KR20100012544U - 태양전지 - Google Patents

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metal circuit
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KR2020100006033U
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미케 베커
디트마르 루트케-노타르프
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엔베 테크놀로지즈 게엠베하
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Abstract

금속회로들을 가지며, 이 금속회로들과 전기적으로 접촉하여 수집회로로 작용하는 또 다른 적어도 하나의 회로를 갖는 태양전지로서, 전자의 금속회로 및/또는 후자의 금속회로 내 단면적 축소를 위해 적어도 하나의 리세스(recess)를 갖는 태양전지에 관한 고안이다.

Description

태양전지{SOLAR CELL}
본 고안은 금속회로들을 가지며, 이 금속회로들과 전기적으로 접촉하여 수집회로로 작용하는 또 다른 적어도 하나의 회로를 갖는 태양전지에 관한 것이다.
n-타입층, p-타입층 및 pn-접합층을 갖는 태양전지의 경우 n-타입층에 도달하는 광에 의해 n-타입층과 p-타입층 사이에 전위가 발생하게 되는데, 이 전위는 태양전지에 연결된 사용자에서 전기를 발생시킨다. 전위를 측정 가능케 하기 위하여 p-타입층이 있는 면에 하나의 금속판과 n-타입층이 있는 면에 금속 회로가 구비되었다. 여기에서 금속회로란 우선은 일반적으로 얇은 금속 선 또는 일명 핑거(finger)라고 불리는 선으로 예컨대 평행하게 배열되어 있는 선을 말한다. 금속회로란 그 외에도 적어도 하나의 넓은 수집회로를 말하며, 이 수집회로는 핑거들과 연결되어 있으며 사용자와의 전기적 접촉을 가능케 해준다. 태양전지를 구성하는 도핑층들은 다른 순서 또는 다른 두께 또는 다른 수량으로 존재할 수 있다. 태양전지의 구성형태와 관계없이 사용자를 연결 가능케 하기 위해서는 항시 전기적 접촉이 이뤄져야 한다.
핑거들과 수집회로들은 태양전지가 재기능을 하기 위해 존재해야만 한다. 그러나 이들은 이들 아래 쪽에 배치된 n-타입층을 가린다는 단점이 있다. n-타입층이 가려지므로 인해 태양전지의 일부분만이 광에너지를 전기에너지로 전환하는데 사용될 수 있게 된다. 따라서 태양전지의 면적 단위당 효율은 태양전지의 더욱 적은 면적을 가리는 핑거와 수집회로의 달성을 통해 상승될 수 있을 것이다.
그렇지만 연결되는 금속회로들과의 우수한 접촉이 달성되고 과도한 회로저항력의 상승을 방지하기 위해서는 수집회로들의 크기를 임의대로 줄일 수는 없다. 결국 은(silver)과 같은 고가의 전기전도 소재를 최소한으로 사용하면서도 우수한 전기적 접촉과 낮은 회로의 회로저항력을 달성하는 태양전지가 요구되는 것이다.
따라서 본 고안의 과제는 기존의 태양전지에 비해 더욱 높은 효율을 달성하며, 비용이 절감되며, 전기전달을 위해 더욱 적은 양의 전기전도 소재를 필요로 하면서도 우수한 전기적 접촉을 달성하는 태양전지의 실현이다.
본 과제는 독립청구항의 대상을 통해 달성된다. 본 고안의 유리한 실시예는 종속청구항의 대상이다.
본 과제는 금속회로들을 가지며, 이 금속 회로들과 전기적으로 접촉하여 수집회로로 작용하는 또 다른 적어도 하나의 회로를 갖는 태양전지로서, 전자의 금속회로 및/또는 후자의 금속회로 내 단면적 축소를 위해 적어도 하나의 리세스(recess)를 갖는 태양전지를 통해 달성된다.
이 리세스에는 전기전도 소재가 존재하지 않으므로 전체적으로 더욱 적은 양의 전기전도 소재가 사용된다. 그 결과 소재가 절약될 뿐 아니라 비용도 절감된다.
리세스는 태양전지의 해당 면은 가리지 않으므로 더욱 많은 양의 광이 태양전지에 도달하게 되어 동일한 크기의 태양전지에 비해 더욱 높은 효율이 달성된다.
바람직하게는 전자의 금속회로 및/또는 후자의 금속회로 전 길이를 따라 이러한 리세스가 다수 구비된다. 회로의 끝부분에 위치하는 리세스는 식별용 패턴와 연계될 수 있으며, 그 결과 이러한 식별용 표식을 위하여 광에너지의 전환에 사용해야 할 면적 중 일부를 별도로 소모하지 않아도 된다. 회로 끝부분에 위치한 리세스를 제외한 리세스들은 전기전도 소재의 명백한 양적 절약을 가능하게 한다. 리세스들은 전자의 금속회로 및/또는 후자의 금속회로를 통한 전기전달을 위한 단면적을 5%에서 100%까지 축소시킬 수 있다. 특히 후자의 금속회로 내 리세스는 큰 전기적 회로저항력의 상승 없이 상대적으로 작은 단면축소를 가능케 한다. 단면적 축소율이 100%일 때에는 금속회로가 중단되어 전기 흐름이 더 이상 가능케 되지 않는다. 고가의 전기전도 소재를 상당히 절약할 수 있게 된다. 이러한 방식의 실시예의 경우 후자의 금속회로가 두 부분으로 나뉘게 된다.
이러한 상태는 후자의 금속회로 두 부분이 이 금속회로와 병렬 연결된 추가적인 금속밴드에 의해 연결될 경우 유리하다. 금속밴드는 예를 들어 금속회로와의 납땜 이음으로 연결될 수 있다. 바람직하게는 추가적 금속밴드의 단면적의 크기가 금속밴드가 연결시켜주어야 하는 금속회로의 단면적과 적어도 같다. 추가적인 금속밴드에 의한 연결은 다수의 태양전지를 하나의 모듈로 연계시켜줄 수도 있다.
전자의 금속회로는 바람직하게는 30 내지 130마이크로미터의 너비를 갖는다. 이러한 규격을 가진 금속회로는 태양전지의 표면의 매우 적은 부분만을 가리게 된다. 후자의 금속회로는 바람직하게는 최대 2.5밀리미터의 너비를 가지는데, 이 너비는 수집회로 내 낮은 전기적 회로저항력의 발생과 연결용 밴드의 납땜이음을 위한 충분한 면적 제공을 가능케 한다.
리세스는 둥글거나 육각형 또는 직사각형의 단면형태를 가질 수 있다. 이러한 형태들은 예를 들어 에칭을 통해 쉽게 만들 수 있다.
본 고안의 기타 장점과 특징은 이하에서 도면과 연계하여 설명된다.
따라서 본 고안을 통해, 기존의 태양전지에 비해 더욱 높은 효율을 달성하며, 비용이 절감되며, 전기전달을 위해 더욱 적은 양의 전기전도 소재를 필요로 하면서도 우수한 전기적 접촉을 달성하는 태양전지를 실현할 수 있다.
도 1은 본 고안에 입각한 태양전지의 평면도이다.
태양전지(100)는 인쇄매체(10)에 의해 인쇄된 너비(2)의 하나의 금속회로(1)와 너비(4)의 또 다른 금속회로(3)를 구비한다. 전자의 금속회로(1)는 상대적으로 가느다란 회로로 태양전지의 핑거로 작용할 수 있다. 후자의 금속회로(3)는 비교적 너비가 넓은 회로로 전자의 금속회로(1)와 전기적으로 접촉하며 수집회로로 작용한다. 도 1에 도시되어 있는 태양전지(100)의 경우 후자의 금속회로(3)가 원형의 리세스(11)와 직사각형의 리세스(13)를 갖는다. 그 외에도 후자의 금속회로(3)를 단절시키는 하나의 리세스(14)를 갖는다. 리세스(15) 역시 동일한 기능을 한다. 인쇄매체(10)는 리세스(14)의 경계선(16)을 형성한다. 도 1에 도시되어 있는 실시예에서는 이 경계선이 직선이다. 그러나 경계선(16)이 곡선을 이루는 것 역시 가능하다. 리세스가 벌집모양일 경우 경계선(16)이 일부분에서만 직선형태를 갖는다. 인쇄매체(10)는 주변 영역이 리세스를 형성할 수 있도록 원형 또는 직사각형 또는 육각형의 형태를 가질 수 있다. 리세스는 "음(negative)"이라고 할 수 있으며 이때 인쇄매체(10)는 "양(positive)"이 된다. 리세스(14와 15)가 큰 면적을 차지하여 작은 면적의 영역들만이 인쇄매체(10)로 가려질 수 있게 할 수 있다. 이 영역들은 후자의 금속회로(3) 간의 연결을 위한 저가의 금속밴드 배치를 위해 충분한 공간을 제공하므로, 후자의 금속회로(3)에 사용되었어야 할 고가의 소재를 절약할 수 있게 된다.
태양전지는 실크스크린 기술로써 생산이 가능하며, 이때 실크스크린 스텐실이 사용된다. 예컨대 부식된 실크스크린 스텐실은 11, 13, 14 또는 15에 인쇄매체가 도달하지 못하고 그 결과 금속회로 내 리세스가 형성될 수 있게 하는 구조를 가질 수 있다.
1, 3: 금속회로 2, 4: 너비
10: 인쇄매체 11, 13, 14, 15: 리세스
16: 경계선 100: 태양전지

