KR20110076126A - Double Sided Thin Film Silicon Solar Cell Module - Google Patents

Double Sided Thin Film Silicon Solar Cell Module

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KR20110076126A
KR20110076126A KR1020090132753A KR20090132753A KR20110076126A KR 20110076126 A KR20110076126 A KR 20110076126A KR 1020090132753 A KR1020090132753 A KR 1020090132753A KR 20090132753 A KR20090132753 A KR 20090132753A KR 20110076126 A KR20110076126 A KR 20110076126A
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KR
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thin film
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cell module
silicon
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김선규
김범준
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주식회사 효성
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Abstract

본 발명은 양면 발전이 가능한 양면 실리콘박막 태양전지 모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 실리콘박막 태양전지가 모듈 앞면과 뒷면에 모두 적용되며 그 사이에 고분자 절연층을 포함함으로써, 건물일체형 모듈로 적용할 경우 외부에서 들어오는 태양광뿐만 아니라 실내에서 반사되는 태양광이나 전등 빛으로도 발전이 가능하여 기존 태양광 모듈과 대비해서 높은 발전량을 보일 수 있는 양면 실리콘박막 태양전지 모듈에 관한 것이다.The present invention relates to a double-sided silicon thin film solar cell module capable of double-sided power generation, and more specifically, the silicon thin film solar cell is applied to both the front and rear of the module, and including a polymer insulating layer therebetween, to be applied as a building integrated module In this case, the present invention relates to a double-sided silicon thin film solar cell module capable of generating power as well as sunlight coming from the outside as well as solar light or electric light reflected from the room, and showing a high generation amount compared to the existing solar module.

양면 박막실리콘 태양전지, 결정질 실리콘, 비정질 실리콘, 광흡수층, 반도체, 건물일체형 Double-sided thin film silicon solar cell, crystalline silicon, amorphous silicon, light absorption layer, semiconductor, building integrated type

Description

양면 박막실리콘 태양전지 모듈{Dual Thin Film Silicon Solar Module}Dual Thin Film Silicon Solar Module

본 발명은 양면 발전이 가능한 이중 실리콘박막 태양전지 모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 실리콘박막 태양전지가 모듈 앞면과 뒷면에 모두 적용되어, 건물일체형 모듈로 적용할 경우 외부에서 들어오는 태양광뿐만 아니라 실내에서 반사되는 태양광이나 전등 빛으로도 발전이 가능하여 기존 태양광 모듈과 대비해서 높은 발전량을 보일 수 있는 실리콘박막 태양전지 모듈에 관한 것이다.The present invention relates to a dual-silicon thin film solar cell module capable of double-sided power generation, and more specifically, the silicon thin film solar cell is applied to both the front and back of the module, when applied as a building integrated module as well as indoor sunlight coming from the outside The present invention relates to a silicon thin film solar cell module that can generate power even when reflected from solar light or electric light that is reflected from the solar cell.

최근 고유가 및 환경문제의 영향으로 신재생 에너지에 대한 관심이 높아지고 있다. 그 중 태양광전지(solar cell)는 가장 관심을 많이 가지는 분야이다. 태양전지는 태양빛을 전기 에너지로 변환시키는 기술로 반도체에 사용되는 웨이퍼(wafer)를 이용한 결정질 태양전지와 글라스와 같은 기판에 증착기술을 이용하여 반도체 박막을 형성하는 박막형 태양전지로 나눌 수 있다. Recently, interest in renewable energy is increasing due to high oil prices and environmental problems. Among them, solar cells are the fields of most interest. Solar cells are divided into thin film solar cells that form a semiconductor thin film using a deposition technique on a substrate such as glass and a crystalline solar cell using a wafer (wafer) used for semiconductor as a technology for converting sunlight into electrical energy.

상기 결정질 태양전지는 같은 반도체 물질 자체를 기판으로 이용하여 태양전지를 제조한 것으로 효율이 높은 장점이 있으나 너무 고가이기 때문에 대량생산에 는 적합하지 않다. 현재는 결정질 태양전지가 높은 시장점유율을 가지고 있지만 향후 고효율화 및 저가격으로 박막형 태양전지의 시장점유율이 높아질 것으로 예상되고 있다.The crystalline solar cell is a solar cell manufactured using the same semiconductor material itself as a substrate, but has an advantage of high efficiency, but is not suitable for mass production because it is too expensive. Currently, crystalline solar cells have a high market share, but the market share of thin-film solar cells is expected to increase in the future due to high efficiency and low price.

