KR102624328B1 - 태양 전지 모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 모듈은, 장축과 단축을 가지며 전면에 배치된 제1 전극과 후면에 배치된 제2 전극을 포함해 구성되고, 제1 방향을 따라 배치된 복수 개의 태양전지, 상기 복수 개의 태양전지 중 이웃한 제1 태양전지의 제1 전극과 제2 태양전지의 제2 전극에 연결된 복수 개의 배선재를 포함하고, 상기 복수 개의 태양전지 각각은, 상기 제1 방향으로 일 측의 제1 측면과 타 측으로 상기 제1 측면보다 표면 거칠기가 거친 제2 측면, 그리고 후면으로 상기 제2 측면에 이웃하게 형성된 돌출부를 포함하며, 상기 제1 태양전지와 상기 제2 태양전지는 0.5(mm)~1.5(mm) 간격을 두고 배치되고, 상기 제2 태양전지의 제1 측면과 상기 제1 태양전지의 제2 측면이 마주하게 배치된다.

Description

태양 전지 모듈{SOLAR CELL MODULE}
본 발명은 복수 개의 태양 전지를 배선재로 연결한 태양전지 모듈에 관한 것이다.
태양 전지는 복수 개가 리본에 의하여 직렬 또는 병렬로 연결되고, 복수의 태양 전지를 보호하기 위한 패키징(packaging) 공정에 의하여 태양 전지 패널의 형태로 제조된다.
태양 전지를 연결하기 위하여 다양한 방법이 사용될 수 있는데, 일 예로, 1.5mm 정도의 큰 폭을 가지는 리본을 사용하여 태양 전지를 연결할 수 있다. 그러나 리본의 큰 폭에 의하여 광 손실 등이 발생할 수 있으므로 태양 전지에 배치되는 리본의 개수를 줄여야 한다. 그러면, 캐리어의 이동 거리가 커져서 전기적 특성이 우수하지 않을 수 있다.
이에 리본보다 작은 폭을 가지는 배선재를 리본 대신 사용하여 배선재의 개수를 늘리고 캐리어의 이동 거리를 줄이는 구조가 제안되었다.
그런데, 배선재는 금속으로 만들어져 있기 때문에 쉽게 구부려지거나 휘어 지지 않아, 이웃한 두 태양전지를 복수개의 배선재로 연결할 때 이웃한 두 태양전지의 간격이 벌어질 수 밖에 없어 태양전지 모듈의 전체 외관 크기가 커지는 문제가 있다.
한편, 태양 전지는 출력 향상을 위해 규격화된 크기로 생산된 태양전지(이하, 모 태양전지)를 복수 개로 분할해 태양전지 모듈을 구성하는 새로운 형태의 태양전지 모듈이 제안되었다.
그런데, 이 같은 분할된 태양전지를 이용해 태양전지 모듈을 구성하는 경우에, 모 태양전지를 이용해 태양전지 모듈을 구성하는 경우보다 하나의 스트링을 구성할 때 사용되는 태양전지의 개수가 종전(모 태양전지를 이용하는 경우)보다 배수로 늘어나기 때문에 태양전지 패널의 전체 크기가 커지는 문제가 있다.
이처럼 태양전지 패널의 크기가 커지게 되면 태양전지를 생산하는 생산자 입장에서는 기존 설비, 즉 모 태양전지로 만들어지는 태양전지 패널에 적합하도록 설치된 기존 생산 설비를 사용하기가 어려워 새로운 생산 설비를 추가로 설치해야 하기 때문에, 제품의 생산 원가가 지나치게 상승해 제품의 가격 경쟁력이 떨어지는 문제가 있다.
때문에, 분할된 태양전지를 복수의 배선재로 연결해 태양전지 패널을 제조할 때도, 종전 설비를 변경하지 않고 그대로 사용할 수 있도록 하는 기술이 요구된다.
한편, 태양전지를 복수 개로 분할하는 과정은 태양전지의 표면에 가상의 절단선을 따라 레이저를 조사해 분할 홈을 형성하고, 이 분할 홈을 따라 태양전지를 기계적으로 분할함으로써 모 태양전지는 복수개의 태양전지로 분할될 수가 있다.
그런데, 태양전지의 표면에 레이저를 조사하는 과정에서 그 표면은 재결정화가 이뤄지게 되며, 이 재결정화 과정에서 분할 홈 주변으로 버(burr)가 발생해 분할 홈 주변이 밖으로 돌출된 형태를 이룬다.
때문에, 이웃하고 있는 분할된 두 태양전지를 배선재를 이용해 연결하는 경우에 버의 간섭을 받아 연결하는 과정이 쉽지가 않으며, 더욱이 배선재가 버와 접촉하는 경우에는 션트(shunt) 경로가 만들어지면서 태양전지 모듈의 출력이 떨어지는 문제가 있다.
본 발명은 이 같은 기술적 배경에서 창안된 것으로, 분할된 태양전지를 복수의 배선재로 연결할 때 이웃한 두 태양전지의 간격을 이전보다 줄여 태양전지 패널의 크기가 커지는 것을 방지하는데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 이웃하고 있는 분할된 두 태양전지를 연결할 때 배선재와 버가 접촉되는 것을 방지하는데 있다.
본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 모듈은, 장축과 단축을 가지며 전면에 배치된 제1 전극과 후면에 배치된 제2 전극을 포함해 구성되고, 제1 방향을 따라 배치된 복수 개의 태양전지, 상기 복수 개의 태양전지 중 이웃한 제1 태양전지의 제1 전극과 제2 태양전지의 제2 전극에 연결된 복수 개의 배선재를 포함하고, 상기 복수 개의 태양전지 각각은, 상기 제1 방향으로 일 측의 제1 측면과 타 측으로 상기 제1 측면보다 표면 거칠기가 거친 제2 측면, 그리고 후면으로 상기 제2 측면에 이웃하게 형성된 돌출부를 포함하며, 상기 제1 태양전지와 상기 제2 태양전지는 0.5(mm)~1.5(mm) 간격을 두고 배치되고, 상기 제2 태양전지의 제1 측면과 상기 제1 태양전지의 제2 측면이 마주하게 배치된다.
상기 복수개의 태양전지는, 반도체 기판과, 상기 반도체 기판의 전면으로 형성되고, 상기 반도체 기판의 도전성과 반대의 제1 도전형을 갖는 제1 도전형 영역과, 상기 반도체 기판과 동일한 제2 도전형을 갖고, 상기 반도체 기판의 후면에 형성된 제2 도전형 영역을 포함한다.
상기 돌출부는 상기 제2 도전형 영역 위로 형성될 수 있다.
상기 복수개의 배선재 단부는 상기 제1 방향으로 상기 제2 태양전지의 후면에서 상기 돌출부에 이웃하게 배치될 수 있다.
상기 제2 전극은, 서로 평행한 복수의 핑거 라인과 상기 핑거 라인에 전기적으로 연결되며 상기 제1 방향을 따라 위치하는 복수의 패드부를 포함하고, 상기 복수 개의 배선재 단부는 상기 제1 방향으로 상기 복수의 패드부 중 상기 제2 태양전지의 돌출부에 가장 가깝게 배치된 최외곽 패드에 접합될 수 있다.
상기 복수 개의 배선재 두께는 270(um)~320(um)일 수 있고, 상기 복수 개의 배선재는 금속의 코어층과, 상기 코어층의 표면을 감싸며 솔더 물질을 포함해 형성된 솔더층을 포함하고, 상기 코어층의 두께는 240~280(um)일 수 있다.
상기 배선재는 와이어 형상일 수 있고, 상기 복수 개의 배선재 개수는 8~12개인 것이 바람직하다.
상기 단축은 상기 장축의 1/2 크기일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 이웃하는 두 태양전지의 간격을 종젼보다 줄여 분할된 태양전지를 가지고 태양전지 모듈을 구성할 때 스트링의 길이가 길어지는 것을 방지할 수 있고, 또한 이웃한 두 태양전지의 간격이 줄어 션트 경로가 발생할 수 있지만, 절단면과 비절단면이 마주하도록 배치해 돌출부와 배선재가 접촉되는 문제 역시 방지할 수가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지 패널을 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 II-II 선을 따라 잘라서 본 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 모듈을 도시한 사시도이다.
도 4는 도 3의 IV-IV 선을 따라 잘라서 본 단면도이다.
도 5는 도 4에 도시한 하프 컷 셀을 형성하는 모 태양전지의 전면을 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 6은 배선재의 전체 모습을 보여주는 사시도이다.
도 7은 도 3에 도시한 태양전지 모듈의 개략적인 모습을 도시한 평면도이다.
도 8은 도 7의 Ⅷ-Ⅷ 선을 따라 잘라서 본 단면도이다.
