KR20100019389A - 태양 전지 모듈 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 태양 전지에 있어서의 광 생성 캐리어의 수집 효율의 저하를 억제 가능하게 하는 태양 전지 모듈을 제공하는 것이다. 본 실시 형태에 관한 태양 전지 모듈에 있어서, 배선재는, 하나의 태양 전지가 갖는 각 n측 전극 상 및 각 p측 전극 상과, 다른 태양 전지가 갖는 각 n측 전극 상 및 각 p측 전극 상에 걸쳐서 배치된다. 하나의 태양 전지가 갖는 각 n측 전극 각각 중 배선재와 대향하는 면은 n측 피복부에 의해 피복된다. 다른 태양 전지가 갖는 각 p측 전극 각각 중 배선재와 대향하는 면은 p측 피복부에 의해 피복되어 있다.
태양 전지, 배선재, 태양 전지 스트링, 밀봉재, 피복부
Description
2008년 8월 8일에 제출된 일본 출원 제2008-205878호, 발명의 명칭「태양 전지 모듈」은, 여기에 35USC119을 기초로 하여 우선권의 이익을 주장하는 동시에, 그 모든 내용이 본 명세서에서 참조로서 인용된다.
본 발명은, 이면 접합형의 태양 전지를 구비하는 태양 전지 모듈에 관한 것이다.
태양 전지는, 클린하고 무진장하게 공급되는 태양광을 직접 전기로 변환할 수 있으므로, 새로운 에너지원으로서 기대되고 있다. 이와 같은 태양 전지 1매당 출력은 수 W 정도이다. 그로 인해, 가옥이나 빌딩 등의 전력원(에너지원)으로서 태양 전지를 이용하는 경우에는, 복수의 태양 전지를 전기적으로 접속함으로써 출력을 높인 태양 전지 모듈이 이용된다.
여기서, 수광 면적의 확대를 목적으로 하여, 반도체 기판의 이면 상에 복수의 n형 영역과 복수의 p형 영역이 스트라이프 형상으로 형성된, 소위 이면 접합형의 태양 전지가 제안되어 있는 것이 일본 특허 공개 제2005-11869호에 개시되어 있다. 각 n형 영역 상에는 n측 세선 전극이 형성되고, 각 p형 영역 상에는 p측 세선 전극이 형성된다. 각 n측 세선 전극은 이면의 일단부에 형성되는 n측 접속용 전극에 접속되고, 각 p측 전극은 이면의 타단부에 형성되는 p측 접속용 전극에 접속된다. 하나의 태양 전지의 n측 접속용 전극과, 하나의 태양 전지에 인접하는 다른 태양 전지의 p측 접속용 전극에 배선재를 접속함으로써, 하나의 태양 전지와 다른 태양 전지가 전기적으로 접속된다.
그러나, 반도체 기판의 이면 중 n측 접속용 전극 및 p측 접속용 전극이 형성되는 영역에서는, 광 생성 캐리어(전자 또는 정공)의 수집 효율이 낮다는 문제가 있었다. 구체적으로는, 정공은 n측 접속용 전극에 의해 수집되지 않으므로, 반도체 기판의 이면 중 n측 접속용 전극이 형성되는 영역이 플러스로 대전된다. 그 결과, n측 접속용 전극은 전자를 효율적으로 수집할 수 없게 된다. 마찬가지로, p측 접속용 전극은 정공을 효율적으로 수집할 수 없게 된다.
본 발명은, 상술한 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 태양 전지에 있어서의 광 생성 캐리어의 수집 효율의 저하를 억제 가능하게 하는 태양 전지 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 양태는, 제1 태양 전지와, 상기 제1 태양 전지와 배열 방향을 따라 배열되고, 상기 제1 태양 전지에 전기적으로 접속된 제2 태양 전지를 구비하고, 상기 제1 및 제2 태양 전지는, 수광면과, 상기 수광면의 반대측에 형성되는 이면과, 상기 이면 상에 있어서, 상기 배열 방향을 따라 형성되는 복수의 n측 전극과, 상기 이면 상에 있어서, 상기 배열 방향을 따라 형성되는 복수의 p측 전극과, 상기 제1 태양 전지 및 상기 제2 태양 전지를 전기적으로 접속하고, 상기 제1 태양 전지 및 상기 제2 태양 전지 각각이 갖는 상기 복수의 n측 전극 상 및 상기 복수의 p측 전극 상 각각에 걸쳐서 배치되는 배선재를 구비하고, 상기 제1 태양 전지가 갖는 상기 복수의 n측 전극 각각 중 적어도 상기 배선재와 대향하는 면을 피복하는 n측 전극 절연 부재와, 상기 제2 태양 전지가 갖는 상기 복수의 p측 전극 각각 중 적어도 상기 배선재와 대향하는 면을 피복하는 p측 전극 절연 부재인 태양 전지 모듈을 제공한다.
상기 태양 전지 모듈에 따르면, 제1 태양 전지가 갖는 각 n측 전극과는 전기적으로 분리되어 있고, 제2 태양 전지가 갖는 각 p측 전극과 배선재는 전기적으로 분리되어 있다. 그로 인해, 배선재에 의해, 제1 태양 전지가 갖는 각 p측 전극과 제2 태양 전지가 갖는 각 n측 전극을 전기적으로 접속할 수 있다. 따라서, 각 태양 전지 각각에, 배선재를 접속하기 위한 접속용 전극을 설치할 필요가 없으므로, 광 생성 캐리어의 수집 효율이 저하되는 것을 억제할 수 있다.
