KR20110034183A - 태양전지 모듈 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 태양 전지 모듈 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 모듈은 복수의 이면 접합형 태양전지 셀들; 상기 태양전지 셀들의 절연과 간격 유지를 위한 실드(shield); 태양전지 셀들의 이면에 배치되며, 인접한 태양전지 셀들을 전기적으로 연결하는 인터커넥터; 태양전지 셀들을 보호하는 상부 보호막 및 하부 보호막; 태양전지 셀들의 수광면 쪽으로 상부 보호막 위에 배치되는 투명 부재; 및 수광면의 반대쪽으로 하부 보호막의 하부에 배치되는 후면 시트를 포함하며, 인터커넥터는 액화된 솔더가 도포된 홀을 구비한다.
태양 전지, 이면 접합, 액화 솔더, 인터커넥터, liquid encapsulant

Description

태양전지 모듈 및 그 제조 방법{SOLAR CELL MODULE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 태양 전지 모듈 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예측되면서 이들을 대체할 신 재생 에너지에 대한 관심이 높아지면서, 태양 에너지로부터 전기 에너지를 생산하는 태양전지 셀이 주목받고 있으며, 근래에는 전자용 전극과 정공용 전극을 기판의 후면, 즉 빛이 입사되지 않는 면에 모두 형성함으로써 수광 면적을 증가시켜 태양전지의 효율을 향상시키는 이면 접합형 태양전지 셀이 개발되고 있다.
이러한 이면 접합형 태양전지 셀은 원하는 출력을 얻기 위해 여러 개가 직렬 또는 병렬로 연결된 후 패널(panel) 형태로 방수 처리된 형태의 태양전지 모듈로 사용된다.
일반적으로, 이면 접합형 태양전지 셀들을 갖는 태양전지 모듈은 일정한 간격을 두고 배치된 복수의 이면 접합형 태양전지 셀들, 인접한 태양전지 셀들 사이의 상기 간격을 유지하는 실드(shield), 인접한 태양전지 셀들의 전극을 전기적으로 연결하는 인터커넥터, 태양 전지 셀들을 보호하는 상부 및 하부 보호막, 태양 전지 셀들의 수광면 쪽으로 보호막 위에 배치되는 투명 부재, 및 수광면 반대 쪽으로 하부 보호막의 하부에 배치되는 후면 시트(back sheet)를 포함한다.
여기에서, 실드는 점착제가 구비된 폴리에스테르 테이프(polyester tape)로 이루어지며, 인접한 태양전지 셀들 사이의 간격을 일정하게 유지하여 인접 셀들 간의 전기적 절연을 유지하기 위해 인접 셀들의 단부에 접착된다. 그리고 실드 위에는 인접 셀들의 전극을 전기적으로 연결하기 위한 인터커넥터가 배치된다.
실드는 위에서 말한 전기적 절연 외에, 인터커넥터를 셀들에 접합하기 위해 도포된 솔더 플럭스(solder flux)가 태양전지 셀간에 확산으로 단락발생을 방지하고, 또한 인접한 셀들 사이의 공간을 통해 인터커넥터가 전면에서 관측되는 것을 방지하는 작용도 한다.
인터커넥터는 인접 셀들을 전기적으로 연결하기 위하여 실드 위에 배치되고 셀의 연결 금속 전극(tabbing metal electrode) 위에서 단부(edge region)를 솔더링으로 고정하게 된다.
그런데 상기 인터커넥터를 사용하는 경우에는 인터커넥터에 솔더링을 위한 홀을 별도로 구비하지 않아 정확한 위치에 솔더링을 해야 하는 태양전지 모듈공정의 자동화가 용이하지 않으므로 모듈 제조 공정이 작업자에 의한 수작업으로 진행되어야 한다. 따라서 모듈생산성 및 수율이 높지 않은 문제점이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 태양 전지 모듈을 효율적으로 제조할 수 있는 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상기 제조 방법에 의해 제조된 태양 전지 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 모듈은, 복수의 이면 접합형 태양 전지 셀들; 태양 전지 셀들의 이면에 배치되며, 인접한 태양 전지 셀들을 전기적으로 연결하는 인터커넥터; 태양 전지 셀들을 보호하는 상부 보호막 및 하부 보호막; 태양 전지 셀들의 수광면 쪽으로 상부 보호막 위에 배치되는 투명 부재; 및 수광면의 반대쪽으로 하부 보호막의 하부에 배치되는 후면 시트를 포함하며, 인터커넥터는 액화된 솔더가 도포된 홀을 구비한다.
