KR102367612B1 - 태양 전지 패널 및 이의 제조 방법 - Google Patents

태양 전지 패널 및 이의 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102367612B1
KR102367612B1 KR1020200052658A KR20200052658A KR102367612B1 KR 102367612 B1 KR102367612 B1 KR 102367612B1 KR 1020200052658 A KR1020200052658 A KR 1020200052658A KR 20200052658 A KR20200052658 A KR 20200052658A KR 102367612 B1 KR102367612 B1 KR 102367612B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
solar cell
extension
wiring
wire
extension wire
Prior art date
Application number
KR1020200052658A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20210133705A (ko
Inventor
강우중
조진영
최민석
김재성
Original Assignee
엘지전자 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지전자 주식회사 filed Critical 엘지전자 주식회사
Priority to KR1020200052658A priority Critical patent/KR102367612B1/ko
Priority to PCT/KR2020/017185 priority patent/WO2021221260A1/ko
Priority to JP2022565704A priority patent/JP7446481B2/ja
Priority to CN202080099639.3A priority patent/CN115836397A/zh
Priority to AU2020445474A priority patent/AU2020445474B2/en
Priority to US17/922,241 priority patent/US20230178670A1/en
Priority to EP20933519.9A priority patent/EP4145541A4/en
Publication of KR20210133705A publication Critical patent/KR20210133705A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102367612B1 publication Critical patent/KR102367612B1/ko
Priority to JP2023214870A priority patent/JP2024037993A/ja

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/05—Electrical interconnection means between PV cells inside the PV module, e.g. series connection of PV cells
    • H01L31/0504—Electrical interconnection means between PV cells inside the PV module, e.g. series connection of PV cells specially adapted for series or parallel connection of solar cells in a module
    • H01L31/0508—Electrical interconnection means between PV cells inside the PV module, e.g. series connection of PV cells specially adapted for series or parallel connection of solar cells in a module the interconnection means having a particular shape
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/05—Electrical interconnection means between PV cells inside the PV module, e.g. series connection of PV cells
    • H01L31/0504—Electrical interconnection means between PV cells inside the PV module, e.g. series connection of PV cells specially adapted for series or parallel connection of solar cells in a module
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/186—Particular post-treatment for the devices, e.g. annealing, impurity gettering, short-circuit elimination, recrystallisation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/05—Electrical interconnection means between PV cells inside the PV module, e.g. series connection of PV cells
    • H01L31/0504—Electrical interconnection means between PV cells inside the PV module, e.g. series connection of PV cells specially adapted for series or parallel connection of solar cells in a module
    • H01L31/0512—Electrical interconnection means between PV cells inside the PV module, e.g. series connection of PV cells specially adapted for series or parallel connection of solar cells in a module made of a particular material or composition of materials
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

본 실시예에 따른 태양 전지 패널에서는 서로 전기적으로 연결되는 제1 및 제2 태양 전지를 포함하는 복수의 태양 전지를 연결하는 배선부의 연결 구조가 개선된다. 좀더 구체적으로, 복수의 태양 전지 각각에 대응하도록 배선부가 태양 전지의 제1 측을 지나 외측으로 연장된 제1 외측 부분을 구비하는 제1 연장 배선과, 태양 전지의 제1 측과 반대되는 제2 측을 지나 외측으로 연장된 제2 외측 부분을 구비하는 제2 연장 배선을 포함한다. 제1 태양 전지의 제2 연장 배선과 제2 태양 전지의 제1 연장 배선이 중첩되어 연결되는 연결 부분을 포함하고, 연결 부분이 제1 태양 전지의 일부에 중첩하여 형성되는 중첩 부분을 구비한다.

