KR19980070676A - 광기전력 소자 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광기전력 소자를 포함하는 태양 전지 모듈 및 그 제조 방법을 제공한다. 광기전력 소자가 높은 내전압과 고신뢰성을 가지기 때문에, 광기전력 소자를 수지로 밀봉하는 단계 전의 제조 공정에서 높은 수율을 얻는다. 본 발명의 태양 전지 모듈은 광변환 부재로서 반도체 광활성 층의 적어도 한 층과 반도체 광활성 층의 수광면측 상에 형성된 집전 전극을 가지는 광기전력 소자를 수지로 밀봉하여 제조된 태양 전지 모듈이며, 여기서, 수지 밀봉 전의 광기전력 소자는 5kV 이상의 정전 내전압을 가진다. 태양 전지 모듈의 제조 방법은 박막 수지층을 가지는 광기전력 소자를 수지로 밀봉하는 단계를 포함하며, 여기서, 광기전력 소자는 수광면측이 상향되게 지지 기판 상에 배치되고 나서, 충전재와 플루오르막이 광기전력 소자의 수광면측 상에 연속적으로 적층되고, 진공 상태에서 가열함으로써 수지 밀봉이 이루어진다.

Description

광기전력 소자
본 발명은 대전된 작업자(charged worker)에 의해 접촉될 때에도 정전압으로 부터 보호될 수 있는 광기전력 소자에 관한 것이다.
최근, 환경 문제에 대한 인식의 증가가 전세계적으로 파급되고 있다. 그 중에서도 CO2의 배출로 인한 지구의 온난화 현상에 대하여 관심이 모아지면서 깨끗한 에너지원에 대하여 강력하게 요구하고 있는 실정이다. 현재, 태양 전지는 다루기에 안전하고 간편하기 때문에 깨끗한 에너지원으로서 기대되는 것들 중 하나가 될 것이라고 말할 수 있다.
여기에는 예를 들면, 결정 실리콘 태양 전지, 다결정 실리콘 태양 전지, 비정질 실리콘 태양 전지, 구리 인듐 셀레나이드(selenide) 태양 전지, 화합물 반도체 태양 전지 등의 다양한 태양 전지들이 있다. 이들 중에서, 박막 결정 실리콘 태양 전지, 화합물 반도체 태양 전지, 및 비정질 실리콘 태양 전지는 최근 다방면에서 조사 및 개발이 활발히 이루어지고 있는데, 그 이유는 비교적 적은 비용으로 넓은 면적으로 형성할 수 있기 때문이다.
그러나, 현재 이용 가능한 태양 전지의 비용은 여전히 높기 때문에, 이 비용을 좀 더 감소시킬 필요가 있다. 이를 위하여, 해결해야 할 문제가 있는데, 예를 들면, 다음과 같다.
(i) 발전 영역(electric power-generating region)의 효율적인 이용.
(ii) 접속부에서의 부재들을 접속하기 위한 비용과 접속에 소요되는 인건비의 감소.
전술된 (i)을 개선하기 위해서는, 태양 전지가 설치되는 영역에 대한 발전 영역의 백분율을 증가시킬 필요가 있다. 전술된 (ii)를 개선하기 위해서는, 태양 전지의 영역을 증가시킬 필요가 있다.
도 8a와 도 8b는 전술된 (i)와 (ii)를 개선한 종래의 광기전력 소자를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 8a와 도 8b에서, 참조 부호(800)은 광기전력 소자를, (800)은 유연성 기판(802)을, (802)는 반도체층을, (803)은 투명 전극층을, (804)는 포지티브 전극 버스바(busbar)를, (805)는 집전 전극(collector electrode)을, (806)은 네가티브 전극 버스바를, (807)은 절연 테이프를, (808)은 솔더(solder)를 지칭한다. 광기전력 소자의 포지티브 전극 버스바(804)의 일측 끝단은 다른 인접 광기전력 소자의 네가티브 전극 버스바(806)의 일부에 솔더되기 때문에, 이들 2개의 광기전력 소자가 연결된다. 이러한 연결을 복수개의 광기전력 소자에 반복하여 태양 전지 모듈을 얻는다.
그러나, 전술된 광기전력 소자는 낮은 정전 내전압을 가지기 때문에 다음과 같은 문제점을 유발한다. 여기서, 본 발명에서의 정전 내전압은 임의의 전압이 수광면의 발전 영역에 인가되는 경우 인가 전후 사이에서 200 Lux하에서 Voc의 10％ 감소를 유발시키는 인가된 전압값을 의미한다.
(1) 도 8a와 도 8b에 나타난 바와 같이 전극 버스바 리딩(leading) 구조는 수광면측 상의 포지티브 및 네가티브 전극 버스바 둘다 리딩하는 경우에 비해 수광면 상의 비발전 영역을 감소시킬 수 있다. 그러나, 직렬 접속 단계에서 광기전력 소자의 수광면 상에 솔더링하는데 사용된 플럭스(flux)의 영향을 최소화하기 위하여, 직렬 접속은 광기전력 소자의 수광면측을 하향 유지하는 동안 수행될 필요가 있다. 이때, 직렬 접속에 사용된 도구는 광기전력 소자의 수광면을 문질러서 정전기를 발생시킨다. 대전된 도구 또는 작업자가 광기전력 소자와 접촉할 때, 그 전기가 광기전력 소자로 방전되는 경우가 있다. 이것은 때때로 광기전력 소자의 반도체 층에 손상을 입힌다.
(2) 수지로 광기전력 소자를 밀봉하는 경우, 충전재막 또는 글래스 섬유가 수광면측 상에 적층되고 나서, 이 충전재막이 배열의 조정을 위하여 이동되거나 그러한 적층이 다시 수행되는 경우에 정전기가 발생된다. 이것은 광기전력 소자의 반도체 층에 손상을 입힐 수 있기 때문에 충분한 전기적 특성을 달성하지 못하게 한다. 현 상태에서, 정전기에 대한 대책은 대전 방지용의 손목 밴드, 테이블 매트, 플로어 매트(floor mat), 또는 접지(earth)의 설치에 의존하지만, 이것만으로는 충분하지 않다.
(3) 광기전력 소자는 수지로 밀봉되기 전에 포장하여 운반하는 경우가 있다. 이 경우에, 간지(slipsheet) 또는 발포제(foam)의 스페이서가 광기전력 소자 사이에 삽입된다. 광기전력 소자를 이동시키거나 꺼낼 때, 마찰이 정전기를 발생시킨다. 정전기 방지용 간지 또는 발포제의 스페이서의 사용은 재사용이 어렵기 때문에, 결과적으로 비용을 증가시킨다.
본 발명의 목적은 높은 정전기 내전압과 높은 신뢰도를 가지는 광기전력 소자를 수지로 밀봉하는 단계 전의 제조 공정에서 높은 수율을 달성할 수 있는 제조 방법을 제공함에 있다.
발명자들은 전술된 문제점을 해결하기 위하여 광범위하면서도 집중적인 조사 및 개발을 수행하여 다음과 같은 구조가 최선의 방안이라는 것을 발견하였다.
(1) 본 발명의 태양 전지 모듈은 광전 변환 부재로서 적어도 하나의 반도체 광활성 층과 이 반도체 광활성 층의 수광면측 상에 형성된 집전 전극을 포함하는 광기전력 소자를, 수지 시트(resin sheet) 등으로 밀봉하는 것과 같은 수지 밀봉(이하, 적층(lamination)으로 칭함)을 수행함으로써 획득된 태양 전지 모듈이며, 광기전력 소자는 적층 전에 5kV 이상의 정전 내전압을 가진다.
적층 전에 광기전력 소자는 5kV 이상의 정전 내전압을 가지기 때문에, 광기전력 소자의 반도체층은 대전된 작업자 또는 제조 또는 측정 도구가 반도체층에 접촉되어 방전을 유도할 때 조차도 손상되지 않을 수 있다. 그 결과, 광기전력 소자의 제조 단계에서 수율을 증가시킨다.
수지 밀봉 (또는 적층) 단계에서, 광기전력 소자 및 수지 간의 정렬을 달성하기 위해 광기전력 소자 상에서 충전재막 또는/및 글래스 섬유의 부직포가 이동되거나 적층이 다시 수행될 경우에 발생되는 정전기로 부터 광기전력 소자가 보호될 수 있다.
(2) 광기전력 소자의 수광면측의 적어도 발전 영역 상에 박막 수지층이 제공되기 때문에, 광기전력 소자는 5kV 이상의 정전기 내전압을 가질 수 있다. 광기전력 소자를 직렬 또는 병렬 접속하는 동안에, 통상적으로 장치의 열화를 유발하는, 광기전력 소자 상으로의 핀셋(tweezer)의 낙하 또는 솔더와의 접촉 등과 같은 기계적 또는 열적 충격으로 부터 광기전력 장치를 보호할 수 있다.
(3) 상기 적어도 2개의 광기전력 소자를 직렬 또는 병렬 접속함으로써, 대면적화된 광기전력 소자 어레이의 형성 후에 적층이 수행될 수 있다. 이는 작은 면적의 광기전력 소자에 대하여 적층을 복수회 반복하는 열악한 작업성을 피할 수 있다. 또한, 설치 면적에 대한 비발전 영역의 백분율을 감소시킬 수 있다.
(4) 박막 수지층이 막 코팅(film coat) 방법으로 형성되기 때문에, 박막 수지층은 광기전력 소자의 수광면측의 일부 상에 선택적으로 형성될 수 있다.
(5) 본 발명에 따른 태양 전지 모듈의 제조 방법은 박막 수지층을 갖는 광기전력 소자가 수지 밀봉되어 있는 태양 전지 모듈의 제조 방법인데, 이 방법은 광기전력 소자의 수광면이 상향되도록 광기전력 소자를 지지 기판 상에 배치하는 단계와, 이 후 광기전력 소자의 수광면측 상에 충전재와 플루오르플라스틱(fluoroplastic)막을 연속적으로 적층하는 단계와, 수지 밀봉을 하기 위하여 진공중에서 가열하는 단계를 포함한다.