박막형 태양전지 소재 중 박막실리콘 태양전지는 기존 결정질 실리콘과는 다른 직접천이형(direct) 광학밴드갭(optical bandgap)을 가지고 있어 얇은 두께에서도 높은 흡수율을 보이고 있으며, 특히 광학적 밴드갭은 작은 빛으로도 발전이 가능하게 만드는 특징을 가지고 있다. 실제, 결정질 실리콘으로 제조된 모듈과, 박막실리콘 모듈로 같은 와트수의 모듈을 설치했을 때 박막실리콘 모듈이 결정질보다 발전시간이 더 길어 약 20%의 높은 발전량을 보인다고 보고되어 있다.Among the thin film solar cell materials, the thin film silicon solar cell has a direct optical bandgap, which is different from the existing crystalline silicon, and shows a high absorption rate even at a thin thickness. It has features that make development possible. In fact, when a module made of crystalline silicon and the same wattage module as the thin film silicon module are installed, it is reported that the thin film silicon module has a higher power generation time of about 20% due to a longer power generation time than crystalline.

한편, 양면에서 발전이 가능한 태양전지로는 일본공개특허공보 제2005-00288181 호에 이종접합(HIT) 태양전지가 개시되어 있으나 이는 결정질 태양전지에 관한 것으로 고효율을 달성할 수는 있으나 건물일체형의 글라스 대용으로 사용했을 시 빛의 투과가 불가능하다는 문제점이 있다. 또한 한국 특허출원 제 10-2007-0070340호에는 염료감응형 태양전지에 대한 이중구조의 태양전지가 개시되어 있다. 그러나, 상기 특허출원은 염료감응형 태양전지에 관한 것으로 양측 투명전극기판-대향전극기판 사이 공간에 전해질 용액이 충진된 형태를 가지는 것으로 박막형 태양전지와는 사용소재, 제조방법, 단위셀 및 모듈의 구조가 서로 다르며, 내구성에 대한 문제가 있어 아직 발전소 및 건물 등에서 활발한 활용이 되지 않고 있는 문제점이 있다.On the other hand, as a solar cell capable of generating power on both sides, a heterojunction (HIT) solar cell is disclosed in Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2005-00288181, but it is related to a crystalline solar cell. When used as a substitute, there is a problem that light transmission is impossible. In addition, Korean Patent Application No. 10-2007-0070340 discloses a dual structure solar cell for a dye-sensitized solar cell. However, the patent application relates to a dye-sensitized solar cell having a form in which an electrolyte solution is filled in a space between two transparent electrode substrates and a counter electrode substrate, and a material, a manufacturing method, a unit cell and a module of the thin film solar cell. The structure is different, there is a problem about durability and there is a problem that is not yet actively utilized in power plants and buildings.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 실리콘박막 태양전지가 모듈 앞면과 뒷면에 모두 적용되어, 건물일체형 모듈로 적용할 경우 외부에서 들어오는 태양광뿐만 아니라 실내에서 반사되는 태양광이나 전등 빛으로도 발전이 가능하여 기존 태양광 모듈과 대비해서 높은 발전량을 보일 수 있는 이중 실리콘박막 태양전지 모듈을 제공하는 것이다. The present invention is to solve the problems of the prior art as described above, the object of the present invention is a silicon thin film solar cell is applied to both the front and back of the module, when applied as a building integrated module as well as indoor sunlight coming from the outside It is possible to generate power from solar light or electric light reflected from the solar cell module to provide a double silicon thin film solar cell module that can show a high power generation compared to the existing solar module.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 양상은, 유리기판, 투명전극, 광흡수층, 후면 반사층 및 후면 전극이 차례로 적층된 태양전지 2개가 서로 대향하여 배치되며, 상기 2개의 태양전지들 사이에 고분자 절연층을 포함하는 것을 특징으로 하는 양면 박막실리콘 태양전지 모듈에 관한 것이다.One aspect of the present invention for achieving the above object, two solar cells in which a glass substrate, a transparent electrode, a light absorbing layer, a rear reflecting layer and a rear electrode are sequentially stacked facing each other, the two solar cells It relates to a double-sided thin film silicon solar cell module comprising a polymer insulating layer therebetween.

본 발명의 일 구현예에 따른 상기 양면 박막실리콘 태양전지 모듈은, 상기 광흡수층이 비정질 실리콘, 마이크로 실리콘, 탄뎀형 실리콘, 실리콘게르마늄으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다. The double-sided thin film silicon solar cell module according to an embodiment of the present invention, the light absorption layer is characterized in that it comprises any one selected from the group consisting of amorphous silicon, micro silicon, tandem-type silicon, silicon germanium.

본 발명의 일 구현예에 따른 상기 양면 박막실리콘 태양전지 모듈은, 상기 고분자 절연층의 두께가 0.4~3 mm인 것을 특징으로 한다. The double-sided thin film silicon solar cell module according to an embodiment of the present invention, the polymer insulating layer is characterized in that the thickness of 0.4 ~ 3 mm.

