KR20120010251A - 배선 시트, 배선 시트가 부착된 태양 전지 셀, 및 태양 전지 모듈 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 배선 시트(10)는 반도체 기판(21)의 한쪽면측에 제 1 도전형용 전극(24) 및 제 2 도전형용 전극(25)이 배치된 이면 전극형 태양 전지 셀(20)을 전기적으로 접속하기 위한 절연성 기재(11) 상에 설치된 배선 시트로서, 절연성 기재(11) 상의 제 2 방향으로 배열된 셀 배치부(19)의 양단부 중 적어도 한쪽의 단부에 위치하는 셀 배치부(19)와, 그 셀 배치부와 제 1 방향에 있어서 서로 이웃하는 셀 배치부(19)는 제 1 방향에 있어서 한쪽의 셀 배치부의 제 1 도전형용 배선(12)과 다른쪽의 셀 배치부의 제 2 도전형용 배선(13)이 서로 이웃하는 위치가 되도록 배치되어 있고, 상기 한쪽의 셀 배치부(19)와 상기 다른쪽의 셀 배치부(19) 사이에서 도전형이 다른 배선의 조합 중 한쪽이 전기적으로 접속되어 있는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 배선 시트, 배선 시트가 부착된 태양 전지 셀, 및 태양 전지 모듈에 관한 것이다.
복수의 태양 전지 셀을 접속함으로써 태양 전지 패널 등의 태양 전지 모듈을 제조한다. 종래의 태양 전지 모듈은 각 태양 전지 셀에 접속된 인터 커넥터끼리를 접속함으로써 모든 태양 전지 셀을 직렬로 접속한다.
예컨대, 일본 특허 공개 소60-42854호 공보(특허문헌 1)에 복수의 결정계의 태양 전지 셀을 인터 커넥터에 의해 접속한 태양 전지 모듈이 개시되어 있다. 도 16(a)는 태양 전지 패널을 제조할 때의 각 태양 전지 셀을 임시 접착한 상태를 나타내는 모식도이며, 도 16(b)는 도 16(a)의 B-B를 따른 방향의 단면을 모식적으로 나타낸 도면이다. 도 16(a) 및 도 16(b)에 나타내어져 있는 바와 같이, 각 태양 전지 셀(54)은 인터 커넥터(53)에 의해 한쪽의 태양 전지 셀의 표면과 다른쪽의 태양 전지 셀의 이면을 접속한 후에 상부 투명 보호재(51)와 하부 기판 보호재(55)에 충전 접착재 시트(52)를 개재해서 겹친다. 그리고, 대변 부분(57a)과 대변 부분(57b)을 임시 접착한다. 그 후, 보호재 전체에 걸쳐 탈기, 가열 및 압착해서 충전 접착재 시트(52)와 태양 전지 셀(54)을 부착하여 태양 전지 패널을 제조한다.
또한, 일본 특허 공개 제2005-11869호 공보(특허문헌 2) 및 일본 특허 공개 제2005-191479호 공보(특허문헌 3)에는 p형 전극과 n형 전극이 함께 이면에 설치된 이면 전극형 태양 전지 셀끼리를 인터 커넥터를 통해 접속하는 방법이 개시되어 있다. 이들 특허문헌에서는 인터 커넥터로 태양 전지 셀과 태양 전지 셀이 1장씩 접속되어 필요한 행측(일반적으로 행방향)과 열측(일반적으로 열방향)으로 배열되어 열측끼리도 인터 커넥터에 의해 접속되어서 일반적으로 전부 직렬로 연결된 태양 전지 모듈이 형성된다(병렬로 연결되는 경우도 있음).
또한, 일본 특허 공개 제2005-340362호 공보(특허문헌 4)에는, 도 17에 나타내는 바와 같이, 복수의 태양 전지 셀을 일렬로 직렬로 접속한 태양 전지 스트링에 있어서 배선 시트에 이면 전극형 태양 전지 셀을 배치해서 배선 시트에 의해 각 태양 전지 셀 간을 전기적으로 접속하는 방법이 개시되어 있다.
특허문헌 1에 개시되는 태양 전지 모듈과 같이, 태양 전지 셀의 양 표면에 각각 다른 극성의 전극을 설치한 셀을, 도 16(a)에 나타내어져 있는 바와 같이, 매트릭스상으로 배열할 경우 행방향으로 서로 이웃하는 태양 전지 셀(54)끼리를 접속하기 위해서는, 예컨대 도 16(b)에 나타내어져 있는 바와 같이, 태양 전지 셀(54)의 상하 표면을 반전시켜 배열할 필요가 있었다.
또한, 특허문헌 4에 개시되는 바와 같은 배선 시트를 이용한 태양 전지 모듈에 있어서 태양 전지 셀이 매트릭스상으로 배열된 형태에 대해서는 그 접속 형태가 확립되어 있지 않은 것이 현재의 상황이다.