도 9 및 도 10은 배선재의 직경, 개수 그리고 태양전지의 간격을 변수로 측정한 배선재의 개수에 따른 출력을 시뮬레이션한 결과를 보여주는 그래프이다.
도 11은 모 태양전지가 레이저 가공에 의해 절단선을 따라 제1 및 제2 태양전지로 분할되는 모습을 모식적으로 보여주는 도면이다.
도 12는 제1 및 제2 태양전지의 절단면이 마주하도록 배치된 태양전지 모듈의 평면도이다.
도 13은 도 12의 XIII-XIII 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따라 절단면과 비절단면이 마주하도록 배치된 태양전지 모듈의 평면도이다.
도 15는 도 14의 XV-XV 선에 따라 절단한 단면도이다.
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 경우뿐 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 및 이를 포함하는 태양 전지 패널을 상세하게 설명한다. 이하에서 "제1", "제2", "제3" 등의 표현은 서로간의 구별을 위하여 사용한 것일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지 패널을 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 II-II 선을 따라 잘라서 본 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 태양 전지 패널(100)은, 복수의 태양 전지(150)와, 복수의 태양 전지(150)를 전기적으로 연결하는 배선재(또는, 와이어, 인터커넥터 등)(142)를 포함한다. 그리고 태양 전지 패널(100)은, 복수의 태양 전지(150)와 이를 연결하는 배선재(또는 인터커넥터)(142)를 포함해 구성된 태양전지 모듈(MA)을 둘러싸서 밀봉하는 밀봉재(130)와, 밀봉재(130) 위에서 태양 전지(150)의 전면에 위치하는 제1 커버 부재(110)와, 밀봉재(130) 위에서 태양 전지(150)의 후면에 위치하는 제2 커버 부재(120)를 포함한다. 이를 좀더 상세하게 설명한다.
먼저, 태양 전지(150)는, 태양 전지를 전기 에너지로 변환하는 광전 변환부와, 광전 변환부에 전기적으로 연결되어 전류를 수집하여 전달하는 전극을 포함할 수 있다. 그리고 복수 개의 태양 전지(150)는 배선재(142)에 의하여 전기적으로 직렬, 병렬 또는 직병렬로 연결될 수 있다. 구체적으로, 배선재(142)는 복수 개의 태양 전지(150) 중에서 이웃한 두 개의 태양 전지(150)를 전기적으로 연결한다.
그리고 버스 리본(145)이 배선재(142)에 의하여 연결된 태양전지의 묶음, 즉 태양전지 모듈(하나 열은 개별적으로 스트링으로 불림)의 배선재(142)의 양끝단을 교대로 연결한다. 버스 리본(145)은 스트링의 단부에서 이와 교차하는 방향으로 배치될 수 있다. 이러한 버스 리본(145)은, 서로 인접하는 스트링들을 연결하거나, 스트링 또는 스트링들에서 전류의 역류를 방지하는 정션 박스(미도시)에 연결할 수 있다. 버스 리본(145)의 물질, 형상, 연결 구조 등은 다양하게 변형될 수 있고, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
밀봉재(130)는, 배선재(142)에 의하여 연결된 태양 전지(150)의 전면에 위치하는 제1 밀봉재(131)와, 태양 전지(150)의 후면에 위치하는 제2 밀봉재(132)를 포함할 수 있다. 제1 밀봉재(131)와 제2 밀봉재(132)는 수분과 산소의 유입되는 것을 방지하며 태양 전지 패널(100)의 각 요소들을 화학적으로 결합한다. 제1 및 제2 밀봉재(131, 132)는 투광성 및 접착성을 가지는 절연 물질로 구성될 수 있다. 일 예로, 제1 밀봉재(131)와 제2 밀봉재(132)로 에틸렌초산비닐 공중합체 수지(EVA), 폴리비닐부티랄, 규소 수지, 에스테르계 수지, 올레핀계 수지 등이 사용될 수 있다. 제1 및 제2 밀봉재(131, 132)를 이용한 라미네이션 공정 등에 의하여 제2 커버 부재(120), 제2 밀봉재(132), 태양 전지(150), 제1 밀봉재(131), 제1 커버 부재(110)가 일체화되어 태양 전지 패널(100)을 구성할 수 있다.
제1 커버 부재(110)는 제1 밀봉재(131) 상에 위치하여 태양 전지 패널(100)의 전면을 구성하고, 제2 커버 부재(120)는 제2 밀봉재(132) 상에 위치하여 태양 전지 패널(100)의 후면을 구성한다. 제1 커버 부재(110) 및 제2 커버 부재(120)는 각기 외부의 충격, 습기, 자외선 등으로부터 태양 전지(150)를 보호할 수 있는 절연 물질로 구성될 수 있다. 그리고 제1 커버 부재(110)는 광이 투과할 수 있는 투광성 물질로 구성되고, 제2 커버 부재(120)는 투광성 물질, 비투광성 물질, 또는 반사 물질 등으로 구성되는 시트로 구성될 수 있다. 일 예로, 제1 커버 부재(110)가 유리 기판 등으로 구성될 수 있고, 제2 커버 부재(120)가 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(131, 132), 제1 커버 부재(110), 또는 제2 커버 부재(120)가 상술한 설명 이외의 다양한 물질을 포함할 수 있으며 다양한 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 커버 부재(110) 또는 제2 커버 부재(120)가 다양한 형태(예를 들어, 기판, 필름, 시트 등) 또는 물질을 가질 수 있다.
이하, 도 3 및 도 4를 참조로 발명의 실시예에 따른 태양전지 모듈과 태양전지의 구성에 대해 좀더 상세하게 설명한다. 도 3은 도 1에 도시한 태양 전지 패널(100)을 구성하는 태양전지 모듈의 일 예를 도시한 사시도이고, 도 4는 도 3의 IV-IV 선을 따라 잘라서 본 단면도이다. 간략한 도시를 위하여 도 4에서는 전극(42, 44)을 개략적으로 도시하였다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 태양 전지(150)는, 반도체 기판(160)과, 반도체 기판(160)에 또는 반도체 기판(160) 위에 형성되는 도전형 영역(20, 30)과, 도전형 영역(20, 30)에 연결되는 전극(42, 44)을 포함한다. 도전형 영역(20, 30)은 제1 도전형을 가지는 제1 도전형 영역(20) 및 제2 도전형을 가지는 제2 도전형 영역(30)을 포함할 수 있다. 전극(42, 44)은 제1 도전형 영역(20)에 연결되는 제1 전극(42) 및 제2 도전형 영역(30)에 연결되는 제2 전극(44)을 포함할 수 있다. 그 외 제1 및 제2 패시베이션막(22, 32), 반사 방지막(24) 등을 더 포함할 수 있다.
반도체 기판(160)은 단일 반도체 물질(일 예로, 4족 원소)를 포함하는 결정질 반도체(예를 들어, 단결정 또는 다결정 반도체, 일 예로, 단결정 또는 다결정 실리콘)로 구성될 수 있다. 그러면, 결정성이 높아 결함이 적은 반도체 기판(160)을 기반으로 하므로, 태양 전지(150)가 우수한 전기적 특성을 가질 수 있다.
반도체 기판(160)의 전면 및/또는 후면은 텍스쳐링(texturing)되어 요철을 가질 수 있다. 요철은, 일 예로, 외면이 반도체 기판(160)의 (111)면으로 구성되며 불규칙한 크기를 가지는 피라미드 형상을 가질 수 있다. 이에 의하여 상대적으로 큰 표면 거칠기를 가지면 광의 반사율을 낮출 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
본 실시예에서 반도체 기판(160)은 제1 또는 제2 도전형 도펀트가 제1 또는 제2 도전형 영역(20, 30)보다 낮은 도핑 농도로 도핑되어 제1 또는 제2 도전형을 가지는 베이스 영역(10)을 포함한다. 일 예로, 본 실시예에서 베이스 영역(10)은 제2 도전형을 가질 수 있다.
일 예로, 제1 도전형 영역(20)은 베이스 영역(10)과 pn 접합을 형성하는 에미터 영역을 구성할 수 있다. 제2 도전형 영역(30)은 후면 전계(back surface field)를 형성하여 재결합을 방지하는 후면 전계 영역을 구성할 수 있다. 여기서, 제1 및 제2 도전형 영역(20, 30)은 반도체 기판(160)의 전면 및 후면에서 각기 전체적으로 형성될 수 있다. 이에 의하여 제1 및 제2 도전형 영역(20, 30)을 충분한 면적으로 별도의 패터닝 없이 형성할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
본 실시예에서 반도체 기판(160)을 구성하는 베이스 영역(10)과 도전형 영역(20, 30)이 반도체 기판(160)의 결정 구조를 가지면서 도전형, 도핑 농도 등이 서로 다른 영역인 것을 예시하였다. 즉, 도전형 영역(20, 30)이 반도체 기판(160)의 일부를 구성하는 도핑 영역인 것을 예시하였다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 제1 도전형 영역(20) 및 제2 도전형 영역(30) 중 적어도 하나가 반도체 기판(160) 위에 별도의 층으로 구성되는 비정질, 미세 결정 또는 다결정 반도체층 등으로 구성될 수도 있다. 그 외에도 다양한 변형이 가능하다.