본 발명의 일 구현예에 따른 상기 양면 박막실리콘 태양전지 모듈은, 상기 고분자 절연층이 에틸비닐아세테이트(EVA) 또는 폴리부틸알(PVB) 쉬트로 이루어진 것을 특징으로 한다.The double-sided thin film silicon solar cell module according to the embodiment of the present invention is characterized in that the polymer insulating layer is made of ethyl vinyl acetate (EVA) or polybutylal (PVB) sheet.

본 발명의 또 다른 양상은, 상기 2개의 태양전지 중 어느 하나는 다른 하나의 태양전지보다 후면 반사층을 두껍게 형성하고 후면 전극을 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 양면 박막실리콘 태양전지 모듈에 관한 것이다.Yet another aspect of the present invention relates to a double-sided thin film silicon solar cell module, characterized in that any one of the two solar cells forms a thicker back reflecting layer than the other solar cell and does not include a back electrode.

상기와 같은 본 발명에 따른 양면 박막실리콘 태양전지 모듈은, 양쪽에 태양광 흡수층을 가지고 있어 외부에서 들어오는 태양광뿐만 아니라 실내에서 반사되는 태양광 및 전등에너지를 활용하여 좀 더 효율적인 에너지 사용이 가능함으로, 건물일체형 태양광(BIPV, building incorporated photovoltaic cell) 시스템에서 활용할 수 있는 효과가 있다. The double-sided thin film silicon solar cell module according to the present invention as described above has a solar absorption layer on both sides, so that it is possible to use energy more efficiently by utilizing sunlight and light energy reflected from the interior as well as sunlight coming from the outside. It can be used in building integrated photovoltaic cell (BIPV) systems.

이하에서 도면 및 실시예 등을 참고하여 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 설명한다. 다만 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 목적일 뿐, 본 발명이 여기에 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지의 범용적인 기능 또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings and embodiments. However, this is only for the purpose of illustrating the present invention in detail, it should not be construed that the present invention is limited thereto. In addition, in the description of the present invention, detailed descriptions of well-known general functions or configurations will be omitted.

본 발명에 따른 양면 박막실리콘 태양전지 모듈은, 유리기판, 투명전극, 광흡수층, 후면 반사층 및 후면 전극이 차례로 적층된 태양전지 2개가 서로 대향하여 배치되며, 상기 2개의 태양전지들 사이에 고분자 절연층을 포함하는 것을 특징으로 한다. In the double-sided thin film silicon solar cell module according to the present invention, two solar cells in which a glass substrate, a transparent electrode, a light absorbing layer, a rear reflecting layer, and a rear electrode are sequentially stacked are disposed to face each other, and polymer insulation is provided between the two solar cells. It characterized in that it comprises a layer.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 양면 박막실리콘 태양전지 모듈의 단면도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 양면 박막실리콘 태양전지 모듈은, 외부 태양광 및 실내의 반사광이 입사하는 유리 기판(10), 상기 유리 기판(10) 위에 적층되는 투명 전극(20), 상기 투명 전극(20) 위에 적층되는 광흡수층(30), 상기 광흡수층(30) 위에 적층되는 후면 반사층(40) 및 상기 후면 반사층(40) 위에 적층되는 후면 전극(50)으로 이루어지는 2개의 태양전지(100A, 100B)를 포함한다. 상기 2개의 태양전지들(100A, 100B)은 서로 대향하여 배치되며, 상기 2개의 태양전지들(100A, 100B) 사이에는 고분자 절연층(60)이 구비된다.1 is a cross-sectional view of a double-sided thin film silicon solar cell module according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the double-sided thin film silicon solar cell module according to the present invention includes a glass substrate 10 into which external sunlight and reflected light from inside are incident, a transparent electrode 20 stacked on the glass substrate 10, and Two solar cells including a light absorption layer 30 stacked on the transparent electrode 20, a back reflection layer 40 stacked on the light absorption layer 30, and a back electrode 50 stacked on the back reflection layer 40 ( 100A, 100B). The two solar cells 100A and 100B are disposed to face each other, and a polymer insulating layer 60 is provided between the two solar cells 100A and 100B.

본 발명의 일 구현예에 따른 양면 박막실리콘 태양전지 모듈에서, 상기 유리 기판(10)으로는 주로 강화유리나 배강도 유리가 사용되며, 그 두께는 3.2mm~4mm정도가 바람직하다. 한편, 상기 투명전극(20) 의 소재로는 현재 상업화된 불소 도핑된 이산화주석(SnO2:F)가 주로 사용되고 있으나, 불소 도핑된 이산화주석은 플라즈마에 쉽게 환원되는 성질이 있어 최근에는 알루미늄 도핑된 산화아연이나, 붕소 도핑된 산화아연이 많이 사용되고 있다. In the double-sided thin film silicon solar cell module according to an embodiment of the present invention, the glass substrate 10 is mainly used as tempered glass or back glass, the thickness is preferably 3.2mm ~ 4mm. Meanwhile, the commercially available fluorine-doped tin dioxide (SnO2: F) is mainly used as a material of the transparent electrode 20. However, fluorine-doped tin dioxide has a property of being easily reduced to plasma, and recently aluminum-doped zinc oxide. However, boron doped zinc oxide is widely used.