본 발명은 상기와 같은 현재 상황을 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적은 인접하는 이면 전극형 태양 전지 셀을 직렬 접속하는 태양 전지 모듈에 있어서 태양 전지 모듈을 구성하는 모든 태양 전지 셀이 동일한 전극 배열 패턴이고, 또한 배선 시트에 있어서 태양 전지 셀이 동일한 방향으로 배열된 상태에서 직렬 접속이 가능한 태양 전지 모듈의 배선 시트 및 태양 전지 모듈을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 배선 시트는 반도체 기판의 한쪽면측에 제 1 도전형용 전극 및 제 2 도전형용 전극이 배치된 이면 전극형 태양 전지 셀을 전기적으로 접속하기 위한 배선이 절연성 기재 상에 설치된 배선 시트로서, 상기 배선은 이면 전극형 태양 전지 셀이 배치되는 셀 배치부를 갖고, 이 셀 배치부는 절연성 기재 상에 있어서 제 1 방향과 이 제 1 방향과 다른 제 2 방향으로 복수 배열되어 있고, 셀 배치부 각각은 서로 전기적으로 절연된 제 1 도전형용 전극을 위한 제 1 도전형용 배선과 제 2 도전형용 전극을 위한 제 2 도전형용 배선이 제 1 방향을 따라 교대로 배열된 교대 배열부를 포함하고, 이 교대 배열부에 있어서의 제 1 방향 양단부 중 한쪽에는 제 1 도전형용 배선이 배치되고, 다른쪽에는 제 2 도전형용 배선이 배치되며, 절연성 기재 상의 제 2 방향에 있어서 서로 이웃하는 셀 배치부의 한쪽의 셀 배치부의 제 1 도전형용 배선과 다른쪽의 셀 배치부의 제 2 도전형용 배선은 전기적으로 접속되어 있고, 절연성 기재 상의 제 2 방향으로 배열된 셀 배치부의 양단부 중 적어도 한쪽의 단부에 위치하는 셀 배치부와, 이 셀 배치부와 제 1 방향에 있어서 서로 이웃하는 셀 배치부는 제 1 방향에 있어서 한쪽의 셀 배치부의 제 1 도전형용 배선과 다른쪽의 셀 배치부의 제 2 도전형용 배선이 서로 이웃하는 위치가 되도록 배치되어 있고, 한쪽의 셀 배치부와 다른쪽의 셀 배치부 사이에서 도전형이 다른 배선의 조합 중 한쪽이 전기적으로 접속되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 상기 배선 시트로서 복수의 이면 전극형 태양 전지 셀이 전기적으로 접속된 배선 시트에 관한 것이다. 본 발명은 상기 어느 하나의 배선 시트를 포함하는 태양 전지 모듈에 관한 것이다.
본 발명의 배선 시트가 부착된 태양 전지 셀은 반도체 기판의 한쪽면측에 제 1 도전형용 전극 및 제 2 도전형용 전극이 배치된 이면 전극형 태양 전지 셀과, 이기 이면 전극형 태양 전지 셀을 전기적으로 접속하기 위한 배선이 절연성 기재 상에 설치된 배선 시트를 구비한 배선 시트가 부착된 태양 전지 셀로서, 이면 전극형 태양 전지 셀이 배선 시트에 있어서 제 1 방향과 이 제 1 방향과 다른 제 2 방향으로 복수 배열되어 있고, 상기 배선은 이면 전극형 태양 전지 셀의 제 1 도전형용 전극에 전기적으로 접속된 제 1 도전형용 배선과, 제 2 도전형용 전극에 전기적으로 접속된 제 2 도전형용 배선이 이면 전극형 태양 전지 셀 각각에 대응해서 제 1 방향을 따라 교대로 배열된 교대 배열부를 포함하고, 이 교대 배열부의 제 1 방향에 있어서의 양단부 중 한쪽에 제 1 도전형용 배선이 배치되고, 다른쪽에 제 2 도전형용 배선이 배치되어 있고, 제 2 방향에 있어서 서로 이웃하는 이면 전극형 태양 전지 셀 중 한쪽의 이면 전극형 태양 전지 셀의 제 1 도전형용 전극에 접속된 제 1 도전형용 배선과, 다른쪽의 이면 전극형 태양 전지 셀의 제 2 도전형용 전극에 접속된 제 2 도전형용 배선이 전기적으로 접속되어 있고, 제 2 방향 양단부 중 적어도 한쪽에 위치하는 이면 전극형 태양 전지 셀이 접속된 배선과, 이 이면 전극형 태양 전지 셀과 제 1 방향으로 서로 이웃하는 이면 전극형 태양 전지 셀의 전극에 접속된 배선에 있어서 제 1 방향으로 서로 이웃하는 위치에 있는 배선의 도전형이 다르고, 도전형이 다른 배선의 조합 중 한쪽이 전기적으로 접속되어 있는 배선 시트가 부착된 태양 전지 셀에 관한 것이다.
