 노출된 제2 도핑부(142)와 전기적으로 연결되는 복수의 정공용 전극(170, 이하, '제2 전극'이라 함), 복수의 제1 전극(160)들의 한쪽 단부를 연결하는 전자용 집전부(180, 이하, '제1 집전부'라 함), 그리고 복수의 제2 전극(170)들의 한쪽 단부를 연결하는 정공용 집전부(190, 이하, '제2 집전부'라 함)을 포함한다.

반도체 기판(110)의 수광면은 복수 개의 요철(111)을 구비한 텍스처링 표면(texturing surface)으로 형성될 수 있다. 이 경우, 전면 유전층(120) 및 반사 방지막(130)도 텍스처링 표면으로 형성된다.

반도체 기판(110)은 제1 전도성 타입, 예를 들어 n형의 단결정질 실리콘으로 이루어진다. 하지만 이와는 달리, 반도체 기판(110)은 p형의 전도성 타입을 가질 수 있고, 다결정 실리콘으로 이루어질 수 있다. 또한 반도체 기판(110)은 실리콘 이외의 다른 반도체 물질로 이루어질 수도 있다.

반도체 기판(110)의 수광면이 복수의 요철(111)을 구비하는 텍스처링(texturing) 표면으로 형성되므로, 빛의 흡수율이 증가되어 태양전지의 효율이 향상된다.

복수의 요철(111)이 형성된 반도체 기판(110)의 수광면에 형성된 전면 유전층(120)은 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 등과 같이 5가 원소의 불순물이 반도체 기판(110)보다 높은 고농도로 도핑된 막일 수 있으며, BSF(back surface field)와 유사한 FSF(front surface field)로 작용할 수 있다. 따라서 입사되는 빛에 의해 분리된 전자와 정공이 반도체 기판(110)의 수광면 표면에서 재결합되어 소멸하는 것이 방지된다.

전면 유전층(120)의 표면에 형성된 반사 방지막(130)은 실리콘 질화막(SiNx)이나 실리콘 산화막(SiO₂) 등으로 이루어진다. 반사 방지막(130)은 입사되는 태양 광의 반사율을 줄이고 특정한 파장 영역의 선택성을 증가시켜, 태양전지의 효율을 높인다.

반도체 기판(110)의 후면에 형성된 복수의 제1 도핑부(141)에는 n형 불순물이 반도체 기판(110)보다 높은 고농도로 도핑되어 있으며, 복수의 제2 도핑부(142)에는 p형 불순물이 고농도로 도핑되어 있다. 따라서 제2 도핑부(142)는 n형의 반도체 기판(110)과 p-n 접합을 형성한다.

제1 도핑부(141)와 제2 도핑부(142)는 캐리어(전자와 정공)들의 이동 통로로서 작용한다.

제1 도핑부(141)와 제2 도핑부(142)의 일부분을 노출하는 후면 유전층(150)은 실리콘 산화막(SiO₂), 실리콘 질화막(SiNx) 또는 이들의 조합 등으로 형성될 수 있다.

후면 유전층(150)은 전자와 정공으로 분리된 캐리어가 재결합되는 것을 방지하고 입사된 빛이 외부로 손실되지 않도록 태양전지 내부로 반사시켜 외부로 손실되는 빛의 양을 감소시키는 BSF로 작용할 수 있다.

후면 유전층(150)은 단일막으로 형성될 수 있지만, 이중막 또는 삼중막과 같은 다층 구조를 가질 수 있다.

후면 유전층(150)으로 덮여지지 않은 제1 도핑부(141)와 이 제1 도핑부(141)에 인접한 후면 유전층(150) 부분 위에는 제1 전극(160)이 형성되고, 후면 유전층(150)으로 덮여지지 않은 제2 도핑부(142)와 이 제2 도핑부(142)에 인접한 후면 유전층(150) 부분 위에는 제2 전극(170)이 형성된다.

그리고, 후면 유전층(150)으로 덮여지지 않은 제1 도핑부(141) 중 도 1의 세로 방향으로는 복수의 제1 전극(160)의 한쪽 단부를 전기적으로 연결하는 제1 집전부(180)가 형성되고, 후면 유전층(150)으로 덮여지지 않은 제2 도핑부(142) 중 도 1의 세로 방향으로는 복수의 제2 전극(170)을 전기적으로 연결하는 제2 집전부(190)가 형성된다.

