KR102621290B1 - 고효율 양면발전을 위한 고출력 슁글드 모듈 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 고효율 양면발전을 위한 고출력 슁글드 모듈은 핑거 전극과 버스바 전극 및 후면 전극을 포함하는 전극 부재가 형성된 양면수광형 태양전지 기판을 복수개의 분할 셀로 분할하고, 전도성 접착제를 이용하여 슁글드 어레이 구조로 스트링을 형성하며, 전면커버와 후면커버 사이에 제1봉지재, 스트링, 및 제2봉지재를 순차적으로 적층하고, 라미네이션 장비를 이용하여 라미메이션 공정을 진행하여 슁글드 모듈을 제작하며, 전면 커버는 모듈 전면에 위치하는 강화 유리로 형성되고, 후면 커버는 모듈의 후면에 위치하는 투광성 수지 재질의 후면 백시트로 형성되는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 양면 수광형 태양전지 모듈의 전체 무게를 줄여 시공성이 우수하고, 모듈의 설치 환경에 따라 분할 셀을 연결하는 스트링의 연결 구조 변경을 통해 다양한 형태로 모듈 디자인을 지원하며 전면뿐만 아니라 후면에서 높은 출력을 발생할 수 있는 고효율 양면발전을 위한 고출력 슁글드 모듈 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
화석 연료 사용으로 인한 지구온난화 문제와 화석 연료 자체의 고갈로 인해 이를 대체할 수 있는 친환경 신재생 에너지원에 대한 관심이 증가해왔다. 앞으로 신재생에너지 발전 비중이 더욱 확대될 전망이며, 그 중에서도 태양광 발전은 무공해, 무한한 태양에너지원을 사용한다는 장점이 있어 태양광 발전설비가 미래의 새로운 대체 에너지원으로서 각광을 받고 있으며, 태양전지의 여러 응용 분야 중에서 현재에는 태양광 발전소, 건물일체형 태양광 발전(BIPV), 방호벽, 영농형 발전설비, 자동차 등의 발전 전력을 얻는데 이용되고 있다.
최근 효율면에서 강점을 가진 단결정 실리콘 모듈의 가격 하락으로 인해 전세계 태양광 시장이 빠르게 재편되는 추세이며, 양면수광형 태양전지(bifacial solar cell)는 반사광을 이용한 추가적인 광생성(photogeneration)이 발생하여 태양전지의 전환효율(conversion efficiency)을 증가시켜 주기 때문에 시장에서 수요가 증가하고 있다.
기존의 태양광 모듈은 태양전지를 금속 리본(metal ribbon)으로 연결하여 제작하는 방식으로 다수의 셀들을 연결하여 스트링을 제작할 때 셀들 사이에 전기적으로 절연하기 위한 공간이 필요하다. 이 공간은 전류를 생성할 수 없는 빈 공간으로 CTM(cell-to-module) 손실을 발생시킨다. 또한 셀 전면에 버스바(busbar)가 존재하기 때문에 버스바에 의해 가려지는 영역은 광전류 생성이 불가능하여 추가적인 전력 손실을 유발한다.
없음
이와 달리 슁글드 태양광 모듈은 분할된 셀의 전면 버스바에 전도성 접착제(ECA)를 도포하여 다른 분할 셀의 후면과 접합하는 방식으로 제작하기 때문에 분할 셀의 전면 버스바 영역을 다른 분할 셀과 오버랩하여 연결되면서 버스바가 없는(busbar-less) 구조로 스트링이 제작되기 때문에 버스바에 의한 광학적 손실을 크게 감소시킬 수 있다. 또한 기존 태양광 모듈과 달리 셀들을 전기적으로 분리하기 위한 공간이 없고 동일 면적에 많은 셀을 집적할 수 있기 때문에 고출력 및 고밀도 모듈을 제작할 수 있다. 하지만 슁글드 모듈의 스트링은 접합되는 분할 셀의 특성에 따라 스트링의 출력 및 효율이 영향을 받기 때문에 고출력 스트링을 제작하기 위해서는 분할 셀의 종류, 형태, 및 전극 구조(버스바 두께, 핑거 개구 등)에 따른 접합 특성을 최적화하는 작업이 요구된다.