본 발명의 또다른 양태는, 제1 태양 전지와, 상기 제1 태양 전지와 배열 방향을 따라 배열되고, 상기 제1 태양 전지에 전기적으로 접속된 제2 태양 전지를 구비하고, 상기 제1 및 제2 태양 전지는, 수광면과, 상기 수광면의 반대측에 형성되는 이면과, 상기 이면 상에 있어서, 상기 배열 방향을 따라 형성되는 n측 전극과, 상기 이면 상에 있어서, 상기 배열 방향을 따라 형성되는 p측 전극과, 상기 제1 태양 전지가 갖는 상기 p측 전극 상과, 상기 제2 태양 전지가 갖는 상기 n측 전극 상에 걸쳐서 배치되는 배선재를 구비하고, 상기 제1 태양 전지가 갖는 상기 n측 전극 중 적어도 상기 배선재와 대향하는 면은 절연 부재에 의해 피복되고, 상기 제2 태양 전지가 갖는 상기 p측 전극 중 적어도 상기 배선재와 대향하는 면은 절연 부재에 의해 피복되는 태양 전지 모듈을 제공한다.
본 발명에 따르면, 태양 전지에 있어서의 광 생성 캐리어의 수집 효율의 저하를 억제 가능하게 하는 태양 전지 모듈을 제공할 수 있다.
다음에, 도면을 이용하여, 본 발명의 실시 형태에 대해 설명한다. 이하의 도면의 기재에 있어서, 동일 또는 유사 부분에는, 동일 또는 유사의 부호를 부여하 고 있다. 단, 도면은 모식적인 것이며, 각 치수의 비율 등은 현실의 것과는 다른 것에 유의해야 한다. 따라서, 구체적인 치수 등은 이하의 설명을 참작하여 판단해야 하는 것이다. 또한, 도면 상호간에 있어서도 서로의 치수의 관계나 비율이 다른 부분이 포함되어 있는 것은 물론이다.
여기서, 용어 "상에"는 예를 들어 부재의 표면에 의해 정의되고, 공간에 있어서의 표면의 방향과는 무관하다. 용어 "상에"는 명세서나 청구 범위에 있어서 어느 부재가 다른 부재에 접하고 있어도 사용하는 경우가 있고, 어느 부재가 다른 부재에 접하고 있지 않은 경우, 예를 들어 사이에 층이 있어도 사용하는 경우가 있으며, 2개의 부재가 고착(attach)하는 경우나 고착하지 않는 경우에도 사용된다.
(태양 전지 모듈의 구성)
이하에 있어서, 본 발명의 실시 형태에 관한 태양 전지 모듈의 구성에 대해, 도 1을 참조하면서 설명한다. 도 1은, 제1 실시 형태에 관한 태양 전지 모듈(100)의 측면도이다. 도 2는, 제1 실시 형태에 관한 복수의 태양 전지(10)를 이면측으로부터 본 평면도이다.
도 1 및 도 2에 도시하는 바와 같이, 태양 전지 모듈(100)은 복수의 태양 전지 스트링(1)과, 걸침 배선재(20)와, 한 쌍의 취출 배선재(25)와, 수광면측 보호재(30)와, 이면측 보호재(40)와, 밀봉재(50)를 구비한다.
복수의 태양 전지 스트링(1)은, 수광면측 보호재(30)와 이면측 보호재(40) 사이에 있어서, 밀봉재(50)에 의해 밀봉된다. 각 태양 전지 스트링(1)은, 복수의 태양 전지(10)와, 복수의 배선재(15)를 구비한다.
복수의 410은, 배열 방향 H를 따라 배열된다. 각 태양 전지(10)는, 배선재(15)에 의해 서로 전기적으로 접속된다. 각 태양 전지(10)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 반도체 기판(11)의 이면 상에 형성된 복수의 n측 전극(12) 및 p측 전극(13)을 갖는, 소위 이면 접합형의 태양 전지이다. 태양 전지(10)의 구성에 대해서는 후술한다.
배선재(15)는 각 태양 전지(10)를 서로 전기적으로 접속한다. 구체적으로는, 배선재(15)는 하나의 태양 전지(10)가 갖는 복수의 n측 전극(12)과, 하나의 태양 전지(10)에 인접하는 다른 태양 전지(10)가 갖는 복수의 p측 전극(13)에 접속된다.
배선재(15)로서는, 박판형 혹은 꼬임선형으로 성형된 구리 등의 도전재를 사용할 수 있다. 이와 같은 도전재의 표면은, 일반적인 무연 땜납(예를 들어, SnAg3.0Cu0.5) 등의 연도전체에 의해 도금되어 있어도 된다.
걸침 배선재(20)는 각 태양 전지 스트링(1)을 서로 전기적으로 접속한다. 구체적으로는, 걸침 배선재(20)는, 하나의 태양 전지 스트링(1)의 일단부에 위치하는 태양 전지(10)의 복수의 n측 전극(12)과, 하나의 태양 전지 스트링(1)에 인접하는 다른 태양 전지 스트링(1)의 일단부에 위치하는 태양 전지(10)의 복수의 p측 전극(13)에 접속된다. 걸침 배선재(20)는 배선재(20)와 같은 재료에 의해 구성된다.
한 쌍의 취출 배선재(25)는 복수의 태양 전지 스트링(1)으로부터 전류를 외부에 취출한다. 한쪽의 취출 배선재(25)는 복수의 태양 전지 스트링(1)의 일단부 에 위치하는 태양 전지(10)의 복수의 n측 전극(12)에 접속되고, 다른 쪽 취출 배선재(25)는 복수의 태양 전지 스트링(1)의 타단부에 위치하는 태양 전지(10)의 복수의 p측 전극(13)에 접속된다. 한 쌍의 취출 배선재(25)는, 배선재(20)와 같은 재료에 의해 구성된다.