여기에서, 제1 전극(160)과 제1 집전부(180)는 제1 전극부를 구성하고, 제2 전극(170)과 제2 집전부(190)는 제2 전극부를 구성한다.

제1 전극(160) 및 제1 집전부(180)는 제1 도핑부(141)와 전기적으로 연결되고, 제2 전극(170) 및 제2 집전부(190)는 제2 도핑부(142)와 전기적으로 연결된다.

이때, 제1 전극(160) 및 제2 전극(170)은 일정 간격을 두고 한 방향으로 서로 평행하게 뻗어 있으며, 제1 집전부(180)와 제2 집전부(190)는 반도체 기판(110)의 좌우 양쪽에 나란히 형성된다.

이와 같이, 제1 전극(160) 및 제2 전극(170)의 일부가 후면 유전층(150)의 일부와 중첩되므로, 도핑부와의 접촉 저항 및 시리즈 저항이 줄어들어 셀 효율이 높아진다.

이상에서는 제1 전극(160)에 연결된 제1 집전부(180)와 제2 전극(170)에 연결된 제2 집전부(190)를 구비하는 것을 예로 들어 설명하였지만, 제1 집전부(180)와 제2 집전부(190) 대신에 패드부(도시하지 않음)를 구비하는 것도 가능하다.

이하, 도 3 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 대해 설명한다. 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양전지 모듈의 주요부 단면도이고, 도 4는 도 3에 도시한 정렬 마크의 다른 실시예를 나타내는 원내 확대도이다.

그리고 도 5는 도 3 및 도 4의 태양전지 모듈에 사용된 연결 부재의 한 실시예에 따른 평면도이며, 도 6은 도 3 및 도 4의 태양전지 모듈에 사용된 연결 부재의 다른 실시예에 따른 평면도이다.

본 실시예에 따른 태양전지 모듈은 서로 인접한 2개의 후면 접합 태양전지를 전기적으로 연결하기 위한 연결 부재를 포함한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 서로 인접한 2개의 후면 접합 태양전지 중 어느 한 태양전지를 제1 태양전지(100A)라 하고, 다른 한 태양전지를 제2 태양전지(100B)라 한다.

연결 부재는 서로 인접한 제1 태양전지(100A)의 제1 집전부(180)를 제2 태양전지(100B)의 제2 집전부(190)에 연결하기 위해 사용된다.

본 실시예에서, 연결 부재는 절연 필름(IF; Insulating Film) 및 절연 필름(IF)에 인쇄된 도전 패턴(CP; Conductive Pattern)을 포함한다.

절연 필름(IF)은 태양전지 모듈의 모듈화 공정이 진행되는 온도, 예컨대 160℃ 이상의 온도에서도 변형되지 않는 재질의 수지(resin)로 이루어질 수 있다.

도전 패턴(CP)은 도 5에 도시한 바와 같이, 절연 필름(IF)의 길이방향(X-X')으로 연장된 주 패턴(MP; main pattern)과, 주 패턴(MP)의 양쪽 단부에 위치하며 절연 필름(IF)의 폭방향(Y-Y'), 즉 주 패턴(MP)과 직교하는 방향으로 형성된 2개의 제1 보조 패턴(FSP; first sub pattern), 및 주 패턴(MP)의 길이방향 중심부에 위치하며 주 패턴(MP)과 직교하는 제2 보조 패턴(SSP; second sub pattern)을 포함할 수 있다.

이러한 구성의 연결 부재(PCF)는 도전성 금속, 예컨대 구리로 형성된 박판의 한쪽 면에 절연 물질을 도포한 후 경화시켜 절연 필름(IF)을 형성하고, 원하고자 하는 형상으로 구리 박판을 식각하여 도전 패턴(CP)을 형성하는 것에 따라 제조할 수 있다.

이러한 구성의 도전 패턴(CP)을 구비한 연결 부재(PCF)를 이용하여 제1 태양전지(100A)와 제2 태양전지(100B)를 전기적으로 연결할 때, 주 패턴(MP)의 좌측에 위치하는 제1 보조 패턴(FSP)과 제2 보조 패턴(SSP)은 제1 태양전지(100A)의 제1 집전부(180)에 전기적으로 연결되고, 주 패턴(MP)의 우측에 위치하는 제1 보조 패턴(FSP)과 제2 보조 패턴(SSP)은 제2 태양전지(100B)의 제2 집전부(190)에 전기적으로 연결된다.

