KR20100123163A - 태양 전지 모듈 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 태양 전지 모듈에 관한 것으로, 태양 전지 모듈은 제1 도전성 타입의 기판에 연결되는 제1 전극, 상기 1 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입의 에미터부에 연결되는 제2 전극, 상기 제1 전극에 연결되는 제1 집전부, 상기 제2 전극에 연결되는 제2 집전부, 상기 제1 집전부에 연결되는 제1 연결부, 그리고 상기 제2 집전부에 연결되는 제2 연결부를 구비하는 복수의 태양 전지, 그리고 제1 방향으로 연장되어 있고, 인접하게 배치된 태양 전지의 일부와 중첩하는 적어도 하나의 절연부, 그리고 상기 절연부 위에 위치하고, 상기 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 인접하게 배치된 태양 전지에 각각 위치하는 상기 제1 연결부와 상기 제2 연결부를 연결하는 적어도 하나의 제3 연결부를 포함한다. 이로 인해, 태양 전지 모듈의 제조 비용이 줄어들고 공정이 단순해지며, 태양 전지 모듈의 생산 효율이 향상된다.
MWT, 태양전지, 리본, 태양전지모듈, 직렬연결
Description
본 발명은 태양 전지 모듈 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예측되면서 이들을 대체할 대체 에너지에 대한 관심이 높아지고 있다. 그 중에서도 태양 전지는 태양 에너지로부터 전기 에너지를 생산하는 전지로서, 에너지 자원이 풍부하고 환경오염에 대한 문제점이 없어 주목 받고 있다.
일반적인 태양 전지는 p형과 n형처럼 서로 다른 도전성 타입(conductive type)의 반도체로 이루어진 기판(substrate) 및 에미터부(emitter layer), 그리고 기판과 에미터부에 각각 연결된 전극을 구비한다. 이때, 기판과 에미터부의 계면에는 p-n 접합이 형성되어 있다.
이러한 태양 전지에 빛이 입사되면 반도체에서 복수의 전자-정공쌍이 생성되고, 생성된 전자-정공쌍은 광기전력 효과(photovoltaic effect)에 의해 전하인 전자와 정공으로 각각 분리되어 전자와 정공은 n형의 반도체와 p형 반도체쪽으로, 예를 들어 에미터부와 기판쪽으로 이동하고, 기판과 에미터부와 전기적으로 연결된 전극에 의해 수집되며, 이 전극들을 전선으로 연결하여 전력을 얻는다.
이때, 에미터부와 기판 위에는, 에미터부와 기판에 연결된 전극과 각각 연결되는 버스 바(bus bar)와 같은 적어도 하나의 집전부를 위치시켜, 해당 전극에서 수집된 전하가 인접한 집전부를 통해 외부에 연결된 부하로 용이하게 이동할 수 있도록 한다.
하지만, 이 경우, 빛이 입사되지 않은 기판 위뿐만 아니라 빛이 입사되는 면,즉, 수광면에 형성된 에미터부 위에도 집전부가 위치하므로, 집전부로 인해 빛의 입사 면적이 감소하여 태양 전지의 효율이 떨어진다.
따라서 집전부로 인한 태양 전지의 효율 감소를 줄이기 위해, 에미터부와 연결되는 집전부를 수광면의 반대편에 위치한 기판의 후면에 위치시킨 금속 포장 투과형(metal wrap through, MWT) 태양 전지나 전자와 정공을 전달하는 전극을 모두 기판의 후면에 위치시킨 후면 접촉(back contact) 태양 전지 등이 개발되어 있다.
이러한 구조들의 태양 전지를 복 수개 연결하여 태양 전지 모듈(solar cell module)을 형성한다. 이때, 연결부를 이용하여 각 태양 전지에 형성된 집전부를 직렬 또는 병렬 형태로 연결하여 태양 전지간의 전기적으로 연결을 완성한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 태양 전지 모듈의 제조 시간을 줄이는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 태양 전지 모듈의 생산 효율을 향상시키는 것이다.
본 발명의 한 특징에 따른 태양 전지 모듈은 제1 도전성 타입의 기판에 연결되는 제1 전극, 상기 1 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입의 에미터부에 연결되는 제2 전극, 상기 제1 전극에 연결되는 제1 집전부, 상기 제2 전극에 연결되는 제2 집전부, 상기 제1 집전부에 연결되는 제1 연결부, 그리고 상기 제2 집전부에 연결되는 제2 연결부를 구비하는 복수의 태양 전지, 그리고 제1 방향으로 연장되어 있고, 인접하게 배치된 태양 전지의 일부와 중첩하는 적어도 하나의 절연부, 그리고 상기 절연부 위에 위치하고, 상기 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 인접하게 배치된 태양 전지에 각각 위치하는 상기 제1 연결부와 상기 제2 연결부를 연결하는 적어도 하나의 제3 연결부를 포함한다.
상기 특징에 따른 태양 전지 모듈은 상기 절연부 위에 위치하고, 상기 제1 방향으로 인접하게 배치된 태양 전지에 각각 위치하는 상기 제1 연결부와 상기 제2 연결부를 연결하는 적어도 하나의 제4 연결부를 더 포함할 수 있다.
상기 제4 연결부는 상기 태양 전지 모듈의 최외각부에 배치된 절연부 위에 위치할 수 있다.
상기 제1 내지 제4 연결부는 도전성 재료를 이용하여 인쇄된 패턴이거나 도전성 테이프로 형성될 수 있다.
상기 제3 및 제4 연결부가 도전성 테이프로 형성될 경우, 상기 도전성 테이프는 요철면을 구비할 수 있다.
상기 요철면은 빛이 입사되는 방향에 형성되는 것이 좋다.
상기 특징에 따른 태양 전지 모듈은 후면 시트와 상기 후면 시트 위에 위치하는 충진재를 더 포함하고, 상기 태양 전지와 상기 절연부는 상기 충진재 위에 위치할 수 있다.
상기 제1 연결부는 상기 태양 전지의 제1 단부를 넘어서 연장되어, 상기 제1 연결부의 일부는 상기 절연부 위에 위치할 수 있다.
상기 제2 연결부는 상기 제1 단부와 대향하는 제2 단부를 넘어서 연장되어, 상기 제2 연결부의 일부는 상기 절연부 위에 위치할 수 있다.
상기 제3 및 제4 연결부의 폭은 상기 제1 연결부의 일부와 상기 제2 연결부의 일부 간격보다 크거나 같은 것이 바람직하다.
상기 제1 집전부와 상기 제2 집전부는 상기 기판의 수광면과 대향하는 면에 위치하는 것이 좋다.
상기 제2 방향으로 인접하게 배치된 태양 전지에 각각 위치한 상기 제1 연결부와 상기 제2 연결부의 배치 형상은 동일할 수 있다.
