KR102407562B1 - 광기전 전지 및 라미네이트 금속화 - Google Patents

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Abstract

광기전 라미네이트가 개시된다. 실시예는 광기전 라미네이트의 전면을 포함하는 실질적으로 투명한 층 상에 제1 봉지재를 배치하는 단계(211)를 포함한다. 실시예는 또한 제1 봉지재 상에 제1 태양 전지를 배치하는 단계(212)를 포함한다. 실시예는 제1 태양 전지 상에 금속 포일을 배치하는 단계(213) - 금속 포일은 제1 태양 전지의 배면과 균일하게 접촉함 - 를 포함한다.

Description

광기전 전지 및 라미네이트 금속화{PHOTOVOLTAIC CELL AND LAMINATE METALLIZATION}
본 명세서에 기술된 주제의 실시예는 일반적으로 태양 전지(solar cell), 광기전 라미네이트(photovoltaic laminate) 및 광기전 모듈(photovoltaic module)을 포함하는 광기전 조립체에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 본 주제의 실시예는 광기전 라미네이트 및 제조 공정에 관한 것이다.
태양 전지는 태양 방사선을 전기 에너지로 변환시키기 위한 잘 알려진 장치이다. 태양 전지는 반도체 처리 기술을 사용하여 반도체 웨이퍼 상에 제조될 수 있다. 광기전 전지 또는 태양 전지는 P-형 및 N-형 확산 영역(diffusion region)을 포함한다. 태양 전지에 충돌하는 태양 방사선은 확산 영역으로 이동하는 전자 및 정공을 생성하고, 그럼으로써 확산 영역들 사이에 전압차를 생성한다. 배면 접점(backside contact) 태양 전지에서, 확산 영역 및 이에 결합된 금속 접촉 핑거(metal contact finger) 둘 모두가 태양 전지의 배면 상에 있다. 접촉 영역 및 접촉 핑거는 외부 전기 회로가 태양 전지에 결합되고 그것에 의해 전력을 공급받도록 허용한다. 태양 전지는 다양한 공정 및 봉지재 재료(encapsulant material)를 사용하여 광기전 라미네이트로 패키징될 수 있으며, 여기서 광기전 라미네이트는 광기전 모듈로 추가로 패키징될 수 있다. 하나 이상의 실시예가 광기전 전지 또는 태양 전지 및 광기전 라미네이트 제조 공정과 관련된다.
광기전 라미네이트가 개시된다. 광기전 라미네이트는 실질적으로 투명한 층, 실질적으로 투명한 층 상의 제1 봉지재 층, 태양 전지 및 태양 전지 상의 금속 포일(metal foil)을 포함할 수 있다. 실시예는 금속 포일을 제1 태양 전지에 결합하는 금속 접합부를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 금속 접합부는 금속 접촉 영역을 포함할 수 있다. 실시예는 또한 금속 포일 상의 배킹 재료(backing material) 및 배킹 재료 상의 배면 층(back layer)을 포함할 수 있다.
광기전 라미네이트를 위한 금속화(metallization)를 위한 방법이 개시된다. 본 방법은 실질적으로 투명한 층 상에 제1 봉지재를 배치하는 단계를 포함할 수 있다. 본 방법은 또한 제1 봉지재 상에 제1 태양 전지를 배치하는 단계를 포함할 수 있다. 본 방법은 제1 태양 전지 상에 금속 포일을 배치하는 단계 - 금속 포일은 제1 태양 전지와 균일하게 접촉함 -, 및 금속 포일을 제1 태양 전지에 결합하는 금속 접합부를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 본 방법은 금속 포일 상에 배킹 재료를 배치하는 단계, 배킹 재료 상에 배면 층을 형성하는 단계, 및 실질적으로 투명한 층, 제1 봉지재, 제1 태양 전지, 금속 포일, 배킹 재료 및 배면 층을 접합하여 광기전 라미네이트를 형성하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
광기전 라미네이트의 금속화를 위한 다른 방법이 개시된다. 본 방법은 수용 매체 상에 금속 포일을 배치하는 단계를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 수용 매체는 실질적으로 투명한 층, 희생 유리 및 천공된 매체로 구성된 군으로부터 선택되는 수용 매체를 포함할 수 있다. 본 방법은 금속 포일 상에 제1 태양 전지를 배치하는 단계를 포함할 수 있다. 본 방법은 금속 포일을 제1 태양 전지에 결합하는 금속 접합부를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 실시예에서, 금속 접합부를 형성하는 단계는 레이저를 수용 매체를 통과해 금속 포일에 발사하여, 금속 포일을 제1 태양 전지에 결합하는 금속 접합부 또는 금속 접촉 영역을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 본 방법은 제1 태양 전지 상에 제1 봉지재를 배치하는 단계, 및 제1 봉지재 상에 실질적으로 투명한 층을 배치하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 본 방법은 또한 금속 포일 상에 배킹 재료를 배치하는 단계, 배킹 재료 상에 배면 층을 배치하는 단계, 및 실질적으로 투명한 층, 제1 봉지재, 제1 태양 전지, 금속 포일, 배킹 재료 및 배면 층을 함께 접합하여 광기전 라미네이트를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
하기 도면과 관련하여 고려될 때 상세한 설명 및 청구범위를 참조함으로써 본 주제의 보다 완전한 이해가 얻어질 수 있으며, 도면에서 유사한 도면 부호는 도면 전체에 걸쳐 유사한 요소를 지시한다.
도 1 내지 도 7은 광기전 라미네이트의 금속화를 위한 제시된 방법에 따른 광기전 라미네이트의 단면도.
도 8 내지 도 15는 광기전 라미네이트의 금속화를 위한 다른 제시된 방법에 따른 광기전 라미네이트의 단면도.
도 16 내지 도 23은 광기전 라미네이트의 금속화를 위한 도 1 내지 도 15의 제시된 방법에 따른 태양 전지의 개략 평면도.
도 24 내지 도 29는 광기전 라미네이트의 금속화를 위한 방법의 흐름도.
하기의 상세한 설명은 본질적으로 단지 예시적인 것이며, 본 주제 또는 본 출원의 실시예 및 그러한 실시예의 사용을 제한하도록 의도되지 않는다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 단어 "예시적인"은 "예, 사례, 또는 실례로서의 역할을 하는" 것을 의미한다. 본 명세서에 예시적인 것으로 기술된 임의의 구현예는 반드시 다른 구현예에 비해 바람직하거나 유리한 것으로 해석되어야 하는 것은 아니다. 또한, 전술한 기술분야, 배경기술, 발명의 내용, 또는 하기의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에서 제시되는 임의의 명시적 또는 묵시적 이론에 의해 구애되도록 의도되지 않는다.
본 명세서는 "일 실시예" 또는 "실시예"에 대한 언급을 포함한다. 문구 "일 실시예에서" 또는 "실시예에서"의 출현은 반드시 동일한 실시예를 지칭하는 것은 아니다. 특정한 특징, 구조, 또는 특성이 본 발명과 일치하는 임의의 적합한 방식으로 조합될 수 있다.
용어. 하기 단락은 본 명세서(첨부된 청구범위를 포함함)에서 발견되는 용어에 대한 정의 및/또는 문맥을 제공한다.
"포함하는". 이 용어는 개방형(open-ended)이다. 첨부된 청구범위에 사용된 바와 같이, 이 용어는 추가의 구조 또는 단계를 배제하지 않는다.
"제1", "제2" 등. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 이들 용어는 이들 용어가 선행하는 명사에 대한 표지로서 사용되며, 어떤 유형의 순서화(예컨대, 공간적, 시간적, 논리적 등)도 암시하지 않는다. 예를 들어, "제1" 태양 전지에 대한 언급은 반드시 이러한 태양 전지가 순서에 있어서 첫 번째 태양 전지임을 암시하지는 않으며; 대신에 용어 "제1"은 이러한 태양 전지를 다른 태양 전지(예컨대, "제2" 태양 전지)와 구별하는 데 사용된다.
"결합된" - 하기의 설명은 함께 "결합되는" 요소들 또는 노드(node)들 또는 특징부들을 언급한다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 명시적으로 달리 언급되지 않는 한, "결합된"은 하나의 요소/노드/특징부가, 반드시 기계적으로는 아니게, 다른 요소/노드/특징부에 직접적으로 또는 간접적으로 결합됨(또는 그것과 직접적으로 또는 간접적으로 연결됨)을 의미한다.