그 결과, 광기전력 소자 상의 요철(unevenness)을 충전하는데 필요한 수지량을 감소시킬 수 있다. 즉, 연소 저항(flame resistance)이 뛰어난 태양 전지 모듈의 제조 방법은 높은 연소성을 갖는 수지량을 감소시킴으로써 얻어질 수 있다.
수지 사용량을 감소시킴으로써 비용을 줄일 수 있다.
도 1은 광기전력 변환 효율이 10％ 이하의 비율로 감소하는 샘플들의 백분율과 광기전력 소자의 정전 내전압 간의 관계를 나타낸 그래프.
도 2a와 도 2b는 본 발명에 따른 태양 전지 모듈에 사용되는 광기전력 소자의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도.
도 3a와 도 3b는 본 발명에 다른 광기전력 소자의 집전 전극과 표면 간의 접촉 부분을 개략적으로 나타낸 도면.
도 4는 본 발명에 따른 태양 전지 모듈의 구조를 개략적으로 나타낸 도면.
도 5a와 도 5b는 본 발명에 따른 태양 전지 모듈에 사용되는 광기전력 소자의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양 전지 모듈의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도.
도 7a와 도 7b는 개방 전압(Voc)의 측정 상태를 개략적으로 나타낸 평면도와 단면도.
도 8a는 종래의 태양 전지 모듈에 사용되는 광기전력 소자의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도, 도 8b는 종래의 광기전력 소자가 2개 접속된 상태를 개략적으로 나타낸 평면도.
도 9는 본 발명에 따른 태양 전지 모듈에 광기전력 소자가 사용될 경우에, 개방 회로 전압과 인가 전압 간의 관계를 나타낸 그래프.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
200 : 광기전력 소자
201 : 유연성 기판
202 : 제1 전극
203, 213, 223 : n형 반도체 층
204, 214, 224 : i형 반도체 층
205, 215, 225 : p형 반도체 층
206 : 투명 도전층
207 : 집전 전극
208 : 접착제
209 : 포지티브 전극 버스바
본 발명의 실시예들이 기술될 것이다.
(광기전력 소자)
본 발명에 따른 광기전력 소자는 바람직하기로는 제1 전극, 이 제1 전극 상에 형성되어 발전(electric power generation)에 기여하는 반도체 층, 및 이 반도체 층의 광입사 표면측 상에 형성된 집전 전극으로서의 제2 전극을 구비한다. 투명 도전층은 필요에 따라 반도체 층의 광입사 표면측과 집전 전극 간에 형성될 수도 있는데, 이는 반사 방지 및 표면 저항의 감소를 위한 것이다. 본 발명의 광기전력 소자의 제1 전극은 반도체 층의 후면측 상에 형성되고 스크린 인쇄 방법 또는 증착 방법과 같은 방법에 의해 금속으로 이루어진다. 금속의 종류는 반도체와 양호한 오믹(ohmic) 특성을 가지는 것으로 적절하게 선택된다.
반도체 층이 비정질 실리콘의 박막일 경우, 유연성 기판이 필요하다. 절연 또는 도전성 기판은 유연성 기판으로서 사용된다. 유연성 기판이 절연 기판일 경우, 제1 전극이 기판 상에 피착된다.
스테인레스 스틸(stainless sttel) 또는 알루미늄과 같은 금속 기판은 제1 전극 및 유연성 기판으로서 적절하게 적용하여 이용되지만, 이 제1 전극은 글래스, 폴리머 수지 또는 세라믹과 같은 절연 기판 상에 증착된 크롬, 알루미늄 또는 은과 같은 금속일 수 있다. 결정 실리콘 태양 전지의 경우에, 제1 전극은 기판을 사용하지 않고도 은 패스트(paste) 등의 스크린 인쇄에 의해 결정 실리콘 상에 형성될 수 있다.
반도체 층은 pn 접합, pin 접합, 또는 쇼트키 접합과 같은 반도체 접합을 포함하는 구조를 가질 필요가 있으며, 그 재료로는 결정 실리콘, 다결정 실리콘, 박막 다결정 실리콘, 비정질 실리콘 등의 주기율표의 IV족 원소를 포함하는 IV족 반도체, CdS 또는 CdTe와 같은 주기율표의 II-VI족의 원소를 포함하는 II-VI족 반도체, 및 GaAs와 같은 주기율표의 III-V족의 원소를 포함하는 III-V족 반도체로 부터 적절하게 선택된다. 반도체 층의 경우, 복수개의 pin 접합 또는 pn 접합을 가지는 직렬(tandem) 셀과 3중(triple) 셀은 단일 셀에 국한되지 않고 적절하게 적용된다. 특정 실시예의 직렬 셀 구조에는 상부층과 하부층이 비정질 실리콘(이하 a-Si이라 칭함)의 i형 층을 포함하는 pin 접합을 각기 가지도록 적층되는 구조와 a-Si의 i형 층을 포함하는 pin 접합의 상부층과 비정질 SiGe(이하, a-Si이라 칭함)의 i형 층을 포함하는 pin 접합의 하부층이 적층되는 다른 구조가 있다. 이들 실시예는 상부층이 a-Si의 i형 층을 포함하는 pin 접합을 가지고 하부층이 박막 다결정의 pn 접합을 가지는 구조를 포함할 수도 있다. 특정 실시예의 3중 셀 구조에는 a-Si의 i형 층을 포함하는 pin 접합을 각기 가지는 상부층과 중간층과 a-SiGe의 i형 층을 포함하는 pin 접합을 가지는 하부층이 적층되는 구조와, a-Si의 i형 층을 포함하는 pin 접합을 가지는 상부층, a-SiGe의 i형 층을 포함하는 pin 접합을 가지는 중간층, 및 a-SiGe의 i형 층을 포함하는 pin 접합을 가지는 하부층이 적층되는 구조가 있다.
투명 도전성층의 재료로는 ITO, SnO2, 또는 In2O3와 같이 공지된 재료로 부터 적합하게 선택된다.
도 5a와 도 5b에 나타난 바와 같이, 집전 전극은 투명 전극층(206) 상에 배치되고, 집전 전극의 끝단은 절연 부재(505)를 통하여 배치된다. 이 배치 방법은 바람직하기로는 집전 전극들이 적절한 간격으로 평행하게 배치되도록 수행하는 것으로써 집전내의 전기 저항으로 인한 손실과 쉐도우 손실(shadow loss)의 합계를 최소화하기 위한 것이다. 예를 들면, 투명 전극층의 면저항이 대략 100Ω/㎟일 경우, 집전 전극의 간격은 5㎜가 바람직할 것이다. 집전 전극들이 작은 직경의 배선들이라면, 피치(pitch)는 좁게 설정된 것이고; 집전 전극들이 큰 직경의 배선들이라면, 피치(pitch)는 넓게 설정될 것이다. 이러한 최적화를 통하여 최고의 효율을 얻을 수 있다.
도 2a와 도 2b는 본 발명의 3중 셀형 비정질 광기전력 소자의 실시예를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2a와 도 2b에서, 참조 부호(200)은 광기전력 소자를, (201)은 유연성 기판을, (202)는 제1 전극을, (203), (213) 및 (223)은 n형 반도체 층을, (204), (214) 및(224)는 i형 반도체 층을, (205), (215) 및 (225)는 p형 반도체 층을, (206)은 투명 도전층을, (207)은 집전 전극을, (208)은 접착제를, (209)는 포지티브 전극 버스바를 지칭한다. 도 2a는 본 구조의 버스바 형성 부분을 나타낸 단면도이고, 도 2b는 전술된 집전 전극들이 발전 영역 내의 광기전력 소자의 표면 상에 형성되는 부분을 나타낸 단면도이다. 발전 영역 내의 광기전력 소자의 표면이 본 발명의 박막 수지층(230)에 의해 피복된다. 도 2a와 도 2b에는 3중 셀 구조가 도시되었지만, 1개의 반도체 접합을 가지는 단일 셀과 2개의 반도체 접합을 가지는 직렬 셀도 본 발명의 구조에 포함된다는 것은 두말할 필요도 없다.
(광기전력 소자의 제조 방법)
본 발명에 따른 광기전력 소자의 제조 방법에 있어서, 집전 전극은 열 또는 압력을 사용하거나 열과 압력을 사용하는 접착(bonding) 방법에 의해 입사광측 상의 반도체 층 또는 투명 도전성 층 상에 접합되는 것이 바람직하다. 가열 온도는 도전성 수지의 코팅층이 광기전력 소자의 표면에 연화(軟化)되는 온도와 동일하거나 그 이상으로 설정하는 것이 바람직하다. 압력은 코팅층의 적당한 변형을 유도할 수 있는 압력으로 설정하는 것이 바람직하지만, 광기전력 소자를 손상 입힐 정도로 낮은 압력 이하이어야 한다. 특히, 예를 들면, 박막 광기전력 소자의 경우에 있어서, 비정질 실리콘을 예를 들면, 바람직한 압력은 0.1kg/㎠ 내지 1.0kg/㎠이다. 접착 방법은 접착을 수행하기 위하여 일부 또는 전체 배선 상에 접착제를 인가하는 방법이거나, 스크린 인쇄 등에 의해 광기전력 소자의 표면 상에 도트(dot)의 소정 형태 또는 선형으로 접착제의 패턴들을 형성하고 나서 접착을 수행하기 위한 배선들을 배치하는 방법일 수 있다. 코팅층이 핫 멜트(hot melt)형일 경우, 열에 의해 연화하여 배선들을 태양 전지에 접착하는 것이 바람직하며, 이 접착시에는 적절한 압력을 인가할 수도 있다. 코팅층이 열가소성일 경우에는, 가열에 의해 연화되고; 이 코팅층이 열경화성 수지일 경우에는, 배선으로의 피복 또는 태양 전지 기판에서의 인쇄를 수지의 경화없이 용제의 건조만을 실시하여 접착시에 가열에 의해 수지를 경화시킬 수도 있다.