Description

태양 전지 패널 및 이의 제조 방법{SOLAR CELL PANEL AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 태양 전지 패널 및 이의 제조 방법에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는, 구조 및 공정을 개선한 태양 전지 패널 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
태양 전지는 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하는 장치이다. 배선에 복수의 태양 전지를 배선을 이용하여 전기적으로 연결하고 이들을 보호하기 위한 패키징(packaging) 공정을 수행하여 태양 전지 패널의 형태로 제조할 수 있다. 배선을 이용하여 복수의 태양 전지를 전기적으로 연결하는 구조로 다양한 구조가 적용될 수 있다.
일 예로, 국내공개특허 제10-2017-0017776호에 개시한 바와 같이, 두 개의 태양 전지에 걸쳐지도록 길게 연장되는 배선을 이용하여 이웃한 태양 전지를 연결할 수 있다. 태양 전지 패널은 다양한 환경에서 장기간 동안 발전을 하여야 하므로 장기 신뢰성이 크게 요구되는데, 온도의 변화 등에 의하여 복수의 태양 전지를 연결하는 배선의 팽창 및 수축이 반복되면 부착력이 약한 부분에서 배선이 분리되는 문제가 발생할 수 있다. 이에 따라 태양 전지 패널의 출력이 저하되고 불량률이 높으며 장기 신뢰성이 우수하지 않을 수 있다. 이러한 문제는 배선이 두 개의 태양 전지에 걸쳐서 길게 형성될수록 심화될 수 있고, 배선이 태양 전지의 일면에만 위하는 경우에 더 크게 발생할 수 있다.
이러한 문제를 고려하여 배선이 각 태양 전지에 대응하도록 형성되는 경우에는 이웃한 두 개의 태양 전지에 대응하는 배선을 연결하기 위한 별도의 배선(예를 들어, 두 개의 태양 전지 사이에 위치하며 각 태양 전지에 대응하는 배선과 교차하는 방향으로 위치하는 브릿지 배선)이 필요하였다. 이에 따라 재료 비용이 증가되며 제조 공정이 복잡하였다. 또한, 각 태양 전지에 대응하는 배선과 이를 연결하는 브릿지 배선의 연결 특성이 좋지 않거나, 이들의 안정적인 연결을 위하여 가혹한 조건에서 공정을 수행하여야 하는 문제가 있었다. 이에 따라 태양 전지 패널의 신뢰성 및 생산성이 저하될 수 있었다.
국내공개특허 제10-2017-0017776호(발명의 명칭: 태양 전지 패널용 리본 및 이의 제조 방법, 그리고 태양 전지 패널)
본 실시예는 신뢰성 및 생산성을 향상할 수 있는 태양 전지 패널 및 이의 제조 방법을 제공하고자 한다.
좀더 구체적으로, 본 실시예는 이웃한 태양 전지에 연결되는 배선의 연결 구조 및 공정을 단순화하면서도 연결 특성을 향상할 수 있는 태양 전지 패널 및 이의 제조 방법을 제공하고자 한다.
특히, 본 실시예에서는 일면에 각 태양 전지에 대응하는 배선이 위치하는 구조에서 이웃한 태양 전지 사이에서 배선과 교차하는 배선을 구비하지 않아 구조 및 공정을 단순화하면서도 연결 특성을 향상할 수 있는 태양 전지 패널 및 이의 제조 방법을 제공하고자 한다.
본 실시예에 따른 태양 전지 패널에서는 서로 전기적으로 연결되는 제1 및 제2 태양 전지를 포함하는 복수의 태양 전지를 연결하는 배선부의 연결 구조가 개선된다. 좀더 구체적으로, 복수의 태양 전지 각각에 대응하도록 배선부가 태양 전지의 제1 측을 지나 외측으로 연장된 제1 외측 부분을 구비하는 제1 연장 배선과, 태양 전지의 제1 측과 반대되는 제2 측을 지나 외측으로 연장된 제2 외측 부분을 구비하는 제2 연장 배선을 포함한다. 제1 태양 전지의 제2 연장 배선과 제2 태양 전지의 제1 연장 배선이 중첩되어 연결되는 연결 부분을 포함하고, 연결 부분이 제1 태양 전지의 일부에 중첩하여 형성되는 중첩 부분을 구비한다.
여기서, 제1 태양 전지의 제2 연장 배선과 제2 태양 전지의 제1 연장 배선이 서로 평행하게 연장되어 직접 연결될 수 있다. 그리고 제1 태양 전지의 제2 연장 배선은 제2 태양 전지와 이격하여 위치할 수 있다. 이때, 연결 부분에서 제1 태양 전지의 제2 연장 배선 위에 제2 태양 전지의 제1 연장 배선이 위치할 수 있다.
예를 들어, 제1 외측 부분의 길이가 제1 또는 제2 연장 배선의 폭보다 클 수 있다. 또는, 제2 외측 부분의 길이가 제1 또는 제2 연장 배선의 폭보다 클 수 있다. 또는, 연결 부분의 길이가 제1 또는 제2 연장 배선의 폭보다 클 수 있다. 또는, 제2 외측 부분의 길이가 제2 외측 부분의 외측 단부와 제2 태양 전지 사이의 이격 거리와 같거나 그보다 클 수 있다. 또는, 중첩 부분의 길이가 제1 또는 제2 연장 배선의 폭보다 클 수 있다. 또는, 중첩 부분의 길이가 제2 외측 부분의 길이보다 클 수 있다. 또는, 중첩 부분의 길이가 제1 또는 제2 연장 배선의 내측 단부와 태양 전지의 제2 측 또는 제1 측 사이의 단부 간격과 같거나 그보다 클 수 있다.
일 예로, 중첩 부분이 제1 태양 전지에 구비되는 제1 및 제2 전극 중 적어도 하나와 중첩되도록 위치할 수 있다.
본 실시예에서 제1 연장 배선과 제2 연장 배선을 고정하도록 연결 부분의 적어도 일부를 포함하여 형성되는 고정부를 구비할 수 있다. 일 예로, 연결 부분이 제1 태양 전지와 제2 태양 전지 사이의 셀간 영역에 위치하는 셀간 부분을 구비할 수 있고, 고정부가 셀간 부분에 대응하여 부분적으로 형성되며 다른 부분과 다른 두께, 표면 거칠기, 또는 형상을 가지는 선접합 부분으로 구성될 수 있다. 다른 예로, 고정부가 연결 부분의 적어도 일부를 덮는 고정 부재를 포함할 수 있다. 이때, 고정 부재가 적어도 제1 태양 전지 및 중첩 부분의 적어도 일부를 덮도록 형성되는 절연 테이프로 구성될 수 있다.
본 실시예에서 연결 부분의 면적이 3 내지 16.5 mm2일 수 있다.
본 실시예에서 제1 연장 배선 또는 제2 연장 배선의 항복 강도가 80 내지 170 MPa일 수 있다.
본 실시예에서 복수의 태양 전지가 제1 방향과 교차하는 제2 방향에서 복수의 태양 전지 스트링을 구성하고, 복수의 태양 전지 스트링을 단부에서 제2 방향으로 연결하는 버스바 배선을 더 포함할 수 있다. 제1 연장 배선 또는 제2 연장 배선이 버스바 배선과 다른 물질, 다른 용융점, 또는 다른 항복 강도를 가질 수 있다.
예를 들어, 제1 연장 배선 또는 제2 연장 배선의 용융점이 버스바 배선의 용융점보다 높을 수 있다. 또는, 제1 연장 배선 또는 제2 연장 배선이 주석-비스무스 합금을 포함하고 버스 리본이 주석-납 합금을 포함할 수 있다. 또는, 제1 연장 배선 또는 제2 연장 배선의 항복 강도가 버스바 배선의 항복 강도와 같거나 그보다 낮을 수 있다.
본 실시예에 따른 태양 전지 패널은, 태양 전지와, 제1 방향에서 태양 전지의 제1 측을 지나 외측으로 연장된 제1 외측 부분을 구비하는 제1 연장 배선과, 제1 방향에서 태양 전지의 제1 측과 반대되는 제2 측을 지나 외측으로 연장된 제2 외측 부분을 구비하는 제2 연장 배선을 포함한다. 이때, 제1 외측 부분과 제2 외측 부분이 서로 다른 길이를 가진다.
예를 들어, 제1 외측 부분의 길이가 제1 또는 제2 연장 배선의 폭보다 클 수 있다. 또는, 제2 외측 부분의 길이가 제1 또는 제2 연장 배선의 폭보다 클 수 있다. 또는, 제2 외측 부분의 길이가 제1 또는 제2 연장 배선의 내측 단부와 태양 전지의 제2 측 또는 제1 측 사이의 단부 간격과 같거나 그보다 클 수 있다. 또는, 제1 방향에서 제1 연장 배선의 내측 단부와 제2 연장 배선의 내측 단부가 서로 대칭되게 위치할 수 있다.
본 실시예에 따른 태양 전지 패널의 제조 방법은, 서로 전기적으로 연결되는 제1 및 제2 태양 전지를 포함하는 복수의 태양 전지를 제조하는 단계와, 항복 강도를 증가시키는 항복 강도 증가 공정을 포함하여 배선재를 준비하는 단계와, 복수의 태양 전지 각각에 제1 연장 배선 및 제2 연장 배선을 부착하는 단계와, 제1 태양 전지를 그대로 투입하고 제2 태양 전지를 180도 회전하여 투입하고 제1 태양 전지의 제2 연장 배선 위에서 제1 태양 전지의 일부에 중첩하도록 제2 태양 전지의 제1 연장 배선을 위치시키는 배열 단계와, 태양 전지 스트링을 구성하도록 제1 연장 배선과 제2 연장 배선이 중첩되어 연결되는 연결 영역의 적어도 일부에 고정부를 형성하는 단계와, 제1 커버 부재, 제1 밀봉재, 태양 전지 스트링, 제2 밀봉재, 제2 커버 부재를 적층하여 열 및 압력을 가하여 일체화하는 라미네이션 단계를 포함한다.
일 예로, 연결 부분이 제1 태양 전지와 제2 태양 전지 사이의 셀간 영역에 위치하는 셀간 부분을 구비할 수 있고, 고정부를 형성하는 단계에서는 셀간 부분을 부분적으로 솔더링하여 선접합 부분으로 구성되는 고정부를 형성할 수 있다. 다른 예로, 고정부를 형성하는 단계에서는, 고정 부재가 적어도 제1 태양 전지 및 중첩 부분의 적어도 일부 위에 절연 테이프로 구성되는 고정 부재를 부착할 수 있다.
항복 강도 증가 공정에서는, 항복 강도가 50 내지 120 MPa인 베이스 배선을 푸는 공정에서 인장하여 제1 및 제2 연장 배선이 80 내지 170 MPa의 항복 강도를 가지도록 할 수 있다.
본 실시예에 의하면, 각 태양 전지에 대응하며 서로 다른 길이를 구비하는 제1 및 제2 연장 배선을 구비하여 연결 부분의 면적(특히, 중첩 부분)의 면적을 충분하게 확보하여 연결 특성을 향상하고 구조적 안정성을 향상할 수 있다. 이때, 제1 및 제2 연장 배선이 서로 평행하게 연장되어 직접 연결되어 이와 교차하는 배선을 구비하지 않는 간단한 구조를 가져 재료 비용을 절감하고 공정을 단순화할 수 있다. 이에 따라 태양 전지 패널의 신뢰성 및 생산성을 향상할 수 있다.
그리고 복수의 태양 전지를 형성하고 이의 일부는 그대로 투입하고 이의 다른 일부를 회전하여 투입하여 원하는 태양 전지 및 배선부의 구조 및 배열을 가지는 태양 전지 패널을 간단한 공정으로 제조할 수 있다. 그리고 평행하게 연장된 제1 및 제2 연장 배선이 중첩 부분을 가지도록 서로 연결하여 라미네이션 공정 이전에는 예비 고정을 위한 고정부만을 형성하면 되므로, 공정을 더욱 단순화할 수 있다. 또한, 배선재 준비 단계에서 항복 강도 증가 공정을 수행하여 제1 및 제2 연장 배선이 원하는 특성을 가지도록 할 수 있다. 이에 따라 우수한 신뢰성을 가지는 태양 전지 패널의 생산성을 향상할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 패널을 개략적으로 도시한 분해 사시도이다.
도 2은 도 1에 도시한 태양 전지 패널에 포함된 태양 전지의 일 예를 도시한 단면도이다.
도 3a은 도 1에 도시한 태양 전지 패널에 포함된 제1 태양 전지, 배선재, 절연 부재 및 연결 부재를 도시한 후면 평면도이다.
도 3b는 도 1에 도시한 태양 전지 패널에 포함된 제2 태양 전지, 배선재, 절연 부재 및 연결 부재를 도시한 후면 평면도이다.
도 4는 도 1에 도시한 태양 전지 패널에 포함된 하나의 태양 전지 스트링을 구성하는 복수의 태양 전지와 이에 연결된 배선부를 개략적으로 도시한 후면 평면도이다.
도 5는 도 4의 A 부분을 확대하여 도시한 부분 평면도로서, (a)는 전면 평면도이고 (b)는 후면 평면도이다.
도 6은 도 5의 VI-VI 선에 대응하는 태양 전지 패널의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 패널의 제조 방법을 도시한 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지 패널에 포함되는 제1 및 제2 태양 전지를 도시한 평면도이다.
도 9는 도 8의 IX-IX 선에 대응하는 태양 전지 패널의 단면도이다.
도 10은 본 발명의 일 변형예에 따른 태양 전지 패널에 포함되는 제1 및 제2 태양 전지를 도시한 평면도이다.
도 11은 실시예 1에 따른 태양 전지 패널에 온도 사이클(thermal cycle, TC) 시험을 200회 반복한 후에 태양 전지 패널의 일부를 촬영한 사진이다.
도 12는 실시예 1에 따른 태양 전지 패널에 온도 사이클 시험을 200회 반복한 후에 태양 전지 패널의 일부를 촬영한 전기 루미네선스(electro luminescence, EL) 사진이다.
도 13은 비교예 1에 따른 태양 전지 패널에 온도 사이클 시험을 200회 반복한 후에 태양 전지 패널의 일부를 촬영한 사진이다.
도 14는 비교예 1에 따른 태양 전지 패널에 온도 사이클 시험을 200회 반복한 후에 태양 전지 패널의 일부를 촬영한 전기 루미네선스 사진이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니며 다양한 형태로 변형될 수 있음은 물론이다.
도면에서는 본 발명을 명확하고 간략하게 설명하기 위하여 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 극히 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 참조부호를 사용한다. 그리고 도면에서는 설명을 좀더 명확하게 하기 위하여 두께, 넓이 등을 확대 또는 축소하여 도시하였는바, 본 발명의 두께, 넓이 등은 도면에 도시된 바에 한정되지 않는다.
그리고 명세서 전체에서 어떠한 부분이 다른 부분을 "포함"한다고 할 때, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 부분을 배제하는 것이 아니며 다른 부분을 더 포함할 수 있다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 다른 부분이 위치하는 경우도 포함한다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 위치하지 않는 것을 의미한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 패널 및 이의 제조 방법을 상세하게 설명한다. 본 명세서에서 "제1" 또는 "제2"의 표현은 서로 간의 구별을 위하여 사용된 것일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 패널을 개략적으로 도시한 분해 사시도이고, 도 2은 도 1에 도시한 태양 전지 패널에 포함된 태양 전지의 일 예를 도시한 단면도이다. 참조로, 도 2는 도 3의 II-II 선에 따른 태양 전지의 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 태양 전지 패널(100)은, 서로 연결되는 제1 및 제2 태양 전지(10a, 10b)를 포함하는 복수의 태양 전지(10) 및 복수의 태양 전지(10)를 전기적으로 연결하는 배선부(20)를 포함한다. 그리고 태양 전지 패널(100)은, 태양 전지(10) 및 배선부(20)를 둘러싸서 밀봉하는 밀봉재(30)와, 밀봉재(30) 위에서 태양 전지(10)의 일면(일 예로, 전면)에 위치하는 제1 커버 부재(42)와, 밀봉재(30) 위에서 태양 전지(10)의 타면(일 예로, 후면)에 위치하는 제2 커버 부재(44)를 포함한다. 이를 좀더 상세하게 설명한다. 이때, 태양 전지(10)는, 반도체 기판(110)과, 반도체 기판(110)의 일면(일 예로, 후면)에 위치하는 제1 및 제2 전극(142, 144)을 포함할 수 있다.
본 실시예에서 태양 전지 패널(100)은 복수의 태양 전지(10)를 구비하고, 복수의 태양 전지(10)는 배선부(20)에 의하여 전기적으로 직렬, 병렬 또는 직병렬로 연결될 수 있다.
예를 들어, 배선부(20)는 적어도 일부가 각 태양 전지(10)의 제1 및 제2 전극(142, 144)와 중첩되어 제1 및 제2 전극(142, 144)에 연결되는 배선재(22)를 포함할 수 있다. 배선재(22)에 의하여 복수의 태양 전지(10)가 제1 방향(도면의 x축 방향)으로 연결되어 하나의 열(列)(즉, 태양 전지 스트링(S))을 형성할 수 있다. 그리고 배선부(20)는, 태양 전지 스트링(S)의 양 끝단에 위치하여 이를 또 다른 태양 전지 스트링(S) 또는 외부 회로(예를 들어, 정션 박스)(미도시)에 연결하는 버스바 배선(28)을 더 포함할 수 있다.
밀봉재(30)는, 배선부(20)에 의하여 연결된 태양 전지(10)의 전면에 위치하는 제1 밀봉재(30a)와, 태양 전지(10)의 후면에 위치하는 제2 밀봉재(30b)를 포함할 수 있다. 제1 밀봉재(30a)와 제2 밀봉재(30b)는 수분과 산소의 유입되는 것을 방지하며 태양 전지 패널(100)의 각 요소들을 화학적으로 결합한다. 제1 및 제2 밀봉재(30a, 30b)는 투광성 및 접착성을 가지는 절연 물질로 구성될 수 있다. 일 예로, 제1 밀봉재(30a)와 제2 밀봉재(30b)로 에틸렌초산비닐 공중합체 수지(EVA), 폴리비닐부티랄, 규소 수지, 에스테르계 수지, 올레핀계 수지 등이 사용될 수 있다. 제1 및 제2 밀봉재(30a, 30b)를 이용한 라미네이션 공정 등에 의하여 제2 커버 부재(44), 제2 밀봉재(30b), 태양 전지(10), 배선부(20), 제1 밀봉재(30a), 제1 커버 부재(42)가 일체화되어 태양 전지 패널(100)을 구성할 수 있다. 도 1에서는 제1 및 제2 밀봉재(30a, 30b)를 별개로 도시하였으나, 제1 및 제2 밀봉재(30a, 30b)는 라미네이션 공정에 의하여 일체화되어 별도의 경계를 가지지 않는 일체화된 부분으로 구성될 수 있다.
제1 커버 부재(42)는 제1 밀봉재(30a) 상에 위치하여 태양 전지 패널(100)의 일면(일 예로, 전면)을 구성하고, 제2 커버 부재(44)는 제2 밀봉재(30b) 상에 위치하여 태양 전지(10)의 타면(일 예로, 후면)을 구성한다. 제1 커버 부재(42) 및 제2 커버 부재(44)는 각기 외부의 충격, 습기, 자외선 등으로부터 태양 전지(10)를 보호할 수 있는 절연 물질로 구성될 수 있다. 그리고 제1 커버 부재(42)는 광이 투과할 수 있는 투광성 물질로 구성되고, 제2 커버 부재(44)는 투광성 물질, 비투광성 물질, 또는 반사 물질 등으로 구성되는 시트로 구성될 수 있다. 일 예로, 제1 커버 부재(42)가 유리 기판 등으로 구성될 수 있고, 제2 커버 부재(44)가 필름 또는 시트 등으로 구성될 수 있다. 제2 커버 부재(44)는 TPT(Tedlar/PET/Tedlar) 타입을 가지거나, 또는 베이스 필름(예를 들어, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET))의 적어도 일면에 형성된 폴리불화비닐리덴(poly vinylidene fluoride, PVDF) 수지층을 포함할 수 있다.
그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 제1 및 제2 밀봉재(30a, 30b), 제1 커버 부재(42), 또는 제2 커버 부재(44)가 상술한 설명 이외의 다양한 물질을 포함할 수 있으며 다양한 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 커버 부재(42) 또는 제2 커버 부재(44)가 다양한 형태(예를 들어, 기판, 필름, 시트 등) 또는 물질을 가질 수 있다.
도 2를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 패널(100)에 포함되는 태양 전지(10)의 일 예를 좀더 상세하게 설명한다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 태양 전지(10)는, 반도체 기판(110)을 포함하는 광전 변환부와, 광전 변환부에 연결되는 제1 및 제2 전극(142, 144)을 포함한다. 여기서, 제1 및 제2 전극(142, 144)은 서로 평행하게 형성된 부분을 포함할 수 있는데, 본 실시예에서는 서로 반대되는 극성의 캐리어를 수집하는 제1 전극(142) 및 제2 전극(144)이 광전 변환부의 일면(일 예로, 후면)에 함께 위치하면서 서로 평행하게 형성될 수 있다. 이와 같이 태양 전지(10)가 후면 전극 구조를 가질 수 있다.
본 실시예에서 광전 변환부는, 반도체 기판(110)과, 반도체 기판(110)에 또는 반도체 기판(110) 위에 위치하는 도전형 영역(132, 134)을 포함할 수 있다. 본 실시예에서는 서로 반대되는 극성의 캐리어에 관여하는 제1 도전형 영역(132)과 제2 도전형 영역(134)이 반도체 기판(110)의 일면(일 예로, 후면) 쪽에 함께 위치할 수 있다. 이때, 제1 및 제2 도전형 영역(132, 134)이 중간막(120)을 사이에 두고 반도체 기판(110)과 별개로 위치한 것을 예시하였다.
일 예로, 반도체 기판(110)은 제2 도전형 도펀트를 포함하는 결정질 반도체(예를 들어, 단결정 또는 다결정 반도체, 일 예로, 단결정 또는 다결정 실리콘 웨이퍼, 특히 단결정 실리콘 웨이퍼)로 구성된 베이스 영역(112)을 포함할 수 있다. 이와 같이 결정성이 높아 결함이 적은 베이스 영역(112) 또는 반도체 기판(110)을 기반으로 한 태양 전지(10)은 전기적 특성이 우수하다. 반도체 기판(110)의 전면에는 베이스 영역(112)과 동일한 도전형을 가지며 베이스 영역(112)보다 높은 도핑 농도를 가지는 전면 전계 영역(114)이 위치할 수 있다. 그리고 반도체 기판(110)의 전면에는 반사를 방지하기 위한 반사 방지 구조(일 예로, 반도체 기판(110)의 (111)면으로 구성된 피라미드 형상의 텍스쳐링 구조)를 구비할 수 있고, 반도체 기판(110)의 후면은 경면 연마된 면으로 구성되어 전면보다 표면 거칠기가 작을 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 변형이 가능하다.
중간막(120)은 산화막, 실리콘을 포함하는 유전막 또는 절연막, 질화 산화막, 탄화 산화막 등으로 이루어질 수 있다. 일 예로, 중간막(120)이 실리콘 산화막일 수 있다. 중간막(120)은 제1 및 제2 도전형 영역(132, 134)에 포함된 제1 또는 제2 도전형 도펀트의 확산을 방지하는 도핑 배리어막 또는 다수 캐리어의 터널링이 일어나는 터널링막 등으로 기능할 수 있다.
제1 및 제2 도전형 영역(132, 134)은 비정질 반도체, 미세 결정 반도체, 또는 다결정 반도체(일 예로, 비정질 실리콘, 미세 결정 실리콘, 또는 다결정 실리콘) 등에 제1 또는 제2 도전형 도펀트가 도핑되어 형성될 수 있다. 특히, 제1 및 제2 도전형 영역(132, 134)이 다결정 반도체를 가지면 높은 캐리어 이동도를 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 또는 제2 도전형 도펀트가 p형일 경우에는 보론(B), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In) 등의 3족 원소를 사용할 수 있다. 제1 또는 제2 도전형 도펀트가 n형일 경우에는 인(P), 비소(As), 비스무스(Bi), 안티몬(Sb) 등의 5족 원소를 사용할 수 있다. 일 예로, 제1 및 제2 도전형 도펀트 중 하나가 보론(B)이고 다른 하나가 인(P)일 수 있다.
제1 도전형 영역(132)이 제1 방향과 교차(일 예로, 직교)하는 제2 방향(도면의 y축 방향)으로 길게 이어지는 복수의 제1 도전형 영역(132)을 포함할 수 있다. 그리고 제2 도전형 영역(134)이 제2 방향으로 길게 이어지는 복수의 제2 도전형 영역(134)을 포함할 수 있다. 이때, 제1 방향에서 제1 도전형 영역(132)과 제2 도전형 영역(134)이 서로 교번하여 위치하고, 제1 도전형 영역(132)과 제2 도전형 영역(134) 사이에 배리어 영역(136)이 위치할 수 있다.
이때, 제1 도전형 영역(132)의 면적(일 예로, 폭)이 제2 도전형 영역(134)의 면적(일 예로, 폭)보다 클 수 있다. 이에 의하면 에미터 영역으로 기능하는 제1 도전형 영역(132)이 후면 전계 영역으로 기능하는 제2 도전형 영역(134)보다 넓은 면적을 가져 광전 변환에 유리할 수 있다. 본 실시예에서는 제1 및 제2 도전형 영역(132, 134)이 동일한 평면에 위치한 반도체층(130)에 함께 위치하며, 제1 및 제2 도전형 영역(132, 134) 사이에 도핑되지 않은 진성 반도체로 구성된 배리어 영역(136)이 구비될 수 있다.
그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 중간막(120)을 구비하지 않을 수 있다. 또는, 제1 및 제2 도전형 영역(132, 134), 및/또는 배리어 영역(136)의 위치, 형상 등이 다양하게 변형될 수 있다. 또는, 제1 및 제2 도전형 영역(132, 134) 중 적어도 하나가 반도체 기판(110)의 일부에 도펀트가 도핑되어 형성되어 반도체 기판(110)의 일부를 구성하는 도핑 영역으로 구성될 수도 있다. 그리고 배리어 영역(136)을 구비하지 않거나, 배리어 영역(136)이 반도체 물질 이외의 다른 물질 또는 빈 공간으로 구성될 수 있다. 그 외의 다양한 변형이 가능하다.
그리고 반도체 기판(110)의 전면 위(좀더 정확하게는, 반도체 기판(110)의 전면에 형성된 전면 전계 영역(114) 위)에 전면 절연막(122)이 전체적으로 위치할 수 있다. 전면 절연막(122)은 전면 패시베이션막(122a) 및 반사 방지막(122b) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 후면 패시베이션막(140)이 컨택홀(140a)을 제외하고 반도체층(130)의 후면 위에 전체적으로 위치할 수 있다. 일례로, 전면 패시베이션막(122a), 반사 방지막(122b) 또는 후면 패시베이션막(140)은 실리콘 질화막, 수소를 포함한 실리콘 질화막, 실리콘 산화막, 실리콘 산화 질화막, 알루미늄 산화막, 실리콘 탄화막, MgF2, ZnS, TiO2 및 CeO2로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 단일막 또는 2개 이상의 막이 조합된 다층막 구조를 가질 수 있다.
그리고 제1 전극(142)이 컨택홀(140a)을 통하여 제1 도전형 영역(132)에 전기적으로 연결(일 예로, 접촉)되고, 제2 전극(144)이 컨택홀(140a)을 통하여 제2 도전형 영역(134)에 전기적으로 연결(일 예로, 접촉)될 수 있다. 제1 전극(142) 및 제2 전극(144)은 전도성 물질(일 예로, 금속)으로 구성될 수 있다. 컨택홀(140a)의 형상, 위치, 개수 등은 다양하게 변형될 수 있다.
이러한 태양 전지(10)는 배선재(22)를 포함하는 배선부(20)에 의하여 다른 태양 전지(10)와 전기적으로 연결된다. 이하에서는 도 3a, 도 3b, 도 4 내지 도 6을 참조하여 본 실시예에 따른 태양 전지(10)와 배선부(20)의 구조를 좀더 상세하게 설명한다.
도 3a은 도 1에 도시한 태양 전지 패널(100)에 포함된 제1 태양 전지(10a), 배선재(22), 절연 부재(34) 및 연결 부재(32)를 도시한 후면 평면도이고, 도 3b는 도 1에 도시한 태양 전지 패널(100)에 포함된 제2 태양 전지(10b), 배선재(22), 절연 부재(34) 및 연결 부재(32)를 도시한 후면 평면도이다.
본 실시예에서는 제1 및 제2 전극(142, 144), 이에 연결되는 제1 및 제2 배선(22a, 22b)의 배치 등에 차이가 있는 제1 및 제2 태양 전지(10a, 10b)를 이용하여 태양 전지 스트링(S)을 구성하는데, 제1 및 제2 태양 전지(10a, 10b)에서 제1 및 제2 전극(142, 144)과 제1 및 제2 배선(22a, 22b)의 연결 구조는 서로 동일하다. 이에 태양 전지(10)에서 제1 및 제2 전극(142, 144)과 제1 및 제2 배선(22a, 22b)의 연결 구조를 먼저 설명한 이후에 제1 및 제2 태양 전지(10a, 10b)의 차이를 상세하게 설명한다.