그리고 주 패턴(MP), 제1 보조 패턴(FSP) 및 제2 보조 패턴(SSP) 중 적어도 1개의 패턴에는 정렬 마크(AM)가 형성된다.

정렬 마크(AM)는 태양전지(100A, 100B)와 연결 부재(PCF)를 접합하기 전에 상기 부품들을 정확한 위치에 정렬할 때 사용되는 것으로, 각 태양전지(100A, 100B)에도 도시하지 않은 정렬 마크가 형성되어 있다.

이하, 연결 부재(PCF)에 형성된 정렬 마크(AM)와 태양전지(100A, 100B)에 형성된 정렬 마크를 이용한 정렬 작업에 대해 간략히 설명한다.

태양전지(100A, 100B)와 연결 부재(PCF)를 정렬하기 위해, 본 실시예에서는 2개의 비젼 시스템(vision system)을 사용한다.

먼저, 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 연결 부재(PCF)가 태양전지(100A, 100B)의 하부에 위치하는 경우, 2개의 비젼 시스템 중 1개는 연결 부재(PCF)의 상부에 위치하는 태양전지(100A, 100B)에 형성된 정렬 마크를 감지하기 위해 사용되고, 나머지 1개의 비젼 시스템은 태양전지(100A, 100B)의 하부에 위치하는 연결 부재(PCF)에 형성된 정렬 마크(AM)를 감지하기 위해 사용된다.

그리고 연결 부재(PCF)가 태양전지(100A, 100B)의 상부에 위치하는 경우, 2개의 비젼 시스템 중 1개는 연결 부재(PCF)의 하부에 위치하는 태양전지(100A, 100B)에 형성된 정렬 마크를 감지하기 위해 사용되고, 나머지 1개의 비젼 시스템은 태양전지(100A, 100B)의 상부에 위치하는 연결 부재(PCF)에 형성된 정렬 마크(AM)를 감지하기 위해 사용된다.

이와 같이, 2개의 비젼 시스템을 사용하여 연결 부재(PCF)에 형성된 정렬 마크(AM)와 태양전지(100A, 100B)에 형성된 정렬 마크를 감지하면, 연결 부재(PCF)와 태양전지(100A, 100B)의 정렬 작업을 보다 정확하게 실시할 수 있다.

정렬 마크(AM)는 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이 도전 패턴(CP) 중 제1 보조 패턴(FSP)에 형성되거나, 도 5에 도시한 바와 같이 도전 패턴(CP) 중 주 패턴(MP)에 형성될 수 있다.

이와는 달리, 정렬 마크(AM)는 보조 패턴(FSP, SSP)과 주 패턴(MP)에 모두 형성될 수도 있다.

도 3에 도시한 바와 같이, 정렬 마크(AM)는 도전 패턴(CP)의 표면으로부터 절연 필름(IF)을 향해 오목하게 형성된 적어도 하나의 요부(凹部)(AM1)를 포함할 수 있다.

도 3은 정렬 마크(AM)가 복수의 요부(AM1)로 형성된 것을 도시하였지만, 정렬 마크(AM)는 복수의 미세 요철로 형성될 수도 있으며, 복수의 요부(AM1)에 비해 큰 크기를 갖는 1개의 요부로 형성될 수도 있다.

이와는 달리, 도 4에 도시한 바와 같이, 정렬 마크(AM)는 도전 패턴(CP)의 표면으로부터 절연 필름(IF)의 반대쪽을 향해 볼록하게 형성된 적어도 하나의 철부(凸部)(AM2)를 포함할 수 있다.

도 4는 정렬 마크(AM)가 복수의 철부(AM2)로 형성된 것을 도시하였지만, 정렬 마크(AM)는 복수의 철부(AM2)에 비해 큰 크기를 갖는 1개의 철부로 형성될 수도 있다.

도 5는 정렬 마크(AM)가 도트(dot) 형상의 평면 형상을 갖는 것을 도시하고 있지만, 정렬 마크(AM)는 라인(line) 형상의 평면 형상으로 형성될 수 있으며, 위에서 언급한 형상 외에도 다양한 형상의 평면 형상으로 형성될 수 있다.