여기서, 본 실시 형태에서는, 배선재(15)는 하나의 태양 전지(10)가 갖는 복수의 n측 전극(12) 상 및 복수의 p측 전극(13) 상과, 다른 태양 전지(10)가 갖는 복수의 n측 전극(12) 상 및 복수의 p측 전극(13) 상에 걸쳐서 배치되어 있다. 또한, 걸침 배선재(20) 및 한 쌍의 취출 배선재(25) 각각은, 하나의 태양 전지(10)가 갖는 복수의 n측 전극(12) 상 및 복수의 p측 전극(13) 상에 배치된다.
수광면측 보호재(30)는, 밀봉재(50)의 수광면측에 배치되고, 태양 전지 모듈(100)의 표면을 보호한다. 수광면측 보호재(30)로서는, 투광성 및 차수성을 갖는 유리, 투광성 플라스틱 등을 이용할 수 있다.
이면측 보호재(40)는 밀봉재(50)의 이면측에 배치되고, 태양 전지 모듈(100)의 배면을 보호한다. 이면측 보호재(40)로서는, PET(Polyethylene Terephthalate)등의 수지 필름, Al박 등의 금속박을 수지 필름으로 샌드위치한 구조를 갖는 적층 필름 등을 사용할 수 있다.
밀봉재(50)는 수광면측 보호재(30)와 이면측 보호재(40) 사이에 있어서, 복수의 태양 전지(10)를 밀봉한다. 밀봉재(50)로서는, EVA, EEA, PVB, 실리콘, 우레탄, 아크릴, 에폭시 등의 투광성의 수지를 사용할 수 있다.
또한, 이상과 같은 구성을 갖는 태양 전지 모듈(100)의 외주에는, A1 프레임 을 부착할 수 있다.
(태양 전지의 구성)
본 발명의 실시 형태에 관한 태양 전지(10)의 구성에 대해, 도면을 참조하면서 설명한다. 도 3은, 본 실시 형태에 관한 태양 전지(10)의 이면측 평면도이다. 도 4a는, 도 3의 M-M선에 있어서의 단면도이다. 도 4b는, 도 3의 N-N선에 있어서의 단면도이다. 도 5a는, 도 3의 O-O선에 있어서의 단면도이다. 도 5b는, 도 3의 P-P선에 있어서의 단면도이다. 도 6a는, 도 2의 L-L선에 있어서의 단면도이다. 도 6b는, 도 2의 K-K선에 있어서의 단면도이다.
도 3 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 태양 전지(10)는 반도체 기판(11), n측 전극(12), p측 전극(13), n측 피복부(121) 및 p측 피복부(131)를 구비한다.
반도체 기판(11)은, 태양광을 받는 수광면과, 수광면의 반대측에 형성되는 이면을 갖는다. 반도체 기판(11)은, n형 또는 p형의 도전형을 갖는 단결정 Si, 다결정 Si 등의 결정계 반도체 재료, GaAs, InP 등의 화합물 반도체 재료 등의 일반적인 반도체 재료에 의해 구성된다. 반도체 기판(11)은, 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 이면측에 형성된 n형 영역(111)과 p형 영역(112)을 포함하고 있고, 수광면에 있어서의 수광에 의해 내부에서 광 생성 캐리어를 생성한다. 광 생성 캐리어라 함은, 광이 반도체 기판(11)에 흡수되어 생성되는 정공과 전자를 말한다.
n형 영역(111)은, 반도체 기판(11)의 이면에 불순물(인 등)을 도핑함으로써 형성되는 고농도의 n형 확산 영역이다. 반도체 기판(11) 내부에서 생성되는 전자는 n형 영역(111)에 모인다. p형 영역(112)은, 반도체 기판(11)의 이면에 불순물 (붕소, 알루미늄 등)을 도핑함으로써 형성되는 고농도의 p형 확산 영역이다. 반도체 기판(11) 내부에서 생성되는 정공은 p형 영역(112)에 모인다.
n측 전극(12)은, n형 영역(111)에 모이는 전자를 수집하는 수집 전극이다. n측 전극(12)은, 도 3에 도시하는 바와 같이 배열 방향 H를 따라 형성된다. p측 전극(13)은, p형 영역(112)에 모이는 정공을 수집하는 수집 전극이다. p측 전극(13)은, 도 3에 도시하는 바와 같이 n측 전극(12)을 따라 형성된다. 또한, 각 전극의 구성에 대해서는 후술한다.
n측 피복부(121)는 n측 전극(12)의 일단부를 피복한다. n측 피복부(121) 상에는 배선재(15)가 배치된다. 따라서, n측 전극(12) 중 배선재(15)와 대향하는 면은, n측 피복부(121)에 의해 피복된다. 또한, n측 피복부(121)는 절연성 수지 등의 일반적으로 사용되는 절연 부재에 의해 구성된다. 따라서, n측 피복부(121)는 n측 전극(12)과 배선재(15)를 전기적으로 분리한다. 또한, 본 실시 형태에서는, n측 피복부(121)는, 도 4a 및 도 4b에 도시하는 바와 같이 n측 전극(12)의 일단부 측면을 피복하고 있다.
p측 피복부(131)는 p측 전극(13)의 일단부를 피복한다. p측 피복부(131) 상에는 배선재(15)가 배치된다. 따라서, p측 전극(13) 중 배선재(15)과 대향하는 면은 p측 피복부(131)에 의해 피복된다. 또한, p측 피복부(131)는 절연성 수지등의 일반적으로 사용되는 절연 부재에 의해 구성된다. 따라서, p측 피복부(131)는 p측 전극(13)과 배선재(15)를 전기적으로 분리한다. 또한, 본 실시 형태에서는, p측 피복부(131)는, 도 5a 및 도 5b에 도시하는 바와 같이 p측 전극(13)의 일단부 측면 을 피복하고 있다.
