KR102531362B1 - 타공형 실리콘 슁글드 태양광 모듈 구조 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
셀 표면에 빛이 투과하는 개구부를 형성한 타공형 실리콘 슁글드 태양광 모듈이 개시된다. 타공형 실리콘 슁글드 태양광 모듈은 버스바 전극과 핑거 전극이 형성된 벌크 실리콘 기판에 홈 파는 1차 가공을 통해 개구부의 형상에 대응하는 스크라이빙 라인을 형성한 후 벌크 실리콘 기판이 놓여진 베이스판을 이동시키고 베이스판 상부에 설치된 펀치기로 타격하여 구멍 뚫는 2차 가공을 통해 개구부를 형성한다. 본 발명에 따르면 셀 표면에 빛이 투과하는 개구부를 형성하고 슁글드 방식으로 태양광 모듈을 구성함으로써 개구부에 의한 출력 저하를 억제하고 우수한 투광성을 확보하고, 버스바 전극이 노출되지 않아 심미성이 우수하고 건물의 외벽과 창호 대체설비로 적합하게 사용할 수 있다.
Description
본 발명은 셀 표면에 빛이 투과하는 개구부를 형성하고 슁글드 방식으로 태양광 모듈을 구성함으로써 개구부에 의한 출력 저하를 억제하고 투광성이 우수한 타공형 실리콘 슁글드 태양광 모듈 구조 및 그 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 활발히 연구 개발되고 있다.
최근 들어 건축물의 외벽 및 창호 대체용으로 사용할 수 있는 건물일체형 태양전지 모듈(BIPV)의 수요 증가로 태양광 발전과 동시에 건물 내부로 채광성 확보가 용이한 태양광 발전모듈이 요구되고 있다. 또 농지와 영농 하우스에 태양광 발전설비를 설치하여 영농과 발전을 동시에 할 수 있는 투광성이 우수한 영농형 태양광 발전모듈에 대한 관심이 늘어나고 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 투광형 태양광 모듈(1)은 셀(2)의 간격을 벌려 격자 무늬의 개구 영역(4)을 형성하며, 버스바 전극(3)의 노출로 인하여 심미성이 매우 떨어지기 때문에, 태양광 발전과 동시에 빛의 투과가 요구되는 건축물의 외벽 및 창호 대체설비, 영농설비에 적용하는데 한계가 있다.
없음
본 발명의 목적은 셀 표면에 빛이 투과하는 개구부를 형성하여 투광성이 우수한 타공형 실리콘 슁글드 태양광 모듈 구조 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 타공형 실리콘 슁글드 태양광 모듈의 제조 방법은, (a) 버스바 전극과 핑거 전극이 형성된 벌크 실리콘 기판을 준비하는 단계; (b) 상기 벌크 실리콘 기판에 개구부를 형성하는 단계; (c) 상기 개구부가 형성된 벌크 실리콘 기판을 절단하여 단위 셀로 분할하는 단계; (d) 상기 분할된 단위 셀을 슁글드 방식으로 접합하여 셀 스트링을 형성하는 단계; 및 (e) 상기 복수개 셀 스트링을 연결한 표면에 보호부재로 라미네이팅하여 태양광 모듈을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 개구부를 형성하는 단계는, 상기 벌크 실리콘 기판에 홈 파는 1차 가공을 통해 개구부의 형상에 대응하는 스크라이빙 라인을 형성하고, 상기 벌크 실리콘 기판이 놓여진 베이스판을 이동시키고 상기 베이스판 상부에 설치된 펀치기로 타격하여 구멍 뚫는 2차 가공을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 1차 가공은 레이저 스크라이빙 공정 조건에 따라 레이저 스크라이빙 장치에 의해 수행되는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 타공형 실리콘 태양광 모듈 구조는, 벌크 실리콘 기판을 절단한 단위 셀을 슁글드 방식으로 접합한 복수개 셀 스트링을 포함하되, 상기 단위 셀에 빛이 투과하는 개구부를 형성하고, 상기 개구부는 단위 셀 전면에 배치된 버스바 전극에 연결된 일부의 핑거 전극을 제거하여 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 개구부는 원형, 타원형, 및 사각형 중 어느 하나의 형상으로 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 단위 셀에 직경 12mm의 3개 원형 개구부를 형성시 개구율이 6.9%, 출력감소율이 16.7% 이고, 상기 개구부에 의한 평균 출력 감소율은 13% 인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 슁글드 방식으로 태양광 모듈을 구성하고 셀에 빛이 투과하는 개구부를 형성함으로써 투광성이 우수한 장점이 있다.
