KR102233893B1 - 태양전지 모듈 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 실시예에 따른 태양전지 모듈은, 반도체 기판, 반도체 기판의 후면에 위치하며 제1 방향으로 연장된 복수의 제1 핑거 전극, 제1 방향으로 연장되며 반도체 기판의 후면에서 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 제1 전극과 번갈아 교대로 위치하는 복수의 제2 핑거 전극을 포함하며, 동일한 극성을 갖는 복수의 핑거 전극들을 연결하는 버스바 전극 또는 접합 패드를 구비하지 않는 복수의 후면 접합 태양전지; 제1 방향으로 서로 이웃한 2개의 태양전지 중 어느 한 태양전지의 제1 핑거 전극들을 다른 한 태양전지의 제2 핑거 전극들에 전기적으로 연결하는 도전성 연결 부재; 및 도전성 연결 부재를 해당 핑거 전극들에 접착하는 접착제를 포함하고, 도전성 연결 부재의 제1 방향 폭은 제1 방향으로 서로 이웃한 2개의 태양전지 사이의 간격보다 크게 형성되며, 접착제는 제1 핑거 전극들 또는 제2 핑거 전극들과 도전성 연결 부재가 중첩하는 영역에 위치하는 제1 부분, 및 제2 방향으로 서로 이웃한 2개의 핑거 전극 사이의 영역과 도전성 연결 부재가 중첩하는 영역에 위치하는 제2 부분을 포함하며, 도전성 연결 부재는 접착제에 의해 해당 핑거 전극들 및 반도체 기판에 접합된다.
Description
본 발명은 복수의 후면 접합 태양전지를 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 접합 신뢰성이 향상되고 효율이 개선된 태양전지 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 태양전지 모듈은, 반도체 기판, 반도체 기판의 후면에 위치하며 제1 방향으로 연장된 복수의 제1 핑거 전극, 제1 방향으로 연장되며 반도체 기판의 후면에서 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 제1 전극과 번갈아 교대로 위치하는 복수의 제2 핑거 전극을 포함하며, 동일한 극성을 갖는 복수의 핑거 전극들을 연결하는 버스바 전극 또는 접합 패드를 구비하지 않는 복수의 후면 접합 태양전지; 제1 방향으로 서로 이웃한 2개의 태양전지 중 어느 한 태양전지의 제1 핑거 전극들을 다른 한 태양전지의 제2 핑거 전극들에 전기적으로 연결하는 도전성 연결 부재; 및 도전성 연결 부재를 해당 핑거 전극들에 접착하는 접착제를 포함하고, 도전성 연결 부재의 제1 방향 폭은 제1 방향으로 서로 이웃한 2개의 태양전지 사이의 간격보다 크게 형성되며, 접착제는 제1 핑거 전극들 또는 제2 핑거 전극들과 도전성 연결 부재가 중첩하는 영역에 위치하는 제1 부분, 및 제2 방향으로 서로 이웃한 2개의 핑거 전극 사이의 영역과 도전성 연결 부재가 중첩하는 영역에 위치하는 제2 부분을 포함하며, 도전성 연결 부재는 접착제에 의해 해당 핑거 전극들 및 반도체 기판에 접합된다.
이때, 한 예로, 반도체 기판의 후면 중 제1 모서리로부터 제1 핑거 전극까지의 간격과 제1 모서리로부터 제2 핑거 전극까지의 간격이 서로 동일하게 형성될 수 있고, 반도체 기판의 후면 중 제1 모서리와 마주하는 제2 모서리로부터 제1 핑거 전극까지의 간격과 제2 모서리로부터 상기 제2 핑거 전극까지의 간격이 동일하게 형성될 수 있다.
그리고 제1 모서리 쪽에 위치하는 접착제의 제1 부분과 제1 핑거 전극 사이, 및 제2 모서리 쪽에 위치하는 접착제의 제1 부분과 제2 핑거 전극 사이에는 절연층이 위치할 수 있다.
절연층의 제1 방향 폭은 도전성 연결 부재와 해당 핑거 전극이 중첩하는 영역의 제1 방향 폭보다 크게 형성될 수 있다.