여기서, 배열 방향 H에 있어서, n측 피복부(121)는 각 태양 전지(10)의 일단부측에 설치되는 동시에, p측 피복부(131)는 각 태양 전지(10)의 타단부측에 설치된다. 즉, n측 피복부(121)와 p측 피복부(131)는 인접하여 설치되지 않는다. 따라서, 배선재(15)는, 도 6a에 도시하는 바와 같이 하나의 태양 전지(10)가 갖는 n측 전극(12)과 전기적으로 분리되는 동시에, 하나의 태양 전지(10)가 갖는 p측 전극(13)과 전기적으로 접속된다. 한편, 배선재(15)는, 도 6b에 도시하는 바와 같이 다른 태양 전지(10)가 갖는 n측 전극(12)과 전기적으로 접속되는 동시에, 다른 태양 전지(10)가 갖는 p측 전극(13)과 전기적으로 분리된다.
(각 전극의 구성)
다음에, 본 실시 형태에 관한 각 전극의 구성에 대해, 도면을 참조하면서 설명한다. 도 7a는, n측 전극(12)의 구성을 도시하는 확대 단면도이다. 도 7b는, p측 전극(13)의 구성을 도시하는 확대 단면도이다.
도 7a에 도시한 바와 같이, n측 전극(12)은 제1 도전층(12A)과 제2 도전층(12B)을 갖는다. 제1 도전층(12A)은 스퍼터법 혹은 증착법 등의 PVD법에 의해 n형 영역(111) 상에 형성된다. 제1 도전층(12A)은 In, Zn, Sn, Ti, W 등의 산화물에 의해 형성되는 투명 도전층이다. 제2 도전층(12B)은, 스퍼터법, 인쇄법, 혹은 디스펜서법 등에 의해 제1 도전층(12A) 상에 형성된다. 제2 도전층(12B)은, 예를 들어 은을 스퍼터링함으로써, 혹은 수지형 도전성 페이스트나 소결형 도전성 페이스트를 인쇄함으로써 형성된다.
도 7a에 도시하는 바와 같이, n측 피복부(121)는 제1 도전층(12A) 및 제2 도전층(12B)의 일단부 측면과, 제2 도전층(12B)의 일단부 상면을 피복한다.
도 7b에 도시하는 바와 같이, p측 전극(13)은 제1 도전층(13A)과 제2 도전층(13B)을 갖는다. 제1 도전층(13A)은, 스퍼터법 혹은 증착법 등의 PVD법에 의해 p형 영역(112) 상에 형성된다. 제1 도전층(13A)은, In, Zn, Sn, Ti, W 등의 산화물에 의해 형성되는 투명 도전층이다. 제2 도전층(13B)은 스퍼터법, 인쇄법, 혹은 디스펜서법 등에 의해 제1 도전층(13A) 상에 형성된다. 제2 도전층(13B)은, 예를 들어 은을 스퍼터링함으로써, 혹은 수지형 도전성 페이스트나 소결형 도전성 페이스트를 인쇄함으로써 형성된다.
도 7b에 도시하는 바와 같이, p측 피복부(131)는 제1 도전층(13A) 및 제2 도전층(13B)의 일단부 측면과, 제2 도전층(13B)의 일단부 상면을 피복한다.
(작용 및 효과)
본 실시 형태에 관한 태양 전지 모듈(100)에 있어서, 배선재(15)는, 하나의 태양 전지(10)가 갖는 각 n측 전극(12) 상 및 각 p측 전극(13) 상과, 다른 태양 전지(10)가 갖는 각 n측 전극(12) 상 및 각 p측 전극(13) 상에 걸쳐서 배치된다. 하나의 태양 전지(10)가 갖는 각 n측 전극(12) 각각 중 배선재(15)와 대향하는 면은, n측 피복부(121)에 의해 피복된다. 다른 태양 전지가 갖는 각 p측 전극(13) 각각 중 배선재(15)와 대향하는 면은, p측 피복부(131)에 의해 피복되어 있다.
이와 같이, 하나의 태양 전지(10)가 갖는 각 n측 전극(12)과 배선재(15)는 n측 피복부(121)에 의해 전기적으로 분리되어 있고, 다른 태양 전지(10)가 갖는 각 p측 전극(13)과 배선재(15)는 p측 피복부(131)에 의해 전기적으로 분리된다. 그로 인해, 배선재(15)에 의해, 하나의 태양 전지(10)가 갖는 각 p측 전극(13)과 다른 태양 전지(10)가 갖는 각 n측 전극(12)을 전기적으로 접속할 수 있다. 따라서, 각 태양 전지(10) 각각에, 배선재(15)를 접속하기 위한 접속용 전극을 설치할 필요가 없으므로, 광 생성 캐리어의 수집 효율이 저하되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, n측 피복부(121)는 하나의 태양 전지(10)가 갖는 각 n측 전극(12)의 일단부 측면을 피복하고 있다. 그로 인해, 하나의 태양 전지(10)가 갖는 각 n측 전극(12)과 배선재(15)를 충분히 전기적으로 분리할 수 있다. 마찬가지로, p측 피복부(131)는 다른 태양 전지(10)가 갖는 각 p측 전극(13)의 일단부 측면을 피복하고 있다. 그로 인해, 다른 태양 전지(10)가 갖는 각 p측 전극(13)과 배선재(15)를 정밀도 좋게 전기적으로 분리할 수 있다.
