KR20120007007A - 태양 전지 모듈 - Google Patents
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Abstract
제1 실시 형태에 따른 태양 전지 모듈(100)에서, 접착재(30)는, 태양 전지(10)의 수광면으로부터 배선재(20)의 측면(20S)에 걸쳐 형성된 제1 접착 부분(30A)을 갖는다.
Description
본 발명은, 배선재가 접속되는 태양 전지 및 태양 전지를 구비하는 태양 전지 모듈에 관한 것이다.
태양 전지는, 깨끗하며 무진장으로 공급되는 태양광 에너지를 직접 전기 에너지로 변환할 수 있기 때문에, 새로운 에너지원으로서 기대되고 있다.
일반적으로, 태양 전지 1장당의 출력은 수W 정도이다. 따라서, 가옥이나 빌딩 등의 전원으로서 태양 전지를 이용하는 경우에는, 복수의 태양 전지를 배선재에 의해 서로 접속함으로써 출력을 높인 태양 전지 모듈이 이용된다.
통상적으로, 태양 전지는, 캐리어를 집전하는 복수개의 세선 전극과 배선재를 접속하기 위한 접속용 전극을 구비한다. 배선재는, 접속용 전극 상에 납땜된다. 세선 전극 및 접속용 전극은, 열 경화형 혹은 소결형의 도전성 페이스트에 의해 형성된다.
여기서, 땜납보다도 낮은 온도에서 접착 가능한 수지 접착재를 이용하여 배선재를 접속용 전극 상에 접착하는 방법이 제안되어 있다(특허 문헌 1 참조). 이 방법에 따르면, 접속 시에서의 배선재의 팽창ㆍ수축을 작게 할 수 있으므로, 태양 전지의 휨을 억제할 수 있다.
그러나, 배선재는, 태양 전지 모듈의 통상의 사용 환경에서도 팽창ㆍ수축을 반복한다. 이 때문에, 배선재의 신축에 의해 배선재와 태양 전지의 밀착성이 저하되므로, 배선재와 태양 전지의 접속 저항이 증대된다. 그 결과, 태양 전지의 특성이 저하될 우려가 있었다.
본 발명은, 상술한 상황을 감안하여 이루어진 것으로, 태양 전지 모듈의 특성 저하를 억제 가능한 태양 전지 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 특징에 따른 태양 전지 모듈은, 태양 전지와, 상기 태양 전지의 주면 상에 접착재에 의해 접속되는 배선재를 구비하는 태양 전지 모듈로서, 상기 접착재는, 상기 주면으로부터 상기 배선재의 측면에 걸쳐 형성된 제1 접착 부분을 갖는 것을 요지로 한다.
본 발명의 특징에 따른 태양 전지 모듈에 있어서, 상기 접착재는, 상기 주면으로부터 상기 측면에 걸쳐 각각 형성되며, 상기 제1 접착 부분을 포함하는 복수의 제1 접착 부분을 갖고 있고, 상기 복수의 제1 접착 부분은, 상기 배선재의 길이 방향에서 분산되어 있어도 된다.
본 발명의 특징에 따른 태양 전지 모듈에 있어서, 상기 접착재는, 상기 태양 전지와 상기 배선재 사이에 형성되어 있어도 된다.
본 발명의 특징에 따른 태양 전지 모듈에 있어서, 상기 제1 부분과 상기 제2 부분은, 일체적으로 형성되어 있어도 된다.
본 발명의 특징에 따른 태양 전지 모듈에 있어서, 상기 태양 전지는, 상기 주면 중 상기 배선재의 근방에서, 상기 제1 접착 부분을 저장하기 위한 저장부를 갖고 있어도 된다.
본 발명의 특징에 따른 태양 전지 모듈에 있어서, 상기 태양 전지는, 상기 주면 중 상기 배선재의 근방에서, 상기 접착재를 저장하기 위해서 각각 형성되며, 상기 저장부를 포함하는 복수의 저장부를 갖고 있고, 상기 복수의 저장부는, 상기 배선재의 길이 방향에서 분산되어 있어도 된다.
본 발명의 특징에 따른 태양 전지 모듈에 있어서, 상기 태양 전지는, 상기 주면 상에 형성된 전극을 갖고, 상기 저장부는, 상기 전극에 의해 형성되어 있어도 된다.
본 발명의 특징에 따른 태양 전지 모듈에 있어서, 상기 전극은, 상기 주면 상에서, 상기 길이 방향과 교차하는 방향으로 형성되며, 상기 길이 방향을 따라서 병렬로 배치된 복수의 세선 전극과, 상기 복수의 세선 전극 중 적어도 하나의 세선 전극과 교차하는 교차 전극을 포함하고, 상기 저장부는, 적어도 상기 교차 전극에 의해 형성되어 있어도 된다.
본 발명의 특징에 따른 태양 전지 모듈에 있어서, 상기 저장부는, 상기 주면 상에서, 상기 교차 전극과 상기 배선재에 의해 둘러싸인 영역에 대응하고 있어도 된다.
본 발명의 특징에 따른 태양 전지 모듈에 있어서, 상기 교차 전극의 높이는, 상기 복수의 세선 전극 중 상기 교차 전극과 교차하는 세선 전극의 높이보다도 커도 된다.
본 발명의 특징에 따른 태양 전지 모듈에 있어서, 상기 교차 전극은, 상기 주면의 평면에서 보아 상기 배선재에 의해 피복되는 피복부와, 상기 주면의 평면에서 보아 상기 배선재로부터 노출되는 노출부를 포함하고, 상기 피복부의 높이는, 상기 노출부의 높이보다도 작아도 된다.