본 발명의 일 구현예에 따른 양면 박막실리콘 태양전지 모듈에서, 상기 광흡수층(30)의 증착은 주로 화학기상 증착법(chemical vapor deposition : CVD)을 사용하여 실시한다. CVD 방법은 다양하게 개발되어 있으며, 태양전지에는 주로 라디오 주파수를 이용한 RF PECVD(Radio Frequency Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition)가 주로 사용된다.In the double-sided thin film silicon solar cell module according to an embodiment of the present invention, the deposition of the light absorption layer 30 is mainly performed using chemical vapor deposition (CVD). Various CVD methods have been developed, and RF PECVD (Radio Frequency Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition) using radio frequency is mainly used for solar cells.

상기 광흡수층(30)은 빛이 입사하는 측으로부터 P층, I층, N층이 차례로 적층되며, 상기 광흡수층(30)의 물질로는 비정질 실리콘, 마이크로 실리콘, 탄뎀형 실리콘, 실리콘게르마늄 등을 사용할 수 있다. P층은 모노실란(SiH4), 수소(H2)가스 및 밴드갭을 높이기 위한 메탄(CH4)이 주로 사용되며 도핑물질로는 디보란(B2H6)이 주로 사용된다. I층은 진성층으로 도핑을 하지 않고 모노실란과 수소가스만 사용되며, N층은 모노실란(SiH4), 수소(H2)가스 및 포스핀(PH3)가스를 사용하여 제조된다.The light absorbing layer 30 is sequentially laminated with a P layer, an I layer, and an N layer from the light incident side, and the material of the light absorbing layer 30 includes amorphous silicon, micro silicon, tandem type silicon, silicon germanium, and the like. Can be used. P layer is mainly used monosilane (SiH4), hydrogen (H2) gas and methane (CH4) to increase the band gap and diborane (B2H6) is mainly used as the doping material. I layer is a monolayer and doped with monosilane and hydrogen gas without doping, N layer is prepared using monosilane (SiH4), hydrogen (H2) gas and phosphine (PH3) gas.

상기 광흡수층(30)에서 광기전력이 유도되는 과정은, 유리 기판(10)을 통하여 입사된 빛이 P형 실리콘층을 투과하여 I형 실리콘층에 흡수되면서 개시된다. 상기 입사되는 빛이 비정질 실리콘이나 미세결정 실리콘의 광학적 밴드갭보다 큰 에너지를 가지면 전자가 여기되고 전자-정공쌍이 발생되며 발생된 전자와 정공은 내부 전계에 의하여 각각 N형 실리콘층과 P형 실리콘층으로 이동되는 바, P형과 N형의 양극단에서 발생된 광기전력을 외부회로와 연결하면 태양전지로 작용한다. The process of deriving photovoltaic power from the light absorption layer 30 is initiated as light incident through the glass substrate 10 is transmitted through the P-type silicon layer and absorbed into the I-type silicon layer. When the incident light has an energy larger than the optical bandgap of amorphous silicon or microcrystalline silicon, electrons are excited and electron-hole pairs are generated. The generated electrons and holes are respectively formed of an N-type silicon layer and a P-type silicon layer by an internal electric field. The photovoltaic power generated at the P-type and N-type anode ends is connected to an external circuit to act as a solar cell.

본 발명의 일 구현예에 따른 양면 박막실리콘 태양전지 모듈에서, 상기 후면 반사층(40)는 투명전극(20)과 굴절률이 유사한 소재를 사용하여 태양광 흡수층(30)에서 흡수를 하지 못한 빛을 다시 한번 반사시켜 효율을 향상시키는 역할을 한다. 상기 후면전극(50)으로는 통상적으로 알루미늄(Al)이나 은(Ag)을 스퍼터(Sputter)나 이베퍼레이터(Evaporator)를 이용하여 증착하여 형성한다. 또한, 상기 후면전극(50)은 스퍼터나 이베퍼레이터를 사용하지 않고, 실버페이스트나 알루미늄페이스트를 사용해서도 적용 가능하다. In the double-sided thin film silicon solar cell module according to the embodiment of the present invention, the back reflection layer 40 is made of a material having a similar refractive index to the transparent electrode 20 to re-absorb light that is not absorbed by the solar absorption layer 30. It reflects once and improves efficiency. The back electrode 50 is typically formed by depositing aluminum (Al) or silver (Ag) using a sputter or an evaporator. In addition, the back electrode 50 may be applied using silver paste or aluminum paste without using a sputter or an evaporator.