제1 도전형 영역(20)에 포함되는 제1 도전형 도펀트가 n형 또는 p형의 도펀트일 수 있고, 베이스 영역(10) 및 제2 도전형 영역(30)에 포함되는 제2 도전형 도펀트가 p형 또는 n형의 도펀트일 수 있다. p형의 도펀트로는 보론(B), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In) 등의 3족 원소를 사용할 수 있고, n형의 도펀트로는 인(P), 비소(As), 비스무스(Bi), 안티몬(Sb) 등의 5족 원소를 사용할 수 있다. 베이스 영역(10)의 제2 도전형 도펀트와 제2 도전형 영역(30)의 제2 도전형 도펀트는 서로 동일한 물질일 수도 있고 서로 다른 물질일 수도 있다.
일 예로, 제1 도전형 영역(20)이 p형을, 베이스 영역(10) 및 제2 도전형 영역(30)이 n형을 가질 수 있다. 그러면, 전자보다 이동 속도가 느린 정공이 반도체 기판(160)의 후면이 아닌 전면으로 이동하여 변환 효율을 향상할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 반대의 경우도 가능하다.
반도체 기판(160)의 표면 위에는 도전형 영역(20, 30)의 결함을 부동화시키는 제1 및 제2 패시베이션막(22, 32), 광의 반사를 방지하는 반사 방지막(24) 등의 절연막이 형성될 수 있다. 이러한 절연막은 별도로 도펀트를 포함하지 않는 언도프트 절연막으로 구성될 수 있다. 제1 및 제2 패시베이션막(22, 32) 및 반사 방지막(24)은 제1 또는 제2 전극(42, 44)에 대응하는 부분(좀더 정확하게는, 제1 또는 제2 개구부가 형성된 부분)을 제외하고 실질적으로 반도체 기판(160)의 전면 및 후면에 전체적으로 형성될 수 있다.
예를 들어, 제1 또는 제2 패시베이션막(22, 32) 또는 반사 방지막(24)은 실리콘 질화막, 수소를 포함한 실리콘 질화막, 실리콘 산화막, 실리콘 산화 질화막, 알루미늄 산화막, MgF2, ZnS, TiO2 및 CeO2로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 단일막 또는 2개 이상의 막이 조합된 다층막 구조를 가질 수 있다. 일 예로, 제1 또는 제2 패시베이션막(22, 32)은, 제1 또는 제2 도전형 영역(20, 30)이 n형을 가지는 경우에는 고정 양전하를 가지는 실리콘 산화막, 실리콘 질화막 등을 포함할 수 있으며, p형을 가지는 경우에는 고정 음전하를 가지는 알루미늄 산화막 등을 포함할 수 있다. 일 예로, 반사 방지막(24)은 실리콘 질화물을 포함할 수 있다. 이외에도 절연막의 물질, 적층 구조 등은 다양하게 변형이 가능하다.
제1 전극(42)은 제1 개구부를 통하여 제1 도전형 영역(20)에 전기적으로 연결되고, 제2 전극(44)은 제2 개구부를 통하여 제2 도전형 영역(30)에 전기적으로 연결된다. 제1 및 제2 전극(42, 44)은 다양한 물질(일 예로, 금속 물질)로 구성되며 다양한 형상을 가지도록 형성될 수 있다. 제1 및 제2 전극(42, 44)의 형상에 대해서는 추후에 다시 설명한다.
이와 같이 본 실시예에서는 태양 전지(150)의 제1 및 제2 전극(42, 44)이 일정한 패턴을 가져 태양 전지(150)가 반도체 기판(160)의 전면 및 후면으로 광이 입사될 수 있는 양면 수광형(bi-facial) 구조를 가진다. 이에 의하여 태양 전지(150)에서 사용되는 광량을 증가시켜 태양 전지(150)의 효율 향상에 기여할 수 있다.
그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 제2 전극(44)이 반도체 기판(160)의 후면 쪽에서 전체적으로 형성되는 구조를 가지는 것도 가능하다. 또한, 제1 및 제2 도전형 영역(20, 30), 그리고 제1 및 제2 전극(42, 44)이 반도체 기판(160)의 일면(일 예로, 후면) 쪽에 함께 위치하는 것도 가능하며, 제1 및 제2 도전형 영역(20, 30) 중 적어도 하나가 반도체 기판(160)의 양면에 걸쳐서 형성되는 것도 가능하다. 즉, 상술한 태양 전지(150)는 일 예로 제시한 것에 불과할 뿐, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
상술한 태양 전지(150)는 제1 전극(42) 또는 제2 전극(44) 위에 위치(일 예로, 접촉)하는 배선재(142)에 의하여 이웃한 태양 전지(150)와 전기적으로 연결된다.
이 같은 구성을 갖는 태양 전지(150)는 모 태양 전지를 1/2개로 분할해 제작된 것으로, 제1 및 제2 태양전지(151, 152)를 합치게 되면 1장의 모 태양전지가 될 수 있다. 이 같은 모 태양전지에 대해서는 도 6을 통해 자세히 후술한다.
본 발명의 실시예에서, 태양전지 모듈은 복수 개의 태양전지와 이웃한 두 태양전지를 전기적으로 연결하는 복수개의 배선재를 포함해 구성된다. 도 4에서는 도시를 간단히 하기 위해 두 개의 제1 및 제2 태양전지(151, 152) 만을 선택적으로 도시한다. 또한 도 4에서 제1 및 제2 태양 전지(151, 152)는 반도체 기판(160)과 전극(42, 44)을 위주로 개략적으로만 도시하였다.
베선재 관련해서, 도 4 및 도 5를 참조로 자세히 설명한다. 도 5는 배선재의 전체 모습을 도시한 사시도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 배선재(142)는, 제1 태양 전지(151)의 후면에 위치한 제2 전극(44)과 제1 태양 전지(151)의 우측에 이웃하도록 배치된 제2 태양 전지(152)의 전면에 위치한 제1 전극(42)을 연결한다. 그리고 다른 배선재(142)가 제1 태양 전지(151)의 전면에 위치한 제1 전극(42)과 제1 태양 전지(151)의 죄측에 이웃하도록 위치할 다른 태양 전지(미도시)의 후면에 위치한 제2 전극(44)을 연결한다. 그리고 또 다른 배선재(142)가 제2 태양 전지(152)의 후면에 위치한 제2 전극(44)과 제2 태양 전지(152)의 우측에 이웃할 또 다른 태양 전지(미도시)의 전면에 위치한 제1 전극(44)을 연결한다. 이에 의하여 복수 개의 태양 전지(150)가 배선재(142)에 의하여 서로 하나의 열을 이루도록 연결될 수 있다. 이하에서 배선재(142)에 대한 설명은 서로 이웃한 두 개의 태양 전지(150)를 연결하는 모든 배선재(142)에 각기 적용될 수 있다.
이처럼 배선재는 이웃한 제1 태양전지(151)의 전면에 배치된 제1 전극(42)과 제2 태양전지(152)의 후면에 배치된 제2 전극(44)을 전기적 물리적으로 연결한다. 그렇게 때문에 배선재(142)는 제1 태양전지(151)와 제2 태양전지(152)의 사이에서 사선 모양으로 구부러져 이웃한 두 태양전지를 연결하게 된다.
그런데, 이때 이웃한 두 태양전지를 연결하는 배선재의 개수가 너무 많거나, 또는 배선재의 두께가 두껍게 되면 잘 구부러지지 않아 제1 및 제2 태양전지 사이의 간격이 커질 수 밖에 없고, 그 결과 태양전지 패널의 전체 크기가 커지게 된다.
더욱이, 본원 발명과 같이 분할된 태양전지를 가지고 태양전지 모듈을 구성할 때 모 태양전지를 이용하는 경우보다 스트링을 이루는 태양전지의 개수가 배수로 늘어나기 때문에 태양전지 패널의 크기는 더 더욱 커질 수 밖에 없다.
이 같은 점을 고려해, 배선재(142)는 잘 구부러질 수 있도록 얇은 직경의 와이어 형상을 갖도록 구성되는 것이 바람직하다. 배선재(142)가 기존에 사용되던 상대적으로 넓은 폭(예를 들어, 1mm 내지 2mm)을 갖는 리본과 다르게 와이어 형상을 가지고 있고, 또한 리본보다 두께가 매우 얇기 때문에 태양전지로 입사되는 빛의 양을 보다 효과적으로 늘릴 수가 있다. 더욱이 종전의 리본보다 쉽게 잘 구부러지기 때문에, 일 실시예에서 분할된 태양전지로 형성된 태양전지 사이의 간격을 효과적으로 줄여 태양전지 패널의 전체 크기가 커지는 것을 방지할 수 있다.