후면 접합 태양전지는 제1 핑거 전극 및 제2 핑거 전극이 위치한 영역을 제외한 나머지 영역의 반도체 기판 후면에 위치하는 후면 유전층을 더 포함할 수 있고, 접착제의 제2 부분은 후면 유전층과 직접 접촉할 수 있다.
도전성 연결 부재는 제1 방향 폭이 실질적으로 균일하게 형성된 일자형(一字形)의 도전성 금속으로 구성될 수 있다.
이와는 달리, 도전성 연결 부재는 절연 필름 및 절연 필름에 인쇄된 도전 패턴으로 구성될 수 있으며, 도전 패턴은 제1 방향 폭이 실질적으로 균일하게 형성될 수 있다.
다른 예로, 반도체 기판의 후면 중 제1 모서리로부터 제1 핑거 전극까지의 간격은 제1 모서리로부터 제2 핑거 전극까지의 간격보다 작게 형성될 수 있고, 반도체 기판의 후면 중 제1 모서리와 마주하는 제2 모서리로부터 제1 핑거 전극까지의 간격은 제2 모서리로부터 제2 핑거 전극까지의 간격보다 크게 형성될 수 있다.
이때, 도전성 연결 부재는 제1 모서리 쪽에서 제1 핑거 전극과는 중첩하지만 제2 핑거 전극과는 중첩하지 않고, 제2 모서리 쪽에서 제2 핑거 전극과는 중첩하지만 제1 핑거 전극과는 중첩하지 않는다.
따라서, 제1 모서리 쪽에서 도전성 연결 부재와 제2 핑거 전극 사이에는 일정한 간격이 유지되고, 제2 모서리 쪽에서 도전성 연결 부재와 제1 핑거 전극 사이에는 일정한 간격이 유지된다.
후면 접합 태양전지는 제1 핑거 전극 및 제2 핑거 전극이 위치한 영역을 제외한 나머지 영역의 반도체 기판 후면에 위치하는 후면 유전층을 더 포함할 수 있고, 접착제의 제2 부분은 후면 유전층과 직접 접촉할 수 있다.
도전성 연결 부재는 제1 방향 폭이 실질적으로 균일하게 형성된 일자형(一字形)의 도전성 금속으로 구성되거나, 절연 필름 및 절연 필름에 인쇄된 도전 패턴으로 구성될 수 있으며, 도전 패턴은 제1 방향 폭이 실질적으로 균일하게 형성될 수 있다.
태양전지 모듈은, 반도체 기판, 반도체 기판의 후면 중 제1 모서리 쪽에 위치하는 복수의 제1 전극용 패드, 및 반도체 기판의 후면 중 제1 모서리와 마주하는 제2 모서리 쪽에 위치하는 복수의 제2 전극용 패드를 포함하는 복수의 후면 접합 태양전지; 제1 방향으로 서로 이웃한 2개의 태양전지 중 어느 한 태양전지의 제1 전극용 패드들을 다른 한 태양전지의 제2 전극용 패드들에 전기적으로 연결하는 도전성 연결 부재; 및 도전성 연결 부재를 해당 전극용 패드들에 접착하는 접착제를 포함하고, 제1 전극용 패드들 및 상기 제2 전극용 패드들은 반도체 기판의 후면을 노출하는 개구부를 각각 포함하며, 접착제는 해당 전극용 패드들의 상부 표면 위에 위치하며 상기 개구부 내에 채워지고, 도전성 연결 부재는 접착제에 의해 전극용 패드들 및 개구부를 통해 노출된 반도체 기판에 접합된다.
후면 접합 태양전지는 반도체 기판의 후면에 위치하며 제1 방향으로 연장된 복수의 제1 핑거 전극, 제1 모서리 쪽에서 복수의 제1 핑거 전극을 연결하는 제1 버스바 전극, 제1 방향으로 연장되며 반도체 기판의 후면에서 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 제1 전극과 번갈아 교대로 위치하는 복수의 제2 핑거 전극, 및 제2 모서리 쪽에서 복수의 제2 핑거 전극을 연결하는 제2 버스바 전극을 더 포함할 수 있으며, 복수의 제1 전극용 패드는 제1 버스바 전극과 전기적으로 연결될 수 있고, 복수의 제2 전극용 패드는 제2 버스바 전극과 전기적으로 연결될 수 있다.