본 발명에 따르면 버스바 전극이 노출되지 않아 심미성과 효율성을 동시에 달성할 수 있어 건물의 외벽과 창호 대체설비, 영농설비, 도심 분산전원용, 태양광 방음벽, 방음터널용 등에 사용할 수 있다.
도 1은 종래의 투광형 태양광 모듈을 나타내는 도면,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 타공형 실리콘 슁글드 태양광 모듈의 제조 방법을 설명하기 위한 흐름도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 타공형 실리콘 슁글드 태양광 모듈을 나타내는 도면,
도 4는 본 발명에서 타공된 개구 영역의 다양한 형태를 나타내는 도면,
도 5는 타공형 실리콘 슁글드 태양광 모듈의 출력 저하를 설명하기 위한 도면,
도 6은 본 발명에 적용하는 타공 공정을 예시적으로 나타낸 도면,
도 7a 내지 도 7f는 본 발명의 실시예에 따른 타공형 실리콘 슁글드 태양광 모듈의 제조 방법을 설명하는 도면,
도 8a 내지 도 8d는 본 발명의 실시예에 따른 타공형 실리콘 슁글드 태양광 모듈의 제조 공정별 시제품 이미지 및 시제품의 성능 시험 그래프,
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 실시예에 따른 타공형 실리콘 슁글드 태양광 모듈의 시제품 이미지 및 시제품의 성능 시험 그래프,
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 타공형 실리콘 슁글드 태양광 모듈의 시제품을 대상으로 타공수와 개구율에 따른 출력을 시험한 결과를 나타낸 테이블이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 타공형 실리콘 슁글드 태양광 모듈의 제조 방법을 설명하기 위한 흐름도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 타공형 실리콘 슁글드 태양광 모듈을 나타내는 도면,
도 4는 본 발명에서 타공된 개구 영역의 다양한 형태를 나타내는 도면,
도 5는 타공형 실리콘 슁글드 태양광 모듈의 출력 저하를 설명하기 위한 도면,
도 6은 본 발명에 적용하는 타공 공정을 예시적으로 나타낸 도면,
도 7a 내지 도 7f는 본 발명의 실시예에 따른 타공형 실리콘 슁글드 태양광 모듈의 제조 방법을 설명하는 도면,
도 8a 내지 도 8d는 본 발명의 실시예에 따른 타공형 실리콘 슁글드 태양광 모듈의 제조 공정별 시제품 이미지 및 시제품의 성능 시험 그래프,
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 실시예에 따른 타공형 실리콘 슁글드 태양광 모듈의 시제품 이미지 및 시제품의 성능 시험 그래프,
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 타공형 실리콘 슁글드 태양광 모듈의 시제품을 대상으로 타공수와 개구율에 따른 출력을 시험한 결과를 나타낸 테이블이다.
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.
도 2를 참고하여, 본 발명의 실시예에 따른 타공형 실리콘 슁글드 태양광 모듈의 제조 방법은 버스바 전극과 핑거 전극이 형성된 벌크 실리콘 기판을 준비하고(S10), 레이저 스크라이빙을 이용하여 벌크 실리콘 기판에 개구부를 형성하며(S20), 레이저 스크라이빙을 이용하여 개구부가 형성된 벌크 실리콘 기판을 절단하여 단위 셀로 분할하고(S30), 분할된 단위 셀을 슁글드 방식으로 접합하여 셀 스트링을 형성하며(S40), 복수개 셀 스트링을 연결한 표면에 보호부재로 라미네이팅하여 태양광 모듈을 형성하는(S50) 일련의 제조 공정을 포함할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 타공형 실리콘 슁글드 태양광 모듈(200, 이하 태양광 모듈이라 한다)은 복수의 셀 스트링(110)을 구비하며, 각각의 셀 스트링(110) 일측에 마련된 버스바 전극(120)을 통하여 서로 전기적으로 연결된다.