[제2 실시 형태]
이하에 있어서, 제2 실시 형태에 대해, 도면을 참조하면서 설명한다. 본 실시 형태에 관한 태양 전지 모듈은, 상기 제1 실시 형태에 관한 태양 전지 모듈(100)과 같은 구성을 갖는다(도 1 및 도 2 참조). 이하에 있어서는, 전술한 제1 실시 형태와 제2 실시 형태의 상위점에 대해 주로 설명한다.
(태양 전지의 구성)
도 8a는, 도 2의 L-L선에 있어서의 단면도이다. 도 8b는, 도 2의 K-K선에 있어서의 단면도이다.
도 8a에 도시하는 바와 같이, 하나의 태양 전지(10)에 있어서, 각 n측 전 극(12) 중 배선재(15)와 대향하는 부분의 두께 α12는, 각 p측 전극(13) 중 배선재(15)와 대향하는 부분의 두께 β13보다도 작다. 또한, 두께 β13은 n측 피복부(121)의 두께 α121과 두께 α12의 합보다도 크다. 따라서, 배선재(15)는 n측 피복부(121)에 접촉하지 않는다.
도 8b에 도시하는 바와 같이, 다른 태양 전지(10)에 있어서, 각 p측 전극(13) 중 배선재(15)와 대향하는 부분의 두께 α13은, 각 n측 전극(12) 중 배선재(15)와 대향하는 부분의 두께 β12보다도 작다. 또한, 두께 β12는 p측 피복부(131)의 두께 α131과 두께 α13의 합보다도 크다. 따라서, 배선재(15)는 p측 피복부(131)에 접촉하지 않는다.
(각 전극의 구성)
다음에, 본 실시 형태에 관한 각 전극의 구성에 대해, 도면을 참조하면서 설명한다. 도 9a는, n측 전극(12)의 구성을 도시하는 확대 단면도이다. 도 9b는, p측 전극(13)의 구성을 도시하는 확대 단면도이다.
도 9a에 도시하는 바와 같이, n측 전극(12)은 제1 도전층(12A)과 제2 도전층(12B)을 갖는다. 제2 도전층(12B)은 하측 도전층(12B1)과 상측 도전층(12B2)에 의해 구성된다. 하측 도전층(12B1)은, 수지형 도전성 페이스트나 소결형 도전성 페이스트를 제1 도전층(12A) 상에 인쇄함으로써 형성된다. 상측 도전층(12B2)은, 수 지형 도전성 페이스트나 소결형 도전성 페이스트를 하측 도전층(12B1) 상에 인쇄함으로써 형성된다.
제1 도전층(12A)의 두께와 하측 도전층(12B1)의 두께의 합은, n측 전극(12) 중 배선재(15)와 대향하는 부분의 두께 α12이다. 본 실시 형태에서는, 도 9a에 도시하는 바와 같이, n측 피복부(121)의 두께 α121과 두께 α12의 합은, n측 전극(12) 중 배선재(15)와 대향하지 않는 부분의 두께 β12보다도 작다.
도 9b에 도시하는 바와 같이, p측 전극(13)은, 제1 도전층(13A)과 제2 도전층(13B)을 갖는다. 제2 도전층(13B)은 하측 도전층(13B1)과 상측 도전층(13B2)에 의해 구성된다. 하측 도전층(13B1)은 수지형 도전성 페이스트나 소결형 도전성 페이스트를 제1 도전층(13A) 상에 인쇄함으로써 형성된다. 상측 도전층(13B2)은 수지형 도전성 페이스트나 소결형 도전성 페이스트를 하측 도전층(13B1) 상에 인쇄함으로써 형성된다.
제1 도전층(13A)의 두께와 하측 도전층(13B1)의 두께의 합은, p측 전극(13) 중 배선재(15)와 대향하는 부분의 두께 α13이다. 본 실시 형태에서는, 도 9b에 도시하는 바와 같이, n측 피복부(121)의 두께 α131과 두께 α13의 합은, p측 전극(13) 중 배선재(15)와 대향하지 않는 부분의 두께 β13보다도 작다.
(작용 및 효과)
본 실시 형태에서는, 하나의 태양 전지(10)에 있어서, 각 n측 전극(12) 중 배선재(15)와 대향하는 부분의 두께 α12는, 각 p측 전극(13) 중 배선재(15)와 대향하는 부분의 두께 β13보다도 작다.
따라서, 각 p측 전극(13)과 배선재(15)를 용이하게 접속할 수 있다. 특히, 두께 β13이 n측 피복부(121)의 두께 α121과 두께 α12의 합보다도 큰 경우, 배선재(15)는, n측 피복부(121)에 접촉하지 않는다. 따라서, 배선재(15)를 각 n측 전극(12)에 압박하지 않고, 배선재(15)를 각 p측 전극(13)에 접속할 수 있다.
마찬가지로, 다른 태양 전지(10)에 있어서, 각 p측 전극(13) 중 배선재(15)와 대향하는 부분의 두께 α13은, 각 n측 전극(12) 중 배선재(15)와 대향하는 부분의 두께 β12보다도 작다.
따라서, 각 n측 전극(12)과 배선재(15)를 용이하게 접속할 수 있다. 특히, 두께 β12가 p측 피복부(131)의 두께 α131과 두께 α13의 합보다도 큰 경우, 배선재(15)는, p측 피복부(131)에 접촉하지 않는다. 따라서, 배선재(15)를 각 p측 전극(13)에 압박하지 않고, 배선재(15)를 각 n측 전극(12)에 접속할 수 있다.