도전성 연결 부재는 도전성 금속으로 구성될 수 있다.
이러한 특징에 의하면, 동일한 극성을 갖는 복수의 핑거 전극들을 연결하는 버스바 전극 또는 접합 패드를 구비하지 않는 복수의 후면 접합 태양전지를 구비한 태양전지 모듈은 후면 접합 태양전지가 버스바 전극 또는 접합 패드를 구비한 경우에 비해 p-n 접합 영역을 증가시킬 수 있으므로, 태양전지 및 이를 구비한 태양전지 모듈을 출력을 개선할 수 있다.
또한, 도전성 연결 부재가 접착제에 의해 후면 접합 태양전지의 핑거 전극 및 반도체 기판에 동시에 접합되므로, 접합 신뢰성이 개선된다.
그리고 후면 접합 태양전지가 접합 패드를 구비한 경우에도 도전성 연결 부재가 접착제에 의해 후면 접합 태양전지의 전극용 패드 및 반도체 기판에 동시에 접합되므로, 접합 신뢰성이 개선된다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양전지 모듈의 후면을 나타내는 평면도이다.
도 2는 도 1에 도시한 후면 접합 태양전지와 도전성 연결 부재의 접합 상태를 나타내는 제2 방향(Y-Y') 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양전지 모듈의 후면을 나타내는 평면도이다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 태양전지 모듈에 사용되는 후면 접합 태양전지의 후면을 나타내는 평면도이다.
도 5는 도 4에 도시한 도전성 연결 부재의 한 예를 나타내는 평면도이다.
도 6의 (a)는 전극용 패드와 도전성 연결 부재의 접합 상태를 나타내기 위한 주요부 확대도이고, 도 6의 (b)는 (a)의 제1 방향 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시한 후면 접합 태양전지와 도전성 연결 부재의 접합 상태를 나타내는 제2 방향(Y-Y') 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양전지 모듈의 후면을 나타내는 평면도이다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 태양전지 모듈에 사용되는 후면 접합 태양전지의 후면을 나타내는 평면도이다.
도 5는 도 4에 도시한 도전성 연결 부재의 한 예를 나타내는 평면도이다.
도 6의 (a)는 전극용 패드와 도전성 연결 부재의 접합 상태를 나타내기 위한 주요부 확대도이고, 도 6의 (b)는 (a)의 제1 방향 단면도이다.
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.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양전지 모듈의 후면을 나타내는 평면도이고, 도 2는 도 1에 도시한 후면 접합 태양전지와 도전성 연결 부재의 접합 상태를 나타내는 제2 방향(Y-Y') 단면도이다.
본 실시예에 따른 태양전지 모듈은 복수의 후면 접합 태양전지를 구비한다.
후면 접합 태양전지(100)는 제1 도전성 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 도전성 타입의 불순물이 고농도로 도핑된 제1 도핑부(141), 제1 도핑부(141)와 이웃한 위치에서 반도체 기판(110)의 후면에 형성되고 제1 도전성 타입과 반대 타입인 제2 도전성 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 제1 핑거 전극(160), 및 후면 유전층(150)에 의해 노출된 제2 도핑부(142)와 전기적으로 연결되는 복수의 제2 핑거 전극(170)을 포함한다.
반도체 기판(110)의 수광면은 복수 개의 요철(111)을 구비한 텍스처링 표면(texturing surface)으로 형성된다. 따라서, 전면 유전층(120) 및 반사 방지막(130)도 텍스처링 표면으로 형성된다.
반도체 기판(110)은 제1 도전성 타입, 예를 들어 n형의 단결정질 실리콘으로 이루어진다. 하지만 이와는 달리, 반도체 기판(110)은 p형의 도전성 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 이웃한 후면 유전층(150) 부분 위에는 제1 핑거 전극(160)이 형성되고, 후면 유전층(150)으로 덮여지지 않은 제2 도핑부(142)와 이 제2 도핑부(142)에 이웃한 후면 유전층(150) 부분 위에는 제2 핑거 전극(170)이 형성된다.