또한, 소정 용어가 또한 단지 참조의 목적으로 하기 설명에 사용될 수 있으며, 이에 따라 제한적인 것으로 의도되지 않는다. 예를 들어, "상부", "하부", "위", 및 "아래"와 같은 용어는 참조되는 도면에서의 방향을 지칭한다. "전방", "뒤", "후방", "측방", "외측", 및 "내측"과 같은 용어는 논의 중인 구성요소를 기술하는 본문 및 관련 도면을 참조함으로써 명확해지는 일관된 그러나 임의적인 좌표계 내에서의, 구성요소의 부분들의 배향 및/또는 위치를 기술한다. 그러한 용어는 상기에 구체적으로 언급된 단어, 그것의 파생어, 및 유사한 의미의 단어를 포함할 수 있다.
본 명세서의 많은 부분이 이해의 용이함을 위해 태양 전지를 포함하는 광기전 라미네이트 및 태양광 모듈의 관점에서 설명되지만, 개시된 기술 및 구조는 다른 반도체 구조체(예컨대, 일반적으로 규소 웨이퍼)에 동등하게 적용된다.
태양 전지, 광기전 라미네이트 및 광기전 모듈을 위한 금속화 기술에 있어서의 개선은 광기전 모듈의 총 제조 비용 및 생산 수율에 있어서 상당한 영향을 나타낼 수 있다. 태양 전지는 종종 고효율 전지의 제조를 허용하기 위해 제조에 있어서 다수의 단계를 필요로 하며, 여기서 단계를 감소시키는 것은 제조 생산 수율을 증가시킬 수 있다. 현재의 금속화 기술이 또한 여러 가지 단계를 필요로 할 수 있다. 이들 단계는 물리적 증착 공정(PVD), 어닐링(annealing) 및 도금 공정과 같은 금속 형성 공정을 태양 전지 상에 수행하는 단계를 포함할 수 있다. 언급된 태양 전지 금속화 형성 공정에 후속하여, 광기전 모듈 내의 다수의 태양 전지를 전기적으로 연결하기 위해 태양 전지를 납땜하는 단계가 요구될 수 있다. 따라서, 그러한 기술들을 개선하는 것 및 심지어 그것들을 모두 제거하는 것은, 제조 생산 수율의 증가 및 상당한 제조 비용 절감의 결과를 가져올 수 있다.
상기의 어려움을 해소하기 위해, 그리고 태양 전지 상에 금속을 개별적으로 형성하고 후속적으로 금속 상호연결부(interconnect)를 태양 전지에 납땜하는 대신에, 태양 전지를 금속 포일에 결합하고 단일 단계 공정에서 형성되는 금속 접합부의 사용을 수반하는 실시예가 제시된다. 또한, 태양 전지 상에 금속을 형성하고 금속 상호연결부를 태양 전지에 접합하는 기술은 적어도 2 단계 공정일 수 있는 반면, 제시된 실시예는 광기전 라미네이트 제조의 일부로서 단일 단계 공정에서 형성된다. 유사한 실시예를 포함하는 이러한 해법 및 다른 해법이 아래에서 상세히 논의된다.
도 1 내지 도 7은 광기전 라미네이트를 위한 금속화를 위한 방법을 예시한다. 도 1 내지 도 7의 광기전 라미네이트(100)는 정상 작동 동안 태양을 향하는 전면(front side)(102) 및 전면(102) 반대편의 배면(back side)(104)을 갖는다. 도 3 내지 도 5는 금속 포일(130)이 도 3의 제1 태양 전지(120)에 직접 결합될 수 있는 실시예를 도시한다. 도 6 및 도 7은 금속 포일(130)이 도 6의 제1 태양 전지(120) 상의 시드 금속 층(seed metal layer)(121)에 전기적으로 결합될 수 있는 실시예를 도시한다.
도 1을 참조하면, 실질적으로 투명한 층(110) 상에 제1 봉지재(112)를 배치하는 단계, 및 제1 봉지재(112) 상에 제1 태양 전지(120)를 배치하는 단계가 도시된다. 몇몇 실시예에서, 본 방법은 제1 봉지재(112) 상에 복수의 태양 전지를 배치하는 단계를 포함할 수 있다. 실시예에서, 본 방법은 제1 봉지재(112) 상에 제2 태양 전지를 배치하는 단계를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 제1 봉지재(112) 상에 제1 태양 전지(120)를 배치하는 단계 전에, 본 방법은 복수의 태양 전지를 분류하는 단계를 포함할 수 있으며, 여기서 제1 및 제2 태양 전지를 배치하는 단계는 이러한 분류에 따라 수행된다. 제1 및 제2 태양 전지를 배치하는 단계가 분류하는 단계를 포함하는 실시예에서, 본 방법은 시각적 품질, 광발광(photoluminescence) 및 전계발광(electroluminescence) 시험 결과로 구성된 군으로부터 선택되는 방법에 따라 복수의 태양 전지를 분류하는 단계를 포함할 수 있다. 실시예에서, 실질적으로 투명한 층은 유리일 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제1 봉지재는 에틸렌-비닐 아세테이트(EVA)일 수 있다. 실시예에서, 본 방법은 시각 시스템을 사용하여 제1 태양 전지(120)를 광기전 라미네이트(100)에 정렬시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 본 방법이 제1 태양 전지(120)를 광기전 라미네이트(100)에 정렬시키는 단계를 포함하는 실시예에서, 본 방법은 또한 정렬 데이터를 저장하는 단계를 포함할 수 있다. 실시예에서, 본 방법은 히트 램프(heat lamp)를 이용한 경화, 자외선(UV)을 이용한 경화, 또는 임의의 다른 적용가능한 방법의 사용으로 구성된 군으로부터 선택되는 기술을 사용하여 제1 태양 전지(120)를 제1 봉지재(112) 상의 제자리에 고정시키는 단계를 포함할 수 있다. 위에서 논의된 바와 같이, 광기전 라미네이트(100)는 전면(102) 및 배면(104)을 가질 수 있으며, 여기서 전면(102)은 배면(104) 반대편에 있다.
도 2는 제1 태양 전지(120) 상에 금속 포일(130)을 배치하는 단계를 예시하며, 여기서 금속 포일(130)은 제1 태양 전지(120)와 균일하게 접촉한다. 실시예에서, 금속 포일(130)은 캐리어 매체(carrier medium)에 부착된 금속 포일을 포함할 수 있으며, 여기서 금속 포일은 사전 패턴화된다(pre-patterned). 몇몇 실시예에서, 금속 포일(130)은 패턴화된 금속 포일 및 과잉 금속 포일을 포함할 수 있다. 금속 포일(130)이 패턴화된 금속 포일 및 과잉 금속 포일을 포함하는 실시예에서, 본 방법은 스탬핑(stamping), 기계적 스크라이빙(mechanical scribing), 레이저 패턴화(laser patterning), 레이저 어블레이션(laser ablation), 워터 패턴화(water patterning), 워터 제팅(water jetting), 마스킹(masking) 및 에칭 또는 임의의 적용가능한 패턴화-타입 공정으로 구성된 군으로부터 선택되는 기술을 사용하여 패턴화된 금속 포일을 형성하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 실시예에서, 금속 포일(130)은 알루미늄을 포함할 수 있다. 금속 포일(130)이 알루미늄인 실시예에서, 금속 포일(130)은 5 내지 100 마이크로미터의 범위의 두께를 가질 수 있다. 몇몇 실시예에서, 시각 시스템이 금속 포일(130)을 제1 태양 전지(120)에 정렬시키는 데 사용될 수 있다. 도 1에서 상기에 논의된 바와 같이 정렬 정보를 저장하는 단계를 포함하는 실시예에서, 본 방법은 저장된 정렬 정보에 따라 태양 전지(120) 상에 금속 포일(130)을 배치하는 단계를 포함할 수 있다. 실시예에서, 금속 포일(130)은 제1 태양 전지(120) 상에 고정될 수 있다. 금속 포일(130)이 제1 태양 전지(120)에 고정되는 실시예에서, 금속 포일(130)을 제1 태양 전지(120)에 고정시키는 단계는 히트 램프를 이용한 경화, 자외(UV) 방사선을 이용한 경화, 금속 포일의 롤링(rolling), 압력, 진공 기술 및 임의의 다른 적용가능한 방법으로 구성된 군으로부터 선택되는 방법을 사용하는 단계를 포함할 수 있다.
