KR102465554B1 - 길이와 폭 제어가 가능한 고출력 슁글드 태양광 스트링 및 그 모듈 제조 방법 - Google Patents

길이와 폭 제어가 가능한 고출력 슁글드 태양광 스트링 및 그 모듈 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102465554B1
KR102465554B1 KR1020200171701A KR20200171701A KR102465554B1 KR 102465554 B1 KR102465554 B1 KR 102465554B1 KR 1020200171701 A KR1020200171701 A KR 1020200171701A KR 20200171701 A KR20200171701 A KR 20200171701A KR 102465554 B1 KR102465554 B1 KR 102465554B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
string
substrate
cutting line
cutting
shingled
Prior art date
Application number
KR1020200171701A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20220081806A (ko
Inventor
정채환
박민준
윤성민
송진호
문대한
정태웅
김한준
Original Assignee
한국생산기술연구원
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 한국생산기술연구원 filed Critical 한국생산기술연구원
Priority to KR1020200171701A priority Critical patent/KR102465554B1/ko
Priority to PCT/KR2021/005160 priority patent/WO2022124489A1/ko
Priority to US18/255,178 priority patent/US20240007049A1/en
Publication of KR20220081806A publication Critical patent/KR20220081806A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102465554B1 publication Critical patent/KR102465554B1/ko

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02SGENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S20/00Supporting structures for PV modules
    • H02S20/20Supporting structures directly fixed to an immovable object
    • H02S20/22Supporting structures directly fixed to an immovable object specially adapted for buildings
    • H02S20/26Building materials integrated with PV modules, e.g. façade elements
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02SGENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S40/00Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
    • H02S40/30Electrical components
    • H02S40/36Electrical components characterised by special electrical interconnection means between two or more PV modules, e.g. electrical module-to-module connection
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02SGENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S40/00Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
    • H02S40/20Optical components
    • H02S40/22Light-reflecting or light-concentrating means
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor 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
    • H01L31/04Semiconductor 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
    • H01L31/042PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/048Encapsulation of modules
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor 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
    • H01L31/04Semiconductor 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
    • H01L31/042PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/05Electrical interconnection means between PV cells inside the PV module, e.g. series connection of PV cells
    • H01L31/0504Electrical 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
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor 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
    • H01L31/18Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/1804Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof comprising only elements of Group IV of the Periodic Table
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02SGENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S20/00Supporting structures for PV modules
    • H02S20/20Supporting structures directly fixed to an immovable object
    • H02S20/22Supporting structures directly fixed to an immovable object specially adapted for buildings
    • H02S20/23Supporting structures directly fixed to an immovable object specially adapted for buildings specially adapted for roof structures
    • H02S20/25Roof tile elements
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/10Photovoltaic [PV]
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (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)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

길이와 폭 제어가 가능한 고출력 슁글드 태양광 스트링 및 그 모듈 제조 방법이 개시된다. 고출력 슁글드 태양광 모듈 제조 방법은, 레이저 스크라이빙을 이용하여 버스바 전극과 나란한 제1절단선을 따라 벌크 실리콘 기판을 1차 절단하여 단위 셀로 분할하고, 스트링 길이에 대응하여 복수개의 단위 셀을 슁글드 접합하여 중간 가공용 접합 기판을 형성하며, 기판 고정지그에 안착된 중간 가공용 접합 기판을 버스바 전극과 수직하고 스트링 폭에 대응하여 설정된 제2절단선을 따라 2차 절단하여 스트링을 형성하고, 복수개 스트링의 표면에 보호부재로 라미네이팅하여 태양광 모듈을 형성하는 단계를 포함한다.