이때, 제1 핑거 전극(160)과 제2 핑거 전극(170)은 제1 방향(X-X')으로 각각 연장되며, 제1 핑거 전극(170)은 제1 방향(X-X')과 직교하는 제2 방향(Y-Y')으로 제2 핑거 전극(160)과 번갈아 교대로 위치한다. 따라서, 제1 핑거 전극(170)은 제2 핑거 전극(160)의 사이에 위치한다.
그리고, 본 실시예의 태양전지 모듈에 구비된 후면 접합 태양전지(100)는 동일한 극성을 갖는 복수의 핑거 전극들을 연결하는 버스바 전극 또는 접합 패드를 구비하지 않는다.
이때, 반도체 기판(110)의 후면 중 제1 모서리(E1)로부터 제1 핑거 전극(160)까지의 간격(D2)과 제1 모서리(E1)로부터 제2 핑거 전극(170)까지의 간격(D3)이 서로 동일하게 형성되고, 반도체 기판(110)의 후면 중 제1 모서리(E1)와 마주하는 제2 모서리(E2)로부터 제1 핑거 전극(160)까지의 간격(D2')과 제2 모서리(E2)로부터 제2 핑거 전극(170)까지의 간격(D3')이 동일하게 형성된다.
도 1은 제1 핑거 전극(160)과 제2 핑거 전극(170)이 모두 제1 모서리(E1)와 제2 모서리(E2)까지 연장된 것을 도시하고 있으므로, 본 실시예에서는 제1 모서리(E1)로부터 제1 핑거 전극(160)까지의 간격(D2), 제1 모서리(E1)로부터 제2 핑거 전극(170)까지의 간격(D3), 제2 모서리(E2)로부터 제1 핑거 전극(160)까지의 간격(D2'), 및 제2 모서리(E2)로부터 제2 핑거 전극(170)까지의 간격(D3')이 모두 0(zero)이지만, 이는 제한적이지 않으며, 제1 핑거 전극(160)과 제2 핑거 전극(170)는 각각 제1 모서리(E1)과 제2 모서리(E2)로부터 일정한 간격을 두고 위치할 수 있다.
그리고 제1 핑거 전극(160) 중 제1 모서리(E1) 쪽에 위치하는 부분과 제2 핑거 전극(170) 중 제2 모서리(E2) 쪽에 위치하는 부분에는 절연층(180)이 위치하며, 절연층(180)의 제1 방향 폭(W1)은 도전성 연결 부재(10)와 해당 핑거 전극(160 또는 170)이 중첩하는 영역의 제1 방향 폭(W2)보다 크게 형성될 수 있다.
여기에서, 절연층(180)의 제1 방향 폭(W1)을 도전성 연결 부재(10)와 해당 핑거 전극(160 또는 170)이 중첩하는 영역의 제1 방향 폭(W2)보다 크게 형성하면, 후면 접합 태양전지와 도전성 연결 부재(10)의 정렬 마진(margin)을 용이하게 확보할 수 있다.
도전성 연결 부재(10)는 제1 방향(X-X')으로 서로 이웃한 제1 태양전지(100A)의 제1 핑거 전극(160)들을 제2 태양전지(100B)의 제2 핑거 전극(170)들에 전기적으로 연결하는 것으로, 본 실시예에서, 제1 방향 폭(W3)이 실질적으로 균일하게 형성된 일자형(一字形)의 도전성 금속(10A)으로 이루어진다.
이와는 달리, 도전성 연결 부재(10)는 절연 필름 및 절연 필름에 인쇄된 도전 패턴으로 구성될 수 있으며, 도전 패턴은 제1 방향 폭이 실질적으로 균일하게 형성될 수 있다.
도전성 금속(10A)의 제1 방향 폭(W3)은 제1 방향(X-X')으로 서로 이웃한 제1 태양전지(100A)와 제2 태양전지(100B) 사이의 간격(D1)보다 크게 형성된다.
도전성 금속(10A)를 해당 핑거 전극들에 접착하는 접착제(P)로는 도전성 접착제를 사용할 수 있지만, 핑거 전극(160, 170)와 도전성 금속(10A)를 전기적으로 연결할 수 있다면 접착제의 종류는 제한되지 않는다. 이하의 설명에서는 접착제(P)가 도전성 접착제인 것으로 설명한다.
도전성 접착제(P)는 열 경화성 수지 및 수지 내에 분산된 복수의 도전성 입자를 포함할 수 있다.