도 3을 참조하면, 금속 포일(130)을 제1 태양 전지(120)에 결합하는 금속 접합부(160)를 형성하는 단계가 도시된다. 실시예에서, 금속 접합부(160)를 형성하는 단계는 금속 포일(130)과 제1 태양 전지(120)를 결합하기 위한 금속 접촉 영역을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 실시예는 레이저원(150)을 사용하여 레이저(152)를 금속 포일(130) 상에 발사하여서, 금속 포일(130)을 제1 태양 전지(120)에 결합하는 금속 접합부(160) 또는 금속 접촉 영역을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 실시예에서, 금속 접촉 영역(160)을 형성하는 단계는 또한 패턴화 공정을 수행하여 패턴화된 금속 포일 및 과잉 금속 포일을 생성하는 단계, 패턴화된 금속 포일을 제1 태양 전지(120)에 결합하는 금속 접합부(160) 또는 금속 접촉 영역을 형성하는 단계, 및 과잉 금속 포일을 제거하는 단계를 포함한다. 실시예는 대신에 레이저 접합 공정을 수행하는 단계를 포함할 수 있다. 실시예에서, 금속 접촉 영역은 금속 포일(130)을 제1 태양 전지(120)에 전기적으로 결합한다. 실시예는 또한 캐리어 매체에 부착된 금속 포일(130)을 제1 태양 전지(120)에 결합하는 금속 접합부(160) 또는 금속 접촉 영역을 형성하는 단계 - 금속 포일(130)은 사전 패턴화됨 -, 및 금속 접합부를 형성한 후에 캐리어 매체를 제거하는 단계를 포함할 수 있다. 실시예는 또한 레이저(152), 또는 접합부(160) 또는 금속 접촉 영역의 형성에 사용되는 동일한 장비를 사용하여 금속 포일(130)로부터 버스바(busbar) 및 리본(ribbon)을 패턴화하는 단계를 포함할 수 있다. 실시예에서, 버스바 및 리본은 금속 접합부(160)의 형성과는 별개로 금속 포일(130)로부터 패턴화될 수 있다.
도 4는 금속 포일(130) 상에 배킹 재료(142)를 배치하는 단계를 예시한다. 실시예에서, 배킹 재료(142)는 제2 봉지재일 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제2 봉지재는 에틸렌-비닐 아세테이트(EVA)일 수 있다. 실시예에서, 배킹 재료(142)를 배치하기 전에, 광기전 라미네이트(100)로의 그리고 그것으로부터의 전기 전도를 허용하기 위해 금속 버스바를 금속 포일(130)에 연결한다. 실시예는 금속 포일(130) 상에 배킹 층(142)을 침착(depositing)시키는 단계를 포함할 수 있으며, 여기서 배킹 층(142)은 실리콘을 포함할 수 있다.
도 5를 참조하면, 배킹 재료(142) 상에 배면 층(140)을 형성하는 단계가 도시된다. 실시예에서, 본 방법은 또한 배킹 재료(142) 없이 수행될 수 있으며, 여기서 배면 층(140)은 금속 포일(130) 상에 직접 배치될 수 있다. 실시예에서, 배킹 재료(142)는 제2 봉지재일 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제2 봉지재는 에틸렌-비닐 아세테이트(EVA)일 수 있다. 실시예는 배킹 재료(142)를 포함하는 조합된 배면 층을 포함할 수 있다. 본 방법은 또한 실질적으로 투명한 층(110), 제1 봉지재(112), 도 3의 제1 태양 전지(120), 금속 포일(130), 제2 봉지재(142) 및 배면 층(140)을 접합하여 광기전 라미네이트(100)를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 실시예에서, 제2 봉지재(142)는 에틸렌-비닐 아세테이트(EVA)일 수 있다. 실시예에서, 배면 층(140)은 광기전 라미네이트의 제조에 흔히 사용되는 백시트(backsheet)로 구성된다. 실시예는 폴리에틸렌일 수 있는 배면 층(140)을 포함할 수 있다. 실시예에서, 본 방법은 접합하는 단계에 후속하여 광기전 라미네이트(100) 주위에 프레임을 부착하는 단계, 및 프레임을 부착한 후에 배면 층(140) 상에 전기 접속함(electrical junction box)을 형성하여 광기전 모듈을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 실시예는 경화, 열 경화, 자외(UV) 광을 이용한 경화 및 표준 라미네이션 공정의 수행으로 이루어진 군으로부터 선택되는 방법을 수행하여 광기전 라미네이트를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 시각 시스템이 배킹 재료(142) 또는 배면 층(140)을 제1 태양 전지(120)에 정렬시키는 데 사용된다.
도 6은 금속화를 위한 다른 실시예를 예시하며, 이 실시예는 금속 포일(130)을 제1 태양 전지(120) 상의 시드 금속 층(121)에 결합하는 금속 접합부(160)를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 본 방법은 시드 금속 층(121)을 포함하는 도 6의 태양 전지(100)를 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 실시예에서, 금속 접합부(160)를 형성하는 단계는 금속 포일(130)과 제1 태양 전지(120)의 시드 금속 층(121)을 결합하기 위한 금속 접촉 영역을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 실시예는 또한 레이저원(150)을 사용하여 레이저(152)를 금속 포일(130) 상에 발사하여서, 금속 포일(130)을 시드 금속 층(121)에 결합하는 금속 접합부(160) 또는 금속 접촉 영역을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 실시예에서, 금속 접합부(160)를 형성하는 단계는 또한 패턴화 공정을 수행하여 패턴화된 금속 포일 및 과잉 금속 포일을 생성하는 단계, 패턴화된 금속 포일을 시드 금속 층(121)에 결합하는 금속 접합부(160) 또는 금속 접촉 영역을 형성하는 단계, 및 과잉 금속 포일을 제거하는 단계를 포함할 수 있다. 실시예는 레이저 접합 공정을 수행하는 단계를 포함할 수 있다. 실시예는 또한 캐리어 매체에 부착된 금속 포일(130)을 시드 금속 층(121)에 결합하는 금속 접합부(160) 또는 금속 접촉 영역을 형성하는 단계 - 금속 포일(130)은 사전 패턴화됨 -, 및 금속 접합부(160)를 형성한 후에 캐리어 매체를 제거하는 단계를 포함할 수 있다. 실시예에서, 금속 접합부(160)를 형성하는 단계는 납땜 공정, 레이저 용접, 용접, 열 또는 열 에너지의 사용, 초음파 공정의 사용 또는 임의의 적용가능한 방법을 수행하여, 금속 포일(130)과 제1 태양 전지(120)의 시드 금속 층(121) 사이에 금속 접합부(160)를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 실시예는 또한 금속 접합부(160) 또는 금속 접촉 영역의 형성에 사용되는 동일한 레이저(152) 또는 장비를 사용하여 금속 포일(130)로부터 버스바 및 리본을 패턴화하는 단계를 포함할 수 있다. 실시예에서, 버스바 및 리본은 금속 접합부(160)의 형성과는 별개로 금속 포일(130)로부터 패턴화될 수 있다.
도 7을 참조하면, 배킹 재료(142) 상에 배면 층(140)을 형성하는 단계가 도시된다. 실시예에서, 배킹 재료(142)는 제2 봉지재일 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제2 봉지재는 에틸렌-비닐 아세테이트(EVA)일 수 있다. 본 방법은 또한 실질적으로 투명한 층(110), 제1 봉지재(112), 시드 금속 층(121)을 포함하는 도 6의 제1 태양 전지(120), 금속 포일(130), 배킹 재료(142) 및 배면 층(140)을 접합하여 도 7의 광기전 라미네이트(100)를 형성하는 단계를 포함한다. 실시예에서, 배면 층(140)은 광기전 라미네이트의 제조에 흔히 사용되는 백시트일 수 있다. 실시예에서, 배면 층(140)은 폴리에틸렌일 수 있다. 실시예는 접합하는 단계에 후속하여 광기전 라미네이트(100) 주위에 프레임을 부착하는 단계, 및 프레임을 부착한 후에 배면 층(140) 상에 전기 접속함을 형성하여 광기전 모듈을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 실시예에서, 접합하여 광기전 라미네이트(100)를 형성하는 단계는 경화, 열 경화, 자외(UV) 광을 이용한 경화 및 표준 라미네이션 공정의 수행으로 이루어진 군으로부터 선택되는 방법을 수행하여 광기전 라미네이트를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 시각 시스템이 배킹 재료(142)를 제1 태양 전지(120)에 정렬시키는 데 사용될 수 있다. 실시예는 배킹 재료(142)를 포함하는 조합된 배면 층을 포함할 수 있다. 실시예에서, 본 방법은 또한 배킹 재료(142) 없이 수행될 수 있으며, 여기서 배면 층(140)은 금속 포일(130) 상에 직접 배치될 수 있다.
