KR102316782B1 - 태양 전지 모듈 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 태양 전지 모듈 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일례에 따른 태양 전지 모듈은 반도체 기판 및 반도체 기판의 후면에 서로 이격되어 형성되는 복수의 제1 전극과 복수의 제2 전극을 구비하는 태양 전지; 반도체 기판의 후면에 구비된 복수의 제1 전극에 도전성 접착제를 통하여 접속되는 복수의 제1 배선; 및 반도체 기판의 후면에 구비된 복수의 제2 전극에 도전성 접착제를 통하여 접속되는 복수의 제2 배선;을 포함하고, 도전성 접착제는 녹는점이 165℃ ~ 300℃ 사이인 금속 물질을 포함한다.
또한, 본 발명의 일례에 따른 태양 전지 모듈의 제조 방법은 복수의 제1, 2 전극이 구비된 반도체 기판을 곡면이 형성된 곡면 구조물 위에 배치하는 단계; 곡면 구조물의 곡면 형상을 따라 반도체 기판을 밴딩시키는 단계; 복수의 제1, 2 전극 위에 복수의 제1 배선과 복수의 제2 배선을 배치하고, 열처리 공정으로 복수의 제1, 2 배선 각각을 복수의 제1, 2 전극 각각에 접속시키는 단계; 및 반도체 기판의 밴딩을 해제하는 단계;를 포함한다.
본 발명의 일례에 따른 태양 전지 모듈은 반도체 기판 및 반도체 기판의 후면에 서로 이격되어 형성되는 복수의 제1 전극과 복수의 제2 전극을 구비하는 태양 전지; 반도체 기판의 후면에 구비된 복수의 제1 전극에 도전성 접착제를 통하여 접속되는 복수의 제1 배선; 및 반도체 기판의 후면에 구비된 복수의 제2 전극에 도전성 접착제를 통하여 접속되는 복수의 제2 배선;을 포함하고, 도전성 접착제는 녹는점이 165℃ ~ 300℃ 사이인 금속 물질을 포함한다.
또한, 본 발명의 일례에 따른 태양 전지 모듈의 제조 방법은 복수의 제1, 2 전극이 구비된 반도체 기판을 곡면이 형성된 곡면 구조물 위에 배치하는 단계; 곡면 구조물의 곡면 형상을 따라 반도체 기판을 밴딩시키는 단계; 복수의 제1, 2 전극 위에 복수의 제1 배선과 복수의 제2 배선을 배치하고, 열처리 공정으로 복수의 제1, 2 배선 각각을 복수의 제1, 2 전극 각각에 접속시키는 단계; 및 반도체 기판의 밴딩을 해제하는 단계;를 포함한다.
Description
본 발명은 태양 전지 모듈 및 그 제조 방법에 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 모듈 및 그 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일례에 따른 태양 전지 모듈은 반도체 기판 및 반도체 기판의 후면에 서로 이격되어 형성되는 복수의 제1 전극과 복수의 제2 전극을 구비하는 태양 전지; 반도체 기판의 후면에 구비된 복수의 제1 전극에 도전성 접착제를 통하여 접속되는 복수의 제1 배선; 및 반도체 기판의 후면에 구비된 복수의 제2 전극에 도전성 접착제를 통하여 접속되는 복수의 제2 배선;을 포함하고, 도전성 접착제는 녹는점이 165℃ ~ 300℃ 사이인 금속 물질을 포함한다.
여기서, 도전성 접착제는 화학식 Sn, SnCuAg, SnCu 또는 SnPb 로 표현되는 물질들 중 적어도 어느 하나의 금속 물질을 포함할 수 있다.
이와 같은 도전성 접착제는 복수의 제1, 2 배선 각각의 표면에 코팅되어 위치하거나, 도전성 접착제는 복수의 제1 배선과 복수의 제1 전극이 교차하는 각 부분의 제1 배선과 제1 전극 사이에 위치하거나, 복수의 제2 배선과 복수의 제2 전극이 교차하는 각 부분의 제2 배선과 제2 전극 사이에 위치할 수 있다.
여기서, 도전성 접착제는 금속 물질을 포함하는 솔더 페이스트 형태이거나 에폭시(epoxy) 또는 실리콘(silicone) 중 적어도 어느 하나의 레진(resin) 내에 금속 물질을 포함하는 형태일 수 있다.
또한, 복수의 제1, 2 전극은 태양 전지의 후면에 제1 방향으로 길게 형성될 수 있으며, 복수의 제1, 2 배선 각각은 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 복수의 제1, 2 전극에 접속될 수 있다.
그리고, 복수의 제1, 2 배선의 폭은 0.15mm ~ 3mm 사이일 수 있다.
또한, 본 발명의 일례에 따른 태양 전지 모듈의 제조 방법은 복수의 제1, 2 전극이 구비된 반도체 기판을 곡면이 형성된 곡면 구조물 위에 배치하는 단계; 곡면 구조물의 곡면 형상을 따라 반도체 기판을 밴딩시키는 단계; 복수의 제1, 2 전극 위에 복수의 제1 배선과 복수의 제2 배선을 배치하고, 열처리 공정으로 복수의 제1, 2 배선 각각을 복수의 제1, 2 전극 각각에 접속시키는 단계; 및 반도체 기판의 밴딩을 해제하는 단계;를 포함한다.
여기의 반도체 기판을 곡면 구조물 위에 배치하는 단계에서, 반도체 기판은 복수의 제1, 2 전극이 곡면 구조물의 표면과 반대 방향으로 향하도록 배치될 수 있다.
여기서, 곡면 구조물은 제1 방향으로는 곡면이 형성되지 않고 평탄하며, 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 곡면이 형성될 수 있다.
구체적으로, 곡면 구조물에서 제2 방향으로의 단면은 가장 자리 부분보다 가운데 부분이 볼록한 형태의 곡면을 가질 수 있다. 아울러, 곡면 구조물의 곡면 표면에는 진공 흡입구가 형성될 수 있다.
또한, 반도체 기판의 밴딩 단계에서, 반도체 기판은 진공 흡입구에 흡착되어 밴딩될 수 있다.
이와 같은 반도체 기판의 밴딩 단계에서, 반도체 기판은 반도체 기판의 양끝단이 반도체 기판의 중앙 부분보다 반도체 기판의 전면 방향으로 1mm ~ 30mm 높이 차이가 생기도록 밴딩될 수 있다.
또한, 복수의 제1, 2 배선을 배치하고 접속시키는 단계에서, 복수의 제1, 2 배선은 곡면 구조물에서 곡면이 형성된 방향과 동일한 제2 방향으로 길게 배치되어, 제1, 2 배선이 밴딩될 수 있다.
그리고, 복수의 제1, 2 배선을 배치하고 접속시키는 단계에서, 복수의 제1, 2 배선이 밴딩된 상태로 열처리 공정이 수행될 수 있다.
아울러, 복수의 제1, 2 배선을 배치하고 접속시키는 단계에서, 열처리 공정의 온도는 165℃ ~ 300℃ 사이일 수 있다.
또한, 밴딩 해제 단계는 곡면 구조물의 표면에 형성된 진공 흡입구의 진공이 해제되어 수행될 수 있다.
그리고, 밴딩 해제 단계에 의해 반도체 기판은 밴딩 이전의 상태로 회복될 수 있다.
이와 같은 밴딩 해제 단계는 접속 단계의 열처리 공정에 의해 도전성 접착제가 경화되기 이전에 수행될 수 있다.
일례로, 밴딩 해제 단계는 접속 단계의 열처리 공정이 완료된 직후부터 2분 이내에 사이에 수행될 수 있다.
이와 같은 밴딩 해제 단계 이후, 태양 전지를 투명 기판 위에 도포된 제1 봉지재 위에 위치시킨 이후, 복수의 태양 전지 위에 제2 봉지재와 후면 시트를 배치한 상태에서 열 압착하는 라미네이션 단계:를 더 포함할 수 있다.
또한, 반도체 기판을 곡면 구조물 위에 배치하는 단계 이전에, 복수의 제1, 2 전극 중 복수의 제1, 2 배선이 접속되지 않는 부분 위에 절연층 페이스트를 도포하고 경화시키는 절연층 형성 단계;와 반도체 기판의 후면에 구비된 복수의 제1, 2 전극 중 복수의 제1, 2 배선이 접속될 부분 위에 도전성 접착제를 도포하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
여기서, 절연층 페이스트의 경화 단계는 210℃ ~ 250℃ 사이에서 수행될 수 있다.
또한, 도전성 접착제 도포 단계에서, 도전성 접착제는 화학식 Sn, SnCuAg, SnCu 또는 SnPb로 표현되는 금속 물질들 중 적어도 어느 하나의 금속 물질을 포함할 수 있다.
이와 같은, 도전성 접착제는 금속 물질을 포함하는 솔더 페이스트 형태이거나 에폭시(epoxy) 또는 실리콘(silicone) 중 적어도 어느 하나의 레진(resin) 내에 금속 물질을 포함하는 형태일 수 있다.