도 3a와 도 3b는 금속 배선를 광기전력 소자의 표면에 접착한 상태를 개략적으로 나타낸 단면도이다. 도 3a와 도 3b에 있어서, 참조 부호(300)은 집전 전극을, (301)은 광기전력 소자를, (302)는 금속 배선을, (303)은 도전성 접착제를 지칭한다. 참조 부호(310)은 본 발명에 따른 박막 수지층을 지칭한다. 도 3a는 금속 배선을 도전성 접착제로 피복하여 광기전력 소자의 표면에 접착한 상태를 나타낸 단면도이다. 도 3b는 금속 배선을 배치하여 도전성 접착제를 광기전력 소자(박막 수지층)의 표면에 부분적으로 배치하여 배선을 접착한 상태를 나타낸 단면도이다.
본 발명에 따른 박막 수지층(230)은 광기전력 소자의 수광면측 상의 발전 영역 상에 적어도 제공되어 작업자 또는 인접 장치가 대전되는 정전기로 부터 광기전력 소자를 보호하는 기능을 가진다. 박막 수지층은 광기전력 소자로 하여금 5kV 이상의 정전 내전압을 가질 수 있게 하여 일반적인 적층 작업에서 광기전력 소자를 보호할 수 있다. 이와는 반대로, 정전 내전압이 5kV 이하일 경우, 광전 변환 효율은 적층 작업 후에 크게 저하된다는 것을 발명자들은 발견하였다.
광기전력 소자의 정전 내전압은 도전성 접착제의 두께에 따라 좌우된다. 이러한 것의 평균 두께는 5㎛ 이상인 것이 바람직하다. 도 3a와 도 3b에 나타난 바와 같이, 박막 수지층(310)의 수지는 전극(300) 근방에 밀착될 수 있다. 한편, 전극(300)의 상부에서는, 박막 수지층(310)이 매우 얇거나 수지가 없다. 그러나, 평균 두께가 5㎛ 이상일 경우, 광기전력 소자의 정전 내전압은 발명자들에 의해 발견된 5kV 이상을 유지할 수 있다. 이것은 박막 수지층이 매우 얇을 때 조차도 전극(300)은 양호한 도전체이기에 반도체 층에 영향을 미치지 않기 때문일 것이다. 따라서, 본 발명에 따르면, 박막 수지층은 집전 전극의 상부를 피복하기 위하여 필요한 두께 이상을 가지지 않아도 된다. 너무 두꺼운 두께는 이하에 후술된 투명 유기체 폴리머 수지를 가지는 접착제를 더 낮게 할 것이다. 또한, 박막 수지층은 태양 전지 모듈의 표면을 통하여 수분이 침투하고 투명하게 되는 것을 방지하기 위하여 높은 내습성(moisture resistance)과 낮은 투습도(moisture permeability)를 가질 필요가 있다. 투습도는 40℃와 90%RH에서 0.01g/m2내지 20g/m2을 가지는 바람직하다. 투습도가 0.01g/m2·day 이하일 경우에는, 결정성이 너무 높아서 태양 전지 모듈을 유연성을 가지도록 제조할 수 없다. 투습도가 20g/m2·day 이상일 경우에는, 방습막으로서의 효과는 전혀 기대할 수 없을 것이다. 광기전력 소자에 도달되는 광량의 감소를 가급적 많이 억제하기 위하여, 400nm 내지 800nm의 가시광 파장 영역에서 박막 수지층의 광투과율은 80％ 이상이 바람직하며, 보다 바람직하기로는 90％ 이상이다. 대기로 부터의 광입사를 용이하게 하기 위하여, 굴절율은 1.1 내지 2.0이 바람직하며, 보다 바람직하기로는 1.2 내지 1.6이다.
박막 수지에 대한 구체적인 재료로는 아크릴(acrylic) 수지, 실리콘 수지, 또는 플루오르화 수지를 주성분으로 하는 수지가 있다.
다른 경화 형태로는, 습기 경화형 또는 이소시안네이트(isocyanate) 경화형과 같은 2 파트(part)형 페인트(paint)와 블럭킹 이소시안네이트을 사용하는 1 파트형 페인트가 있다. 2 파트형 페인트가 사용되는 경우, 수지와 경화재는 피복 직전에 혼합되어야 한다. 장치는 복잡하게 되고 사용되는 수집 수지는 재사용할 수 없기 때문에, 비용이 상승하는 문제점이 발생된다. 따라서, 바람직한 재료로는 아크릴 수지와 무기 폴리머를 블럭킹 이소시안네이트로 열 교차결합(heat-crosslinking)함으로써 얻어진 수지로 이루어진 1 파트형 페인트가 있다.
아크릴 수지와 무기 폴리머를 교차결합하기 위한 블럭제(block agent)인 블럭킹 이소시안네이트의 해리(dissociation) 온도는 80℃ 내지 220℃의 범위가 바람직하다. 이 해리 온도가 80℃ 이하라면, 수지 자체의 팟(pot) 수명은 짧아져서 저장 특성이 저하될 것이고; 그 해리 온도가 220℃ 이상이라면, 아크릴 수지와 같은 조성물은 열적으로 열화되거나 황변(yellow)될 것이며 경화시에 주어진 온도는 반도체 층에 악 영향을 미칠 것이다. 블럭킹제의 적어도 일부가 열 해리 후 페인트막 내에 잔류되기 때문에, 페인트막 내에 잔류될 때 조차도 코팅 조성물과 착색 반응하지 않는 것들로 부터 선택되어야만 한다. 접착성을 부여하기 위하여, 실란(silane)계, 티타늄(titanium)계, 또는 알루미늄계 커플링제는 수지에 대하여 0.01％ 내지 10％ 만큼 부가될 수 있다. 바람직하기로는, 실란계 커플링제를 0.05％ 내지 8％ 만큼 부가하는 것이다.
구체적인 페이트막(예를 들면, 박막 수지층) 형성 방법은 예를 들면, 스프레이 코터(spray coater), 스핀 코터(spin coater), 커텐 코팅(curtain coating), 또는 막 코팅에 의해 광기전력 소자 상에 페인트를 피복하는 방법이다. 이 코팅 방법은 바람직하다. 통상적으로, 용제 건조후, 페인트막을 10분 동안 200℃에서 가열하여 경화시킨다.
(막 코팅)
본 발명에서의 전술된 막 코팅은 총(gun)에 공기를 보내는 동안 총으로 부터 막 형태에 페인트를 방출시켜 페인트를 피복하는 방법이다. 이 방법은 막의 폭을 조절함으로써 물체에 대한 부분적인 코팅을 수행하기 위한 것이다. 코팅중에, 총이 고정된 동안에 물체를 이동시킬 수 있거나; 물체가 고정된 동안에 총을 이동시킬 수 있다. 복수개의 총들은 넓은 면적에 페인트를 병렬로 코팅하는데 사용될 수 있다.
(태양 전지 모듈)
본 발명에 따른 광기전력 소자를 피복하는데 사용된 피복재의 구성은 상세히 기술될 것이다. 본 발명의 태양 전지 모듈은 도 4에 나타난 바와 같이, 광기전력 소자(401), 박막 수지층(402), 표면 보호 및 강화 재료(403), 표면 밀봉 재료(404), 표면 부재(405), 후면 밀봉 재료(406), 후면 절연 재료(407), 및 후면 부재(408)로 구성된다. 도 2a에 나타난 광기전력 소자의 버스바(209)를 피복하기 위하여, 화장 테이프(decorative tape; 409)를 그 위에 적층한다.
광기전력 소자(401)의 상부 (또는 전면) 표면측 상에 적층된 코팅 부재는 이하에 상세히 기술될 것이다.
(화장 테이프)
화장 테이프(409)는 포지티브 전극 버스바(504) 상에 제공된다. 또한, 광기전력 소자를 직렬로 접속하기 위한 솔더 상에 제공된다. 이들 포지티브 전극 버스바들은 기판 상에 볼록하게 되어 있다. 따라서, 포지티브 전극 버스바 상의 피복 부재의 두께가 얇기 때문에 외부 충격에 대해 매우 약하다. 버스바의 금속 부재가 유기체 폴리머 수지와 접촉할 경우와, 또한 이 금속 부재가 빛에 노출되는 경우에는, 금속 부재 상의 수지의 열화가 촉진되거나 수지의 분해물에 의해 금속 부재가 부식될 것이다. 이들 문제를 개선하기 위하여, 폴리에틸렌 테레프타레이트(polyethlene terephthalate), 나일론(nylon), 폴리카보네이트(polycarbonate) 등의 경질막이 화장 테이프로서 사용된다. 또한, 광을 차단하기 위하여, 흑색 또는 진한 갈색막, 특히 300nm 내지 800nm의 파장 범위 이내에서 5％ 이하인 전(overall) 광선투과율을 갖는 막을 사용하는 것이 바람직하다. 막 하부에 금속 부재를 피복하기 위하여 EVA, EEA 등의 유기체 폴리머 수지층을 막 하부에 제공하는 것이 바람직하다.