상기 제1 방향으로 인접하게 배치된 태양 전지에 위치한 상기 제1 연결부와 상기 제2 연결부의 배치 형상은 180°회전 대칭일 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 따른 태양 전지 모듈 제조 방법은 기판으로부터 전달되는 제1 전하를 전송하는 제1 집전부 그리고 에미터부로부터 전달되는 제2 전하를 전송하는 제2 집전부를 각각 구비하는 복수의 태양 전지를 포함하는 태양 전지 모듈을 제조하는 방법으로서, 인접한 태양 전지의 일부와 중첩하는 복수의 절연부를 형성하여 태양 전지 어레이를 형성하는 단계, 도전성 재료를 상기 태양 전지와 상기 절연부 위에 인쇄하여, 상기 제1 집전부와 상기 제2 집전부 위에 각각 위치하는 제1 연결부와 제2 연결부, 그리고 인접하게 배치된 태양 전지에 각각 위치하는 제1 및 제2 연결부를 연결하고 상기 절연부 위에 위치하는 적어도 하나의 제3 및 제4 연결부를 형성하는 단계, 후면 시트 위에, 상기 태양 전지 어레이를 배치하고, 상기 태양 전지 어레이 위에 충진재를 배치하고, 상기 충진재 위에 투명 부재를 배치하는 단계, 그리고 열과 압력을 가하여 라미네이팅 공정을 실시하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따른 태양 전지 모듈 제조 방법은 기판으로부터 전달되는 제1 전하를 전송하는 제1 집전부 그리고 에미터부로부터 전달되는 제2 전하를 전송하는 제2 집전부를 각각 구비하는 복수의 태양 전지를 포함하는 태양 전지 모듈을 제조하는 방법으로서, 인접한 태양 전지의 일부와 중첩하게 복수의 절연부를 형성하여 태양 전지 어레이를 형성하는 단계, 상기 도전성 테이프를 각 태양 전지 위에 부착하여, 각 태양 전지의 상기 제1 집전부와 상기 제2 집전부 위에 각각 위치하는 제1 연결부와 제2 연결부를 형성하는 단계, 도전성 재료를 상기 복수의 절연부 위에 인쇄하여, 인접하게 배치된 태양 전지에 각각 위치하는 제1 및 제2 연결부를 연결하는 적어도 하나의 제3 연결부와 적어도 하나의 제4 연결부를 형성하는 단계, 후면 시트 위에, 상기 태양 전지 어레이를 배치하고, 상기 태양 전지 어레이위에 충진재를 배치하고, 상기 충진재 위에 투명 부재를 배치하는 단계, 그리고 열과 압력을 가하여 라미네이팅 공정을 실시하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따른 태양 전지 모듈 제조 방법은 기판으로부터 전달되는 제1 전하를 전송하는 제1 집전부 그리고 에미터부로부터 전달되는 제2 전하를 전송하는 제2 집전부를 각각 구비하는 복수의 태양 전지를 포함하는 태양 전지 모듈을 제조하는 방법으로서, 인접한 태양 전지의 일부와 중첩하게 복수의 절연부를 형성하여 태양 전지 어레이를 형성하는 단계, 상기 도전성 재료를 각 태양 전지 위에 인쇄하여, 각 태양 전지의 상기 제1 집전부와 상기 제2 집전부 위에 각각 위치하는 제1 연결부와 제2 연결부를 형성하는 단계, 도전성 테이프를 상기 복수의 절연부 위에 부착하여, 인접하게 배치된 태양 전지에 각각 위치하는 제1 및 제2 연결부를 연결하는 적어도 하나의 제3 연결부와 적어도 하나의 제4 연결부를 형성하는 단계, 후면 시트 위에, 상기 태양 전지 어레이를 배치하고, 상기 태양 전지 어레이위에 충진재를 배치하고, 상기 충진재 위에 투명 부재를 배치하는 단계, 그리고 열과 압력을 가하여 라미네이팅 공정을 실시하는 단계를 포함한다.
상기 도전성 재료는 직접 인쇄법 또는 간접 인쇄법으로 인쇄될 수 있다.
상기 제3 연결부는 제1 방향으로 인접하게 배치된 태양 전지에 각각 위치하는 제1 및 제2 연결부를 연결할 수 있다.
상기 제4 연결부는 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 인접하게 배치된 태양 전지에 각각 위치하는 제1 및 제2 연결부를 연결할 수 있다.
이러한 특징에 따라, 태양 전지 모듈의 제조 비용이 줄어들고 공정이 단순해지며, 태양 전지 모듈의 생산 효율이 향상된다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한 어떤 부분이 다른 부분 위에 "전체적"으로 형성되어 있다고 할 때에는 다른 부분의 전체 면(또는 전면)에 형성되어 있는 것뿐만 아니라 가장 자리 일부에는 형성되지 않은 것을 뜻한다.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지 모듈 및 그 제조 방법에 대하여 설명한다.
먼저, 도 1 내지 도 3을 참고로 하여 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지의 일부 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시한 태양 전지의 배면도이고, 도 3은 도 1에 도시한 태양 전지를 II-II선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 1을 참고로 하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지(1)는 복수의 비아 홀(via hole)(181)을 구비하고 있는 기판(110), 기판(110)에 위치한 에미터부(120), 빛이 입사되는 기판(110)의 면[이하, '전면(front surface)'라 함]의 에미터부(120) 위에 위치하는 반사 방지막(130), 반사 방지막(130)이 위치하지 않는 기판 전면의 에미터부(120) 위에 위치한 복수의 제1 전극(140)[이하, '전면 전극(front electrode)'이라 함], 빛이 입사되지 않고 전면과 마주보고 있는 기판(110)의 면[이하, '후면(rear surface)'라 함]에 위치하는 복수의 제2 전극[이하, '후면 전극(rear electrode)'이라 함](150), 복수의 후면 전극(150)과 이격되어 있고, 각 비아 홀(181)과 비아 홀(181) 주변에 위치한 에미터부(120)에 위치하며, 전면 전극(140)과 연결되어 있는 복수의 전면 전극용 집전부(161)(이하, '제1 집전부'라 함), 후면 전극(150)에 일정 간격으로 위치하는 복수의 후면 전극용 집전부(162)(이하, '제2 집전부'라 함) , 그리고 각 후면 전극(150)과 그 하부의 기판(110) 사이에 위치하는 복수의 후면 전계(back surface field, BSF)부(170)를 구비한다.
기판(110)은 제1 도전성 타입, 예를 들어 p형 도전성 타입의 실리콘으로 이루어진 반도체 기판이다. 이때, 실리콘은 단결정 실리콘, 다결정 실리콘 기판 또는 비정질 실리콘일 수 있다. 기판(110)이 p형의 도전성 타입을 가질 경우, 붕소(B), 갈륨, 인듐 등과 같은 3가 원소의 불순물을 함유한다. 하지만, 이와는 달 리, 기판(110)은 n형 도전성 타입일 수 있고, 실리콘 이외의 다른 반도체 물질로 이루어질 수도 있다. 기판(110)이 n형의 도전성 타입을 가질 경우, 기판(110)은 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 등과 같이 5가 원소의 불순물을 함유할 수 있다.
이러한 기판(110)은 자신을 관통하는 복수의 복수의 비아 홀(181)을 구비하고 있고, 표면이 텍스처링(texturing)되어 요철면인 텍스처링 표면(texturing surface)을 갖는다. 복수의 비아홀(181)은 복수의 전면 전극(140)과 복수의 제1 집전부(161)가 교차하는 부분의 기판(110)에 형성되어 있다.
에미터부(120)는 기판(110)의 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입, 예를 들어, n형의 도전성 타입을 구비하고 있는 불순물부로서, 반도체 기판(110)과 p-n 접합을 이룬다.
이러한 p-n 접합에 인한 내부 전위차(built-in potential difference)에 의해, 기판(110)에 입사된 빛에 의해 생성된 전하인 전자-정공 쌍은 전자와 정공으로 분리되어 전자는 n형 쪽으로 이동하고 정공은 p형 쪽으로 이동한다. 따라서, 기판(110)이 p형이고 에미터부(120)가 n형일 경우, 분리된 정공은 기판(110)쪽으로 이동하고 분리된 전자는 에미터부(120)쪽으로 이동하여, 기판(110)에서 정공은 다수 캐리어가 되며, 에미터부(120)에서 전자는 다수 캐리어가 된다.
에미터부(120)는 기판(110)과 p-n접합을 형성하므로, 본 실시예와 달리, 기판(110)이 n형의 도전성 타입을 가질 경우, 에미터부(120)는 p형의 도전성 타입을 가진다. 이 경우, 분리된 전자는 기판(110)쪽으로 이동하고 분리된 정공은 에미터부(120)쪽으로 이동한다.
에미터부(120)가 n형의 도전성 타입을 가질 경우, 에미터부(120)는 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 등과 같이 5가 원소의 불순물을 기판(110)에 도핑하여 형성될 수 있고, 반대로 p형의 도전성 타입을 가질 경우, 붕소(B), 갈륨, 인듐 등과 같은 3가 원소의 불순물을 기판(110)에 도핑하여 형성될 수 있다.
기판 전면의 에미터부(120) 위에 실리콘 질화막(SiNx)이나 실리콘 산화막(SiO2) 등으로 이루어진 반사 방지막(130)이 형성되어 있다. 반사 방지막(130)은 태양 전지(1)로 입사되는 빛의 반사도를 줄이고 특정한 파장 영역의 선택성을 증가시켜, 태양 전지(1)의 효율을 높인다. 이러한 반사 방지막(130)은 약 70㎚ 내지 80㎚ 의 두께를 가질 수 있다. 대안적인 실시예에서, 반사 방지막(130)은 비아 홀(181)의 측벽에도 위치할 수 있다. 반사 방지막(130)은 필요에 따라 생략될 수 있다.