본 발명에 따른 태양 전지 모듈은 태양 전지의 후면에 복수의 제1, 2 배선을 접속시키는 도전성 접착제에 녹는점이 165℃ ~ 300℃ 사이인 금속 물질이 포함되도록 하여, 태양 전지 모듈의 구조적 안정성을 보다 증강시킬 수 있다.
아울러, 본 발명에 따른 태양 전지 모듈의 제조 방법은 태양 전지의 반도체 기판을 미리 밴딩한 상태에서 태양 전지의 후면에 복수의 제1, 2 배선을 전술한 도전성 접착제를 통하여 접속시킴으로써, 반도체 기판의 밴딩 문제를 해소할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 태양 전지 모듈의 일례를 후면에서 바라본 형상이이다.
도 2는 도 1에 적용되는 태양 전지의 일례를 나타내는 일부 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 태양 전지의 제1, 2 전극(C141, C142)의 후면 패턴을 도시한 것이다.
도 4의 (a)는 도 1에서 Cy1-Cy1 라인에 따른 단면도를 도시한 것이고, 도 4의 (b)는 도 4의 (a)에서의 일부분을 확대한 것이고, 도 4의 (c)는 제1, 2 배선(P1, P2)의 단면의 일례를 도시한 것이다.
도 5는 도 1 및 4의 (a)에 도시된 복수의 태양 전지가 직렬 연결된 스트링이 모듈화된 단면을 설명하기 위한 도이다.
도 6은 도 1에 도시된 바와 같은 태양 전지 모듈을 제조하는 방법의 일례를 설명하기 위한 플로우 차트이다.
도 7은 도 6에 기재된 절연층 형성 단계(S1)를 설명하기 위한 도이다.
도 8은 도 6에 기재된 밴딩 구조물에 대해 설명하기 위한 도이다.
도 9는 도 6에 기재된 배치 단계(S3)를 설명하기 위한 도이다.
도 10은 도 6에 기재된 반도체 기판(110)의 밴딩 단계를 설명하기 위한 도이다.
도 11은 도 6에 기재된 복수의 제1, 2 배선(P1, P2)의 접속 단계(S5)를 설명하기 위한 도이다.
도 12는 도 6에 기재된 밴딩 해제 단계(S6)를 설명하기 위한 도이다.
도 13의 (a)는 본 발명에 따른 태양 전지 모듈의 다른 일례를 후면에서 바라본 형상이고, 도 13의 (b)는 도 13의 (a)에서 cy3-cy3 라인에 따른 단면도를 도시한 것이다.
도 14는 도 6에서 반도체 기판의 배치 단계(S3)에 대한 다른 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 15는 도 6에서 복수의 제1, 2 배선 접속 단계(S5)에 대한 다른 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 2는 도 1에 적용되는 태양 전지의 일례를 나타내는 일부 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 태양 전지의 제1, 2 전극(C141, C142)의 후면 패턴을 도시한 것이다.
도 4의 (a)는 도 1에서 Cy1-Cy1 라인에 따른 단면도를 도시한 것이고, 도 4의 (b)는 도 4의 (a)에서의 일부분을 확대한 것이고, 도 4의 (c)는 제1, 2 배선(P1, P2)의 단면의 일례를 도시한 것이다.
도 5는 도 1 및 4의 (a)에 도시된 복수의 태양 전지가 직렬 연결된 스트링이 모듈화된 단면을 설명하기 위한 도이다.
도 6은 도 1에 도시된 바와 같은 태양 전지 모듈을 제조하는 방법의 일례를 설명하기 위한 플로우 차트이다.
도 7은 도 6에 기재된 절연층 형성 단계(S1)를 설명하기 위한 도이다.
도 8은 도 6에 기재된 밴딩 구조물에 대해 설명하기 위한 도이다.
도 9는 도 6에 기재된 배치 단계(S3)를 설명하기 위한 도이다.
도 10은 도 6에 기재된 반도체 기판(110)의 밴딩 단계를 설명하기 위한 도이다.
도 11은 도 6에 기재된 복수의 제1, 2 배선(P1, P2)의 접속 단계(S5)를 설명하기 위한 도이다.
도 12는 도 6에 기재된 밴딩 해제 단계(S6)를 설명하기 위한 도이다.
도 13의 (a)는 본 발명에 따른 태양 전지 모듈의 다른 일례를 후면에서 바라본 형상이고, 도 13의 (b)는 도 13의 (a)에서 cy3-cy3 라인에 따른 단면도를 도시한 것이다.
도 14는 도 6에서 반도체 기판의 배치 단계(S3)에 대한 다른 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 15는 도 6에서 복수의 제1, 2 배선 접속 단계(S5)에 대한 다른 일례를 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 다양한 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 부여하였다.
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.
이하에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 모듈에 대하여 설명한다.
도 1 내지 도 5는 본 발명에 따른 태양 전지 모듈의 제조 방법에 따라 제조 될 수 있는 태양 전지 모듈의 일례를 설명하기 위한 도이다.
여기서, 도 1은 본 발명에 따른 태양 전지 모듈의 일례를 후면에서 바라본 형상이고, 도 2는 도 1에 적용되는 태양 전지의 일례를 나타내는 일부 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 태양 전지의 제1, 2 전극(C141, C142)의 후면 패턴을 도시한 것이고, 도 4의 (a)는 도 1에서 Cy1-Cy1 라인에 따른 단면도를 도시한 것이고, 도 4의 (b)는 도 4의 (a)에서의 일부분을 확대한 것이고, 도 4의 (c)는 제1, 2 배선(P1, P2)의 단면의 일례를 도시한 것이다. 도 5는 도 1 및 4의 (a)에 도시된 복수의 태양 전지가 직렬 연결된 스트링이 모듈화된 단면을 설명하기 위한 도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 태양 전지 모듈은 복수의 태양 전지(C1, C2)와 복수의 제1, 2 배선(P1, P2)을 포함한다.
여기서, 복수의 태양 전지(C1, C2) 각각은 반도체 기판(110)과 반도체 기판(110)의 후면에 형성되는 복수의 제1, 2 전극(C141, C142)을 구비하며, 복수의 제1 배선(P1)은 복수의 제1 전극(C141)에 접속되고, 복수의 제2 배선(P2)은 복수의 제2 전극(C142)에 접속될 수 있다.
여기서, 태양 전지는 적어도 반도체 기판(110) 및 반도체 기판(110)의 후면에 서로 이격되어 형성되는 복수의 제1 전극(C141)과 복수의 제2 전극(C142)을 구비할 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 도 2 및 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 2 및 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 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 p형 도전성 타입의 불순물이 포함될 수 있다.
이에 따라 반도체 기판(110)과 에미터부(121)에 의해 p-n 접합이 형성될 수 있다.
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 2 및 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++ 불순물 부일 수 있다.
참고로, 도면의 이해의 편의상 도 1 및 도 4에서는 에미터부(121)와 후면 전계부(172)에 대한 도시는 생략하였다.
복수의 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, 복수의 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.
여기서, 복수의 제1 전극(C141)의 각각은 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 방향(x)으로 뻗어 있을 수 있으며, 복수의 제1 전극(C141) 각각은 제1 방향(x)과 교차하는 제2 방향(y)으로 서로 이격되어 배열될 수 있다.
아울러, 복수의 제2 전극(C142) 각각도 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 방향(x)으로 뻗어 있을 수 있으며, 복수의 제2 전극(C142) 각각은 제1 방향(x)과 교차하는 제2 방향(y)으로 서로 이격되어 배열될 수 있다.
아울러, 복수의 제1, 2 전극(C141, C142)은 서로 이격되어, 전기적으로 격리될 수 있으며, 제1 전극(C141)과 제2 전극(C142)이 서로 교번하여 배치될 수 있다.
여기서, 복수의 제1, 2 전극(C141, C142) 각각의 두께(TC) 대비 폭(WC)의 비가 1: 200 ~ 1500 사이일 수 있다. 즉, 일례로, 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 접속되는 제1, 2 배선(P1, P2)의 개수와 폭을 적절하게 설정함으로써 해소될 수 있다. 이와 같은 복수의 제1, 2 전극(C141, C142)은 일례로, 스퍼터링 방식으로 제조될 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.
본 발명에 따른 태양 전지 모듈에 적용된 태양 전지는 반드시 도 2 및 도 3에만 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.
이와 같은 태양 전지는 도 1 및 도 4에 도시된 바와 같이, 복수 개가 제2 방향(y)을 따라 길게 배열될 수 있다. 이때, 제1, 2 태양 전지(C1, C2)에 구비되는 복수의 제1, 2 전극(C141, C142)의 길이 방향이 제1 방향(x)으로 향하도록 배치될 수 있다.
아울러, 도 1 내지 도 3에서는 복수의 제1, 2 전극(C141, C142) 각각이 제1 방향(x)으로 길게 스트라이프(stripe) 형태로 배열된 경우를 일례로 설명하고 도시하였지만, 이와 다르게, 복수의 제1, 2 전극(C141, C142) 각각은 제1 방향(x)으로 길게 배열되지만, 중간 중간이 끊어진 형태로 배열될 수도 있다.