도전성 접착제(P)는 제1 핑거 전극들(160) 또는 제2 핑거 전극들(170)과 도전성 금속(10A)이 중첩하는 영역(A1)에 위치하는 제1 부분(P1)과, 제2 방향(Y-Y')으로 서로 이웃한 2개의 핑거 전극(160, 170) 사이의 영역과 도전성 금속(10A)이 중첩하는 영역(A2)에 위치하는 제2 부분(P2)을 포함한다.
따라서, 제1 모서리(E1) 쪽에서는 접착제(P)의 제1 부분(P1)과 제1 핑거 전극(160) 사이에 절연층(180)이 위치하며, 제2 모서리(E2) 쪽에서는 접착제(P)의 제1 부분(P1)과 제2 핑거 전극(170) 사이에 절연층(180)이 위치한다.
그리고 도전성 금속(10A)를 사용하여 제1 태양전지(100A)와 제2 태양전지(100B)를 전기적으로 연결하면, 도 2에 도시한 바와 같이, 도전성 금속(10A)는 접착제(P)에 의해 해당 핑거 전극(160, 170)들 및 반도체 기판(110)에 접합된다.
이때, 반도체 기판(110)의 후면에는 후면 유전층(150)이 위치하므로, 접착제(P)의 제2 부분(P2)은 후면 유전층(150)과 직접 접촉한다.
이와 같이, 도전성 금속(10A)이 접착제(P)에 의해 해당 전극(160 또는 170) 및 반도체 기판(110)과 접합되므로, 도전성 금속(10A)의 접합 신뢰성이 향상된다.
이하, 도 3을 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양전지 모듈에 대해 설명한다. 이하의 실시예를 설명함에 있어서, 전술한 실시예와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하며, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 실시예에 따른 태양전지 모듈에 있어서, 후면 접합 태양전지(100)는 전술한 제1 실시예와는 달리, 반도체 기판(110)의 후면 중 제1 모서리(E1)로부터 제1 핑거 전극(160)까지의 간격(D2)이 제1 모서리(E1)로부터 제2 핑거 전극(170)까지의 간격(D3)보다 작게 형성되고, 반도체 기판(110)의 후면 중 제2 모서리(E2)로부터 제1 핑거 전극(160)까지의 간격(D2')은 제2 모서리(E2)로부터 제2 핑거 전극(170)까지의 간격(D3')보다 크게 형성된다.
그리고 제1 모서리(E1) 쪽에서 도전성 금속(10A)과 제2 핑거 전극(170) 사이에는 일정한 간격(D4)이 유지되고, 제2 모서리(E2) 쪽에서 도전성 금속(10A)과 제1 핑거(160) 전극 사이에는 일정한 간격(D5)이 유지된다.
이때, 간격 D4와 D5는 서로 동일할 수도 있고, 서로 다를 수도 있다.
이러한 구성에 따르면, 각 태양전지의 제1 모서리(E1) 쪽에서, 도전성 금속(10A)은 제1 핑거 전극(160)과는 중첩하지만 제2 핑거 전극(170)과는 중첩하지 않는다.
그리고 각 태양전지의 제2 모서리(E2) 쪽에서, 도전성 금속(10A)은 제2 핑거 전극(170)과는 중첩하지만 제1 핑거 전극(160)과는 중첩하지 않는다.
이와 같이, 제1 모서리(E1) 쪽에서는 도전성 금속(10A)과 제1 핑거 전극(160)만 중첩하고, 제2 모서리(E2) 쪽에서는 도전성 금속(10A)과 제2 핑거 전극(170)만 중첩하므로, 전술한 실시예와는 달리 각 모서리(E1, E2) 쪽에 절연층(도 1의 180)을 형성할 필요가 없다. 따라서, 제1 실시예에 비해 후면 접합 태양전지의 제조 공정을 단순화할 수 있다.
또한, 접착제가 도 1에 도시한 바와 마찬가지로 해당 핑거 전극(160 또는 170)과 접합됨과 아울러, 핑거 전극(160과 160, 또는 170과 170) 사이의 공간에서 후면 유전층(150)과 접합되므로, 도전성 금속(10A)의 접합 신뢰성이 향상된다.
