KR102233683B1 - 와이어를 구비한 슁글드 태양전지 패널 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
다수의 태양전지 스트립이 서로 부분적으로 중첩(슁글드 구조)되어 스트링을 형성하고 있을 때, 스트링과 스트링이 다수의 와이어에 의해 전기적으로 연결되는 슁글드 태양전지 패널 및 그 제조방법에 관한 것으로, (a) 다수의 스트립이 서로 부분적으로 중첩되어 하나의 스트링을 형성하는 다수의 태양전지를 마련하는 단계, (b) 다수의 와이어가 각각 배치된 다수의 와이어 시트를 마련하는 단계, (c) 상기 다수의 태양전지의 하나로서 제1 스트링 및 제3 스트링의 상면에 상기 다수의 와이어 시트의 하나로서 제1 와이어 시트 및 제2 와이어 시트를 장착하는 단계, (d) 상기 제1 와이어 시트 및 제2 와이어 시트 상에 상기 다수의 태양전지의 하나로서 제2 스트링을 장착하는 단계, (e) 상기 제1 스트링, 제2 스트링 및 제3 스트링을 상기 제1 와이어 시트 및 제2 와이어 시트에 각각 마련된 다수의 와이어에 의해 서로 전기적으로 연결하는 단계, (f) 상기 제1 와이어 시트 및 제2 와이어 시트에 각각 마련된 다수의 와이어를 상기 태양전지에 고정하는 단계를 포함하고, 상기 제1 스트링, 제2 스트링 및 제3 스트링은 소정의 간격을 두고 배치되는 구성을 마련하여, 접촉 저항을 감소시켜 출력 손실 최소화를 통한 높은 출력을 얻을 수 있으며, 스트링 폭의 제어를 용이하게 실행할 수 있다.
Description
본 발명은 슁글드(shingled) 태양전지 패널의 스트링 연결에 사용되는 와이어를 구비한 슁글드 태양전지 패널 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 다수의 태양전지 스트립이 서로 부분적으로 중첩(슁글드 구조)되어 스트링을 형성하고 있을 때, 스트링과 스트링이 다수의 와이어에 의해 전기적으로 연결되는 슁글드 태양전지 패널 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근, 화석연료는 그 매장량이 점차 고갈되고 있으며 지구온난화 등 지구환경에 악영향을 미치고 있어 대체에너지 개발에 박차를 가하고 있다. 환경문제 및 고갈의 우려가 없는 대체에너지로서는 풍력, 수력, 원자력, 태양에너지 등이 있으며, 그중 무한한 에너지원으로 알려진 태양광 발전은 화석연료를 대체할 수 있는 미래의 대안으로 부상하고 있다.
태양광 발전은 무한정, 무공해의 태양 에너지를 직접 전기에너지로 변환시키는 태양전지(solar cell)를 사용한다. 태양광 발전의 기본 원리는 반도체 PN 접합으로 구성된 태양전지에 태양광이 조사되면, 광에너지에 의한 전자, 정공 쌍이 생겨나고, 전자와 정공이 이동하여 n 층과 p 층을 가로질러 전류가 흐르게 되는 광기전력 효과에 의해 기전력이 발생하여 외부에 접속된 부하로 전류가 흐르게 된다.
이러한 태양전지는 복수 개가 리본에 의하여 직렬 또는 병렬로 연결되고, 복수의 태양전지를 보호하기 위한 패키징(packaging) 공정에 의하여 태양전지 패널의 형태로 제조된다. 태양전지 패널은 다양한 환경에서 장기간 동안 발전을 하여야 하므로 장기간 신뢰성이 크게 요구된다.
태양전지 모듈은 일반적으로 전면에 유리가 위치하고, 후면에는 EVA(ethylene-vinyl acetate copolymer) 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 배선을 부착하고 모듈의 설치를 용이하게 하거나 보호를 위한 프레임을 부착하는 공정이 진행된다.
상기와 같은 종래의 태양전지 모듈에서, 태양전지에 의해 발전한 전력을 외부로 출력하기 위해서는 태양전지에 형성된 버스바, 인터커넥션 리본과 리드선을 통해 태양전지 모듈의 외부로 취출하는 방법이 이용된다.