제1 보조 패턴(FSP)과 제2 보조 패턴(SSP)을 집전부(180 또는 190)에 전기적으로 연결하기 위해, 본 실시예에서는 접착제(CA)가 사용된다.

여기에서, 접착제(CA)로는 도전성 접착제를 사용할 수 있지만, 집전부(180, 190)와 도전 패턴(CP)를 전기적으로 연결할 수 있다면 접착제의 종류는 제한되지 않는다. 이하의 설명에서는 접착제(CA)가 도전성 접착제인 것으로 설명한다.

도전성 접착제(CA)는 열 경화성 수지 및 수지 내에 분산된 복수의 도전성 입자를 포함할 수 있다.

이때, 도전성 접착제(CA)의 열 경화성 수지는 제1 및 제2 보조 패턴(FSP, SSP)을 집전부(180 또는 190)와 접합하는데 사용되고, 복수의 도전성 입자는 제1 및 제2 보조 패턴(FSP, SSP)과 집전부(180 또는 190)를 전기적으로 연결하는데 사용된다.

정렬 마크(AM)가 보조 패턴(FSP, SSP)에 형성된 경우에는 보조 패턴(FSP, SSP)이 도전성 접착제(CA)에 의해 해당 집전부(180, 190)와 접합되므로, 정렬 마크(AM)에 의해 보조 패턴(FSP, SSP)과 해당 집전부(180, 190)의 접합 면적이 증가한다.

즉, 보조 패턴(FSP, SSP)에 정렬 마크(AM)가 위치하지 않는 경우에는 보조 패턴(FSP, SSP)의 접합면, 즉 해당 집전부(180, 190)와 마주하는 면이 실질적으로 평탄하게 형성된다.

하지만, 적어도 하나의 요부(AM1) 또는 적어도 하나의 철부(CM2)를 포함하는 정렬 마크가 보조 패턴(FSP, SSP)에 형성되면, 도전성 접착제(CA)와 보조 패턴(FSP, SSP)의 접합 면적이 종래에 비해 증가한다.

따라서, 도전 패턴(CP)과 도전성 접착제(CA)의 접합력이 증가하여 접합 신뢰성이 향상되므로, 도전 패턴(CP)이 해당 집전부(180, 190)로부터 박리되는 것을 억제할 수 있으며, 도전 패턴(CP)과 해당 집전부(180, 190) 간의 전기적 저항이 감소되므로, 전하 전송 효율이 향상된다.

이와 같이, 정렬 마크(AM)가 보조 패턴(FSP, SSP)에 형성되면, 태양전지의 모듈 제조 공정에서는 상기 정렬 마크(AM)를 이용하여 태양전지(100A, 100B)의 정렬 작업을 실시할 수 있고, 정렬 작업을 완료한 후에는 정렬 마크(AM)가 형성된 보조 패턴(FSP, SSP)에 도전성 접착제(CA)를 도포하여 보조 패턴(FSP, SSP)과 해당 집전부를 접합함으로써 도전 패턴(CP)과 해당 집전부의 접합 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

이러한 구성의 태양전지 모듈에 따르면, 제1 태양전지(100A)와 제2 태양전지(100B)는 제1 태양전지(100A)의 제1 집전부(180)→도전성 접착제(CA)→제1 및 제2 보조 패턴(FSP, SSP)→주 패턴(MP)→제1 및 제2 보조 패턴(FSP, SSP)→도전성 접착제(CA)→제2 태양전지(100B)의 제2 집전부(190)의 전류 경로(current path)에 따라 전기적으로 연결된다.

한편, 도 3에서, 도면부호 200은 태양전지 모듈의 후면에 위치하는 후면 시트(back sheet)를 나타낸다.

위에서 설명한 바와 달리, 도전 패턴은 도 6에 도시한 바와 같이, 제1 태양전지(100A)의 제1 집전부(180)에 전기적으로 연결되는 제1 패턴(CP1)과, 제2 태양전지(100B)의 제2 집전부(190)에 전기적으로 연결되는 제2 패턴(CP2)과, 제1 패턴(CP1)과 제2 패턴(CP2)을 연결하는 연결 패턴(CNP; Connecting Pattern)을 포함할 수 있다.

제1 패턴(CP1)과 제2 패턴(CP2)은 절연 필름(IF)의 폭방향(Y-Y')의 중심선(CL)에 대해 좌우 대칭으로 형성되며, 절연 필름(IF)의 길이방향(X-X')으로 인쇄된 주 패턴(MP)과, 주 패턴(MP)에 연결된 적어도 1개의 보조 패턴을 각각 포함할 수 있다.

