KR102298437B1 - 태양 전지 모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 태양 전지 모듈에 관한 것이다.
본 발명에 따른 태양 전지 모듈의 일례는 반도체 기판, 반도체 기판에 구비되는 복수의 제1 전극과 복수의 제2 전극을 구비하는 태양 전지; 태양 전지 각각의 후면에 접속되며, 제1 전극에 도전성 접착제를 통하여 접속되는 제1 도전성 배선 또는 도전성 접착제를 제2 전극에 접속되는 제2 도전성 배선을 전면에 구비하는 절연성 부재;를 포함하고, 절연성 부재는 제1, 2 도전성 배선에 의해 형성되는 공간 중 적어도 일부에 채워진다.

Description

태양 전지 모듈{SOLAR CELL MODULE}
본 발명은 태양 전지 모듈에 관한 것이다.
일반적인 태양 전지는 p형과 n형처럼 서로 다른 도전성 타입(conductive type)의 반도체로 이루어진 기판(substrate) 및 에미터부(emitter), 그리고 기판과 에미터부에 각각 연결된 전극을 구비한다. 이때, 기판과 에미터부의 계면에는 p-n 접합이 형성되어 있다.
이와 같이 반도체 기판을 사용하는 태양 전지는 구조에 따라 컨벤셔널 타입, 후면 컨텍 타입 등 다양한 종류로 나눌 수 있다.
여기서, 컨벤셔널 타입은 에미터부가 기판의 전면에 위치하고, 에미터부에 연결된 전극이 기판의 전면에, 기판에 연결되는 전극이 기판의 후면에 위치하며, 후면 컨텍 타입은 에미터부가 기판의 후면에 위치하며, 전극이 모두 기판의 후면에 위치한다.
여기서, 후면 컨텍 타입의 태양 전지는 전극이 모두 기판의 후면에 형성되므로, 기판의 후면에 형성된 전극을 인터커넥터나 별도의 도전성 금속을 통해 인접한 태양 전지의 전극에 직렬 연결하여 태양 전지 모듈을 형성할 수 있다.
본 발명은 태양 전지 모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 태양 전지 모듈의 일례는 반도체 기판, 반도체 기판에 구비되는 복수의 제1 전극과 복수의 제2 전극을 구비하는 태양 전지; 태양 전지 각각의 후면에 접속되며, 제1 전극에 도전성 접착제를 통하여 접속되는 제1 도전성 배선 또는 도전성 접착제를 제2 전극에 접속되는 제2 도전성 배선을 전면에 구비하는 절연성 부재;를 포함하고, 절연성 부재는 제1, 2 도전성 배선에 의해 형성되는 공간 중 적어도 일부에 채워진다.
보다 구체적으로, 절연성 부재는 복수의 제1, 2 전극과 제1, 2 도전성 배선이 접속된 영역을 제외한 나머지 영역에서 제1, 2 도전성 배선에 의해 형성되는 공간 중 적어도 일부를 채울 수 있다.
또한, 절연성 부재는 복수의 제1, 2 전극과 제1, 2 도전성 배선이 접속된 영역을 제외한 나머지 영역에서 복수의 제1, 2 전극과 반도체 기판에 의해 형성되는 공간 중 적어도 일부를 채울 수 있다.
이때, 절연성 부재는 복수의 제1, 2 전극과 제1, 2 도전성 배선이 접속된 영역을 제외한 나머지 영역에서 복수의 제1, 2 전극과 반도체 기판에 의해 형성되는 공간 중 적어도 일부를 채워 반도체 기판의 후면에 직접 접촉될 수 있다.
또한, 제1 도전성 배선과 제2 도전성 배선은 서로 이격되어 하나의 절연성 부재에 구비되며, 반도체 기판과 절연성 부재는 각각 낱개로 접속되어 하나의 개별 소자를 형성할 수 있다.
여기서, 복수의 제1, 2 전극은 제1 방향으로 길게 뻗어 절연성 부재에 구비되며, 제1 도전성 배선은 복수의 제1 전극과 동일한 제1 방향으로 길게 뻗어 있고, 복수의 제1 전극에 접속되는 복수의 제1 접속부와 복수의 제1 접속부의 끝단에 연결되어, 제1 접속부와 교차하는 제2 방향으로 길게 뻗어 있는 제1 패드부를 포함하고, 제2 도전성 배선은 복수의 제2 전극과 동일한 제1 방향으로 길게 뻗어 있고, 복수의 제2 전극에 접속되는 복수의 제2 접속부와 복수의 제2 접속부 끝단에 연결되어, 제2 접속부와 교차하는 제2 방향으로 길게 뻗어 있는 제2 패드부를 포함할 수 있다.
여기서, 절연성 부재는 반도체 기판의 후면 영역 중에서 제1, 2 전극 사이의 공간 및 제1, 2 도전성 배선 사이의 공간에 채워져 반도체 기판의 후면에 직접 접착될 수 있다.
이때, 절연성 부재의 후면 중에서 제1, 2 전극 사이의 공간 및 제1, 2 도전성 배선 사이의 공간이 위치하는 부분은 함몰될 수 있다.
여기서, 절연성 부재의 녹는점은 도전성 접착제의 녹는점보다 높을 수 있고, 일례로, 절연성 부재의 녹는점은 140℃ ~ 160℃ 사이이고, 도전성 접착제의 녹는점은 130℃ ~ 150℃ 사이일 수 있다.
또한, 절연성 부재는 열가소성 재질을 포함하고, 구체적으로, 절연성 부재는 폴리에틸렌, 에폭시, 폴리에스테르, 또는 폴리우레탄 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
또한, 도전성 접착제는 절연성 수지 내에 제1 금속 물질과 제1 금속 물질보나 용융점이 높은 제2 금속 물질을 포함할 수 있다.
여기서, 제1 금속 물질은 절연성 수지 내에 하나의 덩어리 형태로 배치되고, 제2 금속 물질은 하나의 덩어리 형태를 가진 제1 금속 물질 내에 입자 형태로 분산 배치될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 태양 전지 모듈에서, 태양 전지는 제1 방향으로 서로 인접하여 배열되는 제1, 2, 3 태양 전지를 포함하고, 전술한 바와 다르게, 제1, 2, 3 태양 전지 각각에 구비되는 복수의 제1, 2 전극은 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 길게 형성될 수 있으며, 제1 도전성 배선과 제2 도전성 배선은 서로 이격되어 복수의 제1, 2 전극의 길이 방향과 교차하는 제1 방향으로 길게 형성되어 하나의 절연성 부재에 구비되며, 하나의 절연성 부재는 제1, 2, 3 태양 전지와 접착될 수 있다.
여기서, 제1 도전성 배선은 제2 태양 전지에 구비된 복수의 제1 전극과 제1 태양 전지에 구비된 복수의 제2 전극 각각에 도전성 접착제를 통하여 접속되어, 제1, 2 태양 전지를 직렬 연결하고, 제2 도전성 배선은 제2 태양 전지에 구비된 복수의 제2 전극과 제3 태양 전지에 구비된 복수의 제1 전극 각각에 도전성 접착제를 통하여 접속되어, 제2, 3 태양 전지를 직렬 연결할 수도 있다.
이때, 일례로, 제2 태양 전지에서, 제1 도전성 배선과 복수의 제2 전극 사이 및 제2 도전성 배선과 복수의 제1 전극 사이에는 단락을 방지하기 위한 절연층이 구비될 수 있다.
아울러, 절연성 부재는 제1, 2, 3 태양 전지 각각의 반도체 기판의 후면 영역 중에서 제1 전극과 제2 전극 사이의 공간 및 제1 도전성 배선 및 제2 도전성 배선 사이의 공간에 채워져 반도체 기판의 후면에 직접 접착될 수 있다.
본 발명에 따른 태양 전지 모듈은 절연성 부재의 일부가 태양 전지의 후면에 접착되도록 함으로써, 태양 전지 모듈의 구조적 안정성을 더욱 향상시킬 수 있다.