(표면 보호 및 강화 재료(403))
표면 보호 및 강화 재료(403)은 태양 전지 모듈의 에지에 존재하지 못하도록 후면 부재(408) 보다 작은 것이 바람직하다. 표면 보호 및 강화 재료(403)이 모듈의 에지에 신장되어 있는 후면 부재(408) 보다 크거나 동일할 경우, 외측으로 부터 내측으로 물이 침투하여 피복 부재의 열화를 촉진시키고 박리 현상을 일으킨다. 이것은 표면 보호 및 강화 재료(403)과 표면 밀봉 재료(404) 간에 접착력이 약해서, 그들 간의 인터페이스를 통하여 표면 보호 및 강화 재료(403)의 표면을 따라 물이 침투하기 때문이다. 표면 보호 및 강화 재료(403)와 표면 밀봉 재료(404) 간의 접착력은 실란 커플링 처리와 같은 표면 처리를 그들 중 하나 또는 둘다에 행함으로써 비약적으로 향상된다. 즉, 그러나, 향상 정도는 한계가 있고, 커플리제는 장기간 옥외 노출 후 또는 온습도(temperature-humidity) 사이클 테스트 후 저하됨으로써 접착력은 약해진다.
본 발명에 사용된 표면 보호 및 강화 재료(403)는 감소된 충전재의 양으로 스크레치(scratch) 저항을 확보하면서 연소 저항을 달성하는데 필요하다. 더우기, 루프(roof) 또는 벽 설치 형태의 큰 태양 전지 모듈의 경우에 있어서, 적층시에 모듈의 내부를 충분히 탈가스(degassing)하는데 매우 효과적이다. 글래스 섬유의 부직포는 통상적으로 여기서 사용하는 표면 보호 및 강화 재료로서 이용된다.
또한, 표면 보호 및 강화 재료의 표면은 표면 보호 및 강화 재료(403)과 표면 밀봉 재료(404) 간의 접착을 강화하기 위하여 실란 커플링 처리되는 것이 바람직하다.
(표면 밀봉 재료)
표면 밀봉 재료(404)는 광기전력 소자(401)의 요철을 수지로 코팅하고, 온도 변화, 습도 및 충격을 포함하는 열악한 외부 환경으로 부터 장치를 보호하며, 표면막과 장치를 결합하는데 필요하다. 따라서, 기후 저항력, 접착력, 충전 능력, 열 저항력, 냉(cold) 저항력, 및 충격 저항력이 요구된다. 이들 요구를 충족시키는 수지의 예로서는 EVA(ethylene-vinyl acetate copolymer), EMA(ethylene-methyl acrylate copolymer), EMA(ethylene-ethyl acrylate copolymer) 및 EEA(ethylene-ethyl acrylate copolymer)와 같은 폴리오레핀(polyolefin)계 수지와, 우레탄(urethane) 수지, 실리콘 수지, 플루오르화 수지 등을 포함한다. 이들 중에서, EVA는 태양 전지 용도로서 균형잡힌 물리적 특성을 가지기 때문에 선택적으로 종종 사용된다.
그러나, 최초 형태에서 낮은 열 변형 온도를 가지기 때문에 높은 온도 하에서 변형 또는 크리프(creep)를 즉시 나타낸다. 따라서, 교차결합하여 열 저항을 향상시키는 것이 바람직하다. EVA는 유기체 과산화물로 교차결합되는 것이 일반적이다. 유기체 과산화물에 의한 교차결합은 수지로 부터 수소 또는 할로겐(halogen) 원자를 회수하는 유기체 과산화물로 부터 생성된 라디칼(radical)을 자유롭게 하는 방식으로 C-C 결합을 형성하는 것이다. 유기체 과산화물을 활성화하는 종래의 방법은 열분해, 레독스(redox) 분해 및 이온 분해가 있다. 통상적으로, 열분해가 선호되고 있다. 유기체 과산화물의 구체적인 예로서는 히드로과산화물(hydroperoxide), 다이알킬(dialkyl; allyl) 과산화물, 다이아클(diacyl) 과산화물, 과산화 케탈(peroxy ketal), 과산화 에스터(peroxy ester), 과산화 카보네이트, 및 케톤 과산화물(ketone peroxide)가 있다. 유기체 과산화물의 추가량은 밀봉 수지의 100 중량 당 0.5 내지 5 중량부이다.
전술된 유기체 과산화물은 표면 밀봉 재료와 결합되며, 교차결합 및 열 압착 접착은 진공 상태의 고온 프레싱 하에서 이루어진다. 가열 온도와 시간은 각 유기체 과산화물의 열 분해 온도 특성에 좌우되어 결정될 수 있다. 일반적으로, 고온 프레싱은 열 분해가 90％ 진행된, 보다 바람직하기로는 95％ 이상 진행된 온도와 시간에서 종료된다. 밀봉 수지의 교차결합은 젤 분율(gel fraction)을 측정함으로써 체크될 수 있으며, 고온에서 밀봉 수지의 변형을 방지하기 위하여 70wt％ 이상의 젤 분율을 달성하기 위한 교차결합이 바람직하다.
전술된 교차결합 반응을 효율적으로 행하기 위하여, 교차결합 보조라고 칭하여지는 TAIC(triallyl isocyanurate)가 사용될 수도 있다. 일반적으로, 교차결합 보조의 추가량은 밀봉 수지의 100 중량부당 1 내지 5 중량부이다.
본 발명에 사용된 표면 밀봉 재료는 기후 저항력 면에서 뛰어나지만, 자외선 흡수제가 기후 저항력을 더욱 향상시키거나 표면 밀봉 재료의 하부에 놓여진 층들을 보호하기 위하여 표면 밀봉 재료 위에 첨가될 수도 있다. 자외선 흡수제는 공지된 화합물로 부터 선택되고, 저휘발성 자외선 흡수제는 태양 전지 모듈의 동작 환경고려하는 것이 바람직하다. 구체적인 예로서는 살리신산계 화합물(salicylic acid-based compounds), 벤조페논계 화합물(benzophenone-based compounds), 벤조트라이아졸계 화합물(benzotriazole-based compounds), 및 시아노아크릴(cyanoacrylate-based compounds)가 있다.
광안정제가 자외선 흡수제와 함께 첨가된다면, 밀봉은 빛에 대해 더욱 안정화될 것이다. 통상적인 광안정제는 힌더-아민계(hindered-amine-based) 광안정제이다. 이 힌더-아민계 광안정제는 자외선 광안정제와는 달리, 자외선을 흡수하지 않지만, 자외선 흡수제와 함께 사용될 경우 현저한 상승 효과를 나타낸다. 물론, 힌더-아민계 광안정제 이외에도 다른 광 안정제들이 있지만, 그들중 대부분은 착색되어 본 발명에서의 밀봉 재료에는 바람직하지 못하다.
전술된 자외선 흡수제 및 광안정제의 첨가량은 밀봉 수지에 대하여, 각기 중량당 0.1％ 내지 1.0％와 중량당 0.05％ 내지 1.0％가 바람직하다.
또한, 이것은 열 저항력과 열가공성을 향상시키기 위하여 산화방지제를 첨가하는 것도 가능하다. 산화방지제는 모노페놀계, 바이페놀계, 폴리머 페놀계, 유황계(sulfur type), 및 인산계가 있다. 산화방지제의 첨가량은 충전재수지에 대하여 중량당 0.05 내지 1.0％가 바람직하다.
태양 전지 모듈이 혹독한 환경하에서 사용된다고 가정하면, 접착력은 충전재와 광기전력 소자 혹은 표면 수지막 사이에서 증가되는 것이 바람직하다. 또한, 충전재의 유기체 화합물이 표면 피복 재료로서 사용되는 경우, 그들 간의 접착력 향상은 필요하다. 이를 위하여, 실란 커플링 처리가 효과적이다. 실란 커플링제의 구체적인 예로서는 비닐트라이클로로실란(vinyltrichlorosilane), 비닐트라이(vinyltris; β 메소시에소시(β methoxyethoxy)), 비닐트라이에소시실란(vinyltriethoxysilane), 비닐트라이메소시실란(vinyltrimethoxysilane), γ-메스아크릴오시프로필트라이메소시실란(methacryloxypropyltrimethoxysilane), β-(3, 4-에폭시사이클로헥실(epoxycyclohexyl)) 에틸트라이메소시실란(ethyltrimethoxysilane), γ-글리시도시프로필메틸다이소시실란(glycidoxypropylmethyldiethoxysilane), N-β(아미노에틸(aminoethyl)) γ-아미노프로필메틸다이메소시실란(aminopropyltrimethoxysilane), γ-아미노프로필트라이에소시실란(aminopropyltriethoxysilane), N-페놀-γ-아미노프로필트라이메소시실란(aminopropyltrimethoxysilane), γ-머캡토프로필트라이메소시실란(mercaptopropyltrimethoxysilane), γ-클로로프로필트라이메소시실란(chloropropyltrimethoxysilane) 등이 있다.
실란 커플링제의 첨가량은 밀봉 수지의 100 중량부에 대하여 중량당 0.1 내지 3 중량부가 바람직하며, 보다 바람직하기로는 중량당 0.25 내지 1 중량부이다.
한편, 표면 밀봉 재료는 가급적 광기전력 소자에 도달되는 광량 감소를 억제하기 위하여 투명하여야 한다. 구체적으로는, 표면 밀봉 재료의 광 도전성은 400nm 내지 800nm의 가시광 파장 영역에서 80％ 이상이 바람직하며, 보다 바람직하기로는 90％이다. 대기로 부터의 광입사를 용이하게 하기 위하여, 25℃에서의 굴절율은 1.1 내지 2.0이 바람직하며, 보다 바람직하기로는 1.1 내지 1.6이다.
전술된 첨가제를 혼합한 EVA를 시트(sheet) 형으로 성형함으로써 획득된 탸양 전지용 EVA 시트는 상업적으로 이용 가능하다. 태양 전지 모듈은 광기전력 소자와 표면 부재 사이에 이들 시트를 삽입하여 가열 압착함으로써 용이하게 제작할 수 있다.