(그 밖의 실시 형태)
본 발명은 상기한 실시 형태에 의해 기재하였지만, 이 개시의 일부를 이루는 논술 및 도면은 본 발명을 한정하는 것이라 이해해서는 안된다. 이 개시로부터 당 업자에는 다양한 대체 실시 형태, 실시예 및 운용 기술이 명백해진다.
예를 들어, 상기 실시 형태에서는, 하나의 태양 전지(10)와 다른 태양 전지(10)를 배선재(15)에 의해 전기적으로 접속하는 것으로 하였지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 하나의 태양 전지(10)와 다른 태양 전지(10)는, 도 10에 도시하는 바와 같이 복수개의 배선재(16)에 의해 전기적으로 접속되어도 좋다. 구체적으로는, 각 배선재(16)는 하나의 태양 전지(10)가 갖는 n측 전극(12)과, 다른 태양 전지(10)가 갖는 p측 전극(13)에 접속된다. 각 배선재(16)는 p측 피복부(131)에 의해, 하나의 태양 전지(10)가 갖는 p측 전극(13)으로부터 전기적으로 분리된다. 또한, 각 배선재(16)는 n측 피복부(121)에 의해, 다른 태양 전지(10)가 갖는 n측 전극(12)으로부터 전기적으로 분리된다. 이와 같이, 본 발명은, 하나의 n측 전극(12)과 하나의 p측 전극(13)에 하나의 배선재(16)를 접속하는 경우에 있어서도 유효하다.
또는, 도 11에 도시하는 바와 같이, 복수개의 배선재(16A)에 의해 전기적으로 접속되어도 된다. 구체적으로는, 각 배선재(16A)는 하나의 태양 전지(10)가 갖는 n측 전극(12)과, 다른 태양 전지(10)가 갖는 p측 전극(13)에 접속되고, n측 전극(12) 상 및 p측 전극(13) 상 각각에 걸쳐서 배치된다. 각 배선재(16A)는 p측 피복부(131)에 의해, 하나의 태양 전지(10)가 갖는 p측 전극(13)으로부터 전기적으로 분리된다. 또한, 각 배선재(16A)는 n측 피복부(121)에 의해, 다른 태양 전지(10)가 갖는 n측 전극(12)으로부터 전기적으로 분리된다. 이와 같이, 본 발명은, 하나의 n측 전극(12)과 하나의 p측 전극(13)에 하나의 배선재(16)를 접속하는 경우에 있어서도 유효하다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 하나의 태양 전지(10)와 다른 태양 전지(10)를 H 형상의 배선재(15)에 의해 접속하는 것으로 하였지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 하나의 태양 전지(10)와 다른 태양 전지(10)는, 도 12에 도시하는 바와 같이 평판 형상의 배선재(17)에 의해 접속되어도 된다.
또한, 상기 실시 형태에서는, n측 전극(12)과 p측 전극(13)을 5개씩 형성하는 것으로 하였지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 반도체 기판(11)이 한변이 약 100㎜인 사각형인 경우에는, n측 전극(12)과 p측 전극(13)을 약 60개씩 형성할 수 있다.
또한, 상기 제1 실시 형태에서는, n측 피복부(121)는 n측 전극(12)의 일단부 측면을 덮는 것으로 하였지만, n측 피복부(121)는 n측 전극(12)의 일단부 상면을 덮고 있으면 된다. 또한, p측 피복부(131)는 p측 전극(13)의 일단부 측면을 덮는 것으로 하였지만, p측 피복부(131)는 p측 전극(13)의 일단부 상면을 덮고 있으면 된다.
또한, 상기 제2 실시 형태에서는, n측 피복부(121)는 하측 도전층(12B1) 상에 형성되는 것으로 하였지만, n측 피복부(121)는 제1 도전층(12A)(투명 도전막) 상에 형성되어 있어도 된다.
또한, 상기 실시 형태에서는 특별히 접촉하고 있지 않지만, 제조 공정에 있어서, n측 피복부(121)는 n측 전극(12) 상에 형성되어도 되고, 배선재(15)의 표면 상에 형성되어 있어도 된다. n측 피복부(121)는 n측 전극(12)과 배선재(15) 사이에 설치되면 된다. 마찬가지로, p측 피복부(131)는, 제조 공정에 있어서, p측 전극(13) 상에 형성해도 되고, 배선재(15)의 표면 상에 형성해도 된다. p측 피복부(131)는, p측 전극(13)과 배선재(15) 사이에 설치되면 된다.
이와 같이, 본 발명은 여기서는 기재되어 있지 않은 다양한 실시 형태들을 포함하는 것은 물론이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 상기한 설명으로부터 타당한 특허청구범위에 관한 발명 특정 사항에 의해서만 정해지는 것이다.
이하, 본 발명에 관한 태양 전지 모듈의 실시예에 대해 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 하기의 실시예에 나타낸 것에 한정되는 것은 아니며, 그 요지를 변경하지 않는 범위에 있어서, 적절하게 변경하여 실시할 수 있는 것이다.
(실시예 1)
우선, 한변이 약 100㎜인 사각형, 두께 200㎛, 저항율 0.1Ω㎝의 n형 단결정 실리콘 기판을 준비하였다.
다음에, 스크린 인쇄법에 의해, n형 단결정 실리콘 기판의 이면에 페이스트 형상의 n형 확산제(인 함유)와 p형 확산제(붕소 함유)를 라인 형상으로 41개씩 인쇄하였다. 계속해서, 열 확산 처리를 실시함으로써, 폭 0.8㎜, 길이 98㎜의 치수를 갖는 n형 영역과 p형 영역을, 2.4㎜ 간격으로 41개씩 형성하였다.