도 1 및 도 2와 함께 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 각 태양 전지(10)에서 제1 및 제2 전극(142, 144)이 각기 제1 및 제2 도전형 영역(132, 134)에 대응하는 형상을 가질 수 있다. 이에 따라 제1 전극(142)이 복수의 제1 도전형 영역(132)에 대응하도록 제2 방향으로 길게 이어지는 복수의 제1 전극(142)을 구비할 수 있다. 그리고 제2 전극(144)이 복수의 제2 도전형 영역(134)에 대응하도록 제2 방향으로 길게 이어지는 복수의 제2 전극(144)을 구비할 수 있다. 그리고 제1 방향에서 제1 도전형 영역(132) 및 제2 도전형 영역(134)에 대응하도록 제1 전극(142)과 제2 전극(144)이 서로 교번하여 위치할 수 있다. 이때, 제1 및 제2 전극(142, 144)이 이에 대응하는 제1 및 제2 도전형 영역(132, 134)과 동일 또는 유사한 형상을 가지면서 이보다 작은 폭을 가질 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 제1 및 제2 전극(142, 144)이 제1 및 제2 도전형 영역(132, 134)과 다른 형상을 가질 수도 있다.
본 실시예에서 배선재(22)는 태양 전지(10) 각각에서 제1 전극(142)에 연결되는 제1 배선(22a)과 제2 전극(144)에 연결되는 제2 배선(22b)을 포함할 수 있다. 좀더 구체적으로, 각 태양 전지(10)에서 제1 배선(22a)이 복수의 제1 전극(142)에 중첩되어 이들과 연결되도록 제1 방향으로 길게 이어질 수 있다. 이와 유사하게, 각 태양 전지(10)에서 제2 배선(22b)이 복수의 제2 전극(144)에 중첩되어 이들과 연결되도록 제1 방향으로 길게 이어질 수 있다. 이때, 각 태양 전지(10)에서 제1 배선(22a)이 각 태양 전지(10)에 구비된 제1 전극(142)에 연결 부재(32)를 통하여 전기적으로 연결되고 제2 전극(144)에 절연 부재(34)를 통하여 절연될 수 있다 그리고 각 태양 전지(10)에서 제2 배선(22b)이 제2 전극(144)과 연결 부재(32)를 통하여 전기적으로 연결되고 제1 전극(142)에 절연 부재(34)에 의해 절연될 수 있다. 일 예로, 제1 배선(22a)과 제1 전극(142) 사이에 위치한 연결 부재(32)가 이들에 각기 접촉할 수 있고, 제2 배선(22b)과 제2 전극(144) 사이에 위치한 연결 부재(32)가 이들에 각기 접촉할 수 있다. 그리고 각 태양 전지(10)에서 제2 방향에서 볼 때 복수의 제1 배선(22a)과 복수의 제2 배선(22b)이 서로 교번하여 위치할 수 있다. 그러면, 복수의 제1 및 제2 배선(22a, 22b)이 균일한 간격을 가지면서 복수의 제1 및 제2 전극(142, 144)에 연결되어 캐리어를 효과적으로 전달할 수 있다.
본 실시예에서 연결 부재(32)가 다양한 도전성 물질을 포함하고, 절연 부재(34)가 다양한 절연 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 연결 부재(32)는 제1 및 제2 전극(142, 144) 및/또는 배선재(22)에 포함되는 물질을 포함하는 물질 또는 이들의 혼합 물질로 형성될 수 있다. 일 예로, 연결 부재(32)는 배선재(22)를 제1 또는 제2 전극(142, 144) 위에 놓고 열을 가하는 공정 등에 의하여 제1 및 제2 전극(142, 144) 및/또는 배선재(22)의 물질을 포함할 수 있다. 또는, 연결 부재(32)가 솔더 페이스트층, 에폭시 솔더 페이스트층 등을 포함할 수 있다. 일 예로, 연결 부재(32)가 저온 솔더 페이스트층과 고온 솔더 페이스트층을 함께 포함할 수 있다. 그리고 절연 부재(34)는 실리콘계 수지, 에폭시계 수지, 우레탄계 수지, 아크릴계 수지, 폴리이미드, 폴리에틸렌 등을 포함할 수 있다. 그러나 본 실시예가 연결 부재(32) 및 절연 부재(34)의 물질에 한정되는 것은 아니며 연결 부재(32) 및 절연 부재(34)가 다양한 물질로 구성될 수 있다.
본 실시예에서 제1 및 제2 배선(22a, 22b)이 태양 전지(10)에 각기 대응하도록 위치한다. 여기서, 제1 배선(22a)이 태양 전지(10)에 각기 대응한다고 함은 제1 방향에서 각 태양 전지(10)에 형성된 복수의 제1 전극(142)에 연결 부재(32)를 통하여 연결되는 제1 배선(22a)이 각 태양 전지(10)에 개별적으로 위치하되 단일로 구비되는 것을 의미할 수 있다. 그리고 제2 배선(22b)이 태양 전지(10)에 각기 대응한다고 함은 제1 방향에서 각 태양 전지(10)에 형성된 복수의 제2 전극(144)에 연결 부재(32)를 통하여 연결되는 제2 배선(22b)이 각 태양 전지(10)에 개별적으로 위치하되 단일로 구비되는 것을 의미할 수 있다. 이에 따라 제1 배선(22a)이 복수의 태양 전지(10)에 구비된 제1 전극(142)에 연결 부재(32)를 통하여 함께 연결되지 않으며 제1 방향에서 하나의 태양 전지(10)에 복수로 구비되지 않는다. 이와 유사하게 제2 배선(22b)이 복수의 태양 전지(10)에 구비된 제2 전극(144)에 연결 부재(32)를 통하여 연결되지 않으며 제1 방향에서 하나의 태양 전지(10)에 복수로 구비되지 않는다. 이에 따라 제1 배선(22a) 또는 제2 배선(22b)은 제1 방향에서의 태양 전지(10)의 길이와 유사하거나 그보다 다소 긴 길이를 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 방향에서 제1 배선(22a) 또는 제2 배선(22b)의 전체 길이가 각 태양 전지(10)의 길이(일 예로, 최대 길이)의 120% 이내(일 예로, 110%) 이내일 수 있다. 이와 같이 제1 배선(22a) 및 제2 배선(22b)이 두 개의 태양 전지(10)에 전체적으로 걸쳐서 형성되지 않아 제1 배선(22a) 및 제2 배선(22a, 22b)의 길이를 줄일 수 있으며 각 태양 전지(10)에 개별적으로 대응하도록 단일로 형성되어 구조를 단순화할 수 있다. 이에 따라 제1 배선(22a) 또는 제2 배선(22b)의 전체 길이가 클 때 발생할 수 있는 문제를 효과적으로 방지할 수 있다.
좀더 구체적으로, 태양 전지 패널(100)이 위치한 환경에서 온도가 변화하게 되면 제1 또는 제2 배선(22a, 22b)의 팽창 및 수축이 반복된다. 이때, 제1 또는 제2 배선(22a, 22b)의 팽창 및 수축에 의하여 배선재(22)가 태양 전지(10)로부터 분리되거나, 배선재(22)가 손상되거나 찢어지는 등의 문제가 발생할 수 있다. 이러한 문제는 제1 또는 제2 배선(22a, 22b)의 전체 길이가 커질수록 좀더 심각하게 나타날 수 있다. 이러한 문제가 발생하면 태양 전지 패널(100)이 불량으로 판별될 수 있으며 출력이 저하될 수 있다. 특히, 본 실시예에서와 같이 제1 및 제2 전극(142, 144) 및 배선재(22)가 태양 전지(10)의 일면에만 위치하는 구조에서는, 제1 또는 제2 배선(22a, 22b)의 팽창 및 수축에 의한 문제가 더 심각하게 나타날 수 있다.
이를 고려하여 본 실시예에서는 상대적으로 짧은 전체 길이를 가지는 제1 또는 제2 배선(22a, 22b)을 사용하여 배선재(22)의 팽창 및 수축에 의한 문제를 방지할 수 있다. 이에 따라 태양 전지 패널(100)의 출력 저하 및 불량을 방지할 수 있으며 장기 신뢰성을 향상할 수 있다.
또한, 제1 배선(22a) 및 제2 배선(22b)이 각기 태양 전지(10)에 대응하여 개별적으로 형성되므로, 각 태양 전지(10)에 제1 배선(22a) 및 제2 배선(22b)을 부착한 이후에 이웃한 태양 전지(10)(예를 들어, 제1 태양 전지(10a)와 제2 태양 전지(10b))의 제1 배선(22a)과 제2 배선(22b)을 연결 또는 예비 고정하는 것에 의하여 이웃한 태양 전지(10)를 전기적 및/또는 물리적으로 연결할 수 있다. 이에 따라 태양 전지(10)와 배선재(22)의 얼라인 공정을 단순화할 수 있다. 그리고 배선재(22) 또는 태양 전지(10)의 손상 등이 있어서 수리, 교체 등이 필요할 때 해당 배선재(22) 또는 태양 전지(10)만을 교체할 수 있어 수리, 교체 등이 용이하다. 반면, 이웃한 두 개의 태양 전지에 걸쳐서 연장된 단일의 배선재를 사용하는 경우에는 이웃한 두 개의 태양 전지와 이에 걸쳐서 단일의 배선재를 함께 얼라인하여야 하므로 얼라인 공정이 복잡해지며 얼라인 미스가 발생할 가능성이 매우 크다. 그리고 태양 전지 또는 배선재에 손상이 있을 경우 태양 전지 또는 배선재의 수리, 교체를 위하여 배선재를 절단하는 등의 공정을 거쳐야 하므로 수리, 교체가 어렵고 재연결된 부위에서 신뢰성이 크게 저하되는 등의 문제가 발생할 수 있다.
본 실시예에서 제1 배선(22a)과 제2 배선(22b) 중 태양 전지(10)의 제1 측(S1)(일 예로, 도 3a 및 도 3b의 좌측)을 지나 외측으로 연장된 제1 외측 부분(24a)을 가지는 배선을 제1 연장 배선(24), 제1 측(S1)과 반대되는 제2 측(S2)(일 예로, 도 3a 및 3b의 우측)을 지나 외측으로 연장된 제2 외측 부분(26a)을 가지는 배선을 제2 연장 배선(26)이라 할 수 있다. 본 실시예에서는 제1 방향에서 제1 연장 부분(24a)의 길이(L1)와 제2 연장 부분(26a)의 길이(L2)가 서로 다르다. 서로 이웃한 두 개의 태양 전지(10)에 포함되는 제1 연장 부분(24a)과 제2 연장 부분(26b)은 서로 중첩 연결되는 연결 부분(도 5의 참조부호 CP, 이하 동일)의 적어도 일부를 구성하도록 연장된 부분인데, 본 실시예에서는 제1 연장 부분(24a)의 길이(L1)과 제2 연장 부분(26a)의 길이(L2)를 서로 다르게 하여 제1 연장 배선(24)과 제2 연장 배선(26)(즉, 제1 배선(22a)과 제2 배선(22b))의 연결 특성을 향상할 수 있다. 이에 대해서는 추후 좀더 상세하게 설명한다.
앞서 설명한 바와 같이, 본 실시예에서는 제1 및 제2 전극(142, 144) 및/또는 제1 및 제2 배선(22a, 22b)의 배치 등이 서로 다른 제1 태양 전지(10a)와 제2 태양 전지(10b)를 함께 구비한다.
좀더 구체적으로, 도 3a에 도시한 바와 같이, 제1 태양 전지(10a)에서는 제1 방향에서 제1 측(S1)에서부터 제2 측(S2)까지 제1 전극(142) 및 제2 전극(144)의 배열을 가지는 한 쌍이 반복하여 위치할 수 있다. 이에 따라 제1 태양 전지(10a)에서는 제1 방향에서 제1 측(S1)에서부터 제2 측(S2)까지 제1 전극(142) 및 제2 전극(144), 제1 전극(142) 및 제2 전극(144), 제1 전극(142) 및 제2 전극(144) 등의 배열이 반복될 수 있다. 도 3b에 도시한 바와 같이, 제2 태양 전지(10b)에서는 제1 방향에서 제1 측(S1)에서부터 제2 측(S2)까지 제2 전극(144) 및 제1 전극(142)의 배열을 가지는 한 쌍이 반복하여 위치할 수 있다. 이에 따라 제2 태양 전지(10b)에서는 제1 방향에서 제1 측(S1)에서부터 제2 측(S2)까지 제2 전극(144) 및 제1 전극(142), 제2 전극(144) 및 제1 전극(142), 제2 전극(144) 및 제1 전극(142) 등의 배열이 반복될 수 있다. 즉, 제1 및 제2 태양 전지(10a, 10b)에서 제1 방향에서의 제1 전극(142)과 제2 전극(144)의 배열 순서가 서로 반대된다.
그리고 제1 및 제2 태양 전지(10a, 10b) 각각에서 제1 배선(22a)이 제1 연장 배선(24)을 구성하고, 제2 배선(22b)이 제2 연장 배선(26)을 구성할 수 있다. 이때, 제1 및 제2 태양 전지(10a, 10b)에서는 제2 방향에서 서로 동일한 위치에서 서로 다른 배선이 위치하게 된다.
즉, 제1 및 제2 태양 전지(10a, 10b)에서 제1 방향에서 동일한 위치(일 예로, 제1 위치(P1))에 제1 태양 전지(10a)의 제1 배선(22a)과 제2 태양 전지(10b)의 제2 배선(22b)이 위치할 수 있다. 그리고 제1 및 제2 태양 전지(10a, 10b)에 제1 방향에서 제1 위치(P1)와 다른 위치(일 예로, 제2 위치(P2))에서 제1 태양 전지(10a)의 제2 배선(22b)과 제2 태양 전지(10b)의 제1 배선(22b)이 위치할 수 있다. 그리고 제2 방향에서 제1 위치(P1) 및 제2 위치(P2)가 교번하도록 위치하여 제1 배선(22a)과 제2 배선(22b)이 교번하여 위치할 수 있다.
좀더 구체적으로, 제2 방향에서 제1 태양 전지(10a)의 일측(일 예로, 도 3a의 상측)부터 하측(일 예로, 도 3a의 하측)까지 제1 배선(22a) 및 제2 배선(22b)의 배열을 가지는 한 쌍이 반복하여 위치할 수 있다. 이에 따라 제1 태양 전지(10a)에서는 제2 방향에서 일측에서 타측까지 제1 배선(22a) 및 제2 배선(22b), 제1 배선(22a) 및 제2 배선(22b), 제1 배선(22a) 및 제2 배선(22b) 등의 배열을 가질 수 있다. 그리고 제2 방향에서 제2 태양 전지(10b)의 일측(일 예로, 도 3b의 상측)부터 하측(일 예로, 도 3b의 하측)까지 제2 배선(22b) 및 제1 배선(22a)의 배열을 가지는 한 쌍이 반복하여 위치할 수 있다. 이에 따라 제2 태양 전지(10b)에서는 제2 방향에서 일측에서 타측까지 제2 배선(22b) 및 제1 배선(22a), 제2 배선(22b) 및 제1 배선(22a), 제2 배선(22b) 및 제1 배선(22a) 등의 배열을 가질 수 있다.
이에 따라 제1 및 제2 태양 전지(10a, 10b)에서 제1 위치(P1)에 제1 태양 전지(10a)의 제1 연장 배선(24)과 제2 태양 전지(10b)의 제2 연장 배선(26)이 위치할 수 있다. 그리고 제1 및 제2 태양 전지(10a, 10b)에서 제2 위치(P2)에서 제1 태양 전지(10a)의 제2 연장 배선(26)과 제2 태양 전지(10b)의 제1 연장 배선(24)이 위치할 수 있다. 그리고 제2 방향에서 제1 위치(P1) 및 제2 위치(P2)가 교번하도록 위치하여 제1 연장 배선(24)과 제2 연장 배선(26)이 교번하여 위치할 수 있다. 좀더 구체적으로, 제2 방향에서 제1 태양 전지(10a)의 일측(일 예로, 도 3a의 상측)부터 하측(일 예로, 도 3a의 하측)까지 제1 연장 배선(24) 및 제2 연장 배선(26)의 배열을 가지는 한 쌍이 반복하여 위치할 수 있다. 이에 따라 제1 태양 전지(10a)에서는 제2 방향에서 일측에서 타측까지 제1 연장 배선(24) 및 제2 연장 배선(26), 제1 연장 배선(24) 및 제2 연장 배선(26), 제1 연장 배선(24) 및 제2 연장 배선(26) 등의 배열을 가질 수 있다. 그리고 제2 방향에서 제2 태양 전지(10b)의 일측(일 예로, 도 3b의 상측)부터 하측(일 예로, 도 3b의 하측)까지 제2 연장 배선(26) 및 제1 연장 배선(24)의 배열을 가지는 한 쌍이 반복하여 위치할 수 있다. 이에 따라 제2 태양 전지(10b)에서는 제2 방향에서 일측에서 타측까지 제2 연장 배선(26) 및 제1 연장 배선(24), 제2 연장 배선(26) 및 제1 연장 배선(24), 제2 연장 배선(26) 및 제1 연장 배선(24) 등의 배열을 가질 수 있다.
즉, 제1 및 제2 태양 전지(10a, 10b)에서 제2 방향에서의 제1 배선(22a)과 제2 배선(22b)의 배열 순서, 그리고 제1 연장 배선(24)과 제2 연장 배선(26)의 배열 순서가 서로 반대된다.
일 예로, 제1 태양 전지(10a)와 제2 태양 전지(10b)은 실질적으로 동일한 구조를 가지되 제1 및 제2 배선(22a, 22b) 또는 제1 및 제2 연장 배선(24, 26)의 배치 등을 서로 다르게 할 수 있다. 예를 들어, 동일한 태양 전지(10)를 복수로 제조한 이후에 하나는 그대로 위치시켜 제1 태양 전지(10a)로 사용하고 이에 이웃한 다른 하나는 180도 회전시켜 제2 태양 전지(10b)로 사용할 수 있다. 즉, 제1 태양 전지(10a)와 제2 태양 전지(10b)가 원점 대칭된 상태로 위치할 수 있다.
일 예로, 동일한 형상을 가지는 얼라인 마크(50a, 50b)가 제1 태양 전지(10a)와 제2 태양 전지(10b)에서 서로 다른 위치에 위치할 수 있다. 예를 들어, 제1 태양 전지(10a)에서는 제1 얼라인 마크(50a)가 도 3a의 상부 좌측에 위치하고 제2 얼라인 마크(50b)가 도 3a의 하부 우측에 위치하는 반면, 제2 태양 전지(10b)에서는 제1 얼라인 마크(50a)가 도 3b의 하부 우측에 위치하고 제2 얼라인 마크(50b)가 도 3b의 상부 좌측에 위치할 수 있다. 얼라인 마크(50a, 50b)에 의하여 제1 및 제2 태양 전지(10a, 10b) 중 하나는 그대로 위치시키고 다른 하나는 180도 회전시켜 배치한 것을 알 수 있다.
이러한 한 쌍의 제1 및 제2 태양 전지(10a, 10b)가 반복 위치하여 복수의 태양 전지(10)로 구성된 태양 전지 스트링(S)이 형성될 수 있다. 그러면, 복수의 태양 전지(10)를 동일한 공정에서 제조하여 적용할 수 있으며, 태양 전지(10), 그리고 절연 부재(32) 및 연결 부재(34)의 형성 공정을 동일하게 수행한 후에 배선재(22) 부착 이전 또는 이후에 태양 전지(10)를 회전하여 원하는 제1 및 제2 전극(42, 44)의 배치, 그리고 제1 및 제2 배선(22a, 22b) 또는 제1 및 제2 연장 배선(24, 26)의 배치를 구현할 수 있다.
그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 제1 및 제2 태양 전지(10a, 10b)를 별도로 제조하여 사용할 수도 있다. 예를 들어, 제1 태양 전지(10a)에 적합한 제1 및 제2 도전형 영역(32, 34), 그리고 제1 및 제2 전극(42, 44) 배치를 가지는 태양 전지와, 제2 태양 전지(10b)에 적합한 제1 및 제2 도전형 영역(32, 34), 그리고 제1 및 제2 전극(42, 44) 배치를 가지는 태양 전지를 별도로 사용할 수 있다. 이 경우에도 제1 태양 전지(10a) 및 제2 태양 전지(10b)에서 제1 및 제2 연장 배선(24, 26)의 배치는 상술한 바와 동일하다. 이때, 제1 및 제2 배선(22a, 22b) 중 제1 연장 배선(24)을 형성하는 배선과 제2 연장 배선(26)을 형성하는 배선이 서로 동일하거나 서로 반대되는 등 다양한 변형이 가능하다.
각 태양 전지(10)를 기준으로 살펴보면, 제1 방향에서의 제1 연장 배선(24)의 제1 외측 부분(24a)의 길이(L1)가 제2 연장 배선(26)의 제2 외측 부분(26a)의 길이(L2)보다 길 수 있다. 일 예로, 길이(L1, L2)가 서로 다르다, 또는 제2 외측 부분(26a)의 길이(L2)보다 제1 외측 부분(24a)의 길이(L1)가 크다 함은, 긴 것을 기준으로 10% 이상의 차이 또는 0.1mm 이상의 차이를 가지는 것을 의미할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 서로 다르다고 판단될 수 있는 경우를 모두 포함한다.
이때, 각 태양 전지(10)의 제1 측(S1) 및 제2 측(S2)에 각기 또 다른 태양 전지(10)와 셀간 거리(도 5의 참조부호 D, 이하 동일)를 두고 위치할 수 있다. 즉, 각 태양 전지(10)의 제1 측(S1)에서 각 태양 전지(10)와 이의 제1 측(S1)에 위치한 제1 측 태양 전지가 셀간 거리(D)를 두고 위치하고, 각 태양 전지(10)의 제2 측(S2)에서 각 태양 전지(10)와 이의 제2 측(S2)에 위치한 제2 측 태양 전지가 셀간 거리(D)를 두고 위치할 수 있다. 여기서, 셀간 거리(D)는 이웃한 태양 전지(10) 사이에서 메인 가장자리인 제2 측(S2)과 제1 측(S1) 사이의 거리(예를 들어, 각 태양 전지(10)의 모서리에 위치한 경사부(10S)가 구비되지 않은 부분에서 제2 측(S2)과 제1 측(S1) 사이의 거리, 일 예로, 최단 거리)를 의미할 수 있다. 일 예로, 도 1에 도시한 제1 태양 전지(10a)를 기준으로 보면, 이의 제1 측(S1)에 위치한 제2 태양 전지(10b) 또는 제1 단부 태양 전지(101)가 제1 측 태양 전지일 수 있고, 이의 제2 측(S2)에 위치한 제2 태양 전지(10b) 또는 제1 단부 태양 전지(101)가 제2 측 태양 전지일 수 있다. 다른 예로, 도 1에 도시한 제2 태양 전지(10b)를 기준으로 보면, 이의 제1 측(S1)에 위치한 제1 태양 전지(10a) 또는 제2 단부 태양 전지(102)가 제1 측 태양 전지일 수 있고, 이의 제2 측(S2)에 위치한 제2 태양 전지(10b) 또는 제2 단부 태양 전지(102)가 제2 측 태양 전지일 수 있다.
본 실시예에서는 제1 외측 부분(24a)의 길이(L1)가 셀간 거리(D)보다 커서 제1 측 태양 전지에 중첩되는 중첩 부분(도 5의 참조부호 OP, 이하 동일)을 구비할 수 있고, 제2 외측 부분(26a)의 길이(L2)가 셀간 거리(D)보다 작아서 제2 측 태양 전지와 이격될 수 있다. 예를 들어, 중첩 부분(OP)의 길이(도 5의 참조부호 L11, 이하 동일)가 제1 또는 제2 연장 배선(24, 26)의 폭(도 5의 참조부호 W, 이하 동일)보다 클 수 있다. 이는 이웃한 태양 전지(10)의 배선부(22)의 연결의 안정성 등을 고려한 것인데 이에 대해서는 추후에 좀더 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 중첩 부분(OP)의 길이(L11)이 제1 또는 제2 연장 배선(24, 26)의 폭(W)과 같거나 이보다 작을 수도 있다.
그리고 제1 외측 부분(24a)의 길이(L1)(특히, 중첩 부분(OP)의 길이(L11))가 제1 연장 배선(24)의 내측 단부(24b)(즉, 태양 전지(10)의 제2 측(S2)에 인접한 제1 연장 배선(24)의 내측 단부(24b))와 태양 전지(10)의 제2 측(S2) 사이의 제1 단부 간격(ED1) 또는 제2 연장 배선(26)의 내측 단부(26b)(즉, 태양 전지(10)의 제1 측(S1)에 인접한 제2 연장 배선(26)의 내측 단부(26b))와 태양 전지(10)의 제1 측(S1) 사이의 제2 단부 간격(ED2)과 같거나 그보다 클 수 있다. 특히, 중첩 부분(OP)의 길이(L11)가 제1 단부 간격(ED2) 및 제2 단부 간격(ED2) 각각보다 클 수 있다.
즉, 이웃한 태양 전지(10)의 제1 및 제2 연장 배선(24, 26)를 연결하면, 태양 전지(10)의 제2 측(S2)에서 제2 측 태양 전지에 대응하는 제1 연장 배선(24)의 중첩 부분(OP)의 외측 단부(24c)가 제2 연장 배선(26)의 내측 단부(26b)보다 내측에 위치할 수 있다. 일 예로, 이웃한 태양 전지(10)의 제1 및 제2 연장 배선(24, 26)를 연결하면, 태양 전지(10)의 제2 측(S2)에서 제2 측 태양 전지에 대응하는 제1 연장 배선(24)의 중첩 부분(OP)이 태양 전지(10)의 제2 측(S2)에 인접하는 제1 및 제2 전극(142, 144) 중 적어도 하나 위에 중첩하도록 위치할 수 있다. 이는 이웃한 태양 전지(10)의 배선부(22)의 연결의 안정성 등을 고려한 것인데 이에 대해서는 추후에 좀더 상세하게 설명한다.
일 예로, 제1 단부 간격(ED1)과 제2 단부 간격(ED2)은 서로 실질적으로 동일하여, 제1 방향에서 볼 때 제1 연장 배선(24)의 내측 단부(24b)와 제2 연장 배선(26)의 내측 단부(26b)가 서로 대칭되도록 위치할 수 있다. 여기서, 실질적으로 동일하다 함은 제1 및 제2 단부 간격(ED1, ED2) 중 큰 것을 기준으로 한 작은 것의 비율 차이가 10% 이내인 것을 의미할 수 있다. 이에 의하여 제1 연장 배선(24)과 제2 연장 배선(26)의 내측 단부(24b, 26b)와 태양 전지(10)의 제2 측(S2) 및 제1 측(S1)과의 단부 간격(ED1, ED2)를 안정적으로 확보할 수 있다. 이는 제1 외측 부분(24a)의 길이(L1)와 제2 외측 부분(26a)의 길이(L2)가 서로 달라 제1 방향에서 비대칭인 것과 차이가 있다.
그리고 제2 외측 부분(26a)의 길이(L2)가 제1 단부 간격(ED1) 또는 제2 단부 간격(ED2)과 같거나 그보다 클 수 있다. 일 예로, 제2 외측 부분(26a)의 길이(L2)가 제1 단부 간격(ED1) 또는 제2 단부 간격(ED2)보다 클 수 있다. 또는, 제2 외측 부분(26a)의 길이(L2)가 제2 외측 부분(26a)의 외측 단부(26c)와 제2 측 태양 전지 사이와의 이격 거리(도 5의 참조부호 SD, 이하 동일)(즉, 셀간 거리(D)에서 제2 외측 부분(26a)의 길이(L2)를 뺀 값)와 같거나 그보다 클 수 있다. 일 예로, 제2 외측 부분(26a)의 길이(L2)가 이격 거리(SD)보다 클 수 있다. 이웃한 태양 전지(10)의 제1 및 제2 연장 배선(24, 26)를 연결하면, 제2 외측 부분(26a)은 제1 외측 부분(24a)과 서로 중첩되면서 연결 부분(CP)의 일부를 형성하는 부분이다. 상술한 바와 같이 연결 부분(CP)을 형성하는 제2 외측 부분(26a)의 길이(L2)를 충분히 확보하면, 이웃한 태양 전지(10)의 배선부(22)의 연결의 안정성 등을 향상할 수 있다. 이에 대해서는 추후에 좀더 상세하게 설명한다.
이러한 제1 및 제2 태양 전지(10a, 10b)의 연결 구조, 그리고 이를 포함하는 태양 전지 스트링(S)을 도 4 내지 도 6을 참조하여 좀더 상세하게 설명한다.
도 4는 도 1에 도시한 태양 전지 패널(100)에 포함된 하나의 태양 전지 스트링(S)을 구성하는 복수의 태양 전지(10)와 이에 연결된 배선부(20)를 개략적으로 도시한 후면 평면도이다. 도 5는 도 4의 A 부분을 확대하여 도시한 부분 평면도로서, (a)는 전면 평면도이고 (b)는 후면 평면도이다. 그리고 도 6은 도 5의 VI-VI 선에 대응하는 태양 전지 패널(100)의 단면도이다. 명확한 이해를 위하여 도 5의 (b)에는 제1 태양 전지(10a)에만 제1 및 제2 전극(142, 144)을 개략적으로 도시하였다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 실시예에서는 제1 방향에서 제1 태양 전지(10a)와 제2 태양 전지(10b)가 교번하여 위치하고, 이웃한 두 개의 태양 전지(10)(예를 들어, 제1 태양 전지(10a)와 제2 태양 전지(10b))에서 연장되어 서로 인접하는 제1 연장 배선(24)와 제2 연장 배선(26)을 연결하여 태양 전지 스트링(S)을 형성할 수 있다. 이때, 버스바 배선(28)에 인접하여 단부 태양 전지(101, 102)이 위치할 수 있다. 단부 태양 전지(101, 102)에 대응하는 제1 또는 제2 연장 배선(242, 262)에서 버스바 배선(28)과 인접한 부분에 위치하는 제1 또는 제2 외측 부분(242a, 262a)이 버스바 연결 부분을 구성하도록 제1 및 제2 태양 전지(10a, 10b)(즉, 내부 태양 전지)의 제1 또는 제2 외측 부분(24a, 26a)와 다른 길이를 가질 수도 있다. 참조로, 본 명세서에서 제1 및 제2 연장 배선(24, 26) 각각은 제1 또는 제2 연장 배선(242, 262)을 포함하는 의미이며, 단부 태양 전지(101, 102)에 구비되는 제1 또는 제2 연장 배선(24, 26)에 해당하는 내용인 경우에만 제1 또는 제2 연장 배선(242, 262)의 표현을 사용한다.