즉, 도 1과 다르게, 복수의 제1, 2 전극(C141, C142) 각각에서 절연층(IL)이 형성된 부분에 제1, 2 전극(C141, C142)이 형성되지 않을 수 있다. 즉, 복수의 제1 전극(C141) 각각은 제1 방향(x)으로 길게 배열되되, 복수의 제2 배선(P2)과 교차하는 부분에는 제1 전극(C141)이 형성되지 않고 이격될 수 있으며, 복수의 제2 전극(C142) 각각도 제1 방향(x)으로 길게 배열되되, 복수의 제2 배선(P2)과 교차하는 부분에는 제2 전극(C142)이 형성되지 않고 이격되어 형성될 수 있다. 이와 같은 경우, 도 1에 도시된 바와 같은 절연층(IL)도 생략될 수도 있다.
아울러, 도 1에서, 복수의 제1, 2 배선(P1, P2)은 복수의 제1, 2 전극(C141, C142)과 교차하는 방향인 제2 방향(y)으로 길게 배치될 수 있다.
아울러, 도 1 및 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 복수의 제1, 2 배선(P1, P2) 각각은 각 태양 전지에 구비된 복수의 제1, 2 전극(C141, C142) 각각에 도전성 접착제(CA)를 통하여 접속될 수 있다.
보다 구체적으로, 도 1 및 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 제1, 2 태양 전지(C1, C2) 각각에서 복수의 제1 배선(P1)은 복수의 제1 전극(C141)과 교차하는 부분에서 도전성 접착제(CA)를 통하여 복수의 제1 전극(C141)에 접속될 수 있고, 복수의 제2 배선(P2)은 복수의 제2 전극(C142)과 교차하는 부분에서 도전성 접착제(CA)를 통하여 복수의 제2 전극(C142)에 접속될 수 있다.
여기서, 도전성 접착제(CA)는 금속 재료 간의 접착력이 뛰어난 금속 물질을 포함하는 솔더 페이스트 형태이거나 에폭시(epoxy) 또는 실리콘(silicone) 중 적어도 어느 하나의 레진(resin) 내에 금속 물질을 포함하는 형태 중 어느 하나가 이용될 수 있다.
이와 같은 도전성 접착제(CA)는 도 1 및 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 복수의 제1 배선(P1)과 복수의 제1 전극(C141)이 교차하는 각 부분의 제1 배선(P1)과 제1 전극(C141) 사이에 위치하거나, 복수의 제2 배선(P2)과 복수의 제2 전극(C142)이 교차하는 각 부분의 제2 배선(P2)과 제2 전극(C142) 사이에 위치할 수 있다.
또한, 도 4의 (a)와 같이, 도전성 접착제(CA)가 복수의 제1, 2 배선(P1, P2)이 복수의 제1, 2 전극(C141, C142)과 교차하는 부분에만 위치하는 것이 아니라, 도 4의 (b) 및 (c)에 도시된 바와 같이, 도전성 접착제(CA)는 복수의 제1, 2 배선(P1, P2) 각각의 전체 표면에 코팅될 수도 있고, 여기서, 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 복수의 제1, 2 배선(P1, P2)과 복수의 제1, 2 전극(C141, C142)과 교차하는 부분 중 서로 접속되어야 할 부분에서, 제1, 2 배선(P1, P2) 각의 표면에 코팅된 도전성 접착제(CA)에 의해 복수의 제1, 2 배선(P1, P2)과 복수의 제1, 2 전극(C141, C142)이 서로 접속될 수 있다.
이와 같이, 도전성 접착제(CA)는 복수의 제1, 2 배선(P1, P2) 각각의 표면에 코팅되는 경우, 코팅 두께(TCA)는 대략 10㎛ ~ 30㎛ 사이일 수 있다. 아울러, 복수의 제1, 2 배선(P1, P2)의 폭은 0.15mm ~ 3mm 사이일 수 있다.
이때, 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 복수의 제1, 2 배선(P1, P2)이 복수의 제1, 2 전극(C141, C142)과 교차하는 부분에서 복수의 제1, 2 배선(P1, P2) 각각의 표면에 코팅된 도전성 접착제(CA)의 일부분에 의해 복수의 제1, 2 배선(P1, P2) 각각이 접속되어야 할 부분에서 복수의 제1, 2 전극(C141, C142)에 접속될 수 있다.
아울러, 제1, 2 태양 전지(C1, C2) 각각에서 복수의 제1 배선(P1)은 복수의 제2 전극(C142)과 교차하는 부분에서 절연층(IL)에 의해 복수의 제2 전극(C142)과 절연될 수 있고, 복수의 제2 배선(P2)은 복수의 제1 전극(C141)과 교차하는 부분에서 절연층(IL)에 의해 복수의 제1 전극(C141)과 절연될 수 있다.
여기서, 절연층(IL)은 절연성 재질이면 어떠한 것이든 상관 없으며, 일례로, 에폭시(epoxy) 계열이나 실리콘(silicon) 계열의 절연성 수지가 사용될 수 있다.
이때, 일례로, 절연층(IL)에 적용되는 재질은 용해 온도가 대략 400℃ 이상이고, 경화 온도가 210℃ ~ 250℃ 사이인 것이 바람직할 수 있다. 그러나, 여기서, 경화 온도는 제조 방법에 따라서 전술한 온도 범위와 달라질 수도 있다.
아울러, 도 1에 도시된 바와 같이, 제1, 2 태양 전지(C1, C2)의 반도체 기판(110)을 후면에서 보았을 때, 복수의 제1, 2 배선(P1, P2)의 끝단은 각 반도체 기판(110) 밖으로 인출되어, 별도의 인터커넥터(IC)에 접속될 수 있다.
보다 구체적 일례로, 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 태양 전지(C1)에서 제1 배선(P1)의 끝단이 반도체 기판(110) 밖으로 인출되고, 제2 태양 전지(C2)에서 제2 배선(P2)의 끝단이 반도체 기판(110) 밖으로 인출되어, 제1 태양 전지(C1)의 제1 배선(P1)과 제2 태양 전지(C2)의 제2 배선(P2)이 제1, 2 태양 전지(C1, C2) 사이에 위치한 인터커넥터(IC)에 접속될 수 있다.
도 1 및 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 제1 태양 전지(C1)의 제1 배선(P1)과 제2 태양 전지(C2)의 제2 배선(P2)은 인터커넥터(IC)의 후면에 접속될 수 있다.
이때, 도 1 및 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 인터커넥터(IC)의 길이 방향은 각 태양 전지의 제1, 2 전극(C141, C142)의 길이 방향과 동일한 제1 방향(x)으로 길게 형성될 수 있다. 여기서, 인터커넥터(IC)는 금속 패드로 형성될 수 있다.
이에 따라, 제2 방향(y)으로 길게 뻗어 배열되는 복수의 태양 전지(C1, C2)는 제1, 2 배선(P1, P2)에 의해 직렬 연결되어 하나의 스트링을 형성할 수 있다.
도 1 및 도 4의 (a)에서는 제1 태양 전지(C1)의 제1 배선(P1)과 제2 태양 전지(C2)의 제2 배선(P2)이 별도로 구비되는 인터커넥터(IC)에 접속되어 하나의 스트링을 형성하는 경우를 일례로 설명하였지만, 인터커넥터(IC)를 별도로 구비하지 않고 제1 배선(P1)과 제2 배선(P2)만으로도 제1, 2 태양 전지(C1, C2)를 서로 직렬 연결하는 것도 가능하다.
구체적으로, 도 1 및 도 4의 (a)와 다르게, 별도의 인터커넥터(IC) 없이, 제1 태양 전지(C1)의 제1 전극(C141)에 접속된 제1 배선(P1)이 제2 태양 전지(C2)의 반도체 기판(110) 후면까지 연장되어, 제2 태양 전지(C2)의 제2 전극(C142)에 접속될 수도 있다.
아울러, 제1 태양 전지(C1)의 제2 전극(C142)에 접속된 제2 배선(P2)도 인접한 다른 태양 전지의 반도체 기판(110) 후면까지 연장되어, 별도의 인터커넥터(IC) 없이, 제2 태양 전지(C2)와 반대쪽에 인접한 다른 태양 전지의 제1 전극(C141)에 접속될 수도 있다.
이와 같이, 도 1 및 4의 (a)에 도시된 복수의 태양 전지가 직렬 연결된 스트링은 도 5에 도시된 바와 같이 모듈화될 수 있다.
즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 복수의 제1, 2 배선(P1, P2)에 의해 서로 직렬 연결된 복수의 태양 전지는 투명 기판(FG) 위에 도포된 제1 봉지재(EC1) 위에 위치시킨 이후, 복수의 태양 전지(C1, C2) 위에 제2 봉지재(EC2)와 후면 시트(BS)를 배치한 상태에서 열 압착하는 라미네이션 공정에 의해 모듈화될 수 있다. 이때, 라미네이션 공정에서의 열처리 온도는 145℃ ~ 165℃ 사이일 수 있다.