일 예로, 배선재(142)의 최대 폭은 250㎛ 내지 500㎛이고, 보다 바람직하게는 270(um)-320(um)이다. 또한 배선재의 최대 폭은 배선재의 개수를 변수로 해서 조정될 수가 있는데, 일 예로 배선재의 개수가 많아지게 되면 제1 및 제2 태양전지 사이를 유효하게 유지하기 위해서 개수가 많아 질수록 배선재의 직경은 보다 작아지고, 배선재의 개수가 작아지면 배선재의 직경은 보다 커질 수 있다. 이와 관련해서는 아래에서 자세히 설명한다.
여기서, 배선재(142)의 최대 폭은 배선재(142)의 중심을 지나는 폭 중 가장 큰 폭을 의미할 수 있다. 배선재(142)가 상술한 최대 폭을 가질 때 배선재(142)의 저항을 낮게 유지하고 광 손실을 최소화하면서도 제1 및 제2 태양 전지(150) 사이를 효과적으로 유지할 수가 있다.
그리고 각 태양 전지(150)의 일면 기준으로 기존의 리본의 개수(예를 들어, 2개 내지 5개)보다 많은 개수의 배선재(142)를 사용할 수 있다. 그러면, 작은 폭에 의하여 배선재(142)에 의하여 광 손실 및 재료 비용을 최소화하면서 많은 개수의 배선재(142)에 의하여 캐리어의 이동 거리를 줄일 수 있다. 이와 같이 광 손실을 줄이면서도 캐리어의 이동 거리를 줄여 태양 전지(150)의 효율 및 태양 전지 패널(100)의 출력을 향상할 수 있고, 배선재(142)에 의한 재료 비용을 줄여 태양 전지 패널(100)의 생산성을 향상할 수 있다.
이와 같이 작은 폭을 가지는 배선재(142)의 개수를 많은 개수로 사용할 경우에 태양 전지(150)에 배선재(142)를 부착하는 공정이 복잡해 지는 것을 방지하기 위하여, 본 실시예에서 배선재(142)는 코어층(142a)과 이의 표면에 형성되는 솔더층(142b)을 함께 구비한 구조를 가질 수 있다. 그러면, 복수의 배선재(142)를 태양 전지(150)를 올려 놓은 상태에서 열과 압력을 가하는 공정에 의하여 많은 개수의 배선재(142)를 효과적으로 부착할 수 있다.
이러한 배선재(142) 또는 이에 포함되어 배선재(142)의 대부분을 차지하는 코어층(142a)이 라운드진 부분을 포함할 수 있다. 즉, 배선재(142) 또는 코어층(142a)의 단면은 적어도 일부가 원형, 또는 원형의 일부, 타원형, 또는 타원형의 일부, 또는 곡선으로 이루어진 부분을 포함할 수 있다.
이와 같은 형상을 가지면 솔더층(142b)을 코어층(142a)의 표면 위에 전체적으로 위치한 구조로 배선재(142)를 형성하여 솔더 물질을 별도로 도포하는 공정 등을 생략하고 태양 전지(150) 위에 바로 배선재(142)를 위치시켜 배선재(142)를 부착할 수 있다.
이에 따라 배선재(142)의 부착 공정을 단순화할 수 있다. 또한, 배선재(142)의 라운드진 부분에서 반사 또는 난반사가 유도되어 배선재(142)에 반사된 광이 태양 전지(150)로 재입사되어 재사용될 수 있다. 이에 의하면 태양 전지(150)로 입사되는 광량이 증가되므로 태양 전지(150)의 효율 및 태양 전지 패널(100)의 출력을 향상할 수 있다.
또한 배선재가 와이어 형상을 가짐에 따라 배선재가 연신되거나 잘 구부러질 수가 있으므로, 제1 및 제2 태양전지 사이를 효과적으로 줄일 수 있고, 결국 분할된 태양전지를 가지고 태양전지 패널을 구성하는 경우에도 태양전지 패널의 전체 크기를 늘리지 않아 종전 설비, 즉 모 태양전지를 이용해 태양전지를 제조할 수 있도록 설치된 제조 설비를 그대로 이용해 분할된 태양전지를 가지고도 태양전지 패널을 생산할 수가 있게 된다.
배선재(142)는 태양 전지(150)의 일면을 기준으로 10개 내지 15개일 수 있고, 보다 바람직하게는 8개 내지 12개일 수가 있으며, 서로 균일한 간격을 두고 위치할 수 있다.
본 실시예에서 배선재(142)는, 금속으로 이루어진 코어층(142a)과, 코어층(142a)의 표면 위에 형성되며 솔더 물질을 포함하여 전극(42, 44)과 솔더링이 가능하도록 하는 솔더층(142b)을 포함할 수 있다. 즉, 솔더층(142b)은 일종의 접착층과 같은 역할을 할 수 있다. 일 예로, 코어층(142a)은 Ni, Cu, Ag, Al 등을 주요 물질(일 예로, 50wt% 이상 포함되는 물질, 좀더 구체적으로 90wt% 이상 포함되는 물질)로 포함할 수 있다. 솔더층(142b)은 Pb, Sn, SnIn, SnBi, SnPb, SnPbAg, SnCuAg, SnCu 등의 솔더 물질을 주요 물질로 포함할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 코어층(142a) 및 솔더층(142b)이 다양한 물질을 포함할 수 있다.
이처럼 구성되는 배선재(142)의 전체 두께는 270(um)~320(um)이고, 이 중 코어층(142a)의 두께는 240~280(um)인 것이 바람직하다. 여기서 코어층(142a)의 두께는 가장 긴 단면을 중심으로 잰 두께를 말한다.
만약 코어층(142a)의 두께가 240(mm)보다 작게 되면 라인 저항이 너무 커져 출력 효율이 지나치게 감소하고, 280(um)보다 두꺼우면 금속으로 만들어지는 코어층으로 인해 배선재(142)를 원하는 형태로 구부릴 수가 없어 제1 및 제2 태양전지 사이를 원하는 크기로 줄이는 것이 불가능하다.
한편, 태빙 공정(tabbing process)에 의하여 배선재(142)를 태양 전지(150)에 부착하게 되면, 도 4에 도시한 바와 같이, 태양 전지(150)에 부착 또는 연결된 배선재(142)의 부분에서 솔더층(142b)의 형상이 변화하게 된다.
좀더 구체적으로, 배선재(142)는 솔더층(142b)에 의하여 전극(패드를 구비하는 경우에는 패드)(42, 44)에 부착된다. 이때, 각 배선재(142)의 솔더층(142b)은 다른 배선재(142) 또는 솔더층(142b)과 개별적으로 위치하게 된다. 태빙 공정에 의하여 배선재(142)가 태양 전지(150)에 부착할 때, 태빙 공정 중에 각 솔더층(142b)이 제1 또는 제2 전극(42, 44)(좀더 구체적으로, 패드부(422, 442)) 쪽으로 전체적으로 흘러내려 각 패드부(422, 442)에 인접한 부분 또는 패드부(422, 442)와 코어층(142a) 사이에 위치한 부분에서 솔더층(142b)의 폭이 패드부(422, 442)를 향하면서 점진적으로 커질 수 있다. 일 예로, 솔더층(142b)에서 패드부(422, 442)에 인접한 부분은 코어층(142a)의 직경과 같거나 그보다 큰 폭을 가질 수 있다. 이때, 솔더층(142b)의 폭은 패드부(422, 442)의 폭과 같거나 이보다 작을 수 있다.
좀더 구체적으로, 솔더층(142b)은 코어층(142a)의 상부에서 코어층(142b)의 형상에 따라 태양 전지(150)의 외부를 향하여 돌출된 형상을 가지는 반면, 코어층(142a)의 하부 또는 패드부(422, 442)에 인접한 부분에는 태양 전지(150)의 외부에 대하여 오목한 형상을 가지는 부분을 포함한다. 이에 의하여 솔더층(142b)의 측면에서는 곡률이 변하는 변곡점이 위치하게 된다. 솔더층(142b)의 이러한 형상으로부터 배선재(142)가 별도의 층, 필름 등에 삽입되거나 덮여지지 않은 상태로 솔더층(142b)에 의하여 각기 개별적으로 부착되어 고정되었음을 알 수 있다. 별도의 층, 필름 등의 사용 없이 솔더층(142b)에 의하여 배선재(142)를 고정하여 단순한 구조 및 공정에 의하여 태양 전지(150)와 배선재(142)를 연결할 수 있다. 특히, 본 실시예와 같이 좁은 폭 및 라운드진 형상을 가지는 배선재(142)를 별도의 층, 필름(일 예로, 수지와 전도성 물질을 포함하는 전도성 접착 필름) 등을 사용하지 않고 부착할 수 있어 배선재(142)의 공정 비용 및 시간을 최소화할 수 있다.