본 실시예에서, 도전성 금속(10A) 대신에 절연 필름 및 절연 필름에 인쇄된 도전 패턴으로 구성되는 도전성 연결 부재를 사용할 수도 있다.
이하, 도 4 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 제3 실시예에 대해 설명한다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 태양전지 모듈에 사용되는 후면 접합 태양전지의 후면을 나타내는 평면도이고, 도 5는 도 4에 도시한 도전성 연결 부재의 한 예를 나타내는 평면도이다.
그리고 도 6의 (a)는 전극용 패드와 도전성 연결 부재의 접합 상태를 나타내기 위한 주요부 확대도이고, 도 6의 (b)는 (a)의 제1 방향 단면도이다.
전술한 제1 실시예 및 제2 실시예는 버스바 전극 및/또는 접합 패드를 구비하지 않는 후면 접합 태양전지를 구비한 태양전지 모듈로서, 접착제가 해당 핑거 전극과 반도체 기판에 접합되는 것을 예로 들어 설명하였다.
그러나 본 실시예에 따른 태양전지 모듈에 구비된 후면 접합 태양전지는 도 4에 도시한 바와 같이, 반도체 기판(110)의 후면 중 제1 모서리(E1) 쪽에서 복수의 제1 핑거 전극(160)을 연결하는 제1 버스바 전극(160a), 제1 모서리(E1) 쪽에 위치하며 제1 버스바 전극(160a)에 전기적으로 연결된 복수의 제1 전극용 패드(160b), 반도체 기판(110)의 후면 중 제2 모서리(E2) 쪽에서 복수의 제2 핑거 전극(170)을 연결하는 제2 버스바 전극(170a), 및 제2 모서리(E2) 쪽에 위치하며 제1 버스바 전극(170a)에 전기적으로 연결된 복수의 제2 전극용 패드(170a)를 더 포함한다.
그리고 제1 전극용 패드(160b)와 제2 전극용 패드(170b)는 반도체 기판(110)의 후면을 노출하는 개구부(170c)를 구비한다.
본 실시예의 도전성 연결 부재(10B)는 도전성 금속으로 형성된다. 이와는 달리, 도시하지는 않았지만 도전성 연결 부재(10B)는 절연 필름(Insulating Film) 및 절연 필름에 인쇄된 도전 패턴을 포함할 수도 있다.
도전성 연결 부재(10B)는 제2 방향(Y-Y')으로 일정한 간격을 두고 위치하며 해당 전극용 패드와 접합되는 적어도 2개의 탭부(tap portion, 10B')와, 제2 방향(Y-Y')으로 이격된 적어도 2개의 탭부(10B')를 연결하도록 제2 방향으로 연장된 브릿지부(bridge portion, 10B")를 포함한다.
도 4는 3개의 탭부를 구비한 도전성 연결 부재(10B)를 도시하고 있으며, 3개의 탭부는 제2 방향(Y-Y')으로 도전성 연결 부재(10B)의 양쪽 단부에 각각 위치하는 제1 탭부(10B'-1) 및 제2 탭부(10B'-2)과, 제1 탭부(10B'-1)와 제2 탭부(10B'-2)의 사이에 위치하는 제3 탭부(10B'-3)를 포함한다.
도전성 연결 부재(10B)가 제1 탭부(10B'-1), 제2 탭부(10B'-2) 및 제3 탭부(10B'-3)를 구비하므로, 브릿지부(10B")는 제1 탭부(10B'-1)와 제3 탭부(10B'-3)를 연결하는 제1 브릿지부(10B"-1)와, 제2 탭부(10B'-2)와 제3 탭부(10B'-3)를 연결하는 제2 브릿지부(10B"-2)로 구성될 수 있다.
이때, 제3 탭부(10B'-3)는 도전성 연결 부재(10B)의 길이방향(Y-Y') 중심에 위치할 수 있다.
즉, 제3 탭부(10B'-3)는 제1 탭부(10B'-1) 및 제2 탭부(10B'-2)와 각각 동일한 간격으로 이격될 수 있다. 따라서, 제1 브릿지부(10B"-1)와 제2 브릿지부(10B"-2)의 길이는 서로 동일하게 형성될 수 있다.