에미터부(120)는 기판(110)의 후면 일부를 노출하는 노출부(182)를 구비하고 있다. 노출부(182)에 의해 전자 또는 정공을 이동시키고 수집하는 에미터부(120)와 전면 전극(140) 그리고 정공 또는 전자를 수집하는 후면 전극(150) 간의 전기적인 연결이 끊어져 전자와 정공이 이동이 원활하게 이루어진다. 도 1에 도시하지 않았지만, 기판(110)의 측면 분리(edge isolation)를 위해 반사 방지막(130)과 그 하부의 에미터부(120)는 기판(110) 전면의 가장자리 일부를 노출하는 노출부(도시하지 않음)를 더 구비한다.
복수의 전면 전극(140)은 기판 전면에 형성된 에미터부(120) 위에 에미터 부(120)와 전기적으로 연결되어 있고, 서로 이격되게 정해진 방향으로 뻗어 있으며, 하부에 위치하는 비아 홀(181)을 덮고 있다.
각 전면 전극(140)은 에미터부(120)쪽으로 이동한 전하, 예를 들면 전자를 수집하여 비아 홀(181)을 통해 전기적으로 연결되어 있는 해당 제1 집전부(161)로 전달한다.
복수의 전면 전극(140)은 적어도 하나의 도전성 물질로 이루어져 있고, 이들 도전성 물질의 예는 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 하나일 수 있지만, 이외의 다른 도전성 금속 물질로 이루어질 수 있다.
복수의 후면 전극(150)은 기판(110)의 후면 위에 인접한 제1 집전부(161)와 이격되게 위치하며, 기판(110)과 전기적으로 연결되어 있다. 이러한 후면 전극(150)은 기판(110)쪽으로 이동하는 전하, 예를 들어 정공을 수집한다.
복수의 후면 전극(150)은 적어도 하나의 도전성 물질로 이루어져 있다. 도전성 물질은 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 하나일 수 있지만, 이외의 다른 도전성 금속 물질로 이루어질 수 있다.
기판(110)의 후면에는 후면 전극(150)과 이격되게 복수의 제1 집전부(161)가 위치하고 있다. 도 2에 도시한 것처럼, 버스 바(bus bar)라고도 불리는 제1 집전부(161)는 상부에 위치한 전면 전극(140)과 교차하는 방향으로 후면 전극(150)과 거의 평행하게 연장된 형상을 가진다. 따라서, 기판(110)의 후면에 후면 전극(150)과 제1 집전부(161)는 교대로 배치되어 있다.
제1 집전부(161) 또한 적어도 하나의 도전성 물질로 이루어져 있고, 제1 집전부(161)는 비아 홀(181)을 통해 각 교차하는 전면 전극(140)과 연결되어 있다. 따라서, 제1 집전부(161)는 전면 전극(140)과 전기적으로 연결되어 있으므로, 전면 전극(140)으로부터 전달되는 전하를 외부 장치로 출력한다.
도전성 물질의 예는 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 하나일 수 있지만, 이외의 다른 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 본 실시예에서, 복수의 제1 집전부(161)는 전면 전극(140)과 동일한 물질을 포함하고 있지만, 서로 다른 물질을 포함할 수 있다.
복수의 후면 전극(150) 위에는 도전성 물질로 이루어져 있고 제1 집전부(161)와 거의 평행하게 위치한 복수의 제2 집전부(162)가 위치한다.
각 제2 집전부(162)는 일정 간격으로 배치된 복수의 패드(1621)를 구비한다.
각 패드(1621)는 도 2에 도시한 것처럼, 원형 형상을 갖지만, 이에 한정되지 않고 타원형 형상을 갖거나 사각형과 같은 다각형 형상을 가질 수 있다. 도 2에서, 하나의 제2 집전부(162)를 구성하는 패드(1621)의 개수는 5개이지만, 이는 하나의 예에 불과하고, 하나의 제2 집전부(162)를 구성하는 패드(1621) 개수와 크기는 후면 전극(150)의 크기와 형상 등에 따라 변한다.
하지만, 대안적인 실시예에서, 제2 집전부(162)는, 제1 집전부(161)와 유사 하게 사각형 형상과 같은 일체형 형상을 가질 수 있다.
이러한 제2 집전부(162)는 전기적으로 연결된 각 후면 전극(150)으로부터 전달되는 전하, 예를 들어 정공을 외부 장치로 출력한다.
복수의 후면 전극(150)과 기판(110) 사이에 복수의 후면 전계부(170)가 위치한다. 복수의 후면 전계부(170)는 기판(110)과 동일한 도전성 타입의 불순물이 기판(110)보다 고농도로 도핑된 영역, 예를 들면, n+ 영역이다.
기판(110)과 후면 전계부(170)와의 불순물 농도 차이로 인해 전위 장벽이 형성되고, 이로 인해 기판(110) 후면쪽으로의 정공 이동이 방해되어 기판(110) 후면부에서 전자와 정공이 재결합하여 소멸되는 것을 감소시킨다.
이와 같은 구조를 갖는 본 실시예에 따른 태양 전지(1)는 제1 집전부(161)를 빛이 입사되지 않은 기판(110)의 후면에 위치시키고, 복수의 비아 홀(181)을 이용하여 기판(110)의 전면에 위치하는 전면 전극(140)과 제1 집전부(161)를 연결시킨 MWT 태양 전지로서, 그 동작은 다음과 같다.
태양 전지(1)로 빛이 조사되어 반사 방지막(130)과 에미터부(120)를 통해 반도체의 기판(110)으로 입사되면 빛 에너지에 의해 반도체의 기판(110)에서 전자-정공 쌍이 발생한다. 이때, 기판(110)의 표면이 텍스처링 표면이므로 기판(110)의 전면부에서의 빛 반사도가 감소하고, 텍스처링 표면에서 입사와 반사 동작이 행해져 태양 전지 내부에 빛이 갇히게 되고 이로 인해 빛의 흡수율이 증가되므로, 태양 전지의 효율이 향상된다. 이어 더하여, 반사 방지막(130)에 의해 기판(110)으로 입사되는 빛의 반사 손실이 줄어들어 기판(110)으로 입사되는 빛의 양은 더욱더 증 가한다.
이들 전자-정공 쌍은 기판(110)과 에미터부(120)의 p-n접합에 의해 서로 분리되어 전자는 n형의 도전성 타입을 갖는 에미터부(120)쪽으로 이동하고, 정공은 p형의 도전성 타입을 갖는 기판(110)쪽으로 이동한다. 이처럼, 에미터부(120)쪽으로 이동한 전자는 전면 전극(140)에 의해 수집되어 비아 홀(181)을 통해 전기적으로 연결된 제1 집전부(161)로 이동하고, 기판(110)쪽으로 이동한 정공은 인접한 후면 전계부(170)를 통해 해당 후면 전극(150)에 의해 수집되어 제2 집전부(162)로 이동한다. 이러한 제1 집전부(161)와 제2 집전부(162)를 도선으로 연결하면 전류가 흐르게 되고, 이를 외부에서 전력으로 이용하게 된다.
이러한 태양 전지(1)는 단독으로도 이용 가능하지만, 좀더 효율적인 사용을 위해, 동일한 구조는 갖는 복수의 태양 전지(1)를 직렬로 연결하여 태양 전지 모듈을 형성한다.
다음, 도 4 내지 도 6을 참고로 하여, 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지 모듈의 한 예를 설명한다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지 모듈의 개략적인 사시도이고, 도 5는 도 4에 도시한 태양 전지의 연결 상태의 한 예를 도시한 도면이고, 도 6는 도 4에 도시한 태양 전지의 연결 상태의 다른 예를 도시한 도면이다.
먼저, 도 4 및 도 5를 참고로 하여, 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지 모듈(20)에 대하여 설명한다.
도 4 및 도 5를 참고로 하면, 본 실시예에 따른 태양 전지 모듈(20)은 후면 시트(back sheet)(210), 후면 시트(210) 위에 배치되고 복수의 연결부(23, 23a, 24)를 구비한 하부 충전재(220), 하부 충진재(220) 위에 배치되고 연결부와 연결되는 복수의 태양 전지(1), 복수의 태양 전지(1) 위에 배치된 상부 충진재(230), 상부 충진재(230) 위에 위치하는 투명 부재(240), 그리고 이들의 구성요소를 수납하는 프레임(250)을 구비한다.