도 8 내지 도 15를 참조하면, 광기전 라미네이트를 위한 금속화를 위한 다른 방법이 도시된다. 도 8 내지 도 15의 광기전 라미네이트(100)는 정상 작동 동안 태양을 향하는 전면(102) 및 전면(102) 반대편의 배면(104)을 갖는다. 또한, 도 10 내지 도 13은 금속 포일(130)이 도 10의 제1 태양 전지(120)에 직접 전기적으로 결합될 수 있는 실시예를 도시한다. 도 14 및 도 15는 금속 포일(130)이 도 14의 제1 태양 전지(120) 상의 시드 금속 층(121)에 전기적으로 결합될 수 있는 실시예를 도시한다.
도 8을 참조하면, 수용 매체(170) 상에 금속 포일(130)을 배치하는 단계가 도시된다. 몇몇 실시예에서, 수용 매체(170)는 실질적으로 투명한 매체, 희생 유리, 유리, 중합체 재료, 레이저 방사선에 대해 비-흡수성의 투명한 재료 및 천공된 매체를 포함할 수 있는 군으로부터 선택되는 수용 매체를 포함할 수 있다. 실시예에서, 금속 포일(130)은 수용 매체(170)와 균일하게 접촉한다. 실시예는 또한 금속 포일(130)을 캐리어 매체에 부착하는 단계를 포함할 수 있으며, 여기서 금속 포일은 사전 패턴화된다. 몇몇 실시예에서, 금속 포일(130)은 패턴화된 금속 포일 및 과잉 금속 포일을 포함할 수 있다. 금속 포일(130)이 패턴화된 금속 포일 및 과잉 금속 포일을 포함할 수 있는 실시예에서, 본 방법은 스탬핑, 기계적 스크라이빙, 레이저 패턴화, 레이저 어블레이션, 워터 패턴화, 워터 제팅, 마스킹 및 에칭 또는 임의의 적용가능한 패턴화-타입 공정으로 구성된 군으로부터 선택되는 기술을 사용하여 패턴화된 금속 포일 및 과잉 금속 포일을 형성하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 실시예에서, 금속 포일(130)은 알루미늄일 수 있다. 금속 포일(130)이 알루미늄인 실시예에서, 금속 포일(130)은 5 내지 100 마이크로미터의 범위의 두께를 가질 수 있다. 몇몇 실시예에서, 시각 시스템이 금속 포일(130)을 수용 매체(170)에 정렬시키는 데 사용될 수 있다. 실시예에서, 금속 포일(130)은 수용 매체(170) 상에 고정될 수 있다. 금속 포일(130)이 수용 매체(170)에 고정되는 실시예에서, 금속 포일(130)을 수용 매체(170)에 고정시키는 단계는 히트 램프를 이용한 경화, 자외(UV) 방사선을 이용한 경화, 금속 포일의 롤링, 압력, 진공 기술 및 임의의 적용가능한 방법의 사용으로 구성된 군으로부터 선택되는 방법을 사용하는 단계를 포함할 수 있다.
도 9를 참조하면, 도 8의 광기전 라미네이트의 금속 포일(130) 상에 제1 태양 전지(120)를 배치하는 단계가 도시된다. 몇몇 실시예에서, 본 방법은 금속 포일(130) 상에 복수의 태양 전지를 배치하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 본 방법은 또한 금속 포일(130) 상에 제2 태양 전지를 배치하는 단계를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 금속 포일(130) 상에 제1 및 제2 태양 전지(120)를 배치하는 단계 전에, 본 방법은 복수의 태양 전지를 분류하는 단계를 포함할 수 있으며, 여기서 제1 및 제2 태양 전지를 배치하는 단계는 이러한 분류에 따라 수행될 수 있다. 분류하는 단계를 포함하는 실시예에서, 분류하는 단계는 다른 예들 중에서도 시각적 품질, 광발광 및 전계발광 시험 결과에 따라 수행될 수 있다.
도 10은 금속 포일(130)을 제1 태양 전지(120)에 결합하는 금속 접합부(160)를 형성하는 단계를 예시한다. 실시예에서, 본 방법은 금속 포일(130)과 제1 태양 전지(120)를 결합하기 위한 금속 접촉 영역을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 실시예는 또한 금속 포일(130)과 제1 태양 전지(120)를 결합하기 위한 금속 접합부(160) 또는 금속 접촉 영역(160)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 실시예에서, 본 방법은 레이저원(150)을 사용하여 레이저(152)를 수용 매체(170)를 통과해 금속 포일(130)에 발사하여서, 금속 포일(130)을 제1 태양 전지(120)에 결합하는 금속 접합부(160) 또는 금속 접촉 영역(160)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 실시예는 레이저 패턴화 공정을 수행하여 패턴화된 금속 포일 및 과잉 금속 포일을 생성하는 단계, 패턴화된 금속 포일을 제1 태양 전지(120)에 결합하는 금속 접합부(160) 또는 금속 접촉 영역을 형성하는 단계, 및 과잉 금속 포일을 제거하는 단계를 포함할 수 있다. 실시예에서, 본 방법은 캐리어 매체에 부착된 금속 포일(130)을 제1 태양 전지(120)에 결합하는 금속 접합부(160) 또는 금속 접촉 영역을 형성하는 단계 - 금속 포일(130)은 사전 패턴화됨 -, 및 금속 접합부(160)를 형성한 후에 캐리어 매체를 제거하는 단계를 포함할 수 있다. 실시예는 레이저(152) 또는 금속 접합부(160)의 형성에 사용되는 동일한 장비를 사용하여 금속 포일(130)로부터 버스바 및 리본을 패턴화하는 단계를 포함할 수 있다. 실시예에서, 버스바 및 리본은 금속 접합부(160)의 형성과는 별개의 공정으로 금속 포일(130)로부터 패턴화될 수 있다. 금속 접합부(160) 또는 금속 접촉 영역(160)을 형성하는 단계를 포함하는 실시예에서, 본 방법은 태양 전지(120)에 대한 손상을 방지하기 위해 레이저 공정 파라미터를 수정하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 실시예에서, 수용 매체(170)는 레이저(152)에 대해 투과성이다.
도 11을 참조하면, 제1 태양 전지(120) 상에 제1 봉지재(112)를 배치하는 단계 및 제1 봉지재(112) 상에 실질적으로 투명한 층(110)을 배치하는 단계가 도시된다. 실시예에서, 그리고 위에서 논의된 것과 유사하게, 실질적으로 투명한 층은 유리로 구성된다. 몇몇 실시예에서, 제1 봉지재는 에틸렌-비닐 아세테이트(EVA)로 구성된다.
도 12는 전면(102)이 수용 매체(170)를 향하도록 재배향된(106) 광기전 라미네이트(100)를 예시한다. 광기전 라미네이트(100)를 재배향시키는 단계는 배킹 재료(142) 및 배면 층(140)을 상측으로부터 용이하게 배치하는 것을 허용하기 위해 수행될 수 있으며, 여기서 배킹 재료(142) 및 배면 층은 또한 하측으로부터 장착될 수 있다.