본 발명의 실시예에서, 태양전지 모듈은 인접한 태양전지 셀들 사이의 간격을 유지하는 실드(shield)를 더 포함할 수 있으며, 실드는 점착제를 구비한 폴리에스테르 테이프로 이루어질 수 있다. 이 경우, 상부 보호막과 하부 보호막은 동일한 재질, 예컨대 필름 형태의 EVA(Ethylene Vinyl Acetate)로 이루어질 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 상부 보호막과 하부 보호막은 서로 다른 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 하부 보호막은 경화된 실록산(Siloxane), 예컨대 경화된 PDAS(poly dialkyl siloxane)으로 이루어지고, 상부 보호막은 필름 형태의 EVA(Ethylene Vinyl Acetate)로 이루어질 수 있다.
액상의 실록산 전구체는 태양전지 셀들에 도포된 후 일부의 실록산 전구체가 유동성에 의해 태양전지 셀들의 사이 공간에 채워지게 된다. 그리고 이 상태에서 열처리를 통한 경화 공정에 의해 경화되어 상부 보호막과 접합된다.
태양 전지 모듈의 수광면 쪽에서 인터커넥터 자체의 금속색상이 관측되는 것을 방지하기 위해, 상기 인터커넥터의 전면은 이면 접합형 태양 전지 셀 또는 후면 시트와 동일한 색상, 예컨대 흑색 또는 백색으로 처리될 수 있다.
이러한 구성의 태양전지 모듈은, 투명 부재 위에 상부 보호막을 배치하는 단계; 상기 상부 보호막 위에 복수의 이면 접합형 태양전지 셀들을 일정한 간격으로 배치하는 단계; 액화된 솔더가 도포되는 홀을 구비한 인터커넥터를 상기 태양전지 셀들에 배치하는 단계; 상기 홀에 액화된 솔더를 도포하여 인접한 태양전지 셀들을 전기적으로 연결하는 단계; 상기 태양전지 셀들 위에 하부 보호막을 배치하는 단계; 및 상기 상부 보호막과 하부 보호막을 접합하는 단계를 포함하는 제조 방법에 의해 제조할 수 있다.
본 발명의 실시예에서. 복수의 이면 접합형 태양전지 셀들을 일정한 간격으로 배치하는 단계에서는 점착제를 구비한 실드를 사용하여 상기 간격을 유지할 수 있다. 이 경우, 상부 보호막 및 하부 보호막으로 필름 형태의 EVA(Ethylene Vinyl Acetate)를 사용할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 하부 보호막을 배치하는 단계는 액상의 실록산 전구체를 상기 태양전지 셀들 위에 도포하여 도포된 상기 액상의 실록산 전구체의 일부가 상기 인접한 태양전지 셀들의 사이 공간에 채워지도록 하는 것에 따라 이루어지고, 상부 보호막과 하부 보호막을 접합하는 단계는 열처리를 이용한 경화 공정을 실시하여 상기 액상의 실록산 전구체와 상부 보호막을 접합하는 것에 따라 이루어질 수 있다.
여기에서, 상기 액상의 실록산 위에 후면 시트를 배치한 상태에서 상기 열처리를 할 수 있다.
상기 열처리는 200℃ 내지 400℃의 온도로 실시할 수 있으며, 경화된 실록산(Siloxane)으로 PDAS(poly dialkyl siloxane)를 사용하고, 상부 보호막으로 필름 형태의 EVA(Ethylene Vinyl Acetate)를 사용할 수 있다.
이러한 특징에 의하면, 액화된 솔더가 도포되는 홀을 구비한 인터커넥터를 활용하여 액상 솔더를 자동화된 디스펜싱 방법으로 원하는 위치에 정확하고 일정한 양을 도포할 수 있기 때문에 모듈 제조 공정의 자동화가 가능하게 되어 수율 및 생산성을 향상시킬 수 있다. 또한, 액상의 실록산 전구체를 사용하여 하부 보호막을 형성하는 경우 수작업으로 이루어지는 테이프 형태의 실드를 제거할 수 있으므로 생산성을 더욱 향상시킬 수 있다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 다양한 형태로 구현될 수 있으며 여기에 서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 부여하였다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 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.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 따른 이면 접합형 태양전지 및 그 제조 방법에 대하여 설명한다.