한 예로, 도 6은 주 패턴(MP)의 양쪽 단부에 연결된 2개의 제1 보조 패턴(FSP)과, 주 패턴(MP)의 길이방향 중심부에 위치하는 제2 보조 패턴(SSP)을 각각 포함하는 것을 도시하였다.

제1 패턴(CP1)의 주 패턴(MP)과 제2 패턴(CP2)의 주 패턴(MP) 사이에는 일정한 간격(D)이 유지된다.

연결 패턴(CNP)은 도 6에 도시한 바와 같이, 제1 패턴(P1)의 주 패턴(MP)과 제2 패턴(P2)의 주 패턴(MP)을 연결할 수 있다.

그러나, 연결 패턴(CNP)은 제1 패턴(CP1)의 제1 보조 패턴(FSP)과 제2 패턴(CP2)의 제1 보조 패턴(FSP)을 연결하거나, 제1 패턴(CP1)의 제2 보조 패턴(SSP)과 제2 패턴(CP2)의 제2 보조 패턴(SSP)을 연결할 수도 있으며, 제1 패턴(CP1)과 제2 패턴(CP2)는 복수의 연결 패턴(CNP)에 의해 연결될 수 있다.

제1 보조 패턴(FSP) 및 제2 보조 패턴(SSP)은 도전성 접착제(CA)에 의해 제1 집전부(180) 또는 제2 집전부(190)에 접합될 수 있다.

일례로, 제1 패턴(CP1)의 제1 보조 패턴(FSP)과 제2 보조 패턴(SSP)은 도전성 접착제(CA)에 의해 제1 태양전지(100A)의 제1 집전부(180)에 접합될 수 있고, 제2 패턴(CP2)의 제1 보조 패턴(FSP)과 제2 보조 패턴(SSP)은 도전성 접착제(CA)에 의해 제2 태양전지(100B)의 제2 집전부(190)에 접합될 수 있다.

따라서, 본 실시예에 따르면, 제1 태양전지(100A)와 제2 태양전지(100B)는 제1 태양전지(100A)의 제1 집전부(180)→도전성 접착제(CA)→제1 패턴(CP1)→연결 패턴(CNP)→제2 패턴(CP2)→도전성 접착제(CA)→제2 태양전지(100B)의 제2 집전부(190)의 전류 경로(current path)에 따라 전기적으로 연결된다.

이하, 도 7 및 도 8을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 대해 설명한다. 도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양전지 모듈의 주요부 단면도이고, 도 8은 도 7의 태양전지 모듈에 사용된 연결 부재의 평면도이다.

본 실시예의 태양전지 모듈에 있어서, 연결 부재(PCF)는 도전성 접착제(CA)에 의해 도전 패턴(CP)에 접합되는 인터커넥터(210)를 더 포함한다.

이때, 연결 부재(PCF)의 도전 패턴(CP)은 도 5에 도시한 바와 같이 구성되거나, 도 6에 도시한 바와 같이 구성될 수 있지만, 도 7에 도시한 바와 같이 제1 및 제2 패턴(CP1, CP2)만을 구비할 수도 있다. 즉, 도 6에 도시한 연결 부재(PCF)의 구성에서 연결 패턴(CNP)이 제거될 수도 있는데, 그 이유는 제1 패턴(CP1)이 인터커넥터(210)에 의해 제2 패턴(CP2)과 전기적으로 연결되기 때문이다.

인터커넥터(210)는 일자형(一字形)의 도전성 금속(211)으로 형성될 수 있고, 도전성 금속(211)의 폭(W)은 제1 태양전지(100A)와 제2 태양전지(100B)의 사이 공간(G) 이하로 형성된다.

인터커넥터(210)의 도전성 금속(211)의 후면(back surface)은 도전성 접착제(CA)에 의해 제1 패턴(CP1) 및 제2 패턴(CP2)과 접합된다.

이때, 인터커넥터(210)는 제1 패턴(CP1)의 주 패턴(MP) 전체와 제2 패턴(CP2)의 주 패턴(MP) 전체와 중첩할 수 있다. 이에 더하여, 인터커넥터(210)는 제1 패턴(CP1)의 제1 보조 패턴(FSP)의 일부 및 제2 보조 패턴(SSP)의 일부, 그리고 제2 패턴(CP2)의 제1 보조 패턴(FSP)의 일부 및 제2 보조 패턴(SSP)의 일부와 더 중첩할 수 있다.