도 13을 참조하면, 금속 포일(130) 상에 배킹 재료(142)를 배치하는 단계 및 배킹 재료(142) 상에 배면 층(140)을 배치하는 단계가 도시된다. 본 방법은 또한 실질적으로 투명한 층(110), 제1 봉지재(112), 제1 태양 전지(120), 금속 포일(130), 배킹 재료(142) 및 배면 층(140)을 함께 접합하여 광기전 라미네이트(100)를 형성하는 단계를 포함한다. 실시예에서, 본 방법은 또한 배킹 재료(142) 없이 수행될 수 있으며, 여기서 배면 층(140)은 금속 포일(130) 상에 직접 배치될 수 있다. 실시예에서, 배킹 재료(142)는 제2 봉지재일 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제2 봉지재는 에틸렌-비닐 아세테이트(EVA)일 수 있다. 실시예는 배킹 재료(142)를 포함하는 조합된 배면 층을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 배면 층(140)은 태양광 모듈의 제조에 흔히 사용되는 백시트이다. 또 다른 실시예에서, 배면 층(140)은 폴리에틸렌으로 구성된다. 또한, 광기전 라미네이트(100)에 대한 상기에 기술된 모든 실시예, 설명 및 상세 사항이 또한 도 10 내지 도 13의 광기전 라미네이트에 적용될 수 있다.
도 14는 금속 포일(130)을 제1 태양 전지(120) 상의 시드 금속 층(121)에 결합하는 금속 접합부(160)를 형성하는 단계를 예시한다. 실시예는 또한 금속 포일(130)과 제1 태양 전지(120)를 결합하기 위한 금속 접합부(160)를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 실시예에서, 본 방법은 레이저원(150)을 사용하여 레이저(152)를 수용 매체(170)를 통과해 금속 포일(130)에 발사하여서, 금속 포일(130)을 제1 태양 전지(120)의 시드 금속 층(121)에 결합하는 금속 접합부(160) 또는 금속 접촉 영역을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 실시예는 레이저 패턴화 공정을 수행하여 패턴화된 금속 포일 및 과잉 금속 포일을 생성하는 단계, 패턴화된 금속 포일을 제1 태양 전지(120)의 시드 금속 층(121)에 결합하는 금속 접합부(160) 또는 금속 접촉 영역을 형성하는 단계, 및 과잉 금속 포일을 제거하는 단계를 포함할 수 있다. 실시예에서, 본 방법은 캐리어 매체에 부착된 금속 포일(130)을 제1 태양 전지(120)의 시드 금속 층(121)에 결합하는 금속 접합부(160) 또는 금속 접촉 영역을 형성하는 단계 - 금속 포일(130)은 사전 패턴화됨 -, 및 금속 접합부(160)를 형성한 후에 캐리어 매체를 제거하는 단계를 포함할 수 있다. 실시예는 레이저 접합 공정을 수행하는 단계를 포함한다. 실시예에서, 금속 접합부(160)를 형성하는 단계는 레이저 용접, 용접, 납땜 공정, 열 또는 열 에너지의 사용, 초음파 공정의 사용 또는 임의의 적용가능한 방법을 수행하여, 금속 포일(130)과 제1 태양 전지(120)의 시드 금속 층(121) 사이에 금속 접합부(160)를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
도 15를 참조하면, 금속 포일(130) 상에 배킹 재료(142)를 배치하는 단계 및 배킹 재료(142) 상에 배면 층(140)을 배치하는 단계가 도시된다. 본 방법은 또한 실질적으로 투명한 층(110), 제1 봉지재(112), 제1 태양 전지(120), 금속 포일(130), 배킹 재료(142) 및 배면 층(140)을 함께 접합하여 광기전 라미네이트(100)를 형성하는 단계를 포함한다. 또한, 광기전 라미네이트(100)에 대한 상기에 기술된 모든 적용가능한 실시예, 설명 및 상세 사항이 또한 본 명세서에 기술된 실시예와 함께 사용될 수 있다. 실시예에서, 수용 매체(170)는 레이저(152)에 대해 투과성이다. 실시예는 패턴화 또는 금속 접합부(160) 형성이 일어나지 않는 영역에서 지지를 허용하도록 태양 전지(120)를 패턴화하는 단계를 포함한다.
도 16 내지 도 23을 참조하면, 본 명세서에 기술된 바와 같은, 광기전 라미네이트를 위한 금속화를 위한 방법의 개략 평면도가 도시된다.
도 16은 레이저(152)를 사용하여 금속 포일(130)을 패턴화하여(154) 금속 포일(132) 상의 패턴(154) 및 패턴화된 금속 포일(132)을 형성하는 단계를 예시한다. 실시예에서, 금속 포일(130)은 현장에서 패턴화된다.
도 17을 참조하면, 제1 및 제2 버스바 영역(131, 133)과 제1 및 제2 접촉 핑거(135, 137)를 포함하는 패턴화된 금속 포일(132)의 형성 후에 금속 접합부(160)를 형성하는 단계가 도시된다. 실시예에서, 본 방법은 과잉 금속 포일을 박리시키는(108) 단계를 포함할 수 있다.
도 18은 금속 포일 또는 패턴화된 금속 포일(132)이 캐리어 매체(136)에 부착될 수 있는 실시예를 도시하며, 여기서 캐리어 매체(136)는 금속 접촉 영역(160)의 형성 후에 후속적으로 제거될 수 있다. 실시예에서, 캐리어 매체(136)는 금속 접촉 영역(160)의 형성 전에 제거된다. 다른 실시예에서, 캐리어 매체는 종이, 에틸렌-비닐 아세테이트(EVA), 중합체 층, 폴리에틸렌, 임의의 일반적인 플라스틱 및 임의의 다른 유형의 적용가능한 캐리어-타입 재료를 포함하는 군으로부터 선택되는 재료로 구성된다. 본 방법은 캐리어 매체(136)를 박리시키는(108) 단계를 포함할 수 있다.
도 19를 참조하면, 태양 전지(120)가 과잉 금속 포일을 제거한 후에 보여지며, 여기서 패턴화된 포일(132)은 금속 접촉 영역(160)을 통해 태양 전지(120)에 전기적으로 결합된다. 몇몇 실시예에서, 과잉 금속 포일은 금속 접촉 영역(160)의 형성 전에 제거된다. 또한, 본 방법은 제1 태양 전지(120) 상에 제1 및 제2 버스바 영역(131, 133)과 제1 및 제2 접촉 핑거(135, 137)를 포함하는 패턴화된 금속 포일을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
도 20은 패턴화된 금속 포일이 상호연결부(166)를 포함하는 실시예를 예시하며, 여기서 상호연결부(166)는 연결된 태양 전지로의 전기 전도를 허용한다.
도 21을 참조하면, 제1 및 제2 버스바(131, 133)가 제1 태양 전지(120)로부터 패턴화되는 실시예가 도시된다.
도 22는 제1 및 제2 접촉 핑거(135, 137)를 비롯한 접촉 핑거가 제1 태양 전지(120)로부터 연장될 수 있는 실시예를 예시한다.
도 23을 참조하면, 접촉 핑거가 제1 태양 전지(120)를 넘어 제2 태양 전지(122)까지 연장되는 실시예가 도시되며, 이러한 설계는 태양 전지들 사이의 전기 전도를 허용한다. 실시예에서, 제1 및 제2 태양 전지(120, 122)는 제1 태양 전지(120) 상의 P-형 및 N-형 영역이 제2 태양 전지(122)에 교번하는 방식으로 정렬될 수 있도록 오프셋될 수 있어, 태양 전지들을 가로질러 연장되는 그리고 제1 태양 전지(120)를 제2 태양 전지(122)에 전기적으로 결합하는 제1, 제2 및 제3 접촉 핑거(135, 137, 139)와 같은 복수의 접촉 핑거를 패턴화하는 것을 허용한다.