먼저, 도 1 내지 도 4를 참고로 하여 본 발명의 한 실시예에 따른 태양전지 모듈에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 태양전지 모듈의 평면도로서, 후면 시트가 제거된 상태를 나타내는 평면도이고, 도 2는 도 1에 도시한 인터커넥터의 평면도이다.
그리고 도 3은 도 1에 도시한 태양전지 모듈의 부분 단면도이고, 도 4는 도 1에 도시한 이면 접합형 태양전지의 부분 단면도이며, 도 5는 도 1에 도시한 태양전지 모듈의 제조 방법을 순차적으로 나타낸 공정 블록도이다.
도면을 참고로 하면, 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 모듈은 복수의 이면 접합형 태양전지 셀(110)들, 태양전지 셀(110)들의 이면에 배치되며 셀(10)들의 간 격을 유지하는 실드(120), 실드(120)의 이면에 배치되며 인접한 태양전지 셀(110)들을 전기적으로 연결하는 인터커넥터(130), 태양전지 셀(110)들을 보호하는 상부 보호막(140)과 하부 보호막(150), 태양전지 셀(110)들의 수광면 쪽으로 상부 보호막(140) 위에 배치되는 투명 부재(160) 및 수광면의 반대쪽으로 하부 보호막의 하부에 배치되는 후면 시트(170)를 포함한다.
도 1은 2개의 태양전지 셀(110)들만 도시하고 있지만, 태양전지 셀(110)들의 개수는 제한되지 않는다.
여기에서, 후면 시트(170)는 태양전지 모듈(110)의 후면에서 습기가 침투하는 것을 방지하여 태양전지 셀(110)들을 외부 환경으로부터 보호한다. 이러한 후면 시트(170)는 수분과 산소 침투를 방지하는 층, 화학적 부식을 방지하는 층, 절연 특성을 갖는 층과 같은 다층 구조를 가질 수 있다.
상부 보호막(140)은 태양전지 셀(110)들의 상부에 배치된 상태에서 하부 보호막(150)과 접합되어 태양전지 셀(110)들과 일체화되는 것으로, 상부 보호막(140)과 하부 보호막(150)은 습기 침투로 인한 태양전지 셀(110)들의 부식을 방지하고 태양전지 셀(110)들을 충격으로부터 보호한다.
본 발명의 실시예에서, 상부 보호막(140)과 하부 보호막(150)은 서로 동일한 물질, 예컨대 필름 형태로 제조된 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA, ethylene vinyl acetate)로 이루어진다.
상부 보호막(140) 위에 위치하는 투명 부재(160)는 투과율이 높고 파손 방지 기능이 우수한 강화 유리 등으로 이루어져 있다. 이때, 강화 유리는 철 성분 함량 이 낮은 저 철분 강화 유리(low iron tempered glass)일 수 있다. 이러한 투명 부재(160)는 빛의 산란 효과를 높이기 위해서 내측면이 엠보싱(embossing) 처리될 수 있다.
그리고 인터커넥터(130)는 전도성 금속으로 이루어지며, 태양전지 셀(110)들에 형성된 연결 금속 전극(tabbing metal electrode, 도시하지 않음)에 솔더링되어 인접한 태양전지 셀(110)들을 전기적으로 연결한다. 이때, 인터커넥터(130)를 태양전지 셀(110)들에 액화된 솔더를 자동으로 접합할 수 있도록 하기 위해, 인터커넥터(130)는 연결 금속 전극과 접촉하는 부분에 홀(131)을 구비한다.
홀(131)은 액화 솔더(liquefied solder)를 이용한 접합 공정이 가능하도록 하기 위한 것으로, 실시간 도포장치, 디스펜서(dispenser) 또는 직접 프린팅(direct printing) 장비를 이용하여 홀(131)에 액화 솔더를 도포하는 것에 따라 인터커넥터(130)를 통한 인접 셀(110)들 간의 전기적 연결이 마무리된다.