한편, 태양광 모듈은 다수의 스트링(string)이 리본에 의해 직렬 연결되어 구성된다. 예를 들어, 4개의 스트링이 하나의 태양광 모듈을 구성하며, 이들 각각은 독립적으로 태양광 발전 기능을 갖는다.
이러한 기술의 일 예가 하기 문헌 1 내지 3 등에 개시되어 있다.
예를 들어, 하기 특허문헌 1에는 반도체 기판 및 도전형 영역을 통해 상기 반도체 기판과 전기적으로 연결되는 전극을 포함하고, 상기 전극은 제1 방향으로 뻗어있는 복수의 핑거 라인과, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 위치해 상기 복수의 핑거 라인을 전기적으로 연결하는 복수의 버스바를 포함하고, 상기 복수의 버스바는 상기 반도체 기판상에 서로 동일한 간격을 가지고 배치되고, 최 외곽에 배치된 한 쌍의 제1 버스 바와 상기 한 쌍의 제1 버스 바 사이에 위치하는 제2 버스 바를 포함하고, 상기 반도체 기판의 끝에서 상기 제1 버스 바 사이에 배치된 상기 복수의 핑거 라인의 형성 면적은 상기 제1 버스 바 사이에 배치된 상기 복수의 핑거 라인의 형성 면적보다 큰 태양전지에 대해 개시되어 있다.
또 하기 특허문헌 2에는 슁글드 태양전지 스트링을 형성하기 위한 중첩 영역을 포함하는 적어도 2개의 태양전지를 마련하고, 접착 호일(adhesive foil)이 하나의 태양전지의 상부 측면 및 중첩 태양전지의 하부 측면 상에 위치되고, 접착 호일은 복수의 금속 와이어를 포함하며, 이 접착 호일로 슁글드 태양전지의 기계적 위치 설정 및 고정을 제공하는 안정된 슁글드 태양전지 스트링 및 그 제조방법에 대해 개시되어 있다.
한편, 하기 특허문헌 3에는 도 1에 도시된 바와 같이, 프레임(B) 상에서 직렬로 연결된 몇몇 또는 복수의 분할 전지셀(10)로 구성된 복수의 스트링(S)을 서로 연결하도록 어느 한 스트링(S)의 최상부 분할 전지셀(10) 또는 최하부 분할 전지셀(10)의 전면 버스바 전극 또는 후면 버스바 전극과 나란하도록 소정길이 연장되고, 접착부에 의해 분할 전지셀(10)의 전면 버스바 전극 또는 후면 버스바 전극에 연결된 스트링 리본(40)과 상기 스트링 리본(40)의 분기 스트립 상에 인접하는 스트링(S)과의 접속을 위한 연결 리본(60)을 포함하고, 상기 스트링 리본(40)은 전면 버스바 전극 또는 후면 버스바 전극에 연결 및 접속될 수 있게 라인 상으로 형성된 메인 스트립과 메인 스트립으로부터 분기된 복수의 분기 스트립(45)을 구비한 분할 태양전지 모듈(1)에 대해 개시되어 있다.
상술한 바와 같은 특허문헌에 개시된 기술에서는 12~15㎜ 정도의 큰 폭을 가지는 솔더가 코팅된 리본을 사용하여 태양전지를 연결하게 되면, 리본의 큰 폭에 의하여 광 손실 등이 발생할 수 있는 문제를 해결하기 위해 태양전지에 배치되는 리본의 개수를 줄이지만, 리본을 사용하므로, 스트링 폭 제어의 한계에 의해 공정 제어가 어렵다는 문제가 있었다.
상술한 바와 같은 특허문헌에 개시된 기술에서는 도 1에 도시된 바와 같기 스트링과 스트링 접합시 약 2~3㎜ 폭을 갖는 리본 와이어를 활용하여, 직병렬로 솔더링 접합을 실행하므로, 솔더링시 과도한 열 공급으로 스트링 간 접촉 불량이 발생하게 된다는 문제가 있었다. 또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 2~3㎜ 폭을 갖는 리본을 적용하므로, 장착된 리본의 전체 면적에 대응하는 영역이 차폐되어 태양전지 모듈의 전체 출력이 저하되며, 공정 시 파손 위험성이 증대하고, 전력 흐름 시 손실이 발생한다는 문제도 있었다.