Description

길이와 폭 제어가 가능한 고출력 슁글드 태양광 스트링 및 그 모듈 제조 방법{High Power Shingled Solar Cell String For Adjusting Width And Length And Module Manufacturing Method Of The Same}
본 발명은 태양광 모듈을 구성하는 스트링의 길이와 폭을 제어할 수 있고, 벌크 실리콘 기판을 가공하여 스트링을 형성 시 분할된 셀의 접합공정 횟수를 줄여 태양광 모듈 제작의 효율성을 높일 수 있는 길이와 폭 제어가 가능한 고출력 슁글드 태양광 스트링 및 그 모듈 제조 방법에 관한 것이다.
태양광 발전 기술 분야에서 실리콘 벌크 태양광 모듈이 광범위하게 사용되고 있는 가운데 무기형(실리콘 박막, 집광형 GaAs, CIGS, 페로브스카이트 구조), 유기형, 염료형 태양전지가 연구 개발되고 있다.
최근 에너지 및 환경 문제로 인하여 건축물의 외벽 및 창호 대체용으로 사용할 수 있는 건물일체형 태양전지 모듈(BIPV)을 제조함으로써 태양전지의 발전 전력을 이용할 수 있도록 하는 방법에 대한 연구가 진행되고 있다.
건물 외벽형 BIPV는 크게 외벽부착형(WAVA), 외벽마감형(Siding PV), 및 외벽재로 용도 변경된 지붕형(Repurposed PV)이 있으며, 건물 임베디드 외벽형 BIPV 모듈 시장이 지속적으로 증가하는 추세이다. 이러한 배경하에서 건물의 부위에 따라 다양한 구조와 형태에 적합한 디자이너블한(designable) 태양광 모듈의 수요가 늘어나는 실정이며, 건물 외장재로서 입면과 지붕에 적용하도록 길이와 폭을 가변할 수 있는 고출력 슁글드 방식 태양광 모듈이 요구되고 있다.
종래의 태양광 모듈 제작하기 위한 스트링 제조 공정은 도 1에 도시된 바와 같이, 버스바 전극(2)이 형성되고 분할된 복수개 셀(1)을 접합하여 스트링을 제조한다. 셀(1)의 접합 개수에 모듈 길이를 조절할 뿐, 셀의 장변에 형성된 버스바 전극(2)은 일정하기 때문에 건물 외장재로 적용시 시공성이 떨어지는 문제가 있다.
한국등록특허 10-0912904(2009.08.12 등록) 한국등록특허 10-1530035(2015.06.12 등록)
없음
본 발명의 목적은 태양광 모듈을 구성하는 스트링의 길이와 폭을 제어할 수 있고, 벌크 실리콘 기판을 가공하여 스트링을 형성 시 분할된 셀의 접합공정 횟수를 줄여 태양광 모듈 제작의 효율성을 높일 수 있는 길이와 폭 제어가 가능한 고출력 슁글드 태양광 스트링 및 그 모듈 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 길이와 폭 제어가 가능한 고출력 슁글드 태양광 모듈 제조 방법은, (a) 버스바 전극과 핑거 전극이 형성된 벌크 실리콘 기판을 준비하는 단계; (b) 레이저 스크라이빙을 이용하여 버스바 전극과 나란한 제1절단선을 따라 벌크 실리콘 기판을 1차 절단하여 단위 셀로 분할하는 단계; (c) 스트링 길이에 대응하여 복수개의 단위 셀을 슁글드 접합하여 중간 가공용 접합 기판을 형성하는 단계; (d) 기판 고정지그에 중간 가공용 접합 기판을 안착시키고, 레이저 스크라이빙을 이용하여 버스바 전극과 수직한 제2절단선을 따라 중간 가공용 접합 기판을 2차 절단하여 스트링을 형성하는 단계; 및 (e) 상기 복수개 스트링의 표면에 보호부재로 라미네이팅하여 태양광 모듈을 형성하는 단계;를 포함하되, 상기 제1절단선은 상기 버스바 전극들의 간격에 대응하여 설정되고, 상기 제2절단선은 상기 태양광 모듈을 구성하는 스트링 폭에 대응하여 설정되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 벌크 실리콘 기판에 제1절단선과 제2절단선을 형성한 후 1차 절단과 접합 및 2차 절단을 실행하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 벌크 실리콘 기판을 단위 셀로 분할한 후 레이저 스크라이빙을 이용하여 제2절단선을 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 