한편, 태빙 공정 이후인 경우에도 열이 가해지지 않거나 상대적으로 적은 열이 가해진 이웃한 태양 전지(150)의 사이(즉, 태양 전지(150)의 외부)에 위치한 배선재(142)의 부분은 도 4에 도시한 바와 같이 솔더층(142b)이 균일한 두께를 가지는 형상을 가질 수 있다.
본 실시예에 따르면, 와이어 형태의 배선재(142)를 사용하여 난반사 등에 의하여 광 손실을 최소화할 수 있고 배선재(142)의 개수를 늘리고 배선재(142)의 피치를 줄여 캐리어의 이동 경로를 줄일 수 있다. 그리고 배선재(142)의 폭 또는 직경을 줄여 재료 비용을 크게 절감할 수 있다. 이에 의하여 태양 전지(150)의 효율 및 태양 전지 패널(100)의 출력을 향상할 수 있다.
이 같은 구성을 갖는 일 실시예의 태양전지 모듈은 모 태양전지를 복수 개로 분할해 만든 태양 전지를 통해 만들어진다. 도 6은 일 예의 모 태양전지의 전면 모습을 도시한 평면도이다. 이하, 도 3 및 도 6을 참조로, 태양 전지를 가지고 형성한 일 실시예의 태양전지 모듈에 대해 설명한다.
본 실시예에서는 하나의 모 태양 전지(150a)을 절단선(CL)을 따라 절단하여 복수의 태양 전지인 제1 및 제2 태양 전지(151, 152)을 제조한다. 단위 태양 전지인 제1 및 제2 태양 전지(151, 152) 각각이 하나의 태양 전지(150)로 기능하게 된다. 이와 같이 모 태양 전지(150a)를 두 개의 태양 전지(150)로 분할하게 되면, 복수 개의 태양 전지(150)를 연결하여 태양 전지 패널(100)로 만들 때 발생하는 출력 손실(cell to module loss, CTM loss)을 줄일 수 있다. 즉, 태양 전지의 면적을 작게 하여 태양 전지 자체에 의하여 발생되는 전류를 줄이면, 그대로 반영되는 태양 전지(150)의 개수가 늘어나도 제곱 값으로 반영되는 전류를 줄여 태양 전지 패널(100)의 출력 손실을 줄일 수 있다.
본 실시예에서는 기존의 제조 방법에 의하여 모 태양 전지(150a)를 제조한 후에 이를 절단하여 태양 전지(150)의 면적을 줄이는데, 이에 의하면 기존에 사용하던 설비, 이에 따라 최적화된 설계 등을 그대로 이용하여 모 태양 전지(150a)를 제조한 후에 이를 절단하면 된다. 이에 따라 설비 부담, 공정 비용 부담이 최소화된다. 반면, 모 태양 전지(150a)의 크기 자체를 줄여서 제조하게 되면 사용하던 설비를 교체하거나 설정을 변경하는 등의 부담이 있다.
일반적으로 모 태양 전지(150a)의 반도체 기판(160)은 잉곳(ingot)으로부터 제조되어 원형, 정사각형 또는 이와 유사한 형상과 같이 서로 직교하는 두 개의 축(일 예로, 핑거 라인(42a)과 평행한 축 및 버스바(42b)와 평행한 축)에서의 변의 길이가 서로 동일 또는 거의 유사하다. 일 예로, 본 실시예에서 모 태양 전지(150a)의 반도체 기판(160)은 정사각형의 형상을 가질 수 있다. 이에 따라 모 태양 전지(150a)는 대칭적인 형상을 가지며, 최대 가로축과 최대 세로축, 최소 가로축과 최소 세로축이 동일한 거리를 가진다.
본 실시예에서는 이러한 모 태양 전지(150a)를 절단선(CL)을 따라 절단하여 태양 전지(150)를 형성하므로, 태양 전지(150)는 장축과 단축을 가지는 형상을 가지게 된다.
본 실시예에서는 절단선(CL)이 핑거 라인(42a, 44a)의 길이 방향인 제1 방향(도면의 y축 방향)과 평행하며 버스바(42b, 44b)의 연장 방향인 제2 방향(도면의 x축 방향)과 교차하도록 이어질 수 있다.
이에 따라 각 태양 전지(150)에서 반도체 기판(160)의 전면 쪽에 위치하는 제1 전극(42)에서는, 복수의 제1 핑거 라인(42a)이 장축과 평행한 제1 방향으로 연장되며 서로 평행하게 위치하며, 제1 버스바(42b)가 단축과 평행한 제2 방향으로 형성된다. 제1 버스바(42b)는 단축과 평행한 제2 방향에서 떨어져 위치하는 복수 개로 구성된 제1 패드부(424)를 포함할 수 있다. 이와 유사하게, 제2 전극(44)에서는 복수의 제2 핑거 라인이 장축과 평행한 제1 방향으로 연장되며 서로 평행하게 위치하며, 제2 버스바가 단축과 평행한 제2 방향으로 형성된다. 제2 버스바는 복수 개로 구성된 제2 패드부를 포함할 수 있다. 제1 핑거 라인(42a) 및 제1 버스바(42b)의 형상, 위치 등에 대한 설명이 제2 핑거 라인 및 제2 버스바에 그대로 적용될 수 있다.
이에 따라 태양 전지(150)의 장축이 제1 방향과 평행하게 위치하고, 태양 전지(150)의 단축이 제2 방향과 평행하게 위치하며, 배선재(142)가 단축 방향으로 이웃한 제1 및 제2 태양 전지(151, 152)를 연결한다(도 3 참조).
도 3에서는 하나의 모 태양 전지(150)를 두 개로 절단한 후에 경사부(160a)가 같은 방향으로 위치하도록 배치하여 절단선(CL)을 따라 절단된 면이 서로 맞닿지 않게 위치한 것을 예시하였다. 이에 의하여 절단선(CL)에 의한 절단면을 서로 마주보지 않도록 배치하면, 서로 마주보는 것에 비하여 전기적 쇼트 등의 위험성을 줄일 수 있다. 또한 후술하는 바와 같이 태양전지(151, 152)의 후면 중 절단면을 따라서는 모 태양전지를 절단하는 과정에서 발생한 버(buur)로 형성된 볼록부와 배선재가 접촉해 션트 경로를 형성하는 것을 방지할 수가 있다.
상술한 도면 및 설명에서는 하나의 모 태양 전지(150a)를 하나의 절단선(CL)을 따라 절단하여 두 개의 태양 전지(150)를 형성하는 것을 예시하였다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 하나의 모 태양 전지(150a)를 두 개 이상의 절단선(CL)을 따라 절단하여 세 개 이상의 태양 전지(150)를 형성하는 것도 가능하다.
또한, 상술한 도면 및 설명에서는 절단선(CL) 부근에서 제1 전극(42) 및/또는 제2 전극(44)을 형성하지 않아 각 태양 전지(150)에 대응하는 제1 전극(42) 및/또는 제2 전극(44)이 절단선(CL)을 사이에 두고 서로 이격되어 위치한 것을 예시하였다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 모 태양 전지(150a) 내에서 복수의 태양 전지(150)에 대응하는 제1 전극(42) 및/또는 제2 전극(44)이 서로 연결되어 형성되어 절단선(CL)에 의하여 서로 분리되는 것도 가능하다. 예를 들어, 버스바 및 패드부를 가지는 모 태양 전지(150a)를 형성한 이후에, 이를 제1 방향과 평행한 절단선(CL)을 따라 절단해 태양전지(150)를 형성하는 것도 가능하다.
상술한 제1 및 제2 전극(42, 44)의 구조는 복수의 태양 전지(150)에 각기 적용될 수도 있고, 복수의 태양 전지(150) 중 어느 하나 또는 일부에 적용될 수도 있다.
도 7은 도 3에 도시한 태양전지 모듈의 개략적인 모습을 도시한 평면도이다. 도 8은 도 7의 VIII-VIII선에 따른 단면도이다. 도 7 및 도 8에서 설명의 편의를 위해 필요한 구성 부분만을 선택적으로 간략화해 도시한다.
일 실시예에 따른 태양전지 모듈에서, 제1 및 제2 태양전지(151, 152)는 이웃한 것과 측면이 마주하도록 배치가 되고, 또한 이웃한 것과 제1 간격(G)을 갖도록 떨어져 배치가 된다. 도 7에서는 이웃한 제1 및 제2 태양전지(151, 152) 만을 도시하고 있으나, 하나의 스트링 전체에서 이웃한 두 태양전지는 이 같은 제1 간격(G)을 갖도록 배치가 되는 것이 바람직하다.