그리고 도전성 접착제(CA)는 제1 패턴(CP1)과 제2 패턴(CP2)의 전면(front surface) 전체에 위치하거나, 제1 패턴(CP1)과 제2 패턴(CP2)의 전면(front surface) 중 일부에 부분적으로 위치할 수 있다.

도전성 접착제(CA)가 제1 패턴(CP1)과 제2 패턴(CP2)의 전면(front surface) 전체에 위치하는 경우에는 제1 패턴(CP1) 및 제2 패턴(CP2)과 인터커넥터(210)의 접합 면적이 커서 전하 전송 효율이 증가하며, 도전성 접착제(CA)가 제1 패턴(CP1)과 제2 패턴(CP2)의 전면(front surface) 중 일부에 부분적으로 위치하는 경우에는 도전성 접착제(CA)의 사용량을 줄여 제조 원가를 절감할 수 있다.

따라서, 본 실시예에 따르면, 제1 태양전지(100A)와 제2 태양전지(100B)는 제1 태양전지(100A)의 제1 집전부(180)→도전성 접착제(CA)→제1 패턴(CP1)→도전성 접착제(CA) 및 인터커넥터(210)→제2 패턴(P2)→도전성 접착제(CA)→제2 태양전지(100B)의 제2 집전부(190)의 전류 경로(current path)에 따라 전기적으로 연결된다.

그리고, 연결 부재(PCF)의 도전 패턴(CP)이 제1 패턴(CP1)과 제2 패턴(CP2)을 연결하는 연결 패턴(CNP)을 더 포함하는 경우, 제1 태양전지(100A)와 제2 태양전지(100B)는 제1 태양전지(100A)의 제1 집전부(180)→도전성 접착제(CA)→제1 패턴(CP1)→연결 패턴(CNP)→제2 패턴(CP2)→도전성 접착제(CA)→제2 태양전지(100B)의 제2 집전부(190)의 전류 경로(current path)를 더 형성한다.

한편, 인터커넥터(210)의 도전성 금속(211)의 전면(front surface)은 요철 표면(211A)으로 형성된다.

이와 같이, 도전성 금속(211)이 요철 표면(211A)을 구비하면, 제1 태양전지(100A)와 제2 태양전지(100B)의 사이 공간(G)으로 입사되는 빛이 요철 표면(211A)에서 반사 및 산란되므로, 제1 태양전지(100A)와 제2 태양전지(100B)에 입사되는 빛의 양을 증가시킬 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속한다.

100A: 제1 태양전지 100B: 제2 태양전지
PCF: 연결 부재 CA: 도전성 접착제
CP: 도전 패턴 CP1: 제1 패턴
CP2: 제2 패턴 IF: 절연 필름
MP: 주 패턴 FSP: 제1 보조 패턴
SSP: 제2 보조 패턴