여기서, 투명 기판(FG)은 광투과성의 유리 또는 플라스틱 재질일 수 있으며, 제1, 2 봉지재(EC1, EC2)는 탄성력과 절연성을 구비한 재질로, 일례로, EVA를 포함할 수 있다. 아울러, 후면 시트(BS)는 방습 기능이 있는 절연성 재질로 형성될 수 있다.
한편, 이와 같은 태양 전지 모듈에서, 복수의 제1, 2 전극(C141, C142)과 복수의 제1, 2 배선(P1, P2)을 서로 전기적으로 접속시키는 도전성 접착제(CA)는 녹는점이 섭씨 165℃ ~ 300℃ 사이인 금속 물질을 포함할 수 있다. 구체적 일례로, 도전성 접착제(CA)는 화학식 Sn, SnCuAg, SnCu 또는 SnPb 로 표현되는 물질들 중 적어도 어느 하나의 금속 물질을 포함할 수 있다.
따라서, 도전성 접착제(CA)가 전술한 바와 같이, 솔더 페이스트, 도전성 접착 페이스트 또는 도전성 접착 필름 중 어느 하나의 형태로 구비되는 경우, 솔더 페이스트, 도전성 접착 페이스트 또는 도전성 접착 필름 중 어느 하나에 포함되는 금속 물질은 전술한 바와 같은 Sn, SnCuAg, SnCu 또는 SnPb 물질들 중 적어도 어느 하나의 금속 물질을 포함할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 태양 전지 모듈에 Sn, SnCuAg, SnCu 또는 SnPb 로 표현되는 물질들 중 적어도 어느 하나의 금속 물질을 포함하는 도전성 접착제(CA)를 사용하는 것은 태양 전지의 구조적 안정성을 보다 확보하기 위함이다.
보다 구체적으로 설명하면, 태양 전지에 사용될 수 있는 도전성 접착제(CA)는 SnIn, SnBi, SnPb, Sn, SnCuAg, SnCu 등이 있다.
여기서, SnIn는 녹는점이 대략 118℃ 내외이고, SnBi는 녹는점이 대략 138℃ 내외이며, SnPb는 녹는점이 대략 180℃ 내외이고, Sn, SnCuAg, SnCu는 녹는점이 대략 220℃ 내외일 수 있다.
따라서, 태양 전지 모듈을 형성할 때에, 녹는점이 전술한 라미네이션 공정의 열처리 온도보다 낮은 SnIn 및 SnBi를 도전성 접착제(CA)로 사용할 경우, 복수의 제1, 2 배선(P1, P2)을 반도체 기판(110)의 후면에 형성된 복수의 제1, 2 전극(C141, C142)에 접속하기 위한 열처리 공정, 즉 접속 단계를 라미네이션 공정과 함께 수행할 수 있다.
이와 같은 경우, 태양 전지 모듈의 공정을 보다 단순화할 수는 있다. 그러나, 태양 전지 모듈을 동작할 때, 핫 스팟(hot spot)과 같은 영향에 의해 태양 전지 모듈의 내부 온도는 130℃ ~ 150℃까지 상승할 수 있으며, 아울러, 상대적으로 녹는점이 낮은 도전성 접착제(CA)로 SnIn 또는 SnBi를 사용하는 경우, 상승한 내부 온도로 인하여 도전성 접착제(CA)의 결합력 또는 접착력이 크게 약화될 수 있다.
이에 따라, 도전성 접착제(CA)에 의해 서로 접속되는 복수의 제1, 2 전극(C141, C142)과 복수의 제1, 2 배선(P1, P2) 사이의 접촉 저항이 상승하고, 이는 태양 전지 모듈의 내부 온도를 더욱 높이는 요인이 될 수 있다. 이에 따라 도전성 접착제(CA)의 접착력을 더욱 악화시키는 악순환을 발생시킬 수 있으며, 심한 경우 복수의 제1, 2 전극(C141, C142)과 복수의 제1, 2 배선(P1, P2) 사이가 부분적으로 단선될 수도 있다.
따라서, 이와 같은 경우 태양 전지 모듈의 효율이 크게 저하될 수 있다.
그러나, 본 발명과 같이, Sn, SnCuAg, SnCu 또는 SnPb 중 적어도 어느 하나의 금속 물질을 도전성 접착제(CA)로 사용하는 태양 전지 모듈의 내부 온도가 130℃ ~ 150℃까지 상승하거나 심지어 150℃ ~ 160℃까지 상승하더라도, 도전성 접착제(CA)로 사용되는 Sn, SnCuAg, SnCu 및 SnPb와 같은 금속 물질은 상대적으로 녹는점이 높아, 전술한 바와 같이 도전성 접착제(CA)의 접착력이 약화되거나 접촉 저항이 상승하는 것을 방지할 수 있으며, 복수의 제1, 2 전극(C141, C142)과 복수의 제1, 2 배선(P1, P2) 사이가 단선되는 것을 크게 예방할 수 있다.
이에 따라, 태양 전지 모듈의 효율 저하를 방지할 수 있으며, 태양 전지 모듈의 구조적 안정성을 더욱 확보할 수 있다.
그러나, 본 발명과 같이, Sn, SnCuAg, SnCu 또는 SnPb 중 적어도 어느 하나의 금속 물질을 도전성 접착제(CA)로 사용하는 경우, 도전성 접착제(CA)의 녹는점이 라미네이션 공정의 열처리 공정 온도보다 높기 때문에, 복수의 제1, 2 배선(P1, P2)을 반도체 기판(110)의 후면에 접속하는 접속 단계를 라미네이션 공정과 함께 수행할 수 없고, 별도로 수행할 수 밖에 없다.
이와 같은 경우, 복수의 제1, 2 배선(P1, P2)을 복수의 제1, 2 전극(C141, C142)에 접속하기 위한 열처리 공정 중에, 태양 전지에 사용되는 실리콘 반도체 기판(110)과 복수의 제1, 2 배선(P1, P2) 사이의 열팽창 계수 차이에 의해 태양 전지의 반도체 기판(110)이 밴딩되는 현상이 발생할 수 있다.
즉, 제1, 2 배선(P1, P2)은 기본적으로 일례로, Cu와 같은 도전성 금속 물질을 사용할 수 있고, 이와 같은 제1, 2 배선(P1, P2)에 포함되는 도전성 금속 물질의 열팽창 계수는 실리콘 반도체 기판(110)의 열팽창 계수보다 월등히 높을 수 있다.
따라서, 접속 단계의 열처리 공정이 종료된 후, 복수의 제1, 2 배선(P1, P2)이 냉각되면서 장력이 작용하여, 반도체 기판(110)이 밴딩될 수 있다. 이때, 밴딩된 반도체 기판(110)의 양끝단과 중앙 부분의 높이 단차는 대략 2㎝ ~ 5㎝ 사이일 수 있다.
이와 같은 경우, 반도체 기판(110)의 밴딩으로 인하여 라미네이션 공정을 진행하기가 매우 어렵거나 거의 불가능해질 수 있다. 아울러, 라미네이션 공정을 진행하여, 태양 전지와 함께 투명 기판(FG), 제1, 2 봉지재(EC1, EC2) 및 후면 시트(BS)가 모듈화된다고 하더라도, 반도체 기판(110)에서 복수의 제1, 2 배선(P1, P2)이 접속된 부분은 지속적으로 복수의 제1, 2 배선(P1, P2)이 냉각될 때 발생하는 장력의 영향을 받을 수 밖에 없다.
아울러, 제1, 2 배선(P1, P2)이 냉각될 때 발생하는 장력으로 인하여, 반도체 기판(110)에서 제1, 2 배선(P1, P2)이 접속된 부분의 열팽창 스트레스를 지속적으로 받아, 장기적으로 태양 전지 모듈의 구조적 안정성을 해칠 수 있고, 아울러, 전술한 바와 같은 핫 스팟이 발생한 경우, 복수의 제1, 2 배선(P1, P2)과 복수의 제1, 2 전극(C141, C142) 사이의 접속이 약화되거나 단선될 수도 있다.
그러나, 후술할 본 발명의 제조 방법에 의한 경우 이와 같은 문제점을 해소할 수 있다.
이하의 도 6 내지 도 12에서는 전술한 바와 같은 문제점을 해소할 수 있는 태양 전지 모듈을 제조하는 방법의 일례에 대해서 설명한다.