먼저, 제1 태양 전지(10a)의 제2 측(S2)에서 제1 태양 전지(10a)의 제2 연장 배선(26)과 제1 태양 전지(10a)의 제2 측(S2)에 인접한 제2 측 태양 전지(즉, 제2 태양 전지(10b) 또는 제2 단부 태양 전지(102))의 제1 연장 배선(24)이 서로 물리적 및 전기적으로 연결된다. 이하에서는 제1 태양 전지(10a)의 제2 측(S2)에서 제1 태양 전지(10a)와 제2 태양 전지(10b)의 연결 구조를 위주로 상세하게 설명한다. 이때, 제1 태양 전지(10a)의 제2 연장 배선(26)과 제2 태양 전지(10b)의 제1 연장 배선(24)이 서로 중첩되어 연결되는 연결 부분(CP)이 구비되고, 연결 부분(CP)이 제1 태양 전지(10a)의 일부에 중첩하여 형성되는 중첩 부분(OP)을 구비할 수 있다.
좀더 구체적으로, 본 실시예에서는 제1 태양 전지(10a)의 제2 연장 배선(26)과 제2 태양 전지(10b)의 제1 연장 배선(24)이 서로 평행한 방향으로 연장되어 직접 연결 또는 접촉 연결될 수 있다. 여기서, 직접 연결되었다 함은 별도의 부재(예를 들어, 금속 부재, 리본 부재, 제1 및 제2 연장 배선(24, 26)과 교차하는 방향으로 연결되는 브릿지 리본, 별도의 배선) 등을 구비하지 않고 연결되는 것을 의미할 수 있다. 이때, 직접 연결되는 것은 제1 태양 전지(10a)의 제2 연장 배선(26)과 제2 태양 전지(10b)의 제1 연장 배선(24)이 서로 접촉하여 연결되는 것 뿐만 아니라 접착 특성을 향상하기 위한 플럭스층, 접착층 등을 개재하여 연결되는 것을 포함할 수 있다.
즉, 본 실시예에서는 일자 형상 또는 제1 방향으로 서로 평행하게 길게 이어지는 형상을 가지는 제1 태양 전지(10a)의 제2 연장 배선(26)과 제2 태양 전지(10b)의 제1 연장 배선(24)을 직접 연결 또는 접촉 연결할 수 있다. 이와 같이 제1 태양 전지(10a)의 제2 연장 배선(26)과 제2 태양 전지(10b)의 제1 연장 배선(24)이 절곡된 부분, 꺽인 부분, 교차 부분 등을 구비하지 않으면서 서로 평행하게 연결되어, 절곡된 부분, 꺽인 부분, 교차 부분 등에서 발생할 수 있는 응력 집중, 손상, 비틀림 등의 문제를 효과적으로 방지할 수 있다.
이때, 연결 부분(CP)이 제1 태양 전지(10a)의 일부에 중첩하는 중첩 부분(OP)을 구비하고 제2 태양 전지(10b)에는 이격될 수 있다. 즉, 연결 부분(CP)이, 제1 태양 전지(10a)의 일부에 중첩하는 중첩 부분(OP)과, 제1 태양 전지(10a)와 제2 태양 전지(10b) 사이의 셀간 영역에서 제1 태양 전지(10a)에 인접하고 제2 태양 전지(10b)에 이격하여 위치하는 셀간 부분(SP)을 포함할 수 있다.
이를 위하여, 제1 방향에서 제1 연장 배선(24)의 제1 외측 부분(24a)의 길이(L1)가 제2 연장 배선(26)의 제2 외측 부분(26a)의 길이(L2)보다 길 수 있다. 좀더 구체적으로, 제2 태양 전지(10b)의 제1 외측 부분(24a)의 길이(L1)가 셀간 거리(D)보다 커서 제1 태양 전지(10a) 또는 이의 내부에 위치한 제2 연장 배선(26)에 중첩되는 중첩 부분(OP)을 구비할 수 있다. 그리고 제1 태양 전지(10a)의 제2 외측 부분(26a)의 길이(L2)가 셀간 거리(D)보다 작아 셀간 영역에서 제2 외측 부분(26a)이 위치한 부분은 연결 부분(CP)의 셀간 부분(SP)을 구성하고 제2 태양 전지(10b) 쪽에서 제2 외측 부분(26a)이 위치하지 않는 부분에는 연결 부분(CP)이 구비되지 않는다. 이에 따라 셀간 영역에서 연결 부분(CP)은 이격 거리(SD)를 두고 제2 태양 전지(10b)와 이격될 수 있다.
이때, 연결 부분(CP)(특히, 중첩 부분(OP))에서 상대적으로 짧은 길이(L1)의 제2 연장 부분(26a)을 가지는 제1 태양 전지(10a)의 제2 연장 배선(26)의 후면 위에 상대적으로 긴 길이(L2)의 제1 연장 부분(24a)을 가지는 제2 태양 전지(10b)의 제1 연장 배선(24)이 위치할 수 있다. 이는 제1 태양 전지(10a)의 제2 연장 배선(26)과 제2 태양 전지(10b)의 제1 연장 배선(24)의 안정적인 적층 구조를 고려한 것이다.
이와 같이 제2 태양 전지(10b)의 제1 연장 배선(24)이 제1 태양 전지(10a)와 중첩 부분(OP)을 구비하면 제1 태양 전지(10a)의 제2 연장 배선(26)과 제2 태양 전지(10b)의 제1 연장 배선(24)의 연결 부분(CP)의 면적을 충분하게 확보할 수 있으며 제1 태양 전지(10a) 위에 위치한 중첩 부분(OP)에 의하여 구조적 안정성을 향상할 수 있다. 이와 달리 각 태양 전지(10)에 개별적으로 대응하는 제1 및 제2 연장 배선(24, 26)을 중첩 부분(OP) 없이 셀간 영역에서만 연결하면 연결 부분의 면적이 적어 연결 특성이 저하되어 온도 변화 등에 의하여 쉽게 분리될 수 있다.
그리고 제1 태양 전지(10a)의 제2 연장 배선(26)은 제2 태양 전지(10b)와 이격 거리(SD)를 두고 이격하여 형성하여 전기적 안정성을 향상할 수 있다. 즉, 제2 태양 전지(10b)의 제1 연장 배선(24)이 제1 태양 전지(10a)의 제2 연장 배선(26) 후면 위에 위치할 경우에 제1 태양 전지(10a)의 제2 연장 배선(26)이 이격 거리(SD)를 두지 않으면 제1 태양 전지(10a)의 제2 연장 배선(26)의 일부가 제2 태양 전지(10b)의 전면 등에 위치하게 되는 등의 불량이 발생할 수 있다. 이격 거리(SD)에 의하여 상술한 불량 등을 효과적으로 방지할 수 있다.
예를 들어, 중첩 부분(OP)의 길이(L11)가 제1 단부 간격(ED1)과 같거나 그보다 클 수 있다. 즉, 제1 방향에서 제1 태양 전지(10a)의 제2 측(S2)에서 제2 태양 전지(10b)의 제1 연장 배선(24)의 외측 단부(24c)가 제1 태양 전지(10a)의 제1 연장 배선(24a)의 내측 단부(24b)보다 제1 태양 전지(10a)의 내측에 위치할 수 있다. 일 예로, 제1 태양 전지(10a)에서 제2 태양 전지(10b)의 제1 연장 배선(24)(즉, 중첩 부분(OP))이 제1 태양 전지(10a)의 제2 연장 배선(26) 위에서 태양 전지(10)의 제2 측(S2)에 인접하는 제1 및 제2 전극(142, 144) 중 적어도 하나 위에 중첩하도록 위치할 수 있다. 그리고 제1 외측 부분(24a)의 길이(L1)가 제1 또는 제2 연장 배선(24, 26)의 폭(W)보다 클 수 있다. 이는 연결 부분(CP)의 길이, 즉, 중첩 부분(OP)의 길이(L11)과 셀간 부분(SP)의 길이(즉, 제2 외측 부분(26a)의 길이(L2))의 합(특히, 중첩 부분(OP)의 길이(L11))를 충분하게 확보하기 위함이다.
그리고 중첩 부분(OP)의 길이(L11)가 제2 외측 부분(26a)의 길이(L2)보다 클 수 있다. 이에 의하면 중첩 부분(OP)의 길이 또는 연결 부분(CP)의 면적을 충분하게 확보하여 제1 연장 배선(24)과 제2 연장 배선(26)의 연결 특성 및 구조적 안정성을 향상하여 신뢰성을 향상할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 중첩 부분(OP)의 길이(L11)가 제2 외측 부분(26a)의 길이(L2)와 같거나 그보다 작을 수 있다. 그러면, 제1 외측 부분(24a) 또는 제1 연장 배선(24)의 길이를 줄여 재료비를 절감할 수 있고, 제1 외측 부분(24a)의 얼라인 미스가 있을 경우 발생할 수 있는 쇼트 등을 방지할 수 있다. 그리고 중첩 부분(OP)의 길이가 길어지면 중첩 부분(OP)에서 서로 적층된 제1 연장 배선(24)과 제2 연장 배선(26) 사이에 밀봉재(30)가 침투하는 등의 문제가 발생할 수 있는데, 중첩 부분(OP)의 길이(L11)를 상대적으로 짧게 하면 이러한 문제를 효과적으로 방지할 수 있다.
그리고 제1 태양 전지(10b)의 제2 외측 부분(26a)의 길이(L2)가 제1 단부 간격(ED1)과 같거나 그보다 클 수 있다. 일 예로, 제2 외측 부분(26a)의 길이(L2)가 제1 또는 제2 연장 배선(24, 26)의 폭(W)보다 클 수 있다. 이는 연결 부분(CP)의 길이, 즉, 중첩 부분(OP)의 길이(L11)과 셀간 부분(SP)의 길이(즉, 제2 외측 부분(26a)의 길이(L2))의 합(특히, 중첩 부분(OP)의 길이(L11))를 충분하게 확보하기 위함이다. 또는, 제1 연장 배선(24)과 제2 연장 배선(26)의 연결 부분(CP)의 길이가 제1 또는 제2 연장 배선(24, 26)의 폭(W)보다 클 수 있다. 이는 연결 부분(CP)의 길이를 충분하게 확보하기 위함이다.
이에 의하면, 제1 연장 배선(24)과 제2 연장 배선(26)의 연결 부분(CP)의 면적을 충분하게 확보할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 또는 제2 연장 배선(24, 26)의 폭(W)이 커져서 연결 부분(CP)의 면적이 커지면 제1 외측 부분(24a) 및/또는 제2 외측 부분(26a)의 길이(L2), 연결 부분(CP)의 길이 등을 줄일 수 있다. 이에 따라 제1 외측 부분(24a)의 길이(L1)가 제1 또는 제2 연장 배선(24, 26)의 폭(W)과 같거나 그보다 작을 수 있다. 또는, 제2 외측 부분(26a)의 길이(L2)가 제1 또는 제2 연장 배선(24, 26)의 폭(W)과 같거나 그보다 수 있다. 또는, 제1 연장 배선(24)과 제2 연장 배선(26)의 연결 부분(CP)의 길이가 제1 또는 제2 연장 배선(24, 26)의 폭(W)과 같거나 그보다 작을 수 있다.
일 예로, 제1 태양 전지(10a)의 제2 연장 배선(26)의 외측 단부(26c)와 제2 태양 전지(10b) 사이의 이격 거리(SD)가 0.5mm 이상일 수 있다. 이에 따라 제2 연장 배선(26)과 제2 태양 전지(10b)가 안정적인 이격 거리(SD)를 가지면서 이격되어 제2 연장 배선(26)과 제2 태양 전지(10b)의 간섭을 최소화할 수 있다. 또는, 제2 외측 부분(26a)의 길이(L2)(즉, 셀간 부분(SP)의 길이)가 이격 거리(SD)보다 길 수 있다. 이에 의하여 제1 연장 배선(24)과 제2 연장 배선(26)의 연결 부분(CP)의 면적(특히, 셀간 부분(SP)의 면적)을 최대화하여 구조적 안정성을 향상할 수 있다. 특히, 셀간 부분(SP)에는 제1 외측 부분(24a)과 제2 외측 부분(26a)에 예비 고정 또는 가고정이 수행되어 형성된 선접합 부분(AP)을 구비할 수 있다. 따라서 제2 외측 부분(26a)과 제1 외측 부분(24a)의 셀간 부분(SP)의 면적을 최대화하여 제1 연장 배선(24)과 제2 연장 배선(26)의 예비 고정 또는 가고정의 공정 안정성을 향상할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 이격 거리(SD), 제2 외측 부분(26a)의 길이(L2) 등은 다양하게 변화될 수 있다. 예를 들어, 제2 외측 부분(26a)의 길이(L2)가 이격 거리(SD)와 같거나 이보다 작을 수 있다. 그 외 다양한 변형이 가능하다.
본 실시예에서 셀간 부분(SP)은 제1 태양 전지(10a)의 제2 연장 배선(26)과 제2 태양 전지(10b)의 제1 연장 배선(24)의 예비 고정 또는 가고정 공정이 수행되어 라미네이션 공정 이전에 접합되는 선접합 부분(AP)이 구비되는 부분일 수 있다. 즉, 본 실시예에서는 라미네이션 공정 이전에 셀간 부분(SP)에서 제1 태양 전지(10a)의 제2 연장 배선(26)과 제2 태양 전지(10b)의 제1 연장 배선(24)을 겹친 상태에서 이들에 열 및 압력을 가하면서 수행되는 솔더링 공정이 수행될 수 있다. 이와 같이 셀간 부분(SP)에서 부분적으로 수행되는 솔더링 공정에 의하여 서로 접하여 형성되는 부분이 선접합 부분(AP)을 구성할 수 있다.
본 실시예에서 라미네이션 공정 이전에 솔더링 공정에 의하여 형성된 선접합 부분(AP)은 그 외의 다른 부분과 다른 두께, 표면 거칠기, 또는 형상을 가지는 부분일 수 있다. 특히, 선접합 부분(AP)의 도전성 코팅층(SA)의 외부측 부분이 다른 부분의 도전성 코팅층(SA)의 외부측 부분과 다른 두께, 표면 거칠기, 또는 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 선접합 부분(A)의 도전성 코팅층(SA)의 외부측 부분이 다른 부분의 도전성 코팅층(SA)의 외부측 부분보다 얇은 두께를 가지거나, 선접합 부분(A)의 도전성 코팅층(SA)의 외부측 부분이 다른 부분의 도전성 코팅층(SA)의 외부측 부분보다 큰 표면 거칠기를 가지거나, 또는 선접합 부분(A)의 도전성 코팅층(SA)의 외부측 부분이 다른 부분의 도전성 코팅층(SA)의 외부측 부분보다 불규칙한 형상 또는 불규칙한 표면을 가질 수 있다. 이는 라미네이션 공정 이전에 솔더링 공정에 의하여 가해진 압력에 의하여 형성된 된 것으로서 일종의 눌림 자국으로 볼 수 있다. 그러나 솔더링 공정에서 선접합 부분(AP)이 형성되었더라도, 라미네이션 공정에서 제1 및 제2 연장 배선(24, 26)의 도전성 코팅층(SA)이 전체적으로 용융되어 선접합 부분(AP)이 최종 구조에서 잔존하지 않을 수도 있다. 또는, 라미네이션 공정에서 제1 및 제2 연장 배선(24, 26)의 도전성 코팅층(SA)이 전체적으로 용융되더라도 솔더링 공정에서 선접합 부분(AP)의 일부 또는 특성 차이 등이 그대로 남아 최종 구조에서도 잔존될 수도 있다.
본 실시예에서는 상술한 바와 같이 같이 솔더링 공정을 셀간 부분(SP)에만 수행하여 예비 고정한 이후에 중첩 부분(OP)은 라미네이션 공정에 의하여 고정하여 제1 태양 전지(10a)의 제2 연장 배선(26)과 제2 태양 전지(10b)의 제1 연장 배선(24)의 예비 고정 또는 가고정을 위한 공정의 공정 시간, 공정 온도 등을 낮출 수 있다. 이에 대해서는 추후에 좀더 상세하게 설명한다.
일 예로, 본 실시예에서 연결 부분(CP)의 면적이 3 내지 16.5 mm2(일 예로, 6 내지 16.5 mm2)일 수 있다. 이는 제1 연장 배선(24)의 길이(L1)와 제2 연장 배선(26)의 길이(L2), 그리고 폭 방향에서 제1 연장 배선(24)과 제2 연장 배선(26)의 중첩 폭 등을 모두 고려하여 제1 연장 배선(24)과 제2 연장 배선(26)의 연결 특성을 최대화하고 재료 비용을 절감할 수 있는 길이로 한정된 것이다. 또는, 중첩 부분(OP)의 길이(L11)가 1 내지 8mm(예를 들어, 2mm 내지 7mm, 일 예로, 4mm 이상)일 수 있다. 이는 중첩 부분(OP)에 의한 구조적 안정성 향상 효과를 최대화하기 위함이다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 연결 부분(CP)의 면적, 중첩 부분(OP)의 길이(L11) 등이 다양하게 변형될 수 있다.
이와 유사하게, 제1 태양 전지(10a)의 제1 측(S1)에서 제1 태양 전지(10a)의 제1 연장 배선(24)과 제1 태양 전지(10a)의 제1 측(S1)에 인접한 제1 측 태양 전지(즉, 또 다른 제2 태양 전지(10b) 또는 제1 단부 태양 전지(101))의 제1 연장 배선(24)이 서로 물리적 및 전기적으로 연결된다. 상술한 제1 태양 전지(10a)의 제2 연장 배선(26)과 제2 태양 전지(10b)의 제1 연장 배선(24)의 연결 구조가 또 다른 제2 태양 전지(10b)의 제2 연장 배선(26)과 제1 태양 전지(10b)의 제1 연장 배선(24)의 연결 구조에 그대로 적용될 수 있다.
제1 단부 태양 전지(101)는 일 예로 제2 태양 전지(10b)와 동일한 제1 및 제2 전극(142, 144) 및 제1 및 제2 연장 배선(242, 262)의 배치를 가지되, 제1 버스바 배선(28a)에 연결되는 제1 연장 배선(242)의 제1 외측 부분(242a)이 제1 버스바 배선(28a)과의 연결에 적합한 길이를 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 버스바 배선(28a)에 연결되는 제1 연장 배선(242)의 제1 외측 부분(242a)이 제2 태양 전지(10b)의 제1 연장 배선(24)의 제1 외측 부분(24a)의 길이와 같거나 그보다 크거나 작을 수 있다. 제2 태양 전지(10b)의 제1 외측 부분(24a)이 상대적으로 긴 길이(L1)를 가지기 때문이다. 일 예로, 제1 버스바 배선(28a)에 연결되는 제1 연장 배선(242)의 제1 외측 부분(242a)이 제2 태양 전지(10b)의 제1 연장 배선(24)의 제1 외측 부분(242a)의 길이(L1)와 같으면, 제2 태양 전지(10b)를 그대로 제1 단부 태양 전지(101)로 사용할 수 있어 태양 전지(10)의 제조 공정을 단순화할 수 있다.
그리고 제2 단부 태양 전지(102)는 일 예로 제1 태양 전지(10a)와 동일한 제1 및 제2 전극(142, 144) 및 제1 및 제2 연장 배선(242, 262)의 배치를 가지되, 제2 버스바 배선(28b)에 연결되는 제2 연장 배선(262)의 제2 외측 부분(262a)이 버스바 배선(28a)과의 연결에 적합한 길이를 가질 수 있다. 예를 들어, 제2 버스바 배선(28a)에 연결되는 제2 연장 배선(26)의 제2 외측 부분(262a)이 제1 태양 전지(10a)의 제2 연장 배선(26)의 제2 외측 부분(26a)의 길이보다 클 수 있다. 이는 제1 태양 전지(10a)의 제2 외측 부분(26a)이 상대적으로 작은 길이(L2)를 가지는 것을 고려한 것이다. 일 예로, 제2 버스바 배선(28b)에 연결되는 제2 연장 배선(262)의 제2 외측 부분(262a)의 길이가 제1 태양 전지(10a) 또는 제2 단부 태양 전지(102)에서 제1 연장 배선(24)의 제1 외측 부분(24a)의 길이(L1)와 같으면, 구조적 안정성을 향상하고 동일한 길이를 가지는 배선을 제2 연장 배선(262)으로 적용하여 제2 단부 태양 전지(102)를 형성할 수 있어 제조 공정을 단순화할 수 있다.
그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 제1 및 제2 버스바 배선(28a, 28b)에 연결되는 제1 및 제2 단부 태양 전지(101, 102)의 제1 또는 제2 외측 부분(242a, 262a)의 길이가 다양하게 변화될 수 있다.
상술한 바와 같이 이웃한 태양 전지(10), 즉, 제1 단부 태양 전지(101)와 제1 태양 전지(10a), 제1 태양 전지(10a)와 제2 태양 전지(10b), 제2 태양 전지(10b)와 제1 태양 전지(10a), 제1 태양 전지(10a)와 제2 단부 태양 전지(102)의 연결 구조가 반복되어 태양 전지 스트링(S)을 구성할 수 있다. 이에 따라 이웃한 두 개의 태양 전지(10) 중에서 일 태양 전지(10)의 제2 외측 부분(26a) 위에 다른 태양 전지(20)의 제1 외측 부분(24a)을 겹쳐 연결 부분(CP)(특히, 중첩 부분(OP))을 형성하는 공정을 반복하여 수행하여 제1 연장 배선(24)과 제2 연장 배선(26)을 안정적으로 연결할 수 있다. 이에 따라 태양 전지 스트링(S)을 간단한 제조 공정으로 형성할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 제1 태양 전지(10a), 제2 태양 전지(10b), 제1 단부 태양 전지(101), 제2 단부 태양 전지(102)의 배치 등이 다양하게 변형될 수 있다.
이때, 본 실시예에서는 제1 및 제2 연장 배선(24, 26)(또는 제1 및 제2 배선(22a, 22b))이 버스바 배선(28)과 서로 다른 물질, 서로 다른 용융점, 서로 다른 항복 강도 등을 가질 수 있다. 본 실시예에서 제1 및 제2 연장 배선(24, 26) 사이의 연결 공정과, 제1 또는 제2 연장 배선(24, 26)과 버스바 배선(28)의 연결 공정에 차이가 있을 수 있기 때문이다. 좀더 구체적으로, 제1 연장 배선(24)과 제2 연장 배선(26)은 예비 고정 또는 가고정을 통하여 연결한 후에 라미네이션 공정에서 실질적으로 고정하고, 제1 또는 제2 연장 배선(24, 26)(특히, 제1 또는 제2 연장 배선(242, 262))과 버스바 배선(28)은 라미네이션 공정 이전에 솔더링 공정에 의하여 고정하기 때문이다.
본 실시예에서 제1 또는 제2 연장 배선(24, 26) 또는 버스바 배선(28)이 각기 도전성 물질(일 예로, 금속 물질)을 포함할 수 있다. 일 예로, 제1 또는 제2 연장 배선(24, 26) 또는 버스바 배선(28)이 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu) 또는 알루미늄(Al) 중 어느 하나를 포함하여 도전성을 가지는 코어(CA)와, 코어(CA)의 표면 위에 위치하며 주석(Sn) 또는 이를 포함하는 합금을 포함하는 도전성 코팅층(일 예로, 솔더층)(SA)을 포함할 수 있다.
일 예로, 제1 또는 제2 연장 배선(24, 26) 또는 버스바 배선(28)의 ㅋㅋ(CA)가 구리(Cu)로 형성되어 재료 비용을 절감하고 우수한 전기 전도도를 가질 수 있다.
그리고 제1 또는 제2 연장 배선(24, 26)의 용융점이 버스바 배선(28)의 용융점보다 낮을 수 있다. 본 명세서에서 제1 또는 제2 연장 배선(24, 26)의 용융점이 제1 또는 제2 연장 배선(24, 26)의 도전성 코팅층(SA)의 용융점을 의미할 수 있고, 버스바 배선(28)의 용융점이 버스바 배선(28)의 도전성 코팅층(SA)의 용융점을 의미할 수 있다. 일 예로, 제1 또는 제2 연장 배선(24, 26)의 용융점이 120도씨 내지 150도씨일 수 있고, 버스바 배선(28)의 용융점이 150도씨 내지 180도씨(150도씨 초과, 180도씨 미만)일 수 있다. 또는, 제1 또는 제2 연장 배선(24, 26)의 도전성 코팅층(SA)이 주석-비스무스 합금(SnBi)을 포함하고, 버스바 배선(28)이 도전성 코팅층(SA)이 주석-납 합금(SnPb)를 포함할 수 있다. 이러한 용융점, 물질 등은 실시예에서는 제1 및 제2 연장 배선(24, 26) 사이의 연결 공정과, 제1 또는 제2 연장 배선(24, 26)과 버스바 배선(28)의 연결 공정을 고려한 것이다. 그러나 본 발명이 이에 한정된 것은 아니며 다양한 변형이 가능하다.
그리고 제1 연장 배선(24)과 제2 연장 배선(26)은 중첩 부분(OP)이 구비되는 것을 고려하여 상대적으로 높은 항복 강도를 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 또는 제2 연장 배선(24, 26)의 항복 강도가 80 내지 170 MPa(좀더 구체적으로, 110Ma 이상, 일 예로, 130 MPa 이상)일 수 있다. 이를 위하여 제1 또는 제2 연장 배선(24, 26)을 태양 전지(10)에 부착하기 전에 제1 또는 제2 연장 배선(24, 26)의 항복 강도를 증가시키는 공정을 추가로 수행할 수 있다. 이에 대해서는 추후에 태양 전지 패널(100)의 제조 방법에서 좀더 상세하게 설명한다. 즉, 제1 연장 배선(24)이 이웃한 태양 전지(10)의 일부에 중첩되는 중첩 부분(OP)이 구비되므로, 상대적으로 높은 항복 강도를 가져야 태양 전지(10)의 변형을 최소화할 수 있고 중첩 부분(OP)에서 제2 연장 배선(26) 위에 위치한 제1 연장 배선(24)의 들뜸 현상을 방지할 수 있다.
그리고 버스바 배선(28)의 항복 강도가 제1 또는 제2 연장 배선(24, 26)의 항복 강도와 같거나 그보다 낮을 수 있다. 특히, 버스바 배선(28)의 항복 강도가 제1 또는 제2 연장 배선(24, 26)의 항복 강도보다 낮을 수 있다. 예를 들어, 버스바 배선(28)의 항복 강도가 70 내지 120 MPa일 수 있다. 버스바 배선(28)은 태양 전지(10)에 직접 연결되는 배선이 아니므로 별도로 항복 강도를 증가시키는 공정을 추가하지 않거나 항복 강도를 증가시키는 정도를 크게 하지 않을 수 있기 때문이다. 버스바 배선(28)의 항복 강도를 상대적으로 낮게 하여 솔더링 공정에 의하여 쉽게 제1 또는 제2 연장 배선(24, 26)(즉, 제1 또는 제2 연장 배선(24, 26))과 쉽게 연결되도록 할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 버스바 배선(28)의 항복 강도가 제1 또는 제2 연장 배선(24, 26)의 항복 강도보다 높을 수 있다. 그 외의 다양한 변형이 가능하다.
본 실시예에 의하면, 각 태양 전지(10)에 대응하며 서로 다른 길이(L1, L2)를 구비하는 제1 및 제2 연장 배선(24, 26)을 구비하여 연결 부분(CP)의 면적(특히, 중첩 부분(OP))의 면적을 충분하게 확보하여 연결 특성을 향상하고 구조적 안정성을 향상할 수 있다. 이때, 제1 및 제2 연장 배선(24, 26)이 서로 평행하게 연장되어 직접 연결되어 이와 교차하는 배선을 구비하지 않는 간단한 구조를 가져 재료 비용을 절감하고 공정을 단순화할 수 있다. 이에 따라 태양 전지 패널(100)의 신뢰성 및 생산성을 향상할 수 있다.
상술한 태양 전지 패널(100)의 제조 방법을, 도 1 내지 도 6과 함께, 도 7을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 패널(100)의 제조 방법을 도시한 흐름도이다.
먼저, 태양 전지 제조 단계(ST10)에서는, 도 2에 도시한 바와 같은 복수의 태양 전지(10)를 제조한다. 태양 전지(10)의 제조 공정으로는 알려진 다양한 공정이 적용될 수 있다. 그리고 정해진 패턴에 따라 연결 부재(32) 및 절연 부재(34)를 형성한다. 태양 전지(10)의 제조, 연결 부재(32) 및 절연 부재(34)의 형성 공정으로는 알려진 다양한 공정이 적용될 수 있다.
이어서, 배선재 준비 단계(ST20)에서는, 태양 전지(10)에 부착될 배선재(22)를 준비한다. 본 실시예에서 배선재 준비 단계(ST20)는 배선재(22)의 항복 강도를 증가시키는 항복 강도 증가 공정을 포함할 수 있다. 여기서, 항복 강도 증가 공정은 각 태양 전지(10)에 대응하여 부착될 제1 및 제2 연장 배선(24, 26)이 상대적으로 높은 항복 강도를 가지도록 하기 위한 처리하는 공정이다. 이와 같이 제1 및 제2 연장 배선(24, 26)이 상대적으로 높은 항복 강도를 가져야 태양 전지(10)의 변형을 최소화할 수 있고 중첩 부분(OP)에서 제2 연장 배선(26) 위에 위치한 제1 연장 배선(24)의 들뜸 현상을 방지할 수 있다.
여기서, 항복 강도 증가 공정은 다양한 방법에 의하여 수행될 수 있는데, 예를 들어, 스풀(spool)에 권선된 베이스 배선을 푸는 공정에서 인장하는 것에 의하여 항복 강도를 증가하는 것에 의하여 수행될 수 있다. 이때, 제1 및 제2 연장 배선(24, 26)이 원하는 형상, 패턴 등을 가지도록 가공될 수도 있다. 그리고 항복 강도 증가 공정 후에 일정한 길이로 절단되어 원하는 항복 강도 및 원하는 길이를 가지는 제1 및 제2 연장 배선(24, 26)을 제조할 수 있다. 이와 같이 베이스 배선을 푸는 공정에서 베이스 배선을 인장하는 것에 의하여 항복 강도 증가 공정을 수행하면, 별도의 공정 추가 없이 항복 강도를 증가시킬 수 있어 공정을 단순화할 수 있다.