본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 스트링 간격을 최소화하여 태양전지 셀의 집적도를 향상시키고, 높은 출력을 가지며, 효율성을 극대화할 수 있는 와이어를 구비한 슁글드 태양전지 패널 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 스트링과 스트링의 연결시 발생될 수 있는 전력 손실을 최소화할 수 있는 와이어를 구비한 슁글드 태양전지 패널 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 스트링 내 핑거 수직방향으로 와이어 방향을 정렬하고, 예비 적층(Pre-lamination)을 통해 스트링과 스트링 사이의 기계적 강도를 증대시킬 수 있는 와이어를 구비한 슁글드 태양전지 패널 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 와이어를 구비한 슁글드 태양전지 패널 및 그 제조방법은 (a) 다수의 스트립이 서로 부분적으로 중첩되어 하나의 스트링을 형성하는 다수의 태양전지를 마련하는 단계, (b) 다수의 와이어가 각각 배치된 다수의 와이어 시트를 마련하는 단계, (c) 상기 다수의 태양전지의 하나로서 제1 스트링 및 제3 스트링의 상면에 상기 다수의 와이어 시트의 하나로서 제1 와이어 시트 및 제2 와이어 시트를 장착하는 단계, (d) 상기 제1 와이어 시트 및 제2 와이어 시트 상에 상기 다수의 태양전지의 하나로서 제2 스트링을 장착하는 단계, (e) 상기 제1 스트링, 제2 스트링 및 제3 스트링을 상기 제1 와이어 시트 및 제2 와이어 시트에 각각 마련된 다수의 와이어에 의해 서로 전기적으로 연결하는 단계, (f) 상기 제1 와이어 시트 및 제2 와이어 시트에 각각 마련된 다수의 와이어를 상기 태양전지에 고정하는 단계를 포함하고, 상기 제1 스트링, 제2 스트링 및 제3 스트링은 소정의 간격을 두고 배치되는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 슁글드 태양전지 패널의 제조방법에서, 상기 다수의 와이어의 양단은 상기 와이어 시트에서 돌출하여 배치되는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 슁글드 태양전지 패널의 제조방법에서, 상기 와이어는 코어와 상기 코어를 코팅하는 코팅재로 이루어지고, 상기 코어는 Cu로 이루어지고, 상기 코팅재는 In/Sn, Bi/Sn 또는 순수 Sn으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 슁글드 태양전지 패널의 제조방법에서, 상기 와이어의 직경은 250~350㎛로 이루어지고, 상기 와이어는 폴리머에 매립되어 있고, 열을 가했을 때에 폴리머가 녹아드는 과정으로 와이어가 노출되어 상기 스트링 사이의 전기적 결합이 형성되는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 슁글드 태양전지 패널의 제조방법에서, 상기 다수의 와이어는 상기 와이어 시트에 균일한 간격으로 배치되는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 슁글드 태양전지 패널의 제조방법에서, 상기 다수의 와이어는 스트링과의 연결 부위에 근접하여 배치되는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 슁글드 태양전지 패널의 제조방법에서, 상기 와이어 시트는 EVA 필름 또는 POF 필름으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 슁글드 태양전지 패널의 제조방법에서, 상기 다수의 와이어는 상기 와이어 시트를 열 압착하는 것에 의해 와이어 시트 상에 고정되는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 슁글드 태양전지 패널의 제조방법에서, 상기 단계 (f)에서 상기 다수의 와이어의 고정은 스트링 및 인접한 스트링의 하부에 EVA 필름을 마련하고, 상기 EVA 필름을 압착하여 상기 다수의 와이어를 고정하는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 슁글드 태양전지 패널의 제조방법에서, 상기 스트링과 스트링 사이의 간격은 0.5~1㎜인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 슁글드 태양전지 패널은 상술한 슁글드 태양전지 패널의 제조방법에 의해 제조된 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 와이어를 구비한 슁글드 태양전지 패널 및 그 제조방법에 의하면, 스트링과 스트링 사이의 전기적 연결을 와이어로 실행하는 것에 의해, 접촉 저항을 감소시켜 출력 손실 최소화를 통한 높은 출력을 얻을 수 있으며, 스트링 폭의 제어를 용이하게 실행할 수 있다는 효과가 얻어진다.