Claims (7)

  1. 금속회로들을 가지며, 이 금속회로들과 전기적으로 접촉하여 수집회로로 작용하는 또 다른 적어도 하나의 회로를 갖는 태양전지로서, 전자의 금속회로 및/또는 후자의 금속회로 내 단면적 축소를 위해 적어도 하나의 리세스(recess)를 갖는 것을 특징으로 하는 태양전지.
  2. 청구항 1에 있어서,
    전자의 금속회로 및/또는 후자의 금속회로의 전 길이를 따라 리세스들이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 태양전지.
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    적어도 하나의 리세스가, 전자의 금속회로 및/또는 후자의 금속회로를 통한 전기수송을 위한 단면적을 5%에서 100%까지 축소시키는 것을 특징으로 하는 태양전지.
  4. 청구항 3에 있어서,
    적어도 하나의 리세스를 구비한 금속회로가 금속회로와 병렬연결된 하나의 추가적 금속밴드로 연결되는 것을 특징으로 하는 태양전지.
  5. 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,
    전자의 금속회로의 너비가 30 내지 130마이크로미터인 것을 특징으로 하는 태양전지.
  6. 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 있어서,
    후자의 금속회로의 너비가 최대 2.5밀리미터인 것을 특징으로 하는 태양전지.
  7. 청구항 1 내지 6 중 어느 한 항에 있어서,
    리세스가 원형 또는 육각형 또는 직사각형의 단면형태를 갖는 것을 특징으로 하는 태양전지.
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