본 발명의 일 구현예에 따른 양면 박막실리콘 태양전지 모듈은 2개의 단위 태양전지들(100A, 100B) 사이에 고분자 절연층(60)을 구비하는 것을 특징으로 한다. 상기 고분자 절연층(60)으로는 인켑슐레이션(encapsulation) 쉬트(sheet)가 사용된다. 사용되는 쉬트 종류로는 전기절연성이 우수하며 접착력이 좋은 에틸비닐아세테이트(EVA) 또는 폴리부틸알(PVB) 쉬트를 사용할 수 있다. 상기 고분자 절연층(60)의 두께는 바람직하게는 0.4mm ~ 3mm, 더욱 바람직하게는 0.8mm~2mm정도를 유지하는 것이 좋다. 고분자 절연층(60)의 두께가 0.4mm 미만일 경우에는 두께가 너무 얇아서 양쪽에 있는 후면전극(50)이 서로 접촉하여 단락(short)이나 누설 전류가 발생할 염려가 있으며, 두께가 3mm를 초과하는 경우에는 라미네이션 공정시 경화시간이 길어지고 공정조건이 어렵게 된다.  Double-sided thin film silicon solar cell module according to an embodiment of the present invention is characterized in that the polymer insulating layer 60 between the two unit solar cells (100A, 100B). An encapsulation sheet is used as the polymer insulating layer 60. As the type of sheet used, ethyl vinyl acetate (EVA) or polybutylal (PVB) sheet having excellent electrical insulation and good adhesion may be used. Preferably, the polymer insulating layer 60 has a thickness of about 0.4 mm to 3 mm, more preferably about 0.8 mm to 2 mm. When the thickness of the polymer insulating layer 60 is less than 0.4mm, the thickness is so thin that the rear electrodes 50 on both sides may come into contact with each other, resulting in a short or leakage current, and when the thickness exceeds 3mm. In the lamination process, the curing time becomes long and the process conditions become difficult.

이상과 같이 두 개의 박막실리콘 태양전지 모듈(100A, 100B)를 각각 제조한 후, 라미네이션 공정에서 가운데 인켑슐레이션 쉬트을 두고 진공상태에서 고온압착 함으로써 두개의 모듈(100A, 100B)을 접착할 수 있다. 이때 공정온도는 라미네이션 필름에 따라 다르나 일반적으로 약 120~150℃에서 약 1.5~2시간 정도 열경화시켜 제조한다. 또한, 투과형 박막실리콘 태양전지 모듈 제조를 원하는 경우에는 모듈의 레이져스크라빙 간격 및 가로/세로 스크라이빙을 조절하여 투과형이 높은 태양전지 모듈을 만들 수 있다.   After manufacturing the two thin film silicon solar cell modules (100A, 100B) as described above, the two modules (100A, 100B) can be bonded by hot pressing in a vacuum state in the middle insulation sheet in the lamination process. In this case, the process temperature varies depending on the lamination film, but is generally prepared by thermal curing at about 120 to 150 ° C. for about 1.5 to 2 hours. In addition, in the case of manufacturing a transmissive thin film silicon solar cell module, it is possible to make a highly transmissive solar cell module by adjusting the laser scribing interval and horizontal / vertical scribing of the module.

본 발명의 다른 구현예에 따른 양면 박막실리콘 태양전지 모듈은, 또한 상기 두개의 태양전지(100A, 100B) 중 어느 하나는 도2에 도시된 바와 같이 알루미늄이나 은을 사용하지 않고 후면 반사막(40)을 두껍게 증착하여 사용할 수도 있다. 이 경우에는, 뒤쪽 모듈에 있는 후면전극에 의해 빛의 반사가 일어나 앞쪽 모듈의 효율이 향상될 수 있다. In the double-sided thin film silicon solar cell module according to another embodiment of the present invention, any one of the two solar cells (100A, 100B), as shown in FIG. It is also possible to use a thick vapor deposition. In this case, light may be reflected by the rear electrode on the rear module, thereby improving efficiency of the front module .

이상에서는 비정질 박막실리콘 태양전지 모듈을 중심으로 설명하였으나, 본 발명에 다른 태양전지 모듈은 이에 한정되는 것은 아니며, 마이크로크리스탈이 함께 적용된 탄뎀(Tandem)형 및 실리콘게르마늄이 적용된 태양전지에서도 적용될 수 있다.In the above description, the amorphous thin-film silicon solar cell module has been described, but other solar cell modules in the present invention are not limited thereto, and may also be applied to a tandem-type and silicon germanium-applied solar cell with microcrystals.