본 발명의 특징에 따른 태양 전지 모듈에 있어서, 상기 교차 전극은, 상기 복수의 세선 전극 중 하나의 세선 전극과 교차하는 교차 부분과, 상기 교차 부분으로부터 연장되는 연장 부분을 포함하고, 상기 교차 부분의 선폭은, 상기 연장 부분의 선폭보다도 커도 된다.
본 발명의 특징에 따른 태양 전지 모듈에 있어서, 상기 전극은, 상기 복수의 세선 전극 중 적어도 하나의 세선 전극과 각각 교차하고, 상기 교차 전극을 포함하는 복수의 교차 전극을 갖고, 상기 복수의 교차 전극 각각은, 상기 길이 방향을 따라서 형성되어 있어도 된다.
본 발명의 특징에 따른 태양 전지 모듈에 있어서, 상기 교차 전극의 선폭은, 상기 복수의 세선 전극 중 상기 교차 전극과 교차하는 세선 전극의 선폭보다도 커도 된다.
본 발명의 특징에 따른 태양 전지 모듈에 있어서, 상기 접착재는, 수지 접착재이어도 된다.
본 발명의 특징에 따른 태양 전지 모듈에 있어서, 상기 접착재는, 수지와 도전재를 포함하고, 상기 제1 접착 부분의 높이는, 상기 도전재의 높이보다 커도 된다.
본 발명의 특징에 따른 태양 전지 모듈에 있어서, 상기 접착재는, 수지와 도전재를 포함하고, 상기 수지는, 상기 주면과 상기 측면에 연결되어 있어도 된다.
본 발명의 특징에 따른 태양 전지 모듈은, 태양 전지와, 상기 태양 전지의 주면 상에서, 소정의 간격으로 배열된 복수의 세선 전극과, 상기 복수의 세선 전극의 배열 방향을 따라서 배치된 배선재와, 상기 배선재를 상기 주면에 접착하는 접착재를 구비하는 태양 전지 모듈로서, 상기 배열 방향을 따라서 지그재그 형상으로 형성된 교차 전극을 갖고, 상기 교차 전극은, 상기 배선재로부터 노출되는 노출부를 갖고, 상기 접착재는, 상기 배선재의 측면을 상기 주면에 접착하고 있고, 상기 접착재는, 평면에서 보아, 상기 교차 전극과 상기 배선재에 의해 둘러싸이는 영역에 형성되는 것을 요지로 한다.
본 발명의 특징에 따른 태양 전지 모듈에 있어서, 접착재는, 수지 접착재이어도 된다.
본 발명의 특징에 따른 태양 전지 모듈에 있어서, 상기 접착재는, 수지와 도전재를 포함하고 있어도 된다.
본 발명의 특징에 따른 태양 전지 모듈에 있어서, 상기 접착재 중 상기 측면을 상기 주면에 접착하는 부분의 높이는, 상기 도전재의 높이보다도 커도 된다.
본 발명에 따르면, 특성 저하를 억제 가능한 태양 전지 모듈을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 태양 전지 모듈(100)의 측면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 태양 전지 스트링(1)을 수광면측으로부터 본 확대 평면도이다.
도 3은 도 2의 부분 확대도이다.
도 4는 도 3의 A-A선에서의 단면도이다.
도 5는 도 3의 B-B선에서의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 태양 전지 스트링(1)을 수광면측으로부터 본 확대 평면도이다.
도 7은 본 발명의 실시 형태에 따른 태양 전지(10)의 평면도이다.
도 8은 본 발명의 실시 형태에 따른 태양 전지 스트링(1)의 평면도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 태양 전지 스트링을 수광면측으로부터 본 부분 확대 평면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 태양 전지 스트링(1)을 수광면측으로부터 본 확대 평면도이다.
도 3은 도 2의 부분 확대도이다.
도 4는 도 3의 A-A선에서의 단면도이다.
도 5는 도 3의 B-B선에서의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 태양 전지 스트링(1)을 수광면측으로부터 본 확대 평면도이다.
도 7은 본 발명의 실시 형태에 따른 태양 전지(10)의 평면도이다.
도 8은 본 발명의 실시 형태에 따른 태양 전지 스트링(1)의 평면도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 태양 전지 스트링을 수광면측으로부터 본 부분 확대 평면도이다.
다음으로, 도면을 이용하여, 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명한다. 이하의 도면의 기재에서, 동일 또는 유사한 부분에는, 동일 또는 유사한 부호를 붙이고 있다. 도면은 모식적인 것이며, 각 치수의 비율 등은 현실의 것과는 다른 것에 유의해야 한다. 따라서, 구체적인 치수 등은 이하의 설명을 참작하여 판단해야 할 것이다. 도면 상호간에서도 서로의 치수의 관계나 비율이 다른 부분이 포함되어 있는 것은 물론이다.
[제1 실시 형태]
(태양 전지 모듈의 개략 구성)
본 발명의 실시 형태에 따른 태양 전지 모듈(100)의 개략 구성에 대하여, 도 1을 참조하면서 설명한다. 도 1은 본 실시 형태에 따른 태양 전지 모듈(100)의 측면도이다.
태양 전지 모듈(100)은, 태양 전지 스트링(1), 수광면측 보호재(2), 이면측 보호재(3) 및 밀봉재(4)를 구비한다. 태양 전지 모듈(100)은, 수광면측 보호재(2)와 이면측 보호재(3) 사이에, 태양 전지 스트링(1)을 밀봉함으로써 구성된다.
태양 전지 스트링(1)은, 복수의 태양 전지(10)와, 배선재(20)와, 접착재(30)를 구비한다. 태양 전지 스트링(1)의 구성에 대해서는 후술한다.
복수의 태양 전지(10)는, 배열 방향을 따라서 배열되어 있다. 복수의 태양 전지(10) 각각은, 태양광이 입사하는 수광면과, 수광면의 반대측에 설치되는 이면을 갖는다. 수광면과 이면은, 복수의 태양 전지(10) 각각의 주면이다. 복수의 태양 전지(10) 각각의 수광면 상 및 이면 상에는 전극이 형성된다.