그리고, 복수개의 배선재(142)가 이웃하고 있는 제1 및 제2 태양전지(151, 152)를 연결하도록 배치가 되는데, 배선재의 일 측은 제1 태양전지(151)의 전면에 배치된 제1 전극(42)에 접합되고, 타측은 제2 태양전지(152)의 후면에 배치된 제2 전극(44)에 접합된다. 때문에, 배선재(142)는 제1 및 제2 태양전지(151, 152) 사이에서 휘어지게 된다. 보다 정확히, 제1 및 제2 태양전지(151, 152) 사이에서 배선재(142)는 제1 태양전지(151)의 측면을 타고 아래로 하향하도록 휘어지고, 제2 태양전지(152)의 측면에 근접해서는 이와 반대로 측면을 중심으로 위로 향하거나, 적어도 제2 태양전지(152)의 제2 전극(44)과 나란하게 휘어지게 된다. 이처럼 배선재(142)는 각각 제1 태양전지(151)의 측면, 그리고 제2 태양전지(152)의 측면에 이웃한 지점에서 각각 휘어지는 방향이 변화는 변곡점을 갖는다.
때문에, 이 변곡점에 따라 배선재(142)는 휘어지는 양이 결정되고, 배선재(142)의 휘어짐에 맞춰 제1 및 제2 태양전지의 벌어짐 정도인 제1 간격(G)이 결정된다. 이 제1 간격(G)은 배선재(142)의 굵기에 기초한 변수가 될 수 있고, 또한 배선재(142)를 구성하는 물질, 특히 코어층(142a)의 형성 물질도 중용한 변수가 될 수 있으나, 실시예에서 배선재(142)의 굵기는 250㎛ 내지 500㎛이고, 보다 바람직하게는 270(um)-320(um)로 얇기 때문에 형성 물질에 따른 영향은 크게 작용하지 않는 변수로 간주할 수 있다.
한편, 도 9 및 도 10은 배선재의 두께에 따른 모듈의 출력 및 효율을 보여주는 그래프이다. 도 9 및 도 10에서, 실험예들(half wire thks 360 ~ half wire thks 180)은 모 태양전지를 2개로 분할해 형성된 유닛 태양전지를 이용해 태양전지 모듈을 구성하였고, 비교예들(full wire thks 320 ~ half wire thks 240)은 모 태양전지를 이용해 태양전지 모듈을 구성하였다. 여기서 실험예들의 태양전지 모듈에서 유닛 태양전지들은 6*20 개가 직렬 연결되게 구성됐으며, 비교예들의 태양전지 모듈에서 모 태양전지들은 6*10 개가 직렬 연결되게 구성되었다. 도 9에서 실험예의 태양전지들과 비교예의 모 태양전지들은 각 스트링에서 이웃한 것과 2.5(mm) 떨어지게 배치되었으며, 도 10에서는 1.0(mm) 떨어지게 배치해, 비교예와 실험예 사이의 출력 비교뿐만 아니라, 태양전지의 배치 간격(G)에 따라서 출력이 어떻게 변화하는지를 알 수 있도록 하였다. 도 9 및 도 10에서 배선재의 두께는 코어층의 두께를 의미한다.
먼저 도 9에서, 실험예들(half wire thks 360 ~ half wire thks 180)의 모듈 출력이 비교예들(full wire thks 320 ~ half wire thks 240)보다 큰 것을 알 수 있다. 여기서, 모듈 출력(P)은 아래의 수학식 1에 의해 구해진 값으로, 태양전지 모듈이 생산한 전압(V)과 전류(I)의 곱셈에 의해 구해진 값을 의미한다.
[수학식 1]
P=VI (W)
도 9 및 도 10을 통해 알 수 있듯이, 배선재의 두께와 무관하게 실험예가 비교예들보다 모듈 출력이 큰 것을 알 수 있으며, 실험예들이나 비교예들 모두에서 배선재의 두께가 두꺼울수록 모듈 출력이 증가하는 것을 알 수 있다.
비교해서, 비교예들의 경우는 배선재의 개수가 증가할수록 모듈 출력은 상승하나, 어느 시점, 즉 배선재의 개수가 12개부터는 일정한 값으로 수렴하는 것을 알 수 있으며, 이 같은 현상은 실험예들에서도 유사하게 확인할 수가 있다. 이처럼 배선재의 개수가 12개 보다 크게 되면, 오차 범위를 고려할 때 모듈 출력 향상에 큰 도움을 주지 못하는 것을 알 수 있다. 또한 배선재의 개수가 8개인 지점을 기준으로 그 이하(6개와 8개 사이)에서는 그 이상(8개에서 10개 사이)에서보다 약 2배만큼 출력이 감소하므로, 이 지점(배선재 개수 8개)이 변곡점인 것을 알 수 있다.
이 같은 점들을 고려해, 본원 발명에서 배선재의 개수는 최소 8개 이상이고, 최대 12개 이하인 것이 바람직하다.
이하, 실험예들의 모듈 출력 변화를 살펴본다. 도 9의 실험예들은 유닛 태양전지의 배치 간격이 2.5(mm) 경우이고, 도 10의 실험에들은 유닛 태양전지의 배치 간격이 1.0(mm)인 경우에 있어서의 모듈 출력을 보여준다. 도 9 및 도 10을 비교해보면, 도 10의 실험예들의 모듈 출력이 도 9의 실험예들의 모듈 출력보다 전체적으로 약 2.4(W) 감소하는 것을 알 수 있다. 이 같은 출력 감소는 모듈 출력 350(W)를 기준할 때, 비율적으로 약 1% 미만의 출력 감소를 의미한다.
반면에, 모듈 효율은 도 10의 실험예들이 도 9의 실험예들보다 상승하는 것을 알 수 있다. 여기서, 모듈 출력(P)은 모듈이 생산해 낸 절대적 출력을 말하며, 모듈 효율(Q)은 단위 면적(S)당 생산해 낸 상대적 출력을 의미한다. 출력 효율은 아래 수학식 2와 같이 정의된다.
[수학식 2]
Q=P/S (W/mm2)
유닛 태양전지의 배치 간격을 2.5(mm)로 모듈을 구성하면 모듈의 면적은 1,740(mm)*1,016(mm)=1,767,840(mm2)이며, 유닛 태양전지의 배치 간격을 1.0(mm)로 모듈을 구성하면 모듈의 면적은 1,686*1,016(mm)=1,712,976(mm2)이다.
따라서, 도 10의 실험예들은 도 9의 실험예들보다 약 2~3% 모듈 효율이 상승하는 것을 알 수 있다. 이처럼, 실험예와 비교예를 비교해 본 바, 태양전지 배치 간격을 줄이면 모듈 출력은 감소하나, 모듈 출력의 감소분 이상으로 모듈 효율은 상승하는 것을 알 수 있다.
상술한 바와 같이 일 실시예의 태양전지 모듈을 구성하는 태양전지는 모 태양전지(150a)를 절단선(CL)을 따라 절단해 형성된 것이다. 여기서, 절단선(CL)은 모 태양전지를 나누기 위한 가상의 선으로, 모 태양전지(150a)는 레이저 가공에 의해 복수 개로 절단될 수가 있다.
도 11은 모 태양전지가 레이저 가공에 의해 절단선을 따라 제1 및 제2 태양전지로 분할되는 모습을 모식적으로 보여주는 도면이다. 이 도면을 참조하면 모 태양전지(150a)는 전면 또는 후면이 레이저 장치(200)를 향하도록 배치가 되며, 레이저 장치(200)는 모 태양전지(150a)의 전면 또는 후면에 레이저(210)를 조사해 절단선(CL)을 따라 분할 홈(159)을 형성하게 된다. 이처럼 분할 홈(159)이 형성된 모 태양전지는 기계적 충격을 받아 제1 및 제2 태양전지(151, 152)로 나눠질 수가 있다.
한편, 분할 홈(159)은 모 태양전지(150a)의 후면이 레이저 장치(200)를 향하도록 배치되어 제2 도전형 영역(30) 쪽으로 레이저(232)가 조사되어 제2 도전형 영역(30) 쪽에서 형성될 수 있다. 제2 도전형 영역(30)은 후면 전계 영역으로서 광전 변환에 직접 기여하는 에미터 영역에 비하여 요구되는 특성 수준이 상대적으로 낮을 수 있기 때문이다. 즉, 높은 수준의 특성이 요구되는 제1 도전형 영역(20)에 레이저가 조사되지 않으므로 제1 도전형 영역(20)을 효과적으로 보호할 수 있다.