기판 고정지그는 중간 가공용 접합 기판의 형상에 대응하여 몸체 표면에 단차가 형성된 플레이트를 구비하거나, 중간 가공용 접합 기판의 일측을 고정하는 홀더를 이용하여 고정하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 길이와 폭 제어가 가능한 고출력 슁글드 태양광 스트링은, 태양광 모듈을 구성하는 태양광 스트링으로서, 상기 태양광 스트링은 벌크 실리콘 기판에 형성된 버스바 전극과 나란한 제1절단선을 따라 절단된 단위 셀을 슁글드 접합한 중간 가공용 접합 기판을 버스바 전극과 수직한 제2절단선을 따라 절단하여 형성하되, 상기 제1절단선은 상기 버스바 전극들의 간격에 대응하여 설정되고, 상기 제2절단선은 상기 태양광 모듈을 구성하는 스트링 폭에 대응하여 설정되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 벌크 실리콘 기판을 1차 절단한 셀들을 슁글드 방식으로 접합하여 중간 가공용 접합 기판을 형성하고, 이 중간 가공용 접합 기판에 대해 2차 절단하는 공정을 통하여 스트링을 형성하기 때문에 셀의 접합공정 횟수가 줄어 태양광 모듈 제작의 효율성을 높일 수 있다.
본 발명에 따르면 태양광 모듈을 구성하는 스트링의 길이와 폭을 제어할 수 있어 건물의 외벽과 창호 대체설비, 영농설비, 도심 분산전원용, 태양광 방음벽, 방음터널용 등에 사용할 수 있다.
도 1은 종래의 슁글드 태양광 스트링의 제조 방법을 나타내는 도면,
도 2는 본 발명의 실시예예 따른 벌크 실리콘 기판에 제1 및 제2절단선을 형성하는 과정을 나타내는 도면,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 벌크 실리콘 기판에 대해 제1절단선을 따라 절단하여 단위 셀을 형성하는 과정을 나타내는 도면,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 단위 셀을 슁글드 접합하는 과정을 나타내는 도면,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 슁글드 접합된 중간 가공용 접합 기판을 절단하기 위한 제2절단선의 설정 방법을 나타내는 도면,
도 6a는 본 발명의 실시예에 따른 슁글드 접합된 중간 가공용 접합 기판을 기판 고정지그에 안착하는 과정을 나타내는 도면,
도 6b는 본 발명의 실시예에 따른 슁글드 접합된 중간 가공용 접합 기판을 기판 고정지그와 홀더를 이용하여 고정하는 과정을 나타내는 도면,
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 슁글드 접합된 중간 가공용 접합 기판을 제2절단선을 따라 절단하여 스트링을 형성하는 과정을 나타내는 도면,
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 슁글드 접합된 중간 가공용 접합 기판에 대해 설정된 폭에 대응하는 제2절단선에 따라 절단하여 스트링을 형성하는 과정을 나타내는 도면,
도 9는 종래기술과 본 발명의 실시예에 따른 태양광 모듈 구조를 설명하기 위한 도면,
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 길이와 폭 제어가 가능한 고출력 슁글드 태양광 스트링에 대한 시제품 이미지,
도 11은 도 10의 시제품에 대한 성능 시험 그래프,
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 길이와 폭 제어가 가능한 고출력 슁글드 태양광 모듈의 제조 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명함으로써 본 발명을 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다. 또한 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명의 실시예에 따르면 태양광 모듈을 구성하는 스트링의 길이와 폭을 제어할 수 있고, 벌크 실리콘 기판을 가공하여 스트링을 형성 시 분할된 셀의 접합공정 횟수를 줄여 태양광 모듈 제작의 효율성을 높일 수 있다. 실시예에서 벌크 실리콘 기판을 대상으로 하였으나, 이에 한정하는 것은 아니며 분할 셀을 슁글드 방식으로 접합하여 스트링을 형성할 수 있고 태양발전이 가능한 어떠한 태양전지 셀에 적용할 수 있다.