예를 들어, 베이스 배선의 항복 강도가 50 내지 120 MPa일 수 있고, 항복 강도 증가 공정을 수행한 제1 및 제2 연장 배선(24, 26)의 항복 강도가 80 내지 170 MPa일 수 있다. 일 예로, 항복 강도 증가 공정에서 항복 강도를 10 내지 100 MPa(예를 들어, 20 내지 50 MPa)만큼 증가할 수 있다. 항복 강도 증가 공정에서 항복 강도가 100 MPa (예를 들어, 50 MPa)를 초과하면, 공정이 어려워지며 항복 강도 이외의 다른 특성이 저하되어 신뢰성이 저하될 수 있다.
이어서, 배선재 부착 단계(ST30)에서는, 각 태양 전지(10)에 대응하는 제1 연장 배선(24) 및 제2 연장 배선(26)을 연결 부재(32)를 이용하여 부착한다. 이때, 각 태양 전지(10)에 대응하는 제1 연장 배선(24) 및 제2 연장 배선(26)의 배치, 길이 등은 제1 태양 전지(10a), 제2 태양 전지(10b), 제1 단부 태양 전지(101), 제2 단부 태양 전지(102)에서의 배치, 길이 등을 고려하여 부착될 수 있다. 즉, 복수의 태양 전지(10) 위에 배선재(22)를 부착하되, 제1 태양 전지(10a), 제2 태양 전지(10b), 제1 단부 태양 전지(101), 제2 단부 태양 전지(102)에 대응하도록 제1 연장 배선(24) 및 제2 연장 배선(26)의 배치, 길이 등을 서로 다르게 하여 부착할 수 있다.
그리고 각 태양 전지(10) 위에 배선재(22)를 부착한 이후에 좀더 안정적인 고정을 위하여 태양 전지(10)의 후면 위에서 태양 전지(10) 및 배선재(22)를 덮는 셀내 고정 부재를 더 위치시킬 수 있다. 여기서, 셀내 고정 부재는 다양한 물질 또는 형태를 가질 수 있는데, 예를 들어, 접착 물질 또는 점착 물질을 포함하는 절연성 테이프로 구성될 수 있다. 일 예로, 셀내 고정 부재는 태양 전지(10) 및 배선재(22)의 일부를 덮도록 제1 방향에서 일정한 폭을 가지면서 제2 방향으로 길게 이어지는 형상을 가질 수 있다. 셀내 고정 부재로는 도 8 및 도 9를 참조하여 설명한 고정 부재(29)가 그대로 적용될 수 있으므로, 상세한 설명을 생략한다.
이어서, 태양 전지 배열 단계(ST40)에서는 회전 투입 공정을 포함하여 복수의 태양 전지(10)를 원하는 순서로 배열할 수 있다. 즉, 배선재(22)가 부착된 복수의 태양 전지(10)의 일부를 그대로 투입하고 다른 일부를 180도 회전하여 투입하여 태양 전지 스트링(S)의 배열을 구성할 수 있다.
예를 들어, 제1 단부 태양 전지(101)를 180도 회전하여 투입할 수 있다. 그리고 제1 태양 전지(10a)를 그대로 투입하고 제2 태양 전지(10b)를 180도 회전하여 투입하는 공정을 복수 횟수로 반복할 수 있다. 그리고 제2 단부 태양 전지(120)를 그대로 투입할 수 있다. 이에 의하여 태양 전지 스트링(S)을 구성하는 태양 전지(10)의 배열을 완료할 수 있다.
이때, 서로 이웃한 두 개의 태양 전지(10)에서 먼저 투입된 태양 전지(10)의 제2 연장 배선(26) 위에 이후에 투입되는 태양 전지(10)의 제1 연장 배선(24)이 위치하여 연결 부분(CP)를 구성하게 된다. 이때, 이후에 투입되는 태양 전지(10)의 제1 연장 배선(24)이 먼저 투입된 태양 전지(10)에 중첩되도록 배치되어 중첩 부분(OP)를 구비하게 된다.
좀더 구체적으로, 제1 단부 태양 전지(101)의 제2 연장 배선(262)의 후면 위에 제1 태양 전지(10a)의 제1 연장 배선(24)을 위치시킨다. 일 예로, 제1 태양 전지(10a)의 제1 연장 배선(24)이 제1 단부 태양 전지(101) 내에서 제2 연장 배선(26)의 후면 위에 직접 연결되어 중첩 부분(OP)을 형성한 상태로 위치한다.
그리고 제1 태양 전지(10a)의 제2 연장 배선(26)의 후면 위에 제2 태양 전지(10b)의 제1 연장 배선(24)을 위치시킨다. 일 예로, 제2 태양 전지(10b)의 제1 연장 배선(24)이 제1 태양 전지(10a) 내에서 제2 연장 배선(26)의 후면 위에 직접 연결되어 중첩 부분(OP)을 형성한 상태로 위치한다. 그리고 제2 태양 전지(10b)의 제2 연장 배선(26)의 후면 위에 또 다른 제1 태양 전지(10a)의 제1 연장 배선(24)을 위치시킨다. 일 예로, 또 다른 제1 태양 전지(10a)의 제1 연장 배선(24)이 제2 태양 전지(10b) 내에서 제2 연장 배선(26)의 후면 위에 직접 연결되어 중첩 부분(OP)을 형성한 상태로 위치시킨다. 이러한 공정을 반복하여 복수의 제1 태양 전지(10a)와 복수의 제2 태양 전지(10b)를 교번하여 차례로 배열한다.
그리고 제2 태양 전지(10b)의 제2 연장 배선(26)의 후면 위에 제2 단부 태양 전지(102)의 제1 연장 배선(24)을 위치시킨다. 일 예로, 제2 단부 태양 전지(102)의 제1 연장 배선(24)이 제2 태양 전지(10b) 내에서 제2 연장 배선(26)의 후면 위에 직접 연결되어 중첩 부분(OP)을 형성한 상태로 위치시킨다.
이어서, 고정부 형성 단계(ST50)에서는 이웃한 두 개의 태양 전지(10)에 구비된 제1 및 제2 연장 배선(24, 26)을 고정하는 고정부를 형성한다. 여기서, 고정부는 연결 부분(CP)의 적어도 일부를 포함하는 영역에 형성될 수 있다.
본 실시예에서는 고정부가 셀간 부분(SP)에 부분적으로 형성되는 선접합 부분(AP)으로 구성될 수 있다. 선접합 부분(AP)은 열 및 압력을 가하는 솔더링 공정에 의하여 형성될 수 있는데, 좀더 구체적으로, 제1 및 제2 연장 배선(24, 26)을 예비적으로 고정하는 예비 솔더링 공정에 의하여 형성될 수 있다. 본 실시예에서는 서로 이웃하는 태양 전지(10)의 제1 및 제2 연장 배선(24, 26)은 라미네이션 공정에서 접합되므로, 선접합 부분(AP)은 라미네이션 공정 이전까지 제1 및 제2 연장 배선(24, 26)의 틀어짐, 변형 등을 방지하는 역할만을 수행하면 되기 때문이다. 이에 따라 선접합 부분(AP)을 형성하는 예비 솔더링 공정의 온도가 복수의 배선부(20)를 연결하는 솔더링 공정(예를 들어, 제1 또는 제2 연장 배선(242, 262)과 버스바 배선(28)을 연결하는 솔더링 공정)의 온도보다 낮을 수 있다.
일 예로, 예비 솔더링 공정의 온도가 300 내지 400도씨일 수 있고, 복수의 배선부(20)를 연결하는 솔더링 공정(예를 들어, 제1 또는 제2 연장 배선(242, 262)과 버스바 배선(28)을 연결하는 솔더링 공정)의 온도가 400 내지 500도씨(일 예로, 400도씨 초과, 500도씨 이하)일 수 있다. 예비 솔더링 공정의 온도가 상대적으로 낮은 온도를 가지지만 제1 및 제2 연장 배선(24, 26)의 용융점보다 높은 온도를 가지는데, 이는 공정 속도를 높이기 위한 것이다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 변형이 가능하다.
이러한 예비 솔더링 공정은 다양한 방법, 장치 등에 의하여 수행될 수 있는데, 일 예로, 펄스 히터를 이용하여 수행할 수 있다. 즉, 셀간 부분(SP)에 압력을 제공하면서 펄스 히터에 의한 열을 제공하여 선접합 부분(AP)을 형성할 수 있다. 펄스 히터는 승온 속도가 높아 선접합 부분(AP)을 안정적으로 형성할 수 있다. 상술한 바와 같이 선접합 부분(AP)은 다른 부분과 다른 부분과 다른 두께, 표면 거칠기, 또는 형상을 가질 수 있으며, 일 예로, 눌림 자국을 가질 수 있다.
이어서, 버스바 배선 부착 단계(ST60)에서는, 태양 전지 스트링(S)을 제2 방향으로 복수로 배열하고 태양 전지 스트링(S)의 단부들을 버스바 배선(28)으로 교번하여 연결할 수 있다. 일 예로, 하나의 태양 전지 스트링(S)과 제2 방향으로 이웃한 태양 전지 스트링(S)에서는 제2 방향에서 제1 단부 태양 전지(101)와 제2 태양 전지(102)가 번갈아서 위치하도록 배치될 수 있다. 그리고 제1 버스바 배선(28a)은 하나의 태양 전지 스트링(S)의 제1 단부 태양 전지(101)를 제2 방향에서 일측에 위치한 다른 태양 전지 스트링(S)의 제2 단부 태양 전지(102)와 연결하고, 제2 버스바 배선(28b)은 하나의 태양 전지 스트링(S)의 제2 단부 태양 전지(102)를 제2 방향에서 타측에 위치한 또 다른 태양 전지 스트링(S)의 제1 단부 태양 전지(101)와 연결할 수 있다. 좀더 구체적으로, 버스바 배선(28)은 제1 단부 태양 전지(101)의 제1 연장 배선(242)과 제2 단부 태양 전지(102)의 제2 연장 배선(262)에 교차하는 제2 방향으로 연장되어 이들과 중첩되는 부분에서의 솔더링 공정에 의하여 고정될 수 있다. 이에 의하여 직렬로 연결된 복수의 태양 전지 스트링(S)을 형성할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 변형이 가능하다.
본 실시예에서 버스바 배선(28)에는 항복 강도 증가 공정을 수행하지 않거나, 항복 강도 증가 공정을 수행하더라도 제1 및 제2 연장 배선(24, 26)과 같거나 그보다 낮은 항복 강도를 가지도록 할 수 있다. 태양 전지(10)에 직접 연결되는 부분이 아니므로 상대적으로 쉽게 변형되어 버스바 배선(28)의 박리 등을 방지할 수 있다.
그리고 버스바 배선 부착 단계(ST60)는 솔더링 공정에 의하여 수행될 수 있다. 앞서 언급한 바와 같이, 선접합 부분(AP)을 형성하는 예비 솔더링 공정의 온도가 버스바 배선 부착 단계(ST60)를 수행하는 솔더링 공정의 온도보다 낮을 수 있고, 버스바 배선 부착 단계(ST60)를 수행하는 솔더링 공정의 온도가 400 내지 500도씨(일 예로, 400도씨 초과, 500도씨 이하)일 수 있다. 이에 의하여 버스바 배선(28)과 제1 및 제2 연장 배선(24, 26)이 서로 중첩되는 부분에서 완전하게 솔더링될 수 있다.
버스바 배선 부착 단계(ST60)에 의하여 제1 또는 제2 연장 배선(24, 26)과 버스바 배선(28)에 다른 부분과 다른 부분과 다른 두께, 표면 거칠기, 또는 형상을 가지는 접합 부분이 형성될 수 있다. 접합 부분은 선접합 부분(AP)과 유사한 특성을 가질 수 있다.
예를 들어, 접합 부분은 그 외의 다른 부분과 다른 두께, 표면 거칠기, 또는 형상을 가지는 부분일 수 있다. 특히, 접합 부분의 도전성 코팅층(SA)의 외부측 부분이 다른 부분의 도전성 코팅층(SA)의 외부측 부분과 다른 두께, 표면 거칠기, 또는 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 접합 부분의 도전성 코팅층(SA)의 외부측 부분이 다른 부분의 도전성 코팅층(SA)의 외부측 부분보다 얇은 두께를 가지거나, 접합 부분의 도전성 코팅층(SA)의 외부측 부분이 다른 부분의 도전성 코팅층(SA)의 외부측 부분보다 큰 표면 거칠기를 가지거나, 또는 접합 부분의 도전성 코팅층(SA)의 외부측 부분이 다른 부분의 도전성 코팅층(SA)의 외부측 부분보다 불규칙한 형상 또는 불규칙한 표면을 가질 수 있다. 이는 라미네이션 공정 이전에 솔더링 공정에 의하여 가해진 압력에 의하여 형성된 된 것으로서 일종의 눌림 자국으로 볼 수 있다.
이어서, 라미네이션 단계(ST70)에서는, 열과 압력에 의하여 제1 커버 부재(42), 제1 밀봉재(30a), 버스바 배선(28)에 의하여 연결된 복수의 태양 전지 스트링(S), 제2 밀봉재(30b), 제2 커버 부재(44)를 일체화하여 태양 전지 패널(100)을 제조할 수 있다.
좀더 구체적으로, 라미네이션 장치의 작업대 위에 제1 커버 부재(110), 제1 밀봉재(30a), 버스바 배선(28)에 의하여 연결된 복수의 태양 전지 스트링(S), 제2 밀봉재(30b), 제2 커버 부재(44)를 차례로 위치시켜 적층 구조체를 형성한다. 일 예로, 유리 기판으로 구성되는 제1 커버 부재(42)를 라미네이션 장치의 작업대 쪽에 위치시켜 그 위에 제1 밀봉재(30a), 버스바 배선(28)에 의하여 연결된 복수의 태양 전지 스트링(S), 제2 밀봉재(30b), 제2 커버 부재(44) 등을 차례로 위치시킬 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 변형이 가능하다. 이어서, 적층 구조체에 열과 압력을 가하는 라미네이션 공정을 수행한다. 그러면, 제1 밀봉재(30a) 및 제2 밀봉재(30b)가 용융된 후에 경화되어 압력에 의하여 압착되어 제1 커버 부재(42)와 제2 커버 부재(44)의 사이 공간을 밀봉재(30)가 완전히 채울 수 있다. 이에 의하여 밀봉재(30)에 의하여 제1 커버 부재(42)와 제2 커버 부재(44)의 사이 공간이 완전히 채워지면서 버스바 배선(28)에 의하여 연결된 복수의 태양 전지 스트링(S)가 밀봉될 수 있다. 이에 의하여 원하는 형상을 가지는 태양 전지 패널(100)이 제조된다.
라미네이션 공정은 제1 및 제2 밀봉재(30a, 30b)를 용융할 수 있는 온도로 수행될 수 있는데, 예를 들어, 160 내지 180도씨에서 수행될 수 있다. 본 실시예에서는 제1 또는 제2 연장 배선(24, 26)의 용융점이 라미네이션 공정의 온도보다 낮을 수 있고, 일 예로, 120도씨 내지 150도씨일 수 있다. 이에 따라 제1 및 제2 연장 배선(24, 26)의 연결 부분(CP)에서 전체적으로 도전성 코팅층(SA)이 용융되어 서로 접합될 수 있다. 이에 따라 라미네이션 공정 이전에는 제1 및 제2 연장 배선(24, 26)의 중첩 부분(CP)을 전체적으로 솔더링하는 공정이 필요하지 않아 예비 고정 또는 가고정을 위한 솔더링 공정 등으로 구성되는 예비적으로 수행하는 고정부(선접합 부분(AP) 또는 고정 부재(도 9의 참조부호 29))으로만 예비 고정할 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 라미네이션 공정의 온도보다 낮은 용융점을 가지는 제1 및 제2 연장 배선(24, 26)의 도전성 코팅층(SA)가 라미네이션 공정에서 전체적으로 용융되므로, 라미네이션 공정 이후에 선접합 부분(AP)은 없어지거나 잔존하여도 다른 부분과의 형태 차이가 크지 않을 수 있다. 그리고 선접합 부분(AP)에서 제1 및 제2 연장 배선(24, 26)의 도전성 코팅층(SA)이 서로 접하는 부분이 함께 전체적으로 용융되므로, 도 6의 확대원에 도시한 바와 같이, 제1 및 제2 연장 배선(24, 26)의 도전성 코팅층(SA)이 일체화되어 이들 사이에 경계가 구비되지 않는다. 반면, 상대적으로 높은 용융점을 가지는 버스바 배선(28)의 도전성 코팅층(SA)은 라미네이션 공정에서 용융되지 않으므로, 라미네이션 공정 이후에도 버스바 배선(28)의 도전성 코팅층(SA)에 형성된 접합 부분 또는 눌림 자국은 그대로 잔존하거나, 선접합 부분(AP)에 비하여 다른 부분과의 형태 차이가 더 클 수 있다. 그리고 버스바 배선(28)의 도전성 코팅층(SA)의 도전성 코팅층(SA)과 제1 또는 제2 연장 배선(24, 26)의 도전성 코팅층(SA)은 서로 다른 물질로 구성되므로, 라미네이션 공정 이후에 버스바 배선(28)의 도전성 코팅층(SA)과 제1 또는 제2 연장 배선(24, 26)의 도전성 코팅층(SA) 사이에 경계면이 그대로 존재하게 된다.
본 실시예에 따른 제조 방법에 의하면, 복수의 태양 전지(10)를 형성하고 이의 일부는 그대로 투입하고 이의 다른 일부를 회전하여 투입하여 원하는 태양 전지(10) 및 배선부(20)의 구조 및 배열을 가지는 태양 전지 패널(100)을 간단한 공정으로 제조할 수 있다. 그리고 평행하게 연장된 제1 및 제2 연장 배선(24, 26)이 중첩 부분(CP)을 가지도록 서로 연결하여 라미네이션 공정 이전에는 예비 고정을 위한 고정부만을 형성하면 되므로, 공정을 더욱 단순화할 수 있다. 또한, 배선재 준비 단계(ST20)에서 항복 강도 증가 공정을 수행하여 제1 및 제2 연장 배선(24, 26)이 원하는 특성을 가지도록 할 수 있다. 이에 따라 우수한 신뢰성을 가지는 태양 전지 패널(100)을 간단한 공정으로 제조할 수 있다.
상술한 설명에서는 배선재 부착 단계(ST30) 이후에 수행되는 태양 전지 배열 단계(ST40)가 회전 공정을 포함하는 것으로 설명하였다. 그러나 다른 공정에서 회전 공정을 수행할 수 있다. 예를 들어, 배선재 부착 단계(ST30) 이전에 일부 태양 전지(10)의 회전 공정을 먼저 수행한 이후에 배선재(22)를 부착할 수도 있다. 그 외의 다양한 변형이 가능하다.
그리고 본 실시예에서는 태양 전지 배열 단계(ST40) 이후에 고정부 형성 단계(ST50)를 수행한다. 이때, 태양 전지 배열 단계(ST40)에서 태양 전지 스트링(S)에 해당되는 복수의 태양 전지(10)를 모두 배열한 이후에 고정부 형성 단계(ST50)를 수행할 수도 있다. 또는, 태양 전지 배열 단계(ST40)에서 태양 전지 스트링(S)에 해당되는 복수의 태양 전지(10)를 배열하는 공정 중에 고정부 형성 단계(ST50)를 함께 수행하는 것도 가능하다. 즉, 두 개의 태양 전지(10)의 제1 및 제2 연장 배선(24, 26)을 겹친 후에 해당 제1 및 제2 연장 배선(24, 26)의 고정부를 형성하는 공정을 수행하고 이를 반복 수행할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지 패널 및 이의 제조 방법을 상세하게 설명한다. 상술한 설명과 동일 또는 극히 유사한 부분에 대해서는 상세한 설명을 생략하고 서로 다른 부분에 대해서만 상세하게 설명한다. 그리고 상술한 실시예 또는 이를 변형한 예와 아래의 실시예 또는 이를 변형한 예들을 서로 결합한 것 또한 본 발명의 범위에 속한다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지 패널에 포함되는 제1 및 제2 태양 전지를 도시한 평면도이고, 도 9는 도 8의 IX-IX 선에 대응하는 태양 전지 패널의 단면도이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 본 실시예에서는 제1 태양 전지(10a)의 제2 연장 배선(26)과 제2 태양 전지(10b)의 제1 연장 배선(24)을 고정하는 고정부가 연결 부분의 적어도 일부를 덮는 고정 부재(29)를 포함할 수 있다.
이때, 고정 부재(29)는 제1 및 제2 연장 배선(24, 26) 및 제1 및/또는 제2 태양 전지(10a, 10b)를 고정할 수 있는 다양한 물질을 포함할 수 있다. 일 예로, 고정 부재(29)는, 베이스 부재(29a)와, 베이스 부재(29a)의 일면에 위치하며 배선부(20)에 연결되는 부착층(29b)을 포함하는, 절연성 테이프로 구성될 수 있다. 이와 같이 고정 부재(29)가 테이프로 구성되면 테이프를 부착하는 단순한 공정에 의하여 고정 부재(29)를 원하는 위치에 고정시킬 수 있다.
베이스 부재(29a)는 고정 부재(29)의 강도를 높이는 역할을 할 수 있다. 일 예로, 베이스 부재(29a)를 수지를 주성분으로 할 수 있는데, 예를 들어, 폴리에틸렌(polyethylene, PE), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET) 등을 포함할 수 있다.
그리고 부착층(29b)은 접착 물질 또는 점착 물질을 포함하여 배선재(22)에 접착 또는 점착에 의하여 고정될 수 있다. 여기서, 접착(adhesion)이라 함은 두 개의 층이 물리적으로 완벽하게 부착되어 두 개의 층을 분리할 때 적어도 하나의 층이 손상되는 것을 의미할 수 있고, 점착(cohesion)이라 함은 상온에서 일정한 물리적 힘에 의해 두 개의 층이 서로 손상 없이 서로 부착되거나 분리될 수 있도록 고정된 것을 의미한다. 부착층(29b)이 접착 물질을 포함하면 좀더 우수한 고정 특성을 가질 수 있다. 부착층(29b)이 점착 물질을 포함하면, 고정 부재(29)가 잘못 부착된 경우, 또는 태양 전지(10)의 교체, 수리 시에 쉽게 고정 부재(29)를 분리할 수 있다. 예를 들어, 부착층(29b)은 에폭시(epoxy) 계열, 아크릴(acryl) 계열 또는 실리콘(silicone) 계열의 접착 물질 또는 점착 물질을 포함할 수 있다.
이때, 베이스 부재(29a)의 두께)가 부착층(29b)의 두께와 같거나 그보다 클 수 있다. 이에 의하여 고정 부재(29)의 강도를 향상할 수 있다. 예를 들어, 베이스 부재(29a)의 두께가 100um 이하(일 예로, 50um 내지 70um)일 수 있고, 부착층(29b)의 두께가 100um 이하(일 예로, 10um 내지 30um)일 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 베이스 부재(29a)의 두께 및 부착층(29b)의 두께가 다양한 값을 가질 수 있다.
그리고 고정 부재(29)가 절연성 테이프로 구성되지 않고, 접착 물질 또는 점착 물질을 도포하여 형성될 수도 있다.
본 실시예에서 고정 부재(29)는 제1 태양 전지(10a) 및/또는 제2 태양 전지(10b)의 후면 위에서 제1 및 제2 연장 배선(24, 26)의 연결 부분(CP)(특히, 중첩 부분(OP)을 덮도록 형성될 수 있다. 일 예로, 고정 부재(29)가 제1 태양 전지(10a) 및/또는 제2 태양 전지(10b)의 후면 위에서 제1 및 제2 연장 배선(24, 26)의 후면에 접착될 수 있다. 그러면, 고정 구조를 단순화할 수 있다.
일 예로, 고정 부재(29)가 도 8에 도시한 바와 같이 제1 및 제2 연장 배선(24, 26)의 연장 방향과 교차(일 예로, 직교)하는 방향으로 길게 이어지면서 제1 및 제2 태양 전지(10a, 10b)에 모두 걸쳐서 형성될 수 있다. 이와 같은 경우에는 제1 및 제2 연장 배선(24, 26)을 안정적으로 고정할 수 있다.
그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 일 변형예로, 도 10에 도시한 바와 같이, 제1 및 제2 태양 전지(10a, 10b) 중에서 해당 제1 및 제2 연장 배선(24, 26)의 중첩 부분(OP)이 위치한 제1 태양 전지(10a)에 대응하도록 고정 부재(29)가 구비될 수도 있다. 그리고 고정 부재(29)의 평면 형상 또한 다양하게 변형이 가능하다. 또한, 도 8 내지 도 10에서는 고정 부재(29)가 제1 및 제2 연장 배선(24, 26)의 후면에 위치한 것을 예시하였으나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 고정 부재(29)가 제1 및 제2 연장 배선(24, 26)의 전면에 위치하거나, 전면 및 후면에 모두 위치할 수도 있다. 고정 부재(29)가 제1 및 제2 연장 배선(24, 26)의 전면에 위치하는 경우에는 일정한 색상을 가져 태양 전지 패널(100)의 외관 향상에 기여하도록 할 수 있다. 예를 들어, 고정 부재(29)가 제1 및 제2 태양 전지(10a, 10b) 사이의 셀간 영역에 대응하는 형상을 가지면서 불투명한 색상, 태양 전지(10)와 유사한 색상을 가져 태양 전지(10)의 경계면이 잘 인식되지 않도록 하는 쉴드 부재로 구성될 수 있다. 그 외의 다양한 변형이 가능하다.
상술한 설명은 제1 및 제2 태양 전지(10a, 10b)를 기준으로 하였으나 상술한 설명은 제1 및 제2 단부 태양 전지를 포함하는 복수의 태양 전지(10)에서 서로 이웃하는 두 개의 태양 전지에 적용될 수 있다.
상술한 제1 및 제2 태양 전지(10a, 10b)를 포함하는 태양 전지 패널(100)의 제조 방법에서, 고정부 형성 단계(ST50)는, 제1 및/또는 제2 태양 전지(10a, 10b), 그리고 제1 및 제2 연장 배선(24, 26) 위에 고정 부재(29)를 부착하는 것에 의하여 수행될 수 있다.
이하, 본 발명의 실험예에 의하여 본 발명을 좀더 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명의 실험예는 본 발명을 예시하기 위한 것에 불과하며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
도 2에 도시한 바에 따른 복수의 태양 전지를 제조하고, 각 태양 전지에 절연 부재 및 연결 부재를 형성하고, 300도씨의 온도에서 예비 솔더링 공정을 수행하여 제1 및 제2 연장 부재를 부착하였다. 연결 부분을 구비하도록 이웃한 두 개의 태양 전지의 제1 및 제2 연장 배선을 연결하여 태양 전지 스트링을 형성하고, 450도씨의 온도에서 솔더링 공정을 수행하여 태양 전지 스트링에 버스바 배선을 부착하였다. 제1 커버 부재, 제1 밀봉재, 버스바 배선이 부착된 태양 전지 스트링, 제2 밀봉재 및 제2 커버 부재를 차례로 적층하고 180도씨의 온도에서 압력을 가하는 라미네이션 공정을 수행하여 태양 전지 패널의 제조를 완료한다.
여기서, 제1 및 제2 연장 부재는, 항복 강도가 80 MPa인 베이스 배선에 인장하는 항복 강도 증가 공정을 수행하여 형성되어 항복 강도가 110 MPa였다. 그리고 제1 및 제2 연장 배선이 주석-비스무스 합금을 포함하며 용융점이 120도씨이고 버스바 배선이 주석-납 합금을 포함하며 용융점이 150도씨이었다. 그리고 제1 및 제2 연장 배선의 연결 부분이 일 태양 전지에 중첩되는 중첩 부분을 가지도록 위치하고 중첩 부분의 길이가 3mm였다.
비교예 1
제1 및 제2 연장 배선의 연결 부분이 일 태양 전지에 중첩되는 중첩 부분을 구비하지 않고 이웃한 태양 전지 사이에 이격 영역에만 위치하여 연결 부분이 이격 거리보다 작은 길이를 가진다는 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 태양 전지 패널을 제조하였다.
실시예 1에 따른 태양 전지 패널에 온도 사이클(thermal cycle, TC) 시험을 200회 반복한 후에 태양 전지 패널의 일부를 촬영한 사진 및 전기 루미네선스(electro luminescence, EL) 사진을 각기 도 11 및 도 12에 첨부하고, 실시예 1에 따른 태양 전지 패널에 온도 사이클 시험을 200회 반복한 후에 태양 전지 패널의 일부를 촬영한 사진 및 전기 루미네선스 사진을 각기 도 13 및 도 14에 첨부하였다.
도 11을 참조하면, 실시예 1에 따른 태양 전지 패널에서는 제1 및 제2 연장 배선이 안정적으로 연결된 것을 알 수 있다. 도 12를 참조하면, 실시예 1에 따른 태양 전지 패널에서는 전기 루미네선스 사진에서도 태양 전지 내에 음영이 발생되지 않았으며, 이로부터 온도 사이클 시험 후에도 제1 및 제2 연장 배선의 들뜸 현상이 발생하지 않았음을 알 수 있다. 이와 같이 중첩 부분을 구비하는 실시예 1에서는 제1 및 제2 연장 배선이 안정적으로 연결되며 제1 및 제2 연장 배선의 들뜸 현상이 발생하지 않았으므로 우수한 신뢰성을 가지는 것을 알 수 있다.
반면, 도 13을 참조하면, 비교예 1에 따른 태양 전지 패널에서는 제1 및 제2 연장 배선이 안정적으로 연결되지 않은 부분이 발생한 것을 알 수 있다. 도 14를 참조하면, 비교예 1에 따른 태양 전지 패널에서는 전기 루미네선스 사진에서 태양 전지 내에 다른 부분보다 어둡게 보이는 음영이 발생되지 않았으며, 이로부터 온도 사이클 시험 후에도 제1 및 제2 연장 배선의 들뜸 현상이 발생했음을 알 수 있다. 이와 같이 중첩 부분을 구비하지 않는 비교예 1에서는 제1 및 제2 연장 배선이 안정적으로 연결되지 않거나 제1 및 제2 연장 배선의 들뜸 현상이 발생하여 신뢰성이 저하될 수 있다.
상술한 바에 따른 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 태양 전지 패널
10: 태양 전지
20: 배선부
22: 배선재
24: 제1 연장 배선
26: 제2 연장 배선
28: 버스바 배선
30: 밀봉재
42: 제1 커버 부재
44: 제2 커버 부재