태양광 모듈(200) 전면에 복수개 개구부(130)가 일정 간격으로 배치될 수 있고, 개구부(130)는 모듈의 전면과 후면이 뚫린 원형 구멍으로 형성되어 있어 전면에서 입사된 빛이 후면으로 투과될 수 있다. 타공된 개구부(130)의 개수와 뚫린 구멍 크기에 따라 태양광 모듈(200)의 투광성이 변경된다. 즉, 개구부(130)의 개구 영역이 확장되면 넓어진 개구 영역에 대응하여 투광성이 증가될 수 있다.
개구부(130)의 형상과 개수는 도 4에 도시된 바와 같이 다양하게 변경할 수 있다. 도 4 (a)는 큰 직경을 갖는 3개 원형 구멍이 형성된 경우, 도 4 (b)는 상대적으로 작은 직경을 갖는 5개 원형 구멍이 2열 형성된 경우, 도 4 (c)는 상대적으로 작은 직경을 갖는 5개 원형 구멍이 3열 형성된 경우, 도 4 (d)는 상대적으로 작은 직경을 갖는 5개 원형 구멍이 1열 형성된 경우이다.
실시예에 따른 태양광 모듈(200)은 빛이 투과되는 개구부(130)를 구비하는데, 이러한 개구부(130)를 형성하는 타공 공정에서 핑거 전극이 제거되는 것에 의해 출력 저하가 불가피하게 일어난다. 도 5에 예시된 바와 같이, 벌크 실리콘(100)의 전면에 버스바 전극(120)과 핑거 전극(121)이 형성되고, 타공 공정에 의해 개구부(130)에 대응하는 일부 핑거 전극(121)이 제거됨에 따라 핑거 전극(121)에 의한 전류 수집이 약화되어 태양광 모듈의 출력이 저하된다.
실시예에서 태양광 모듈 제조 시 레이저 스크라이빙을 이용한 타공 공정을 적용하여 개구부에 의한 출력 저하를 억제할 수 있다. 즉, 레이저 주사하여 두꺼운 벌크 실리콘 기판을 구멍을 뚫는 타공 공정에서 개구부에 인접한 핑거 전극에 열손상을 주어 필요 이상의 출력 저하를 초래할 수 있기 때문에, 실시예에서는 레이저 주사에 의해 일정 깊이의 홈을 파는 스크라이빙 라인을 1차 형성하고, 이후 펀치기를 이용하여 구멍을 뚫는 2차 가공을 통해 개구부를 형성하도록 한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 베이스판(10)에 벌크 실리콘 기판(100)이 놓여지고, 베이스판(10) 상부에 레이저 스크라빙 장치(20)와 펀치기(30)가 나란하게 설치된다.
레이저 스크라이빙 장치(20)가 미리 설정된 개구부의 패턴에 따라 벌크 실리콘 기판(100) 표면을 레이저를 주사하여 개구부의 형상에 대응하는 스크라이빙 라인을 마킹한다. 레이저 스크라이빙 장치(20)가 기판 표면에 홈 파는 1차 가공에 의해 스크라이빙 라인을 마킹하는데, 기판 두게의 약 50%의 깊이로 홈이 표면에 형성됨에 따라 스크라이빙 라인이 형성된다. 1열의 3개 원형 개구부에 대한 홈 파기 공정이 완료돠면 베이스판(10)을 이송시키고, 2열의 3개 원형 개구부에 대한 홈 파기 공정이 계속된다. 여기서 레이저 스크라이빙 공정조건은 532nm 파장을 사용하는 레이저에서 평균 파워 10W, 주파수 50 KHz, 스캔 속도 1,300mm/s, 동작 시간 30sec 로 설정하여 실행시킬 수 있다. 스크라이빙 라인이 형성된 후 펀치기(30)가 막대 형상의 핀으로 마킹된 스크라이빙 라인에 타격하여 홈이 파여진 부분을 제거시킴으로써 구멍을 뚫는다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 타공형 실리콘 슁글드 태양광 모듈의 제조 방법을 설명한다.
도 7a에서 버스바 전극(120)과 핑거 전극(121)이 형성된 벌크 실리콘 기판(100)을 준비한다. 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.