도 24는 광기전 라미네이트를 위한 금속화의 방법에 대한 실시예의 흐름도를 예시한다. 상기에 기술된 바와 같이, 제1 작업(201)은 실질적으로 투명한 층 상에 제1 봉지재를 배치하는 단계를 포함할 수 있다. 제2 작업(202)은 제1 봉지재 상에 제1 태양 전지를 배치하는 단계를 포함할 수 있다. 제3 작업(203)은 제1 태양 전지 상에 금속 포일을 배치하는 단계를 포함할 수 있으며, 여기서 금속 포일은 제1 태양 전지와 균일하게 접촉한다. 마지막 작업(204)은 금속 포일을 제1 태양 전지에 결합하는 금속 접합부를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
도 25를 참조하면, 광기전 라미네이트를 위한 금속화의 방법에 대한 다른 실시예의 흐름도가 도시된다. 상기에 기술된 바와 같이, 제1 작업(211)은 실질적으로 투명한 층 상에 제1 봉지재를 배치하는 단계를 포함할 수 있다. 제1 작업(211)의 실시예는 광기전 라미네이트의 전면을 포함하는 실질적으로 투명한 층 상에 제1 봉지재를 배치하는 단계를 포함한다. 제2 작업(212)은 제1 봉지재 상에 제1 태양 전지를 배치하는 단계를 포함할 수 있다. 제3 작업(213)은 제1 태양 전지 상에 금속 포일을 배치하는 단계를 포함할 수 있으며, 여기서 금속 포일은 제1 태양 전지와 균일하게 접촉한다. 제4 작업(214)은 금속 포일에 대해 패턴화 공정을 수행하는 단계를 포함할 수 있다. 제4 작업(214)의 실시예는 또한 금속 포일을 제1 태양 전지에 결합하는 금속 접합부를 형성하는 단계를 포함한다. 제5 작업(215)은 금속 포일을 제1 태양 전지에 결합하는 금속 접합부를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 제6 작업(216)은 금속 포일 상에 배킹 재료를 배치하는 단계를 포함할 수 있다. 제7 작업(217)은 배킹 재료 상에 배면 층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 마지막 작업(218)은 실질적으로 투명한 층, 제1 봉지재, 제1 태양 전지, 금속 포일, 배킹 재료 및 배면 층을 접합하여 광기전 라미네이트를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 마지막 작업(218)의 실시예는 또한 실질적으로 투명한 층, 제1 봉지재, 제1 태양 전지, 금속 포일, 배킹 재료 및 배면 층을 경화시켜 광기전 라미네이트를 형성하는 단계를 포함한다.
도 26은 광기전 라미네이트를 위한 금속화의 방법에 대한 또 다른 실시예의 흐름도를 예시한다. 상기에 기술된 바와 같이, 제1 작업(221)은 광기전 라미네이트의 전면을 포함하는 실질적으로 투명한 층 상에 제1 봉지재를 배치하는 단계를 포함할 수 있다. 제2 작업(222)은 제1 및 제2 태양 전지를 비롯한 복수의 태양 전지를 분류하는 단계를 포함할 수 있다. 제3 작업(223)은 제1 봉지재 상에 제1 및 제2 태양 전지를 배치하는 단계를 포함할 수 있다. 제4 작업(224)은 제1 및 제2 태양 전지 상에 금속 포일을 배치하는 단계를 포함할 수 있으며, 여기서 금속 포일은 제1 및 제2 태양 전지의 배면과 균일하게 접촉한다. 제5 작업은 2가지 단계를 포함할 수 있는데, 제1 단계(225)는 금속 포일을 제1 및 제2 태양 전지에 결합하는 금속 접합부를 형성하는 단계를 포함할 수 있고, 제2 단계(226)는 금속 포일 상에 배킹 재료를 배치하는 단계를 포함할 수 있다. 제5 작업의 실시예는 4가지 단계를 포함할 수 있는데, 제1 단계(227)는 패턴화 공정을 수행하여 패턴화된 금속 포일 및 과잉 금속 포일을 생성하는 단계를 포함할 수 있고, 제2 단계(228)는 패턴화된 금속 포일을 제1 및 제2 태양 전지에 결합하는 금속 접합부를 형성하는 단계를 포함할 수 있고, 제3 단계는 과잉 금속 포일을 제거하는 단계를 포함할 수 있고, 제4 단계(231)는 패턴화된 금속 포일 상에 배킹 재료를 배치하는 단계를 포함할 수 있다. 제5 작업의 실시예는 또한 3가지 단계를 포함할 수 있는데, 제1 단계(232)는 캐리어 매체에 부착된 금속 포일을 제1 및 제2 태양 전지에 결합하는 금속 접합부를 형성하는 단계 - 금속 포일은 사전 패턴화됨 - 를 포함할 수 있고, 제2 단계(233)는 캐리어 매체를 제거하는 단계를 포함할 수 있고, 제3 단계(234)는 금속 포일 상에 배킹 재료를 배치하는 단계를 포함할 수 있다. 제6 작업(235)은 배킹 재료 상에 배면 층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 마지막 작업은 실질적으로 투명한 층, 제1 봉지재, 제1 및 제2 태양 전지, 금속 포일, 배킹 재료 및 배면 층을 경화시켜 광기전 라미네이트를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 위에서 논의된 바와 같이, 제1 및 제2 태양 전지를 배치하는 것은 위의 방법이 단지 하나 또는 2개의 태양 전지가 아니라 복수의 태양 전지와 함께 사용될 수 있음을 보여준다.
도 27을 참조하면, 광기전 라미네이트를 위한 금속화의 방법에 대한 또 다른 실시예의 흐름도가 도시된다. 상기에 기술된 바와 같이, 제1 작업(241)은 수용 매체 상에 금속 포일을 배치하는 단계를 포함할 수 있다. 제2 작업(242)은 금속 포일 상에 제1 태양 전지를 배치하는 단계를 포함할 수 있다. 마지막 작업(243)은 금속 포일을 제1 태양 전지에 결합하는 금속 접합부를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
도 28은 광기전 라미네이트를 위한 금속화의 방법에 대한 실시예의 흐름도를 예시한다. 상기에 기술된 바와 같이, 제1 작업(251)은 수용 매체 상에 금속 포일을 배치하는 단계를 포함할 수 있다. 제1 작업(251)의 실시예는 수용 매체 상에 금속 포일을 롤링하는 단계를 포함할 수 있다. 제1 작업(251)의 실시예에서, 수용 매체는 실질적으로 투명할 수 있다. 제2 작업(252)은 금속 포일 상에 제1 태양 전지를 배치하는 단계를 포함할 수 있다. 제2 작업(252)의 실시예는 금속 포일 상에 제1 태양 전지를 배치하는 단계를 포함할 수 있으며, 여기서 금속 포일은 제1 태양 전지의 배면과 균일하게 접촉한다. 제3 작업(253)은 금속 포일을 제1 태양 전지에 결합하는 금속 접합부를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 제3 작업(253)의 실시예는 레이저를 수용 매체를 통과해 금속 포일에 발사하여, 금속 포일을 제1 태양 전지에 결합하는 금속 접합부를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 제4 작업(254)은 제1 태양 전지 상에 제1 봉지재를 배치하는 단계를 포함할 수 있다. 제5 작업(255)은 제1 봉지재 상에 실질적으로 투명한 층을 배치하는 단계를 포함할 수 있다. 제6 작업(256)은 금속 포일 상에 배킹 재료를 배치하는 단계를 포함할 수 있다. 제7 작업(257)은 배킹 재료 상에 배면 층을 배치하는 단계를 포함할 수 있다. 마지막 작업(258)은 실질적으로 투명한 층, 제1 봉지재, 제1 태양 전지, 금속 포일, 배킹 재료 및 배면 층을 함께 접합하여 광기전 라미네이트를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
도 29를 참조하면, 광기전 라미네이트를 위한 금속화의 방법에 대한 다른 실시예의 흐름도가 도시된다. 상기에 기술된 바와 같이, 제1 작업(261)은 수용 매체 상에 금속 포일을 배치하는 단계를 포함할 수 있으며, 이때 수용 매체는 실질적으로 투명하다. 제2 작업(262)은 제1 및 제2 태양 전지를 비롯한 복수의 태양 전지를 분류하는 단계를 포함할 수 있다. 제3 작업(263)은 금속 포일 상에 제1 및 제2 태양 전지를 배치하는 단계를 포함할 수 있으며, 여기서 금속 포일은 제1 및 제2 태양 전지의 배면과 균일하게 접촉한다. 제4 작업(264)은 레이저를 수용 매체를 통과해 금속 포일에 발사하여, 금속 포일을 제1 및 제2 태양 전지에 결합하는 금속 접합부를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 제4 작업(264)의 실시예는 3가지 단계를 포함할 수 있는데, 제1 단계(265)는 패턴화 공정을 수행하여 패턴화된 금속 포일 및 과잉 금속 포일을 생성하는 단계를 포함할 수 있고, 제2 단계(266)는 패턴화된 금속 포일과 제1 및 제2 태양 전지를 결합하는 금속 접합부를 형성하는 단계를 포함할 수 있고, 제3 단계(267)는 과잉 금속 포일을 제거하는 단계를 포함할 수 있다. 제4 작업(264)의 실시예는 2가지 단계를 포함할 수 있는데, 제1 단계(268)는 캐리어 매체에 부착된 금속 포일을 제1 및 제2 태양 전지에 결합하는 금속 접합부를 형성하는 단계 - 금속 포일은 사전 패턴화됨 - 를 포함할 수 있고, 제2 단계(269)는 캐리어 매체를 제거하는 단계를 포함할 수 있다. 제5 작업(271)은 제1 및 제2 태양 전지 상에 제1 봉지재를 배치하는 단계를 포함할 수 있다. 제6 작업(272)은 제1 봉지재 상에 실질적으로 투명한 층을 배치하는 단계를 포함할 수 있다. 제7 작업(273)은 금속 포일 상에 배킹 재료를 배치하는 단계를 포함할 수 있다. 제8 작업(274)은 배킹 재료 상에 배면 층을 배치하는 단계를 포함할 수 있다. 마지막 작업(275)은 실질적으로 투명한 층, 제1 봉지재, 제1 및 제2 태양 전지, 금속 포일, 배킹 재료 및 배면 층을 함께 경화시켜 광기전 라미네이트를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 위에서 논의된 바와 같이, 제1 및 제2 태양 전지를 배치하는 것은 위의 방법이 단지 하나 또는 2개의 태양 전지가 아니라 복수의 태양 전지와 함께 사용될 수 있음을 보여준다.