배선재(20)는, 복수의 태양 전지(10)를 서로 전기적으로 접속하기 위한 배선재이다. 구체적으로는, 배선재(20)의 일단부는, 하나의 태양 전지(10)의 수광면 상에서 배열 방향을 따라서 배치되고, 배선재(20)의 타단부는, 다른 태양 전지(10)의 이면 상에서 배열 방향을 따라서 배치된다. 따라서, 배선재(20)의 길이 방향은, 배열 방향과 일치한다. 배선재(20)는, 접착재(30)에 의해 태양 전지(10)의 주면 상에 접속된다. 배선재(20)는, 박판 형상 또는 연선(stranded wire) 형상의 구리, 은, 금, 주석, 니켈, 알루미늄, 혹은 이들 합금 등의 전기 저항이 낮은 재료에 의해 구성되는 것이 바람직하다. 또한, 배선재(20)의 표면은, 납 프리 땜납(예를 들면, SnAg3.0Cu0.5) 등의 도전성 재료에 의해 피복되어 있어도 된다.
접착재(30)는, 태양 전지(10)의 주면(수광면 및 이면)과 배선재(20) 사이에 형성된다. 접착재(30)로서는, 통상 사용되는 땜납 이외에, 수지 접착재를 이용할 수 있다. 접착재(30)로서 수지 접착재를 이용하는 경우에는, 예를 들면, 아크릴 수지, 유연성이 높은 폴리우레탄계 등의 열 경화성 수지 접착재 외에, 에폭시 수지, 아크릴 수지, 혹은 우레탄 수지에 경화제를 혼합시킨 2액 반응계 접착재 등을 이용할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에 있어서, 접착재(30)는, 태양 전지(10)와 배선재(20) 사이로부터 비어져 나오는 것에 유의해야 한다.
또한, 접착재(30)로서 수지 접착재를 이용하는 경우에는, 니켈이나 금 코팅한 니켈 등의 입자 형상의 도전재(도시 생략)를 포함하고 있어도 된다. 이와 같은 도전재를 포함하는 수지 접착재는, 예를 들면, 이방성 도전 접착재이다. 또한, 도전재의 함유량은, 수지 접착재의 경화 후에 도전재가 두께 방향으로 수개 배열될 정도의 양인 것이 바람직하다. 이에 의해, 두께 방향에서의 전기 저항을 작게 할 수 있다.
접착재(30)로서 절연성의 수지 접착재를 이용하는 경우에는, 배선재(20)의 표면을 태양 전지(10)의 전극의 표면에 직접 접착시킴으로써, 배선재(20)와 태양 전지(10)가 전기적으로 접속된다. 또한, 접착재(30)로서 도전재를 포함하는 수지 접착재를 이용하는 경우에는, 도전재를 통하여, 배선재(20)와 태양 전지(10)가 전기적으로 접속된다. 또한, 이 경우에도, 배선재(20)의 표면을 태양 전지(10)의 전극의 표면에 직접 접착시켜도 된다.
수광면측 보호재(2)는, 복수의 태양 전지(10) 각각의 수광면측에 배치되어 있어, 태양 전지 모듈(100)의 표면을 보호한다. 수광면측 보호재(2)로서는, 투광성 및 차수성을 갖는 글래스, 투광성 플라스틱 등을 이용할 수 있다.
이면측 보호재(3)는, 복수의 태양 전지(10) 각각의 이면측에 배치되어 있어, 태양 전지 모듈(100)의 배면을 보호한다. 이면측 보호재(3)로서는, PET(Polyethylene Terephthalate) 등의 수지 필름, Al박을 수지 필름 사이에 샌드위치한 구조를 갖는 적층 필름 등을 이용할 수 있다.
밀봉재(4)는, 수광면측 보호재(2)와 이면측 보호재(3) 사이에서 태양 전지 스트링(1)을 밀봉한다. 밀봉재(4)로서는, EVA, EEA, PVB, 실리콘, 우레탄, 아크릴, 에폭시 등의 투광성의 수지를 이용할 수 있다.
또한, 이상과 같은 구성을 갖는 태양 전지 모듈(100)의 외주에는, Al 프레임 등을 설치할 수 있다.
(태양 전지 스트링의 구성)
다음으로, 제1 실시 형태에 따른 태양 전지 스트링(1)의 구성에 대하여, 도면을 참조하면서 설명한다. 도 2는 제1 실시 형태에 따른 태양 전지 스트링(1)을 수광면측으로부터 본 확대 평면도이다. 도 3은 도 2의 부분 확대도이다.
태양 전지 스트링(1)은, 도 2에 도시한 바와 같이, 태양 전지(10)의 수광면 상에 배치된 배선재(20)를 구비한다. 접착재(30) 중 태양 전지(10)와 배선재(20) 사이로부터 비어져 나온 부분은, 태양 전지(10)의 수광면 상에 노출되어 있다.
태양 전지(10)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 광전 변환부(11)와, 복수의 세선 전극(12)과, 교차 전극(13)을 갖는다.
광전 변환부(11)는, 수광에 의해 광 생성 캐리어를 생성한다. 광 생성 캐리어란, 한 쌍의 정공과 전자를 말한다. 광전 변환부(11)는, 예를 들면, 내부에 n형 영역과 p형 영역을 갖고 있고, n형 영역과 p형 영역의 계면에서 캐리어 분리용의 반도체 접합이 형성된다. 광전 변환부(11)는, 단결정 Si, 다결정 Si 등의 결정계 반도체 재료, GaAs, InP 등의 화합물 반도체 재료 등에 의해 구성되는 반도체 기판을 이용하여 형성할 수 있다. 또한, 광전 변환부(11)는, 단결정 실리콘 기판과 비정질 실리콘층 사이에 진성의 비정질 실리콘층을 끼움으로써 헤테로 결합 계면의 특성을 개선한 구조, 소위 「HIT」(등록상표, 산요덴끼가부시끼가이샤) 구조를 갖고 있어도 된다.
복수의 세선 전극(12)은, 광전 변환부(11)로부터 캐리어를 수집하는 전극이다. 복수의 세선 전극(12) 각각은, 수광면 상에서, 배열 방향에 대략 직교하는 직교 방향을 따라서 라인 형상으로 형성된다. 또한, 복수의 세선 전극(12)은, 배열 방향을 따라서 소정의 간격으로 병렬로 배열된다. 따라서, 본 실시 형태에서, 복수의 세선 전극(12)이 병렬로 배열되는 배열 방향은, 복수의 태양 전지(10)가 직렬로 배열되는 배열 방향과 일치한다.
교차 전극(13)은, 수광면 상에서, 복수의 세선 전극(12)과 교차한다. 교차 전극(13)은, 복수의 세선 전극(12)으로부터 캐리어를 수집하는 전극이다. 본 실시 형태에서, 교차 전극(13)은, 도 2에 도시한 바와 같이, 배열 방향을 따라서 지그재그 형상으로 형성된다. 교차 전극(13) 상에는 배선재(20)가 배치된다. 도시하지 않지만, 교차 전극(13)의 중심선은, 배선재(20)의 중심선과 대략 일치한다.
여기서, 도 3에 도시한 바와 같이, 교차 전극(13)의 선폭 αW는, 교차 전극(13)과 교차하는 세선 전극(12)의 선폭 βW보다도 크다. 이에 의해, 교차 전극(13)에 의한 저항 손실을 작게 할 수 있다. 또한, 교차 전극(13)의 선폭 αW는, 배선재(20)의 선폭보다도 작다. 이에 의해, 교차 전극(13)과 광전 변환부(11)의 선팽창 계수의 상위에 기인하여, 교차 전극(13)을 형성할 때에 가해지는 열에 의해 광전 변환부(11)에 휨 등이 생기는 것을 억제할 수 있다.
또한, 도 3에 도시한 바와 같이, 태양 전지(10)는, 복수의 저장부 R을 갖는다. 복수의 저장부 R 각각은, 접착재(30)를 저장하기 위한 영역이다. 복수의 저장부 R 각각은, 수광면 상에서, 교차 전극(13)과 배선재(20)에 의해 둘러싸인 영역이다. 따라서, 복수의 저장부 R은, 태양 전지(10)의 수광면 중 배선재(20)의 근방에 형성된다. 본 실시 형태에서, 복수의 저장부 R은, 직교 방향(즉, 배선재(20)의 폭 방향) 양측에 형성된다. 또한, 복수의 저장부 R은, 배열 방향(즉, 배선재(20)의 길이 방향)에서 분산되어 형성되어 있다.
또한, 본 실시 형태에서, 복수의 저장부 R 각각의 평면 형상은 삼각형이지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 복수의 저장부 R 각각의 평면 형상은 사다리꼴 형상이나 반원 형상 등이어도 된다.
도 4는 도 3의 A-A선에서의 단면도이다. 도 4에 도시한 바와 같이, 접착재(30)는, 제1 접착 부분(30A)과 제2 접착 부분(30B)을 갖는다.
제1 접착 부분(30A)은, 태양 전지(10)의 수광면으로부터 배선재(20)의 측면(20S)에 걸쳐 형성되어 있다. 제1 접착 부분(30A)은, 복수의 저장부 R의 각각에 저장되어 있다. 상술한 대로, 복수의 저장부 R은 배선재(20)의 길이 방향에서 분산되어 있으므로, 복수의 제1 접착 부분(30A)이, 태양 전지(10)의 수광면 상에 길이 방향에서 분산되어 배치된다.
이와 같은 제1 접착 부분(30A)은, 배선재(20)를 태양 전지(10)에 눌렀을 때에 양자간으로부터 비어져 나온 접착재(30)가 교차 전극(13)에 의해 막아짐으로써 형성된다. 그 때문에, 접착재(30)의 부피는, 저장부 R에서, 배선재(20)의 측면(20S)에 도달할 때까지 높아진다. 이에 의해, 제1 접착 부분(30A)은, 태양 전지(10)의 주면으로부터 배선재(20)의 측면(20S)에 걸쳐 형성된다. 그 때문에, 배선재(20)의 접착 강도를 크게 할 수 있다.
또한, 제2 접착 부분(30B)은, 배선재(20)와 태양 전지(10) 사이에 형성된다. 제1 접착 부분(30A)과 제2 접착 부분(30B)은, 일체적으로 형성되어 있다. 그 때문에, 제조 공정을 증가시키지 않고, 접착재(30)를 배선재(20)의 측면(20S)에 용이하게 접착할 수 있다.
또한, 도 4에 도시한 바와 같이, 수광면에 수직한 방향인 수직 방향에서, 제1 접착 부분(30A)의 높이 h1은, 제2 접착 부분(30B)의 높이 h2보다도 크다. 그 때문에, 접착재(30)가 배선재(20)의 측면(20S)에 접착하는 면적을 크게 할 수 있으므로, 배선재(20)의 접착 강도를 크게 할 수 있다.
또한, 접착재(30)로서, 도전재(도시 생략)를 포함하는 수지를 이용하는 경우에는, 도전재의 일부는, 배선재(20)의 표면과 세선 전극(12)의 표면에 직접 접촉한다. 따라서, 제1 접착 부분(30A)의 높이 h1을, 도전재의 높이보다 크게 함으로써, 제1 접착 부분(30A)이 배선재(20)의 측면(20S)에 접착하는 면적을 크게 할 수 있다. 그 결과, 배선재(20)의 접착 강도를 크게 할 수 있다.
도 5는 도 3의 B-B선에서의 단면도이다. 도 5에 도시한 바와 같이, 교차 전극(13)은, 태양 전지(10)를 수광면측으로부터 본 경우에, 배선재(20)에 의해 피복되는 피복부(13A)와, 배선재(20)로부터 노출되는 노출부(13B)를 갖는다.
여기서, 수직 방향에서, 피복부(13A)의 높이 αTA는, 노출부(13B)의 높이 αTB보다도 작다. 또한, 수직 방향에서, 노출부(13B)의 높이 αTB는, 교차 전극(13)과 교차하는 세선 전극(12)의 높이 βT보다도 크다.
단, 피복부(13A)의 높이 αTA, 노출부(13B)의 높이 αTB 및 세선 전극(12)의 높이 βT 각각은, 대략 동등해도 된다.
또한, 도시하지 않지만, 태양 전지(10)의 이면측에서도, 도 2와 마찬가지로, 복수의 세선 전극과 교차 전극이 형성되어 있는 것에 유의해야 한다. 단, 본 발명은, 태양 전지(10)의 이면측에서의 전극 패턴을 한정하는 것은 아니다. 예를 들면, 태양 전지(10)의 이면 상에는, 수광면 상에 형성된 복수의 세선 전극(12)보다도 많은 세선 전극이 형성되어 있어도 되고, 또한, 복수의 세선 전극 대신에 전체면 전극이 형성되어 있어도 된다.
(태양 전지 모듈의 제조 방법)
다음으로, 본 실시 형태에 따른 태양 전지 모듈(100)의 제조 방법에 대하여 설명한다.
(1) 태양 전지 형성 공정
우선, 광전 변환부(11)를 준비한다.
다음으로, 스크린 인쇄법, 오프셋 인쇄법 등의 인쇄법을 이용하여, 에폭시계 열 경화형의 은 페이스트 등의 도전성 페이스트를 광전 변환부(11)의 수광면 상에 인쇄한다. 이때의 인쇄 패턴은, 예를 들면, 도 2에 도시한 전극 패턴이다. 또한, 도전성 페이스트를 국소적으로 덧칠함으로써, 교차 전극(13)의 노출 부분(13B)의 높이를 크게 할 수 있다.
다음으로, 스크린 인쇄법, 오프셋 인쇄법 등의 인쇄법을 이용하여, 에폭시계 열 경화형의 은 페이스트 등의 도전성 페이스트를 광전 변환부(11)의 이면 상에 인쇄한다. 이때의 인쇄 패턴은, 예를 들면, 도 2에 도시한 전극 패턴이지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
다음으로, 인쇄된 도전성 페이스트를 소정 조건에서 건조시킴으로써, 복수의 세선 전극(12)과 교차 전극(13)을 형성한다. 이에 의해, 태양 전지(10)가 제작된다.
(2) 태양 전지 스트링 형성 공정
다음으로, 복수의 태양 전지(10)를 배열 방향을 따라서 배열함과 함께, 배선재(20)에 의해 복수의 태양 전지(10)를 서로 접속한다.
구체적으로는, 우선, 태양 전지(10)의 수광면 상에, 테이프 형상 혹은 페이스트 형상의 이방성 도전 접착재로 이루어지는 접착재(30)를 통하여 하나의 배선재(20)를 배치함과 함께, 태양 전지(10)의 이면 상에, 마찬가지의 접착재(30)를 통하여 다른 배선재(20)를 배치한다. 다음으로, 하나의 배선재(20)를 수광면측으로 누르면서 가열함과 함께, 다른 배선재(20)를 이면측으로 누르면서 가열한다. 이에 의해, 연화된 접착재(30)의 일부가, 태양 전지(10)와 배선재(20) 사이로부터 비어져 나옴과 함께, 복수의 저장부 R 각각의 내부에 저장된다. 그 후, 접착재(30)를 다시 가열함으로써, 접착재(30)가 경화되어, 하나의 배선재(20) 및 다른 배선재(20)의 각각은 태양 전지(10)에 접착된다. 또한, 하나의 배선재(20) 및 다른 배선재(20)의 접속은, 동시에 행해져도 되고, 각각 따로 행해져도 된다.
(3) 모듈화 공정
다음으로, 글래스 기판(수광면측 보호재(2)) 상에, EVA(밀봉재(4)) 시트, 태양 전지 스트링(1), EVA(밀봉재(4)) 시트 및 PET 시트(이면측 보호재(3))를 순차적으로 적층하여 적층체로 한다.
다음으로, 상기 적층체를 소정 조건에서 가열함으로써, EVA를 경화시킨다.
이상에 의해, 태양 전지 모듈(100)이 제작된다. 또한, 태양 전지 모듈(100)에는, 단자 박스나 Al 프레임 등을 설치할 수 있다.
(작용 및 효과)
제1 실시 형태에 따른 태양 전지 모듈(100)에서, 접착재(30)는, 태양 전지(10)의 수광면으로부터 배선재(20)의 측면(20S)에 걸쳐 형성된 제1 접착 부분(30A)을 갖는다.
따라서, 배선재(20)의 접착 강도를 크게 할 수 있으므로, 배선재(20)와 태양 전지(10)의 밀착성을 유지할 수 있다. 그 결과, 태양 전지 모듈(100)의 특성이 저하되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 복수의 제1 접착 부분(30A)은, 배선재(20)의 길이 방향에서 분산되어 있다. 여기서, 배선재(20)의 측면(20S) 전체를 접착재(30)에 의해 태양 전지(10)에 접착한 경우, 배선재의 신축력 모두가 태양 전지(10)에 전달되므로, 접착재(30)나 태양 전지(10)가 파괴될 우려가 있다. 본 실시 형태에서는, 상술한 대로, 복수의 제1 접착 부분(30A)이 분산되어 있으므로, 배선재(20)의 신축력 모두가 태양 전지(10)에 전달되는 것을 회피할 수 있다. 그 결과, 접착재(30)나 태양 전지(10)의 손상을 저감할 수 있으므로, 태양 전지 모듈(100)의 특성이 저하되는 것을 더욱 억제할 수 있다.
또한, 제1 실시 형태에서, 교차 전극(13)의 높이 αTB는, 교차 전극(13)과 교차하는 세선 전극(12)의 높이 βT보다도 크다. 따라서, 접착재(30) 중 배선재(20)와 태양 전지(10) 사이로부터 비어져 나온 부분을 배선재(20)측으로 효과적으로 되밀수 있다.
또한, 제1 실시 형태에 따른 교차 전극(13)에서, 피복부(13A)의 높이 αTA는, 노출부(13B)의 높이 αTB보다도 작다. 이와 같이, 피복부(13A)의 높이 αTA를 작게 함으로써, 배선재(20)와 태양 전지(10)의 간격을 작게 할 수 있으므로, 배선재(20)와 태양 전지(10) 사이로부터 접착재(30)를 비어져 나오게 하기 쉽게 할 수 있다. 또한, 노출부(13B)의 높이 αTB를 높게 함으로써, 교차 전극(13)의 전기 저항을 저감할 수 있다.
[제2 실시 형태]
이하에서, 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 태양 전지 스트링(1)에 대하여, 도면을 참조하면서 설명한다. 도 6은 제2 실시 형태에 따른 태양 전지 스트링(1)을 수광면측으로부터 본 확대 평면도이다.
도 6에 도시한 바와 같이, 교차 전극(13)은, 복수의 세선 전극(12) 중 하나의 세선 전극(12)과 교차하는 부분인 교차 부분(13a)과, 교차 부분(13a)으로부터 연장되는 연장 부분(13b)을 갖는다. 교차 부분(13a)의 선폭 αW1은, 연장 부분(13b)의 선폭 αW2보다도 크다. 즉, 교차 전극(13)은, 복수의 세선 전극(12) 각각과 교차하는 부분에서, 선폭이 넓어지도록 형성되어 있다.
또한, 도 6에서는, 교차 전극(13)의 굴곡 부분에 교차 부분(13a)이 형성되어 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 교차 전극(13)의 직선 부분과 세선 전극(12)이 교차하고 있는 경우에는, 교차 부분(13a)은, 교차 전극(13)의 직선 부분에 형성된다.
또한, 도 6에서는, 교차 전극(13) 중 노출부(13B)(도 6에서 도시 생략)에 교차 부분(13a)이 형성되어 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 교차 부분(13a)은, 교차 전극(13) 중 피복부(13A)에 형성되어 있어도 된다.
(작용 및 효과)
제2 실시 형태에 따른 교차 전극(13)에서, 교차 부분(13a)의 선폭 αW1은, 연장 부분(13b)의 선폭 αW2보다도 크다.
이와 같이, 교차 부분(13a)의 선폭 αW1이 넓게 형성됨으로써, 교차 전극(13)과 세선 전극(12)의 접속 강도를 향상시킬 수 있다. 따라서, 태양 전지 모듈(100)의 사용 환경에서의 배선재(20)의 신축에 수반하여, 교차 전극(13)과 세선 전극(12)이 절단되는 것을 억제할 수 있다. 또한, 연장 부분(13b)의 선폭 αW2를 좁게 함으로써, 태양 전지(10)의 수광 면적이 저하되는 것을 억제할 수 있다. 그 결과, 태양 전지 모듈(100)의 특성이 저하되는 것을 억제할 수 있다.
(그 밖의 실시 형태)
본 발명은 상기의 실시 형태에 의해 기재하였지만, 이 개시의 일부를 이루는 논술 및 도면은 본 발명을 한정하는 것이라고 이해해서는 안된다. 이 개시로부터 당업자에게는 다양한 대체 실시 형태, 실시예 및 운용 기술이 명백하게 될 것이다.
예를 들면, 상기 실시 형태에서, 교차 전극(13)은, 수광면 상에서, 배열 방향을 따라서 지그재그 형상으로 형성되는 것으로 하였지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 교차 전극(13)은, 피복부(13A)와 노출부(13B)를 갖는 것으로 하였지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 도 7에 도시한 바와 같이, 태양 전지(10)는, 복수의 교차 전극(13)을 갖고 있어도 된다. 도 7에 도시한 복수의 교차 전극(13) 각각은, 상기 실시 형태에 따른 노출부(13B)에 대응한다. 복수의 교차 전극(13) 각각은, 수광면 중 배선재(20)가 배치되는 영역 S의 외측으로 돌출되는 영역인 돌출 영역 T를 형성한다. 이와 같은 태양 전지(10)를 이용하여 태양 전지 스트링(1)을 제작한 경우라도, 도 8에 도시한 바와 같이, 돌출 영역 T에 대응하여 형성되는 저장부 R에 접착재(30)를 저장할 수 있다. 또한, 도 7에서는, 태양 전지(10)는, 복수의 교차 전극(13)을 갖는 케이스를 도시하고 있지만, 태양 전지(10)는, 도 7에 도시한 교차 전극(13)을 적어도 1개 갖고 있으면 된다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 태양 전지(10)는, 저장부 R을 갖고 있었지만, 반드시 그럴 필요는 없다. 도 9에 도시한 바와 같이, 태양 전지(1)는, 저장부 R을 갖고 있지 않아도 된다. 도 9는 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 태양 전지 스트링을 수광면측으로부터 본 부분 확대 평면도이다. 비어져 나온 접착재(30)의 직교 방향 단부는, 주면측으로부터의 평면에서 보아, 교차 부분(13a)과 간격을 두고 있다. 즉, 접착재(30)의 직교 방향 단부는, 상기 평면에서 보아, 교차 부분(13a)과 접하고 있지 않다. 따라서, 상기 평면에서 보아, 교차 전극(13)과 배선재(20)에 의해 둘러싸인 영역에, 태양 전지(10)의 주면이 노출되어 있다. 이와 같은 경우라도, 태양 전지(10)와 배선재(20) 사이로부터 비어져 나온 접착재(30)는, 제1 접착 부분(30A)을 갖고 있으면, 상술한 실시 형태와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 또한, 접착제의 사용량을 억제할 수 있기 때문에, 비용의 저하로 이어진다.
또한, 태양 전지(1)는, 저장부 R을 갖고 있지 않은 경우라도, 접착재(30)는, 제2 접착 부분(30B)을 갖고 있어도 된다. 배선재(20)의 직교 방향 양측에서, 세선 전극(12)은, 접착재(30)로 피복되어 있지 않지만, 접착재(30)로 피복되어 있어도 된다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 복수의 세선 전극(12) 및 교차 전극(13)이 태양 전지(10)의 수광면 상에 형성되는 경우에 대하여 주로 설명하였지만, 복수의 세선 전극(12) 및 교차 전극(13)은, 태양 전지(10)의 이면 상에 형성되어 있어도 된다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 복수의 세선 전극(12) 각각은, 배열 방향(배선재(20)의 길이 방향)과 대략 직교하는 직교 방향을 따라서 형성되는 것으로 하였지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 복수의 세선 전극(12) 각각은, 배열 방향(배선재(20)의 길이 방향)과 교차하는 방향을 따라서 형성되어 있으면 된다.
또한, 상기 실시 형태에서는 특별히 접촉하고 있지 않지만, 복수의 세선 전극(12) 및 교차 전극(13) 각각은, 배선재(20)에 박혀 있어도 되고, 또한, 배선재(20)에 박혀 있지 않아도 된다. 복수의 세선 전극(12) 및 교차 전극(13) 각각이 배선재(20)에 박혀 있는 경우에는, 접착재(30)는, 도전성을 갖고 있지 않아도 된다. 복수의 세선 전극(12) 및 교차 전극(13) 각각이 배선재(20)에 박혀 있지 않은 경우에는, 접착재(30)는, 도전성을 갖고 있는 것이 바람직하다.
이와 같이, 본 발명은 여기서는 기재하고 있지 않은 다양한 실시 형태 등을 포함하는 것은 물론이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 상기의 설명으로부터 타당한 특허 청구 범위에 따른 발명 특정 사항에 의해서만 정해지는 것이다.
실시예
이하, 본 발명에 따른 태양 전지 모듈의 실시예에 대하여 구체적으로 설명하지만, 본 발명은, 하기의 실시예에 나타낸 것에 한정되는 것이 아니라, 그 요지를 변경하지 않는 범위에서, 적절히 변경하여 실시할 수 있는 것이다.
(실시예 1)
우선, 소위 「HIT」(등록상표, 산요덴끼가부시끼가이샤) 구조를 갖는 복수의 광전 변환부(125㎜×125㎜, 200㎛ 두께)를 준비하였다.
다음으로, 복수의 광전 변환부 각각의 수광면 상에, 오프셋 인쇄법에 의해 은 페이스트를 1회 인쇄함으로써, 복수의 세선 전극(선폭 100㎛, 피치 2㎜)과 교차 전극(선폭 120㎛, 직교 방향 폭 2㎜)을 형성하였다. 전극의 형성 패턴은, 도 2에 도시한 패턴으로 하였다. 계속해서, 수광면 상의 도전성 페이스트를 소정의 조건에서 건조시켰다.
다음으로, 복수의 광전 변환부 각각의 이면 상에, 오프셋 인쇄법에 의해 은 페이스트를 1회 인쇄함으로써, 복수의 세선 전극(선폭 100㎛, 피치 1㎜)과 교차 전극(선폭 120㎛, 직교 방향 폭 2㎜)을 형성하였다. 전극의 형성 패턴은, 도 2에 도시한 패턴으로 하였다. 이에 의해, 복수의 태양 전지가 형성되었다. 계속해서, 이면 상의 도전성 페이스트를 소정의 조건에서 건조시켰다.
다음으로, 배선재(선폭 1.5㎜)를 이용하여, 복수의 태양 전지를 서로 접속하였다. 구체적으로는, 각 태양 전지의 수광면 상 및 이면 상에 디스펜서로 도포한 열 경화형 에폭시 수지 상에 배선재를 배치하고, 배선재를 태양 전지에 가열 압착하였다. 이에 의해, 태양 전지 스트링이 형성되었다.
다음으로, 글래스 기판, EVA 시트, 태양 전지 스트링, EVA 시트, PET/알루미늄박/PET 적층 필름을 순차적으로 적층하여 라미네이트하였다.
또한, 실시예 1에서, 교차 전극 중 배선재가 배치되는 영역의 외측에 형성되는 부분(즉, 노출 부분)의 높이는, 50㎛이었다.
(실시예 2)
실시예 2에서는, 교차 전극 중 배선재가 배치되는 영역의 외측에 형성되는 부분(즉, 노출 부분)의 높이를 크게 하였다. 구체적으로는, 교차 전극 중 노출 부분에서, 은 페이스트를 2회 인쇄하였다. 한편, 교차 전극 중 배선재가 배치되는 영역의 내측에 형성되는 부분(즉, 피복 부분)에서는, 상기와 같이, 은 페이스트를 1회만 인쇄하였다. 그 밖의 공정은, 실시예 1과 마찬가지로 하였다.
또한, 실시예 2에서, 노출 부분의 높이는, 65㎛이었다.
(실시예 3)
실시예 3에서는, 교차 전극 중 노출 부분에서, 은 페이스트를 3회 인쇄하였다. 그 밖의 공정은, 실시예 1과 마찬가지로 하였다.
또한, 실시예 3에서, 노출 부분의 높이는, 70㎛이었다.
(실시예 4)
실시예 4에서는, 교차 전극 중 노출 부분에서, 은 페이스트를 4회 인쇄하였다. 그 밖의 공정은, 실시예 1과 마찬가지로 하였다.
또한, 실시예 4에서, 노출 부분의 높이는, 75㎛이었다.
(비교예)
비교예에서는, 교차 전극을 형성하지 않았다. 그 밖의 공정은, 실시예 1과 마찬가지로 하였다.
(배선재의 인장 시험)
실시예 1∼4 및 비교예에 대하여, 배선재를 수직 방향으로 인장하는 인장 시험을 함으로써, 배선재의 접착 강도를 측정하였다.
실시예 1∼4 및 비교예에 따른 배선재의 접착 강도(g)를 아래의 표에 나타낸다.
위의 표에 나타내는 바와 같이, 실시예 1∼4에서는, 비교예에 비해, 접착 강도를 크게 할 수 있었다. 이것은, 교차 전극과 배선재 사이에 형성되는 저장부에 수지 접착재를 저장함으로써, 배선재를 태양 전지에 양호하게 접착할 수 있었기 때문이다.
(온도 사이클 시험)
실시예 1∼4 및 비교예에 대하여, 온도 사이클 시험(JIS C8917) 후에 있어서의 태양 전지 모듈의 출력 저하율을 비교하였다. 온도 사이클 시험에서는, JIS 규격에 준거하여, 고온(90℃)으로부터 저온(-40℃)으로, 또는 저온으로부터 고온으로 온도를 변화시키는 것을 1사이클로 하여 연속 200사이클을 실시하였다. 또한, 태양 전지 모듈에는, AM1.5, 100㎽/㎠의 조건에서 광을 조사하였다.
실시예 1∼4 및 비교예에 따른 태양 전지 모듈의 온도 사이클 시험 후에 있어서의 출력 저하율(％)을 아래의 표에 나타낸다.
위의 표에 나타내는 바와 같이, 실시예 1∼4에서는, 비교예에 비해, 출력 저하율을 작게 억제할 수 있었다. 이것은, 상술한 바와 같이, 배선재를 태양 전지에 양호하게 접착할 수 있었으므로, 배선재의 밀착성을 유지할 수 있었기 때문이다.
이상으로부터, 교차 전극과 배선재에 의해 저장부를 형성함으로써, 배선재의 접착 강도를 향상시킴과 함께, 태양 전지 모듈의 특성 저하를 억제할 수 있는 것이 확인되었다.
또한, 일본 특허 출원 제2009-103160호(2009년 4월 21일 출원)의 전체 내용이, 참조에 의해, 본원 명세서에 포함되어 있다.
이상과 같이, 본 발명에 따른 태양 전지 모듈은, 특성 저하를 억제 가능하기 때문에, 태양 전지 모듈의 제조 분야에서 유용하다.
1 : 태양 전지 스트링
2 : 수광면측 보호재
3 : 이면측 보호재
4 : 밀봉재
10 : 태양 전지
11 : 광전 변환부
12 : 세선 전극
13 : 교차 전극
13A : 피복부
13B : 노출부
13a : 교차 부분
13b : 연장 부분
20 : 배선재
20S : 측면
30 : 접착재
100 : 태양 전지 모듈
R : 저장부
2 : 수광면측 보호재
3 : 이면측 보호재
4 : 밀봉재
10 : 태양 전지
11 : 광전 변환부
12 : 세선 전극
13 : 교차 전극
13A : 피복부
13B : 노출부
13a : 교차 부분
13b : 연장 부분
20 : 배선재
20S : 측면
30 : 접착재
100 : 태양 전지 모듈
R : 저장부
Claims (6)
- 태양 전지와,
상기 태양 전지의 주면 상에 접착재에 의해 접속되는 배선재를 구비하는 태양 전지 모듈로서,
상기 접착재는, 상기 주면으로부터 상기 배선재의 측면에 걸쳐 형성된 제1 접착 부분을 갖는 것을 특징으로 하는 태양 전지 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 접착재는, 상기 주면으로부터 상기 측면에 걸쳐 각각 형성되며, 상기 제1 접착 부분을 포함하는 복수의 제1 접착 부분을 갖고 있고,
상기 복수의 제1 접착 부분은, 상기 배선재의 길이 방향에서 분산되어 있는 것을 특징으로 하는 태양 전지 모듈. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 접착재는, 상기 태양 전지와 상기 배선재 사이에 형성되는 제2 접착 부분을 갖는 것을 특징으로 하는 태양 전지 모듈. - 제3항에 있어서,
상기 제1 부분과 상기 제2 부분은, 일체적으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 태양 전지 모듈. - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 태양 전지는, 상기 주면 중 상기 배선재의 근방에서, 상기 제1 접착 부분을 저장하기 위한 저장부를 갖는 것을 특징으로 하는 태양 전지 모듈. - 제5항에 있어서,
상기 태양 전지는, 상기 주면 중 상기 배선재의 근방에서, 상기 접착재를 저장하기 위하여 각각 설치되며, 상기 저장부를 포함하는 복수의 저장부를 갖고 있고,
상기 복수의 저장부는, 상기 배선재의 길이 방향에서 분산되어 있는 것을 특징으로 하는 태양 전지 모듈.
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