후면 시트(210)는 태양 전지 모듈(20)의 후면에서 침투하는 습기를 방지하여 내장된 태양 전지(1)를 외부 환경으로부터 보호한다.
이러한 후면 시트(210)는 수분과 산소 침투를 방지하는 층, 화학적 부식을 방지하는 층, 절연 특성을 갖는 층과 같은 다층 구조를 가질 수 있다.
하부 및 상부 충진재(220, 230)는 습기 침투로 인한 금속의 부식을 방지하고 태양 전지 패널(10)을 충격으로부터 보호하기 위한 밀봉재(encapsulate material)이다. 이러한 충진재(220, 230)는 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA, ethylene vinyl acetate)와 같은 물질로 이루어질 수 있다.
상부 충진재(230) 위에 위치하는 투명 부재(230)는 투과율이 높고 파손을 방지하기 위해 강화 유리 등으로 이루어져 있다. 이때, 강화 유리는 철 성분 함량이 낮은 저철분 강화 유리(low iron tempered glass)일 수 있다. 이러한 투명 부재(230)는 빛의 산란 효과를 높이기 위해서 내측면은 엠보싱(embossing)처리가 행해질 수 있다.
복수의 태양 전지(1)는 행렬 구조로 배열되어 있고, 각 태양 전지(1)는 제1 내지 제4 연결부(21-24)에 의해 직렬로 연결되어 있다. 도 5에서, 하부 충진 재(220) 위에 배열된 태양 전지(1)는 4×4 행렬 구조를 가지지만, 이에 한정되지 않고 필요에 따라 행과 열 방향으로 배치되는 태양 전지(1)의 개수는 조정 가능하다.
첫 번째 및 마지막 행의 첫 번째 열 또는 마지막 열에 위치한 태양 전지(1)를 제외하고, 각 태양 전지(1)의 제1 집전부(161)는 인접한 태양 전지(1)의 제2 집전부(162)에 연결되어 있다.
다음, 도 5를 참고로 하여, 태양 전지(1)의 연결 관계를 좀더 자세히 설명한다.
도 5에 도시한 것처럼, 태양 전지 모듈(20)은 각 태양 전지(1)의 복수의 제1 집전부(161) 위에 각각 위치하는 복수의 제1 연결부(21), 복수의 제2 집전부(162) 위에 각각 위치하는 복수의 제2 연결부(22), 인접한 태양 전지(1)의 후면 일부와 중첩하는 복수의 절연부(31), 복수의 절연부(31) 위에 위치하는 복수의 제3 및 제4 연결부(23, 23a, 24)를 구비한다.
제1 및 제2 연결부(21, 22)는 제3 및 제4 연결부(23, 23a, 24)에 의해 서로 연결된다.
또한, 도 5에 도시한 것처럼, 동일한 행 위치하는 태양 전지(1)의 제1 및 제2 연결부(21, 22)의 배치 형상은 동일하다.
하지만, 서로 인접한 다른 행에 위치하는 태양 전지(1)의 제1 및 제2 연결부(21, 22)의 배치 형상은 서로 다르다. 즉, 태양 전지(1)의 제1 및 제2 연결부(21, 22)의 배치 형상은 동일한 열에 바로 인접한 태양 전지(1)의 제1 및 제2 연 결부(21, 22)의 배치 형상과 서로 다르다.
예를 들어, 도 5에 도시한 것처럼, 서로 인접한 행에 배치된 태양 전지(1)의 제1 및 제2 연결부(21, 22)의 배치 형상은 180°회전 대칭이고, 이로 인해, 제1 및 제2 연결부(21, 22)의 연결 관계는 서로 반대이다. 따라서, 동일한 열에서, 두 개의 배치 형상이 교대로 위치하게 된다. 도 5를 참고로 하면, 홀수 번째 행의 인접한 두 개의 태양 전지(1)에서, 전단 태양 전지(1)의 제1 연결부(21)와 후단 태양 전지(1)의 제2 연결부(22)가 제3 연결부(23)에 의해 연결되는 반면, 짝수 번째 행의 인접한 두 개의 태양 전지(1)에서, 전단 태양 전지(1)의 제2 연결부(22)와 후단 태양 전지(1)의 제1 연결부(21)가 제3 연결부(23)에 의해 연결된다.
따라서, 제1 및 제2 연결부(21, 22)의 배치 형상과 연결 상태는 홀 수번째 행에 위치하는 태양 전지(1)를 중심으로 설명한다.
제1 연결부(21)는 각 제1 집전부(161) 위에 제1 집전부(161)를 따라서 위치하고 있다.
이때, 각 제1 연결부(21)의 폭은 각 제1 집전부(161)의 폭보다 크거나 동일하여, 제1 집전부(161)와의 접촉력과 전하의 전송 능력을 향상시킨다. 하지만, 이에 한정되지 않고 제1 연결부(21)의 폭은 각 제1 집전부(161)의 폭보다 작을 수 있다.
또한, 각 제1 연결부(21)의 길이는 제1 집전부(161)의 길이보다 길다. 이때, 제1 연결부(21)의 길이는 제1 집전부(161)의 왼쪽 방향과 오른쪽 방향 중 한쪽 방향으로 거의 일직선으로 뻗어 태양 전지(1) 외부까지 연장되어 있다. 즉, 제1 연결부(21)의 어느 한쪽 단부는 해당 태양 전지(1)의 한 단부를 넘어서까지 형성되어 있다. 도 5를 참고로 하면, 제1 연결부(21)는 오른쪽 방향으로 연장되어 태양전지(1)의 오른쪽 단부를 넘어서까지 형성되어 있다.
반면, 제1 연결부(21)의 다른 한쪽 단부, 도 5를 참고로 하면, 왼쪽 단부는 제1 집전부(161)의 왼쪽 단부와 실질적으로 동일한 위치에 존재하지만, 제1 집전부(161)의 왼쪽 단부에 미치지 못하거나 넘어설 수 있다. 하지만, 이에 한정되지 않고 제1 연결부(21)의 형상과 형성 위치는 가변 가능하다.
이미 설명한 것처럼, 인접한 행에 배치된 태양 전지(1)의 제1 연결부(21)의 배치 형상은 180°회전 대칭이므로, 짝수 번째 행에 배치된 태양 전지(1)의 제1 연결부(21)는 태양 전지(1)의 왼쪽 단부를 넘어서 연장되어 있다.
제2 연결부(22)는 제1 연결부(21)와 같이, 도전성 테이프로 이루어진다. 이러한 제2 연결부(22)는 제2 집전부(162) 위에 거의 일직선으로 위치하고 있다. 이로 인해, 동일한 제2 집전부(162)에 위치하는 복수의 패드(1621)는 하나의 제2 접속부(22)에 의해 서로 전기적으로 연결된다.
이때, 각 제2 연결부(22)의 폭은 각 패드(1621)의 폭보다 크거나 같게 하여, 전하의 전송 능력을 향상시키지만, 이에 한정되지 않고 각 패드(1621)의 폭보다 작을 수 있다.
또한, 제2 집전부(162)에서 맨 앞 위치한 첫 번째 패드(1621)에서부터 마지막에 위치한 마지막 패드(1621)까지의 길이를 제2 집전부(162)의 총 길이라고 할 때, 각 제2 연결부(22)의 길이는 제2 집전부(162)의 총 길이보다 길다. 이때, 제2 연결부(22)의 길이는 제1 연결부(21)의 연장 방향과 반대 방향, 도 5를 참고로 하면 오른쪽 방향으로 거의 일직선으로 뻗어 태양 전지(1) 외부까지 연장되어 있다. 즉, 제1 연결부(21)와 유사하게, 제2 연결부(22)의 해당 방향의 단부는 동일한 방향에 배치된 해당 태양 전지(1)의 단부를 넘어서까지 형성되어 있다.