(표면 부재(405))
본 발명에서 사용되는 표면 부재(405)가 태양 전지 모듈의 최외부층 상에 배치되기 때문에, 투명성, 기후 저항력, 오염 저항력, 기계적힘을 포함함으로써, 태양 전지 모듈의 옥외 노출에서 장기간 신뢰성을 보장하기 위한 특성을 가질 필요가 있다.
본 발명에 적합하게 이용할 수 있는 재료로서는 백판 강화 글래스(white sheet temperd glass), 플루오르화 수지 시트, 아크릴 수지막 등이 있다. 백판 강화 글래스가 높은 투명성과 충격에 대하여 높은 저항력을 가지기에 충격에 강하기 때문에, 태양 전지 모듈의 표면 부재로서 널리 사용된다. 그러나, 최근 모듈은 가벼운 중량에 유연성을 가질 필요가 있다. 이러한 경우, 수지막들이 표면 부재로서 사용된다. 이들 중에서, 플루오르화 수지는 뛰어난 기후 저항력과 오염 저항력 때문에 종종 사용된다. 플루오르화 수지의 구체적인 예로서는 폴리비닐이덴(polyvinylidene) 플루오르화 수지, 폴리비닐 플루오르화 수지, 테트라플루오르에틸렌-에틸렌 코폴리머(tetrafluoroethylene-ethylene copolymer) 등이 있다. 폴리비닐이덴 플루오르화 수지는 기후 저항력의 관점에서 뛰어나지만, 테트라플루오르에틸렌-에틸렌 코폴리머는 기후 저항력과 기계적 힘의 양립과 투명성 면에서 뛰어나다. 표면 부재의 두께는 기계적 힘을 보장할 만큼 두꺼울 필요가 있지만, 비용면에서는 너무 두껍지 않아야 한다. 구체적으로는, 그 두께가 20 내지 200㎛가 바람직하며, 보다 바람직하기로는 30 내지 100㎛이다.
밀봉 재료의 접착력을 개선하기 위하여, 코로나(corona) 처리, 플라즈마 처리, 오존(ozone) 처리, UV 조사, 전자빔 조사, 또는 연소(flame) 처리와 같은 표면 처리를 수지막의 일측 표면에 하는 것이 바람직하다. 이들 중에서, 코로나 방전 처리를 사용하는 것이 바람직한데, 그 이유는 높은 처리 비율로 비교적 간단한 장치를 사용함으로써 접착력을 크게 향상시킬 수 있기 때문이다.
광기전력 소자(401)의 후표면측 상에 배치된 피복 부재들은 이하에 상세히 기술될 것이다.
(배면 밀봉(back sealing) 재료(406))
비수광면측 상에 사용된 배면 밀봉 재료(406)는 표면 밀봉 재료와 같은 것일 수 있다. 배면 밀봉 재료의 바람직한 성능은 수광면측에 필요한 광 또는 열 등에 의해 착색되지 않는 것에 있는 것이 아니라, 광 또는 열, 옥외, 온습도 사이클 테스트 등에 의해 배면 절연막과 보강재를 사용하는 광기전력 소자의 접착력이 저하되지 않는 것에 있다.
예를 들면, 보강재는 수지가 피복되어 부식 방지 및 기후 저항력 면에서 뛰어난 표면을 가지는 인쇄, 아연 도금된 스틸 시트로 이루어질 경우, 특히 접착력 면에서 약하기 때문에, 장기간 신뢰성에 심각한 문제가 발생된다. 스틸용 수지로서 사용되는 수지로는 EVA, EMA, EEA, 폴리에틸렌 또는 부티랄 수지와 같은 폴리오레핀계 수지와; 우레탄 수지, 실리콘 수지 또는 유연성있는 에폭시 접착제가 있다. 접착력의 향상을 위하여, 스틸을 피복한 이들 수지들은 배면 밀봉 재료를 사용해서도 코팅 또는 접착된다. 바람직한 배면 밀봉 재료로는 EVA, EMA, EEA, 및 부티랄 수지와 같은 폴리오레핀계 수지, 우레탄 수지, 실리콘 수지 등이 있으며, 점착성 부여수지, 예를 들면, 태키피어(tackifier), 코마론-인덴(coumarone-indene), 페놀-포말데히드(phenol-formaldehyde) 수지, 폴리펜텐(polypentene) 수지, 엑실렌-포말데히드(xylene-formaldehyde) 수지, 폴리펜텐(polypentene) 수지, 로진 펜태리스리톨 에스터(roson pentaerythritol ester), 로진 클리세린 에스터(rosin glycerine ester), 수소 첨가 로진, 수소 첨가 로진 메틸 에스터, 수소 첨가 로진 펜태리스리톨 에스터, 수소 첨가 로진 트라이에틸렌 글리콜(glycol) 에스터, 폴리머 로진 에스터, 알리파틱 페트롤룸(aliphatic petroleum) 수지, 알리사이클릭 페트롤룸(alicyclic petroleum) 수지, 펜타디엔(pentadiene) 수지, β-피닌(penene), 디펜틴(dipentene)계 수지, 터펜(therpene)-페놀 수지 등으로 혼합된다. 또한, 공정을 단순화시키기 위하여, 배면 절연 부재의 양측 상에 전술된 바와 같은 배면 밀봉 재료의 접착층을 미리 적층하는 일체 적층 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
(배면 절연 부재)
배면 절연 부재(407)는 외부로부터 광기전력 소자(401)의 도전성 기판을 전기적으로 절연시키는데 필요하다. 바람직한 재료로는 도전성 기판에 대해 충분한 전기적 절연을 보장할 수 있는 것이어야 하며, 장기간 내구성과 열팽창 및 열수축에 대한 저항력 면에서 뛰어나면서도 유연성을 가진 것이어야 한다. 이용 적합한 막들로는 나일론 또는 폴리에틸렌 테레프타레이트(terephthalate)가 있다.
(보강재)
보강재(408)는 광기전력 소자(401) 보다 큰 것이 바람직하다. 태양 전지 모듈이 루프 또는 벽 등 상에 설치하는 경우, 또는 이것이 루프 재료로 일체화된 태양 전지 모듈일 경우, 모듈은 폴딩(folding)하여 가공한 후 사용하는 것이 바람직하다. 폴딩은 프레임 등에 부착할 필요없이 모듈을 설치할 수 있게 하며, 태양 전지 모듈은 프레임과 부속물에 대하여 필요한 원재료 비용을 감소시키고 프레임의 부착 단계를 감소시킴으로써 보다 쉽고도 값싸게 작성하여 설치할 수 있다. 이를 위하여, 보강재(408)는 광기전력 소자 보다 큰 것이 바람직하기 때문에, 광기전력 소자(401) 상에서 스트레스 없이 복잡한 작업을 수행할 수 있다.
보강재(408)는 태양 전지 모듈의 기계적 힘을 증가시키거나 온도 변화로 인한 변형 또는 왜곡을 방지하기 위하여 필요하다. 구체적으로는, 바람직한 보강재용 재료로는 스틸 시트, 플라스틱 시트 및 FRP(glass fiber reinforced plastic) 시트가 있다. 구체적으로는, 스틸 시트의 보강재는 가동성 면에서 뛰어나며 지금까지 사용된 프레임의 부착에 사용하지 않고도 상업화시킬 수 있다. 태양 전지 모듈은 루프 또는 벽 재료와 결합시켜서 사용될 수 있으며, 생산 단계의 간략화 및 비용 감소의 관점에서 매우 효과적이다. 또한, 수지로 피복된 스틸 시트가 보강 재료로서 사용되는 경우, 태양 전지 모듈은 높은 신뢰성과 뛰어난 저항력 및 부식 방지력을 가질 수 있게 된다.
도 4에는 전술된 광기전력 소자, 표면 보호 및 강화 재료, 표면 밀봉 재료, 표면 부재, 배면 밀봉 재료, 배면 절연 부재, 보강재를 사용하여 태양 전지 모듈을 형성하기 위한 방법을 도시하였다.
광기전력 소자(401)의 수광면은 시트 형태로 표면 밀봉 재료(404)를 생성하여 광기전력 소자(401)의 상하부 표면 상에 열 압착하기 위한 방법에 의해 정상적으로 피복된다. 태양 전지 모듈의 피복 구조는 도 4에 나타난 바와 같다. 구체적으로는, 광기전력 소자(401), 박막 수지층(402), 표면 보호 및 강화 재료(403), 표면 밀봉 재료(404), 표면 부재(405), 배면 밀봉 재료(406), 배면 절연 부재(407), 보강재(408)를 도 4의 순으로 또는 역순으로 적층하여 열압착함으로써 모듈이 형성된다. 화장 테이프(409)는 포지티브 전극 버스바(505) 상에 적층된다. 그러나, 전술된 층들은 도 4의 순으로 적층하여 광기전력 소자를 작은 양의 충전재로 피복하기 위하여 표면 부재(405)를 상부 위치에 적층시킨다.
가열압착시의 가열 온도와 가열 시간은 교차결합 반응이 충분히 발생되도록 결정된다.
가열압착 방법으로는 2중 진공 배기 방법, 1중 진공 배기 방법, 롤 적층(roll lamination)을 포함하는 다양한 종래의 방법들로부터 선택될 수 있다. 이들 중에서, 1중 진공 배기 방법에 의한 가열 압착은 태양 전지 모듈을 값싼 장치에 의해 쉽게 생산할 수 있기 때문에 바람직한 방법이다.
본 발명의 실시예는 도면들을 참조하여 상세히 기술될 것이지만, 본 발명은 이들 실시예에 국한되지 않는다는 것을 유의하여야 한다.