한편, 인접 셀(110)들 간의 간격 유지 및 전기적 절연을 위해, 태양전지 셀(110)들의 이면에는 실드(120)가 배치된다. 실드(120)는 점착제가 구비된 폴리에스테르 테이프(polyester tape)로 이루어지며, 인접 셀(110)들의 단부에 접착된다.
실드(120)는 위에서 말한 전기적 절연 외에, 인터커넥터(130)를 셀들에 접합하기 위해 도포된 솔더 플럭스(solder flux)가 태양전지 셀간에 확산으로 단락 발생을 방지하고, 또한 인접한 셀(110)들 사이의 공간을 통해 인터커넥터(130)가 전면에서 관측되는 것을 방지하는 작용도 한다.
인터커넥터(130)는 실드에 접착되며, 홀(131)이 형성된 부분에서 액화 솔더 에 의해 연결 금속 전극(tabbing metal electrode, 도시하지 않음)에 솔더링 (soldering)된다.
그리고 인터커넥터(130)에는 열에 의한 수축 및 팽창에 기인하는 스트레인(strain)을 감소시키기 위한 목적으로 슬릿(slit)(132)이 형성된다.
한편, 도 1에는 한 개의 인터커넥터(130)에 의해 인접 셀(110)들 간의 전기적 연결이 완료되는 것을 도시하였지만, 개별화된 복수의 인터커넥터를 이용하여 인접 셀(110)들을 전기적으로 연결할 수도 있다.
예컨대, 도 1의 경우에 비추어 볼 때, 양 단부에 홀을 갖는 인터커넥터 3개를 사용하여 인접 셀(110)들을 전기적으로 연결하는 것도 가능하다.
또한 인터커넥터에 구현되는 홀의 크기와 개수는 태양전지 셀의 크기에 따라 조정될 수 있다. 홀의 크기는 100㎛ 내지 500㎛로 구현될 수 있고 적절하게는 200~300㎛일 수 있고 홀의 개수는 연결금속전극의 개수에 따라 3~15개로 형성할 수 있고 적절하게는 6~10개로 형성될 수 있다.
태양전지 모듈에 사용되는 이면 접합형 태양전지 셀(110)은 도 4에 도시한 바와 같이 전도성 타입의 반도체 기판(111), 반도체 기판(111)의 한 면, 예컨대 수광면에 형성된 전면 전계부(FSF: front surface field)(112), 전면 전계부(112) 위에 형성된 반사 방지막(113), 반도체 기판(111)의 다른 면, 즉 이면에 형성되어 있고 제1 전도성 타입의 불순물이 고농도로 도핑된 제1 도핑부(114), 제1 도핑부(114)와 인접한 위치에서 반도체 기판(111)의 이면에 형성되고 제1 전도성 타입과 반대 타입인 제2 전도성 타입의 불순물이 고농도로 도핑된 제2 도핑부(115), 제 1 도핑부(114)와 제2 도핑부(115)의 일부를 노출하는 후면 보호막(116), 후면 보호막(116)에 의해 노출된 제1 도핑부(114)와 전기적으로 연결되는 정공용 전극(또는 제1 전극)(117), 그리고 후면 보호막(116)에 의해 노출된 제2 도핑부(115)와 전기적으로 연결되는 전자용 전극(또는 제2 전극)(118)을 구비한다.
반도체 기판(111)의 수광면은 복수 개의 요철을 구비한 텍스처링 표면(texturing surface)으로 형성될 수 있다. 이 경우 전면 전계부(112) 및 반사 방지막(113)도 텍스처링 표면으로 형성된다.
반도체 기판(111)은 제1 전도성 타입, 예를 들어 n형의 단결정질 실리콘으로 이루어진다. 하지만 이와는 달리, 반도체 기판(111)은 p형의 전도성 타입을 가질 수 있고, 다결정 실리콘으로 이루어질 수 있다. 또한 반도체 기판(111)은 실리콘 이외의 다른 반도체 물질로 이루어질 수도 있다.
반도체 기판(111)의 수광면이 텍스처링 표면으로 형성되므로, 빛의 흡수율이 증가되어 태양전지의 효율이 향상된다.
반도체 기판(111)의 텍스처링 표면에 형성된 전면 전계부(112)는 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 등과 같이 5가 원소의 불순물이 반도체 기판(111)보다 높은 고농도로 도핑된 막으로서, 후면 전계부(BSF: back surface field)와 유사한 기능을 수행한다. 따라서 입사되는 빛에 의해 분리된 전자와 정공이 반도체 기판(111)의 수광면 표면에서 재결합되어 소멸하는 것이 방지된다.