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15. 제1 전극부 및 상기 제1 전극부와 반대 극성을 갖는 제2 전극부를 반도체 기판의 후면에 구비하는 복수의 태양전지;
    복수 개가 구비되고, 각각이 절연 필름 및 상기 절연 필름에 인쇄된 도전 패턴을 포함하며, 각각이 서로 인접한 2개의 태양전지 중 어느 한 태양전지의 제1 전극부를 다른 한 태양전지의 제2 전극부에 연결하는 연결 부재; 및
    상기 제1 전극부 및 상기 제2 전극부를 상기 도전 패턴에 각각 접합하는 제1 접착제
    를 포함하고,
    상기 연결 부재의 상기 도전 패턴은 정렬 마크를 구비하는 태양전지 모듈.
16. 제15항에서,
    상기 정렬 마크는 상기 도전 패턴의 표면으로부터 상기 절연 필름을 향해 오목하게 형성된 적어도 하나의 요부(凹部)를 포함하거나, 상기 도전 패턴의 표면으로부터 상기 절연 필름의 반대쪽으로 볼록하게 형성된 적어도 하나의 철부(凸部)를 포함하는 태양전지 모듈.
17. 제15항에서,
    상기 정렬 마크는 도트(dot) 또는 라인(line) 형상의 평면 형상으로 형성되는 태양전지 모듈.
18. 제15항 내지 제17항 중 어느 한 항에서,
    상기 도전 패턴은 상기 어느 한 태양전지의 제1 전극부에 전기적으로 연결되는 제1 패턴, 상기 다른 한 태양전지의 제2 전극부에 전기적으로 연결되는 제2 패턴, 및 상기 제1 패턴과 상기 제2 패턴을 연결하는 연결 패턴을 포함하는 태양전지 모듈.
19. 제18항에서,
    상기 제1 패턴 및 상기 제2 패턴은 상기 절연 필름의 길이방향으로 인쇄된 주 패턴(main pattern)과, 상기 주 패턴에 연결된 적어도 1개의 보조 패턴(sub pattern)을 각각 포함하는 태양전지 모듈.
20. 제19항에서,
    상기 정렬 마크는 상기 적어도 1개의 보조 패턴에 위치하며, 상기 적어도 1개의 보조 패턴은 상기 정렬 마크 위에 위치하는 상기 제1 접착제에 의해 해당 전극부와 접합되는 태양전지 모듈.
21. 제19항에서,
    상기 정렬 마크는 상기 주 패턴에 위치하는 태양전지 모듈.
22. 제19항에서,
    상기 적어도 1개의 보조 패턴은 상기 주 패턴의 길이방향 양쪽 단부에 각각 위치하는 2개의 제1 보조 패턴과, 상기 주 패턴의 길이방향 중심부에 위치하는 제2 보조 패턴을 포함하는 태양전지 모듈.
23. 제22항에서,
    상기 연결 패턴은 상기 제1 패턴의 주 패턴과 상기 제2 패턴의 주 패턴을 연결하거나, 상기 제1 패턴의 상기 제1 보조 패턴과 상기 제2 패턴의 상기 제1 보조 패턴을 연결하거나, 상기 제1 패턴의 상기 제2 보조 패턴과 상기 제2 패턴의 상기 제2 보조 패턴을 연결하는 태양전지 모듈.
24. 제15항 내지 제17항 중 어느 한 항에서,
    상기 도전 패턴은 상기 어느 한 태양전지의 제1 전극부에 전기적으로 연결되는 제1 패턴 및 상기 다른 한 태양전지의 제2 전극부에 전기적으로 연결되는 제2 패턴을 포함하고,
    상기 연결 부재는 제2 접착제에 의해 상기 제1 패턴과 상기 제2 패턴에 접합되어 상기 제1 패턴과 상기 제2 패턴을 전기적으로 연결하는 인터커넥터를 더 포함하는 태양전지 모듈.
25. 제24항에서,
    상기 인터커넥터는 일자형(一字形)의 도전성 금속으로 형성되고, 상기 도전성 금속의 폭은 서로 인접한 태양전지의 사이 공간 이하로 형성되는 태양전지 모듈.
26. 제25항에서,
    상기 도전성 금속의 후면(back surface)은 상기 제2 접착제에 의해 상기 제1 패턴 및 상기 제2 패턴과 접합되고, 상기 도전성 금속의 전면(front surface)은 요철 표면으로 형성되는 태양전지 모듈.
27. 제24항에서,
    상기 제1 패턴 및 상기 제2 패턴은 상기 절연 필름의 길이방향으로 인쇄된 주 패턴(main pattern)과, 상기 주 패턴에 연결된 적어도 1개의 보조 패턴(sub pattern)을 각각 포함하는 태양전지 모듈.
28. 제27항에서,
    상기 적어도 1개의 보조 패턴은 상기 주 패턴의 길이방향 양쪽 단부에 각각 위치하는 2개의 제1 보조 패턴과, 상기 주 패턴의 길이방향 중심부에 위치하는 제2 보조 패턴을 포함하는 태양전지 모듈.
29. 제28항에서,
    상기 제1 패턴의 상기 주 패턴 전체와 상기 제2 패턴의 상기 주 패턴 전체는 상기 인터커넥터와 중첩하는 태양전지 모듈.
30. 제29항에서,
    상기 인터커넥터는 상기 제1 패턴의 상기 제1 보조 패턴의 일부 및 상기 제2 보조 패턴의 일부, 그리고 상기 제2 패턴의 상기 제1 보조 패턴의 일부 및 상기 제2 보조 패턴의 일부와 더 중첩하는 태양전지 모듈.

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