도 1 내지 도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양 전지 모듈의 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 10 내지 도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양 전지 모듈의 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 13 내지 도 15는 본 발명의 제3 실시예에 따른 태양 전지 모듈을 설명하기 위한 도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
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. 또한 어떤 부분이 다른 부분 위에 “전체적”으로 형성되어 있다고 할 때에는 다른 부분의 전체 면(또는 전면)에 형성되어 있는 것뿐만 아니라 가장 자리 일부에는 형성되지 않은 것을 뜻한다.
아울러, 이하에서, 전면이라 함은 직사광이 입사되는 반도체 기판의 일면일 수 있으며, 후면이라 함은 직사광이 입사되지 않거나, 직사광이 아닌 반사광이 입사될 수 있는 반도체 기판의 반대면일 수 있다.
도 1 내지 도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양 전지 모듈의 일례를 설명하기 위한 도이다.
여기서, 도 1은 태양 전지 모듈에 포함되는 복수의 태양 전지가 인터커넥터(IC)에 연결된 모습을 위에서 본 모습이고, 도 2는 도 1의 A영역을 제1 방향(x)에 따른 단면으로 도시한 것이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 태양 전지 모듈의 일례는 복수의 태양 전지(C1, C2)와 각 태양 전지의 후면에 접속되는 절연성 부재(200) 및 인터커넥터(IC)를 포함할 수 있다.
여기서, 제1, 2 태양 전지(C1, C2) 각각은 반도체 기판(110)과 절연성 부재(200)가 각각 낱개로 접속되어 하나의 일체형 개별 소자로 형성될 수 있다.
여기서, 제1, 2 태양 전지(C1, C2) 각각의 반도체 기판(110)은 입사되는 빛을 전기로 변환하기 위해 p-n 접합이 형성될 수 있으며, 후면에 복수의 제1 전극(C141)과 복수의 제2 전극(C142)이 형성될 수 있다.
아울러, 절연성 부재(200)는 제1 도전성 배선(EC1)과 제2 도전성 배선(EC2)을 구비할 수 있다. 즉, 하나의 절연성 부재(200)에 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2)이 서로 이격되어 구비될 수 있다.
여기서, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 도전성 배선(EC1)과 제2 도전성 배선(EC2) 각각은 도 2에 도시된 바와 같이, 도전성 접착제(CA)에 의해 제1 전극(C141)이나 제2 전극(C142)에 접속될 수 있다.
아울러, 인터커넥터(IC)는 도전성 금속 재질을 포함하여 제1 태양 전지(C1)와 제2 태양 전지(C2)를 서로 전기적으로 연결시키는 기능을 하며, 이에 따라, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 태양 전지(C1)와 제2 태양 전지(C2)는 인터커넥터(IC)에 의해 제1 방향(x)으로 배열될 수 있다.
구체적으로 일례로, 도 2에 도시된 바와 같이, 인터커넥터(IC)의 양단 각각은 제1 태양 전지(C1)의 제1 도전성 배선(EC1)과 제2 태양 전지(C2)의 제2 도전성 배선(EC2)에 접속될 수 있다. 그러나, 이와 다르게, 인터커넥터(IC)의 양단 각각은 제1 태양 전지(C1)의 제2 도전성 배선(EC2)과 제2 태양 전지(C2)의 제1 도전성 배선(EC1)에 접속되는 것도 가능하다.
이때, 인터커넥터(IC)와 제1 도전성 배선(EC1) 사이 및 인터커넥터(IC)와 제2 도전성 배선(EC2) 사이도 설명한 도전성 접착제(CA)에 의해 서로 접속될 수 있다.
이하에서, 본 발명의 태양 전지 모듈에 적용되는 각 태양 전지의 구성, 절연성 부재(200) 및 도전성 접착제에 대해 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 제1, 2 태양 전지(C1, C2)에 대해 보다 구체적으로 설명하면, 다음과 같다.
도 3은 도 1 및 도 2에 적용되는 태양 전지의 일례를 설명하기 위한 도이고, 도 4의 (a) 및 (b)는 도 3에 도시된 태양 전지의 제1, 2 전극(C141, C142)의 후면 패턴을 설명하기 위한 도이고, 도 4의 (c) 및 (d)는 도 1에 도시된 바와 같이, 각 태양 전지의 반도체 기판(110)의 후면에 접속될 절연성 부재(200)에 구비되는 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2)의 패턴을 설명하기 위한 도이고, 여기서, 도 4의 (b)는 도 4의 (a)에서 4(b)-4(b) 라인에 따른 단면도이고, 도 4의 (d)는 도 4의 (c)에서 4(d)-4(d) 라인에 따른 단면도이다.
아울러, 도 5의 (a)는 태양 전지의 후면에 절연성 부재(200)가 접속된 일례를 설명하기 위한 일부 사시도이고, 도 5의 (b)는 도 5의 (a)에서 도전성 접착제를 설명하기 위한 확대도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 태양 전지는 일례로 반도체 기판(110), 반사 방지막(130), 에미터부(121), 후면 전계부(back surface field;BSF, 172), 복수의 제1 전극(C141) 및 복수의 제2 전극(C142)을 포함할 수 있다.
여기서, 반사 방지막(130)과 후면 전계부(172)는 생략될 수도 있으나, 이하에서는 도 3에 도시된 바와 같이 반사 방지막(130)과 후면 전계부(172)가 포함된 것을 일례로 설명한다.
반도체 기판(110)은 제1 도전성 타입, 예를 들어 n형 도전성 타입의 실리콘으로 이루어진 반도체 기판(110)일 수 있다. 이와 같은 반도체 기판(110)은 결정질 실리콘 재질로 형성되는 반도체 웨이퍼에 제1 도전성 타입의 불순물, 일례로 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 등과 같이 5가 원소의 불순물인 n형 도전성 타입의 불순물이 도핑되어 형성될 수 있다.
에미터부(121)는 전면과 마주보고 있는 반도체 기판(110)의 후면 내에 복수 개가 서로 이격되어 위치하며, 서로 나란한 제1 방향(x)으로 뻗어 있다. 이와 같은 복수의 에미터부(121)는 반도체 기판(110)의 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입, 일례로 붕소(B), 갈륨(Ga), 인듐(In) 등과 같은 3가 원소의 불순물인 p형 도전성 타입의 불순물이 포함될 수 있다.
이에 따라 반도체 기판(110)과 에미터부(121)에 의해 p-n 접합이 형성될 수 있다.
그러나, 전술한 바와 달리, 반도체 기판(110)이 p형 도전성 타입의 불순물을 포함하고, 에미터부(121)가 n형 도전성 타입의 불순물을 포함하는 것도 가능하다.
후면 전계부(172)는 반도체 기판(110)의 후면 내부에 복수 개가 서로 이격되어 위치하며, 복수의 에미터부(121)와 나란한 제1 방향(x)으로 뻗어 있다. 따라서, 도 3에 도시한 것처럼, 반도체 기판(110)의 후면에서 복수의 에미터부(121)와 복수의 후면 전계부(172)는 교대로 위치할 수 있다.
복수의 후면 전계부(172)는 반도체 기판(110)과 동일한 제1 도전성 타입의 불순물이 반도체 기판(110)보다 고농도로 함유한 n++ 불순물부일 수 있다.
참고로, 도면의 이해의 편의상 도 2에서는 에미터부(121)와 후면 전계부(172)에 대한 도시는 생략하였으나, 도 3과 같이 구비한 경우를 전제로 한다.
제1 전극(C141)은 에미터부(121)와 각각 물리적 및 전기적으로 연결되어 에미터부(121)를 따라서 반도체 기판(110)의 후면에 형성될 수 있다.
또한, 제2 전극(C142)은 복수의 후면 전계부(172)를 따라서 반도체 기판(110)의 후면에 형성되며, 후면 전계부(172)를 통하여 반도체 기판(110)과 각각 물리적 및 전기적으로 연결될 수 있다.