이하에서는 다음과 같이 구체적인 실시예를 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명할 것이나, 본 발명에 따른 실시예들은 다양한 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to specific embodiments as follows, but embodiments according to the present invention can be modified in various forms, and the scope of the present invention is limited to the embodiments described below. It should not be interpreted as.

[실시예1] 양면 박막실리콘 태양전지 모듈의 제조Example 1 Fabrication of Double-Sided Thin Film Silicon Solar Cell Module

본 발명에서 투명전극으로는 현재 상업화 제품인 아사히 글라스의 투명전극 VU 타입 글라스를 사용하여 박막실리콘 태양전지 모듈을 제조하였다. 글라스를 200x200mm로 잘라 사용하였으며, 투명전극 글라스는 초음파로 30분간 세척후 광흡수층인 PIN을 화학기상 증착법으로 증착하였다. 증착 후 스퍼터링(sputtering)에 의하여 후면전극으로 은(Ag)를 증착하여 모듈을 제조하였다. In the present invention, as the transparent electrode, a thin film silicon solar cell module was manufactured using a transparent electrode VU type glass of Asahi Glass, which is currently commercialized. The glass was cut into 200 × 200 mm, and the transparent electrode glass was cleaned with ultrasonic waves for 30 minutes, and then PIN was deposited by chemical vapor deposition. After deposition, silver (Ag) was deposited on the back electrode by sputtering to prepare a module.

먼저, 상기 투명전극이 증착된 글라스 위에 모노실란(SiH4), 수소(H2), 디보란(B2H6), 메탄(CH4)가스를 이용하여 RF PECVD로 SiC층을 90~150옹스트롱 증착하였 다. I층은 모노실란(SiH4), 수소(SH2)를 사용하여 2,500~3,000옹스트롱의 진성층을 형성하였다. N층은 모노실란(SiH4), 수소(H2), 포스핀(PH3) 가스를 사용하여 300~350옹스트롱의 N층을 형성하였다. 사용된 RF PECVD장치는 멀티챔버로 구성하여 각 층간 도핑으로 인한 오염을 방지하였다.First, 90-150 angstroms of SiC layers were deposited by RF PECVD using monosilane (SiH 4), hydrogen (H 2), diborane (B 2 H 6), and methane (CH 4) gas on the glass on which the transparent electrode was deposited. The layer I used monosilane (SiH 4) and hydrogen (SH 2) to form an intrinsic layer of 2,500 to 3,000 angstroms. The N layer was formed of an N layer of 300 to 350 angstroms using monosilane (SiH 4), hydrogen (H 2), and phosphine (PH 3) gas. The RF PECVD apparatus used was composed of multi chambers to prevent contamination due to interlayer doping.

광흡수층 증착 후 스퍼터링(sputtering)에 의하여 후면전극으로 은(Ag)을 증착하여 태양전지 모듈을 제조하였다. 투명전극, 광흡수층 및 후면전극 증착후 절연을 위하여 각 단계에서 투명전극에서는 1032nm, 광흡수층 및 후면전극은 532nm를 갖는 레이저를 사용하여 스크라이빙을 실시하였으며, 모듈 제조 후 최종적으로 에지아이솔레이션(edge isolation)을 실시하였다. 측정된 모듈은 솔라시뮬레이터를 사용하여 광전변환효율 및 와트(watt)수를 측정하였고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. After deposition of the light absorbing layer, silver (Ag) was deposited on the rear electrode by sputtering to manufacture a solar cell module. In order to insulate the transparent electrode, the light absorbing layer, and the back electrode after deposition, scribing was performed using a laser having 1032 nm in the transparent electrode and 532 nm in the light absorbing layer and the back electrode in each step. isolation). The measured module measured the photoelectric conversion efficiency and the number of watts using a solar simulator, and the results are shown in Table 1 below.

광전변환효율 측정은 표준시험 조건에서 실시하였다. 표준시험 조건은 에어메스(Air mass) 1.5, 조사강도 100mW/cm2, 온도 25℃ 이며, 빛 조사 후 전류, 전압을 측정하였다. 빛 조사는 200x200mm size가 측정 가능한 와콤(Wacom, WXS-200S )장비를 활용하여 측정하였다. 측정은 모듈의 전면전극과 후면전극에 금속리본을 사용하여 외부로 전극을 도출한 후 솔라시뮬레이터 하단에 위치시키고 모듈의 전극을 전류, 전압장비에 연결한 후 빛을 조사하여 전류, 전압을 측정하였다. Photoelectric conversion efficiency was measured under standard test conditions. Standard test conditions were air mass 1.5, irradiation intensity 100mW / cm 2, temperature 25 ℃, after the light irradiation, the current and voltage were measured. Light irradiation was measured using Wacom (Wacom, WXS-200S) equipment capable of measuring a size of 200x200mm. The measurement was performed by using a metal ribbon on the front and rear electrodes of the module to draw the electrodes to the outside, and placed them at the bottom of the solar simulator. .

본 발명에서 사용된 모든 박막태양전지는 위와 같이 동일한 조건으로 제조된 모듈을 사용하여 양면 박막태양전지 모듈 제조에 사용하였다.All thin film solar cells used in the present invention were used in the manufacture of double-sided thin film solar cell module using the module manufactured under the same conditions as above.

라미네이션은 미쓰이 화학의 EVA 쉬트(두께 0.4 mm)를 사용하여 제조하였으 며, 아랫부분에 제조된 박막 태양전지 모듈을 놓고 EVA 필름을 올려 놓은 다음 필름 위쪽에 다른 박막태양전지 모듈을 올려 놓고, 온도를 150℃로 상승한 후 감압을 하면서 1~2시간 압착하여 경화시켰다. 경화가 완료되면 양쪽에 남아 있는 EVA 쉬트는 칼이나 가위로 잘라내어 모듈을 완성하였다.Lamination was made using Mitsui Chemicals' EVA sheet (thickness 0.4 mm) .The thin film solar cell module manufactured on the lower part was placed on top of the EVA film, and the other thin film solar cell module was placed on top of the film. After rising to 150 ° C., the mixture was pressed and cured for 1 to 2 hours under reduced pressure. Once hardened, the EVA sheets on both sides were cut with a knife or scissors to complete the module.

완성된 모듈은 도 3a 및 3b에 도시된 바와 같은 형태의 모듈 틀에 올려 놓고 햇빛이 잘 드는 창가에 두어 하루 동안 누적량을 측정하였다. 측정값은 하기 [표2]에 나타내었다. 도 3a 및 3b에서, 도면부호 100은 박막 태양전지 모듈, 200은 정션 박스, 300은 프레임, 400은 지지대, 500은 고분자 쉬트, 600은 출력측정 장치를 나타낸다. The completed module was placed in a module frame as shown in FIGS. 3A and 3B and placed in a sunny window to measure the cumulative amount during the day. The measured values are shown in the following [Table 2]. 3A and 3B, reference numeral 100 denotes a thin film solar cell module, 200 denotes a junction box, 300 denotes a frame, 400 denotes a support, 500 denotes a polymer sheet, and 600 denotes an output measuring device.

[비교예1] 한 쪽만 설치된 박막실리콘 태양전지 모듈Comparative Example 1 Thin film silicon solar cell module

실시예 1에서 EVA 쉬트 뒤에 일반 글라스로 사용한 것을 제외하고는 모든 조건은 실시예 1과 동일하다.   All conditions are the same as in Example 1, except that the glass sheet is used as a general glass after the EVA sheet in Example 1.

[비교예2] 0.1mm의 EVA 필름을 사용한 양면 박막실리콘 태양전지 모듈Comparative Example 2 Double-sided thin film silicon solar cell module using 0.1mm EVA film

실시예 1에서 고분자 절연층인 EVA 필름 두께를 0.1mm 사용한 것을 제외하고는 모든 조건은 실시예 1과 동일하다.   Except for using the EVA film thickness of 0.1mm in Example 1 polymer film, all conditions are the same as in Example 1.

[비교예3] 0.2 mm의 EVA 필름을 사용한 양면 박막실리콘 태양전지 모듈 Comparative Example 3 Double-sided thin film silicon solar cell module using 0.2 mm EVA film

실시예 1에서 고분자 절연층인 EVA 필름 두께를 0.2mm 사용한 것을 제외하고 는 모든 조건은 실시예 1과 동일하다.   Except for using the EVA film thickness of 0.2mm polymer membrane in Example 1, all conditions are the same as in Example 1.

[표 1] 본 발명에 사용된 박막실리콘 태양전지 모듈의 특성[Table 1] Characteristics of the thin film silicon solar cell module used in the present invention

Figure 112009081175757-PAT00001
Figure 112009081175757-PAT00001

[표 2] 양면 박막실리콘 태양전지의 하루 누적출력 값 [Table 2] Daily cumulative output value of double-sided thin film silicon solar cell

Figure 112009081175757-PAT00002
Figure 112009081175757-PAT00002

상기 [표1]에서는 본 발명에 따라 제조된 박막실리콘 태양전지 모듈의 효율 및 출력값을 나타내었으며, 모듈의 효율은 7.9%였다. 그러나 상기 [표2]의 [비교예1]에서보는 바와 같이 모듈 지지대를 수직으로 세워 측정하였기 때문에 31.6와트(Watt)보다 낮은 25.4와트(watt)가 측정되었다. Table 1 shows the efficiency and output value of the thin film silicon solar cell module manufactured according to the present invention, the efficiency of the module was 7.9%. However, as shown in [Comparative Example 1] of [Table 2], since the module support was measured vertically, 25.4 watts lower than 31.6 watts was measured.