또한, 제1 연결부(21)와 유사하게, 제2 연결부(22)의 나머지 한쪽 단부, 도 5를 참고로 하면, 제2 연결부(22)의 오른쪽 단부는 가장 오른쪽에 배치된 최우측 패드(1621)의 오른쪽 단부와 실질적으로 동일한 위치에 존재하지만, 최우측 패드(1621)의 오른쪽 단부에 미치지 못하거나 넘어설 수 있다. 하지만, 이에 한정되지 않고 제1 연결부(21)의 형상과 형성 위치는 가변 가능하다.
이미 설명한 것처럼, 인접한 행에 배치된 태양 전지(1)의 제2 연결부(22)의 배치 형상은 180°회전 대칭이므로, 짝수 번째 행에 배치된 태양 전지(1)의 제2 연결부(22)는 태양 전지(1)의 오른쪽 단부를 넘어서까지 연장되어 있다.
제1 및 제2 연결부(21, 22)는 도전성 물질을 함유하는 도전성 재료를 이용하여 패터닝된 도전성 패턴이거나, 일반적으로 리본(ribbon)으로 불리는, 도전성 물질을 구비하고 스트링(string) 형상을 갖는 얇은 금속판 띠인 도전성 테이프로 이루어진다. 도전성 물질의 예는 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 하나일 수 있지만, 이외의 다른 도전성 물질로 이루어질 수 있다.
복수의 절연부(31)는 제1 및 제2 연결부(21, 22)와 교차하는 방향, 예를 들 어, 열 방향으로 인접한 태양 전지(1)와 실질적으로 평행하게 연장되어 있어, 매 태양 전지 열의 양측면에 두 개의 절연부(31)가 배치되어 있다. 또한, 태양 전지 모듈(20)의 맨 처음과 맨 마지막에 위치한 절연부(31)를 제외하면, 절연부(31)는 행 방향으로 인접한 두 태양 전지(1) 사이에 인접한 태양 전지(1)의 일부와 중첩한다. 태양 전지 모듈(20)의 맨 처음에 위치한 절연부(31)는 우측 방향으로 인접한 태양 전지(1)의 일부와 중첩되어 있고, 태양 전지 모듈(20)의 맨 마지막에 위치한 절연부(31)는 좌측 방향으로 인접한 태양 전지(1)의 일부와 중첩되어 있다.
복수의 절연부(31)는 폴리이미드(polyimide)와 같은 절연 물질로 이루어지고, 적어도 한 면에 접착력을 갖고 있는 절연 테이프 형태를 가질 수 있다.
또한, 복수의 절연부(31)는 세로 방향으로 긴 직사각형의 형상을 갖고 있고, 각 절연부(31)는 각 태양 전지(1) 외부로 도출되지 않은 제1 연결부(21) 또는 제2 연결부(22)와 중첩하지 않는 것이 좋다. 본 실시예에서, 각 절연부(31)의 폭은 태양 전지(1)와 태양 전지(1) 사이의 간격에 인접한 태양 전지(1)와 중첩되는 중첩 크기를 더한 값으로서, 최소 3㎜일 수 있다. 즉, 태양 전지(1)와 태양 전지(1)간의 간격은 최소 약 2㎜이고, 인접한 태양 전지(1)의 중첩 거리는 최소 약 0.5㎜이다. 각 절연부(31)은 인접한 태양 전지(1)에 형성된 제1 집전부(161)와 제2 집전부(162)와 중첩되지 않게, 인접한 태양 전지(1)와 중첩된다. 또한, 각 절연부(31)의 길이는 태양 전지 모듈(20a)의 길이보다 짧거나 같을 수 있다,
제3 및 제4 연결부(23, 23a, 24)는 인접한 두 태양 전지(1)의 제1 연결부(21)와 제2 연결부(22)를 전기적으로 연결한다. 제3 연결부(23, 23a)는 동일한 행에 위치하는 태양 전지(1)의 제1 연결부(21)와 제2 연결부(22) 중 적어도 하나와 연결되고, 제4 연결부(24)는 서로 다른 행에 위치하는 제1 연결부(210)와 제2 연결부(22)를 연결한다.
제3 연결부(23)는 행 방향으로 인접하게 배치된 두 태양 전지(1) 사이에 제1 및 제2 연결부(21, 22)와 교차하는 방향, 예를 들어 Y축 방향으로 위치하고, 인접한 태양 전지(1) 외부로 돌출된 제1 연결부(21)와 제2 연결부(22)와 중첩되어 있다.
하지만, 도 5에 도시한 한 것처럼, 예를 들어, 첫 번째 행의 첫 번째 열에 위치한 태양 전지(1)와 인접하게 배치된 제3 연결부(23a)는 제2 연결부(22)와만 중첩되어 있고, 마지막 행의 첫 번째 열에 위치한 태양 전지(1)와 인접하게 배치된 제3 연결부(23a)는 제1 연결부(21)와만 중첩되어 있다.
본 실시예에서, 제3 연결부(23, 23a)의 길이는 인접한 태양 전지(1)의 길이와 같거나 짧은 것이 좋다. 이로 인해, 이웃한 행에 배치된 태양 전지(1) 외부로 돌출된 제1 및 제2 연결부(21, 22)와는 중첩되지 않는다.
이러한 제3 연결부(23, 23a)에 의해 동일한 행에 위치하는 태양 전지(1)는 직렬 연결을 갖는다.
제4 연결부(24)는 다른 행에 위치하는 태양 전지(1)를 직렬로 연결하기 위한 것이다.
따라서 제4 연결부(24)는, 제3 연결부(23a)와 연결된 태양 전지(1)를 제외한 첫 번째 열과 마지막 열에 배치된 태양 전지(1), 즉, 태양 전지 모듈(20)의 최외각 부에 배치된 태양 전지(1) 중에서, 세로 방향으로 인접한 두 태양 전지(1)의 제1 연결부(21) 및 제2 연결부(22)와 중첩되어 있다.
이를 위해, 제4 연결부(24)는 첫 번째 열과 마지막 열에서, 세로 방향으로 인접한 두 태양 전지(1)의 좌측 또는 우측에 배치되어, 각 인접한 태양 전지(1) 외부로 도출된 서로 다른 행에 위치하는 제1 연결부(21)와 제2 연결부(22)를 연결한다.
또한 본 실시예에서, 제3 및 제4 연결부(23, 23a, 24)의 폭은 각 절연부(31)의 폭보다 작고, 각 절연부(31) 위에 위치하는 제1 연결부(21)와 제2 연결부(22)간의 간격과 같거나 큰 것이 좋다. 제3 및 제4 연결부(23, 23a, 24)의 폭이 절연부(31)의 폭보다 클 경우, 인접한 태양 전지(1) 내부에 형성된 제1 및 제2 연결부(21, 22)와 접촉할 염려가 발생한다. 또한, 제3 및 제4 연결부(23, 23a, 24)의 폭이 각 절연부(31) 위에 위치하는 제1 연결부(21)와 제2 연결부(22)간의 간격보다 작을 경우, 태양 전지(1) 외부로 도출된 제1 연결부(21)와 제2 연결부(21, 22)간의 전기적인 연결이 이루어지지 않는다.
절연부(31) 위에 위치하는 제3 연결부(23, 23a)와 제4 연결부(24)는, 제1 및 제2 연결부(21, 22)와 같이, 도전성 재료를 이용하여 패터닝된 도전성 패턴이거나, 리본과 같은 도전성 테이프로 이루어진다.
제1 및 제2 연결부(21, 22)와 제3 및 제4 연결부(23-24)가 서로 다른 재료로 형성될 경우, 즉 도전성 재료와 도전성 테이프로 형성될 경우, 제1 및 제2 연결부(21, 22)와 제3 및 제4 연결부(23, 23a, 24)와의 접촉력을 향상시키기 위해, 제1 및 제2 연결부(21, 22)와 제3 및 제4 연결부(23, 23a, 24) 사이에 납(solder), 도전성 접착제(conductive adhesive), 도전성 에폭시(conductive epoxy) 및 도전성 금속 입자(conductive metal particle) 중 적어도 하나를 함유하는 접착 부재를 더 구비할 수 있다.
제3 연결부(23, 23a)와 제4 연결부(24)가 도전성 테이프로 이루어질 경우, 태양 전지 모듈(20)의 동작 효율을 향상시키기 위해, 제3 및 제4 연결부(23, 23a, 24)의 반사율을 증가시켜 인접한 태양 전지(1)로 재입사되는 광량을 증가시킬 수 있다.