Claims (20)

  1. 서로 전기적으로 연결되는 제1 및 제2 태양 전지를 포함하는 복수의 태양 전지; 및
    상기 복수의 태양 전지를 전기적으로 연결하는 배선부
    를 포함하고,
    상기 배선부는, 상기 복수의 태양 전지 각각에 대응하도록, 제1 방향에서 상기 태양 전지의 제1 측을 지나 외측으로 연장된 제1 외측 부분을 구비하는 제1 연장 배선과, 상기 태양 전지의 상기 제1 측과 반대되는 제2 측을 지나 외측으로 연장된 제2 외측 부분을 구비하는 제2 연장 배선을 포함하고,
    상기 제1 태양 전지의 상기 제2 연장 배선과 상기 제2 태양 전지의 상기 제1 연장 배선이 중첩되어 연결되는 연결 부분을 포함하고,
    상기 연결 부분이 상기 제1 태양 전지의 일부와 중첩하도록 형성되는 중첩 부분을 구비하는 태양 전지 패널.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 태양 전지의 상기 제2 연장 배선과 상기 제2 태양 전지의 상기 제1 연장 배선이 서로 평행하게 연장되어 직접 연결되는 태양 전지 패널.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 태양 전지의 상기 제2 연장 배선은 상기 제2 태양 전지와 이격하여 위치하는 태양 전지 패널.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 연결 부분에서 상기 제1 태양 전지의 상기 제2 연장 배선 위에 상기 제2 태양 전지의 상기 제1 연장 배선이 위치하는 태양 전지 패널.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 외측 부분의 길이가 상기 제1 또는 제2 연장 배선의 폭보다 크거나; 또는
    상기 제2 외측 부분의 길이가 상기 제1 또는 제2 연장 배선의 폭보다 크거나; 또는
    상기 연결 부분의 길이가 상기 제1 또는 제2 연장 배선의 폭보다 크거나; 또는
    상기 제2 외측 부분의 길이가 상기 제2 외측 부분의 외측 단부와 상기 제2 태양 전지 사이의 이격 거리와 같거나 그보다 크거나; 또는
    상기 중첩 부분의 길이가 상기 제1 또는 제2 연장 배선의 폭보다 크거나; 또는
    상기 중첩 부분의 길이가 상기 제2 외측 부분의 길이보다 크거나; 또는
    상기 중첩 부분의 길이가 상기 제1 또는 제2 연장 배선의 내측 단부와 상기 태양 전지의 상기 제2 측 또는 상기 제1 측 사이의 단부 간격과 같거나 그보다 큰 태양 전지 패널.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 중첩 부분이 상기 제1 태양 전지에 구비되는 제1 및 제2 전극 중 적어도 하나와 중첩되도록 위치하는 태양 전지 패널.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 연장 배선과 상기 제2 연장 배선을 고정하도록 상기 연결 부분의 적어도 일부를 포함하여 형성되는 고정부를 구비하는 태양 전지 패널.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 연결 부분이 상기 제1 태양 전지와 상기 제2 태양 전지 사이의 셀간 영역에 위치하는 셀간 부분을 구비할 수 있고,
    상기 고정부가 상기 셀간 부분에 대응하여 부분적으로 형성되며 다른 부분과 다른 두께, 표면 거칠기, 또는 형상을 가지는 선접합 부분으로 구성되는 태양 전지 패널.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 고정부가 상기 연결 부분의 적어도 일부를 덮는 고정 부재를 포함하는 태양 전지 패널.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 고정 부재가 적어도 상기 제1 태양 전지 및 상기 중첩 부분의 적어도 일부를 덮도록 형성되는 절연 테이프로 구성되는 태양 전지 패널.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 연결 부분의 면적이 3 내지 16.5 mm2인 태양 전지 패널.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제1 연장 배선 또는 상기 제2 연장 배선의 항복 강도가 80 내지 170 MPa인 태양 전지 패널.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 태양 전지가 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향에서 복수의 태양 전지 스트링을 구성하고,
    상기 복수의 태양 전지 스트링을 단부에서 상기 제2 방향으로 연결하는 버스바 배선을 더 포함하며,
    상기 제1 연장 배선 또는 상기 제2 연장 배선이 상기 버스바 배선과 다른 물질, 다른 용융점, 또는 다른 항복 강도를 가지는 태양 전지 패널.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 연장 배선 또는 상기 제2 연장 배선의 용융점이 상기 버스바 배선의 용융점보다 높거나; 또는
    상기 제1 연장 배선 또는 상기 제2 연장 배선이 주석-비스무스 합금을 포함하고 상기 버스바 배선이 주석-납 합금을 포함하거나; 또는
    상기 제1 연장 배선 또는 상기 제2 연장 배선의 항복 강도가 상기 버스바 배선의 항복 강도와 같거나 그보다 낮은 태양 전지 패널.
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 서로 전기적으로 연결되는 제1 및 제2 태양 전지를 포함하는 복수의 태양 전지를 제조하는 단계;
    항복 강도를 증가시키는 항복 강도 증가 공정을 포함하여 배선재를 준비하는 단계;
    상기 복수의 태양 전지 각각에 제1 연장 배선 및 제2 연장 배선을 부착하는 단계;
    상기 제1 태양 전지를 그대로 투입하고 상기 제2 태양 전지를 180도 회전하여 투입하고, 상기 제1 태양 전지의 상기 제2 연장 배선 위에서 상기 제1 태양 전지와 일부 중첩하여 중첩 영역을 형성하도록 상기 제2 태양 전지의 상기 제1 연장 배선을 위치시키는 배열 단계;
    태양 전지 스트링을 구성하도록 상기 제1 연장 배선과 상기 제2 연장 배선이 중첩되어 연결되는 연결 부분의 적어도 일부에 고정부를 형성하는 단계; 및
    제1 커버 부재, 제1 밀봉재, 상기 태양 전지 스트링, 제2 밀봉재, 제2 커버 부재를 적층하여 열 및 압력을 가하여 일체화하는 라미네이션 단계;
    를 포함하는 태양 전지 패널의 제조 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 연결 부분이 상기 제1 태양 전지와 상기 제2 태양 전지 사이의 셀간 영역에 위치하는 셀간 부분을 구비할 수 있고,
    상기 고정부를 형성하는 단계에서는 상기 셀간 부분을 부분적으로 솔더링하여 선접합 부분으로 구성되는 상기 고정부를 형성하는 태양 전지 패널의 제조 방법.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 고정부를 형성하는 단계에서는, 상기 고정 부재가 적어도 상기 제1 태양 전지 및 상기 중첩 부분의 적어도 일부 위에 절연 테이프로 구성되는 고정 부재를 부착하는 태양 전지 패널의 제조 방법.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 항복 강도 증가 공정에서는, 항복 강도가 50 내지 120 MPa인 베이스 배선을 푸는 공정에서 인장하여 상기 제1 및 제2 연장 배선이 80 내지 170 MPa의 항복 강도를 가지도록 하는 태양 전지 패널의 제조 방법.
KR1020200052658A 2020-04-29 2020-04-29 태양 전지 패널 및 이의 제조 방법 KR102367612B1 (ko)