다음으로, 도 7b (a)에서 레이저 스크라이빙을 이용하여 벌크 실리콘 기판(100)에 개구부(130)를 형성한다. 여기서 개구부(130)는 도 6에 다라 설명한 레이저 스크라이빙 장치(20)로 설정된 개구부 패턴에 따라 1차 가공하여 스크라이빙 라인을 형성하고, 펀치기(30)로 스크라이빙 라인이 형성된 부분을 타격하여 구멍을 뚫는 2차 가공을 포함한다.
개구부(130) 형상과 개수는 변형 가능하며, 예를 들어 도 7b (b)에서와 같이 개구부(130a)가 타원형으로 형성되거나 도 7b (c)에서와 같이 개구부(130b)가 사각형으로 형성될 수 있다. 여기서 도 7b (b)의 타원형 개구부(130a)가 점유하는 핑거 전극(121)이 적어 출력 저하를 줄일 수 있다.
다음으로, 도 7c에서 개구부(130)가 형성된 벌크 실리콘 기판(100)을 절단하여 단위 셀로 분할한다. 즉, 레이저 스크라이빙을 이용하여 절단면(L1)을 따라 균등한 크기로 분할하고, 도 7d와 같이 분할된 복수개 단위 셀(101)을 얻는다. 각각의 단위 셀(101)은 셀의 전면 가장자리에 배치된 버스바 전극(120), 버스바 전극(120)에 연결된 복수개 핑거 전극(121), 셀의 전면과 후면을 관통하여 형성된 원형 개구부(130), 및 셀의 후면에 형성된 후면 전극(140)을 포함한다.
다음으로, 도 7e에서 분할된 단위 셀(101)은 전도성 접착제(150)를 매개로 슁글드 방식으로 접합된다. 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.
도 7f에 도시된 바와 같이, 분할된 단위 셀(101)이 슁글드 방식으로 접합되어 확장된 셀 스트링(110)을 형성한다. 셀 스트링(110)의 일측에 단일한 버스바 전극(120)이 배치되고, 전면에는 복수개 개구부(130)가 일정 간격을 두고 배치된다. 이러한 복수개 셀 스트링(110)을 서로 연결하고, 그 표면에 투명한 보호부재를 라미네이팅하는 마감 공정을 거쳐 도 3에 도시된 태양광 모듈(200)을 제조할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 타공형 실리콘 슁글드 태양광 모듈의 시제품에 대한 제조 공정에 따라 성능 시험 결과를 설명한다.
도 8a (a)에서 좌측의 단위 셀(101)은 버스바 전극(120)이 형성된 시제품 전면 이미지이고, 우측의 단위 셀(101)은 시제품 후면 이미지이다. 이 시제품에 대해 성능 시험한 결과, 도 8a (b)에서와 같이 개방전압(Voc) 0.655V, 단락전류(Isc) 1.931A, 측정 전력(Pm) 0.995W, 곡선인자(FF) 0.784 를 얻었다. 이러한 시험을 반복하여 실행하고, 도 8a (c)에서와 같이 10회 시험하여 평균한 평균 측정 전력(Pm) 0.976W를 얻었다.
도 8b (a)에서 시제품 전면의 좌측 단위 셀(101)에 아무런 변화가 없으나, 시제품 후면의 우측 단위 셀(101a)에는 레이저 스크라이빙을 이용하여 홈 파기 1차 가공한 결과 개구부 패턴에 대응하는 스크라이빙 라인(102)이 형성된다. 이 시제품에 대해 성능 시험한 결과, 도 8b (b)에서와 같이 개방전압(Voc) 0.658V, 단락전류(Isc) 1.888A, 측정 전력(Pm) 0.926W, 곡선인자(FF) 0.745 를 얻었다. 이러한 시험을 반복하여 실행하고, 도 8b (c)에서와 같이 10회 시험하여 평균한 평균 측정 전력(Pm) 0.913W를 얻었다. 이와 같이 스크라이빙 라인(102)을 형성함에 따라 시제품의 측정 전력이 저하됨을 알 수 있다.
도 8c (a)에서 시제품 전면의 좌측 단위 셀(101)과 시제품 후면의 우측 단위 셀(101a)에는 펀치기(30)에 의해 구멍이 뚫린 3개의 원형 개구(130)가 형성된다. 이 시제품에 대해 성능 시험한 결과, 도 8c (b)에서와 같이 개방전압(Voc) 0.660V, 단락전류(Isc) 1.823A, 측정 전력(Pm) 0.870W, 곡선인자(FF) 0.723 를 얻었다. 이러한 시험을 반복하여 실행하고, 도 8c (c)에서와 같이 10회 시험하여 평균한 평균 측정 전력(Pm) 0.858W를 얻었다.
레이저 스크라이빙과 펀치기에 의한 타공 공정에 의해 개구부(130)를 형성한 경우 개방전압(Voc)은 0.655V 에서 0.660V 로 미세한 변동이 있었으나, 단락전류(Isc)는 1.931A 에서 1.823A 로 감소하고 이와 함께 곡선인자(FF)는 0.784 에서 0.723 로 감소하였다. 이는 발전하는 액티브 영역(active area)의 감소, 타공된 개구부(130)에 의해 핑거 전극의 캐리어 수집이 저하된 것에 기인한다.
도 8d (a)에서 좌측의 이미지는 7개 단위 셀(101)을 슁글드 방식으로 접합한 시제품으로서 각 단위 셀에는 타공 공정에 의해 형성딘 개구부(130)를 포함한다. 이 시제품에 대해 성능 시험한 결과, 도 8d (b)에서와 같이 개방전압(Voc) 4.647V, 단락전류(Isc) 1.697A, 측정 전력(Pm) 5.721W, 곡선인자(FF) 0.725 를 얻었다. 이와 같이 개구부가 형성된 시제품에서 얻은 측정 전력(Pm) 5.721W은 개구부가 형성되지 않은 시제품에서 얻은 측정 전력(Pm) 6.09W 보다 낮다. 이 경우 출력 감소율 6% 나타났다. 이처럼 출력 감소율을 감수하더라도 타공된 개구부(130)를 통하여 높은 투광성을 확보할 수 있기 때문에 건물일체형 태양전지 모듈(BIPV)과 농지 등 영농설비에 적용하는 태양광 모듈로서 적합하게 사용할 수 있다.
도 8d에서 시제품 이미지와 같이 7개 단위 셀(101)이 슁글드 방식으로 접합되어 1세트 셀 스트링을 형성하는데, 3세트 셀 스트링을 연결한 시제품은 도 9a와 같다. 이 시제품은 길이(가로) 480mm 높이(세로) 210mm를 가진다. 셀 스트링 간격 5mm. 타공된 개구부 직경 12mm, 타공 면적 1.13㎠, 3개 타공된 개구부일 때 개구율 6.9%(3×2.3%)이 적용된다. 여기서 타공가능한 개구부 직경 범위는 5~15mm, 타공가능한 개구부 개수(직경 12mm인 경우)는 1~7개 이다.
본 발명자가 시제품을 대상으로 타공수와 개구율을 다르게 설정하고, 이들 시제품에 대해 출력 성능을 시험한 결과 도 10의 표를 얻었다. 도 10의 테이블에서 적색 박스는 단위 셀에 타공에 의해 3개 개구부를 형성하고, 개구부 직경 12mm, 개구율 6.9%, 출력 감소율 16.7% 로 얻어진 것을 나타낸다. 테이블에서 시험 결과를 평균한 평균 출력 감소율 13%가 얻어졌는데, 타공된 개구부의 개수(타공수)가 많고 개구부 직경(지름)이 클 수록 개구율이 증가함에 따라 출력 감소율이 증가하게 된다.
이상과 같이 실시예에서 셀 표면에 빛이 투과하는 개구부를 형성하고 슁글드 방식으로 셀을 접합하여 태양광 모듈을 구성함으로써 개구부에 의한 출력 저하를 억제하고 투광성이 우수한 태양광 모듈을 획득할 수 있고, 버스바 전극이 노출되지 않아 심미성이 우수하고 건물의 외벽과 창호 대체설비로 적합하게 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, 100B : 벌크 실리콘 기판
101, 101a : 단위셀
110 : 셀 스트링
120 : 버스바 전극
121 : 핑거 전극
130, 130a, 130b : 개구부
101, 101a : 단위셀
110 : 셀 스트링
120 : 버스바 전극
121 : 핑거 전극
130, 130a, 130b : 개구부
Claims (6)
- (a) 버스바 전극과 핑거 전극이 형성된 벌크 실리콘 기판을 준비하는 단계;
(b) 상기 벌크 실리콘 기판의 버스바 전극에 연결된 일부의 핑거 전극을 제거하여 빛이 투과하는 개구부를 형성하는 단계;
(c) 상기 개구부가 형성된 벌크 실리콘 기판을 절단하여 단위 셀로 분할하는 단계;
(d) 상기 분할된 단위 셀을 슁글드 방식으로 접합하여 셀 스트링을 형성하는 단계; 및
(e) 상기 복수개 셀 스트링을 연결한 표면에 보호부재로 라미네이팅하여 태양광 모듈을 형성하는 단계;를 포함하되,
(b-1) 상기 개구부를 형성하는 단계는 상기 벌크 실리콘 기판에 홈 파는 1차 가공을 통해 개구부의 형상에 대응하는 스크라이빙 라인을 형성하고, 상기 벌크 실리콘 기판이 놓여진 베이스판을 이동시키고 마킹된 스크라이빙 라인에 홈이 파여진 부분을 제거하도록 상기 베이스판 상부에 설치된 펀치기로 타격하여 구멍 뚫는 2차 가공을 포함하되,
상기 1차 가공은 벌크 실리콘 기판 두께의 절반의 깊이로 표면에 홈을 형성하고,
스크라이빙 라인을 형성하기 위한 레이저 스크라이빙 공정조건은 532nm 파장을 사용하는 레이저에서 평균 파워 10W, 주파수 50 KHz, 스캔 속도 1,300mm/s, 동작 시간 30sec로 설정하며,
(b-2) 상기 (b-1) 단계에서 상기 벌크 실리콘 기판에 빛이 투과하는 개구율과 모듈 출력 저하의 상관 관계를 고려하여 개구부를 형성하되,
가로 480mm 세로 210mm의 단위 셀에 개구부 직경 12mm으로 타공된 3개 개구부를 형성함으로써 개구율 6.9% 이고 모듈 출력 감소율 16.7%이 얻어진 것을 특징으로 하는 타공형 실리콘 슁글드 태양광 모듈의 제조 방법. - 삭제
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011171542A (ja) * | 2010-02-19 | 2011-09-01 | Toray Eng Co Ltd | 太陽電池モジュール |
| JP5387788B2 (ja) * | 2011-01-31 | 2014-01-15 | 富士電機株式会社 | 薄膜太陽電池及びその製造方法 |
| JP2014078767A (ja) * | 2014-02-06 | 2014-05-01 | Sharp Corp | 光透過型太陽電池モジュール |
| JP2016058697A (ja) | 2014-09-12 | 2016-04-21 | 株式会社カネカ | 太陽電池モジュール及び壁面形成部材 |
| JP2018157198A (ja) | 2017-03-15 | 2018-10-04 | アートビーム有限会社 | 太陽電池および太陽電池の製造方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101183589B1 (ko) | 2010-04-14 | 2012-09-17 | 금호전기주식회사 | 태양광 발전 시스템 |
| KR101988345B1 (ko) | 2019-01-11 | 2019-06-12 | 김길수 | 태양광 발전 겸용 조립식 자연채광 외장 모듈 및 구조체 |
| KR102089366B1 (ko) | 2019-01-30 | 2020-03-16 | 염기훈 | 후면 투광형 태양광 발전 시스템 |
-
2020
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011171542A (ja) * | 2010-02-19 | 2011-09-01 | Toray Eng Co Ltd | 太陽電池モジュール |
| JP5387788B2 (ja) * | 2011-01-31 | 2014-01-15 | 富士電機株式会社 | 薄膜太陽電池及びその製造方法 |
| JP2014078767A (ja) * | 2014-02-06 | 2014-05-01 | Sharp Corp | 光透過型太陽電池モジュール |
| JP2016058697A (ja) | 2014-09-12 | 2016-04-21 | 株式会社カネカ | 太陽電池モジュール及び壁面形成部材 |
| JP2018157198A (ja) | 2017-03-15 | 2018-10-04 | アートビーム有限会社 | 太陽電池および太陽電池の製造方法 |
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