도 2 (a)에 도시한 바와 같이 태양광 모듈의 원재료로서 버스바 전극(120)과 핑거 전극(121)이 전면에 형성된 벌크 실리콘 기판(100)을 사용한다. 핑거 전극(121)은 버스바 전극(120)과 수직한 방향으로 복수개 배열되어 일측이 버스바 전극(120)에 연결된다. 핑거 전극(121)은 광전 변환된 캐리어(carrier)를 수집하며, 선폭은 0.08~0.12mm이다. 버스바 전극(120)은 핑거 전극(121)에 의해 수집된 캐리어를 외부의 축전지 등으로 이송시키는 역할을 한다.
슁글드 방식 태양광 모듈은 기본 단위의 셀을 접합하여 구성할 수 있다. 예를 들어 도 2 (b)에서 조각 셀(100-1)이 기본 단위인 경우 x축 방향으로 일정 길이와 y축 방향으로 일정 폭을 갖는 조각 셀들(100-1)로 분할하려면, 벌크 실리콘 기판(100)에 대해 버스바 전극(120)과 나란한 제1절단선(L1)에 따라 절단하고 버스바 전극(120)에 수직한 제2절단선(L2)에 따라 다시 절단할 수 있다. 이 기본 단위인 복수개 조각 셀(100-1)을 접합하여 스트링을 제작시 분할된 조작 셀의 개수에 비례하여 접합 공정이 증가하고 이는 태양광 모듈 제작의 효율성 저하 요인이 된다.
본 발명의 실시예에서는 벌크 실리콘 기판에 대해 1차 절단과 접합 및 2차 절단하는 가공 공정을 통하여 스트링의 길이와 폭을 가변하고, 나아가 셀 접합 공정을 단축하여 태양광 모듈 제작의 효율성을 높일 수 있도록 한다.
먼저, 도 3에 도시된 바와 같이 벌크 실리콘 기판(100)에 대해 제1절단선(L1)을 따라 절단한다. 제1절단선(L1)은 버스바 전극(120)과 나란하게 설정하며, 제1절단선(L1)의 간격은 버스바 전극(120)의 간격에 대응된다. 레이저 스크라이빙을 이용하여 제1절단선(L1)을 따라 1차 절단하여 균등한 크기의 복수개 단위 셀(101)을 얻는다. 여기서 레이저 스크라이빙 공정조건은 532nm 파장을 사용하는 20ns 레이저에서 평균 파워 10W, 주파수 50 KHz, 스캔 속도 1,300mm/s 로 설정하여 실행시킬 수 있다.
각각의 단위 셀(101)은 셀의 전면 가장자리에 배치된 버스바 전극(120), 각각의 버스바 전극(120)에 연결된 복수개 핑거 전극(121), 및 셀의 후면에 형성된 후면 전극(140)을 포함한다.
그런 다음 도 4에 도시된 바와 같이, 분할된 복수개 단위 셀(101)은 전도성 접착제(150)를 매개로 슁글드 방식으로 접합되고, 이 슁글드 방식으로 접합된 중간 가공용 접합 기판(100A)을 얻는다. 예를 들어 분할된 어느 하나의 단위 셀(101)의 전면에 형성된 버스바 전극(120)과 분할된 다른 하나의 단위 셀(101)의 후면 전극(140)을 겹치고, 그 겹친 부분에 전도성 접착제(150)를 개재하여 열처리 공정으로 접합한다. 접합 공정은 25~35sec 및 130~150℃의 열처리 조건에서 실행될 수 있다.
이러한 전도성 접착제(150)로서는 시장에 나와 있는 전도성 접착제 중에 본 발명에 적합한 높은 전도성과 알맞은 점도를 가진 제품으로서, 예를 들어 SKC Panacol의 EL-3012, EL-3556, EL-3653, EL-3655과 Henkel의 CE3103WLV, CA3556HF을 적용할 수 있으며, 예를 들어 25℃에서의 점도 28,000~35,000 mPa·s(cP), 전기적 특성으로서, 체적 저항률 0.0025 Ω·cm, 경화 온도 130~150℃, 경화 시간 25~35초의 특성이 있는 접착제를 적용한다. 또 전도성 접착제에서 전도성 충진제는 Au, Pt, Pd, Ag, Cu, Ni 및 카본 중에서 선택된 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있다.