이를 위해, 제3 및 제4 연결부(23, 23a, 24)는 빛이 입사되는 방향의 면이 요철면인 텍스처링 표면을 구비할 수 있다. 이러한 제3 및 제4 연결부(23, 23a, 24)의 텍스처링 표면은 기판(110)의 텍스처링 효과와 유사한다. 따라서, 제3 및 제4 연결부(23, 23a, 24)로 입사되는 빛은 제3 및 제4 연결부(23, 23a, 24)의 텍스처링 표면에서 입사와 반사 동작이 반복적으로 행해져 인접한 태양 전지(1)로 재입사되어, 태양 전지(1)의 효율을 높이고, 결과적으로 태양 전지 모듈(20)의 효율 또한 향상된다.
이러한 제1 내지 제4 연결부(21-24)에 의해 태양 전지 모듈(20)에 배치된 복수의 태양 전지(1)는 직렬로 연결되고, 도 5의 경우, 첫 번째 행의 첫 번째 열에 위치한 태양 전지(1)에서부터 마지막 행의 첫 번째 열에 위치한 태양 전지(1)로 지그재그 형태로 직렬 연결된다. 또한, 후면 시트(210) 등에 별도로 형성된 배선(도시하지 않음)을 통해 제3 연결부(23a)는 외부 장치(도시하지 않음)와 연결된다.
다음, 도 6를 참고로 하여, 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지 모듈(20)에서, 태양 전지(1)의 연결 상태의 다른 예를 설명한다.
도 5와 비교하여, 동일한 부분에 대해서는 도 5와 같은 도면 부호를 부여하고, 그에 대한 자세한 기재는 생략한다.
도 6에 도시한 것처럼, 본 예에서, 태양 전지(1)와 제3 및 제4 연결부(23, 23a, 24)와의 연결 관계는 도 5에 도시한 연결 관계와 거의 유사한 구조를 갖고 있다.
즉, 각 태양 전지(1)는 제1 집전부(161) 위에 위치한 복수의 제1 연결부(21)와 각 태양 전지(1)의 제2 집전부(162) 위에 위치한 복수의 제2 연결부(22)를 구비하고, 인접한 태양 전지(1)와 중첩하는 복수의 절연부(31a, 31b)에는 제1 및 제2 연결부(21, 22)와 연결되는 제3 및 제4 연결부(23, 23, 24)가 위치한다.
하지만, 도 5와 비교할 때, 도 6에 도시한 태양 전지(1)의 제1 및 제2 연결부(21, 22)의 배치 형상 및 제1 및 제2 연결부(21, 22)와 제3 및 제4 연결부(23, 23a, 24)와의 연결 관계가 상이하며, 또한 복수의 절연부(31a, 31b)의 형상이 상이하다.
즉, 제1 연결부(21)와 제2 연결부(22)의 연장 방향이 도 5에 도시한 것과는 반대이다.
예를 들어, 홀 수번째 행에서, 제1 연결부(21)는 해당 태양 전지(1)의 우측 단부를 넘어서 연장되어 있고, 제2 연결부(22)는 해당 태양 전지(1)의 좌측 단부를 넘어서 연장되어 있다.
이로 인해, 도 5와는 달리, 홀수 번째 행의 인접한 두 개의 태양 전지(1)에서, 전단 태양 전지(1)의 제2 연결부(22)와 후단 태양 전지(1)의 제1 연결부(21)가 제3 연결부(23)에 의해 연결되는 반면, 짝수 번째 행의 인접한 두 개의 태양 전지(1)에서, 전단 태양 전지(1)의 제1 연결부(21)와 후단 태양 전지(1)의 제2 연결부(22)가 제3 연결부(23)에 의해 연결된다.
또한, 복수의 절연부(31a, 31b)는 행 방향으로 인접한 태양 전지(1)를 연결하는 제3 연결부(23, 23a)가 각각 위치하는 복수의 절연부(31a)와 열 방향으로 인접한 태양 전지(1)를 연결하는 제4 연결부(24)가 각각 위치하는 복수의 절연부(31b)로 나눠진다.
즉, 절연부(31a)는 행 방향으로 인접하게 배치된 두 태양 전지(1)사이에서, 좌측과 우측에 인접한 적어도 하나의 태양 전지(1)를 따라서만 형성되어 있다. 따라서, 도 5와 비교하여, 태양 전지 열의 양측면에 절연부(31a)가 배치되는 대신, 매 태양 전지(1) 양측에 절연부(31a)가 배치되어 있다.
또한, 절연부(31b)는 첫 번째 열과 마지막 열에 배치된 태양 전지(1), 즉, 태양 전지 모듈(20)의 최외각부에 배치된 태양 전지(1) 중에서, 세로 방향으로 인접한 두 태양 전지(1)를 따라서 형성되어 있다.
이로 인해, 각 절연부(31a, 31b)와 인접한 태양 전지(1)와의 위치 정렬이 용이하고, 오정렬로 인한 불량율이 감소한다.
도 5 및 도 6을 참고로 한 실시예와는 달리, 다른 대안적인 실시예에서, 홀 수번째 행과 짝수 번째 행의 제1 및 제2 연결부(21, 22)의 배치 형상 및 연결 관계 는 바뀔 수 있다. 또한 대안적인 실시예에서, 제3 연결부(23a)의 배치 위치는 첫 번째 행과 마지막 행의 마지막 열에 배치된 태양 전지(1)와 인접하게 배치될 수 있다. 이 경우, 첫 번째 행의 마지막 열에 위치한 태양 전지(1)에서부터 마지막 행의 마지막 열에 위치한 태양 전지(1)로 지그재그 형태로 직렬 연결된다.
또한, 도 5와 도 6의 각 태양 전지(1)는 상부측으로부터 제1 집전부(161)와 제2 집전부(162)가 교대로 위치하고 있지만, 이와는 반대로 제2 집전부(162)와 제1 집전부(161)가 교대로 위치할 수 있고, 이와는 다른 형태로 제1 전극용 집전부(161) 및 제2 전극용 집전부(162)가 형성될 수 있다.
이러한 구조를 같은 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지 모듈(20)은 제1 내지 제4 연결부(21-24)의 재료에 따라 다양한 방법으로 제조된다.
먼저, 도 7을 참고로 하여, 제1 내지 제4 연결부(21-24) 모두를 도전성 재료를 이용하여 패터닝하는 경우, 태양 전지 모듈(20)의 제조 방법을 설명한다.
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지 모듈의 제조 방법의 한 예의순서도이다.
먼저, 도 7에 도시한 것처럼, 태양 전지 모듈(20)를 제조하기 위한 동작이 시작되면(S10), 복수의 태양 전지(1)를 원하는 행렬 구조로 배열한 후, 정해진 위치에 복수의 절연부(31)를 형성하여, 복수의 절연부(31)에 복수의 태양 전지(1)가 연결된 태양 전지 어레이를 형성하다(S110). 이때 절연부(31)는 절연 테이프 등을 인접한 태양 전지(1)와 중첩하게 부착하거나, 간접 인쇄법, 또는 직접 인쇄법 등을 이용하여 원하는 위치에 절연부(31)를 형성할 수 있다.
그런 다음, 도전성 재료를 태양 전지(1)와 절연부(31)의 해당 위치에 정해진패턴으로 인쇄하여, 태양 전지(1)와 절연부(31) 위에 제1 내지 제4 연결부(21-24)를 형성한다(S120).
이때, 제1 내지 제4 연결부(21-24)는 스크린 인쇄법(screen printing)과 같이 마스크를 이용하는 간접 인쇄법뿐만 아니라 잉크젯 인쇄법, EHD 젯트 인쇄법(electro hydrodynamic jet printing), 오프셋 인쇄법(offset printing), 그라비어 인쇄법(gravure printing), 플렉소 인쇄법(flexo printing), 또는 에어로솔 젯트 인쇄법(aerosol jet printing) 등과 같이 마스크를 이용하지 않은 직접 인쇄법 등을 이용하여 형성된다. 이때, 인쇄 횟수는 원하는 두께의 제1 내지 제4 연결부(21-24)를 얻을 때까지 복수 번 행해질 수 있다. 제1 내지 제4 연결부(21-24)의 두께가 증가하면 배선 저항이 감소하고 이로 인해, 제1 내지 제4 연결부(21-24)의 전송 효율이 향상된다.