또 본 발명에 따른 와이어를 구비한 슁글드 태양전지 패널 및 그 제조방법에 의하면, 스트링과 스트링 사이의 전기적 연결 과정에서 발생하는 미세 균열을 최소화하여 태양전지 패널의 제조 효율성을 향상시키며, 버스바를 사용하지 않음으로 인해 제조 비용을 절감할 수 있다는 효과가 얻어진다.
또한, 본 발명에 따른 와이어를 구비한 슁글드 태양전지 패널 및 그 제조방법에 의하면, 와이어를 이용하여 다수의 태양전지 스트링을 서로 전기적으로 연결하는 구조를 마련하므로, 기존 리본 와이어를 적용한 구조보다 셰이딩(Shading) 영역을 86% 정도 감소시키고, 이에 따른 입사면적의 증가로 인한 태양전지 패널의 출력을 향상시킬 수 있다는 효과가 얻어진다.
도 1은 분할 태양전지 모듈의 스트링 리본의 배치 구조를 나타내는 도면,
도 2는 본 발명에 따른 와이어를 구비한 슁글드 태양전지 패널의 제조 과정을 설명하기 위한 공정도,
도 3은 본 발명에 따른 와이어를 구비한 슁글드 태양전지 패널의 사시도,
도 4는 도 3에 도시된 슁글드 태양전지 패널을 제조하기 위한 모식도,
도 5는 본 발명에 적용되는 와이어 시트의 사시도,
도 6은 와이어 시트에 배치되는 와이어의 단면도,
도 7은 본 발명에 적용되는 와이어 시트의 다른 예의 사시도,
도 8은 본 발명에 적용되는 와이어 시트의 또 다른 예의 단면도,
도 9는 본 발명에 적용되는 와이어 시트의 또 다른 예의 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 와이어를 구비한 슁글드 태양전지 패널의 제조 과정을 설명하기 위한 공정도,
도 3은 본 발명에 따른 와이어를 구비한 슁글드 태양전지 패널의 사시도,
도 4는 도 3에 도시된 슁글드 태양전지 패널을 제조하기 위한 모식도,
도 5는 본 발명에 적용되는 와이어 시트의 사시도,
도 6은 와이어 시트에 배치되는 와이어의 단면도,
도 7은 본 발명에 적용되는 와이어 시트의 다른 예의 사시도,
도 8은 본 발명에 적용되는 와이어 시트의 또 다른 예의 단면도,
도 9는 본 발명에 적용되는 와이어 시트의 또 다른 예의 단면도.
본 발명의 상기 및 그 밖의 목적과 새로운 특징은 본 명세서의 기술 및 첨부 도면에 의해 더욱 명확하게 될 것이다.
본원에서 사용하는 용어 "웨이퍼"는 태양전지용 웨이퍼로서 단결정 또는 다결정 실리콘으로 이루어지고, "태양전지 셀"은 P-형의 실리콘 기판에 전극이 스크린 프린트(screen print)된 형태로 마련되며, p-PERC(Passivated Emitter and Rearside Contact), n-HIT(Hetrojunction with Intrinsic Thin lyaer), n-PERT (Passivated Emitter and Rear Totally diffused), CSC(Charge Selective Contact)로 형성될 수 있다.
또 용어 "슁글드(shingled) 어레이 구조"는 태양전지 모듈의 단위당 변환 효율과 출력을 높이기 위해 전면 전극과 후면 전극이 마련된 태양전지 셀을 절단하여 복수의 스트립을 형성하고 이 전면 전극과 후면 전극을 전도성 접착제로 접착하여 연결된 스트링 구조를 의미한다.
또 "태양전지 패널"은 프레임 상에서 다수개의 슁글드 어레이 구조의 태양전지 스트링이 전기적으로 연결되고, 전면에 유리가 위치하고, 후면에는 EVA 시트가 형성되고, 중간에 충진재 등이 배치되어 태양전지 모듈을 형성하는 것을 의미한다.
본원에서 사용하는 용어 "전도성 접착제(Electroconductive Adhesive)"는 전기 전자 제품이나 회로의 배선 접합에 사용하는 전기 전도성을 가진 접착제로, 에폭시 수지에 은 입자를 배합한 것을 사용한다. 또 전도성 접착제는 마이크로 디스펜서를 이용하여 도포하며 니들로부터의 토출량이 일정해야 하고 흘러내리지 않게 한다. 전도성 충진제로는 금, 백금, 은, 구리, 니켈 등의 금속분말, 카본 또는 카본 섬유, 흑연 및 복합 분말 등이 사용할 수 있다.