도 6은 도 1에 도시된 바와 같은 태양 전지 모듈을 제조하는 방법의 일례를 설명하기 위한 플로우 차트이고, 도 7은 도 6에 기재된 절연층 형성 단계(S1)를 설명하기 위한 도이고, 도 8은 도 6에 기재된 밴딩 구조물에 대해 설명하기 위한 도이고, 도 9는 도 6에 기재된 배치 단계(S3)를 설명하기 위한 도이고, 도 10은 도 6에 기재된 반도체 기판(110)의 밴딩 단계를 설명하기 위한 도이고, 도 11은 도 6에 기재된 복수의 제1, 2 배선(P1, P2)의 접속 단계(S5)를 설명하기 위한 도이고, 도 12는 도 6에 기재된 밴딩 해제 단계(S6)를 설명하기 위한 도이다.
여기서, 도 7의 (a)는 반도체 기판(110)의 후면에 절연층(IL)과 도전성 접착제(CA)가 도포된 모습을 반도체 기판(110)의 후면에서 바라본 모습이고, 도 7의 (b)는 도 7의 (a)에서 cy2-cy2 라인에 따른 단면을 도시한 모습이다.
본 발명의 일례에 따른 태양 전지 모듈의 제조 방법은 절연층 형성 단계(S1), 도전성 접착제 도포 단계(S2), 반도체 기판 배치 단계(S3), 반도체 기판 밴딩 단계(S4), 복수의 제1, 2 배선 접속 단계(S5), 반도체 기판의 밴딩 해제 단계(S6), 및 라미네이션 단계(S7)를 포함할 수 있다.
여기서, 절연층 형성 단계(S1)와 도전성 접착제 도포 단계(S2)는 경우에 따라 생략이 가능하나, 도 6에 도시된 바와 같이, 절연층 형성 단계(S1)와 도전성 접착제 도포 단계(S2)가 포함된 경우에 대해 먼저 설명하고, 절연층 형성 단계(S1)와 도전성 접착제 도포 단계(S2)가 생략이 가능한 경우에 대해서는 따로 설명한다.
먼저, 도 6에 기재된 절연층 형성 단계(S1)에서는 도 7의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 복수의 제1, 2 전극(C141, C142) 중 복수의 제1, 2 배선(P1, P2)이 접속되지 않는 부분 위에 절연층(IL) 페이스트를 도포하고 경화시키는 공정이 수행될 수 있다. 여기서, 절연층(IL) 페이스트의 경화 단계는 210℃ ~ 250℃ 사이에서 수행될 수 있다.
아울러, 도 6에 기재된 도전성 접착제 도포 단계(S2)에서는 도 7의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(110)의 후면에 구비된 복수의 제1, 2 전극(C141, C142) 중 복수의 제1, 2 배선(P1, P2)이 접속될 부분 위에 도전성 접착제(CA)를 도포 및 건조시키는 공정이 수행될 수 있다.
여기서, 도포되는 도전성 접착제(CA)는 전술한 바와 같이, 녹는점이 165℃ ~ 300℃ 사이인 금속 물질을 포함할 수 있으며, 구체적 일례로 Sn, SnCuAg, SnCu 또는 SnPb로 표현되는 금속 물질들 중 적어도 어느 하나의 금속 물질을 포함할 수 있다.
이와 같은 도전성 접착제(CA)의 금속 물질은 솔더 페이스트 형태이거나 에폭시(epoxy) 또는 실리콘(silicone) 중 적어도 어느 하나의 레진(resin) 내에 포함되는 형태일 수 있다.
여기서, 도전성 접착제(CA)가 도포되는 영역은 도 1에서 이미 설명한 바와 같이, 복수의 제1 전극(C141) 중에서 제1 배선(P1)과 교차되어 접속될 영역 위에 도포될 수 있고, 아울러, 복수의 제2 전극(C142) 중에서 제2 배선(P2)과 교차되어 접속될 영역 위에 도포될 수 있다.
아울러, 절연층(IL)이 형성되는 영역은 도 1에서 이미 설명한 바와 같이, 복수의 제1 전극(C141) 중에서 제2 배선(P2)과 교차되는 영역 위에 도포될 수 있고, 아울러, 복수의 제2 전극(C142) 중에서 제1 배선(P1)과 교차되는 영역 위에 도포될 수 있다.
이후, 도 6에 기재된 반도체 기판 배치 단계(S3)에서는 복수의 제1, 2 전극(C141, C142)이 구비된 반도체 기판(110)이 곡면이 형성된 곡면 구조물(BE) 위에 배치될 수 있다.
여기서, 곡면 구조물(BE)은 일례로, 도 8에 도시된 바와 같은 형상을 가질 수 있다.
즉, 곡면 구조물(BE)은 제1 방향(x)으로는 곡면이 형성되지 않고 평탄하며, 제1 방향(x)과 교차하는 제2 방향(y)을 따라 곡면이 형성되어 있을 수 있다.
따라서, 곡면 구조물(BE)에서 제2 방향(y)으로의 단면은 가장 자리 부분보다 가운데 부분이 볼록한 형태의 곡면을 가질 수 있다.
이와 같은 곡면 구조물(BE)은 볼록한 곡면 형태에 의해 가장 자리 부분과 가운데 부분의 높이 차기(HD)가 대략 5mm ~ 30mm일 수 있다.
여기서, 곡면 구조물(BE)의 곡면 표면에는 진공 흡입구(IH)가 형성되어 있을 수 있다. 여기서, 진공 흡입구(IH)는 반도체 기판(110)을 밴딩시키기 위해 반도체 기판(110)을 곡면 구조물(BE)의 곡면 표면에 흡착시키는 역할을 할 수 있다.
그러나, 도 8에 도시된 바와 다르게, 곡면 구조물(BE)에서 진공 흡입구(IH)가 생략될 수도 있다. 이와 같은 경우, 반도체 기판(110)을 밴딩시키기 위해 고정 테이프를 이용하여 반도체 기판(110)의 양끝단을 곡면 구조물(BE)의 양끝단에 고정시킬 수도 있다.
이와 같은 도 8의 곡면 구조물(BE) 위에 반도체 기판(110)을 배치시킬 때에는 도 9에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(110)은 복수의 제1, 2 전극(C141, C142)이 위로 향하도록 배치하여, 복수의 제1, 2 전극(C141, C142)이 노출되도록 할 수 있다. 즉, 반도체 기판(110)에 구비된 복수의 제1, 2 전극(C141, C142)이 곡면 구조물(BE)의 표면과 반대 방향으로 향하도록 배치되고, 반도체 기판(110)의 전면이 곡면 구조물(BE)의 표면을 향하도록 배치할 수 있다.
여기서, 도 1에 도시된 바와 같은 태양 전지 모듈을 형성할 때, 반도체 기판(110)의 후면에 형성된 복수의 제1, 2 전극(C141, C142)의 길이 방향은 곡면 구조물(BE)에서 곡면이 형성되지 않은 제1 방향(x)과 나란하게 배치할 수 있다. 즉, 도 9에 도시된 바와 같이, 복수의 제1, 2 전극(C141, C142)의 길이 방향은 곡면 구조물(BE)에서 곡면이 형성된 제2 방향(y)과 교차하도록 배치할 수 있다.
이와 같이, 반도체 기판(110)이 곡면 구조물(BE) 위에 배치된 상태에서 반도체 기판 밴딩 단계(S4)가 수행될 수 있다.
다음, 도 6에 기재된 반도체 기판 밴딩 단계(S4)는 곡면 구조물(BE)의 곡면 형상을 따라 반도체 기판(110)을 밴딩시킬 수 있다.
구체적으로, 반도체 기판 밴딩 단계(S4)는 도 10에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(110)을 진공 흡입구(IH)에 흡착되어 밴딩될 수 있다. 그러나, 전술한 바와 같이, 진공 흡입구(IH)가 없는 경우에는 고정 테이프를 이용하여 반도체 기판(110)의 양끝단을 곡면 구조물(BE)의 양끝단에 고정시키는 것도 가능하다.
이에 따라, 반도체 기판(110)의 밴딩 단계(S4)에 의해, 제1 방향(x)으로 뻗어 있는 복수의 제1, 2 전극(C141, C142)과 반도체 기판(110)에서 제1 방향(x)으로의 단면은 밴딩되지 않고, 반도체 기판(110)에서 제2 방향(y)으로의 단면만 밴딩될 수 있다.
이와 같은 반도체 기판 밴딩 단계(S4)에서, 반도체 기판(110)은 도 10과 같이 반도체 기판(110)의 양끝단이 반도체 기판(110)의 중앙 부분보다 반도체 기판(110)의 전면 방향으로 5mm ~ 30mm 높이 차이(SHD)가 생기도록 밴딩될 수 있다.
이와 같이, 반도체 기판(110)이 전면 방향으로 5mm ~ 30mm 높이 차이(SHD)가 생기도록 밴딩하는 것은 통상적으로, 반도체 기판(110)을 본 발명과 같이 밴딩시키지 않고 복수의 제1, 2 배선(P1, P2) 각각을 복수의 제1, 2 전극(C141, C142) 각각에 접속하면, 열팽창 스트레스에 의해 반도체 기판(110)이 대략 10mm ~ 30mm 정도 밴딩되기 때문이다.