다음, 후면 시트(210) 위에, 하부 충진재(220), 하부 충진재(220) 위에 제1 내지 제4 연결부(21-24)가 형성된 태양 전지 어레이, 태양 전지 어레이 위에 상부 충진재(230), 그리고 상부 충진재(230) 위에 투명 부재(240)를 순차적으로 위치시킨 후, 소정의 열과 압력 등을 가하는 라미네이팅 공정(laminating process)을 실시하여(S130) 태양 전지 모듈(20)을 형성한다.
다음, 태양 전지 모듈(20)의 가장자리에 프레임을 설치하여(S140), 태양 전지 모듈(20)을 완성한다.
이와 같이, 태양 전지 어레이 위에 제1 내지 제4 연결부(21-24)가 모두 형성 되므로, 제1 내지 제4 연결부(21-24)를 형성하기 위한 별도의 필름(film)이 없으므로, 태양 전지 모듈(20)의 제조 비용이 줄어들고 공정이 단순해진다.
또한 태양 전지(1)와 제1 내지 제4 연결부(21-24)와의 정렬 동작이 필요없으므로 태양 전지 모듈(20)의 제조 시간과 불량율이 감소한다.
더욱이, 제1 내지 제4 연결부(21-24)를 모두 도전성 재료를 패터닝하여 동시에 형성하므로, 리본과 같은 도전성 테이프를 이용할 필요가 없다. 이로 인해, 리본을 해당 위치에 부착하기 위한 탭 공정(tabbing process)이 필요없다. 따라서 탭 공정을 위한 재료와 장비가 절감되며, 제1 내지 제4 연결부(21-24)가 하나의 공정을 형성되므로, 제조 공정이 줄어들어 태양 전지 모듈(20)의 제작 효율이 향상된다.
다음, 도 8을 참고로 하여, 제1 및 제2 연결부(21, 22)은 리본과 같은 도전성 테이프로 형성되고, 제3 및 제4 연결부(23, 23a, 24)는 도전성 재료를 이용하여 패터닝하는 경우, 태양 전지 모듈(20)의 제조 방법을 설명한다.
먼저, 도 7에 도시한 태양 전지 어레이 형성 단계(S11)과 동일하게, 복수의 태양 전지(1)를 원하는 행렬 구조로 배열한 후, 정해진 위치에 복수의 절연부(31)를 형성하여, 태양 전지 어레이를 형성하다(S210).
다음, 도전성 물질을 함유하고 있는 리본과 같은 도전성 테이프를 태양 전지(1)의 해당 위치에 부착하여 제1 연결부(21)와 제2 연결부(22)를 형성한다(S220).
다음, 도전성 재료를 복수의 절연부(31)의 해당 위치에 정해진 패턴으로 인 쇄하여, 절연부(31) 위에 제3 및 제4 연결부(23, 23a, 24)를 형성한다(S230). 도 7을 참고로 하여 이미 설명한 것처럼, 제3 및 제4 연결부(23, 23a, 24)는 간접 인쇄법이나 직접 인쇄법 등으로 형성된다.
이때, 제1 및 제2 연결부(21, 22)를 형성한 후 제3 및 제4 연결부(23, 23a, 24)를 형성하기 전에, 제1 및 제2 연결부(21, 22)와 제3 및 제4 연결부(23, 23a, 24)가 중첩되는 부분에 접착 부재를 도포할 수 있다.
그런 다음, 후면 시트(210) 위에, 하부 충진재(220), 하부 충진재(220) 위에 제1 내지 제4 연결부(21-24)가 형성된 태양 전지 어레이, 태양 전지 어레이 위에 상부 충진재(230), 그리고 상부 충진재(230) 위에 투명 부재(240)를 순차적으로 위치시킨 후, 소정의 열과 압력 등을 가하는 라미네이팅 공정을 실시하여(S240) 태양 전지 모듈(20)을 형성한다.
다음, 태양 전지 모듈(20)의 가장자리에 프레임을 설치하여(S250), 태양 전지 모듈(20)을 완성한다.
도 8에서, 제1 및 제 2 연결부 형성 단계(S220)와 제3 및 제4 형성 단계(S230)의 순서는 변경 가능하다.
따라서 제1 내지 제4 연결부(21-24)를 형성하기 위한 별도의 필름(film)이 없으므로, 태양 전지 모듈(20)의 제조 비용이 줄어들고 공정이 단순해지고, 태양 전지(1)와 제1 내지 제4 연결부(21-24)와의 정렬 동작이 필요 없으므로 태양 전지 모듈(20)의 제조 시간과 불량율이 감소한다.
다음, 도 9을 참고로 하여, 도 8과는 반대로, 제1 및 제2 연결부(21, 22)은 도전성 재료를 이용하여 패터닝하고, 제3 및 제4 연결부(23, 23a, 24)는 리본과 같은 도전성 테이프로 형성되는 경우, 태양 전지 모듈(20)의 제조 방법을 설명한다.
먼저, 도 7에 도시한 태양 전지 어레이 형성 단계(S110)과 동일하게, 복수의 태양 전지(1)를 원하는 행렬 구조로 배열한 후, 정해진 위치에 복수의 절연부(31)를 형성하여, 태양 전지 어레이를 형성하다(S210). 이때, 절연 테이프를 이용하여 절연부(31)가 형성될 경우, 절연부(31)는 태양 전지(1)와 부착되는 면뿐만 아니라 그 반대면에도 접착력을 가질 수 있다.
다음, 도전성 재료를 태양 전지(1)의 해당 위치에 정해진 패턴으로 인쇄하여, 태양 전지(1) 위에 제1 및 제2 연결부(21, 22)를 형성한다(S320). 도 7을 참고로 하여 이미 설명한 것처럼, 제1 및 제2 연결부(21, 22)는 간접 인쇄법이나 직접 인쇄법 등으로 형성된다.
다음, 도전성 물질을 함유하고 있는 리본과 같은 도전성 테이프를 절연부(31)의 해당 위치에 부착하여 제3 및 제4 연결부(23, 23a, 24)를 형성한다(S330). 이때, 절연부(31)가 양면에 접착력을 갖고 있을 경우, 절연부(31)와 제3 및 제4 연결부(23, 23a, 24)와 접착력은 더욱 향상된다.
이때, 도 8을 참고로 하여 설명한 것처럼, 제1 및 제2 연결부(21, 22)를 형성한 후, 제3 및 제4 연결부(23, 23a, 24)를 형성하기 전에, 제1 및 제2 연결부(21, 22)와 제3 및 제4 연결부(23, 23a, 24)가 중첩되는 부분에 접착 부재를 도포할 수 있다.
그런 다음, 후면 시트(210) 위에, 하부 충진재(220), 하부 충진재(220) 위에 제1 내지 제4 연결부(21-24)가 형성된 태양 전지 어레이, 태양 전지 어레이 위에 상부 충진재(230), 그리고 상부 충진재(230) 위에 투명 부재(240)를 순차적으로 위치시킨 후, 소정의 열과 압력 등을 가하는 라미네이팅 공정을 실시하여(S340) 태양 전지 모듈(20)을 형성한다.
다음, 태양 전지 모듈(20)의 가장자리에 프레임을 설치하여(S350), 태양 전지 모듈(20)을 완성한다.
도 8과 같이, 제1 및 제 2 연결부 형성 단계(S220)와 제3 및 제4 형성 단계(S230)의 순서는 변경 가능하다.
따라서 제1 내지 제4 연결부(21-24)를 형성하기 위한 별도의 필름이 없으므로, 태양 전지 모듈(20)의 제조 비용이 줄어들고 공정이 단순해지고, 태양 전지(1)와 제1 내지 제4 연결부(21-24)와의 정렬 동작이 필요없으므로 태양 전지 모듈(20)의 제조 시간과 불량율이 감소한다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지의 일부 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시한 태양 전지의 배면도이다.
도 3은 도 1에 도시한 태양 전지를 II-II선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지 모듈의 개략적인 사시도이다.
도 5는 도 4에 도시한 태양 전지의 연결 상태의 한 예를 도시한 도면이다.