그런 다음, 도 5에 도시된 바와 같이 단일 셀(101)이 슁글드 방식으로 접합된 중간 가공용 접합 기판(100A)을 5개로 균등 분할하기 위한 제2절단선(L2)에 따라 2차 절단한다. 제2절단선(L2)은 태양광 모듈을 구성하는 스트링 폭에 대응하여 설정하며, 버스바 전극(120)에 수직 방향으로 절단하기 위한 것이다.
슁글드 방식으로 접합된 중간 가공용 접합 기판(100A)의 하면은 계단 형태로 고르지 않기 때문에, 레이저 스크라이빙을 이용하여 레이저를 주사하여 안정적으로 절단하는 방법으로 기판 고정 지그를 이용한다. 도 6a에 도시된 바와 같이, 기판 고정지그(10)는 대면하는 중간 가공용 접합 기판(100A)의 형상에 대응하여 몸체 표면에 단차가 형성된다. 이 기판 고정지그(10)를 이용하여 중간 가공용 접합 기판(100A)을 안착시킨 상태에서 절단 공정을 실행할 수 있다. 도 6b에 도시된 바와 같이, 다른 실시예의 기판 고정지그(20)는 중간 가공용 접합 기판(100A)의 일측을 고정하는 홀더(21)를 더 포함하고, 이 홀더(21)는 지그 몸체로부터 일정 높이에 있는 중간 가공용 접합 기판(100A)의 일측을 고정할 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 2차 절단하여 5개로 균등 분할시 복수개 스트링(102)이 얻어지고, 각각의 스트링(102)은 일정 폭(W5)을 갖는 5개 조각 셀(100-1)이 슁글드 접합된 구조가 된다.
스트링(102)의 길이는 도 3을 참고하여 설명한 바와 같이 슁글드 접합되는 단일 셀(101)의 개수에 대응하여 증감하고, 스트링(102)의 폭은 제2절단선(L2)에 의해 설정될 수 있다. 예를 들어 도 8 (a)는 중간 가공용 접합 기판(100A)에 대해 2차 절단을 실행하지 않은 경우로서 버스바 전극(120)의 길이에 대응하는 스트링 폭(W1)을 가진다. 다른 예로서 도 8 (b)는 중간 가공용 접합 기판(100A)에 대해 3개로 균등 분할하는 2차 절단을 실행한 경우로서 버스바 전극(120)의 길이보다 좁고 5개로 균등 분할한 스트링 폭(W5)보다 넓은 스트링 폭(W3)을 가진다.
이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 슁글드 접합된 중간 가공용 접합 기판(100A)에 대해 설정된 폭에 대응하는 제2절단선에 따라 절단하여 스트링 폭을 가변할 수 있어 디자이너블한 태양광 모듈 제작에 적합하게 사용할 수 있다. 도 9 (a)에 도시된 바와 같이 가로 1400mm, 세로 400mm 로 태양광 모듈 제작시 종래기술에서는 분할되지 않은 일정 크기의 셀(3)을 연결하여 모듈 구성하기 때문에 셀(3)의 폭과 길이가 맞지 않아 시공성이 떨어진게 된다.
실시예에 따르면 도 9 (b)에 도시된 바와 같이, 동일한 크기의 태양광 모듈을 구성시 길이와 폭 조절이 가능한 복수개 스트링(102)을 연결하여 구성할 수 있어 시공성이 우수하다.
도 10 (a)에서 전면 이미지(100) 및 후면 이미지(100a)로부터 알 수 있는 바와 같이 시제품의 원재료(벌크 실리콘 기판)에는 5개 제1절단선(L1)과 5개 제2절단선(L2)이 형성되어 있다. 이 제1 및제2절단선(L1)(L2)은 기판 표면에 일정 깊이의 홈을 파는 공정에 해당하며, 이후 1차 절단과 2차 절단 공정에서 해당하는 절단선에 따라 절단장비 예를 들어 펀치기를 이용하여 셀을 분할 절단할 수 있다. 도 10 (b)에 도시된 바와 같이 제1절단선(L1)에 따라 5개로 균등 분할하여 단일 셀(101)(101a)을 얻는다.
그런 다음, 단위 셀(101)을 슁글드 접합하여 중간 가공용 접합 기판(100A)을 형성한다. 도 10 (c)에서 좌측은 기판(100A) 전면 이미지(101)이고 우측은 기판(100A) 후면 이미지(101a)로서 10개의 분할 셀(101)을 슁글드 접합하여 얻는다. 이 시제품에 대해 성능 시험한 결과 도 11 (a)와 같이 개방전압(Voc) 6.697V, 단락전류(Isc) 1.842A, 측정 전력(Pm) 8.396W, 곡선인자(FF) 0.681 를 얻었다.