또 본원에서 사용하는 와이어는 예를 들어 SWCT(SmartWire Connection Technology)의 연결 구조로 마련될 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 실시 예를 도면에 따라서 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 와이어를 구비한 슁글드 태양전지 패널의 제조 과정을 설명하기 위한 공정도이고, 도 3은 본 발명에 따른 와이어를 구비한 슁글드 태양전지 패널의 사시도로서, 도 3의 (a)는 패널의 전면 상태를 나타내는 사시도이고, 도 3의 (b)는 패널의 이면 상태를 나타내는 사시도이며, 도 4는 도 3에 도시된 슁글드 태양전지 패널를 제조하기 위한 모식도 이다.
먼저, 본 발명에 따른 슁글드 태양전지 패널(100)을 제조하기 위해 4 모서리 부분이 테이퍼진 사각 형상(pseudo-squared) 또는 사각 형상(full-squared)으로 이루어진 태양전지용 웨이퍼를 마련하고, 이 웨이퍼를 일정 간격을 갖고 4개 또는 5개로 절단하여 다수의 스트립(111)을 마련한다(S10).
다음에 상기 단계 S10에서 마련된 다수의 스트립(111)이 서로 부분적으로 중첩되어 슁글드 태양전지 패널의 스트링(110)을 형성한다(S20).
한편, 다수의 와이어가 각각 배치된 다수의 와이어 시트(200)를 마련한다.
상기 와이어 시트 및 와이어에 대해서는 도 5 및 도 6에 따라 설명한다.
도 5는 본 발명에 적용되는 와이어 시트의 사시도로서, 도 5의 (a)는 와이어 시트의 평면 모식도이고, 도 5의 (b)는 와이어 시트의 단면도이며, 도 6은 와이어 시트에 배치되는 와이어의 단면도이다.
상기 와이어 시트(200)는 도 5에 도시된 바와 같이, 하부 시트(210)와 상부 시트(220)로 이루어지고, 이 하부 시트(210)와 상부 시트(220) 사이에 다수의 와이어(230)가 균등하게 배열된다. 예를 들어 도 5에서는 6개의 와이어가 균등하게 배열된 구조를 나타내었지만, 이에 한정되는 것은 아니고 스트립(111)에 마련된 전극에 따라 변경 가능하다.
상기 하부 시트(210)와 상부 시트(220)는 각각 통상 충진재로 사용되는 EVA(ethylene-vinyl acetate copolymer) 필름 또는 수축재로 사용되는 POF(polyolefin) 필름을 적용할 수 있으며, 도 5의 (b)와 같이 하부 시트(210)와 상부 시트(220) 사이에 와이어(230)가 배치된 상태에서 라미네이터로 압착하면 와이어(230)가 와이어 시트(200) 상에 고정된다. 또한, 상술한 바와 같은 압착에 의해 상기 하부 시트(210)와 상부 시트(220)는 거의 투명 상태로 유지된다.
또 도 5에서는 와이어(230)가 하부 시트(210)와 상부 시트(220) 사이에 마련된 구조를 나타내었지만, 이에 한정되는 것은 아니고 하부 시트(210) 상에 와이어(230)가 부착된 상태로 마련될 수도 있다.
한편, 상기 와이어(230)의 양단은 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 스트링(110)과의 전기적 연결을 위해 와이어 시트(200) 상에서 돌출되게 마련된다.
상기 와이어(230)는 250~350㎛의 직경으로 이루어지고, 도 6에 도시된 바와 같이, 코어(231)와 상기 코어(231)를 코팅하는 코팅재(232)로 이루어지며, 이 코팅재에는 열을 가했을 때 녹을 수 있는 폴리머로 도포될 수 있다.
상기 코어(231)는 Cu로 이루어지고, 상기 코팅재(232)는 무연 합금으로서 In/Sn, Bi/Sn 또는 순수 Sn으로 이루어질 수 있다. 즉 본 발명에서는 납(Pb)의 독성에 의해 발생하는 환경 문제를 해결함으로써 유해한 금속 원소가 환경에 주는 영향을 최소화할 수 있으며, 우수한 솔더링성 및 인성을 갖는 무연 솔더 합금으로서, 주석(Sn), 비스무스(Bi) 또는 인듐(In)으로 구성된 합금을 사용할 수 있으며, 전도도를 향상시키기 위해 은(Ag)을 포함할 수도 있다.