도 6는 도 4에 도시한 태양 전지의 연결 상태의 다른 예를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지 모듈의 제조 방법의 순서도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지 모듈의 개략적인 사시도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지 모듈의 제조 방법의 순서도이다.
*도면의 주요부분에 대한 간단한 설명*
1: 태양 전지 20, 20a: 태양 전지 모듈
21: 제1 연결부 22: 제2 연결부
23, 23a: 제3 연결부 24: 제4 연결부
100: 기판 120: 에미터부
130: 반사 방지막 140: 전면 전극
150: 후면 전극 161: 제1 수집부
162: 제2 수집부 170: 후면 전계부
210: 후면 시트 220, 230: 충진재
240: 투명 부재 250: 프레임
Claims (19)
- 제1 도전성 타입의 기판에 연결되는 제1 전극, 상기 1 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입의 에미터부에 연결되는 제2 전극, 상기 제1 전극에 연결되는 제1 집전부, 상기 제2 전극에 연결되는 제2 집전부, 상기 제1 집전부에 연결되는 제1 연결부, 그리고 상기 제2 집전부에 연결되는 제2 연결부를 구비하는 복수의 태양 전지, 그리고제1 방향으로 연장되어 있고, 인접하게 배치된 태양 전지의 일부와 중첩하는 적어도 하나의 절연부, 그리고상기 절연부 위에 위치하고, 상기 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 인접하게 배치된 태양 전지에 각각 위치하는 상기 제1 연결부와 상기 제2 연결부를 연결하는 적어도 하나의 제3 연결부를 포함하는 태양 전지 모듈.
- 제1항에서,상기 절연부 위에 위치하고, 상기 제1 방향으로 인접하게 배치된 태양 전지에 각각 위치하는 상기 제1 연결부와 상기 제2 연결부를 연결하는 적어도 하나의 제4 연결부를 더 포함하는 태양 전지 모듈.
- 제2항에서,상기 제4 연결부는 상기 태양 전지 모듈의 최외각부에 배치된 절연부 위에 위치하는 태양 전지 모듈.
- 제2항에서,상기 제1 내지 제4 연결부는 도전성 재료를 이용하여 인쇄된 패턴이거나 도전성 테이프로 형성되는 태양 전지 모듈.
- 제4항에서,상기 제3 및 제4 연결부가 도전성 테이프로 형성될 경우, 상기 도전성 테이프는 요철면을 구비하는 태양 전지 모듈.
- 제5항에서,상기 요철면은 빛이 입사되는 방향에 형성되는 태양 전지 모듈.
- 제1항에서,후면 시트와 상기 후면 시트 위에 위치하는 충진재를 더 포함하고,상기 태양 전지와 상기 절연부는 상기 충진재 위에 위치하는 태양 전지 모듈.
- 제1항에서,상기 제1 연결부는 상기 태양 전지의 제1 단부를 넘어서 연장되어, 상기 제1 연결부의 일부는 상기 절연부 위에 위치하는 태양 전지 모듈.
- 제8항에서,상기 제2 연결부는 상기 제1 단부와 대향하는 제2 단부를 넘어서 연장되어, 상기 제2 연결부의 일부는 상기 절연부 위에 위치하는 태양 전지 모듈.
- 제9항에서,상기 제3 및 제4 연결부의 폭은 상기 제1 연결부의 일부와 상기 제2 연결부의 일부 간격보다 크거나 같은 태양 전지 모듈.
- 제1항에서,상기 제1 집전부와 상기 제2 집전부는 상기 기판의 수광면과 대향하는 면에 위치하는 태양 전지 모듈.
- 제1항에서,상기 제2 방향으로 인접하게 배치된 태양 전지에 각각 위치한 상기 제1 연결부와 상기 제2 연결부의 배치 형상은 동일한 태양 전지 모듈.
- 제1항에서,상기 제1 방향으로 인접하게 배치된 태양 전지에 위치한 상기 제1 연결부와 상기 제2 연결부의 배치 형상은 180°회전 대칭인 태양 전지 모듈.
- 기판으로부터 전달되는 제1 전하를 전송하는 제1 집전부 그리고 에미터부로부터 전달되는 제2 전하를 전송하는 제2 집전부를 각각 구비하는 복수의 태양 전지를 포함하는 태양 전지 모듈을 제조하는 방법에서,인접한 태양 전지의 일부와 중첩하는 복수의 절연부를 형성하여 태양 전지 어레이를 형성하는 단계,도전성 재료를 상기 태양 전지와 상기 절연부 위에 인쇄하여, 상기 제1 집전부와 상기 제2 집전부 위에 각각 위치하는 제1 연결부와 제2 연결부, 그리고 인접하게 배치된 태양 전지에 각각 위치하는 제1 및 제2 연결부를 연결하고 상기 절연부 위에 위치하는 적어도 하나의 제3 및 제4 연결부를 형성하는 단계,후면 시트 위에, 상기 태양 전지 어레이를 배치하고, 상기 태양 전지 어레이 위에 충진재를 배치하고, 상기 충진재 위에 투명 부재를 배치하는 단계, 그리고열과 압력을 가하여 라미네이팅 공정을 실시하는 단계를 포함하는 태양 전지 모듈 제조 방법.
- 기판으로부터 전달되는 제1 전하를 전송하는 제1 집전부 그리고 에미터부로부터 전달되는 제2 전하를 전송하는 제2 집전부를 각각 구비하는 복수의 태양 전지를 포함하는 태양 전지 모듈을 제조하는 방법에서,인접한 태양 전지의 일부와 중첩하게 복수의 절연부를 형성하여 태양 전지 어레이를 형성하는 단계,상기 도전성 테이프를 각 태양 전지 위에 부착하여, 각 태양 전지의 상기 제1 집전부와 상기 제2 집전부 위에 각각 위치하는 제1 연결부와 제2 연결부를 형성하는 단계,도전성 재료를 상기 복수의 절연부 위에 인쇄하여, 인접하게 배치된 태양 전지에 각각 위치하는 제1 및 제2 연결부를 연결하는 적어도 하나의 제3 연결부와 적어도 하나의 제4 연결부를 형성하는 단계,후면 시트 위에, 상기 태양 전지 어레이를 배치하고, 상기 태양 전지 어레이위에 충진재를 배치하고, 상기 충진재 위에 투명 부재를 배치하는 단계, 그리고열과 압력을 가하여 라미네이팅 공정을 실시하는 단계를 포함하는 태양 전지 모듈 제조 방법.
- 기판으로부터 전달되는 제1 전하를 전송하는 제1 집전부 그리고 에미터부로부터 전달되는 제2 전하를 전송하는 제2 집전부를 각각 구비하는 복수의 태양 전지를 포함하는 태양 전지 모듈을 제조하는 방법에서,인접한 태양 전지의 일부와 중첩하게 복수의 절연부를 형성하여 태양 전지 어레이를 형성하는 단계,상기 도전성 재료를 각 태양 전지 위에 인쇄하여, 각 태양 전지의 상기 제1 집전부와 상기 제2 집전부 위에 각각 위치하는 제1 연결부와 제2 연결부를 형성하는 단계,도전성 테이프를 상기 복수의 절연부 위에 부착하여, 인접하게 배치된 태양 전지에 각각 위치하는 제1 및 제2 연결부를 연결하는 적어도 하나의 제3 연결부와 적어도 하나의 제4 연결부를 형성하는 단계,후면 시트 위에, 상기 태양 전지 어레이를 배치하고, 상기 태양 전지 어레이위에 충진재를 배치하고, 상기 충진재 위에 투명 부재를 배치하는 단계, 그리고열과 압력을 가하여 라미네이팅 공정을 실시하는 단계를 포함하는 태양 전지 모듈 제조 방법.
- 제14항, 제15항, 또는 제16항에서,상기 도전성 재료는 직접 인쇄법 또는 간접 인쇄법으로 인쇄되는 태양 전지 모듈 제조 방법.
- 제14항, 제15항, 또는 제16항에서,상기 제3 연결부는 제1 방향으로 인접하게 배치된 태양 전지에 각각 위치하는 제1 및 제2 연결부를 연결하는 태양 전지 모듈 제조 방법.
- 제18항에서,상기 제4 연결부는 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 인접하게 배치된 태양 전지에 각각 위치하는 제1 및 제2 연결부를 연결하는 태양 전지 모듈 제조 방법.
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