중간 가공용 접합 기판(100A)에 대해 버스바 전극에 수직한 제2절단선인 레이저 주사 방향을 따라 분할하여 스트링을 얻는다. 도 10 (d)에서 스트링의 전면 이미지(102)와 후면 이미지(102a)에서 10개 조각 셀이 슁글드 접합된 구조임을 알 수 있다. 이 시제품에 대해 성능 시험한 결과 도 11 (b)와 같이 개방전압(Voc) 6.678V, 단락전류(Isc) 0.364A, 측정 전력(Pm) 1.920W, 곡선인자(FF) 0.787 를 얻었다.
도 10 (e)에서 분할된 3개 스트링(102)을 연결하여 모듈 시제품(103)을 얻고, 이 모듈 시제품에 대해 성능 시험한 결과 도 11 (c)와 같이 개방전압(Voc) 19.7V, 단락전류(Isc) 0.3557A, 측정 전력(Pm) 5.382W, 곡선인자(FF) 0.768 를 얻었다. 이 모듈 시제품에 대한 특성 평가 파라미터인 곡선인자(FF) 0.768 로서 고출력 태양광 모듈 제조가 가능함을 확인할 수 있다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 길이와 폭 제어가 가능한 고출력 슁글드 태양광 모듈의 제조 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
먼저, 버스바 전극(120)과 핑거 전극(121)이 형성된 벌크 실리콘 기판(100)을 준비한다(S10).
레이저 스크라이빙을 이용하여 버스바 전극(120)과 나란한 제1절단선(L1)을 따라 벌크 실리콘 기판(100)을 1차 절단하여 단위 셀(101)로 분할한다(S20). 레이저 스크라이빙 공정조건은 532nm 파장을 사용하는 20ns 레이저에서 평균 파워 10W, 주파수 50 KHz, 스캔 속도 1,300mm/s 로 설정하여 실행시킬 수 있다. 실시예에서 레이저 스크라이빙을 이용하여 절단하기 위한 제1절단선(L1)과 제2절단선(L2)을 개별적으로 형성하였으나, 벌크 실리콘 기판(100)에 대해 제1절단선(L1)과 제2절단선(L2)을 일괄적으로 형성한 후 1차 절단과, 슁글드 접합 및 2차 절단을 실행할 수도 있다.
다음, 스트링 길이에 대응하여 복수개의 단위 셀(101)을 슁글드 접합하여 중간 가공용 접합 기판(100A)을 형성한다(S30). 이러한 슁글드 접합 공정은 분할된 어느 하나의 단위 셀(101)의 전면에 형성된 버스바 전극(120)과 분할된 다른 하나의 단위 셀(101)의 후면 전극(140)을 겹치고, 그 겹친 부분에 전도성 접착제(150)를 개재하여 열처리 공정으로 접합한다. 접합 공정은 25~35sec 및 130~150℃의 열처리 조건에서 실행될 수 있다.
다음, 기판 고정지그(10)(20)에 중간 가공용 접합 기판(100A)을 안착시키고, 레이저 스크라이빙을 이용하여 버스바 전극(120)과 수직한 제2절단선(L2)을 따라 중간 가공용 접합 기판(100A)을 2차 절단하여 스트링(102)을 형성한다(S40). 이 제2절단선(L2)은 태양광 모듈을 구성하는 스트링 폭에 대응하여 설정된다.
다음, 복수개 스트링(102)을 연결하고, 복수개 스트링(102)의 표면에 투명한 보호부재로 라미네이팅하여 태양광 모듈을 형성한다(S50). 투명한 보호부재는 5mm 두께의 유리, ETFE(초극박막 불소수지 필름) 등이 사용되었으나, 이에 한정하는 것은 아니며 0.2mm 두께의 셀 스트링(110)의 전면과 후면에 각각 입혀져 외부의 충격 방지 및 이물질 침투를 방지하는 어떠한 보호부재를 적용할 수 있다.
이상과 같이 실시예에서 태양광 모듈을 구성하는 스트링을 형성 시 분할된 셀의 접합공정 횟수를 줄여 태양광 모듈 제작의 효율성을 높일 수 있고, 스트링의 길이와 폭을 제어할 수 있어 건물의 외벽과 창호 대체설비, 영농설비, 도심 분산전원용, 태양광 방음벽, 방음터널용 등에 사용할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
100, 100a : 벌크 실리콘 기판 100A : 중간 가공용 접합 기판
101, 101a : 단위 셀 102, 102a : 스트링