도 1 내지 도 15의 방법은 또한 하기 실시예를 포함할 수 있다. 실시예에서, 본 방법은 금속 접합부(160) 또는 금속 접촉 영역의 형성 동안에 동시에 금속 포일(130)로부터 버스바 및 리본을 패턴화하는 단계를 포함할 수 있다. 실시예에서, 버스바 및 리본은 금속 접합부(160)의 형성과는 별개로 금속 포일(130)로부터 패턴화될 수 있다. 도 1의 정렬 정보를 저장하는 단계를 포함하는 실시예에서, 본 방법은 또한 저장된 정렬 정보에 따라 금속 포일(130)을 제1 태양 전지(120)에 결합하는 금속 접합부(160)를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 금속 접합부(160) 또는 금속 접촉 영역을 형성하는 단계를 포함하는 실시예에서, 본 방법은 태양 전지(120)에 대한 손상을 방지하기 위해 레이저 발사 파라미터를 수정하는 단계를 포함할 수 있다. 실시예에서, 본 방법은 금속 접합부(160)를 형성하는 단계 후에 금속 상호연결부를 금속 포일(130)에 연결하는 단계를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 본 방법은 단락을 검사하기 위해 전기적 연속성 검사를 수행하는 단계를 포함할 수 있다. 실시예에서, 광기전 라미네이트(100)는 시험 후에, 예를 들어 사전 패턴화된 금속 포일에 대한 태양 전지 배치 전에 또는 사전 패턴화된 금속 포일 및 현장 패턴화된 금속 포일 둘 모두에 대한 태양 전지 배치 후에 임의의 단락 또는 전기적 손상이 보수될 수 있다.
위에 언급된 바와 같이, 광기전 라미네이트(100)는 정상 작동 동안 태양을 향하는 전면(102) 및 전면(102) 반대편의 배면(104)을 가질 수 있다. 광기전 라미네이트(100)는 또한 실질적으로 투명한 층(110), 실질적으로 투명한 층(110) 상의 제1 봉지재 층(112), 및 제1 태양 전지(120) 상의 금속 포일(130)을 포함할 수 있다. 실시예에서, 금속 포일(130)은 제1 태양 전지(120)와 균일하게 접촉한다. 광기전 라미네이트(100)는 또한 금속 포일(130)을 제1 태양 전지(120)에 전기적으로 결합하는 금속 접합부(160)를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 금속 접합부(160)는 금속 접촉 영역을 포함할 수 있다. 광기전 라미네이트(100)는 금속 포일(130) 상의 배킹 재료(142) 및 배킹 재료(142) 상의 배면 층(140)을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 광기전 라미네이트(100)는 복수의 태양 전지를 포함할 수 있다. 실시예는 또한, 도 7 및 도 15에 도시된 바와 같이, 금속 접합부(160)가 금속 포일(130)을 제1 태양 전지(120) 상의 시드 금속 층(121)에 전기적으로 결합하는 광기전 라미네이트(100)를 포함할 수 있다.
또한 위에 언급된 바와 같이, 도 1 내지 도 15의 광기전 라미네이트(100)는 태양 전지(120)를 포함할 수 있다. 위에 언급된 모든 방법은 선형 단일-축 설계를 포함하지만 이로 제한되지 않는 여러 유형의 태양 전지에 적용가능하여, 금속 접합부 형성 단계 동안 고 스루풋 공정(high throughput process)을 허용하고, 정렬을 단순화시키고, 공구 복잡성을 감소시킨다. 실시예에서, 태양 전지(120)는 제1 태양 전지(120)의 배면 상에 얇은 비정질 규소 층을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 비정질 규소 층은 (예컨대, 상이한 두께의 P-형 및 N-형 도핑된 영역의 배면 유전체 스택을 갖는 전지 아키텍처에 대해) 레이저 공정 윈도우(laser process window)의 증가를 허용한다. 실시예에서, 비정질 규소는 도핑될 수 있으며, 여기서 도펀트(dopant)는 N-형 또는 P-형 도펀트일 수 있다. 실시예는 배면-접점 태양 전지, 전면-접점 태양 전지, 단결정 규소 태양 전지, 다결정 규소 태양 전지, 비정질 규소 태양 전지, 박막 규소 태양 전지, 셀렌화 구리 인듐 갈륨(CIGS) 태양 전지, 및 텔루르화 카드뮴 태양 전지로 이루어진 군으로부터 선택되는 태양 전지를 제공하는 단계를 포함할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 도 1 내지 도 15의 태양 전지(120)는 규소 기판, 규소 기판 상의 도핑된 영역, 비정질 규소 층, 도핑된 영역들을 분리하는 트렌치 영역(trench region) 및 태양 전지(120)의 배면 상의 배면 반사-방지 코팅(back anti-reflective coating, BARC)을 갖는 배면 접점 태양 전지일 수 있다. 태양 전지(120)가 배면 접점 태양 전지로 구성되는 실시예에서, 태양 전지(120)는 규소 기판 상의 텍스처화된 영역 및 텍스처화된 영역 상의 반사-방지 코팅(ARC)을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 태양 전지는 도 5에 도시된 바와 같이 태양 전지의 규소 기판 상에 형성된 시드 금속 층을 포함할 수 있다. 도 5에 또한 도시된 바와 같이, 금속 접합부(160)는 금속 포일(130)을 제1 태양 전지(120) 상의 시드 금속 층(121)에 전기적으로 결합할 수 있다. 실시예에서, 제1 및 제2 버스바(131, 133)를 형성하는 시드 금속 층(121) 사이에 유전체 층이 형성될 수 있으며, 여기서 제1 및 제2 버스바(131, 133) 금속은 프레임-크기를 감소시키기 위해 제1 태양 전지(120) 위로 절첩될 수 있다. 실시예는 구리, 주석, 텅스텐, 티타늄, 티타늄 텅스텐, 은, 금, 질화 티타늄, 질화 탄탈륨, 루테늄, 또는 백금과 같은, 그러나 이로 제한되지 않는, 금속을 포함하는 시드 금속 층을 포함한다.
적어도 하나의 예시적인 실시예가 전술한 상세한 설명에서 제시되었지만, 대다수의 변형이 존재한다는 것을 이해하여야 한다. 본 명세서에 기술된 예시적인 실시예 또는 실시예들은 청구된 주제의 범주, 적용가능성, 또는 구성을 어떤 식으로도 제한하도록 의도되지 않는다는 것을 또한 이해하여야 한다. 오히려, 전술한 상세한 설명은 기술된 실시예 또는 실시예들을 구현하기 위한 편리한 지침을 당업자에게 제공할 것이다. 본 특허 출원의 출원 시점에서의 공지된 등가물 및 예측가능한 등가물을 포함하는, 청구범위에 의해 한정되는 범주로부터 벗어남이 없이, 요소들의 기능 및 배열에 있어서 다양한 변경이 이루어질 수 있다는 것을 이해하여야 한다.