전면 전계부(112)의 표면에 형성된 반사 방지막(113)은 실리콘 질화막(SiNx) 이나 실리콘 산화막(SiO2) 등으로 이루어진다. 반사 방지막(113)은 입사되는 태양광의 반사율을 줄이고 특정한 파장 영역의 선택성을 증가시켜, 태양전지의 효율을 높인다.
반도체 기판(111)의 이면에 형성된 제1 도핑부(114)에는 p형 불순물이 고농도로 도핑되어 있으며, 제2 도핑부(115)에는 n형 불순물이 반도체 기판(111)보다 높은 고농도로 도핑되어 있다. 따라서 제1 도핑부(114)는 n형의 반도체 기판(111)과 p-n 접합을 형성한다.
제1 도핑부(114)와 제2 도핑부(115)는 캐리어(정공과 전자)들의 이동 통로로서 작용하며, 정공과 전자가 각각 제1 도핑부(114)와 제2 도핑부(115) 방향으로 모이도록 한다.
제1 도핑부(114)와 제2 도핑부(115)의 일부분을 노출하는 후면 보호막(116)은 실리콘 산화막(SiO2), 실리콘 질화막(SiNx) 또는 이들의 조합 등으로 형성된다.
후면 보호막(116)은 전자와 정공으로 분리된 캐리어가 재결합되는 것을 방지하고 입사된 빛이 외부로 손실되지 않도록 태양전지 내부로 반사시켜 외부로 손실되는 빛의 양을 감소시킨다. 후면 보호막(116)은 단일막으로 형성될 수 있지만, 이중막 또는 삼중막과 같은 다층 구조를 가질 수 있다.
후면 보호막(116)으로 덮여지지 않은 제1 도핑부(114)와 이 제1 도핑부(114)에 인접한 후면 보호막(116) 부분 위에는 제1 전극(117)이 형성되고, 후면 보호막(116)으로 덮여지지 않은 제2 도핑부(115)와 이 제2 도핑부(115)에 인접한 후면 보호막(116) 부분 위에는 제2 전극(118)이 형성된다.
따라서 제1 전극(117)은 제1 도핑부(114)와 전기적으로 연결되고, 제2 전극(118)은 제2 도핑부(115)와 전기적으로 연결된다. 제1 및 제2 전극(117, 118)은 일정 간격을 두고 한 방향으로 서로 평행하게 뻗어 있다.
제1 및 제2 전극(117, 118)의 일부가 후면 보호막(116)의 일부와 중첩되어 버스바(busbar) 영역으로 연결되므로, 외부 구동 회로 등과의 접속 시 접촉 저항 및 시리즈 저항이 줄어들어 셀 효율이 향상될 수 있다.
그러면, 도 5를 참고로 하여 태양전지 모듈의 제조 방법에 대하여 설명한다.
도 5는 도 1의 실시예에 따른 태양전지 모듈의 제조 방법을 순차적으로 나타낸 공정 블록도이다.
도 1 내지 도 5를 참고로 하면, 먼저, 투명 부재(160) 위에 필름 형태의 상부 보호막(140)을 배치한다. 여기에서, 상부 보호막(140)은 위에서 말한 바와 같이 EVA(Ethylene Vinyl Acetate)로 이루어진다.
상부 보호막(140)을 배치한 후, 상부 보호막(140) 위에 복수의 이면 접합형 태양전지 셀(110)들을 일정한 간격으로 배치하고, 태양전지 셀(110)들의 이면에 실드(120)를 부착한다.
그리고 홀(131)이 태양전지 셀(110)들의 연결금속전극(도시하지 않음)과 정렬되도록 인터커넥터(130)를 실드(120)들 위에 배치한다. 이어서, 실시간으로 홀이 형성된 위치에 도포장치를 이용하여 액화 솔더를 홀(131)에 도포한다.
이러한 작업에 의해 태양전지 셀(110)들의 전기적 연결 작업이 완료되면, 상 부 보호막(140)과 동일한 물질로 이루어진 하부 보호막(150)을 태양전지 셀(110)들 위에 배치하고, 하부 보호막(150) 위에 후면 시트(170)를 배치한다.
이후, 라미네이션(lamination) 공정을 실시하여 상기 부품들을 일체화한다. 라미네이션 공정에 의하면, 투명 부재(160), 상부 보호막(140), 태양전지 셀들(110), 하부 보호막(150) 및 후면 시트(170)가 접합되어 일체화된다.
이러한 모듈 제조 방법에 의하면, 인터커넥터(130)가 홀(131)을 구비하므로, 도포장치에 의해 도포된 액화 솔더에 의해 인터커넥터와 셀들 간의 전기적 연결 작업이 완료된다. 따라서 인터커넥터의 전기적 연결 작업을 자동화하는 것이 가능하게 된다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지 모듈의 평면도로서, 후면 시트가 제거된 상태를 나타내는 평면도이고, 도 7은 도 6에 도시한 태양 전지 모듈의 부분 단면도이며, 도 8은 도 6에 도시한 태양 전지 모듈의 제조 방법을 순차적으로 나타낸 공정 블록도이다.
이하의 실시예를 설명함에 있어서 전술한 실시예와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하며, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도면을 참고로 하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지 모듈은 복수의 이면 접합형 태양전지 셀(110)들, 태양전지 셀(110)들의 이면에 배치되며 인접한 태양전지 셀(110)들을 전기적으로 연결하는 인터커넥터(130), 태양전지 셀(110)들을 보호하는 상부 보호막(140)과 하부 보호막(155), 태양전지 셀(110)들의 수광면 쪽으로 상부 보호막(140) 위에 배치되는 투명 부재(160) 및 수광면의 반대쪽으로 하부 보호막(155)의 하부에 배치되는 후면 시트(170)를 포함한다.
본 발명의 실시예에서, 상부 보호막(140)과 하부 보호막(155)은 서로 다른 물질로 이루어진다.
상부 보호막(140)은 필름 형태로 제조된 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA, ethylene vinyl acetate)와 같은 물질로 이루어진다. 하지만 하부 보호막(155)은 액상의 화합물을 열처리를 통해 경화한 물질, 예컨대 PDAS(poly dialkyl siloxane)를 포함하는 경화된 실록산(siloxane)으로 이루어진다.
액상의 실록산 전구체가 태양전지 셀(110)들 위에 도포되면 도포된 실록산 전구체중 일부는 유동성으로 인해 태양전지 셀(110)들의 사이 공간에 채워지게 되며, 이 상태에서 열처리를 통해 경화된다.
상기한 모듈 구조에서 하부 보호막(155)을 액상의 화합물로 형성하는 것은 종래에 사용하던 실드를 제거함으로써 모듈 제조 공정의 자동화가 가능하게 하기 위함으로, 이에 대해서는 이하에서 설명할 모듈 제조 방법에서 상세히 설명한다.
인터커넥터(130)는 전술한 실시예와 동일하게 구성된다. 따라서, 인터커넥터(130)는 연결금속전극과 접촉하는 부분에 형성되는 홀(131)과, 열에 의한 수축 및 팽창에 기인하는 스트레인(strain)을 감소시키기 위한 목적으로 슬릿(slit)(132)을 구비한다.
홀(131)은 액화 솔더(liquefied solder)를 이용한 접합 공정이 가능하도록 하기 위한 것으로, 도시하지 않은 도포장치를 이용하여 홀(131)에 액화 솔더를 도포하는 것에 따라 인터커넥터(130)를 통한 인접 셀(110)들 간의 전기적 연결이 마 무리된다.
한편, 본 실시예에서는 전술한 실시예의 실드(120, 도 1 참조)를 제거하고, 인접 셀(110)들 간의 간격 유지 및 전기적 절연이 하부 보호막(155)에 의해 이루어지도록 구성하였다. 이에 따라, 태양 전지 모듈의 수광면 쪽에서 관측할 때 인접 셀(110)들 사이의 공간으로 인터커넥터(130)가 관측될 수 있다.
그런데 인터커넥터(130)는 셀(110)과는 다른 색상의 전도성 금속으로 이루어진다. 따라서 미관을 향상시키기 위해 인터커넥터(130)의 한 표면, 즉 수광면을 향하는 표면을 태양전지 셀(110)의 반도체 기판(111)과 동일한 색상 또는 후면시트와 동일한 색상, 예컨대 흑색 또는 백색으로 처리하는 것이 바람직하다.