본 발명은 양면 수광형 태양전지 모듈의 전체 무게를 줄여 시공성이 우수하고, 모듈의 설치 환경에 따라 분할 셀을 연결하는 스트링의 연결 구조 변경을 통해 다양한 형태로 모듈 디자인을 지원하며 전면뿐만 아니라 후면에서 높은 출력을 발생할 수 있는 고효율 양면발전을 위한 고출력 슁글드 모듈 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 고효율 양면발전을 위한 고출력 슁글드 모듈의 제조 방법은, (a) 핑거 전극과 버스바 전극 및 후면 전극을 포함하는 전극 부재가 형성된 양면수광형 태양전지 기판을 준비하는 단계; (b) 레이저 스크라이빙을 이용하여 양면수광형 태양전지 기판의 절단선을 따라 절단하여 복수개의 단위 셀로 분할하는 단계; (c) 분할된 단위 셀들을 부분적으로 중첩시키고 전도성 접착제를 이용하여 슁글드 어레이 구조의 스트링을 형성하는 단계; (d) 전면커버와 후면커버 사이에 제1봉지재, 스트링, 및 제2봉지재를 순차적으로 적층하고, 라미네이션 장비를 이용하여 리미메이션 공정을 진행하여 슁글드 모듈을 제작하는 단계;를 포함하되, 상기 전면 커버는 모듈 전면에 위치하는 강화 유리로 형성되고, 상기 후면 커버는 모듈의 후면에 위치하는 투광성 수지 재질의 후면 백시트로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 (b) 단계에서 양면수광형 태양전지 기판의 전면에 전면전극으로서 핑거 전극과 버스바 전극을 형성하고, 후면에 후면 전극을 형성하며, 상기 핑거 전극은 분할된 단위 셀의 단변과 평행한 제1 방향을 따라 복수 개가 배치되고, 상기 버스바 전극은 분할된 단위 셀의 장변과 평행한 제2 방향으로 연장되어 복수 개의 핑거 전극의 끝을 연결하는 수집 전극라인, 접합하는 다른 단위 셀과 전기적으로 접속하기 위하여 수집 전극라인의 끝에서 분기되어 제1 방향을 따라 연장되는 접속 전극라인이 형성된 것을 특징으로 한다.
또한 상기 (d)단계에서 라미네이션 공정은 140 ~ 160℃의 저온에서 10~15분 동안 실행하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 고효율 양면발전을 위한 고출력 슁글드 모듈은, 전면 커버와 후면 커버 사이에 제1봉지재, 스트링, 및 제2봉지재를 순차적으로 적층하고 라미네이션 공정을 진행하여 일체화시켜 제작하는 고출력 슁글드 모듈로서, 상기 전면 커버는 모듈 전면에 위치하는 투명 재질로서 강화 유리로 형성되고, 상기 후면 커버는 모듈의 투광성 수지 재질의 후면 백시트로 형성되며, 상기 스트링은 핑거 전극과 버스바 전극 및 후면 전극으로 구성된 전극부재를 포함하는 양면수광형 태양전지 기판을 복수개로 분할하고 분할된 셀들을 부분적으로 중첩하여 전도성 접착제로 접합시킨 슁글드 어레이 구조로 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 상기 핑거 전극은 분할된 단위 셀의 단변과 평행한 제1 방향을 따라 복수 개가 배치되고, 상기 버스바 전극은 분할된 단위 셀의 장변과 평행한 제2 방향으로 연장되어 복수 개의 핑거 전극의 끝을 연결하는 수집 전극라인, 접합하는 다른 단위 셀과 전기적으로 접속하기 위하여 상기 수집 전극라인의 끝에서 분기되어 제1 방향을 따라 연장되는 접속 전극라인이 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 양면 수광형 태양전지 모듈의 후면 커버가 투광성 수지 재질의 후면백시트로 대체하여 전체 모듈의 경량화를 통해 시공작업이 용이하고, 슁글드 어레이 구조로 접합하는 셀의 접합 수와 연결 구조를 변경하여 다양한 형태의 모듈 디자인을 지원하며, 모듈 전면뿐만 아니라 후면에서 높은 출력을 발생시킴으로서 고효율 양면발전을 구현할 수 있는 고출력 슁글드 모듈을 제작할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 고효율 양면발전을 위한 고출력 슁글드 모듈의 단면 구조를 나타내는 도면,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 스트링의 연결 구조를 설명하기 위한 도면,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 기판의 전면을 나타내는 도면,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 기판의 후면을 나타내는 도면,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 스트링을 제조하기 위하여 분할된 단위 셀들을 접합하는 동작을 설명하기 위한 도면.
도 6은 도 5의 A-A선 단면도.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 고효율 양면발전을 위한 고출력 슁글드 모듈의 시제품 이미지,
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 고효율 양면발전을 위한 고출력 슁글드 모듈의 시제품 EL 분석 데이터,
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 고효율 양면발전을 위한 고출력 슁글드 모듈의 시제품 성능 시험 그래프,
도 10은 실시예에 따른 고효율 양면발전을 위한 고출력 슁글드 모듈의 제조 방법을 나타내는 흐름도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 스트링의 연결 구조를 설명하기 위한 도면,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 기판의 전면을 나타내는 도면,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 기판의 후면을 나타내는 도면,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 스트링을 제조하기 위하여 분할된 단위 셀들을 접합하는 동작을 설명하기 위한 도면.
도 6은 도 5의 A-A선 단면도.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 고효율 양면발전을 위한 고출력 슁글드 모듈의 시제품 이미지,
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 고효율 양면발전을 위한 고출력 슁글드 모듈의 시제품 EL 분석 데이터,
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 고효율 양면발전을 위한 고출력 슁글드 모듈의 시제품 성능 시험 그래프,
도 10은 실시예에 따른 고효율 양면발전을 위한 고출력 슁글드 모듈의 제조 방법을 나타내는 흐름도.
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 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 고효율 양면발전을 위한 고출력 슁글드 모듈(1)은 전면 커버(2)와 후면 커버(3) 사이에 위치하는 제1봉지재(4), 스트링(10), 및 제2봉지재(5)를 포함할 수 있다.
스트링(10)의 상부에 제1봉지재(4)와 전면 커버(2)를 적층하고 스트링(10) 하부에 제2봉지재(5)와 후면 커버(3)를 적층하며, 그런 다음 라미네이션 장비를 이용하여 순차적으로 적층된 전체 모듈 구성요소(전면 커버, 제1봉지재, 스트링, 제2봉지재, 후면 커버)를 일체화하기 위한 라미네이션을 진행하게 된다. 라미네이션 공정은 140 ~ 160℃의 저온에서 10~15분 동알 실행될 수 있다.
전면 커버(2)는 모듈 전면에 위치하여 태양전지 셀을 보호하는 투명 재질을 포함할 수 있다. 예를 들어 전면 커버(2)는 투과율이 높고 외부 충격에 강인하여 파손을 방지하는 강화 유리 등으로 형성될 수 있다.
후면 커버(3)는 모듈의 후면으로 빛이 수광되도록 하기 위해여 투광성 재질이 이용될 수 있으며, 모듈의 무게를 줄이기 위하여 유리 재질보다 가벼운 수지 재질을 포함하는 후면 백시트로 형성될 수 있다. 예를 들어 PET 타입의 투명한 합성 수지가 사용될 수 있으며, 방수, 절연 및 자외선 차단 등의 기능을 한다.
전면 커버(2)와 후면 커버(3)의 일측에 보호 필름이 각각 형성될 수 있다. 보호 필름으로는 자외선 차단 필름 등이 사용될 수 있으며 태양전지 셀로 전달되는 자외선 따위를 차단하여 태양전지 셀의 수명을 늘이는데 도움을 줄 수 있다.
제1 및 제2 봉지재(4)(5)는 태양전지 모듈의 수명을 길게 유지하기 위한 소재로 스트링(10)의 전후면에 위치하여 셀의 파손을 막는 완충제 역할 및 전면 커버(2) 및 후면 커버(3)를 접착하여 봉입하는데, 봉지재의 소재로는 EVA, POE, Ionomer 등이 사용될 수 있다.
스트링(10)은 양면수광형 태양전지 셀을 복수개로 분할하고 분할된 셀들을 부분적으로 중첩시켜 슁글드 어레이로 형성된다. 복수의 분할된 단일 셀들은 전도성 접착제(7)(ECA)로 접합하여 스트링(10)을 형성하게 된다.
전도성 접착제(7)는 전기 전자 제품이나 회로의 배선 접합에 사용하는 전기 전도성을 가진 접착제로, 에폭시 수지에 은 입자를 배합한 것을 사용한다. 이러한 전도성 접착제가 전도성을 발현하는 원리는 접착제 중에 분산되어 있는 전도성 필러가 경화 또는 고화 단계에서 필러와 필러의 접촉이 일어나 전도성을 발현하는 것이다. 또 전도성 접착제는 마이크로 디스펜서를 이용하여 도포하며 니들로부터의 토출량이 일정해야 하고 흘러내리지 않게 된다. 전도성 충진제로는 금, 백금, 은, 구리, 니켈 등의 금속분말, 카본 섬유, 흑연 및 복합 분말 등이 사용될 수 있다.
모듈 외곽 부분을 감싸도록 미도시한 프레임이 위치하고, 프레임에 의해 외부 충격으로부터 내장 부품을 보호할 수 있다. 프레임은 강화 플라스틱, 스테인레스스틸 등 강성 재질로 형성될 수 있다.
모듈의 형태를 다양하게 설계하기 위하여, 도 2에 도시된 바와 같이, 다양한 크기와 형태를 가진 스트링 어레이(10A)(10B)(10C)로 형성될 수 있다. 스트링 어레이(10A)는 20개 셀을 슁글드 접합한 3개 스트링의 일측에 스트링 연결부재(8)로 직렬 연결하여 정사각형으로 구성한다. 다른 스트링 어레이(10B)는 14개 셀을 슁글드 접합한 2개 스트링의 일측에 스트링 연결부재(8)로 직렬 연결하여 직사각형으로 구성하며, 다른 스트링 어레이(10C)는 20개 셀을 슁글드 접합한 3개 스트링의 일측 및 타측에 스트링 연결부재(8)로 병렬 연결하여 정사각형으로 구성할 수 있다.
이와 같이 스트링의 직렬, 병렬, 직병렬 연결을 통하여 여러 형태로 태양전지 셀을 구성할 수 있다. 뿐만 아니라 분할된 단위 셀의 가로 폭과 세로 폭을 가변하여 스트링의 길이와 폭을 조절하여 태양광 모듈 설계의 다양성을 확보할 수 있다.
도 3에 도시한 바와 같이, 버스바 전극(20)과 핑거 전극(40)을 포함하는 전극 부재가 형성된 태양전지 기판(100)은 절단선(Ct)을 따라 복수개 셀로 분할할 수 있다. 태양전지 기판(100)의 크기는 156.75 mm X 156.75 mm 이다. 태양전지 셀의 출력 특성을 고려하면 3~12개 단위 셀로 분할할 수 있고, 분할된 단위 셀(10-1)의 단변은 13.3 ~ 66.6 mm로 제작할 수 있다. 예시한 바와 같이 태양전지 기판(100)이 4개의 단위 셀(10-1)로 분할하는데, 레이저 스크라이빙을 이용하여 절단선(Ct)을 따라 균등한 크기로 분할할 수 있다. 태양전지 전면에 분할 셀의 개수에 대응하여 버스바 전극(20)과 핑거 전극(40)으로 구성된 전극부재가 형성될 수 있다. 즉 분할된 단위 셀(10-1)들은 동일한 크기와 모양을 가지고 동일한 전극 패턴이 형성될 수 있다.
핑거 전극(40)은 분할된 단위 셀(10-1)의 단변과 평행한 제1 방향을 따라 복수 개가 배치되는데, 광전변환된 캐리어(carrier)를 수집하는 역할을 한다. 핑거 전극(40)의 선폭은 0.08 ~ 0.12 mm 이다.
버스바 전극(20)은 핑거 전극(40)에 의해 수집된 캐리어를 외부의 축전지 등으로 이송시키는 역할을 한다. 버스바 전극(20)은 복수 개의 핑거 전극(40)의 끝을 연결하기 위한 수집 전극라인(21), 다른 단위 셀과 전기적으로 접속하기 위한 접속 전극라인(22)으로 구성된다. 수집 전극라인(21)은 분할된 단위 셀(10-1)의 장변과 평행한 제2 방향을 따라 연장되고, 접속 전극라인(22)은 수집 전극라인(21)의 끝에서 분기되어 제1 방향을 따라 연장된다. 수집 전극라인(21)과 접속 전극라인(22)은 분할된 단위 셀(10-1)의 가장자리를 따라 배치될 수 있는데, 수집 전극라인(21)은 분할하는 단위 셀(10-1)의 절단선(Ct)과 인접 배치되고, 접속 전극라인(22)은 분할하는 단위 셀(10-1)의 단변과 인접 배치된다. 접속 전극라인(22)이 수집 전극라인(21)의 끝에서 수직으로 꺽여진 형태로 수집 전극라인(21)과 접속 전극라인(22)는 전체적으로 L자 형상을 형성될 수 있다. 이러한 버스바 전극(20)의 선폭은 0.8 ~ 1.2 mm 이다.
도 4를 참고하여 분할하는 단위 셀(10-1)의 후면에는 분할 셀의 개수에 대응하여 후면 전극(30)이 형성될 수 있다. 후면 전극(30)은 전면에 형성된 버스 바 전극(20)의 전극 패턴과 동일하게 형성될 수 있다. 후면 전극(30)은 후술하는 슁글드 어레이를 형성시 다른 단위 셀(10-1)의 전면에 형성된 접속 전극라인(22)에 전기적 물리적으로 접속된다.
도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이 슁글드 어레이 구조의 모듈을 형성하기 위하여 분할된 단위 셀들(10-1)은 전도성 접착제(7)를 매개로 하여 열처리 공정을 통해 접합될 수 있다. 예를 들어 어느 한 단위 셀(10-1)의 단변과 다른 단위 셀(10-1)의 단변을 일벙 부분 겹쳐서 스트링 어레이 구조를 만들 수 있는데, 위쪽에 위치하는 단위 셀(10-1)의 후면 전극(30)이 아래쪽에 위치하는 단위 셀(10-1)의 버스바 전극(20)의 접속 전극라인(22) 사이에 전도성 접착제(7)를 배치하고 열처리 공정을 통해 접합함으로써 2개 단위 셀들(10-1)이 일체화됨과 동시에 핑거 전극(40)에 의해 수집된 전류가 이동하게 되는 전기적 통로를 제공하게 된다.
본 발명의 실시예에 따른 고효율 양면발전을 위한 고출력 슁글드 모듈의 시제품 및 성능 시험 결과를 설명한다.
도 7(a)(b)에서 시제품의 모듈 전면에 강화 유리를 장착하고, 시제품의 모듈 후면에 투광 백시트를 장착한 다음, 도 8에서와 같이 모듈의 전면 및 후면에 대한 전기발광(eletroluminescence, EL) 특성을 시험하였다. 또한 이 시제품에 대해 성능 시험한 결과, 시제품의 모듈 전면의 출력 특성은 도 9 (a)와 같이 개방전압(Voc) 50.11V, 단락전류(Isc) 11.60A, 측정 전력(Pm) 430.10W, 곡선인자(FF) 0.740을 얻었다. 또한 시제품의 모듈 후면의 출력 특성은 도 9 (b)와 같이 개방전압(Voc) 49.56V, 단락전류(Isc) 8.26A, 측정 전력(Pm) 313.49W, 곡선인자(FF) 0.766을 얻었다. 이와 같이 모듈 후면에서 출력되는 전력 313.49W은 모듈의 전면 출력에 대해 72.9%를 확보할 수 있는 것으로 나타나 모듈의 전면뿐만 아니라 후면 출력이 우수하게 나타나는 것을 확인하였다.
이하, 실시 예에 따른 고효율 양면발전을 위한 고출력 슁글드 모듈의 제조 방법을 도 10에 따라 설명한다.
먼저, 모듈 전면에는 전면전극으로서 핑거 전극(40)과 버스바 전극(20)을 형성하고, 후면에 후면 전극(30)을 형성한 양면수광형 태양전지 기판(100)을 준비한다(S10). 여기서 핑거 전극(40)은 분할된 단위 셀의 단변과 평행한 제1 방향을 따라 복수 개가 배치되고, 버스바 전극(20)은 분할된 단위 셀의 장변과 평행한 제2 방향으로 연장되어 복수 개의 핑거 전극의 끝을 연결하는 수집 전극라인(21), 접합하는 다른 단위 셀과 전기적으로 접속하기 위하여 수집 전극라인(21)의 끝에서 분기되어 제1 방향을 따라 연장되는 접속 전극라인(22)을 포함할 수 있다.
다수의 버스바 전극(20)과 핑거 전극(40)은 니켈(Ni), 구리(Cu), 은(Ag), 알루미늄(Al), 주석(Sn), 아연(Zn), 인듐(In), 티타늄(Ti), 금(Au) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나로 이루어지며, 본 발명에서 버스바 전극(20)과 핑거 전극(40)은 은(Ag)으로 이루어진 구성을 적용한다.
후면 전극(30)은 도전성 물질로 이루어져 있고, 다수의 보호막과 반도체 기판의 후면에 일체로 형성될 수 있으며, 니켈(Ni), 구리(Cu), 은(Ag), 알루미늄(Al), 주석(Sn), 아연(Zn), 인듐(In), 티타늄(Ti), 금(Au) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나로 이루어지며, 본 발명에서 제조 비용 등을 고려하여 후면 전극(30)은 알루미늄(Al)으로 형성한다.
다음에, 상기 단계 S10에서 마련된 양면수광형 태양전지 기판(100)을 절단하여 복수 개의 단위 셀(10-1)로 분할한다(S20). 단계 S20에서의 절단 공정은 예를 들어 나노 세컨드 레이저(532nm, 20ns, 30~100 KHz from coherent)에 의해 실행될 수 있다. 즉 532nm 파장을 사용하는 20ns 레이저에서 평균 파워 10W, 주파수 50 KHz, 스캔 속도 1,300mm/s로 설정하여 실행될 수 있다.
이어서 복수개로 분할된 셀들을 부분적으로 중첩시켜 슁글드 어레이로 형성된다. 복수개로 분할된 단일 셀들은 전도성 접착제(7)(ECA)로 접합하여 스트링(10을 형성하게 된다. 즉 상기 단계 S20에서 마련된 위쪽 어느 한 단위 셀(10-1)의 단변과 아래쪽 다른 단위 셀(10-1)의 단변 중 어느 한쪽에 전도성 접착제(7)를 도포하여 슁글드 어레이로 접합되어 스트링(10)을 형성하게 된다(S30).
전도성 접착제(7)는 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 있다. 또 전도성 접착제에서 전도성 충진제는 Au, Pt, Pd, Ag, Cu, Ni 및 카본 중에서 선택된 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있다. 상술한 전도성 접착제의 도포는 위쪽 어느 한 단위 셀(10-1)의 단변측 후면 전극(30)과 아래쪽 다른 단위 셀(10-1)의 단변측 버스바 전극(20)의 접속 전극라인(22) 중 어느 한쪽에 대해 실행되던가 양쪽 모두에 각각 실행될 수 있다. 이러한 도포의 위치 결정은 전도성 접착제의 특성 및 토출량에 따라 결정될 수 있다.
전도성 접착제가 도포되고 슁글드 어레이로 접합된 스트링(10)의 상부에 제1봉지재(4)와 전면 커버(2)를 적층하고 스트링(10) 하부에 제2봉지재(5)와 후면 커버(3)를 적층한다. 여기서 전면 커버(2)는 모듈 전면에 위치하여 태양전지 셀을 보호하는 투명 재질로서, 투과율이 높고 외부 충격에 강인하여 파손을 방지하는 강화 유리 등으로 형성될 수 있다. 후면 커버(3)는 모듈의 후면으로 빛이 수광되도록 하기 위해여 투광성 재질이 이용될 수 있으며, 모듈의 무게를 줄이기 위하여 유리 재질보다 가벼운 수지 재질을 포함하는 후면 백시트로 형성될 수 있다. 예를 들어 PET 타입의 투명한 합성 수지가 사용될 수 있으며, 방수, 절연 및 자외선 차단 등의 기능을 한다. 또한 전면 커버(2)와 후면 커버(3)의 일측에 보호 필름이 각각 형성될 수 있다. 보호 필름으로는 자외선 차단 필름 등이 사용될 수 있다. 제1 및 제2 봉지재(4)(5)는 태양전지 모듈의 수명을 길게 유지하기 위한 소재로 스트링(10)의 전후면에 위치하여 셀의 파손을 막는 완충제 역할 및 전면 커버(2) 및 후면 커버(3)를 접착하여 봉입하는데, 봉지재의 소재로는 EVA, POE, Ionomer 등이 사용될 수 있다.