이와 같은 제1 전극(C141)은 도 4의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(110)의 후면 상에 제1 방향(x)으로 길게 뻗어 있을 수 있다.
아울러, 제2 전극(C142)도 도 4의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(110)의 후면 상에 제1 방향(x)으로 길게 뻗어 있을 수 있다.
여기서, 제1, 2 전극(C141, C142)은 서로 이격되어, 전기적으로 격리될 수 있으며, 서로 교번하여 배치될 수 있다.
또한, 여기서, 제1, 2 전극(C141, C142) 각각의 두께(TC) 대비 폭(WC)의 비가 1: 200 ~ 1500 사이일 수 있다.
즉, 일례로, 도 4의 (b)를 참조하면, 복수의 제1, 2 전극(C141, C142) 각각의 두께(TC)는 0.2㎛ ~ 1㎛ 사이로 형성될 수 있으며, 복수의 제1, 2 전극(C141, C142) 각각은 폭(WC)은 200㎛ ~ 300㎛ 사이로 형성될 수 있다.
이와 같이, 제1, 2 전극(C141, C142) 각각의 두께(TC) 대비 폭(WC)의 비가 1: 200 ~ 1500 사이가 되도록 함으로써, 태양 전지의 제조 비용을 최소화할 수 있다.
이와 같은 경우, 제1, 2 전극(C141, C142)의 각 단면적이 과도하게 줄어들어, 제1, 2 전극(C141, C142) 각각의 저항이 문제될 수 있으나, 이와 같은 저항은 제1, 2 전극(C141, C142) 각각에 접속되어, 보조 전극으로서 역할을 하는 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2)에 의해 해소될 수 있다.
즉, 제1, 2 전극(C141, C142) 각각의 두께(TC)를 매우 얇게 형성함으로써, 태양 전지의 제조 시간과 제조 비용을 줄일 수 있고, 상대적으로 증가된 제1, 2 전극(C141, C142)의 저항을 도전성 접착제(CA)를 통하여 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2)을 접속시킴으로써, 해소할 수 있다.
이와 같은 복수의 제1, 2 전극(C141, C142)은 일례로, 스퍼터링 방식으로 제조될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 태양 전지 모듈에 적용된 태양 전지는 반드시 도 3, 도 4의 (a) 및 (b)에만 한정하지 않으며, 태양 전지에 구비되는 제1, 2 전극(C141, C142)이 반도체 기판(110)의 후면에만 형성되는 점을 제외하고 다른 구성 요소는 얼마든지 변경이 가능하다.
예를 들어 본 발명의 태양 전지 모듈에는 제1 전극(C141)의 일부 및 에미터부(121)가 반도체 기판(110)의 전면에 위치하고, 제1 전극(C141)의 일부가 반도체 기판(110)에 형성된 홀을 통해 반도체 기판(110)의 후면에 형성된 제1 전극(C141)의 나머지 일부와 연결되는 MWT 타입의 태양 전지도 적용이 가능하다.
아울러, 도 3에 도시된 태양 전지는 반도체 기판(110), 에미터부(121)와 후면 전계부(172)의 후면이 노출된 구조를 가지고 있지만, 도시되지는 않았지만, 이에 더하여, 반도체 기판(110), 에미터부(121)와 후면 전계부(172)의 후면에는 SiOx, SiNx 또는 AlOx와 같이 패시베이션 기능을 하는 패시베이션층(미도시)이 더 구비될 수 있다.
이와 같은 구조로 제조된 본 발명에 따른 태양 전지에서 제1 전극(C141)을 통하여 수집된 정공과 제2 전극(C142)을 통하여 수집된 전자는 외부의 회로 장치를 통하여 외부 장치의 전력으로 이용될 수 있다.
이와 같은 복수의 태양 전지 각각에서 반도체 기판(110)의 후면에 구비된 제1, 2 전극(C141, C142) 각각에는 도 4의 (c) 및 (d)에 도시된 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2)이 구비된 절연성 부재(200)가 도전성 접착제(CA)를 통하여 접속될 수 있다.
이와 같이, 반도체 기판(110)의 후면에 절연성 부재(200)가 접속되어 도 5에 도시된 바와 같이, 하나의 태양 전지 개별 소자를 형성할 수 있다.
여기서, 절연성 부재(200)는 도 4의 (c) 및 (d)에 도시된 바와 같이, 제1 도전성 배선(EC1)과 제2 도전성 배선(EC2)을 함께 구비할 수 있다. 여기서, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 도전성 배선(EC1)과 제2 도전성 배선(EC2) 각각은 도 2에 도시된 바와 같이, 도전성 접착제(CA)에 의해 제1 전극(C141)이나 제2 전극(C142)에 접속될 수 있다.
여기서, 절연성 부재(200)는 반도체 기판(110)의 후면에 접속될 때, 열처리 공정에 의해 녹은 후 절연성 부재(200)의 일부가 반도체 기판(110)의 접착된 상태로 경화될 수 있다. 여기서, 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2)에 대해 먼저 설명한 이후에 절연성 부재(200)에 대해 보다 구체적으로 설명한다.
제1 도전성 배선(EC1)은 도 4의 (c)에 도시된 바와 같이, 복수의 제1 접속부(EC1-F)와 제1 패드부(EC1-B)를 포함하고, 복수의 제1 접속부(EC1-F)는 복수의 제1 전극(C141)과 동일한 제1 방향(x)으로 길게 형성되어 복수의 제1 전극(C141)에 도전성 접착제(CA)를 통하여 접속되며, 제1 패드부(EC1-B)는 제1 접속부와 교차하는 제2 방향(y)으로 길게 형성되어 제1 접속부(EC1-F)의 끝단에 연결되며, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 인터커넥터(IC)와 접속될 수 있다.
제2 도전성 배선(EC2)은 도 4의 (c)에 도시된 바와 같이, 복수의 제2 접속부(EC2-F)와 제2 패드부(EC2-B)를 포함하고, 복수의 제2 접속부(EC2-F)는 제1 접속부(EC1-F)와 이격되어 복수의 제2 전극(C142)과 동일한 제1 방향(x)으로 길게 형성되고, 복수의 제2 전극(C142)에 도전성 접착제(CA)를 통하여 접속되며, 제2 패드부(EC2-B)는 제2 접속부와 교차하는 제2 방향(y)으로 길게 형성되어, 복수의 제2 접속부(EC2-F)의 끝단에 연결되며, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 인터커넥터(IC)와 접속될 수 있다.
여기서, 제1 접속부(EC1-F)와 제2 패드부(EC2-B)는 서로 이격되고, 제2 접속부(EC2-F)와 제1 패드부(EC1-B)도 서로 이격될 수 있고, 절연성 부재(200)의 전면에서, 제1 방향(x)의 양끝단 중 일단에는 제1 패드부(EC1-B)가 형성되고, 타단에는 제2 패드부(EC2-B)가 형성될 수 있다.
이와 같은 제1 도전성 배선(EC1) 및 제2 도전성 배선(EC2)의 재질은 Cu, Au, Ag, Al 중 적어도 어느 하나를 포함하여 형성될 수 있다.
절연성 부재(200)는 열가소성 재질이 사용될 수 있으며, 일례로, 열가소성 재질의 폴리에틸렌, 에폭시, 폴리에스테르, 또는 폴리우레탄 중 적어도 어느 하나를 포함하여 형성될 수 있다.
이와 같은 절연성 부재(200)는 도 4의 (c) 및 (d)에 도시된 바와 같이, 필름 형태로 구비된 상태에서 반도체 기판(110)의 후면에 접속될 수 있으며, 접속을 위한 열처리 공정 중에 절연성 부재(200)가 녹아 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2)에 의해 형성되는 공간 중 적어도 일부를 채울 수 있다.