상기 다수의 태양전지의 하나로서 상기 단계 S20에서 마련된 스트링(110)을 적용하여 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 제1 스트링(110)과 제3 스트링(130) 사이에 제2 스트링(120)이 배치될 간격을 두고 제1 스트링(110)과 제3 스트링(130)을 배치하고, 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 제1 스트링(110) 및 제3 스트링(130)의 상면에 상기 다수의 와이어 시트(200)의 하나로서 제1 와이어 시트 및 제2 와이어 시트를 장착한다(S30).
본 발명에 따른 스트링과 스트링 사이의 배치 간격은 0.5~1㎜ 이하로 이루어진다. 즉 본 발명에서는 스트링과 스트링을 와이어에 의해 전기적으로 연결하므로, 종래의 리본을 사용하는 태양전지에서의 배치 간격보다 좁게 할 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 제한된 면적에서의 셀 집적화도를 상승시키며, 높은 출력 및 효율을 구현할 수 있다.
상기 단계 S30에서는 제1 스트링(110)의 상면에 제1 와이어 시트에서 좌측으로 돌출한 와이어(예를 들어, 도 5의 (a)에 도시된 상태에서 상부) 부분이 위치하도록 배치하고, 제3 스트링(130)의 상면에 제2 와이어 시트에서 우측으로 돌출한 와이어(예를 들어, 도 5의 (a)에 도시된 상태에서 하부) 부분이 위치하도록 배치한다.
또 상기 단계 S30에서는 제1 스트링(110)과 제1 와이어 시트와의 전기적 연결 및 제3 스트링(110)과 제2 와이어 시트와의 전기적 연결을 실행하여 스트링 상에 와이어 시트(200)가 고정되도록 전기적 연결을 실행할 수 있다.
이와 같은 스트링과 와이어의 전기적 연결은 예를 들어, 무연 합금으로서 In/Sn, Bi/Sn 또는 순수 Sn의 융점 이상을 인가할 수 있는 솔더 기기로 상기 와이어가 매립된 폴리머를 녹이고, 열을 가했을 때에 폴리머가 녹아드는 과정으로 와이어의 코팅재(232)가 노출되며, 이 코팅재(232)와 스트링의 전극을 솔더링하는 것에 의해 전기적 결합이 실행된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에서는 스트링과 스트링의 전기적 연결을 와이어로 실행하므로, 스트링과 스트링 연결 시 발생할 수 있는 전력 손실을 최소화할 수 있다.
다음에 상기 단계 S30에서 마련된 제1 와이어 시트 및 제2 와이어 시트 상에 도 4의 (c)에 도시된 바와 같이, 상기 다수의 태양전지의 하나로서 제2 스트링(120)을 장착한다(S40).
즉, 상기 제2 스트링(120)의 하면에 제1 와이어 시트에서 우측으로 돌출한 와이어(예를 들어, 도 5의 (a)에 도시된 상태에서 하부) 부분이 위치하도록 배치하고, 또 제2 스트링(120)의 하면에 제2 와이어 시트에서 좌측으로 돌출한 와이어(예를 들어, 도 5의 (a)에 도시된 상태에서 하부) 부분이 위치하도록 배치된다. 이와 같은 배치 상태는 도 3의 (b)에 도시된 바와 같다.
이어서, 상기 제2 스트링(120)을 상기 제1 와이어 시트 및 제2 와이어 시트에 각각 마련된 다수의 와이어에 의해 서로 전기적으로 연결한다. 이 제2 스트링(120)과 제1 와이어 시트 및 제2 와이어 시트의 전기적 연결도 상술한 바와 같은 솔더링에 의해 실행될 수 있다.