(실시예 1)
본 실시예에 있어서, 박막 수지층은 도 6에 나타난 태양 전지 모듈을 형성하는 광기전력 소자의 발전 영역 상에 형성된다. 반도체층 상에 형성된 박막 수지층이 작업자로부터 대전된 후와 트위저(tweezer)가 박막 수지층 상에 낙하되는 경우에, 반도체층이 손상을 입었는지의 여부는 단락 저항을 측정함으로써 체크된다. 이 박막 수지층은 아크릴 우레탄 수지막이다. 박막 수지층의 두께는 광기전력 소자의 정전 내전압을 변화시키기 위하여 필요한 만큼 변화시킨다.
광기전력 소자를 형성하기 위한 방법은 그 제조 절차에 따라 기술될 것이다.
(1) 도 3a와 도 3b에 나타난 바와 같이, 집전 전극의 피복층을 형성하기 위한 도전 접착제(303)를 형성하기 위하여 다음과 같이 카본 패스트(cabon paste)를 준비한다.
(i) 용재에 있어서 에틸 아세테이트(ethyl acetate)의 2.5g와 IPA의 2.5g의 혼합 용재가 분산용 쉐이크 바틀(shake bottle)로 대전된다.
(ii) 주성분이 되는 우레탄 수지의 22.0g이 쉐이크 바틀에 부가되어 이 혼합물은 볼 밀(ball mill)에 의해 충분히 뒤섞인다.
(iii)경화제로서의 블럭 아이소시네이트(isocyanate)의 1.1g과 분산용 글래스 비즈(glass beads)의 10g은 전술된 용액에 부가된다.
(iv) 0.05㎛의 도전성 입자의 평균 1차 입자 사이즈를 가지는 2.5g의 카본 블랙이 전술된 용액에 부가된다.
(2) 전술된 (1)에서와 같이, 재료들이 쉐이크 바틀에 투입된 후, 페인트 쉐이커(paint shaker)에 의해 10 시간 동안 분산시킨다. 이후, 도전성 접착제로 부터 분산용 글래스 비즈가 꺼내져서 생산된다. 도전성 접착제의 평균 입자 사이즈가 측정되는데 그 사이즈는 대략 1㎛이다. 동일 결과는 페인트 쉐이커 대용으로 비즈 밀(beads mill)을 사용하는 경우에도 얻어진다.
(3) 전술된 (2)에서 얻어진 도전성 접착제는 경화재의 표준 경화 상태(160℃, 30분)하에서 경화된다; 그 체적 저항이 10Ω㎝이기에 저항은 충분히 낮다는 것을 확인하였다.
(4) 도면에 나타나지 않은 배선 피복 기계를 사용하여, 도전성 접착제(303)는 배선 상에 피복 층으로서 피복되어 건조됨에 따라 집전 전극을 형성한다. 피복 속도는 40m/min이고, 사용 시간은 2초이며, 건조 퍼니스의 온도는 120℃이다. 5회분의 피복이 수행된다. 사용된 에나멜 피복용 다이즈의 기공(pore) 지름은 150㎛ 내지 200㎛이다. 배선(302)에 도포시킨 도전성 접착제(303)은 용제가 휘발된 미경화 상태로 존재한다. 도전성 접착제(303)의 층 두께는 평균 20㎛이며, 두께면에서의 변화는 100m 긴 피복의 결과에서 ±1.5㎛ 이내이다.
(5) 도 2a와 도 2b에 나타난 광기전력 소자는 전술된 단계(4)에서 제작된 집전 전극(300)을 사용하여 제작된다. 유연성 기판(201)은 SUS(430BA)의 기판이다. 도면에 도시되지 않은 DC 스퍼터링 장치를 사용하여, 제1 전극(202)으로서 Ag 400nm의 두께와 ZnO 400nm의 두께를 가지는 층이 탈지 및 세척되는 유연성 기판(201) 상에 형성된다.
(6) 이하에 기술된 3중 셀형의 반도체층은 도면에 도시되지 않은 마이크로파 플라즈마 증가형 CVD 장치를 사용하여 제1 전극(202) 상에 형성된다.
(i) 하부층은 n형 층(203), i형 층(204), 및 p형 층(205)를 제1 전극(202) 상에 순차적으로 피착함으로써 형성된다. 이 때, i형 층(204)는 a-SiGe이다.
(ii) n형 층(213), i형 층(214) 및 p형 층(215)이 하부층 상에 순차적으로 적층되어 중간층을 형성한다. i형 층(214)는 하부층에서와 같이 a-SiGe이다.
(iii) n형 층(223), i형 층(224) 및 p형 층(225)이 중간층 상에 순차적으로 적층되어 상부층을 형성한다. i형 층은 a-Si이다.
(7) 반도체층의 광입사측, 예를 들면 상부층 상에, ITO의 투명 도전성 층이 도면에 도시되지 않은 저항 가열의 증착 장치를 사용하여 투명 전극(206)으로서 형성된다. 전술된 단계를 통하여, 광기전력 소자(200)이 제작된다.
(8) 단계(7)에서 얻어진 광기전력 소자(200)으로 부터, 투명 도전성 층의 불필요한 부분들은 상업적으로 적용 가능한 인쇄 기계에 의해, 페릭 클로라이드(ferric chloride)를 주성분으로 하는 식각 패스트를 사용하여 제거되는데, 이는 광기전력 소자(셀)의 사이즈를 30㎝×30㎝가 되도록 하여 유효 면적이 900㎠가 되도록 하기 위한 것이다.
(9) 100㎛ 두께의 동박(copper foil)의 네가티브 전극 버스바는 단계 (8)에서 얻어진 광기전력 소자의 비수광면의 일부 상에 스팟(spot) 용접하여 배치된다.
(10) 도 5a와 도 5b에 나타난 바와 같이, 절연 테이프는 단계(9)에서 얻어진 광기전력 소자(501)의 수광면측 상의 비발전 영역에 접착되며 집전 전극(503)은 5.5mm의 간격으로 배열되어 접착 재료 상에 고정된다.
(11) 포지티브 전극 버스바(504)는 경질동(soft copper)을 실버 플레이트(sliver plate)로 피복하여 얻어진 동박으로 이루어지며 이 포지티브 전극 버스바(504)는 집전 전극(503)과 접착 재료(505) 상에 형성된다.
(12) 광기전력 소자의 셀 표면에 집전 전극(503)을 접착하기 위하여, 도면에 도시되지 않은 가열 기계에 의해 열압착된다. 이 가열 상태는 200℃, 1분 및 1kg/㎠의 압력을 가진다.
(13) 집전 전극(503)을 포지티브 버스바(504)에 접착하기 위하여, 도시되지 않은 가열 기계를 사용하여 가열 압착된다. 이 가열 상태는 200℃, 15초 및 5kg/㎠의 압력을 가진다.
(14) 전술된 (13) 까지의 단계를 통하여 얻어진 광기전력 소자의 발전 영역 상에서, 아크릴 우레탄 페인트가 에어레스(airless) 스프레이 피복에 의해 광기전력 소자의 수광면측에 피복되고 나서, 용제가 건조된 후, 10분 동안 200℃에서 가열하여 경화시킴으로써 박막 수지층(510)이 제공된다.
(i) 전술된 방법에 의해, 박막 수지층(510)의 막 두께가 각기 0.5, 1.5, 10, 20, 및 30㎛인 100개의 샘플들을 제작한다. 광기전력 변환 효율은 700Lux 하에서 각 샘플에 대하여 측정된다. 이후, 이들 샘플들은 이하에 기술된 바와 같이 직렬 접속과 모듈 형성을 행하여, 이 작업 후 광기전력 변환 효율의 감소 비율을 평가한다.
[직렬 접속]
전술된 평가를 완료한 후 직렬로 광기전력 소자를 연결하여 광기전력 소자를 생성하기 위한 방법을 설명한다.
장치를 정렬한 후 인접 장치들은 장치의 포지티브 전극 버스바를 다른 장치의 네가티브 전극 버스바에 솔더링함으로써 접속된다. 이에 의해, 2개의 광기전력 소자들은 직렬로 접속된다. 이 경우에, 바깥측 끝단에서 장치들의 출력 단자에 접속된 동 탭은 하부 표면에 우회(route)되어 이후에 기술되는 바와 같이 후면 피복층의 홀들을 통하여 출력을 취할 수 있다. 이와 같이, 광기전력 소자들은 온도 22℃와 습도 35％RH의 환경하에서 비도전성 테이블 매트 상에 각기 2개의 유닛들이 직렬로 접속된다.
[모듈 형성]
도 6를 참조하여 전술된 광기전력 소자 어레이를 피복함으로써 태양 전지 모듈을 제작하기 위한 방법을 기술한다.
도 6에서, 참조 부호(601)은 광기전력 소자 어레이를, (602)는 표면 보호 및 강화 재료(80g/㎡)를, (603)은 표면 밀봉 재료를, (604)는 표면 부재를, (605)는 배면 피복 재료를, (607)은 보강재를, (608)은 화장 테이프를, (609)는 투명 박막 수지층을 지칭한다. 태양 전지 모듈은 이들 층들을 적층함으로써 제작된다.
(표면 보호 및 강화 부재)
표면 강화 부재(80g/㎡)로는 4.0％의 아크릴 수지 접착제를 포함하는 글래스 섬유의 부직포가 준비되며, 이 글래스 섬유 부직포는 80g/㎡의 기초 중량, 400㎛의 두께, 및 10㎛의 섬유 직경을 가진다.
(표면 밀봉 재료)
표면 밀봉 재료(603)는 충전재로서 에틸렌-비닐 아세테이트(중량당 비닐 아세테이트 33％, 용융 플로우 비율 30)의 100 중량부, 교차결합제로서 2, 5-다이베틸-2, 5-비스(t-부틸페록시) 헥산을 1.5 중량부, UV 흡수제로서 2-하이드로시(hydroxy)-4-n-악토시벤조페논(octoxybenzophenone)을 0.3 중량부, 산화 방지제로서 트리스(모노-논일펜일(nonylphenyl) 포스파이트(phosphite)를 0.2 중량부, 광안정제로서 (2, 2, 6, 6-테트라메틸-4-피퍼리딜(piperidyl) 세바케이트(cevacate)를 0.1 중량부를 혼합하여 이루어진 460㎛ 두께의 시트를 가진다.