일례로, 절연성 부재(200)가 반도체 기판(110)의 후면에 접속될 경우, 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 태양 전지의 후면에서 복수의 제1, 2 전극(C141, C142)과 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2)이 접속된 영역을 제외한 나머지 영역에서 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2)에 의해 형성되는 공간(SP1)과 복수의 제1, 2 전극(C141, C142)과 반도체 기판(110)에 의해 형성되는 공간(SP2)을 채울 수 있다.
도 5의 (a)에서는 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2)에 의해 형성되는 공간(SP1)과 복수의 제1, 2 전극(C141, C142)과 반도체 기판(110)에 의해 형성되는 공간(SP2)이 모두 절연성 부재(200)에 의해 빈틈 없이 완전히 채워진 경우를 일례로 도시하였지만, 이와 다르게, 절연성 부재(200)가 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2)에 의해 형성되는 공간(SP1)의 적어도 일부만 채워진 구조도 가능하다.
또는 절연성 부재(200)가 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2)에 의해 형성되는 공간(SP1)의 적어도 일부와 함께 복수의 제1, 2 전극(C141, C142)과 반도체 기판(110)에 의해 형성되는 공간(SP2)의 적어도 일부를 채워진 구조도 가능하다.
이와 같이, 절연성 부재(200)가 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2)에 의해 형성되는 공간(SP1)과 복수의 제1, 2 전극(C141, C142)과 반도체 기판(110)에 의해 형성되는 공간(SP2)에 채워진 구조를 갖는 경우, 절연성 부재(200)가 반도체 기판(110)의 후면에 직접 접착될 수 있다.
여기서, 절연성 부재(200)가 반도체 기판(110)의 후면에 직접 접촉된다는 것은 도 3에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(110), 에미터부(121), 후면 전계부(172)가 노출된 경우, 절연성 부재(200)가 에미터부(121), 후면 전계부(172) 및 반도체 기판(110)의 후면에 직접 접착된 경우를 의미한다.
또한, 도 3과 다르게, 반도체 기판(110), 에미터부(121) 및 후면 전계부(172)의 후면에 SiOx, SiNx 또는 AlOx와 같은 패시베이션층(미도시)이 더 구비된 경우, 절연성 부재(200)가 반도체 기판(110)의 후면에 직접 접촉된다는 것은 절연성 부재(200)가 반도체 기판(110)의 후면에 형성된 패시베이션층(미도시)에 직접 접착된다는 것을 의미한다.
아울러, 절연성 부재(200)가 반도체 기판(110)의 후면에 직접 접착된다는 것은 절연성 부재(200)가 반도체 기판(110)의 후면에 별도의 접착제를 사용하지 않고 접착되는 것을 의미한다.
여기서, 열가소성 재질의 절연성 부재(200)를 필름 형태로 형성하는 것은 전술한 바와 같은 폴리에틸렌, 에폭시, 폴리에스테르, 또는 폴리우레탄 중 적어도 어느 하나를 포함하는 액상 형태의 재질을 80℃ 이하에서 냉각시켜 액상 형태의 재질 내에 포함된 솔번트(solvent)를 기화시켜 필름 형태로 형성시킬 수 있다.
이와 같은 필름 형태의 절연성 부재(200)는 반도체 기판(110)의 후면에 접속하기 위한 열처리 공정에서 녹아 일부가 반도체 기판(110)의 후면에 접착될 수 있다.
이때, 절연성 부재(200)가 녹으면서 일부가 제1, 2 전극(C141, C142) 사이의 공간 및 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2) 사이의 공간으로 채워지면서, 도 5에 도시된 바와 같이, 절연성 부재(200)의 후면 일부분은 함몰될 수 있다. 이에 따라 절연성 부재(200)의 후면 중에서 복수의 요철이 형성될 수 있으며, 제1, 2 전극(C141, C142) 사이의 공간 및 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2) 사이의 공간이 위치하는 부분이 함몰될 수 있다.
이와 같이, 절연성 부재(200)의 일부가 반도체 기판(110)의 후면에 접착되는 경우, 반도체 기판(110)과 절연성 부재(200)가 서로 접착되어 하나의 개별 소자로 형성되는 태양 전지의 구조적 안정성을 더욱 확보할 수 있다.
아울러, 절연성 부재(200)와 반도체 기판(110)이 서로 물리적으로 접착되어 있으므로, 외부의 충격이나 환경에 의해 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2)과 제1, 2 전극(C141, C142) 사이의 접착력이 훼손되는 것을 방지할 수 있다.
아울러, 이와 같이 절연성 부재(200)가 녹으면서 제1, 2 전극(C141, C142) 사이의 공간 및 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2) 사이의 공간을 채우는 경우, 제1, 2 전극(C141, C142) 사이 및 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2) 사이를 절연시키기 위한 별도의 절연층을 형성할 필요가 없어, 태양 전지 모듈의 제조 비용 및 제조 시간을 단축할 수 있다.
이와 같은 절연성 부재(200)의 녹는점은 도전성 접착제의 녹는점보다 높을 수 있다. 일례로, 절연성 부재(200)의 녹는점은 140℃ ~ 160℃ 사이이고, 도전성 접착제의 녹는점은 절연성 부재(200)의 녹는점보다 낮은 범위에서 130℃ ~ 150℃ 사이일 수 있다.
따라서, 절연성 부재(200)를 반도체 기판(110)의 후면에 접속시킬 때, 도전성 접착제가 먼저 연화되어 제1, 2 전극(C141, C142)과 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2) 사이에 접착되고, 이후에 절연성 부재(200)가 연화되어 녹으면서 절연성 부재(200)의 일부분이 반도체 기판(110)의 후면이나 측면에 접착되고, 이후 냉각되면서, 도전성 접착제와 절연성 부재(200)가 경화되어 단단한 상태가 될 수 있다.
이와 같이 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2)과 제1, 2 전극(C141, C142) 사이는 도전성 접착제(CA)를 통하여 접속될 수 있는데, 여기서 도전성 접착제(CA)는 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 절연성 수지(IR)와 절연성 수지(IR) 내에 제1 금속 물질(SR)과 제1 금속 물질(SR)보다 용융점이 높은 제2 금속 물질(PA)을 포함할 수 있다.
구체적으로, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 도전성 접착제(CA)는 제1 금속 물질(SR)이 절연성 수지(IR) 내에 하나의 덩어리 형태로 배치되고, 제2 금속 물질(PA)은 하나의 덩어리 형태를 가진 제1 금속 물질(SR) 내에 입자 형태로 분산 배치될 수 있다.
여기서, 절연성 수지(IR)는 에폭시(epoxy) 계열이나 실리콘(silicon) 계열의 재질을 포함할 수 있다.
아울러, 제1 금속 물질(SR)은 솔더(Sn) 계열의 물질을 포함할 수 있으며, 구체적 일례로, 제1 금속 물질(SR)은 SnBi일 수 있으며, 이 외에 다른 솔더(Sn) 계열의 물질을 포함할 수 있다.
또한, 제2 금속 물질(PA)은 제1 금속 물질(SR)보다 용융점이 높은 금속 물질을 포함하고, 일례로, Cu, Ni, Ag 또는 Au 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
이와 같은 제2 금속 물질(PA)의 입자 크기 또는 직경(TPA)은 1㎛ ~ 10㎛ 사이일 수 있다.
여기서, 제1 금속 물질(SR)은 용융점이 130℃ ~ 150℃ 사이이고, 제2 금속 물질(PA)의 용융점은 600℃ ~ 1500℃ 사이일 수 있다.
아울러, 이와 같은 제2 금속 물질(PA)의 표면에는 제1 금속 물질(SR)의 성분과 제2 금속 물질(PA)의 성분이 용융되어 금속 결합된 금속 합금층(IMC)이 코팅될 수 있다. 이와 같은 금속 합금층(IMC)은 금속간 화합물(intermatallic compound, IMC)로 형성될 수 있다.