또 상기 설명에서는 상기 제1 스트링(110) 및 제3 스트링(130)과 상기 제1 와이어 시트 및 제2 와이어 시트에 각각 마련된 다수의 와이어를 전기적으로 연결한 후, 제2 스트링(120)과 제1 와이어 시트 및 제2 와이어 시트에 각각 마련된 다수의 와이어를 전기적으로 연결하는 구조로 설명을 하였지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 상기 제1 스트링(110) 및 제3 스트링(130)에 제1 와이어 시트 및 제2 와이어 시트가 배치되고, 제1 와이어 시트 및 제2 와이어 시트 상에 제2 스트링(120)이 배치된 상태에서 순차적으로 제1 스트링(110), 제2 스트링(120) 및 제3 스트링(130)에 대해 와이어와의 전기적 연결을 실행할 수 있다(S50).
상기 단계 S50에서 제1 스트링(110), 제2 스트링(120) 및 제3 스트링(130)과 와이어(230)의 전기적 연결이 완료된 후, 상기 제1 와이어 시트 및 제2 와이어 시트에 각각 마련된 다수의 와이어를 상기 태양전지에 고정한다(S60).
상기 단계 S60에서 상기 다수의 와이어의 고정은 스트링 및 인접한 스트링의 하부, 예를 들어 상기 제1 스트링(110) 및 제2 스트링(120)의 하부에 EVA 필름을 마련하고, 상기 EVA 필름을 압착하여 상기 제1 스트링(110) 및 제2 스트링(120)의 표면 상에 다수의 와이어를 고정한다.
또 본 발명에 따른 슁글드 태양전지 패널의 제조방법에서는 하나의 스트립(111)에 대응하지 않고 도 3에 도시된 바와 같이 인접한 스트립 부분에도 와이어 시트가 위치하도록 배치하고, 이 와이어 시트(200)가 인접한 스트립 상에 배치되는 것에 의해 와이어를 보다 확실하게 고정할 수 있다.
다음에 본 발명에 적용되는 와이어 시트의 다른 예에 대해 도 7 내지 도 9에 따라 설명한다.
도 5에 도시된 와이어 시트에서는 하부 시트(210)와 상부 시트(220) 사이에 다수의 와이어(230)가 균등하게 배열된 구조에 대해 도시하였지만, 도 7에 도시된 바와 같이, 스트링 연결 부위에만 와이어를 마련한 구조를 적용할 수 있다.
도 7은 본 발명에 적용되는 와이어 시트의 다른 예의 사시도 이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 스트링 연결 부위에 가깝게 와이어(230)를 배치하는 경우, 인접한 스트립 부분에 와이어 시트 부분만을 더욱 견고하게 고정할 수가 있다. 또한, 와이어와 스트립의 전극과의 솔더링 과정을 간편하게 할 수 있다는 이점도 있다.
또 도 5에 도시된 구조에서는 하부 시트(210)와 상부 시트(220) 사이에 다수의 와이어(230)가 배치된 구조를 나타내었지만, 도 8에 도시된 바와 같이, 하부 시트(210)에 와이어(230)가 삽입될 개구부를 일체로 마련하는 것에 의해 와이어(230)의 배치 관계를 균일하게 유지할 수 있다.
도 8은 본 발명에 적용되는 와이어 시트의 또 다른 예의 단면도이다.
또한, 도 9에 도시된 바와 같이, 물결무늬 형상의 와이어 배치 필름(240)을 마련하는 것에 의해, 와이어(230)의 배치 관계를 균일하게 유지하면서, 와이어와 와이어와의 절연성을 향상시킬 수도 있다.
도 9는 본 발명에 적용되는 와이어 시트의 또 다른 예의 단면도이다.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.
본 발명에 따른 와이어를 구비한 슁글드 태양전지 패널 및 그 제조방법을 사용하는 것에 의해 접촉 저항을 감소시켜 출력 손실 최소화를 통한 높은 출력을 얻을 수 있으며, 스트링 폭의 제어를 용이하게 실행할 수 있다.