Priority Applications (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200052658A KR102367612B1 (ko) 2020-04-29 2020-04-29 태양 전지 패널 및 이의 제조 방법
PCT/KR2020/017185 WO2021221260A1 (ko) 2020-04-29 2020-11-27 태양 전지 패널 및 이의 제조 방법
JP2022565704A JP7446481B2 (ja) 2020-04-29 2020-11-27 太陽電池パネル及びその製造方法
CN202080099639.3A CN115836397A (zh) 2020-04-29 2020-11-27 太阳能电池板及其制造方法
AU2020445474A AU2020445474B2 (en) 2020-04-29 2020-11-27 Solar cell panel and method for manufacturing same
US17/922,241 US20230178670A1 (en) 2020-04-29 2020-11-27 Solar cell panel and method for manufacturing same
EP20933519.9A EP4145541A4 (en) 2020-04-29 2020-11-27 PHOTOVOLTAIC SOLAR PANEL AND ITS MANUFACTURING METHOD
JP2023214870A JP2024037993A (ja) 2020-04-29 2023-12-20 太陽電池パネルの製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200052658A KR102367612B1 (ko) 2020-04-29 2020-04-29 태양 전지 패널 및 이의 제조 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210133705A KR20210133705A (ko) 2021-11-08
KR102367612B1 true KR102367612B1 (ko) 2022-02-24