이와 같은 구조를 갖는 도전성 접착제(CA)는 태양 전지의 제1, 2 전극(C141, C142) 각각에 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2) 각각을 접속시키는 태빙(tabbing) 공정시 도전성 접착제(CA)를 형성시키는 페이스트에 포함된 제1 금속 물질(SR) 입자와 제2 금속 물질(PA) 입자 사이에 제1 금속 물질(SR)의 성분과 제2 금속 물질(PA)의 성분이 용융되어 형성된 금속간 화합물(IMC)인 금속 합금층(IMC)이 제2 금속 물질(PA)의 표면에 형성되도록 함으로써, 태빙 공정 이후 도전성 접착제(CA)의 용융 온도를 상승시키는 효과가 있다. 이에 따라, 태양 전지 모듈의 구조적 안정성을 더욱 증가시킬 수 있다.
여기서, 반도체 기판(110)의 후면에 절연성 부재(200)가 접속된 전체적인 상태를 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 6는 도 4에 도시된 반도체 기판(110)과 절연성 부재(200)가 서로 접속된 상태의 전체 평면을 설명하기 위한 도이고, 도 7은 도 6에서 cy1-cy1 라인의 단면을 도시한 것이고, 도 8는 도 6에서 cx1-cx1 라인의 단면을 도시한 것이고, 도 9는 도 6에서 cx2-cx2 라인의 단면을 도시한 것이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 하나의 반도체 기판(110)이 하나의 절연성 부재(200)에 완전히 중첩되어 하나의 태양 전지 개별 소자가 형성될 수 있다.
예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(110)의 후면에 형성된 제1 전극(C141)과 절연성 부재(200)의 전면에 형성된 제1 도전성 배선(EC1)은 서로 중첩되고, 도전성 접착제(CA)에 의해 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
아울러, 반도체 기판(110)의 후면에 형성된 제2 전극(C142)과 절연성 부재(200)의 전면에 형성된 제2 도전성 배선(EC2)도 서로 중첩되고, 도전성 접착제(CA)에 의해 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 전극(C141)과 제2 전극(C142) 사이의 서로 이격된 공간(SP2)과 제1 도전성 배선(EC1)과 제2 도전성 배선(EC2) 사이의 이격된 공간(SP1)에 절연성 부재(200)가 채워질 수 있다.
아울러, 도 7에 도시된 바와 같이, 절연성 부재(200)의 후면 중에서 제1, 2 전극(C141, C142) 사이의 공간(SP2) 및 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2) 사이의 공간(SP1)이 위치하는 부분이 함몰될 수 있다.
아울러, 도 7에 도시된 바와 같이, 절연성 부재(200)는 반도체 기판(110)의 측면에까지 형성될 수 있다. 즉, 절연성 부재(200)를 반도체 기판(110)에 접속하는 공정 중에 녹은 절연성 부재(200)의 일부는 도 7에 도시된 바와 같이 절연성 부재(200)의 측면까지 덮은 상태에서 경화될 수도 있다.
아울러, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 제1 도전성 배선(EC1)과 제2 도전성 배선(EC2) 사이의 이격된 공간(SP2)에도 절연성 부재(200)가 채워질 수 있다.
아울러, 도 6, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 제1 도전성 배선(EC1)과 제2 도전성 배선(EC2) 각각은 반도체 기판(110)과 중첩되지 않는 노출 영역(PS1, PS2)을 포함할 수 있다.
이와 같이, 인터커넥터(IC)와 연결될 수 있는 공간을 확보하기 위하여 마련된 제1 도전성 배선(EC1)의 노출 영역(PS1) 및 제2 도전성 배선(EC2)의 노출 영역(PS2)에 인터커넥터(IC)가 연결될 수 있다.
본 발명에 따른 제1 도전성 배선(EC1)과 제2 도전성 배선(EC2) 각각은 노출 영역(PS1, PS2)을 구비함으로써, 인터커넥터(IC)를 보다 용이하게 연결할 수 있다.
아울러, 전술한 바와 같이, 복수의 태양 전지를 연결하기 위해 이와 같은 제1 도전성 배선(EC1) 또는 제2 도전성 배선(EC2)에 도전성 접착제(CA)를 통하여 인터커넥터(IC)가 접속될 수 있다.
지금까지는 제1 패드부(EC1-B)와 제2 패드부(EC2-B)가 제2 방향(y)으로 길게 하나로만 형성된 경우를 일례로 설명하였으나, 이와 다르게, 제1 패드부(EC1-B)와 제2 패드부(EC2-B)가 제2 방향(y)으로 길게 형성되되 중간 중간이 끊어진 형태로도 형성될 수도 있다.
지금까지는 본 발명의 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2)이 반도체 기판(110)의 후면에 접속되는 보조 전극으로서 역할을 하는 경우에 본 발명의 절연성 부재(200)가 적용된 경우를 일례로 설명하였으나, 이와 다르게 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2)이 와이어 또는 리본의 형태를 가지며, 복수의 태양 전지를 직렬 연결시키는 인터커넥터(IC)로서 역할을 하는 경우에도 본 발명의 절연성 부재(200)가 적용될 수 있다. 이에 대해 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
여기서, 절연성 부재(200)를 반도체 기판(110)에 접속하는 공정은 태양 전지를 모듈화하는 라미네이션 공정 중에 수행될 수 있으며, 따라서, 라미네이션 공정 중에 절연성 부재(200)가 연화되어 반도체 기판(110)에 접착될 수도 있다.
도 10 내지 도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양 전지 모듈의 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양 전지 모듈의 일례를 설명하기 위한 평면도이고, 도 11는 도 10에서 CX3-CX3 라인에 따른 단면도이고, 도 12는 도 10에서 cy3-cy3 라인에 따른 단면도이다.
도 10 내지 도 12에서는 제1 실시예에서 구성 요소와 동일한 부분에 대한 상세한 설명은 생략하고, 다른 부분을 위주로 설명한다.
도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양 전지 모듈은 복수의 태양 전지(C1 ~ C3) 및 태양 전지의 후면에 접속되며, 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2)을 구비한 절연성 부재(200)를 포함한다.
여기서, 복수의 태양 전지(C1 ~ C3)는 일례로, 도 10에 도시된 바와 같이, 제1, 2, 3 태양 전지(C1 ~ C3)를 포함할 수 있으며, 복수의 태양 전지(C1 ~ C3) 각각은 p-n 접합이 형성된 반도체 기판(110)과 반도체 기판(110)의 후면에 서로 이격되어 형성되는 복수의 제1, 2 전극(C141, C142)을 포함할 수 있다.
제2 실시예에 따른 태양 전지 모듈에 적용되는 태양 전지는 도 3에서 설명한 바와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.
여기서, 복수의 제1, 2, 3 태양 전지(C1 ~ C3) 각각은 제1 방향(x)으로 순차적으로 배열되되, 반도체 기판(110)의 후면에 형성되는 복수의 제1, 2 전극(C141, C142)의 길이 방향이 제1 방향(x)과 교차하는 제2 방향(y)으로 향하도록 배치될 수 있다.
다음, 절연성 부재(200)는 앞선 제1 실시예와 다르게, 하나의 절연성 부재(200)에 복수 개의 태양 전지, 즉 제1, 2, 3 태양 전지(C1 ~ C3)가 접속될 수 있다.
아울러, 이와 같은 절연성 부재(200)에 구비된 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2)의 패턴도 앞선 제1 실시예와 다른 패턴으로 형성될 수 있다. 즉, 제1 도전성 배선(EC1)과 제2 도전성 배선(EC2)은 서로 이격되어 복수의 제1, 2 전극(C141, C142)의 길이 방향과 교차하는 제1 방향(x)으로 길게 형성되어 하나의 절연성 부재(200)에 구비될 수 있다.
이때, 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2) 각각은 복수의 태양 전지(C1 ~ C3) 각각에 형성된 복수의 제1, 2 전극(C141, C142)에 접속되어, 복수의 태양 전지(C1 ~ C3)를 서로 직렬 연결하는 기능을 할 수 있다.
여기서, 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2)은 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 절연성 부재(200) 위에 미리 패터닝된 상태에서 복수의 태양 전지(C1 ~ C3) 각각에 접속될 수 있다.
보다 구체적으로, 절연성 부재(200)에 구비된 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2)은 도 10에 도시된 바와 같이, 복수의 제1, 2 전극(C141, C142)의 길이 방향과 교차하는 제1 방향(x)으로 길게 복수의 태양 전지에 구비된 각 반도체 기판(110)의 후면에 배치될 수 있다.
이와 같이, 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2)이 복수의 제1, 2 전극(C141, C142)과 교차하는 제1 방향(x)으로 배치되도록 함으로써, 얼라인을 보다 용이하게 할 수 있으며, 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2)을 어느 하나의 셀 전극(C141 or C142)에 접속할 때에, 열팽창 계수에 따른 인터커넥터(IC)의 수축 방향과 셀 전극(C141 or C142)의 수축 방향이 교차하여 엇갈리도록 함으로써, 각 태양 전지에 구비된 반도체 기판(110)이 밴딩(bending)되는 정도를 최소화할 수 있다.
여기서, 제1 도전성 배선(EC1)는 제1 태양 전지(C1)와 제2 태양 전지(C2)를 서로 직렬 연결 시킬 수 있으며, 제2 도전성 배선(EC2)는 제2 태양 전지(C2)와 제3 태양 전지(C3)를 서로 직렬 연결시킬 수 있다.
보다 구체적으로, 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 제1 도전성 배선(EC1)는 도전성 접착제(CA)를 통해 제2 태양 전지(C2)에 구비된 복수의 제1 전극(C141)과 제1 태양 전지(C1)에 구비된 복수의 제2 전극(C142)과 접속되어, 제1 태양 전지(C1)와 제2 태양 전지(C2)를 서로 직렬 연결 시킬 수 있다.
아울러, 제2 도전성 배선(EC2)는 도전성 접착제(CA)를 통해 제2 태양 전지(C2)에 구비된 복수의 제2 전극(C142)과 제3 태양 전지(C3)에 구비된 복수의 제1 전극(C141)과 접속되어, 제2 태양 전지(C2)와 제3 태양 전지(C3)를 서로 직렬 연결시킬 수 있다.
또한, 제1, 2, 3 태양 전지(C1 ~ C3) 각각에서 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2)과 접속되지 않는 복수 개의 제1, 2 전극(C141, C142)과 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2) 사이에는 절연층(IL)이 위치할 수 있다.
보다 구체적 일례로, 도 10 내지 도 12에 도시된 바와 같이, 제2 태양 전지(C2)에서 절연층(IL)은 제1 도전성 배선(EC1)과 복수의 제2 전극(C142) 사이 및 제2 도전성 배선(EC2)과 복수의 제1 전극(C141) 사이에 위치할 수 있다.
이에 따라, 일례로, 제2 태양 전지(C2)에서 제1 도전성 배선(EC1)과 복수의 제2 전극(C142) 사이 및 제2 도전성 배선(EC2)과 복수의 제1 전극(C141) 사이의 불필요한 단락이나 션트(shunt)를 보다 효과적으로 방지할 수 있다.
이와 같은 절연층(IL)은 절연성 재질이면 어떠한 것이든 상관 없으며, 일례로, 에폭시(epoxy) 계열이나 실리콘(silicon) 계열의 절연성 수지가 사용될 수 있다.
이와 같은 절연층(IL)은 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2)이 미리 구비된 절연성 부재(200)를 복수의 태양 전지(C1 ~ C3) 각각에 접속시키기 이전에 미리 반도체 기판(110)의 후면에 도포될 수 있다.
여기서, 절연성 부재(200)의 재질은 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양 전지 모듈에서 설명한 절연성 부재(200)의 재질과 동일할 수 있다.
따라서, 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2)이 미리 구비된 절연성 부재(200)를 복수의 태양 전지(C1 ~ C3) 각각에 접속시킬 때에 절연성 부재(200)도 함께 녹아, 도 12에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(110)의 후면 영역 중에서 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2)이 접속되는 영역과 절연층(IL)이 도포된 영역을 제외한 나머지 영역에 용융된 절연성 부재(200)가 스며들어 채워질 수 있다.
즉, 도 12에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(110)의 후면 영역 중에서 복수의 제1, 2 전극(C141, C142) 사이의 공간(SP2) 및 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2) 사이의 공간(SP1)에 절연성 부재(200)가 채워질 수 있다.
여기의 도 12에서도 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2)에 의해 형성되는 공간(SP1)과 복수의 제1, 2 전극(C141, C142)과 반도체 기판(110)에 의해 형성되는 공간(SP2)이 모두 절연성 부재(200)에 의해 빈틈 없이 완전히 채워진 경우를 일례로 도시하였지만, 이와 다르게, 절연성 부재(200)가 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2)에 의해 형성되는 공간(SP1)의 적어도 일부만 채워진 구조도 가능하고, 이와 함께 복수의 제1, 2 전극(C141, C142)과 반도체 기판(110)에 의해 형성되는 공간(SP2)의 적어도 일부까지 채워진 구조도 가능하다.
이와 같은 경우에도, 절연성 부재(200)가 반도체 기판(110)의 후면에 직접 접착될 수 있다.
여기서, 절연성 부재(200)가 반도체 기판(110)의 후면에 직접 접촉된다는 것은 앞에서 설명한 바와 동일하다. 즉, 절연성 부재(200)가 반도체 기판(110)의 후면에 별도의 접착제를 사용하지 않고 접착되는 것을 의미한다.
이에 따라, 복수의 제1, 2 전극(C141, C142)에 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2)만 접착하는 것이 아니라, 복수의 제1, 2 전극(C141, C142)에 절연성 부재(200)도 접착할 수 있으며, 이에 더하여, 복수의 제1, 2 전극(C141, C142)이 형성되지 않은 반도체 기판(110)의 후면에도 절연성 부재(200)가 접착하여, 태양 전지 모듈의 구조적 안정성을 더욱 강화할 수 있다.
이와 같은 경우, 복수의 태양 전지 후면에 절연성 부재(200)를 접속할 때에, 절연성 부재(200)의 일부가 녹아, 제1, 2 전극(C141, C142) 사이의 공간(SP2) 및 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2) 사이의 공간(SP1)으로 채워지면서, 도 12에 도시된 바와 같이, 절연성 부재(200)의 후면 일부분이 함몰될 수 있다. 이에 따라 절연성 부재(200)의 후면 중에서 복수의 요철이 형성될 수 있으며, 제1, 2 전극(C141, C142) 사이의 공간(SP2) 및 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2) 사이의 공간(SP1)이 위치하는 부분이 함몰될 수 있다.
여기서, 절연성 부재(200)의 재질은 앞선 도 4의 (c) 및 (d)에서 설명한 바와 동일하다. 따라서, 절연성 부재(200)의 녹는점은 도전성 접착제의 녹는점보다 높을 수 있다.
즉, 절연성 부재(200)는 폴리에틸렌, 에폭시, 폴리에스테르, 또는 폴리우레탄 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 보다 구체적인 설명은 앞선 도 4의 (c) 및 (d)에서 설명한 바와 동일하므로 생략한다.
아울러, 여기서 도전성 접착제(CA)는 도 5의 (b)에서 설명한 바와 같이, 절연성 수지(IR)와 절연성 수지(IR) 내에 제1 금속 물질(SR)과 제1 금속 물질(SR)보다 용융점이 높은 제2 금속 물질(PA)을 포함할 수 있고, 제1 금속 물질(SR)이 절연성 수지(IR) 내에 하나의 덩어리 형태로 배치되고, 제2 금속 물질(PA)은 하나의 덩어리 형태를 가진 제1 금속 물질(SR) 내에 입자 형태로 분산 배치될 수 있다.