111 : 스트립
110 : 제1 스트링
120 : 제2 스트링
130 : 제3 스트링
200 : 와이어 시트
230 : 와이어
110 : 제1 스트링
120 : 제2 스트링
130 : 제3 스트링
200 : 와이어 시트
230 : 와이어
Claims (11)
- (a) 다수의 스트립이 서로 부분적으로 중첩되어 하나의 스트링을 형성하는 다수의 태양전지를 마련하는 단계,
(b) 다수의 와이어가 각각 배치된 다수의 와이어 시트를 마련하는 단계,
(c) 상기 다수의 태양전지의 하나로서 제1 스트링 및 제3 스트링의 상면에 상기 다수의 와이어 시트의 하나로서 제1 와이어 시트 및 제2 와이어 시트를 장착하는 단계,
(d) 상기 제1 와이어 시트 및 제2 와이어 시트 상에 상기 다수의 태양전지의 하나로서 제2 스트링을 장착하는 단계,
(e) 상기 제1 스트링, 제2 스트링 및 제3 스트링을 상기 제1 와이어 시트 및 제2 와이어 시트에 각각 마련된 다수의 와이어에 의해 서로 전기적으로 연결하는 단계,
(f) 상기 제1 와이어 시트 및 제2 와이어 시트에 각각 마련된 다수의 와이어를 상기 태양전지에 고정하는 단계를 포함하고,
상기 제1 스트링, 제2 스트링 및 제3 스트링은 소정의 간격을 두고 배치되며,
상기 단계 (c)에서는 상기 제1 스트링의 상면에 상기 제1 와이어 시트에서 좌측으로 돌출한 와이어 부분이 위치하도록 배치하고, 상기 제3 스트링의 상면에 상기 제2 와이어 시트에서 우측으로 돌출한 와이어 부분이 위치하도록 배치하며, 상기 제1 스트링과 제1 와이어 시트와의 전기적 연결 및 상기 제3 스트링과 제2 와이어 시트와의 전기적 연결을 실행하여 스트링 상에 와이어 시트를 고정시키고,
상기 단계 (d)에서는 상기 제2 스트링의 하면에 상기 제1 와이어 시트에서 우측으로 돌출한 와이어 부분이 위치하고, 상기 제2 와이어 시트에서 좌측으로 돌출한 와이어 부분이 위치하도록 장착되는 것을 특징으로 하는 슁글드 태양전지 패널의 제조방법. - 제1항에서,
상기 다수의 와이어의 양단은 상기 와이어 시트에서 돌출하여 배치되는 것을 특징으로 하는 슁글드 태양전지 패널의 제조방법. - 제2항에서,
상기 와이어는 코어와 상기 코어를 코팅하는 코팅재로 이루어지고,
상기 코어는 Cu로 이루어지고, 상기 코팅재는 In/Sn, Bi/Sn 또는 순수 Sn으로 이루어진 것을 특징으로 하는 슁글드 태양전지 패널의 제조방법. - 제3항에서,
상기 와이어의 직경은 250~350㎛로 이루어지고,
상기 와이어는 폴리머에 매립되어 있고, 열을 가했을 때에 폴리머가 녹아드는 과정으로 와이어가 노출되어 상기 스트링 사이의 전기적 결합이 형성되는 것을 특징으로 하는 슁글드 태양전지 패널의 제조방법. - 제2항에서,
상기 다수의 와이어는 상기 와이어 시트에 균일한 간격으로 배치되는 것을 특징으로 하는 슁글드 태양전지 패널의 제조방법. - 제2항에서,
상기 다수의 와이어는 스트링과의 연결 부위에 근접하여 배치되는 것을 특징으로 하는 슁글드 태양전지 패널의 제조방법. - 제2항에서,
상기 와이어 시트는 EVA 필름 또는 POF 필름으로 이루어진 것을 특징으로 하는 슁글드 태양전지 패널의 제조방법. - 제7항에서,
상기 다수의 와이어는 상기 와이어 시트를 열 압착하는 것에 의해 와이어 시트 상에 고정되는 것을 특징으로 하는 슁글드 태양전지 패널의 제조방법. - 제1항에서,
상기 단계 (f)에서 상기 다수의 와이어의 고정은 스트링 및 인접한 스트링의 하부에 EVA 필름을 마련하고, 상기 EVA 필름을 압착하여 상기 다수의 와이어를 고정하는 것을 특징으로 하는 슁글드 태양전지 패널의 제조방법. - 제1항에서,
상기 스트링과 스트링 사이의 간격은 0.5~1㎜인 것을 특징으로 하는 슁글드 태양전지 패널의 제조방법. - 청구항 제1항 내지 제10항 중의 어느 한 항의 슁글드 태양전지 패널의 제조방법에 의해 제조된 것을 특징으로 하는 슁글드 태양전지 패널.
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