그러면, 도 8을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 모듈의 제조 방법에 대하여 설명한다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지 모듈의 제조 방법을 순차적으로 나타낸 공정 블록도이다.
도 6 내지 도 8을 참고로 하면, 먼저, 투명 부재(160) 위에 필름 형태의 상부 보호막(140)을 배치한다. 여기에서, 상부 보호막(140)은 위에서 말한 바와 같이 EVA(Ethylene Vinyl Acetate)로 이루어진다.
상부 보호막(140)을 배치한 후, 상부 보호막(140) 위에 복수의 이면 접합형 태양전지 셀(110)들을 일정한 간격으로 배치한다. 그리고 홀(131)이 태양 전지 셀(110)들의 연결 금속 전극(도시하지 않음)과 정렬되도록 인터커넥터(130)를 태양전지 셀(110)들 위에 배치한다. 이어서, 도포장치를 이용하여 액화 솔더를 홀(131) 에 도포한다.
이러한 작업에 의해 태양전지 셀(110)들의 전기적 연결 작업이 완료되면, 액상의 실록산 전구체, 예컨대 디메틸실릴옥시아크릴레이트(dimethylsilyl- oxyacrylate)를 도포장치(도시하지 않음)를 이용하여 태양전지 셀(110)들 위에 도포한다.
이와 같이 액상의 실록산 전구체를 도포하면, 도포된 액상의 실록산 전구체의 일부분이 인접한 태양전지 셀(110)들의 사이 공간에 채워지게 된다. 이때, 실록산의 도포량은 적절한 범위 내에서 조절이 가능하다.
계속하여, 액상의 실록산 위에 후면 시트(170)를 배치하고, 200℃ 내지 400℃의 온도로 열처리를 하여 액상의 실록산을 경화시킨다. 열처리를 통한 경화 공정을 실시하면 액상의 실록산은 경화되어 하부 보호막(155)을 형성하며, 하부 보호막(155)은 필름 형태의 상부 보호막(140) 및 후면 시트(170)와 접합된다.
한편, 상부 보호막(140)과 투명 부재(160)의 접합은 상기 열처리 공정에 의해 이루어질 수도 있고, 별도의 라미네이트 공정에 의해 이루어질 수도 있다.
이러한 모듈 제조 방법에 의하면, 도포장치에 의해 도포된 액화 솔더에 의해 인터커넥터가 태양전지 셀들에 접합되고, 인접한 태양전지 셀들 간의 간격 및 전기적 절연 상태를 유지하는 하부 보호막이 도포장치에 의해 도포된 액상의 화합물로 제조된다.
따라서 각 부품의 배치 작업 및 인터커넥터의 전기적 연결 작업을 자동화하는 것이 가능하게 된다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 태양전지 모듈의 평면도로서, 후면 시트가 제거된 상태를 나타내는 평면도이다.
도 2는 도 1에 도시한 인터커넥터의 평면도이다.
도 3은 도 1에 도시한 태양전지 모듈의 부분 단면도이다.
도 4는 도 1에 도시한 이면 접합형 태양전지의 부분 단면도이다.
도 5는 도 1에 도시한 태양전지 모듈의 제조 방법을 순차적으로 나타낸 공정 블록도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지 모듈의 평면도로서, 후면 시트가 제거된 상태를 나타내는 평면도이다.
도 7은 도 6에 도시한 태양전지 모듈의 부분 단면도이다.
도 8은 도 6에 도시한 태양전지 모듈의 제조 방법을 순차적으로 나타낸 공정 블록도이다.
*도면의 주요부분에 대한 간단한 설명*
110: 태양전지 셀 120: 실드
130: 인터커넥터 140: 상부 보호막
150, 155: 하부 보호막 160: 투명 부재
170: 후면 시트

Claims (19)

  1. 복수의 이면 접합형 태양전지 셀들;
    상기 태양전지 셀들의 이면에 배치되며, 인접한 태양전지 셀들을 전기적으로 연결하는 인터커넥터;
    상기 태양전지 셀들을 보호하는 상부 보호막 및 하부 보호막;
    상기 태양전지 셀들의 수광면 쪽으로 상기 상부 보호막 위에 배치되는 투명 부재; 및
    상기 수광면의 반대쪽으로 상기 하부 보호막의 하부에 배치되는 후면 시트
    를 포함하며,
    상기 인터커넥터는 액화된 솔더가 도포된 홀을 구비하는 태양 전지 모듈.