또한 분할 홈(159)은 레이저가 조사되는 과정에서 제1 도전형 영역(20)에 직접적으로 레이저가 조사되지 않도록 제2 도전형 영역(30) 또는 제2 도전형 영역(30)과 반도체 기판(10)의 일부에까지 형성될 수가 있다.
레이저 장치(200)에서 모 태양전지(150a)의 표면으로 조사된 레이저(210)는 표면 및 그 내부 일부를 제거해 분할 홈(159)이 형성되는데, 이 과정에서 레이저가 조사된 부분이 재용융(re-melting)되면서 버(burr)가 모 태양전지(150a)의 분할 홈(159)에 연접해 태양전지의 후면으로 형성이 되며, 모 태양전지(150a)가 제1 및 제2 태양전지(151, 152)로 나눠진 후에도 그대로 남아 돌출부(157)를 이룬다.
그런데, 제1 및 제2 태양전지()를 배선재로 연결하는 경우에 이 돌출부(157)로 인해 원하지 않게 돌출부()와 배선재()가 접촉하면서 션트 경로를 형성해 태양전지 모듈을 효율을 떨어트릴 수 있다. 특히 이 같은 션트 문제는 상술한 바와 같이, 제1 및 제2 태양전지(151, 152) 간격이 0.5(mm)~1.5(mm)가 되도록 배치할 때, 더욱 도드라지게 나타난다.
이애 대해서, 도 12 및 도 13을 참조로 자세히 설명한다.
도 12는 제1 및 제2 태양전지의 절단면이 마주하도록 배치해 만들어진 태양전지 모듈의 평면도이고, 도 13은 도 12의 XIII-XIII 선을 따라 절단한 단면도이다. 도 12 및 도 13에서는 설명의 편의를 위해 필요한 구성을 선택적으로 발췌하고 단순화해 도시한다. 그리고, 도 12에서는 제1 및 제2 태양전지의 후면이 보여지도록 도시를 하였다.
이 도면들을 참조하면, 일 예에서 제1 및 제2 태양전지(151, 152)는 모 태양전지(150a)와 동일한 형상을 갖도록 제1 태양전지(151)와 제2 태양전지(152)가 한 조를 이뤄 반복적으로 배치가 될 수 있다.
제1 태양전지(151)와 제2 태양전지(152)는 각각 모 태양전지(150a)를 분할해 형성된 것이므로, 평면 형상은 장축 및 단축을 갖는 대략 직사각형의 형상을 가진다. 일 예에서, 이 제1 태양전지(151)와 제2 태양전지(152)는 장축 방향의 일 측면(151a, 152a)이 마주하도록 배치가 되고, 제1 태양전지(151)와 제2 태양전지(152)는 제1 간격(G)을 이루도록 배치가 된다.
여기서, 마주하는 제1 태양전지(151)와 제2 태양전지(152)의 측면(151a, 152)은 각각 절단면이 된다. 여기서 절단면이라 함은 모 태양전지(150a)를 분할해 제1 태양전지(151)와 제2 태양전지(152)를 형성할 때 절단선(CL)애 맞춰 절단된 면을 말한다. 모 태양전지(150a)는 복수 개로 분할하기 위해 레이저 가공에 의해 표면에 분할홈이 형성되고, 이후 기계적 충격에 의해 둘로 나눠지게 된다. 때문에, 절단선(CL)을 따라 형성된 절단면은 다른 측면들보다 표면 거칠기가 크다.
이처럼 절단면인 측면(151a, 152a)이 마주하도록 제1 태양전지(151)와 제2 태양전지(152)가 마주하다 보니, 절단면(151a, 152a)에 이웃하게 형성된 돌출부(157) 역시 마주하도록 배치가 된다.
배선재(142)는 일 측이 제1 태양전지(151)의 후면에 위치해 제1 태양전지(151)의 제2 전극(44)과 연결되고, 타측은 제2 태양전지(152)의 전면에 위치해 제2 태양전지(152)의 제1 전극(42)과 연결된다. 이에 따라 배선재(142)는 제1 태양전지(151)와 제2 태양전지(152) 사이에서 구부러지게 된다. 보다 정확히는 배선재(142)는 제1 태양전지(151)의 측면(151a) 가까이에서 위를 향하도록 구부러지고, 제2 태양전지(151)의 측면(152a)에서 다시 방향을 바꿔 구부러지게 된다.
이때, 배선재(142)는 제1 태양전지(151)의 측면(151a)을 가로질러 제2 태양전지(152)의 제2 태양전지(152)에 연결되므로, 배선재(142)는 필연적으로 제1 태양전지(151)의 측면(151a)에 이웃해 후면으로 형성된 돌출부(157) 역시 가로지르게 된다. 따라서, 배선재(142)와 돌출부(157)가 접촉할 여지가 높게 되고, 경우에 따라서 배선재(142)가 돌출부(157)가 접촉해 션트 경로가 형성되므로 태양전지 모듈의 출력이 떨어지는 문제가 발생한다.
그런데 이 같은 문제점은 제1 태양전지(151)와 제2 태양전지(152)의 간격(G)이 좁아지면 좁아 질수록 배선재(142)가 제1 태양전지(151)와 제2 태양전지(152) 사이에서 더욱 급격하게 구부러져야 하기 때문에, 문제점으로 부각이 된다.
이 같은 문제점 역시 고려해, 일 실시에에서 제1 및 제2 태양전지(151, 152)는 절단면(151a, 152a)이 마주하지 않도록 배치될 수도 있다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 모듈의 평면 모습이고, 도 15는 도 14의 XV-XV 선에 따라 절단한 단면도이다. 여기서, 도 14는 제1 및 제2 태양전지의 후면이 보이도록 도시를 하였으며, 도 14 및 도 15는 설명의 편의를 위해 필요한 구성 요소만 선택적으로 간략화해 도시한다.
이 도면들을 참조하면, 일 실시예에서 태양전지 모듈은 제1 태양전지(151)와 제2 태양전지(152)가 1조를 이뤄 일 방향으로 반복적으로 배치가 된다. 이 같은 구성에 따르면, 일 방향으로 제1 태양전지(151)에 이웃하게 제2 태양전지(152)가 배치되고, 제2 태양전지(152)에 이웃하게 제1 태양전지(151)가 다시 배치되고, 이 제1 태양전지(151)에 이웃하게 제2 태양전지(152)가 배치가 되며, 이들 사이는 모두 제1 간격(G)을 이루며 떨어져 배치될 수가 있다.
제1 태양전지(151)는 일 방향에서 절단면(151a)과 마주하는 타 측면(151b)이 제2 태양전지(152)의 일 측면(152a)과 마주하도록 배치가 되고, 제2 태양전지(152)는 절단면(152a)이 제1 태양전지9151)의 일 측면(152a)과 마주하도록 배치가 된다. 여기서 타 측면(151b)은 비절단면이며 표면 거칠기는 절단면(151a) 보다 작다. 여기서, 비절단면은 모 태양전지를 분할하는 과정에서 아무런 기계적 또는 레이저 가공이 이뤄지지 않은 면을 말하며, 이에 따라 비절단면을 따라서는 절단면과 다르게 돌출부가 형성되지 않는다.
이 같은 배치에 의해, 결과적으로 태양전지 모듈 내에서 제1 태양전지(151)와 제2 태양전지(152)는 모두 절단면(151a, 152a)이 한 방향을 향하도록 만 배치가 될 수 있다. 도면에서는 제1 태양전지(151)의 절단면(151a)과 제2 태양전지(152)의 절단면(152a)이 모두 왼편에 배치되는 것을 예시하고 있다.
그리고, 배선재(142)의 일 단은 제1 태양전지(151)의 후면에 위치해 제1 태양전지(151)의 후면에 배치된 제2 전극(44)에 연결되고, 제 배선재의 타 단은 제2 태양전지(152)의 전면에 위치해 전면에 배치된 제1 전극(42)에 연결된다. 그리고, 배선재(142)는 제1 태양전지(151)와 제2 태양전지(152) 사이에서 사선 방향으로 휘어져 후면에서 전면을 향하게 된다. 이때, 배선재(142)는 제 1 태양전지(151)의 비절단면(151b)을 감싸며 제2 태양전지(152)의 전면을 향하도록 구부러지게 된다. 그런데, 비절단면(151b)을 따라서는 돌출부(157)가 형성되지 않으므로 제1 태양전지(151)와 제2 태양전지(152) 사이에서 배선재(142)가 급격하게 휘어지더라도 돌출부(157)와 접촉되는 것을 근본적으로 방지할 수가 있다.
또한, 제1 태양전지(151)의 후면에서 배선재(142)는 제1 태양전지(151)의 후면에 형성된 돌출부(157)에 접촉되는 것을 방지할 수 있게, 배선재(142)의 단부(142a)가 돌출부(157)에 이웃하지만 떨어져 배치될 수 있다.