다음에, 스퍼터법에 의해, n형 영역 상 및 p형 영역 상 각각에 투명 도전층(ITO층)을 형성하였다. 다음에, 스크린 인쇄법에 의해, ITO층 상에 은 페이스트를 인쇄함으로써, 폭 0.8㎜, 길이 98㎜, 두께 30㎛의 n측 전극 및 p측 전극을 형성 하였다. 다음에, 150℃에서 30분 가열함으로써, n측 전극 및 p측 전극을 경화하였다.
다음에, 디스펜스법에 의해, n측 전극의 일단부를 폴리이미드 수지로 덮었다. 구체적으로는, n측 전극의 일단부를 피복하도록, 폭 1.2㎜, 길이 3㎜, 두께 10㎛의 n측 피복부를 형성하였다.
다음에, 디스펜스법에 의해, p측 전극의 일단부를 폴리이미드 수지로 덮었다. 구체적으로는, p측 전극의 일단부를 피복하도록, 폭 1.2㎜, 길이 3㎜, 두께 10㎛의 p측 피복부를 형성하였다.
다음에, 200℃에서 5분간 가열함으로써, n측 피복부 및 p측 피복부를 경화하였다.
다음에, 상기 공정을 반복함으로써 작성한 200매의 태양 전지를 2매씩 접속함으로써, 100세트의 태양 전지쌍을 작성하였다. 구체적으로는, 한쪽 태양 전지의 n측 전극과 다른 쪽의 태양 전지의 p측 전극에, 폭 0.8㎜, 길이 8㎜, 두께 0.3㎜의 땜납 도금 구리박을 1개씩 납땜하였다.
(실시예 2)
실시예 2에서는, n측 전극 중 n측 피복부가 형성되는 부분의 은 페이스트의 두께를, 다른 부분보다도 10㎛ 얇게 형성하였다. n측 피복부의 두께는 10㎛이므로, n측 전극과 n측 피복부는 동일 높이의 면이었다.
마찬가지로, p측 전극 중 p측 피복부가 형성되는 부분의 은 페이스트의 두께를, 다른 부분보다도 10㎛ 얇게 형성하였다. p측 피복부의 두께는 10㎛이므로, p 측 전극과 p측 피복부는 동일 높이의 면이었다.
그 밖의 공정은, 상기 실시예 1과 마찬가지로 하였다.
(실시예 3)
실시예 3에서는, n측 전극 중 n측 피복부가 형성되는 부분에 은 페이스트를 도포하지 않고, ITO층 상에 10㎛ 두께의 n측 피복부를 형성하였다.
마찬가지로, p측 전극 중 p측 피복부가 형성되는 부분에 은 페이스트를 도포하지 않고, ITO층 상에 10㎛ 두께의 p측 피복부를 형성하였다.
그 밖의 공정은, 상기 실시예 1과 마찬가지로 하였다.
(비교예)
비교예에서는, n측 피복부 및 p측 피복부를 형성하지 않았다. 그 밖의 공정은, 상기 실시예 1과 마찬가지로 하였다.
(단락 발생률의 확인)
실시예 1 내지 실시예 3 및 비교예에 관한 태양 전지쌍에 대해, 단락 발생률을 확인하였다. 그 결과, 비교예에 있어서의 단락 발생률은 5%였다. 즉, 비교예에서는, 5개의 태양 전지쌍에 있어서 단락의 발생이 확인되었다. 이는, 땜납 도금 구리박이, 한쪽의 태양 전지의 p측 전극 또는 다른 쪽의 태양 전지의 n측 전극과 접촉하였기 때문이다.
한편, 실시예 1 내지 실시예 3에 있어서의 단락 발생률은 0%였다. 이는, 땜납 도금 구리박을, n측 피복부에 의해 한쪽 태양 전지의 p측 전극으로부터 전기적으로 분리하는 동시에, p측 피복부에 의해 다른 쪽 태양 전지의 n측 전극으로부터 전기적으로 분리할 수 있었기 때문이다.
(온도 사이클 시험)
다음에, 실시예 1 및 비교예에 대해 온도 사이클 시험(JIS C8917)을 행하고, 시험 전후에서의 태양 전지 모듈의 광전 변환 효율을 비교하였다. 온도 사이클 시험에서는, JIS 규격에 준거하여, 고온(90℃)으로부터 저온(-40℃)으로, 또는 저온으로부터 고온으로 온도를 변화시키는 것을 1사이클로 하여 200사이클 행하였다. 또한, 태양 전지 모듈은, 유리 기판과 PET 필름 사이에 5쌍의 태양 전지쌍이 밀봉된 구성을 갖는다. 이와 같은 태양 전지 모듈을, 실시예 1 및 비교예에 대해 10개씩 제작하였다.
온도 사이클 시험 후, 비교예에 관한 태양 전지 모듈에서는, 광전 변환 효율의 저하율이 약 2%였다. 한편, 실시예 1에 관한 태양 전지 모듈에서는, 광전 변환 효율의 저하율은 약 1%였다. 따라서, 피복부를 구비하는 경우라도, 충분한 내후성을 구비하는 태양 전지 모듈을 제작할 수 있는 것이 확인되었다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태의 태양 전지 모듈에 따르면, 태양 전지에 있어서의 광 생성 캐리어의 수집 효율의 저하를 억제를 가능하게 할 수 있다.
본 발명은 실시 형태에 기재된 이외에도 취지를 일탈하지 않는 다른 실시 형태도 포함한다. 실시 형태는 발명의 설명을 하는 것이며, 그 범위를 한정하는 것은 아니다. 발명의 범위는, 청구 범위의 기재에 의해 나타내어지는 것이며, 명세서의 기재에 의해 나타내어지는 것은 아니다. 따라서, 본 발명은, 청구 범위의 균등한 범위 내에 있어서의 의미나 범위를 포함하는 모든 형태를 포함한다.