상기 [표 2]에서 알 수 있는 바와 같이, 실시예 1에서와 같이 모듈을 양면으로 만들었을 때 기존 한 쪽에만 있는 박막태양전지 모듈 [비교예1]과 비교하여 약 24.2% 정도 발전량이 많았으며, [비교예 2]는 EVA 쉬트의 두께가 너무 얇아 단락이 발생하여 모듈 제조에 실패하였다. [비교예 3]도 두께가 적정치 못하여 전류의 누수가 있어 출력값이 [실시예1]과 비교하였을 때 상당히 낮게 측정된 것을 볼 수 있다.As can be seen in [Table 2], when the module is made of double-sided as in Example 1, the amount of power generation was about 24.2% compared with the conventional thin film solar cell module [Comparative Example 1]. [Comparative Example 2], the thickness of the EVA sheet was too thin, short circuit occurred, the module manufacturing failed. [Comparative Example 3] There is also a leakage of current due to the thickness is not appropriate, it can be seen that the output value is measured very low compared with [Example 1].

이상에서 본 발명의 바람직한 구현예를 들어 본 발명을 상세하게 설명하였으나 본 발명은 상술한 구현예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에 의해 많은 변형이 가능함은 자명할 것이다.Although the present invention has been described in detail with reference to preferred embodiments of the present invention, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and many modifications are made by those skilled in the art to which the present invention pertains within the technical spirit of the present invention. This possibility will be self-evident.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 양면 박막실리콘 태양전지 모듈의 단면도이다. 1 is a cross-sectional view of a double-sided thin film silicon solar cell module according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 다른 구현예에 따른 양면 박막실리콘 태양전지 모듈의 단면도이다. 2 is a cross-sectional view of a double-sided thin film silicon solar cell module according to another embodiment of the present invention.

도 3a은 본 발명의 일 구현예에 따른 양면 박막실리콘 태양전지 모듈의 출력 측정용 지지재의 측면도이고, 도 3b는 그 정면도이다. Figure 3a is a side view of the support for measuring the output of the double-sided thin film silicon solar cell module according to an embodiment of the present invention, Figure 3b is a front view thereof.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **** Description of symbols for the main parts of the drawing **

10 : 유리 기판 20 : 투명 전극10 glass substrate 20 transparent electrode

30 : 광흡수층 40 : 후면 반사층30: light absorption layer 40: rear reflection layer

50 : 후면 전극 60 : 고분자 절연층50 back electrode 60 polymer insulating layer

Claims (5)

유리기판, 투명전극, 광흡수층, 후면 반사층 및 후면 전극이 차례로 적층된 태양전지 2개가 서로 대향하여 배치되며, Two solar cells in which a glass substrate, a transparent electrode, a light absorption layer, a rear reflection layer, and a rear electrode are sequentially stacked are disposed opposite to each other. 상기 2개의 태양전지들 사이에 고분자 절연층을 포함하는 것을 특징으로 하는 양면 박막실리콘 태양전지 모듈.A double-sided thin film silicon solar cell module, characterized in that it comprises a polymer insulating layer between the two solar cells. 제1항에 있어서, 상기 광흡수층은 비정질 실리콘, 마이크로 실리콘, 탄뎀형 실리콘, 실리콘게르마늄으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 양면 박막실리콘 태양전지 모듈.The double-sided thin film silicon solar cell module of claim 1, wherein the light absorption layer comprises any one selected from the group consisting of amorphous silicon, micro silicon, tandem silicon, and silicon germanium. 제1항에 있어서, 상기 고분자 절연층의 두께는 0.4~3 mm인 것을 특징으로 하는 양면 박막실리콘 태양전지 모듈.The double-sided thin film silicon solar cell module according to claim 1, wherein the polymer insulating layer has a thickness of 0.4 to 3 mm. 제1항에 있어서, 상기 고분자 절연층은 에틸비닐아세테이트(EVA) 또는 폴리부틸알(PVB) 쉬트로 이루어진 것을 특징으로 하는 양면 박막실리콘 태양전지 모듈.The double-sided thin film silicon solar cell module according to claim 1, wherein the polymer insulating layer is made of ethyl vinyl acetate (EVA) or polybutylal (PVB) sheet. 제1항에 있어서, 상기 2개의 태양전지 중 어느 하나는 다른 하나의 태양전지보다 후면 반사층을 두껍게 형성하고 후면 전극을 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 양면 박막실리콘 태양전지 모듈(맞는지요?).The double-sided thin film silicon solar cell module of claim 1, wherein any one of the two solar cells forms a thicker back reflective layer than the other solar cell and does not include a rear electrode.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN111029428A (en) * 2019-12-20 2020-04-17 佛山职业技术学院 Double-sided double-glass photovoltaic assembly
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