그런 다음 라미네이션 장비를 이용하여 순차적으로 적층된 전체 모듈 구성요소(전면 커버, 제1봉지재, 스트링, 제2봉지재, 후면 커버)를 일체화하기 위한 라미네이션을 진행하여 고출력 슁글드 모듈을 제작한다. 라미네이션 공정은 140 ~ 160℃의 저온에서 10~15분 동안 실행될 수 있다(S40).
이와 같이 양면수광형 태양전지를 적용한 고출력 슁글드 모듈에서 모듈의 전면 및 후면의 발전 효율이 높기 때문에 건물일체형 태양광 발전(BIPV), 방호벽, 온실구조물, 영농형 발전설비 등에 적합하게 사용될 수 있다. 게다가 태양전지 모듈의 획일적인 디자인을 탈피하고, 태양전지 기판에서 분할된 셀의 길이와 폭을 가변하여 분할 셀을 부분적으로 접합하는 슁글드 어레이를 적용하기 때문에 모듈 설계의 다양성을 확보할 수 있고, 소규모 발전에 대응하여 모듈 제작이 가능하며, 모듈의 후면에 강화 유리를 대체하여 가벼운 투광 백시트를 사용함으로서 시공작업이 용이하다.
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.
1 : 고출력 슁글드 모듈
2 : 전면 커버
3 : 후면 커버
4,5 : 제1 및 제2 봉지재
10 : 스트링
2 : 전면 커버
3 : 후면 커버
4,5 : 제1 및 제2 봉지재
10 : 스트링
Claims (5)
- (a) 핑거 전극(40)과 버스바 전극(20) 및 후면 전극(30)을 포함하는 전극 부재가 형성된 양면수광형 태양전지 기판(100)을 준비하는 단계;
(b) 레이저 스크라이빙을 이용하여 양면수광형 태양전지 기판(100)의 절단선(Ct)을 따라 절단하여 복수개의 단위 셀(10-1)로 분할하는 단계;
(c) 분할된 단위 셀(10-1)들을 부분적으로 중첩시키고 전도성 접착제(7)를 이용하여 슁글드 어레이 구조의 스트링(10)을 형성하는 단계;
(d) 전면커버(2)로서 강화 유리와 후면커버(3)로서 투광성 수지 재질의 후면 백시트 사이에 제1봉지재(4), 스트링(10), 및 제2봉지재(5)를 순차적으로 적층하고, 라미네이션 장비를 이용하여 리미메이션 공정을 진행하여 슁글드 모듈을 제작하는 단계;를 포함하고,
(b-1) 상기 (b) 단계에서 분할하는 단계는 태양전지 기판(100)의 전면에 핑거 전극(40)과 버스바 전극(20)으로 구성된 전극부재가 형성되도록 절단선(Ct)을 절단하여 직사각 형태의 단위 셀들(10A)로 분할하되,
상기 핑거 전극(40)은 직사각 형태로 분할된 단위 셀(10A)의 단변과 평행하게 복수 개가 배치되고,
상기 버스바 전극(20)은 복수 개의 핑거 전극(40)의 끝이 연결되는 수집 전극라인(21)과 슁글드 어레이 구조로 접합하는 다른 단위 셀과 전기적으로 접속되는 접속 전극라인(22)으로 구성되고,
상기 수집 전극라인(21)의 끝에서 분기되는 상기 접속 전극라인(22)이 수직으로 꺽여 전체적으로 L자 형상으로 형성되며,
상기 접속 전극라인(22)은 직사각 형태로 분할된 단위 셀(10A)의 단변과 인접 배치되고, 상기 수집 전극라인(21)은 직사각 형태로 분할된 단위 셀(10A)의 장변과 평행하게 배치되고,
상기 분할된 단위 셀(10A)의 후면에 버스바 전극(20)의 전극 패턴과 동일한 L자 형상의 후면 전극(30)이 형성되며, 상기 후면 전극(30)은 슁글드 어레이 구조로 접합하는 다른 단위 셀(10A)의 접속 전극라인(22)과 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 하는 고효율 양면발전을 위한 고출력 슁글드 모듈의 제조 방법.
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