아울러, 이와 같은 제2 금속 물질(PA)의 표면에는 제1 금속 물질(SR)의 성분과 제2 금속 물질(PA)의 성분이 용융되어 금속 결합된 금속 합금층(IMC)이 코팅될 수 있다.
이와 같은 도전성 접착제(CA)는 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2) 각각을 제1, 2 전극(C141, C142) 각각에 접속시키는 공정 이후, 도전성 접착제(CA)의 용융 온도를 크게 상승시켜, 태양 전지 모듈의 구조적 안정성을 더욱 증가시킬 수 있다.
이와 같은 도전성 접착제(CA)에 대한 보다 구체적인 설명은 앞선 도 5의 (b)에서 설명한 바와 동일하므로 생략한다.
본 발명의 제2 실시예에서는 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2)이 복수의 태양 전지를 직렬 연결시키는 인터커넥터(IC)로서 역할을 하되, 와이어 또는 리본의 형태를 가지는 경우를 일례로 설명하였으나, 이와 다르게 본 발명은 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2)이 절연성 부재(200) 위에 패터닝된 PCF(printed circuit film)인 경우에도 적용 가능하다.
이에 대해 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 13 내지 도 15는 본 발명의 제3 실시예에 따른 태양 전지 모듈을 설명하기 위한 도이다.
여기서, 도 13의 (a)는 제3 실시예에 따른 태양 전지 모듈의 일부 사시도이고, 도 13의 (b)는 도 13의 (a)에서 제1 태양 전지(C1)와 제2 태양 전지(C2)가 서로 연결된 단면 형상을 설명하기 위한 도이고, 도 14는 도 13에 도시된 태양 전지에 구비되는 제1, 2 전극(C141, C142)의 패턴을 설명하기 위한 도이고, 도 15는 도 13에서 제1 도전성 배선(EC1) 또는 제2 도전성 배선(EC2)의 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 13 이하에서는 제1, 2 실시예에서 설명한 구성 요소와 동일한 부분에 대한 상세한 설명은 생략하고, 다른 부분을 위주로 설명한다.
도 13의 (a)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 태양 전지 모듈은 복수의 태양 전지(C1, C2), 제1 도전성 배선(EC1) 또는 제2 도전성 배선(EC2)이 구비되는 절연성 부재(200)를 포함할 수 있다.
여기서, 제1, 2 태양 전지(C1, C2) 각각은 제1 방향(x)으로 순차적으로 배열될 수 있으며, p-n 접합이 형성된 반도체 기판(110)과 반도체 기판(110)의 후면에 제1 전극(C141)과 제2 전극(C142)이 서로 이격되어 형성될 수 있다.
이와 같이, 제3 실시예에 따른 태양 전지 모듈에 적용되는 제1, 2 태양 전지(C1, C2) 각각의 구조는 제1, 2 전극(C141, C142)의 패턴을 제외한 나머지 부분이 도 3에서 설명한 바와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.
여기서, 제3 실시예에 따른 태양 전지 모듈에서, 제1, 2 전극(C141, C142)의 패턴은 도 14에 도시된 바와 같을 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 제1 전극(C141)은 도 14에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(110)의 후면 상에 제1 방향(x)으로 길게 뻗어 있는 복수 개의 제1 핑거 전극(C141F)과 복수 개의 제1 핑거 전극(C141F)과 교차하여 제2 방향(y)으로 길게 뻗어 있는 제1 버스바 전극(C141B)을 포함할 수 있다.
아울러, 제2 전극(C142)도 도 14에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(110)의 후면 상에 제1 방향(x)으로 길게 뻗어 있는 복수 개의 제2 핑거 전극(C142F)과 복수 개의 제2 핑거 전극(C142F)과 교차하여 제2 방향(y)으로 길게 뻗어 있는 제2 버스바 전극(C142B)을 포함할 수 있다.
여기서, 제1 버스바 전극(C141B)이나 제2 버스바 전극(C142B)에는 제1 도전성 배선(EC1)이나 제2 도전성 배선(EC2)이 접속될 수 있다.
여기서, 제1, 2 전극(C141, C142)은 서로 이격되어, 전기적으로 격리될 수 있으며, 복수 개의 제1 핑거 전극(C141F)과 복수 개의 제2 핑거 전극(C142F)은 이격되고 서로 교번하여 배치될 수 있다.
절연성 부재(200)는 제1 도전성 배선(EC1) 또는 제2 도전성 배선(EC2)을 구비할 수 있다.
보다 구체적으로, 도 13의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 제1, 2 태양 전지(C1, C2) 사이에는 제1 태양 전지(C1)의 제1 전극(C141)과 제2 태양 전지(C2)의 제2 전극(C142) 사이에는 제1 도전성 배선(EC1)이 구비된 절연성 부재(200)가 도전성 접착제를 통하여 접속되어, 제1, 2 태양 전지(C1, C2)를 서로 직렬 연결시킬 수 있다.
아울러, 제1 태양 전지(C1)의 제2 전극(C142)에는 인접한 다른 태양 전지와 직렬 연결 시키기 위하여 제2 도전성 배선(EC2)이 구비된 절연성 부재(200)가 접속될 수 있다.
이와 같이, 제1 도전성 배선(EC1) 또는 제2 도전성 배선(EC2)이 구비된 절연성 부재(200)의 재질과 도전성 접착제의 재질은 앞선 제1, 2 실시예에서 설명한 바와 동일하므로, 구체적인 설명은 생략한다.
따라서, 도 13의 (b)에 도시된 바와 같이, 절연성 부재(200)는 각 태양 전지와 접속되는 공정 중에 녹아, 일부가 태양 전지의 후면에 접착될 수 있다.
즉, 도 13의 (b)에 도시된 바와 같이, 절연성 부재(200)와 반도체 기판(110)이 중첩되는 반도체 기판(110)의 후면 영역 중 제1, 2 전극(C141, C142)과 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2)이 접속되는 영역을 제외한 나머지 영역에 절연성 부재(200)의 일부가 위치하여 반도체 기판(110)의 후면에 접착될 수 있다.
여기서, 절연성 기재 위에 구비된 제1 도전성 배선(EC1) 또는 제2 도전성 배선(EC2) 각각의 패턴은 도 15에 도시된 바와 같은 형상을 가질 수 있다.
여기서, 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2) 각각이 도 15에 도시된 바와 같이, 절연성 부재(200) 위에 패터닝된 PCF(printed circuit film) 형태를 가지는 경우에도 PCF에서 어느 한 쪽의 말단 부분(ECP)이 제1 태양 전지(C1)에 구비된 제1 전극(C141)에 도전성 접착제(CA)를 통하여 접속될 수 있으며, 나머지 한쪽의 말단 부분(ECP)이 제2 태양 전지(C2)에 구비된 제2 전극(C142)에 도전성 접착제(CA)를 통하여 접속될 수 있다.
이때, 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2)을 제1, 2 전극(C141, C142)에 접속시키는 태빙 공정 중에 제1 도전성 배선(EC1) 또는 제2 도전성 배선(EC2) 각각의 말단 부분(ECP) 사이에 위치하는 공간의 적어도 일부에 절연성 부재(200)가 채워져 제1 전극(C141)이나 제2 전극(C142)의 표면이나 반도체 기판(110)의 후면에 접착될 수 있다.
이에 따라 태양 전지의 구조적 안정성을 더욱 확보할 수 있다.
아울러, 지금까지는 본 발명이 복수의 제1, 2 전극(C141, C142)이 모두 반도체 기판(110)의 후면에 형성된 후면 컨텍 구조의 태양 전지에 적용된 경우를 일례로 설명하였지만, 이와 다르게 본 발명은 제1 전극(C141)이 반도체 기판(110)의 전면, 제2 전극(C142)가 반도체 기판(110)의 후면에 형성된 경우에도 적용이 가능하다.
이와 같은 경우, 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2) 각각은 복수의 태양 전지를 직렬 연결하는 인터커넥터로서의 역할을 수행할 수 있고, 복수 개(일례로 10개 ~20개 정도)의 와이어로 형성일 수 있다.
보다 구체적으로 세 개의 제1, 2, 3 태양 전지가 제1 방향으로 차례로 배치되는 경우, 제1 방향으로 길게 뻗어있는 복수의 제1 도전성 배선(EC1)은 제1 태양 전지의 전면에 구비된 제1 전극(C141)과 제2 태양 전지의 후면에 구비된 제2 전극(C142)에 도전성 접착제를 통해 접속될 수 있으며, 제1 방향으로 길게 뻗어있는 복수의 제2 도전성 배선(EC2)은 제2 태양 전지의 전면에 구비된 제1 전극(C141)과 제3 태양 전지의 후면에 구비된 제2 전극(C142)에 접속될 수 있다.
이와 같은 경우, 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2)은 절연성 부재(200)의 일면에 구비될 수 있으며, 아울러, 복수의 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2) 사이에 형성된 각각의 공간 중 각 공간의 적어도 일부에 절연성 부재(200)가 채워질 수 있다.
이때, 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2) 각각의 양끝단은 절연성 부재(200)의 외부로 길게 뻗어 구비될 수 있다.
아울러, 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2)이 각 태양 전지에 접속될 때에, 절연성 부재(200)의 위치는 각 태양 전지 사이의 공간에 위치할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (18)

  1. 반도체 기판, 상기 반도체 기판에 구비되는 복수의 제1 전극과 복수의 제2 전극을 구비하는 태양 전지;
    상기 제1 전극에 도전성 접착제를 통하여 접속되는 제1 도전성 배선 또는 상기 제2 전극에 도전성 접착제를 통하여 접속되는 제2 도전성 배선을 일면에 구비하는 절연성 부재;를 포함하고,
    상기 절연성 부재는, 상기 제1, 2 도전성 배선의 사이에 형성되는 공간 중 적어도 일부를 채우며, 상기 제1, 2 도전성 배선의 사이에 위치하는 영역의 두께는 상기 제1, 2 도전성 배선이 위치하는 영역의 두께보다 더 두껍게 형성되는 태양 전지 모듈.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 절연성 부재는 상기 복수의 제1, 2 전극과 상기 제1, 2 도전성 배선이 접속된 영역을 제외한 나머지 영역에서 상기 제1, 2 도전성 배선에 의해 형성되는 공간 중 적어도 일부를 채우는 태양 전지 모듈.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 절연성 부재는 상기 복수의 제1, 2 전극과 상기 제1, 2 도전성 배선이 접속된 영역을 제외한 나머지 영역에서 상기 복수의 제1, 2 전극과 상기 반도체 기판에 의해 형성되는 공간 중 적어도 일부를 채우는 태양 전지 모듈.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 절연성 부재는 상기 복수의 제1, 2 전극과 상기 제1, 2 도전성 배선이 접속된 영역을 제외한 나머지 영역에서 상기 복수의 제1, 2 전극과 상기 반도체 기판에 의해 형성되는 공간 중 적어도 일부를 채워 상기 반도체 기판의 후면에 직접 접착되는 태양 전지 모듈.
  5. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 도전성 배선과 상기 제2 도전성 배선은 서로 이격되어 하나의 절연성 부재에 구비되며,
    상기 반도체 기판과 상기 절연성 부재는 각각 낱개로 접속되어 하나의 개별 소자를 형성하는 태양 전지 모듈.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 복수의 제1, 2 전극은 제1 방향으로 길게 뻗어 상기 절연성 부재에 구비되며,
    상기 제1 도전성 배선은
    상기 복수의 제1 전극과 동일한 제1 방향으로 길게 뻗어 있고, 상기 복수의 제1 전극에 접속되는 복수의 제1 접속부와
    상기 복수의 제1 접속부의 끝단에 연결되어, 상기 제1 접속부와 교차하는 제2 방향으로 길게 뻗어 있는 제1 패드부를 포함하고,
    상기 제2 도전성 배선은
    상기 복수의 제2 전극과 동일한 제1 방향으로 길게 뻗어 있고, 상기 복수의 제2 전극에 접속되는 복수의 제2 접속부와
    상기 복수의 제2 접속부 끝단에 연결되어, 상기 제2 접속부와 교차하는 제2 방향으로 길게 뻗어 있는 제2 패드부를 포함하는 태양 전지 모듈.
  7. 제5 항에 있어서,
    상기 절연성 부재는 상기 반도체 기판의 후면 영역 중에서 상기 제1, 2 전극 사이의 공간 및 상기 제1, 2 도전성 배선 사이의 공간에 채워져 상기 반도체 기판의 후면에 직접 접착되는 태양 전지 모듈.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 절연성 부재의 후면 중에서 상기 제1, 2 전극 사이의 공간 및 상기 제1, 2 도전성 배선 사이의 공간이 위치하는 부분은 함몰되어 있는 태양 전지 모듈.
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 절연성 부재의 녹는점은 상기 도전성 접착제의 녹는점보다 높은 태양 전지 모듈.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 절연성 부재의 녹는점은 140℃ ~ 160℃ 사이이고,
    상기 도전성 접착제의 녹는점은 130℃ ~ 150℃ 사이인 태양 전지 모듈.
  11. 제7 항에 있어서,
    상기 절연성 부재는 열가소성 재질을 포함하는 태양 전지 모듈.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 절연성 부재는 폴리에틸렌, 에폭시, 폴리에스테르, 또는 폴리우레탄 중 적어도 어느 하나를 포함하는 태양 전지 모듈.
  13. 제1 항에 있어서,
    상기 도전성 접착제는 절연성 수지 내에 제1 금속 물질과 상기 제1 금속 물질보다 용융점이 높은 제2 금속 물질을 포함하는 태양 전지 모듈.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 제1 금속 물질은 상기 절연성 수지 내에 하나의 덩어리 형태로 배치되고,
    상기 제2 금속 물질은 하나의 덩어리 형태를 가진 상기 제1 금속 물질 내에 입자 형태로 분산 배치되는 태양 전지 모듈.
  15. 제1 항에 있어서,
    상기 태양 전지는 제1 방향으로 서로 인접하여 배열되는 제1, 2, 3 태양 전지를 포함하고,
    상기 제1, 2, 3 태양 전지 각각에 구비되는 복수의 제1, 2 전극은 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 길게 형성되며,
    상기 제1 도전성 배선과 상기 제2 도전성 배선은 서로 이격되어 상기 복수의 제1, 2 전극의 길이 방향과 교차하는 제1 방향으로 길게 형성되어 하나의 절연성 부재에 구비되며,
    상기 하나의 절연성 부재는 상기 제1, 2, 3 태양 전지와 접착되는 태양 전지 모듈.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 제1 도전성 배선은 상기 제2 태양 전지에 구비된 복수의 제1 전극과 상기 제1 태양 전지에 구비된 복수의 제2 전극 각각에 상기 도전성 접착제를 통하여 접속되어, 상기 제1, 2 태양 전지를 직렬 연결하고,
    상기 제2 도전성 배선은 상기 제2 태양 전지에 구비된 복수의 제2 전극과 상기 제3 태양 전지에 구비된 복수의 제1 전극 각각에 상기 도전성 접착제를 통하여 접속되어, 상기 제2, 3 태양 전지를 직렬 연결하는 태양 전지 모듈.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 제2 태양 전지에서,
    상기 제1 도전성 배선과 상기 복수의 제2 전극 사이 및 제2 도전성 배선과 상기 복수의 제1 전극 사이에는 단락을 방지하기 위한 절연층이 구비되는 태양 전지 모듈.
  18. 제16 항에 있어서,
    상기 절연성 부재는 상기 제1, 2, 3 태양 전지 각각의 상기 반도체 기판의 후면 영역 중에서 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이의 공간 및 상기 제1 도전성 배선 및 상기 제2 도전성 배선 사이의 공간에 채워져 상기 반도체 기판의 후면에 직접 접착되는 태양 전지 모듈.
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