Claims (20)

  1. 제1 태양 전지 상에 금속 포일을 배치하는 단계 - 상기 금속 포일의 제1 표면이 상기 제1 태양 전지와 접촉함 -;
    상기 금속 포일을 패턴화 및 접합하여 상기 제1 태양 전지 상에 제1 패턴화된 금속 포일 및 제1 과잉 금속 포일을 형성하는 단계; 및
    상기 금속 포일을 패턴화 및 접합한 후, 상기 제1 태양 전지로부터 상기 제1 과잉 금속 포일을 제거하는 단계를 포함하는,
    광기전 장치용 금속화 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 금속 포일의 패턴화 및 접합은 상기 금속 포일의 제2 표면 상에 레이저를 발사하여 상기 제1 패턴화된 금속 포일을 상기 제1 태양 전지에 전기적으로 결합하는 복수의 금속 접합부를 형성하는 것을 포함하는, 광기전 장치용 금속화 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 금속 포일이 캐리어 매체에 부착되어 있는, 광기전 장치용 금속화 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 패턴화된 금속 포일이 상호연결부(interconnect)를 포함하는, 광기전 장치용 금속화 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 상호연결부를 제2 태양 전지에 전기적으로 결합하는 것을 더 포함하는, 광기전 장치용 금속화 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1 패턴화된 금속 포일이 제1 및 제2 접촉 핑거를 포함하는, 광기전 장치용 금속화 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제1 접촉 핑거가 상기 제1 태양 전지로부터 제2 태양 전지까지 연장되는, 광기전 장치용 금속화 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    제2 태양 전지 상에 상기 금속 포일을 배치하는 단계 - 상기 금속 포일의 제1 표면이 상기 제2 태양 전지와 접촉함 -;
    상기 금속 포일을 패턴화 및 접합하여 상기 제2 태양 전지 상에 제2 패턴화된 금속 포일 및 제2 과잉 금속 포일을 형성하는 단계; 및
    상기 금속 포일을 패턴화 및 상기 제2 태양 전지에 접합한 후, 상기 제2 태양 전지로부터 상기 제2 과잉 금속 포일을 제거하여, 상기 제1 및 제2 태양 전지 간의 상기 금속 포일의 상호연결부 부분을 통해 상기 제1 및 제2 태양 전지가 서로 전기적으로 결합되는 단계를 더 포함하는, 광기전 장치용 금속화 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제1 패턴화된 금속 포일, 상기 제2 패턴화된 금속 포일, 및 상기 상호연결부 부분이 동일한 연속된 금속 시트의 것인, 광기전 장치용 금속화 방법.
  10. 동일한 금속 포일의 각 레이저-패턴화된 부분인 복수의 제1 패턴화된 핑거 및 제1 상호연결부를 포함하는 금속 포일; 및
    제1 태양 전지를 포함하고,
    상기 제1 패턴화된 핑거는 상기 제1 패턴화된 핑거 각각을 따라 복수의 금속 접합부에서 상기 제1 태양 전지에 레이저 접합되고, 상기 제1 패턴화된 핑거는 제1 레이저-패턴화된 주변(perimeter)을 갖고, 상기 제1 패턴화된 핑거는 상기 제1 태양 전지로부터 제1 방향으로 연장되고, 상기 제1 패턴화된 핑거는 제1 상호연결부와 연속적이며, 상기 제1 상호연결부는 상기 제1 태양 전지로부터 상기 제1 방향으로 갭에 의해 분리되어 있는,
    광기전 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 금속 포일은, 상기 동일한 금속 포일의 각 레이저-패턴화된 부분이면서 상기 제1 패턴화된 핑거 및 상기 제1 상호연결부로부터 전기적으로 분리된 복수의 제2 패턴화된 핑거 및 제2 상호연결부를 더 포함하고,
    상기 제2 패턴화된 핑거는 상기 제2 패턴화된 핑거 각각을 따라 복수의 금속 접합부에서 상기 제1 태양 전지에 레이저 접합되고, 상기 제2 패턴화된 핑거는 제2 레이저-패턴화된 주변을 갖고, 상기 제2 패턴화된 핑거는 상기 제1 태양 전지로부터 상기 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 연장되고, 상기 제2 패턴화된 핑거는 제2 상호연결부와 연속적이며, 상기 제2 상호연결부는 상기 제1 태양 전지로부터 상기 제2 방향으로 갭에 의해 분리되어 있는,
    광기전 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    제2 태양 전지를 더 포함하고,
    상기 금속 포일은 상기 제1 상호연결부로부터 상기 제1 방향으로 연장되는 상기 동일한 금속 포일의 각 레이저-패턴화된 부분인 복수의 제3 패턴화된 핑거를 더 포함하고,
    상기 제3 패턴화된 핑거는 상기 제3 패턴화된 핑거 각각을 따라 복수의 금속 접합부에서 상기 제2 태양 전지에 레이저 접합되고, 상기 제3 패턴화된 핑거는 제3 레이저-패턴화된 주변을 갖고, 상기 제3 패턴화된 핑거는 상기 제2 태양 전지로부터 상기 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 연장되어 상기 제1 상호연결부가 상기 제2 태양 전지로부터 상기 제2 방향으로 갭에 의해 분리되어 있는,
    광기전 시스템.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제1 패턴화된 핑거 및 상기 제2 패턴화된 핑거는 상기 제1 태양 전지의 배면 상에 레이저 접합되는, 광기전 시스템.
  14. 제13항에 있어서, 상기 제1 태양 전지의 배면 상에 상기 제1 및 제2 패턴화된 핑거 상에 배면 층을 더 포함하는, 광기전 시스템.
  15. 제14항에 있어서, 상기 제1 태양 전지의 전면 상에 봉지재(encapsulant)를 더 포함하는, 광기전 시스템.
  16. 제1 봉지재 상에 제1 태양 전지 및 제2 태양 전지를 배치하는 단계;
    상기 제1 태양 전지의 배면 및 상기 제2 태양 전지의 배면 상에 금속 포일을 배치하는 단계;
    상기 금속 포일을 패턴화 및 접합하여 상기 제1 태양 전지 상에 제1 패턴화된 금속 포일 및 제1 과잉 금속 포일을 형성하는 단계;
    상기 금속 포일을 패턴화 및 접합하여 상기 제2 태양 전지 상에 제2 패턴화된 금속 포일 및 제2 과잉 금속 포일을 형성하는 단계;
    상기 제1 태양 전지로부터 상기 제1 과잉 금속 포일을 제거하고, 상기 제2 태양 전지로부터 상기 제2 과잉 금속 포일을 제거하는 단계; 및
    상기 제1 패턴화된 금속 포일 상에 및 상기 제2 패턴화된 금속 포일 상에 배면 층을 배치하는 단계를 포함하는,
    광기전 장치용 금속화 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 제1 패턴화된 금속 포일 상에 및 상기 제2 패턴화된 금속 포일 상에 배킹 재료를 배치하는 단계를 더 포함하고, 상기 배킹 재료는 상기 배면 층과 상기 제1 및 제2 패턴화된 금속 포일 사이에 배치되는, 광기전 장치용 금속화 방법.
  18. 제17항에 있어서, 실질적으로 투명한 층 상에 제1 봉지재를 배치하는 단계를 더 포함하는, 광기전 장치용 금속화 방법.
  19. 제16항에 있어서, 상기 금속 포일을 패턴화 및 접합하여 상기 제1 태양 전지 상에 상기 제1 패턴화된 금속 포일 및 상기 제1 과잉 금속 포일을 형성하는 단계는,
    상기 금속 포일을 레이저 패턴화하여 상기 제1 패턴화된 금속 포일 및 상기 제1 과잉 금속 포일을 형성하는 단계; 및
    상기 제1 패턴화된 금속 포일을 상기 제1 태양 전지의 배면에 접합하는 단계를 포함하는, 광기전 장치용 금속화 방법.
  20. 제19항에 있어서, 상기 금속 포일을 패턴화 및 접합하여 상기 제2 태양 전지 상에 상기 제2 패턴화된 금속 포일 및 상기 제2 과잉 금속 포일을 형성하는 단계는,
    상기 금속 포일을 레이저 패턴화하여 상기 제2 패턴화된 금속 포일 및 상기 제2 과잉 금속 포일을 형성하는 단계; 및
    상기 제2 패턴화된 금속 포일을 상기 제2 태양 전지의 배면에 접합하는 단계를 포함하는, 광기전 장치용 금속화 방법.
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