한편, 상술한 바와 같이 일 예에서 제2 전극(44)은 서로 평행하게 배치된 복수의 핑거 라인과 상기 핑거 라인에 전기적으로 연결되며 일 방향을 따라 위치하는 복수의 패드부(422)를 포함하도록 구성되는데, 배선재의 단부(142a)는 상기 복수의 패드부(422)들 중 상기 돌출부(157)에 가장 가깝게 위치하는 최외곽 패드(422a)에 접합될 수가 있다.
이에 따르면 배선재의 단부(142a)가 돌출부(157)에 접촉되는 것을 방지해 태양전지 모듈의 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
한편, 도 14 및 도 15에서는 절단면(151a, 152a)이 왼쪽에 배치되고, 비절단면(151b, 152b)는 오른쪽에 배치되며, 배선재(142)는 제1 태양전지(151)의 제2 전극(44)과 제2 태양전지(152)의 제2 전극(152)를 연결하도록 구성되는 예를 설명하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
다른 형태로, 배선재(142)는 제1 태양전지(151)의 제1 전극(42)과 제2 태양전지(152)의 제1 전극(151)을 연결하도록 배치된다면, 제1 태양전지(151)와 제2 태양전지(152)의 절단면(151a, 152a)은 모두 오른편에 배치가 되는 형태로 제1 및 제2 태양전지(151, 152)가 배치될 수도 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.

Claims (10)

  1. 장축과 단축을 가지며 전면에 배치된 제1 전극과 후면에 배치된 제2 전극을 포함해 구성되고, 단축 방향을 따라 배치된 복수 개의 태양전지; 및
    상기 복수 개의 태양전지 중 이웃한 제1 태양전지의 제1 전극과 제2 태양전지의 제2 전극에 연결된 복수 개의 배선재;
    를 포함하고,
    상기 복수 개의 태양전지 각각은, 상기 태양전지의 장축 방향으로 일 측의 제1 측면과 타 측으로 상기 제1 측면보다 표면 거칠기가 거친 제2 측면, 그리고 후면으로 상기 제2 측면에 이웃하게 형성된 돌출부를 포함하며,
    상기 제1 태양전지와 상기 제2 태양전지는 0.5(mm)~1.5(mm) 간격을 두고 배치되고, 상기 제2 태양전지의 제1 측면과 상기 제1 태양전지의 제2 측면이 마주하게 배치되고;
    상기 돌출부는 상기 태양전지의 장축을 따라 상기 태양전지의 후면으로부터 돌출 형성되고,
    상기 배선재는 상기 태양전지들의 단축 방향을 따라 연장되어 서로 이웃한 상기 제1 태양전지 및 상기 제2 태양전지를 연결하며,
    상기 배선재는 상기 제1 측면을 감싸며 상기 제1 측면 및 상기 제2 측면 사이에서 상방으로 구부러져 상기 돌출부와 이격되도록 배치되며;
    상기 복수 개의 태양전지는,
    반도체 기판과,
    상기 반도체 기판의 전면으로 형성되고, 상기 반도체 기판의 도전성과 반대의 제1 도전형을 갖는 제1 도전형 영역과,
    상기 반도체 기판과 동일한 제2 도전형을 갖고, 상기 반도체 기판의 후면에 형성된 제2 도전형 영역을 포함하고;
    상기 제1 도전형 영역은 에미터 영역이고, 상기 제2 도전형 영역은 후면 전계를 형성하는 후면 전계 영역이며;
    상기 돌출부는 레이저 가공에 의해 상기 제2 도전형 영역 위로 형성되고;
    상기 복수 개의 배선재 단부는 상기 태양전지의 후면에서 상기 돌출부에 이웃하게 배치되고;
    상기 제2 전극은, 서로 평행한 복수의 핑거 라인과 상기 핑거 라인에 전기적으로 연결되며 상기 태양전지의 단축 방향을 따라 서로 이격되어 위치하는 복수의 패드부를 포함하고,
    상기 복수 개의 배선재 단부는 상기 태양전지의 단축 방향에서 상기 복수의 패드부 중 상기 돌출부에 가장 가깝게 배치된 최외곽 패드에 접합되며;
    상기 최외곽 패드는 상기 돌출부와 상기 태양전지의 단축 방향에서 이격되어 상기 배선재의 단부가 상기 돌출부에 접촉하는 것을 방지하는 태양전지 모듈.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 복수 개의 배선재 두께는 270(um)~320(um)인 태양전지 모듈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 복수 개의 배선재는 금속의 코어층과, 상기 코어층의 표면을 감싸며 솔더 물질을 포함해 형성된 솔더층을 포함하고,
    상기 코어층의 두께는 240~280(um)인 태양전지 모듈.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 배선재는 와이어 형상인 태양전지 모듈.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 복수 개의 배선재 개수는 8~12개인 태양전지 모듈.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 단축은 상기 장축의 1/2 크기인 태양전지 모듈.

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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115084301B (zh) * 2022-01-13 2024-01-23 浙江晶科能源有限公司 太阳能组件
CN115101617B (zh) * 2022-01-13 2024-01-19 浙江晶科能源有限公司 太阳能组件
WO2023176408A1 (ja) * 2022-03-15 2023-09-21 株式会社カネカ 太陽電池モジュール

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012043770A1 (ja) * 2010-09-29 2012-04-05 京セラ株式会社 太陽電池モジュールおよびその製造方法
JP2016225624A (ja) * 2015-05-28 2016-12-28 京セラ株式会社 太陽電池モジュールおよび太陽電池装置
WO2018084159A1 (ja) 2016-11-02 2018-05-11 株式会社カネカ 太陽電池およびその製造方法、ならびに太陽電池モジュール

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4877481A (en) * 1987-05-28 1989-10-31 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Patterning method by laser scribing
JP3323573B2 (ja) * 1992-03-31 2002-09-09 キヤノン株式会社 太陽電池モジュール及びその製造方法
JP3548246B2 (ja) * 1994-11-04 2004-07-28 キヤノン株式会社 光起電力素子及びその製造方法
FR2864347B1 (fr) * 2003-12-23 2006-03-03 Cit Alcatel Panneau generateur solaire et satellite associe
EP2105972A3 (en) * 2008-03-28 2015-06-10 Semiconductor Energy Laboratory Co, Ltd. Photoelectric conversion device and method for manufacturing the same
KR101077504B1 (ko) * 2010-08-17 2011-10-28 엘지전자 주식회사 태양전지 모듈
JP5687506B2 (ja) * 2011-01-28 2015-03-18 三洋電機株式会社 太陽電池及び太陽電池モジュール
WO2013021296A1 (en) * 2011-08-09 2013-02-14 Basf Se Aqueous alkaline compositions and method for treating the surface of silicon substrates
US20140069479A1 (en) * 2012-09-11 2014-03-13 Samsung Sdi Co., Ltd. Photoelectric Device Module and Manufacturing Method Thereof
JP6360340B2 (ja) * 2014-03-31 2018-07-18 株式会社カネカ 太陽電池モジュールの製造方法
CN108091703B (zh) * 2014-05-27 2021-04-09 迈可晟太阳能有限公司 叠盖式太阳能电池模块
GB2530583A (en) * 2014-09-29 2016-03-30 Rec Solar Pte Ltd Solar cell with specific front surface electrode design
KR20160038694A (ko) * 2014-09-30 2016-04-07 엘지전자 주식회사 태양 전지 및 이를 포함하는 태양 전지 패널
JP6745089B2 (ja) * 2015-01-16 2020-08-26 株式会社カネカ 太陽電池モジュール
CN105226124A (zh) * 2015-11-03 2016-01-06 张家港其辰光伏科技有限公司 太阳能电池组件及其制备方法
DE202015106374U1 (de) * 2015-11-23 2015-11-27 Solarworld Innovations Gmbh Photovoltaikmodul
KR101964968B1 (ko) * 2016-03-28 2019-04-03 엘지전자 주식회사 태양 전지 패널
KR101823605B1 (ko) * 2016-12-02 2018-03-14 엘지전자 주식회사 태양 전지 및 이를 포함하는 태양 전지 패널
US20200127153A1 (en) * 2017-06-26 2020-04-23 Massachusetts Institute Of Technology Wire interconnection for solar cells

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012043770A1 (ja) * 2010-09-29 2012-04-05 京セラ株式会社 太陽電池モジュールおよびその製造方法
JP2016225624A (ja) * 2015-05-28 2016-12-28 京セラ株式会社 太陽電池モジュールおよび太陽電池装置
WO2018084159A1 (ja) 2016-11-02 2018-05-11 株式会社カネカ 太陽電池およびその製造方法、ならびに太陽電池モジュール

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Publication number Publication date
CN111200035B (zh) 2023-04-07
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JP2020072271A (ja) 2020-05-07
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