도 1은 제1 실시 형태에 관한 태양 전지 모듈(100)의 측면도.
도 2는 제1 실시 형태에 관한 복수의 태양 전지(10)를 이면측으로부터 본 평면도.
도 3은 제1 실시 형태에 관한 태양 전지(10)의 이면측 평면도.
도 4a는 도 3의 M-M선에 있어서의 단면도.
도 4b는 도 3의 N-N선에 있어서의 단면도.
도 5a는 도 3의 O-O선에 있어서의 단면도.
도 5b는 도 3의 P-P선에 있어서의 단면도.
도 6a는 도 2의 L-L선에 있어서의 단면도.
도 6b는 도 2의 K-K선에 있어서의 단면도.
도 7a는 n측 전극(12)의 구성을 도시하는 확대 단면도.
도 7b는 p측 전극(13)의 구성을 도시하는 확대 단면도.
도 8a는 도 2의 L-L선에 있어서의 단면도.
도 8b는 도 2의 K-K선에 있어서의 단면도.
도 9a는 n측 전극(12)의 구성을 도시하는 확대 단면도.
도 9b는 p측 전극(13)의 구성을 도시하는 확대 단면도.
도 10은 실시 형태에 관한 배선재의 다른 구성을 도시하는 도면.
도 11은 실시 형태에 관한 배선재의 다른 구성을 도시하는 도면.
도 12는 실시 형태에 관한 배선재의 다른 구성을 도시하는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 태양 전지 스트링
5 : 배선재
10 : 태양 전지
25 : 취출 배선재
100 : 태양 전지 모듈
Claims (8)
- 태양 전지 모듈은,제1 태양 전지와,상기 제1 태양 전지와 배열 방향을 따라 배열되고, 상기 제1 태양 전지에 전기적으로 접속된 제2 태양 전지를 구비하고,상기 제1 및 제2 태양 전지는,수광면과,상기 수광면의 반대측에 형성되는 이면과,상기 이면 상에 있어서, 상기 배열 방향을 따라 형성되는 복수의 n측 전극과,상기 이면 상에 있어서, 상기 배열 방향을 따라 형성되는 복수의 p측 전극과,상기 제1 태양 전지 및 상기 제2 태양 전지를 전기적으로 접속하고, 상기 제1 태양 전지 및 상기 제2 태양 전지 각각이 갖는 상기 복수의 n측 전극 상 및 상기 복수의 p측 전극 상 각각에 걸쳐서 배치되는 배선재를 구비하고,상기 제1 태양 전지가 갖는 상기 복수의 n측 전극 각각 중 적어도 상기 배선재와 대향하는 면을 피복하는 n측 전극 절연 부재와,상기 제2 태양 전지가 갖는 상기 복수의 p측 전극 각각 중 적어도 상기 배선재와 대향하는 면을 피복하는 p측 전극 절연 부재를 포함하는 태양 전지 모듈.
- 제1항에 있어서, 상기 제1 태양 전지가 갖는 상기 복수의 n측 전극 각각 중 상기 배선재와 대향하는 부분의 두께는, 상기 제1 태양 전지가 갖는 상기 복수의 p측 전극 각각 중 상기 배선재와 대향하는 부분의 두께보다도 작은 태양 전지 모듈.
- 제1항에 있어서, 상기 제2 태양 전지가 갖는 상기 복수의 p측 전극 각각 중 상기 배선재와 대향하는 부분의 두께는, 상기 제2 태양 전지가 갖는 상기 복수의 n측 전극 각각 중 상기 배선재와 대향하는 부분의 두께보다도 작은 태양 전지 모듈.
- 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 태양 전지의 n측 전극 및 p측 전극은 교대로 배치되는 태양 전지 모듈.
- 제1항에 있어서, 상기 p측 전극 절연 부재 및 n측 전극 절연 부재는 상기 n측 전극 및 상기 p측 전극의 단부에 설치되는 태양 전지 모듈.
- 제1항에 있어서, 상기 n측 전극 절연 부재는 상기 n측 전극 제1 단부에 설치되고, 상기 p측 전극 절연 부재는 상기 p측 전극 제2 단부에 설치되는 태양 전지 모듈.
- 제1항에 있어서, p측 전극 절연 부재 및 n측 전극 절연 부재는 폴리이미드 수지를 주성분으로 하는 태양 전지 모듈.
- 태양 전지 모듈은,제1 태양 전지와,상기 제1 태양 전지와 배열 방향을 따라 배열되고, 상기 제1 태양 전지에 전기적으로 접속된 제2 태양 전지를 구비하고,상기 제1 및 제2 태양 전지는,수광면과,상기 수광면의 반대측에 형성되는 이면과,상기 이면 상에 있어서, 상기 배열 방향을 따라 형성되는 n측 전극과,상기 이면 상에 있어서, 상기 배열 방향을 따라 형성되는 p측 전극과,상기 제1 태양 전지가 갖는 상기 p측 전극 상과, 상기 제2 태양 전지가 갖는 상기 n측 전극 상에 걸쳐서 배치되는 배선재를 구비하고,상기 제1 태양 전지가 갖는 상기 n측 전극 중 적어도 상기 배선재와 대향하는 면은 절연 부재에 의해 피복되고,상기 제2 태양 전지가 갖는 상기 p측 전극 중 적어도 상기 배선재와 대향하는 면은 절연 부재에 의해 피복되는 태양 전지 모듈.
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