(표면 부재)
표면 부재(604)는 무정신(non-oriented) 에틸렌 테트라플루오르화에틸렌 막(50㎛ 두께)를 이용한다. 표면 밀봉 재료(603)에 접착되는 표면 부재의 표면은 미리 플라즈마 처리한다.
(배면 피복 재료막)
배면 피복 재료막으로서의 절연막(605)는 배면 밀봉 재료와 배면 절연 부재의 일체적 적층이다. 배면 밀봉 재료는 에틸렌-에틸 아크릴레이트 코폴리머(EEA, 200㎛ 두께)와 폴리에틸렌(PE) 수지(25㎛ 두께)이며, 배면 절연 부재는 2축정신(biaxially oriented) 폴리에틸렌 테레프타레이트막(PET, 50㎛ 두께)이다. EEA/PE/PET/PE/EEA의 순으로 일체 적층되어 전체 500㎛의 두께의 일체 적층막을 얻는다.
(보강재)
보강재(607)로서 준비되는 것은 폴리에스터계 페인트로 아연도금 스틸 시트(알루미늄 55％, 아연 43.4％, 및 실리콘 1.6％을 일체로 포함하는 알루미늄-아연 합금 플레이티드 스틸 시트)의 일측 표면을 피복하고, 글래스 섬유가 첨가된 폴리에스터계 페인트로 그 타측 표면을 피복함으로써 얻어진 스틸 시트이다. 스틸 시트의 두께는 400㎛이다.
(화장 테이프)
화장 테이프(608)로서 준비되는 것은 에틸렌-비닐 아세테이트 코폴리머(460㎛ 두께)가 폴리에틸렌 테레프타레이트(PET)막 (50㎛ 두께, 색:블랙)의 양측 상에 일체 적층되는 EVA/PET/EVA의 막이다.
(각 성분들의 치수)
표면 보호 및 보강 재료(602)는 광기전력 소자 보다 각측에서 5mm 더 큰 것을 준비한다. 배면 피복 재료(605)는 광기전력 소자 보다 각 측에서 15mm 더 큰 것을 준비한다. 보강재(607)은 광기전력 소자 보다 각 측에서 80mm 더 큰 것을 준비한다. 표면 밀봉 재료(603)과 표면 부재막(604)는 광기전력 소자 보다 각 측에서 90mm 더 큰 것을 준비한다. 화장 테이프(608)은 광기전력 소자의 길이와 동일한 길이를 가지며 20mm의 폭을 가지도록 준비된다.
(적층 단계)
이하에 기술된 바와 같은 적층 단계는 실내 온도 20℃와 습도 35％RH의 환경 하에서 수행된다.
(1) 표면 부재막(604)/ 표면 밀봉 재료(603)/ 표면 보호 및 강화 재료(80g/㎡)(602)/ 광기전력 소자(601)/ 배면 피복 재료(605)/ 보강재(607)의 순으로 적층하여 적층 바디를 얻는다. 화장 테이프(608)은 집전 전극 상에 적층된다. 적층 단계 동안, 정렬을 조정하기 위하여, 광기전력 소자 상에 적층된 표면 부재(604), 표면 밀봉 재료(603), 표면 보호 및 강화 재료(80g/㎡)(603)를 수회의 재적층과 이동 동작을 수행한다.
(2) 적층 바디는 단일 진공 챔버 시스템의 적층 장치의 플레이트 상에 표면 부재(ETFE 막)(604)를 배치하여 실리콘 러버(silicone rubber) 시트를 그 위에 배치한다.
(3) 다음으로, 진공 펌프가 구멍이 있는 파이프를 통하여 배기됨으로써, 러버를 플레이트에 흡착시킨다. 이 때 진공 비율은 70Torr/sec이며 30분 동안 5Torr의 내부 진공도로 배기된다.
(4) 이 플레이트는 150℃의 분위기에서 미리 설정된 핫 에어 오븐 내에 놓여진다. 이 플레이트의 온도가 150℃로 증가된 후, 이 온도를 30분 동안 유지하여 표면 밀봉 재료에서 사용된 EVA의 용융 및 교차결합 반응을 행한다.
(5) 이후, 이 플레이트는 오븐으로 부터 꺼내서 약 40℃ 까지 냉각된 팬(fan)으로 보내진다. 다음으로, 이 진공을 정지시키고 태양 전지 모듈을 꺼낸다.
(6) 꺼낸후, 보강재 보다 큰 피복 재료는 보강재의 단부에서 잘려지며, 또한 보강재의 수직 단부가 접혀진다. 출력 단자를 광기전력 소자의 후면에 미리 우회시켜서, 적층후 아연 도금 스틸 시트 내에 미리 형성된 단자 출구를 통하여 출력을 꺼낼 수 있다.
(평가)
표 1은 전술된 (14)에서 기술된 샘플들의 광기전력 변환 효율의 측정 결과를 나타내며, (i)는 박막 수지층의 평균 두께와 광기전력 변환 효율의 감소 비율 간의 관계를 나타낸다. 표 1에서, 결과의 열에 기재된 각각의 o 표시는 모든 샘플들의 감소 비율이 10％ 이하인 경우를 나타내는 것이고, 각 △ 표시는 모든 샘플들의 95％ 이상이 10％ 이하의 감소 비율을 나타내는 것이고, 각 x 표시는 모든 샘플들의 95％ 이하인 샘플들이 10％ 이하의 감소 비율을 나타내는 것이다.
두께 (㎛) 0.5 1.0 5.0 10.0 20.0 30.0
결과 x x △ o o o
표 1로 부터, 박막 수지층의 평균 두께가 5㎛ 이상을 경우에 감소 비율이 개선됨을 알 수 있으며, 특히, 평균 두께가 10㎛ 이상일 경우에는 그 효과가 현저함을 알 수 있다.
(2) 광기전력 소자의 샘플들은 0.5, 1, 5, 10, 20 및 30㎛의 박막 수지층의 두께를 가지도록 준비되며, 700Lux 하에서 그 개방 전압(Voc)은 도 7a 및 도 7b에 나타난 바와 같이, 광기전력 소자(701)의 발전 영역 내에 제공된 박막 수지층(704) 상의 프로브(probe; 705)를 통하여 1kV의 전압을 인가하여 측정된다. 이후, 인가된 전압은 1kV씩 증가되며, 정전 내전압은 초기 Voc값 보다 10％ 저하된 개방 전압에서 인가 전압으로서 정의된다.
표 2는 각 샘플들의 정전 내전압을 나타낸다. 도 1은 표 1과 표 2로 부터 얻어진 광기전력 변환 효율의 감소 비율이 10％ 이하인 조건에서 정전 내전압과 샘플들의 백분율 간의 관계를 나타낸다. 5kV 이상인 정전 내전압을 가지는 샘플들이 적층 작업 후 변환 효율 면에서 감소가 없거나 매우 적은 감소를 나타낸다는 것을 알 수 있다.
두께 (㎛) 0.5 1.0 5.0 10.0 20.0 30.0
정전 내전압 (kV) 3.0 4.0 5.0 8.0 20.0 22.0
도 9는 20㎛의 평균 두께를 가지는 박막 수지층이 제공되는 경우에 인가된 전압과 개방 전압(Voc) 간의 관계를 나타낸다. 이 도면은 박막 수지층이 없는 경우를 비교 실시예로서 나타낸다.
박막 수지층의 두께가 증가함에 따라 정전 내전압이 증가되는 것이 입증되었으며, 특히 두께가 20㎛ 이상일 경우에는 20kV 이상의 정전 내전압을 얻을 수 있다는 것이 입증되었다.
전술된 지식에 기초하여, 이하에 기술된 초기 특성 평가는 전술된 단계(14)에서 준비된 샘플들을 사용함으로써 20, 30, 40, 50, 60, 80 또는 100㎛의 평균 두께를 가지는 박막 수지층을 가진 샘플들에 대하여 수행된다.
평가(a) : 샘플들에 대하여, 전압-전류 특성을 측정하여 원점 근처의 기울기로 부터 단락 저항을 판단한다. 이들은 200kΩ㎠ 내지 500kΩ㎠의 양호한 값들을 나타낸다. 개별 샘플들에 있어서, 단락 저항과 개방 전압(Voc)의 감소는 5kV의 전압이 인가된 후에도 10％ 이하가 된다.
평가(b) : 태양 전지 특성은 AM 1.5의 글로벌 태양광 스펙트럼과 100mW/㎠의 광량 하에서 인공적인 태양 광원을 사용하여 측정함으로써 광기전력 변환 효율을 얻는다. 이 변환 효율은 8.5％ ±0.02％이기 때문에, 작은 변화를 가진 양호한 특성을 나타낸다.
다음 평가는 전술된 적층 단계의 완료 후 태양 전지 모듈에 대하여 수행된다.
평가(c) : 초기 외관을 관찰한다. 태양 전지 장치 상의 요철도 충전재로 충분히 채워지기 때문에 양호한 결과를 얻는다.
평가(d) : 샘플들은 제어 가능한 온도와 습도에서 항온 항습기 내에 투입시킨다. 샘플들은 온도 85℃와 상태적 습도 85％RH의 환경 하에서 저장되며, 0.7V의 바이어스 전압은 포워드 바이어스 방향으로 인가되어 단락 저항의 변화를 관찰하게 된다. 광기전력 변환 효율의 감소는 초기 변환 효율에 대하여 평균적으로 2％이기 때문에, 현저한 열화는 발생되지 않는다는 것을 의미한다.