이와는 달리, 제3 탭부(10B'-3)와 제1 탭부(10B'-1) 사이의 간격은 제3 탭부(10B'-3)와 제2 탭부(10B'-2) 사이의 간격보다 크거나 작을 수 있다. 이 경우, 제1 브릿지부(10B"-1)와 제2 브릿지부(10B"-2)의 길이는 서로 다르게 형성될 수 있다.
도시하지는 않았지만, 각각의 탭부에는 도전성 연결 부재(10B)에 가해지는 열 수축/팽창으로 인한 스트레스(stress)를 완화시키기 위한 슬릿(slit)이 형성될 수 있다.
이러한 구성의 도전성 연결 부재(10B)를 이용하여 제1 태양전지(100A)와 제2 태양전지(100B)를 전기적으로 연결할 때, 각각의 탭부(10B'-1, 10B'-2, 10B'-3)는 해당 전극용 패드(160b, 170b)에 접합된다.
그리고 탭부(10B'-1, 10B'-2, 10B'-3)의 제2 방향 폭(W4)은 해당 전극용 패드(160b, 170b)의 제2 방향 폭(W5)보다 작게 형성되고, 개구부(170c)의 제2 방향 폭(W6)은 탭부(10B'-1, 10B'-2, 10B'-3)의 제2 방향 폭(W4)보다 작게 형성된다.
탭부(10B'-1, 10B'-2, 10B'-3)를 해당 전극용 패드(160b 또는 170b)에 전기적으로 연결하는 접착제(P)는 해당 전극용 패드(160b, 170b)들의 상부 표면 위에 위치하며 개구부(170c) 내에 채워진다.
따라서, 도전성 연결 부재(10B)의 탭부(10B'-1, 10B'-2, 10B'-3)는 접착제(P)에 의해 해당 전극용 패드들(160b, 170b)과 접합되며, 또한 개구부(170c)를 통해 노출된 반도체 기판(110)의 후면에 접합된다.
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
160: 제1 핑거 전극 170: 제2 핑거 전극
10: 도전성 연결 부재 P: 접착제
160: 제1 핑거 전극 170: 제2 핑거 전극
10: 도전성 연결 부재 P: 접착제
Claims (13)
- 제1 방향으로 서로 이웃한 제1 및 제2 태양전지를 포함하는 복수의 후면 접합 태양전지; 및
상기 제1 및 제2 태양전지를 전기적으로 연결하는 도전성 연결 부재
를 포함하고,
상기 복수의 후면 접합 태양전지는 각각,
반도체 기판;
상기 반도체 기판의 후면에 위치하며, 상기 제1 방향으로 연장되고, 제1 단부가 상기 반도체 기판의 제1 모서리로부터 제1 간격만큼 이격하고 제2 단부가 상기 제1 모서리와 마주하는 제2 모서리로부터 제2 간격만큼 이격하며, 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 번갈아 교대로 위치하는 복수의 제1 및 제2 핑거 전극
을 포함하며,
상기 후면 접합 태양전지는 동일한 극성을 갖는 복수의 핑거 전극들을 연결하는 버스바 전극 또는 접합 패드를 구비하지 않고,
상기 복수의 제1 핑거 전극의 제1 단부들은 복수의 제1 절연층에 의해 각각 피복되고, 상기 제2 방향으로 서로 이웃한 2개의 제1 절연층 사이의 간격은 상기 제2 방향으로 서로 이웃한 제1 및 제2 핑거 전극 사이의 간격보다 크며,
상기 복수의 제2 핑거 전극들의 제2 단부들은 복수의 제2 절연층에 의해 각각 피복되고, 상기 제2 방향으로 서로 이웃한 2개의 제2 절연층 사이의 간격은 상기 제2 방향으로 서로 이웃한 제1 및 제2 핑거 전극 사이의 간격보다 크며,
상기 복수의 제1 절연층과 상기 복수의 제2 전극의 제1 단부들 및 상기 제1 절연층과 상기 제2 전극의 제1 단부 사이는 상기 제2 방향으로 연장된 제1 접착제에 의해 피복되고,
상기 복수의 제2 절연층과 상기 복수의 제1 전극의 제2 단부들 및 상기 제2 절연층과 상기 제1 전극의 제2 단부 사이는 상기 제2 방향으로 연장된 제2 접착제에 의해 피복되며,
상기 제1 및 제2 태양전지를 전기적으로 연결하는 상기 도전성 연결 부재의 제1 방향 폭은 상기 제1 및 제2 태양전지 사이의 간격보다 크게 형성되며,
상기 도전성 연결 부재는 상기 제1 접착제에 의해 상기 제1 태양전지의 상기 복수의 제1 핑거 전극들의 제2 단부와 상기 제2 태양전지의 상기 복수의 제2 핑거 전극들의 제1 단부에 각각 접합되는 태양전지 모듈. - 제1항에서,
상기 도전성 연결 부재는 제1 방향 폭이 실질적으로 균일하게 형성된 일자형(一字形)의 도전성 금속으로 구성되는 태양전지 모듈. - 삭제
- 삭제
- 제1항에서,
상기 제1 및 제2 절연층의 제1 방향 폭은 상기 도전성 연결 부재와 해당 핑거 전극이 중첩하는 영역의 제1 방향 폭보다 크게 형성되는 태양전지 모듈. - 제1항에서,
상기 제1 핑거 전극 및 상기 제2 핑거 전극이 위치한 영역을 제외한 나머지 영역의 반도체 기판 후면에 위치하는 후면 유전층을 더 포함하고, 상기 제1 및 제2 접착제는 상기 제2 방향으로 이웃한 제1 및 제2 핑거 전극 사이에서 상기 후면 유전층과 각각 직접 접촉하는 태양전지 모듈. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 반도체 기판, 상기 반도체 기판의 후면 중 제1 모서리 쪽에 위치하는 복수의 제1 전극용 패드, 및 상기 반도체 기판의 후면 중 상기 제1 모서리와 마주하는 제2 모서리 쪽에 위치하는 복수의 제2 전극용 패드를 포함하는 복수의 후면 접합 태양전지;
제1 방향으로 서로 이웃한 2개의 태양전지 중 어느 한 태양전지의 제1 전극용 패드들을 다른 한 태양전지의 제2 전극용 패드들에 전기적으로 연결하며, 상기 복수의 제1 및 제2 전극용 패드에 대응하는 위치에 복수의 탭부를 구비하는 도전성 연결 부재; 및
상기 도전성 연결 부재의 상기 탭부를 해당 전극용 패드들에 접착하는 접착제
를 포함하고,
상기 제1 전극용 패드들 및 상기 제2 전극용 패드들은 상기 반도체 기판의 후면을 노출하는 개구부를 각각 포함하며,
상기 접착제는 해당 전극용 패드들의 상부 표면 위에 위치하며 상기 개구부 내에 채워지고,
상기 도전성 연결 부재의 탭부는 상기 접착제에 의해 해당 전극용 패드들 및 상기 개구부를 통해 노출된 상기 반도체 기판에 접합되며,
상기 탭부의 제2 방향 폭은 해당 전극용 패드의 제2 방향 폭보다 작게 형성되고, 상기 개구부의 제2 방향 폭은 상기 탭부의 제2 방향 폭보다 작게 형성되는 태양전지 모듈. - 제11항에서,
상기 후면 접합 태양전지는 상기 반도체 기판의 후면에 위치하며 제1 방향으로 연장된 복수의 제1 핑거 전극, 상기 제1 모서리 쪽에서 상기 복수의 제1 핑거 전극을 연결하는 제1 버스바 전극, 상기 제1 방향으로 연장되며 상기 반도체 기판의 후면에서 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 상기 제1 전극과 번갈아 교대로 위치하는 복수의 제2 핑거 전극, 및 상기 제2 모서리 쪽에서 상기 복수의 제2 핑거 전극을 연결하는 제2 버스바 전극을 더 포함하며,
상기 복수의 제1 전극용 패드는 상기 제1 버스바 전극과 전기적으로 연결되고, 상기 복수의 제2 전극용 패드는 상기 제2 버스바 전극과 전기적으로 연결되는 태양전지 모듈. - 제11항 또는 제12항에서,
상기 도전성 연결 부재는 도전성 금속으로 구성되는 태양전지 모듈.
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| KR20150083388A (ko) | 2015-07-17 |
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