이와 같이, 본 발명은 반도체 기판(110)이 밴딩되는 방향과 반대 방향으로 미리 밴딩시킴으로써, 반도체 기판(110)의 밴딩을 방지할 수 있다.
이와 같은 본 발명에 의할 경우, 반도체 기판(110)은 거의 밴딩되지 않거나, 밴딩되더라도 5mm 이하로 밴딩될 수 있어, 추후의 라미네이션 단계(S7)를 용이하게 진행할 수 있다.
다음, 도 6에 기재된 복수의 제1, 2 배선 접속 단계(S5)는 복수의 제1, 2 전극(C141, C142)의 후면 위에 복수의 제1 배선(P1)과 복수의 제2 배선(P2)을 배치하고, 열처리 공정으로 복수의 제1, 2 배선(P1, P2) 각각을 복수의 제1, 2 전극(C141, C142) 각각에 접속시킬 수 있다.
구체적으로 도 11에 도시된 바와 같이, 복수의 제1, 2 배선 접속 단계(S5)에서는 복수의 제1, 2 배선(P1, P2)이 곡면 구조물(BE)에서 곡면이 형성된 방향과 동일한 제2 방향(y)으로 길게 배치되어, 제1, 2 배선(P1, P2)이 밴딩될 수 있다.
이와 같이, 복수의 제1, 2 배선(P1, P2)이 밴딩된 상태로 열처리 공정이 수행되어, 복수의 제1, 2 배선(P1, P2) 각각이 복수의 제1, 2 전극(C141, C142) 각각에 접속될 수 있다. 이때, 열처리 공정의 온도는 165℃ ~ 300℃ 사이일 수 있다.
여기서, 열처리 공정은 일례로, 도전성 접착제(CA)에 핫 윈드(hot wind)를 분사하는 방식으로 수행될 수 있다. 그러나, 이외에 다른 열처리 방법이 사용되는 것도 가능하다.
아울러, 도전성 접착제(CA)가 보다 쉽게 녹게 하기 위하여, 열처리 공정시 또는 열처리 공정 이전에 곡면 구조물(BE) 자체가 50℃ ~ 100℃의 온도를 갖도록 할 수도 있다.
이와 같은 열처리 공정에 의해 복수의 제1, 2 배선(P1, P2) 각각이 복수의 제1, 2 전극(C141, C142) 각각에 접속된 이후에는 도 6에 기재된 반도체 기판의 밴딩 해제 단계(S6)가 수행될 수 있다.
이와 같은 밴딩 해제 단계(S6)는 곡면 구조물(BE)의 표면에 형성된 진공 흡입구(IH)의 진공 상태가 해제됨으로써 수행될 수 있다. 만약, 고정 테이프를 사용한 경우에는 고정 테이프를 다시 떼어냄으로써, 반도체 기판(110)의 밴딩이 해제될 수 있다.
이와 같은 반도체 기판의 밴딩 해제 단계(S6)에 의해 도 12에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(110)은 밴딩 이전의 상태로 회복되어, 반도체 기판(110)은 다시 원래의 평탄한 상태로 회복될 수 있다.
여기서, 반도체 기판의 밴딩 해제 단계(S6)는 접속 단계(S5)의 열처리 공정 이후, 도전성 접착제(CA)가 경화되기 이전에 수행될 수 있다. 구체적으로, 밴딩 해제 단계(S6)는 접속 단계(S5)의 열처리 공정이 완료된 직후부터 2분 이내에 사이에 수행될 수 있다. 일례로, 반도체 기판의 밴딩 해제 단계(S6)는 접속 단계(S5)의 열처리 공정이 완료된 직후 2초 ~ 3초 사이에 수행되는 것도 가능하다.
이와 같은 반도체 기판의 밴딩 해제 단계(S6) 이후 라미네이션 단계(S7)가 수행될 수 있다.
이와 같은 라미네이션 단계(S7)는 도 5에 도시된 바와 같이, 태양 전지를 투명 기판(FG) 위에 도포된 제1 봉지재(EC1) 위에 위치시킨 이후, 복수의 태양 전지 위에 제2 봉지재(EC2)와 후면 시트(BS)를 배치한 상태에서 열 압착하는 방법으로 수행될 수 있다.
전술한 바와 같이, 반도체 기판(110)이 밴딩된 상태에서 복수의 제1, 2 배선(P1, P2)을 접속하고, 복수의 제1, 2 배선(P1, P2)이 접속된 이후 반도체 기판(110)의 밴딩을 해제하면, 전술한 바와 같은 열팽창 스트레스를 거의 완전하게 해소할 수 있다.
구체적으로 설명하면, 도 11과 같이, 복수의 제1, 2 배선 접속 단계(S5)의 열처리 공정에 의해 복수의 제1, 2 배선(P1, P2) 각각이 복수의 제1, 2 전극(C141, C142) 각각에 접속된 이후에는 복수의 제1, 2 배선(P1, P2)의 열팽창 계수에 의해 복수의 제1, 2 배선(P1, P2)의 길이 방향으로 장력이 작용하여, 제1, 2 배선(P1, P2)의 길이가 도 11의 화살표 방향으로 수축할 수 있다.
이와 같은 경우, 복수의 제1, 2 배선(P1, P2)이 접속된 부분에서는 앞서 설명한 바와 같이 열팽창 스트레스가 발생할 수 있는데, 본 발명의 도 12와 같이, 반도체 기판(110)의 밴딩을 해제하여 반도체 기판(110)을 평탄하게 하면, 제1, 2 배선(P1, P2)의 길이 방향으로 제1, 2 배선(P1, P2)이 수축하더라도 장력이 발생하지 않고, 전술한 바와 같은 열팽창 스트레스를 해소할 수 있다.
이에 따라, 반도체 기판(110)이 밴딩되는 것을 사전에 방지할 수 있다.
이에 따라, 도 6에 기재된 바와 같이, 이후에 라미네이션 단계(S7)를 수행하더라도 복수의 태양 전지가 직렬 연결된 스트링이 흐트러지지 않고, 보다 안정적으로 라미네이션 단계(S7)를 수행할 수 있다.
아울러, 이와 같이 제조된 태양 전지 모듈은 전술한 바와 같은 열팽창 스트레스가 해소된 상태이므로, 태양 전지 모듈의 구조적 안정성을 보다 향상시킬 수 있다.
아울러, 녹는점이 섭씨 165℃ ~ 300℃ 사이인 금속 물질을 포함하는 도전성 접착제(CA)를 사용하므로, 전술한 바와 같이, 태양 전지 모듈에 130℃ ~ 150℃까지 상승하는 핫 스팟이 발생하더라도, 복수의 제1, 2 전극(C141, C142)과 복수의 제1, 2 배선(P1, P2) 사이의 접착력이나 접촉 저항이 약화되는 것을 방지할 수 있어, 태양 전지 모듈의 구조적 안정성을 더욱 향상시킬 수 있다.
아울러 도 6에서는, 절연층 형성 단계(S1) 이후, 도전성 접착제 도포 단계(S2)가 수행되는 경우를 일례로 기재하였으나, 이와 다르게, 도전성 접착제 도포 단계(S2) 이후 절연층 형성 단계(S1)가 수행될 수도 있다.
또한, 도 6에서는 절연층 형성 단계(S1)와 도전성 접착제 도포 단계(S2)가 반도체 기판 배치 단계(S3) 이전에 수행되는 경우를 일례로 기재하였으나, 반도체 기판 배치 단계(S3) 이후 복수의 제1, 2 배선 접속 단계(S5) 이전에 절연층 형성 단계(S1)와 도전성 접착제 도포 단계(S2)가 수행되는 것도 가능하다.
아울러, 도 6에서는 절연층 형성 단계(S1)에서 절연층(IL) 페이스트의 도포와 경화가 모두 수행되는 경우를 일례로 기재하였으나, 이와 다르게, 절연층(IL) 페이스트를 도포하는 공정만 반도체 기판 배치 단계(S3) 이전에 먼저 수행하고, 절연층(IL) 페이스트의 경화 공정은 복수의 제1, 2 배선 접속 단계(S5)에서 함께 수행하는 것도 가능하다.
여기서, 또한, 이와 같은 절연층 형성 단계(S1)와 도전성 접착제 도포 단계(S2)가 생략되는 것도 가능하다.
구체적으로 일례로, 앞에서 언급한 바와 같이, 도 1과 다르게, 복수의 제1 전극(C141) 각각이 제1 방향(x)으로 길게 배열되되, 복수의 제2 배선(P2)과 교차하는 부분에 제1 전극(C141)이 형성되지 않고 이격되어 형성되고, 복수의 제2 전극(C142) 각각이 제1 방향(x)으로 길게 배열되되, 복수의 제2 배선(P2)과 교차하는 부분에 제2 전극(C142)이 형성되지 않고 이격되어 형성되는 경우, 절연층(IL)이 필요없게 되므로, 도 6에 기재된 절연층 형성 단계(S1)가 생략될 수 있다.
아울러, 도 4의 (b) 및 (c)에서 설명한 바와 같이, 도전성 접착제(CA)가 복수의 제1, 2 배선(P1, P2) 각각에 미리 코팅되어 구비된 경우, 도 6에 기재된 도전성 접착제 도포 단계(S2)가 생략될 수 있다.
지금까지는 태양 전지에 구비된 복수의 제1, 2 전극(C141, C142)과 반도체 기판(110)의 후면에 도전성 접착제(CA)를 통하여 접속되는 복수의 제1, 2 배선(P1, P2)이 서로 교차하여 구비되는 태양 전지 모듈에 대해서만 설명하였으나, 이와 다르게 복수의 제1, 2 전극(C141, C142)과 나란하게 복수의 제1, 2 배선(P1, P2)이 반도체 기판(110)의 후면에 접속될 수도 있다.
이에 대해 보다 도 13 내지 도 15를 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 이하의 도 13 내지 도 15에서는 이전의 도 1 내지 도 12에서 설명한 부분과 중복되는 부분에 대한 설명은 생략하고, 다른 부분을 위주로 설명한다.
도 13의 (a)는 본 발명에 따른 태양 전지 모듈의 다른 일례를 후면에서 바라본 형상이고, 도 13의 (b)는 도 13의 (a)에서 cy3-cy3 라인에 따른 단면도를 도시한 것이다.
도 13의 (a)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 일례에 따른 태양 전지 모듈은 반도체 기판(110)의 후면에 형성된 복수의 제1, 2 전극(C141, C142)의 길이 방향이 복수의 제1, 2 전극(C141, C142)에 도전성 접착제(CA)를 통하여 접속되는 복수의 제1, 2 배선(P1, P2)의 길이 방향과 동일하게 배치될 수 있다.
즉, 도 13의 (a)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 일례에 따른 태양 전지 모듈에서 복수의 제1, 2, 3 태양 전지(C1, C2, C3)가 제2 방향(y)을 따라 일렬로 배치되고, 제1 태양 전지(C1)의 양옆에 인접하여 제2, 3 태양 전지(C2, C3)가 배치되는 경우, 제1, 2, 3 태양 전지(C1, C2, C3)에 구비된 복수의 제1, 2 전극(C141, C142)와 복수의 제1, 2 배선(P1, P2)의 길이 방향은 서로 동일하게 제2 방향(y)으로 길게 형성될 수 있다.
아울러, 제1 태양 전지(C1)에 구비된 복수의 제1 전극(C141)과 제2, 3 태양 전지(C2, C3)에 구비된 복수의 제2 전극(C142)은 서로 동일한 라인 상에 위치할 수 있고, 제1 태양 전지(C1)에 구비된 복수의 제2 전극(C142)과 제2, 3 태양 전지(C2, C3)에 구비된 복수의 제1 전극(C141)은 서로 동일한 라인 상에 위치할 수 있다.
여기서, 복수의 제1 배선(P1)은 제1 태양 전지(C1)에 구비된 복수의 제1 전극(C141) 및 제2 태양 전지(C2)에 구비된 복수의 제2 전극(C142) 각각에 도전성 접착제(CA)를 통하여 접속되어, 제1, 2 태양 전지(C1, C2)를 서로 직렬 연결시킬 수 있다.
아울러, 복수의 제2 배선(P2)은 제1 태양 전지(C1)에 구비된 복수의 제2 전극(C142) 및 제3 태양 전지(C3)에 구비된 복수의 제1 전극(C141) 각각에 도전성 접착제(CA)를 통하여 접속되어, 제1, 3 태양 전지(C1, C3)를 서로 직렬 연결시킬 수 있다.
여기서, 도전성 접착제(CA)는 솔더 페이스트 형태이거나 에폭시(epoxy) 또는 실리콘(silicone) 중 적어도 어느 하나의 레진(resin) 내에 금속 물질을 포함하는 형태 중 어느 하나가 이용될 수 있다.
이와 같은 도전성 접착제(CA)는 도 13의 (b)에 도시된 바와 같이, 복수의 제1, 2 전극(C141, C142)과 복수의 제1, 2 배선(P1, P2) 각각의 사이에만 위치할 수도 있으나, 앞선 도 4의 (b) 및 (c)에서 설명한 바와 같이, 도전성 접착제(CA)는 복수의 제1, 2 배선(P1, P2) 각각의 전체 표면에 코팅될 수도 있다.
또한, 이와 같은 도전성 접착제(CA)의 재질은 앞선 도 1 내지 도 15에서 설명한 바와 동일하게, 녹는점이 섭씨 165℃ ~ 300℃ 사이인 금속 물질을 포함할 수 있으며, 일례로, 화학식 Sn, SnCuAg, SnCu 또는 SnPb 로 표현되는 물질들 중 적어도 어느 하나의 금속 물질을 포함할 수 있다.
아울러, 도 13에서는 제1 태양 전지(C1)에 구비된 복수의 제1, 2 전극(C141, C142) 각각에 도전성 접착제(CA)를 통하여 접속되는 복수의 제1, 2 배선(P1, P2)이 인접한 제2, 3 태양 전지(C2, C3)에 구비된 복수의 제1, 2 전극(C141, C142) 각각에 별도의 인터커넥터(IC) 없이 직렬 연결되는 경우를 일례로 설명하였지만, 이와 다르게, 도 1에 도시된 바와 같이, 별도의 인터커넥터(IC)에 연결되어 인접한 제2, 3 태양 전지(C2, C3)와 직렬 연결될 수도 있다.
이와 같이, 본 발명의 다른 일례에 따른 태양 전지 모듈의 제조 방법은 도 14 및 도 15를 참조하여 설명한다.
도 14는 도 6에서 반도체 기판의 배치 단계(S3)에 대한 다른 일례를 설명하기 위한 도이고, 도 15는 도 6에서 복수의 제1, 2 배선 접속 단계(S5)에 대한 다른 일례를 설명하기 위한 도이다.
본 발명의 다른 일례에 따른 태양 전지 모듈의 제조 방법은 앞선 도 6에서 설명한 바와 유사할 수 있으나, 일부 제조 단계가 생략되거나 변동될 수 있다.
즉, 본 발명의 다른 일례에 따른 태양 전지 모듈의 제조 방법은 도 6에서 설명한 제조 방법 중 절연층 형성 단계(S1) 및 도전성 접착제 도포 단계(S2)를 제외하고, 반도체 기판 배치 단계(S3), 반도체 기판 밴딩 단계(S4), 복수의 제1, 2 배선 접속 단계(S5), 반도체 기판의 밴딩 해제 단계(S6), 및 라미네이션 단계(S7)를 포함할 수 있다.
따라서, 본 발명의 다른 일례에 따른 태양 전지 모듈의 제조 방법은 도 6에서 설명한 제조 방법 중 절연층 형성 단계(S1) 및 도전성 접착제 도포 단계(S2)가 생략될 수 있다.
구체적으로, 도 13에 도시된 태양 전지 모듈의 제1 태양 전지(C1)에서 서로 접속될 필요가 없는 복수의 제1 전극(C141)과 복수의 제2 배선(P2) 및 복수의 제2 전극(C142)과 복수의 제1 배선(P1)이 서로 중첩되거나 교차하지 않기 때문에, 앞선 도 1에서 설명한 바와 같은 절연층(IL)이 필요치 않을 수 있다. 따라서, 도 6에서 설명한 바와 같은 절연층 형성 단계(S1)가 생략될 수 있다.
아울러, 앞에서 설명한 바와 같이, 도전성 접착제(CA)가 복수의 제1, 2 배선(P1, P2) 각각의 전체 표면에 코팅되는 경우에도 도 6에서 설명한 바와 같은 도전성 접착제 도포 단계(S2)가 생략될 수 있다.
본 발명의 다른 일례에 따른 태양 전지 모듈의 제조 방법에서 반도체 기판 배치 단계(S3)는 도 14에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(110)은 복수의 제1, 2 전극(C141, C142)이 위로 향하도록 배치하여, 복수의 제1, 2 전극(C141, C142)이 노출되도록 할 수 있다. 즉, 반도체 기판(110)의 전면이 곡면 구조물(BE)의 표면을 향하도록 배치할 수 있다. 여기서, 곡면 구조물(BE)은 앞선 도 8에서 설명한 바와 동일한 구조를 가질 수 있다.
그러나, 도 9와 다르게, 도 14에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(110)의 후면에 형성된 복수의 제1, 2 전극(C141, C142)의 길이 방향은 곡면 구조물(BE)에서 곡면이 형성되는 제2 방향(y)으로 향하도록 배치할 수 있다. 이와 같이, 반도체 기판(110)이 곡면 구조물(BE) 위에 배치된 상태에서 반도체 기판 밴딩 단계(S4)가 수행될 수 있다.
다음, 반도체 기판 밴딩 단계(S4)는 앞선 도 6 및 도 10에서 설명한 바와 동일하게 곡면 구조물(BE)의 곡면 형상을 따라 반도체 기판(110)을 밴딩시킬 수 있다.