  2. 제1항에서,
    인접한 태양전지 셀들 사이의 간격을 유지하는 실드를 더 포함하는 태양전지 모듈.
  3. 제2항에서,
    상기 실드는 점착제를 구비한 폴리에스테르 테이프로 이루어지는 태양전지 모듈.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에서,
    상기 상부 보호막과 하부 보호막은 동일한 재질로 이루어지지는 태양전지 모듈.
  5. 제4항에서,
    상기 상부 보호막과 하부 보호막은 필름 형태의 EVA(Ethylene Vinyl Acetate)로 이루어지는 태양 전지 모듈.
  6. 제1항에서,
    상기 상부 보호막과 하부 보호막은 서로 다른 재질로 이루어지는 태양전지 모듈.
  7. 제6항에서,
    상기 하부 보호막은 경화된 실록산(Siloxane)으로 이루어지는 태양전지 모듈.
  8. 제7항에서,
    상기 하부 보호막은 PDAS(poly dialkyl siloxane)로 이루어지는 태양전지 모듈.
  9. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에서,
    인접한 태양전지 셀들의 사이 공간에는 상기 하부 보호막이 채워지는 태양전지 모듈.
  10. 제9항에서,
    상기 상부 보호막은 필름 형태의 EVA(Ethylene Vinyl Acetate)로 이루어지는 태양전지 모듈.
  11. 제9항에서,
    상기 인터커넥터의 표면 중 상기 수광면을 향하는 표면은 흑색 또는 백색으로 처리되는 태양전지 모듈.
  12. 투명 부재 위에 상부 보호막을 배치하는 단계;
    상기 상부 보호막 위에 복수의 이면 접합형 태양전지 셀들을 일정한 간격으로 배치하는 단계;
    액화된 솔더가 도포되는 홀을 구비한 인터커넥터를 상기 태양전지 셀들에 배치하는 단계;
    상기 홀에 액화된 솔더를 도포하여 인접한 태양전지 셀들을 전기적으로 연결하는 단계;
    상기 태양 전지 셀들 위에 하부 보호막을 배치하는 단계; 및
    상기 상부 보호막과 하부 보호막을 접합하는 단계
    를 포함하는 태양전지 모듈의 제조 방법.
  13. 제12항에서,
    상기 복수의 이면 접합형 태양전지 셀들을 일정한 간격으로 배치하는 단계에서는 접착성 테이프로 이루어진 실드를 사용하여 상기 간격을 유지하는 태양전지 모듈의 제조 방법.
  14. 제12항 또는 제13항에서,
    상기 상부 보호막 및 하부 보호막으로 필름 형태의 EVA(Ethylene Vinyl Acetate)를 사용하는 태양전지 모듈의 제조 방법.
  15. 제12항에서,
    상기 하부 보호막을 배치하는 단계는 액상의 실록산 전구체를 상기 태양전지 셀들 위에 도포하여 도포된 상기 액상의 실록산의 일부가 상기 인접한 태양전지 셀들의 사이 공간에 채워지도록 하는 것에 따라 이루어지고,
    상기 상부 보호막과 하부 보호막을 접합하는 단계는 열처리를 이용한 경화 공정을 실시하여 상기 액상의 실록산과 상부 보호막을 접합하는 것에 따라 이루어지는 태양전지 모듈의 제조 방법.
  16. 제15항에서,
    상기 액상의 실록산 위에 후면 시트를 배치한 상태에서 상기 열처리를 실시하는 태양전지 모듈의 제조 방법.
  17. 제16항에서,
    상기 열처리는 100℃ 내지 400℃의 온도로 실시하는 태양전지 모듈의 제조 방법.
  18. 제15항 내지 제17항 중 어느 한 항에서,
    상기 경화된 실록산(Siloxane)으로 PDAS(poly dialkyl siloxane)를 사용하는 태양전지 모듈의 제조 방법.
  19. 제18항에서,
    상기 상부 보호막으로 필름 형태의 EVA(Ethylene Vinyl Acetate)를 사용하는 태양전지 모듈의 제조 방법.
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