Family

ID=78332079

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200052658A KR102367612B1 (ko) 2020-04-29 2020-04-29 태양 전지 패널 및 이의 제조 방법

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20230178670A1 (ko)
EP (1) EP4145541A4 (ko)
JP (2) JP7446481B2 (ko)
KR (1) KR102367612B1 (ko)
CN (1) CN115836397A (ko)
AU (1) AU2020445474B2 (ko)
WO (1) WO2021221260A1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022122448A1 (de) 2022-09-05 2024-03-07 Hanwha Q Cells Gmbh Solarmodul-Halbzeug und Verfahren zur Herstellung eines Solarmoduls

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20180053876A1 (en) * 2015-03-25 2018-02-22 Namics Corporation Solar cell module and method for producing same

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2100336A4 (en) * 2006-12-22 2013-04-10 Applied Materials Inc INTERCONNECTION TECHNOLOGIES FOR REAR CONTACT SOLAR CELLS AND MODULES
US8389849B2 (en) 2007-08-09 2013-03-05 Mitsubishi Electric Corporation Solar battery panel
KR20110064969A (ko) 2009-12-09 2011-06-15 엘지전자 주식회사 태양 전지 모듈
DE102010017180A1 (de) * 2010-06-01 2011-12-01 Solarworld Innovations Gmbh Solarzelle, Solarmodul, und Verfahren zum Verdrahten einer Solarzelle, und Kontaktdraht
JP2014179406A (ja) 2013-03-14 2014-09-25 Sharp Corp 太陽電池セル接続体、太陽電池モジュール、配線シートおよび配線シート製造方法
JP6208714B2 (ja) 2014-06-18 2017-10-04 エルジー エレクトロニクス インコーポレイティド 太陽電池モジュール
US9559233B2 (en) 2014-09-25 2017-01-31 Sunpower Corporation Solar cell interconnection
US20160380120A1 (en) 2015-06-26 2016-12-29 Akira Terao Metallization and stringing for back-contact solar cells
KR20170017776A (ko) 2015-08-05 2017-02-15 엘지전자 주식회사 태양 전지 패널용 리본 및 이의 제조 방법, 그리고 태양 전지 패널
KR102298447B1 (ko) * 2017-03-16 2021-09-07 엘지전자 주식회사 태양 전지 모듈

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20180053876A1 (en) * 2015-03-25 2018-02-22 Namics Corporation Solar cell module and method for producing same

Also Published As

Publication number Publication date
AU2020445474B2 (en) 2024-02-15
US20230178670A1 (en) 2023-06-08
EP4145541A1 (en) 2023-03-08
EP4145541A4 (en) 2024-06-05
JP7446481B2 (ja) 2024-03-08
WO2021221260A1 (ko) 2021-11-04
AU2020445474A1 (en) 2022-12-01
JP2024037993A (ja) 2024-03-19
KR20210133705A (ko) 2021-11-08
CN115836397A (zh) 2023-03-21
JP2023523749A (ja) 2023-06-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3142156B1 (en) Solar cell module and method for manufacturing the same
CN110379870B (zh) 太阳能电池模块及其制造方法
JP2024037993A (ja) 太陽電池パネルの製造方法
EP3288086A1 (en) Solar cell module and method for manufacturing the same
US11101397B2 (en) Solar cell panel
KR101909142B1 (ko) 태양 전지 및 이를 포함하는 태양 전지 패널
KR102457928B1 (ko) 태양 전지 패널 및 이의 제조 방법
KR102524021B1 (ko) 정렬이 우수한 태양 전지 모듈 및 그 제조 방법
JP2006278695A (ja) 太陽電池モジュール
KR101890288B1 (ko) 태양 전지 및 이를 포함하는 태양 전지 패널
KR20200051112A (ko) 태양 전지 패널 및 이의 제조 방법
KR102483637B1 (ko) 태양 전지 패널
WO2018142544A1 (ja) 太陽電池モジュールおよび太陽電池モジュールの製造方法
KR102541133B1 (ko) 태양 전지 패널 및 이의 제조 방법
KR101816155B1 (ko) 태양 전지 패널
KR102665568B1 (ko) 태양 전지 패널
KR101816151B1 (ko) 태양 전지 모듈
KR20190049215A (ko) 태양 전지 패널
KR101816180B1 (ko) 태양 전지 모듈
KR20210069438A (ko) 태양 전지 패널 및 이의 제조 방법
KR20190061365A (ko) 태양 전지 패널
KR20190050560A (ko) 태양 전지 패널

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant