KR102319724B1 - 태양전지 모듈 - Google Patents

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Abstract

바람직한 한 실시예에서, 태양전지 모듈은 제1 전극과 제2 전극이 나란하게 교대로 배열돼 있는 태양전지와, 상기 태양전지에 이웃한 다른 태양전지를 상기 제1 전극과 교차하는 방향에서 전기적으로 연결시키는 복수의 배선재와, 상기 복수의 배선재를 상기 복수의 태양전지에 고정시키는 본딩층과, 상기 태양전지, 상기 복수의 배선재, 상기 본딩층을 피복(encapsulation)하고, 투습율이 상기 본딩층의 투습율 이하인 보호막을 포함한다.

Description

태양전지 모듈{SOLAR CELL}
본 발명은 배선재와 태양전지 사이의 배선 구조를 개선한 태양전지 모듈에 관한 것이다.
태양 전지는 pn 접합을 이루고 있는 반도체 기판, 에미터, 후면전계층, 그리고 에미터/후면전계층을 계면으로 반도체 기판에 연결된 전극을 구비하고 있다. 이처럼 구성되는 태양전지는 1.5mm 내외의 크기를 갖는 인터 커넥터로 이웃한 태양전지를 전기적으로 연결시켜 태양전지 모듈을 구성한다. 일반적으로, 이웃한 두 태양전지를 연결하기 위해선 3개 전후의 인터 커넥터가 사용된다.
지금까지의 기술에 따르면, 이 같은 인터 커넥터를 태양전지에 연결시키기 위해서는 버스 전극을 필요로 한다.
한편, 전극이 모두 태양전지의 후면에 위치하는 후면 접촉형 태양전지에서는 서로 다른 극성의 전하를 수집하는 제1 전극과 제2 전극이 교대로 나란하게 배열되어 있다. 따라서, 위에서 언급한 버스 전극을 형성할 수가 없어, 인터 커넥터를 전극에 연결하기가 쉽지 않다.
또한, 버스 전극은 전하를 수집하는 핑거 전극과 동일 물질인 은(Ag)으로 만들어 지는 것이 일반적인데, 생산자 입장에서는 태양전지의 제조 비용을 높이는 원인으로 작용한다.
본 발명은 이 같은 기술적 배경에서 창안된 것으로, 상술한 문제점들을 개선한 태양전지 모듈을 제공하는데 있다.
바람직한 한 실시예에서, 태양전지 모듈은 제1 전극과 제2 전극이 나란하게 교대로 배열돼 있는 태양전지와, 상기 태양전지에 이웃한 다른 태양전지를 상기 제1 전극과 교차하는 방향에서 전기적으로 연결시키는 복수의 배선재와, 상기 복수의 배선재를 상기 복수의 태양전지에 고정시키는 본딩층과, 상기 태양전지, 상기 복수의 배선재, 상기 본딩층을 피복(encapsulation)하고, 투습율이 상기 본딩층의 투습율 이상인 보호막을 포함한다.
바람직하게, 상기 보호막은 EVA(ethylene-vinyl acetate copolymer), EEA(Ethylene-Ethylacrylate Copolymer), PVB(Poly vinyl butral), 폴리 올레핀(polyolefine), 실리콘, 우레탄, 아크릴 또는 에폭시 중 적어도 어느 하나를 포함한다.
바람직하게, 상기 본딩층은 상기 보호막과 동일한 물질로 이뤄지거나, 아크릴, 에폭시 또는 UV 레진 중 적어도 어느 하나를 포함하는 접착성 수지로 이뤄진다.
바람직하게, 상기 본딩층은 상기 배선재의 선폭보다는 넓고, 상기 배선재의 피치보다는 작은 선폭을 가지며, 상기 배선재를 따라 길게 형성돼 있다.
바람직하게, 상기 본딩층은 이웃한 것과 나란하게 형성돼 스트라이프 배열을 이루고 있다.
바람직하게, 상기 본딩층은 상기 태양전지 위에 전면적으로 형성돼 있을 수 있다.
바람직하게, 상기 본딩층의 두께는 상기 보호막의 두께보다 얇다.
바람직하게, 상기 본딩층은 상기 배선재와 상기 제1 전극이 교차하는 교차점에서 상기 제1 전극을 노출시키는 오프닝을 포함한다.
바람직하게, 상기 본딩층의 두께는 상기 제2 전극의 두께보다 두껍다.
바람직하게, 상기 본딩층은 상기 배선재와 상기 제2 전극이 교차하는 교차점에서 상기 제2 전극과 상기 배선재 사이를 절연시키고 있다.
바람직하게, 상기 제1 전극은 상기 오프닝에서 상기 배선재와 솔더링(soldering)되어 있다.
바람직하게, 태양전지 모듈은 상기 오프닝에 형성돼 상기 제1 전극과 상기 배선재를 접속시키고, 접착성 수지에 도전성 파티클(conductive particle)이 포함되어 있는 도전층을 포함한다.
바람직하게, 상기 도전성 파티클은 도전성 금속 입자, 또는 Pb, Sn, SnIn, SnBi, SnPb, Sn, SnCuAg 또는 SnCu 중 적어도 하나를 포함하는 솔더이다.
바람직하게, 상기 본딩층은 상기 배선재와 상기 제2 전극이 교차하는 교차점에서 상기 제2 전극을 노출시키는 제2의 오프닝을 더 포함하고, 상기 제2의 오프닝으로는 상기 제2 전극과 상기 배선재를 절연시키는 절연층이 형성된다.
바람직하게, 상기 배선재의 단면 모습은 직사각형 모양이고, 폭은 1-2(mm), 두께는 60-120(um)이고, 상기 태양전지와 상기 다른 태양전지는 10개 내지 18개의 복수 배선재에 의해 연결된다.
본 발명의 일 실시예에서는 배선재가 본딩층으로 태양전지에 부착된다. 따라서, 버스 전극이 없더라도 쉽게 배선재를 고정한 상태에서, 전극과 전기적으로 연결시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에서는 배선재가 가는 선폭을 갖는 전극과 바로 전기적으로 연결이 돼, 전극과 배선재가 쉽게 떨어질 수가 있다. 하지만, 본 발명의 일 실시예에서는 봉지재와 본딩층의 투습율을 조정해, 외부에서 모듈 내로 수분이 침투되는 것을 방지한다. 따라서, 배선재와 전극이 연결된 접점에서 산화가 일어나 배선재나 전극이 산화돼 표면이 부식되는 것을 방지할 수 있고, 그 결과 배선재가 가는 선폭을 갖는 전극과 쉽게 떨어지는 것을 방지할 수 있다.
이 명세서에 첨부된 도면들은 발명을 쉽게 설명하기 위해 도식화한 모습을 보여준다. 때문에, 첨부된 도면은 실제와 다를 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 모듈의 평면 모습을 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1의 A-A선을 따른 단면 모습으로 태양전지 패널의 단면 모습을 보여주는 도면이다.
도 3은 태양전지가 배선재로 연결된 모습을 주는 도면이다.
도 4는 태양전지의 단면 모습을 보여준다.
도 5 및 6은 배선재를 보여주는 도면이다.
도 7은 배선재와 전극 그리고 본딩층의 배치 모습을 보여주는 도면이다.
도 8은 도 7의 B-B선에 따른 단면 모습을 보여주는 도면이다.
도 9는 비연결점에 절연층이 더 형성된 모습을 보여주는 도면이다.
도 10은 도 9의 C-C선 방향에 따른 단면 모습을 보여주는 도면이다.
도 11은 전극이 비연결점을 따라 단선부를 포함해서 구성된 모습을 보여주는 도면이다.
이하에서 설명되는 실시예들은 바람직한 한 형태일 뿐 본원 발명을 모두 나타내는 것은 아니다. 특히, 이하에서 실시예들을 통해 설명되는 각 구성 요소들을 선택적으로 취사 선택하고, 이들을 결합해 만든 실시예들 역시, 각 구성요소들은 이미 설명된 것이기에 이 역시 본원 발명에 속하는 것이다.
또한, 이하 본 발명의 실시 형태에 대해 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 설명에 있어, 도면 중 동일하거나 또는 상당 부분에는 동일 부호를 붙이고, 설명의 중복을 피하기 위해 그 설명은 반복하지 않는다.
또한, 이하에서 제시하는 수치 범위는 단순한 예시일 뿐이고, 특별한 제한이 없는 한 여러 가지 변수로 인해 제시한 수치 범위는 조정될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 모듈의 평면 모습을 보여주며, 도 2는 도 1의 A-A선을 따른 단면 모습을 보여준다.
이 실시예에서, 태양전지 모듈은 태양전지 패널(100)과 이를 지지하는 프레임(200)을 포함한다.
프레임(200)은 태양전지 패널의 외주를 감싸는 형태로 태양전지 패널에 결합돼 있다. 이 프레임(200)은 스테인레스 또는 알루미늄과 같은 가벼운 금속재로 만들어진다.
태양전지 패널을 구성하는 조립체(210)는 복수개의 태양전지가 메트릭스 배열을 이루고 있으며, 이들이 전기적으로 연결됨으로써 구성된다. 복수개의 태양전지(10)는 배선재(25)로 서로 연결돼 1열의 스트링을 이루며, 이 스트링이 다수 모여 태양전지 조립체가 된다. 도 1에서는 태양전지 조립체가 6열의 스트링으로 구성된 것을 예시한다.
태양전지 패널(100)은, 도2에 도시한 바와 같이 전면(입사면)의 상부 기판(800)과 후면의 하부 기판(900)으로 샌드위치되어 있고, 그 사이에 투명한 상부 보호막(600)과 하부 보호막(700)이 위치해, 태양전지 조립체를 피복(encapsulation)하고 있다. 이 실시예에서는 상부 보호막(600)과 하부 보호막(700)이 나눠져 있는 것으로 설명하지만, 액상 물질을 열 처리해서 보호막(600, 700)을 형성하는 것도 가능하고, 시트 형태로 존재하는 상부 보호막(600)과 하부 보호막(700)을 겔형화시켜 만드는 것도 가능하다. 이 경우, 보호막(600, 700)은 이 실시예와 달리 단일 층으로 만들어진다. 보호막(600, 700)은 EVA(ethylene-vinyl acetate copolymer), EEA(Ethylene-Ethylacrylate Copolymer), PVB(Poly vinyl butral), 폴리 올레핀(polyolefine), 실리콘, 우레탄, 아크릴, 에폭시 등의 투광성 수지로 이뤄진다.
상부 기판(800)은 투과성 절연 기판으로, 바람직하게 강화 유리가 사용된다. 강화 유리는 철 성분 함량이 낮은 저(low) 철분 강화 유리(low iron tempered glass)인 것이 바람직하고, 빛의 산란 효과를 높이기 위해서 안쪽 표면은 요철면으로 형성될 수 있다.
하부 기판(900)은 태양전지 패널로 습기가 침투하는 것을 방지하며, 외부 환경으로부터 태양전지 패널을 보호하기 위해, 수분과 산소 침투를 방지하는 층, 화학적 부식을 방지하는 층, 절연 특성을 갖는 층과 같은 다층의 기능층을 포함할 수 있으며, 이러한 기능층들은 단일 층으로 만들어질 수 있다.
태양전지(10)는 배선재(25)에 의해 이웃한 것과 전기적으로 연결(이하, 접속)되어 있다.
도 3은 복수의 태양전지가 배선재로 연결된 모습을 주는 도면이고, 도 4는 태양전지의 단면 모습을 보여준다. 이하 설명에서는 구성요소를 나눠 설명할 필요가 있는 경우에는 “제1” “제2”와 같은 서수형 표현을 사용한다.
태양전지(10) 각각은 얇은 두께를 갖는 정육면체 형상을 갖고 있으며, 한 쪽 면(예로, 기판의 후면)에 전자 및 정공을 나눠 수집하는 제1 도전형 전극(이하, 제1 전극)(11)과 제2 도전형 전극(이하, 제2 전극)(13)이 형성돼 있다.
제1 전극(11)과 제2 전극(13)은 세로 방향으로 길게 연장돼 있고, 이웃한 것과 나란하게 배열돼 있다. 또한, 제1 전극(11)과 제2 전극(13)은 가로 방향으로 교대로 배열돼 있으며, 이웃한 것과 일정한 거리를 두고 떨어져 있다.
이 제1 전극(11)과 제2 전극(13)은 배선재(wiring member)(25)에 각각 전기적으로 연결돼 이웃한 다른 태양전지의 제2 전극(13) 또는 제1 전극(11)과 연결된다.
배선재(25)는 전극(11, 13)의 길이 방향과 교차하는 가로 방향으로 배치돼, 이웃한 두 태양전지를 전기적으로 연결시킨다. 태양전지((10)는 이웃한 것과 직렬 또는 병렬 연결될 수 있는데, 이하의 설명은 직렬 연결된 것을 예로써 설명한다.
배선재(25)는 제1 배선재(21)와 제2 배선재(23)를 포함한다. 제1 배선재(21)는 가운데 배치된 제2 태양전지(10b)의 제1 전극(11)에 접속되어 있고, 다른 편은 제3 태양전지(10c)의 제2 전극(13)에 연결돼, 제2 태양전지(10b)와 제3 태양전지(10c)를 직렬 연결시키고 있다. 그리고, 제2 배선재(23)는 가운데 배치된 제2 태양전지(10b)의 제2 전극(13)에 접속되어 있고, 다른 편은 제1 태양전지(10a)의 제1 전극(11)에 연결돼, 제2 태양전지(10b)와 제1 태양전지(10a)를 직렬 연결시키고 있다.
이 제1 배선재(21)와 제2 배선재(23)는 세로 방향으로 교대로 배열돼 있으며, 이웃한 것과 나란하게 배열돼 있다.
이처럼 배선재(25)가 전극(11, 13)과 교차하는 방향으로 배치됨으로써, 배선재(25)를 전극(11, 13)에 접속하는 것이 쉬어지며, 또한 전극(11, 13)과 배선재(25) 사이의 얼라인(align)이 쉬어진다. 그리고, 이 실시예에서 제1 전극(11)과 제2 전극(13)은 모두 후면에 나란하게 배열돼 있고, 배선재(25)는 이와 교차하는 방향으로 접속됨으로, 배선재(25)의 열 변형 방향과 전극(11, 13)의 열 변형 방향이 교차해, 열 변형에 기인한 잠재적 스트레스에서 태양전지를 보호할 수 있다.
이 실시예에서, 배선재(25)는 전극(11, 13)과 금속 입자가 포함된 수지로 이뤄진 도전층을 통해 전기적으로 연결되거나, 절연성 물질로 이뤄진 절연층 또는 본딩층을 통해 절연된다.
그리고, 도 4에서 예시하는 바처럼 이 실시예에서 태양전지(10)는 제1 전극(11)과 제2 전극(13)이 모두 반도체 기판(15)의 후면에 위치하는 후면 접촉형 구조를 이루는 것으로 설명하나, 발명이 이에 한정되고자 함은 아니다.
반도체 기판(15)은 pn 접합을 이루고 있으며, 반도체 기판(15)의 전면(빛이 입사되는 면) 및 후면(전면의 반대면) 각각에 빛의 반사방지와 패시베이션(passivation) 기능을 담당하는 얇은 막(16, 17)이 형성돼 있다.
그리고, 제1 전극(11)과 반도체 기판(15) 사이, 그리고 제2 전극(13)과 반도체 기판(15) 사이에는 각각 에미터(18)와 후면전계부(19)가 얇은 두께로 형성돼 전극(11, 13)쪽으로 전하가 쉽게 수집될 수 있도록 구성돼 있다.
이 같은 태양전지는 가로 * 세로가 160(mm) * 160(mm) 이고, 두께는 250(um)이다.
이 실시예에서, 배선재(25)는 도 5에서 예시하는 바처럼 얇은 띠 모양을 갖는 것으로 설명하나, 모양에 특별히 제한이 있는 것은 아니다.
도 5 및 도 6을 보면, 배선재(25)는 얇은 두께를 갖는 사각 띠 모양을 이루고 있다. 배선재(25)의 단면 모습은 직사각형 모양으로, 폭(Sd)은 1-2(mm)이고, 두께(Ad)는 60-120(um)이다.
이 실시예에서는 배선재(25)의 두께를 이처럼 줄여 열 변형을 최소화 하면서도, 폭(sd)을 넓혀 전하 수송이 잘되도록 구성하고 있다.
배선재(25)는 표면을 이루는 코팅층(251)이 코어층(253)을 얇은 두께(15-35(um))로 코팅한 단면 모습을 가진다. 코어층(253)은 도전성이 좋은 Ni, Cu, Ag, Al과 같은 금속물질로 이뤄져 있으며, 코팅층(251)은 Pb, Sn 또는 SnIn, SnBi, SnPb, Sn, SnCuAg, SnCu와 같은 화학식을 갖는 솔더로 이뤄져 있거나, 또는 이들이 혼합된 것일 수 있다.
이 실시예에서는 이처럼 구성된 10개 내지 18개의 배선재를 이용해서 이웃한 두 태양전지를 전기적으로 연결하고 있다. 도면들에서는 12개의 배선재에 의해 이웃한 태양전지가 연결되는 것으로 도시하나, 셀의 크기, 배선재의 선폭, 전극의 크기, 전극의 피치, 전극의 형성 물질 등과 같은 다양한 변수에 맞춰, 10개 내지 18개 중에서 그 개수가 결정된다.
도 7은 배선재와 전극, 그리고 본딩층의 배치 모습을 보여주며, 도 8은 도 7의 B-B선에 따른 단면 모습을 보여준다.
도면에서 보여지는 바처럼, 이 실시예에서 제1 전극(11)은 일정한 선폭을 가지고 한 방향으로 연장돼 있고, 제2 전극(13) 역시 일정한 선폭을 가지고 제1 전극에서 일정한 거리(Gwa)로 떨어져 나란하게 형성돼 있다. 이 실시예에서, 제1 전극(11)과 제2 전극(13)의 선폭은 동일하며, 280(um)이다. 그리고, 제1 전극(11)과 제2 전극 사이의 거리(Gwa)는 500(um)이다.
배선재(25)는 전극(1, 13)과 교차하는 방향으로 연장돼 있으며, 이웃한 것과 일정한 거리(Wb)로 떨어져 나란하게 배열돼 있다. 배선재(25)의 선폭(Bw)은 상술한 바처럼 2(mm)이고, 피치(Wb)는 6(mm)이다.
그리고, 패드부(14)가 배선재(25)와 전극(11, 13)의 교차점에 형성돼 있는데, 이 패드부(14)는 교차점에서 배선재(25)와 전극 사이의 접촉 면적을 넓혀 둘 사이가 쉽게 접속될 수 있도록 하고, 접촉 저항을 줄여 준다. 이 패드부(14)는 가로 * 세로가 400(um) * 1.7(mm)의 크기를 가진다. 이처럼 구성되는 패드부(14)는 반드시 필요한 것은 아니다.
도 7에서는 제2 전극(13)이 제1 배선재(21)와 접속되고, 제1 전극(11)이 제2 배선재(23)와 접속되는 것을 보여준다. 이에 따라, 제1 전극의 연장 방향으로, 제1 전극(11)이 제2 배선재(23)와 교차하는 교차점으로는 제1 패드부(141)가 형성되고, 제1 배선재(21)와 교차하는 교차점으로는 패드부가 존재하지 않는다. 제2 전극(13)의 경우는 제1 전극과 반대로 제2 패드부(143)가 제2 전극(13)과 제1 배선재(21)가 교차하는 교차점으로만 형성돼 있다.
이하의 설명에서는 전극(11, 13)과 배선재(25)가 접속되는 교차점을 연결점이라 하고, 접속되지 않는 교차점을 비연결점이라 한다. 이 실시예처럼 패드부(14)를 포함하는 경우, 패드부(14)가 배치되는 교차점이 연결점이 되고, 패드부(14)가 없는 교차점이 비연결점이 된다.
그리고, 본딩층(70)이 배선재(25)를 따라서 형성돼 있다. 이 본딩층(70)은 제1 배선재(21)와 제2 배선재(23) 각각에 대응하게만 형성돼 있고, 연결점에 대응하도록 형성된 오프닝(71)을 포함하고 있다. 이 오프닝(71)을 통해서는 패드부(141, 143)가 노출된다.
본딩층(70)은 배선재(25)와 태양전지 사이에 위치해 배선재(25)를 태양전지에 부착시키는 구성으로, 일 예에서 이 본딩층(70)은 보호막(600, 700)과 동일한 EVA(ethylene-vinyl acetate copolymer), EEA(Ethylene-Ethylacrylate Copolymer), PVB(Poly vinyl butral), 폴리 올레핀(polyolefine), 실리콘, 우레탄, 아크릴, 에폭시 등의 투광성 수지로 이뤄진다. 또한, 이 본딩층(70)은 높은 접착력을 얻기 위해서 아크릴, 에폭시, 자외선에 경화되는 UV 레진과 같은 접착성 수지로 이뤄질 수도 있다.
한편, 도 8에서 보여지는 바처럼 이 같은 물질로 이뤄진 본딩층(70) 위로는 하부 보호막(700)이 형성되는데, 본딩층(70)의 투습율은 하부 보호막(700)의 투습율보다 작거나 같아, 태양전지를 습기로부터 효과적으로 보호할 수가 있다.
투습율(WVTR, water vapor transmission rate)은 수분 침투의 많고 적음을 나타내는 지표로, 투습율이 높을수록 수분 침투가 잘 일어나는 것을 의미한다. 이 실시예에서, 본딩층(70)은 하부 보호막(700)보다 수분 침투가 잘 일어나지 않거나, 최소한 동등 조건인 것이 바람직하다.
본딩층(70)의 투습율이 후면 보호막(700)의 투습율보다 작은 경우에, 태양전지 쪽으로 수분이 침투하는 것을 효과적으로 막을 수 있다.
특히, 배선재(25)는 금속 물질로 수분에 의해 산화가 잘 일어나는 물질로 구성돼 있어, 산화가 일어나는 경우 모듈의 성능은 떨어지게 된다. 그런데, 본딩층(70)은 배선재(25)를 따라 형성돼 있으면서 이를 감싸고 있어, 배선재(25)로 수분이 침투하는 것을 방지해 배선재(25)가 산화되는 것을 방지한다.
본딩층(70)의 투습율이 하부 보호막(700)과 동일하면, 본딩층(70)과 후면 보호막(700)은 동일한 물질로 형성할 수 있으므로, 후면 보호막(700)과 본딩층(70)을 형성하는 것이 쉬어진다.
반면에, 본딩층(70)의 투습율이 하부 보호막(700)보다 작으면, 하부 보호막(700)의 형성 물질에 따라 본딩층(70)의 구성 물질 역시 선택된다.
상술한 바처럼, 이 실시예에서 하부 보호막(700)은 EVA(ethylene-vinyl acetate copolymer), EEA(Ethylene-Ethylacrylate Copolymer), PVB(Poly vinyl butral), 폴리 올레핀(polyolefine), 실리콘, 우레탄, 아크릴, 에폭시 등의 투광성 수지 중 적어도 하나를 포함해 구성된다.
한편, 본딩층(70)은 아크릴, 에폭시, 자외선에 경화되는 UV 레진과 같은 접착성 수지 중 적어도 어느 하나를 포함해 이뤄지는데, 이중 하부 보호막(700)과 투습율을 비교해 같거나 작은 물질이 본딩층(70)을 이루게 된다. 이처럼, 이 실시예에서, 본딩층(70)은 하부 보호막(700)에 종속해 그 형성 물질이 결정된다.그리고, 하부 보호막(700)의 두께(Bt)는 본딩층(700)의 두께(ed)보다 두껍게 형성돼 있어, 효과적으로 태양전지 쪽으로 수분이 침투하는 것을 방지할 수 있다. 바람직한 한 형태에서, 하부 보호막(700)의 두께(Bt)는 300(um)-400(um)이고, 본딩층(700)의 두께(ed)는 70 ? 100(um)이다.이 실시예에서, 배선재(25)는 본딩층(70)에 의해 태양전지에 부착되므로, 배선재(25)로 이웃한 태양전지를 연결하기가 쉬어지고, 배선재(25)가 잘못된 위치에서 전극(11, 13)과 접속되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 오프닝(71)을 통해서만 배선재(25)와 접속되는 전극(11, 13)이 노출되고, 비연결점에서 전극(11, 13)은 본딩층(70)으로 배선재(25)와 블록킹(blocking)되므로, 제1 전극(11)과 제2 전극(13)이 이웃해 있더라도 본딩층(70)에 의해 배선재(25)는 정확히 접속되어야 하는 전극하고만 연결이 된다.
이 실시예에서, 본딩층(70)은 배선재(25)보다 넓은 선폭을 가지며, 바람직하게 패드부(14)의 너비보다 넓은 선폭을 갖는다.
한편, 오프닝(71)을 통해서는 패드부(14)가 노출되며, 패드부(14)와 배선재(25) 사이에 도전층(41)이 형성돼 전극(11, 13)과 배선재(25)가 접속되거나, 패드부(14)에 배선재(25)가 솔더링돼 접속될 수 있다.
솔더링으로 배선재(25)와 패드부(14)가 접속되는 경우, 용융 온도 이상으로 배선재(25)를 가열하면, 솔더를 포함하고 있는 배선재(25)의 코팅층(251)이 녹으면서 패드부(14)와 용융 결합된다.
도전층(41)은 아크릴, 에폭시 또는 UV 레진 중 적어도 어느 하나를 포함하는 접착성 수지에 도전성 파티클(conductive particle)이 포함되어 있거나, 도전성 파티클을 포함하는 페이스트가 고체화된 것이다. 도전성 파티클로는 Al, Ag, Cu와 같은 도전성 금속 입자, 또는 Pb, Sn, SnIn, SnBi, SnPb, Sn, SnCuAg 또는 SnCu 중 적어도 하나를 포함하는 솔더일 수 있다.
오프닝(71)의 가로 * 세로 크기는 패드부(14)의 가로 * 세로보다 크게 형성돼, 패드부(14)가 오프닝(71)을 통해 완전히 노출되는 크기를 갖는다. 그리고, 도전층(41)이 오프닝(71)에 의해 노출된 공간을 채우도록 형성되는데, 이때 점성을 갖는 액상의 도전성 접착제가 오프닝(71)에 도포될 때, 본딩층(70)이 오프닝(71)을 제외한 나머지 부분을 마스킹(masking)하고 있어 도전성 접착제로 인해서 잘못된 곳에서 배선재(25)와 전극(11, 13)이 접속되는 것을 방지할 수 있다.
이처럼 오프닝(71)을 포함하는 본딩층(70)의 두께(tb)는 전극(11, 13)의 두께(ed)보다는 최소한 커야 오프닝(71)을 제외한 곳에서 전극(11, 13)과 배선재(25)가 잘못 접속되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 오프닝(71)의 크기를 조절해 본딩층(70)의 접착력을 키우거나 줄일 수 있다. 오프닝(71)의 크기를 감소시킬 수록, 일 예로, 오프닝(71)의 세로 크기(배선재의 길이 방향)를 줄일수록 이에 비례해 본딩층(70)의 도포 면적은 늘어나 접착력은 커지고, 반대로 오프닝(71)의 크기를 키울수록 접착력은 줄어든다.
이와 반대로, 배선재(25)와 전극(11, 13)사이의 접속력은 오프닝(71) 크기가 커질수록 늘어나고, 오프닝(71) 크기가 작아질수록 줄어든다.
따라서, 접속력을 키우려면 오프닝(71) 크기를 늘리고, 접착력을 늘리려면 오프닝(71) 크기를 줄여, 다양한 변수에 맞춰 본딩층(70)을 구성하는 것이 가능하다.
따라서, 오프닝(71)의 크기는 전체가 같을 수도 있고, 선택에 따라 다르게 구성될 수도 있다.
이처럼, 이 실시예에서는 본딩층(70)이 형성돼, 전극을 태양전지에 고정하므로, 연결점에서만 배선재가 전극과 접속해 배선재의 결합력이 떨어지는 문제를 해결할 수 있다.
또한, 본딩층(70)의 투습율이 하부 보호막(700)보다 최소한 같거나 작기 때문에, 배선재(25)가 습기로 인해 산화되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 이상의 설명에서는 전극(11, 13)이 비연결점에서 본딩층(70)으로 인해 배선재(25)와 접속되지 않는 것으로 설명했으나, 비연결점을 따라 절연층(43)이 위치해 전극(11, 13)과 배선재(25) 사이를 절연시키도록 구성될 수도 있다.도 9는 비연결점에 절연층(43)이 더 형성된 모습을 보여주며, 도 10은 도 9의 C-C선 방향에 따른 단면 모습을 보여준다.
이 실시예에서, 본딩층(70)은 연결점에서 패드부(14)를 노출시키는 제1 오프닝(711)과 비연결점에서 전극(11, 13)을 노출시키는 제2 오프닝(713)을 포함한다.
제1 오프닝(711)은 상술한 바처럼 도전층(41)이 위치해 전극(11, 13)과 배선재(25)를 접속시킨다.
그리고, 제2 오프닝(713)으로는 절연층(43)이 위치해서 비연결점에서 전극(11, 13)과 배선재(25) 사이를 절연시키고 있다.
한편, 제1 오프닝(711)은 연결점에 존재하는 패드부(14)를 노출시켜야 하나, 제2 오프닝(713)은 그렇지 않으므로, 제2 오프닝(713)의 가로 * 세로 크기는 제1 오프닝(711)의 크기에 비해 작을 수 있다.
절연층(43)은 절연성 접착제가 고체화된 구성으로, 절연성 접착제는 에폭시(epoxy)계 또는 실리콘계 등의 합성 수지, 또는 세라믹과 같은 절연 물질로 이뤄져 있다.
이 같은 절연층(43)은 본딩층(70)을 형성한 후에, 도전성 접착제를 도포할 때 절연성 접착제와 같이 도포가 되고, 도전성 접착제가 열처리될 때, 같이 열처리가 이뤄져, 각각 도전층(41)과 절연층(43)을 형성할 수 있다.
이처럼, 이 실시예에서는 배선재(25)는 본딩층(70)에 의해 태양전지에 부착되고, 연결점에서는 도전층(41)에 의해 전극(11, 13)과 배선재(25)가 접속되며, 비연결점에서는 절연층(43)에 의해 전극(11, 13)과 배선재(25)가 접속되는 것을 방지한다.
이상의 설명에서는 본딩층(70)이 배선재(25)에 대응해서만 형성되는 것으로 설명했으나, 이 본딩층(70)은 태양전지의 후면 전체에 형성되는 것도 가능하다. 이처럼 본딩층(70)이 기판 후면 전체에 형성되면, 태양전지를 습기로부터 더 효과적으로 보호할 수가 있다.
일반적으로, 태양전지 모듈은 태양전지를 사이에 두고, 상부 보호막과 하부 보호막, 그리고, 상부 기판과 하부 기판이 전면과 후면에 각각 순차적으로 위치해 태양전지를 캡슐화(encapsulation)하고 있다.
그런데, 본딩층(70)을 기판 후면 전체에 형성하는 경우에는 태양전지(10)와 하부 보호막(700) 사이 본딩층(70)이 더 위치하게 되므로, 추가적으로 본딩층(70)으로 투습을 방지할 수 있어, 투습 방지에 효과적이다.
이 경우에, 본딩층(70)은 하부 보호막(700)과 동일한 물질로 형성될 수 있다. 태양전지 모듈을 구성할 때, 상술한 구성 요소를 순차적으로 적층한 상태에서 라미네이팅하게 되는데, 이 과정에서 본딩층(70)과 하부 보호막(700)이 동일한 물질이면 열융착이 일어나면서 동일한 물질간 열융착으로 인해, 변색 또는 박피와 같은 문제를 발생시키지 않으며, 또한 동일한 물질로 인해 효과적으로 태양전지(10)를 팩키징할 수 있다.
또한, 효과적으로 습기를 차단하기 위해서, 본딩층(70)의 투습율은 하부 보호막(700)의 투습율보다 같거나 작다. 이 경우에, 투습율은 태양전지를 향할수록 작아지므로, 습기가 보호막(700)을 일부 투과하더라도, 본딩층(70)에서 완전히 차단될 수 있다. 도 1은 전극(11, 13)이 비연결점을 따라 단선부를 포함해서 구성된 모습을 보여준다.
이 실시예에서, 제1 전극(11)과 제2 전극(13) 각각은 비연결점에 위치하는 단선부(111)를 포함해서 구성된다.
단선부(111)는 전극의 일부가 길이 방향으로 끊어져 있는 곳으로, 비연결점에서 전극(11, 13)과 배선재(25)가 물리적으로 접촉되는 것을 근본적으로 방지한다. 단선부(111)의 너비(Cw)는 패드부(14)의 너비와 동일하거나, 이보다 작을 수 있다.
이러한, 단선부()는 제1 전극(11)과 제1 배선재(21)가 교차하는 비연결점에 형성되는 제1 단선부(111a)와 제2 전극(13)과 제2 배선재(23)가 교차하는 비연결점에 형성되는 제2 단선부(111b)를 포함한다.
전극(11, 13)이 이처럼 단선부(111)를 포함하더라도, 전극(11, 13)은 연결점에서 배선재(25)로 서로 연결이 되어 있어 효율이 떨어지는 문제를 발생시키지 않는다. 오히려, 전극(11, 13)이 단선부()를 포함함으로써, 제조자 입장에서는 제조 원가를 줄일 수 있다.
이처럼, 전극(11, 13)이 단선부()를 포함하는 경우, 비연결점에서 전극(11, 13)가 배선재(25)가 접속되는 것을 미연에 차단할 수 있고, 이로 인해 본딩층(70)으로 비연결점에서 전극(11, 13)과 배선재(25)가 접속되지 않도록 할 필요가 없으므로, 본딩층(70)의 두께를 줄일 수 있다.
한편, 이처럼 전극(11, 13)이 단선부(111)를 포함하는 경우, 본딩층(70)의 너비(Bt)는 단선부(111)의 너비(Cw)보다 커서 본딩층(70)이 단선부(111)를 형성하고 있는 전극을 끝(111E)을 덮고 있도록 구성하는 것이 바람직하다.
전극의 끝(111E)은 열변형이 쉽게 일어나는 곳으로, 태양전지가 고열에 노출될 때, 열변형에 의해 쉽게 박리가 된다. 하지만, 이처럼 본딩층(70)이 전극의 끝을 랩핑(wraping)함으로써 이러한 문제를 방지할 수 있다.

Claims (19)

  1. 제1 전극과 제2 전극이 나란하게 교대로 배열돼 있는 태양전지와,
    상기 태양전지에 이웃한 다른 태양전지를 상기 제1 전극과 교차하는 방향에서 전기적으로 연결시키는 복수의 배선재와,
    상기 복수의 배선재를 상기 복수의 태양전지에 고정시키는 본딩층과,
    상기 태양전지, 상기 복수의 배선재, 상기 본딩층을 피복(encapsulation)하고, 투습율이 상기 본딩층의 투습율 이상인 보호막,
    을 포함하고,
    상기 제1 전극은 상기 배선재와 교차하는 교차점에 형성된 패드부를 포함하며,
    상기 본딩층은 상기 패드부보다 크게 형성되어 상기 제1 전극의 패드부를 노출시키는 제1의 오프닝을 포함하고,
    상기 제1의 오프닝에는 상기 패드부의 전면(front surface) 및 측면(side surface)을 덮는 도전층이 채워지고,
    상기 제1 전극은 상기 제1의 오프닝에 채워진 상기 도전층에 의해 상기 배선재와 전기적으로 연결되는 태양전지 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 보호막은 EVA(ethylene-vinyl acetate copolymer), EEA(Ethylene-Ethylacrylate Copolymer), PVB(Poly vinyl butral), 폴리 올레핀(polyolefine), 실리콘, 우레탄, 아크릴 또는 에폭시 중 적어도 어느 하나를 포함하는 태양전지 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 본딩층은, 상기 보호막과 동일한 물질로 이뤄진 태양전지 모듈.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 본딩층은, 아크릴, 에폭시 또는 UV 레진 중 적어도 어느 하나를 포함하는 접착성 수지인 태양전지 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 본딩층은, 상기 배선재의 선폭보다는 넓고, 상기 배선재의 피치보다는 작은 선폭을 가지며, 상기 배선재를 따라 길게 형성돼 있는 태양전지 모듈.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 본딩층은 이웃한 것과 나란하게 형성돼 스트라이프 배열을 이루고 있는 태양전지 모듈.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 본딩층은, 상기 태양전지 위에 전면적으로 형성돼 있는 태양전지 모듈.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 본딩층의 두께는 상기 보호막의 두께보다 얇은 태양전지 모듈.
  9. 삭제
  10. 제1항에 있어서,
    상기 본딩층의 두께는 상기 제2 전극의 두께보다 두꺼운 태양전지 모듈.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 본딩층은 상기 배선재와 상기 제2 전극이 교차하는 교차점에서 상기 제2 전극과 상기 배선재 사이를 절연시키고 있는 태양전지 모듈.
  12. 삭제
  13. 제1항에 있어서,
    상기 도전층은 접착성 수지에 도전성 파티클(conductive particle)이 포함되어 형성되는 태양전지 모듈.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 도전성 파티클은 도전성 금속 입자, 또는 Pb, Sn, SnIn, SnBi, SnPb, Sn, SnCuAg 또는 SnCu 중 적어도 하나를 포함하는 솔더인 태양전지 모듈.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 본딩층은 상기 배선재와 상기 제2 전극이 교차하는 교차점에서 상기 제2 전극을 노출시키는 제2의 오프닝을 더 포함하는 태양전지 모듈.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제2의 오프닝에 형성돼 상기 제2 전극과 상기 배선재를 절연시키는 절연층을 더 포함하는 태양전지 모듈.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 배선재의 단면 모습은 직사각형 모양이고, 폭은 1-2(mm), 두께는 60-120(um)인 태양전지 모듈.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 태양전지와 상기 다른 태양전지는 10개 내지 18개의 복수 배선재에 의해 연결돼 있는 태양전지 모듈.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 제2 전극과 상기 본딩층이 교차하는 교차점에서 상기 제2 전극은 단선부를 구비하고, 상기 본딩층의 선폭은 상기 단선부의 너비보다 크게 형성되어 상기 본딩층이 상기 제2 전극의 단선부의 단부를 덮는 태양전지 모듈.
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