Claims (5)

  1. (a) 버스바 전극과 핑거 전극이 형성된 벌크 실리콘 기판을 준비하는 단계;
    (b) 레이저 스크라이빙을 이용하여 버스바 전극과 나란한 제1절단선을 따라 벌크 실리콘 기판을 1차 절단하여 단위 셀로 분할하는 단계;
    (c) 스트링 길이에 대응하여 복수개의 단위 셀을 슁글드 접합하여 중간 가공용 접합 기판을 형성하는 단계;
    (d) 기판 고정지그에 중간 가공용 접합 기판을 안착시키고, 레이저 스크라이빙을 이용하여 버스바 전극과 수직한 제2절단선을 따라 중간 가공용 접합 기판을 2차 절단하여 스트링을 형성하는 단계; 및
    (e) 상기 복수개 스트링의 표면에 보호부재로 라미네이팅하여 태양광 모듈을 형성하는 단계;를 포함하되,
    상기 제1절단선은 상기 버스바 전극들의 간격에 대응하여 설정되고,
    상기 제2절단선은 상기 태양광 모듈을 구성하는 스트링 폭에 대응하여 설정되며,
    상기 기판 고정지그는 중간 가공용 접합 기판의 형상에 대응하여 몸체 표면에 단차가 형성된 플레이트를 구비하거나, 중간 가공용 접합 기판의 일측을 고정하는 홀더를 이용하여 고정하는 것을 특징으로 하는 길이와 폭 제어가 가능한 고출력 슁글드 태양광 모듈 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 벌크 실리콘 기판에 제1절단선과 제2절단선을 형성한 후 1차 절단과 접합 및 2차 절단을 실행하는 것을 특징으로 하는 길이와 폭 제어가 가능한 고출력 슁글드 태양광 모듈 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 벌크 실리콘 기판을 단위 셀로 분할한 후 레이저 스크라이빙을 이용하여 제2절단선을 형성하는 것을 특징으로 하는 길이와 폭 제어가 가능한 고출력 슁글드 태양광 모듈 제조 방법.
  4. 삭제
  5. 삭제
KR1020200171701A 2020-12-09 2020-12-09 길이와 폭 제어가 가능한 고출력 슁글드 태양광 스트링 및 그 모듈 제조 방법 KR102465554B1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200171701A KR102465554B1 (ko) 2020-12-09 2020-12-09 길이와 폭 제어가 가능한 고출력 슁글드 태양광 스트링 및 그 모듈 제조 방법
PCT/KR2021/005160 WO2022124489A1 (ko) 2020-12-09 2021-04-23 길이와 폭 제어가 가능한 고출력 슁글드 태양광 스트링 및 그 모듈 제조 방법
US18/255,178 US20240007049A1 (en) 2020-12-09 2021-04-23 High-power shingled photovoltaic string controllable in length and width and method for manufacturing module thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200171701A KR102465554B1 (ko) 2020-12-09 2020-12-09 길이와 폭 제어가 가능한 고출력 슁글드 태양광 스트링 및 그 모듈 제조 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20220081806A KR20220081806A (ko) 2022-06-16
KR102465554B1 true KR102465554B1 (ko) 2022-11-11