평가(e) : 이들 샘플들은 1000 시간의 온도 습도 사이클에 영향을 받는다. 이 테스트후, 샘플들의 외관을 관찰한다. 60㎛ 이상인 두께를 가지는 샘플들 중에서 박막 수지층과 투명, 유기체 폴리머 수지 사이에서 박리 현상이 관찰된다.
전술된 결과로 부터, 양호한 정전 내전압 특성을 가지는 태양 전지 모듈은 배열에 의해 얻어진다는 것이 명백해지며, 여기서 20㎛ 내지 60㎛의 평균 두께를 가지는 박막 수지층이 광기전력 소자의 수광면측 상의 적어도 발전 영역 상에 제공된다.
(실시예 2)
본 실시예는 광기전력 소자를 적층시에 광기전력 소자의 수광면이 하향되는 것 처럼 순차적으로 적층된다는 점에서 실시예 1과는 다르다. 박막 수지층으로는 아크릴 우레탄 수지막(20 내지 30㎛인 평균 두께)이 사용된다.
태양 전지 모듈은 전술된 관점을 제외하면 실시예 1과 동일한 방법으로 제작된다.
실시예 1에서와 동일한 평가를 하여 양호한 결과가 얻어진다; 초기 단락 저항은 300 내지 400kΩ㎠이고; 초기 변환 효율은 8.3±0.15％이고; 직렬 접속후 단락 저항 및 변환 효율 둘다 2％ 이하의 감소만을 나타내고; 적층후 단락 저항 및 변환 효율도 초기 단락 저항 및 변환 효율에 비해 2％ 이하의 감소만을 나타낸다.
그러나, 본 실시예의 태양 전지 모듈에서, 적층후의 그 외관은 광기전력 소자 상의 요철이 충분하게 채워지지 않도록 하는 것이다.
(실시예 3)
본 실시예는 광기전력 소자의 직렬 접속 전에는 적층을 수행하고, 이 적층 후에는 광기전력 소자가 직렬 접속된다는 점에서 실시예 1과는 다르다. 박막 수지층으로는 아크릴 우레탄 수지막(20 내지 30㎛인 평균 두께)이 사용된다.
태양 전지 모듈은 전술된 것을 제외하면 실시예 1과 동일한 방법으로 제작된다.
실시예 1에서와 같은 평가를 수행하여 양호한 결과가 얻어진다; 초기 단락 저항은 200 내지 600kΩ㎠이고; 변환 효율은 8.2±0.08％이고; 적층후 단락 저항과 변환 효율 둘다 초기 단락 저항 및 변환 효율에 비해 1％ 이하의 감소만을 나타낸다.
그러나, 본 실시예의 태양 전지 모듈에서, 수광면측 상의 비발전 영역의 백분율이 증가하여 영역 당 발전이 실시예 1 및 2에서 보다 작게 된다.
(비교 실시예 1)
이 비교 실시예는 박막 수지층을 형성하지 않는다는 점에서 실시예 1과는 다르다.
태양 전지 모듈은 전술된 것을 제외하면 실시예 1에서와 같은 방법으로 제작된다.
실시예 1에서와 같은 평가를 하여 광기전력 소자의 초기 특성에서와 같은 양호한 결과를 얻는다.
그러나, 직렬 접속후, 200Lux 하의 Voc는 40 내지 60％의 감소를 나타내고 단락 저항은 50 내지 90％의 저하를 나타낸다. 변환 효율도 3 내지 5％ 정도 감소된다. 이들 값들은 적층후에도 변화되지 않는다.
(비교 실시예 2)
이 비교 실시예는 박막 수지층 대신에, CVD 방법에 의해 SiO2의 박막층이 형성된다는 점에서 실시예 1과는 다르다.
태양 전지 모듈은 전술된 것을 제외하고는 실시예 1에서와 같은 방법으로 제작된다.
실시예 1에서와 같은 평가를 수행하여 초기 특성에서와 같은 양호한 결과가 얻어진다.
그러나, 충분한 두께는 CVD 방법에서의 SiO2의 증착에 의해 얻을 수 없으며, 절연 보호막으로서 기능하기에는 충분하지 않다는 것이 발견되었다. 직렬 접속 후 단락 저항은 40 내지 70％ 만큼 감소된다. 변환 효율도 1 내지 4％ 정도 감소된다. 이들 값은 적층후에도 변화되지 않는다.
표 3은 전술된 실시예들 1 내지 3과 비교 실시예들 1 내지 2의 평가 결과를 나타낸다.
적층전 적층후
초기 특성 직렬 접속 외관 특성 온도 사이클 테스트
단락 저항 변환 효율 단락 저항 변환 효율 충전 특성 발전 영역/비발전 영역 단락 저항 변환 효율
실시예 1 o o o o o o o o o
실시예 2 o o o o △ o o o o
실시예 3 o o o o o △ o o o
비교실시예 1 o o × × o o × × ×
비교실시예 2 o o × × o o × × ×
다음과 같은 관점은 실시예들과 비교 실시예에 의해 명백해질 것이다.
(a) 광기전력 소자가 적층 전에 5kV 이상인 정전 내전압을 가지기 때문에, 대전된 작업자가 광기전력 소자의 반도체층과 접촉하여 방전을 유도할지라도, 반도체층의 손상이 방지될 수 있다.
(b) 적층 단계에서, 광기전력 소자와 피복 재료 간의 정렬을 달성하기 위해 광기전력 소자는 수지 또는/및 글래스 섬유의 부직포가 광기전력 소자 상에서 이동하거나 재정렬될 때 발생된 정전기로 부터 보호될 수 있다.
(c) 광기전력 소자의 직렬 또는 병렬 접속 중에, 광기전력 소자는 광기전력 소자 상으로의 핀셋의 낙하 또는 솔더링과 같은 기계적 또는 열 충격으로 부터 보호될 수 있다.
(d) 적어도 2개의 광기전력 소자의 직렬 또는 병렬 접속은 대면적화된 광기전력 소자의 형태로 결합된 후 적층이 수행되게 할 수 있다. 이것은 작은 면적의 광기전력 소자의 복수의 적층으로 인한 작업 효율 저하를 개선한다. 또한, 설치 면적에 대한 비발전 영역의 백분율 면에서의 축소가 가능하게 한다.
(e) 박막 수지층이 막 피복 방법에 의해 형성되기 때문에, 박막 수지층은 광기전력 소자의 수광면측의 일부 내에 선택적으로 형성될 수 있다.
(f) 상부에 박막 수지층을 가지는 광기전력 소자를 수지로 밀봉함으로써 얻어진 태양 전지 모듈의 제조 방법에 있어서, 광기전력 소자 상의 요철을 충전하는데 필요한 수지량은 광기전력 소자가 수광면측이 상향되게 지지 기판 상에 배치되기 때문에 감소될 수 있으며, 그 후 표면 밀봉 재료와 표면 부재가 광기전력 소자의 수광면측 상에 연속적으로 적층되고 나서, 진공 상태에서 가열함으로써 적층이 이루어진다. 이것은 높은 연소성의 수지가 감소되기 때문에 연소 저항이 뛰어난 태양 전지 모듈의 제조 방법을 획득할 수 있다는 것을 의미한다. 수지 사용량의 감소는 비용을 감소시킨다.
전술한 바와 같이, 본 발명은 대전된 작업자 또는 장치가 광기전력 소자와 접촉하여 방전을 유도할지라도, 반도체층을 보호하고 고신뢰성을 유지할 수 있는 태양 전지 모듈 및 그 제조 방법을 제공할 수 있다. 그 결과, 생산 면에서의 수율은 증가될 수 있다. 또한, 본 발명은 높은 내습성을 가진 태양 전지 모듈을 제공할 수 있다.

Claims (11)

  1. 5kV 이상의 정전 내전압을 가지는 것을 특징으로 하는 광기전력 소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광기전력 소자의 수광면측의 발전 영역 상에 박막 수지층이 제공되는 것을 특징으로 하는 광기전력 소자.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 박막 수지층은 아크릴 수지(acrylic resin), 실리콘 수지, 및 플루오르화 수지(fluororesin)로 구성된 그룹으로 부터 선택된 수지를 주성분으로서 포함하는 것을 특징으로 하는 광기전력 소자.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 박막 수지층은 아크릴 수지와 비유기체 폴리머를 블럭킹 이소시안네이트(blocking isocyanate)와 열 교차결합(thermally crosslinking)함으로써 얻어진 층임을 특징으로 하는 광기전력 소자.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 광기전력 소자의 수광면측 상에 집전 전극(collector electrode)이 제공되며, 상기 집전 전극의 상층부의 상기 박막 수지층은 상기 상층부를 제외한 부분보다 더 얇거나 없을 수 있음을 특징으로 하는 광기전력 소자.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 광기전력 소자의 수광면측 상에 집전 전극이 제공되며, 상기 집전 전극은 버스바(busbar)에 접속되고, 상기 버스바는 상기 박막 수지층으로 피복되지 않음을 특징으로 하는 광기전력 소자.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 박막 수지층의 평균 두께는 5㎛ 이상임을 특징으로 하는 광기전력 소자.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 박막 수지층은 스프레이 코터(spray coater), 스핀 코터(spin coater), 커텐 코팅(curtain coating), 또는 막 코팅에 의해 형성됨을 특징으로 하는 광기전력 소자.
  9. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 기재된 복수개의 상기 광기전력 소자들을 전기적으로 접속함으로써 제조된 광기전력 소자 어레이.
  10. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 기재된 상기 광기전력 소자를 충전재 수지(filler resin)로 밀봉(sealing)함으로써 제조된 태양 전지 모듈.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 충전재 수지 내에 글래스 섬유(glass fibers)의 부직포(nonwoven fabric)가 포함되는 것을 특징으로 하는 태양 전지 모듈.
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