다음, 복수의 제1, 2 배선 접속 단계(S5)에서는 도 15에 도시된 바와 같이, 복수의 제1, 2 전극(C141, C142)의 길이 방향 및 곡면 구조물(BE)의 곡면이 형성된 방향과 동일하게 복수의 제1 배선(P1)과 복수의 제2 배선(P2)을 제2 방향(y)으로 길게 배치하고, 열처리 공정으로 복수의 제1, 2 배선(P1, P2) 각각을 복수의 제1, 2 전극(C141, C142) 각각에 접속시킬 수 있다.
구체적으로 도 15에 도시된 바와 같이, 복수의 제1, 2 배선 접속 단계(S5)에서는 복수의 제1, 2 배선(P1, P2)이 곡면 구조물(BE)에서 곡면이 형성된 방향과 동일한 제2 방향(y)으로 길게 배치되어, 제1, 2 배선(P1, P2)이 밴딩될 수 있다.
복수의 제1, 2 배선(P1, P2)이 밴딩된 상태로 열처리 공정이 수행되어, 복수의 제1, 2 배선(P1, P2)의 표면에 코팅된 도전성 접착제(CA)가 용해되어, 복수의 제1, 2 배선(P1, P2) 각각이 복수의 제1, 2 전극(C141, C142) 각각에 접속될 수 있다. 이때, 열처리 공정의 온도는 165℃ ~ 300℃ 사이일 수 있다.
이후, 앞선 도 6 및 도 12에서 설명한 바와 마찬가지로, 반도체 기판의 밴딩 해제 단계(S6)가 수행되어, 도 13의 (a) 및 (b)에서 설명한 바와 같은 태양 전지 모듈이 형성될 수 있다.
이후, 앞선 도 6에서 설명한 바와 동일한 라미네이션 단계(S7)가 수행될 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 태양 전지 모듈의 제조 방법은 복수의 제1, 2 배선(P1, P2)을 복수의 제1, 2 전극(C141, C142) 각각에 접속시키기 이전에 미리 반도체 기판(110)을 밴딩시키고, 반도체 기판(110)이 밴딩된 상태에서 복수의 제1, 2 배선(P1, P2)을 복수의 제1, 2 전극(C141, C142) 각각에 접속시킴으로써, 반도체 기판(110)의 밴딩 문제를 해소할 수 있으며, 이로 인하여 태양 전지 모듈의 구조적 안정성을 더욱 확보할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
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- 실리콘 반도체 기판 및 상기 실리콘 반도체 기판의 후면에 구비된 복수의 제1, 2 전극을 구비하는 태양전지의 상기 실리콘 반도체 기판을 곡면이 형성된 곡면 구조물 위에 배치하는 단계;
상기 곡면 구조물의 곡면 형상을 따라 상기 실리콘 반도체 기판의 양끝단을 전면 방향으로 밴딩시키는 단계;
상기 복수의 제1, 2 전극 위에 복수의 제1 배선과 복수의 제2 배선을 배치하고, 금속 물질을 포함하는 도전성 접착제를 열처리 공정으로 열처리하여 상기 복수의 제1, 2 배선 각각을 상기 복수의 제1, 2 전극 각각에 접속시키는 단계;
상기 실리콘 반도체 기판의 밴딩을 해제하는 단계; 및
상기 태양 전지를 투명 기판 위에 도포된 제1 봉지재 위에 위치시킨 이후, 상기 복수의 태양 전지 위에 제2 봉지재와 후면 시트를 배치한 상태에서 145℃ ~ 165℃ 사이의 온도로 열 압착하는 라미네이션 단계:를 포함하고,
상기 라미네이션 단계의 열처리 온도보다 높은 165℃ ~ 300℃ 사이에서 상기 도전성 접착제의 상기 금속 물질을 녹여 상기 복수의 제1, 2 배선을 상기 복수의 제1, 2 전극 각각에 접속시키는 태양 전지 모듈의 제조 방법. - 제8 항에 있어서,
상기 실리콘 반도체 기판을 상기 곡면 구조물 위에 배치하는 단계에서,
상기 실리콘 반도체 기판은 상기 복수의 제1, 2 전극이 상기 곡면 구조물의 표면과 반대 방향으로 향하도록 배치되는 태양 전지 모듈의 제조 방법. - 제8 항에 있어서,
상기 곡면 구조물은 제1 방향으로는 곡면이 형성되지 않고 평탄하며, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 곡면이 형성되어 있는 태양 전지 모듈의 제조 방법. - 제10 항에 있어서,
상기 곡면 구조물에서 상기 제2 방향으로의 단면은 가장 자리 부분보다 가운데 부분이 볼록한 형태의 곡면을 가지는 태양 전지 모듈의 제조 방법. - 제8 항에 있어서,
상기 곡면 구조물의 곡면 표면에는 진공 흡입구가 형성되어 있는 태양 전지 모듈의 제조 방법. - 제12 항에 있어서,
상기 실리콘 반도체 기판의 밴딩 단계에서,
상기 실리콘 반도체 기판은 상기 진공 흡입구에 흡착되어 밴딩되는 태양 전지 모듈의 제조 방법. - 제8 항에 있어서,
상기 실리콘 반도체 기판의 밴딩 단계에서,
상기 실리콘 반도체 기판은 상기 실리콘 반도체 기판의 양끝단이 상기 실리콘 반도체 기판의 중앙 부분보다 상기 실리콘 반도체 기판의 전면 방향으로 1mm ~ 30mm 높이 차이가 생기도록 밴딩시키는 태양 전지 모듈의 제조 방법. - 제8 항에 있어서,
상기 복수의 제1, 2 배선을 배치하고 접속시키는 단계에서,
상기 복수의 제1, 2 배선은 상기 곡면 구조물에서 곡면이 형성된 방향과 동일한 방향으로 길게 배치되어, 상기 제1, 2 배선이 밴딩되는 태양 전지 모듈의 제조 방법. - 제8 항에 있어서,
상기 복수의 제1, 2 배선을 배치하고 접속시키는 단계에서,
상기 복수의 제1, 2 배선이 밴딩된 상태로 상기 열처리 공정이 수행되는 태양 전지 모듈의 제조 방법. - 삭제
- 제12 항에 있어서,
상기 밴딩 해제 단계는 상기 곡면 구조물의 표면에 형성된 상기 진공 흡입구의 진공이 해제되어 수행되는 태양 전지 모듈의 제조 방법. - 제8 항에 있어서,
상기 밴딩 해제 단계에 의해 상기 실리콘 반도체 기판은 밴딩 이전의 상태로 회복되는 태양 전지 모듈의 제조 방법. - 제8 항에 있어서,
상기 밴딩 해제 단계는 상기 접속 단계의 열처리 공정에 의해 상기 도전성 접착제가 경화되기 이전에 수행되는 태양 전지 모듈의 제조 방법. - 제8 항에 있어서,
상기 밴딩 해제 단계는 상기 접속 단계의 열처리 공정이 완료된 직후부터 2분 이내에 사이에 수행되는 태양 전지 모듈의 제조 방법. - 삭제
- 제8 항에 있어서,
상기 실리콘 반도체 기판을 상기 곡면 구조물 위에 배치하는 단계 이전에,
상기 복수의 제1, 2 전극 중 상기 복수의 제1, 2 배선이 접속되지 않는 부분 위에 절연층 페이스트를 도포하고 경화시키는 절연층 형성 단계를 더 포함하는 태양 전지 모듈의 제조 방법. - 제23 항에 있어서,
상기 절연층 페이스트의 경화 단계는 210℃ ~ 250℃ 사이에서 수행되는 태양 전지 모듈의 제조 방법. - 제23 항에 있어서,
상기 도전성 접착제의 상기 금속 물질은 화학식 Sn, SnCuAg, SnCu 또는 SnPb로 표현되는 금속 물질들 중 적어도 어느 하나를 포함하는 태양 전지 모듈의 제조 방법. - 제25 항에 있어서,
상기 도전성 접착제는 상기 금속 물질을 포함하는 솔더 페이스트 형태이거나 에폭시(epoxy) 또는 실리콘(silicone) 중 적어도 어느 하나의 레진(resin) 내에 상기 금속 물질을 포함하는 형태인 태양 전지 모듈의 제조 방법.
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Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
| JP2004534404A (ja) * | 2001-07-04 | 2004-11-11 | 株式会社荏原製作所 | 太陽電池モジュール及びその製造方法 |
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| JP2004534404A (ja) * | 2001-07-04 | 2004-11-11 | 株式会社荏原製作所 | 太陽電池モジュール及びその製造方法 |
| WO2008090718A1 (ja) * | 2007-01-25 | 2008-07-31 | Sharp Kabushiki Kaisha | 太陽電池セル、太陽電池アレイおよび太陽電池モジュールならびに太陽電池アレイの製造方法 |
| JP5273728B2 (ja) * | 2009-06-05 | 2013-08-28 | シャープ株式会社 | 配線シート付き太陽電池セルおよび太陽電池モジュール |
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