Family

ID=81974628

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200171701A KR102465554B1 (ko) 2020-12-09 2020-12-09 길이와 폭 제어가 가능한 고출력 슁글드 태양광 스트링 및 그 모듈 제조 방법

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20240007049A1 (ko)
KR (1) KR102465554B1 (ko)
WO (1) WO2022124489A1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102023115058A1 (de) 2022-07-04 2024-01-04 Hyundai Mobis Co., Ltd. Hydraulische fahrzeughöhenverstellvorrichtung

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20170213929A1 (en) * 2015-12-14 2017-07-27 Sunpower Corporation Solar panel

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100912904B1 (ko) 2008-10-20 2009-08-20 쏠라테크(주) 비아이피브이 스트링 유니트 모듈
KR101530035B1 (ko) 2013-12-30 2015-06-18 주식회사 에스에프에이 태양전지 셀스트링 제조장치
KR20190041268A (ko) * 2017-10-12 2019-04-22 엘지전자 주식회사 태양 전지 및 이를 포함하는 태양 전지 패널
KR20190043295A (ko) * 2017-10-18 2019-04-26 현대중공업그린에너지 주식회사 분할셀을 이용한 기와 적층 형태의 태양전지 모듈
KR102020347B1 (ko) * 2017-11-21 2019-09-11 한국생산기술연구원 슁글드 어레이유닛, 슁글드 어레이유닛을 갖는 태양광모듈 및 슁글드 어레이유닛의 제조방법
KR102243603B1 (ko) * 2019-05-09 2021-04-23 한국생산기술연구원 태양전지 모듈 및 그 제조 방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20170213929A1 (en) * 2015-12-14 2017-07-27 Sunpower Corporation Solar panel

Also Published As

Publication number Publication date
US20240007049A1 (en) 2024-01-04
KR20220081806A (ko) 2022-06-16
WO2022124489A1 (ko) 2022-06-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11621362B2 (en) Solar panel
US9653635B2 (en) Flexible high-voltage adaptable current photovoltaic modules and associated methods
US20150187969A1 (en) Systems and methods for monolithically isled solar photovoltaic cells
CN105789359A (zh) 一种双面太阳能电池组件的制作方法
US20180138338A1 (en) Single-cell encapsulation and flexible-format module architecture and mounting assembly for photovoltaic power generation and method for constructing, inspecting and qualifying the same
EP3608975A1 (en) Methods of manufacturing a shingled solar module
CN111244216A (zh) 叠瓦组件的制造方法及叠瓦组件
KR102465554B1 (ko) 길이와 폭 제어가 가능한 고출력 슁글드 태양광 스트링 및 그 모듈 제조 방법
KR20230088380A (ko) 유연한 태양광 패널 및 광전 디바이스와 이들을 제조하는 방법 및 시스템
CN111261741A (zh) 叠瓦组件的制造方法及叠瓦组件
CN104766907A (zh) 柔性cigs薄膜太阳能电池的连接方法
CN111403556A (zh) 叠瓦组件的制造方法及叠瓦组件
KR102465555B1 (ko) 투광형 실리콘 슁글드 태양광 모듈 구조 및 그 제조 방법
JP4811453B2 (ja) 太陽電池の製造方法
KR102531270B1 (ko) 실리콘 기반 창호형 반투명 유연태양광 모듈 및 그 제조 방법
KR102504524B1 (ko) 반투명 슁글드 태양광 패널 및 이의 제조 방법
JP2024506723A (ja) 二重湾曲ソーラーパネル用箔
KR102621831B1 (ko) 슁글드 구조를 가지는 태양 전지 모듈 및 그를 제조하는 방법
CN212085026U (zh) 叠瓦组件
CN215578590U (zh) 叠瓦组件
KR102619679B1 (ko) 일반 전극 패턴이 형성된 태양전지를 이용한 양면수광형 슁글드 모듈 및 그 제조 방법
CN211045451U (zh) 叠瓦组件
CN218867122U (zh) 一种快装型柔性光电建材组件
KR102531362B1 (ko) 타공형 실리콘 슁글드 태양광 모듈 구조 및 그 제조 방법
EP4354520A1 (en) Photovoltaic assembly

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