본 발명은 상기 실시형태의 배선 시트가 부착된 태양 전지 셀을 포함하는 태양 전지 모듈에 관한 것이다.
<발명의 효과>
본 발명의 배선 시트에 의하면, 태양 전지 셀을 조합시킨 태양 전지 모듈의 형성에 있어서 동일한 전극 패턴을 갖는 태양 전지 셀이면서 태양 전지 모듈의 제조 공정에서 항상 일정 방향으로 태양 전지 셀을 배열할 수 있으므로 태양 전지 모듈의 제조 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 있어서의 배선 시트가 부착된 태양 전지 셀의 일례를 수광면측으로부터 바라본 모식적인 평면도이다.
도 2는 본 발명에 있어서의 이면 전극형 태양 전지 셀과 배선 시트의 배치 관계를 나타내는 개략도이다.
도 3은 도 1 및 도 2에 나타내어지는 이면 전극형 태양 전지 셀의 일례의 모식적인 단면도이다.
도 4(a)는 도 3에 나타내어지는 이면 전극형 태양 전지 셀의 반도체 기판의 이면의 일례의 모식적인 평면도이며, 도 4(b)는 도 3에 나타내어지는 이면 전극형 태양 전지 셀의 반도체 기판의 이면의 다른 일례의 모식적인 평면도이다.
도 5는 도 3에 나타내어지는 이면 전극형 태양 전지 셀의 반도체 기판의 이면의 다른 일례의 모식적인 평면도이다.
도 6은 본 발명에 있어서 이면 전극형 태양 전지 셀의 전극과 배선 시트의 복합체의 전기적인 접속 방법을 도해하는 모식적인 평면도이다.
도 7은 본 발명에 있어서 배선 시트와 이면 전극형 태양 전지 셀을 전기적으로 접속한 상태를 도 6의 VII-VII를 따른 방향의 단면도에 의해 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 8은 도 1에 나타내는 배선 시트가 부착된 태양 전지 셀의 제조 방법의 일례를 도해하는 모식적인 사시도를 나타낸다.
도 9는 실시형태1의 배선 시트의 배선재 형상의 모식적인 평면도이다.
도 10은 도 9에 나타내는 배선 시트의 배선재의 일부를 확대한 모식적인 평면도이다.
도 11은 실시형태2의 배선 시트의 배선재 형상의 모식적인 평면도이다.
도 12는 도 11에 나타내는 배선 시트의 배선재의 일부를 확대한 모식적인 평면도이다.
도 13은 실시형태3의 배선 시트의 배선재 형상의 모식적인 평면도이다.
도 14는 도 13에 나타내는 배선 시트의 배선재의 일부를 확대한 모식적인 평면도이다.
도 15(a) 및 도 15(b)는 본 발명의 태양 전지 모듈의 일례의 제조 방법의 일례를 도해하는 모식적인 단면도이다.
도 16(a)는 종래의 태양 전지 패널을 제조할 때의 각 태양 전지 셀을 임시 접착한 상태를 나타내는 모식도이며, 도 16(b)는 도 16(a)의 B-B를 따른 방향의 단면에 의해 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 17은 종래의 일렬로 구성된 배선 시트의 모식적인 평면도이다.
도 2는 본 발명에 있어서의 이면 전극형 태양 전지 셀과 배선 시트의 배치 관계를 나타내는 개략도이다.
도 3은 도 1 및 도 2에 나타내어지는 이면 전극형 태양 전지 셀의 일례의 모식적인 단면도이다.
도 4(a)는 도 3에 나타내어지는 이면 전극형 태양 전지 셀의 반도체 기판의 이면의 일례의 모식적인 평면도이며, 도 4(b)는 도 3에 나타내어지는 이면 전극형 태양 전지 셀의 반도체 기판의 이면의 다른 일례의 모식적인 평면도이다.
도 5는 도 3에 나타내어지는 이면 전극형 태양 전지 셀의 반도체 기판의 이면의 다른 일례의 모식적인 평면도이다.
도 6은 본 발명에 있어서 이면 전극형 태양 전지 셀의 전극과 배선 시트의 복합체의 전기적인 접속 방법을 도해하는 모식적인 평면도이다.
도 7은 본 발명에 있어서 배선 시트와 이면 전극형 태양 전지 셀을 전기적으로 접속한 상태를 도 6의 VII-VII를 따른 방향의 단면도에 의해 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 8은 도 1에 나타내는 배선 시트가 부착된 태양 전지 셀의 제조 방법의 일례를 도해하는 모식적인 사시도를 나타낸다.
도 9는 실시형태1의 배선 시트의 배선재 형상의 모식적인 평면도이다.
도 10은 도 9에 나타내는 배선 시트의 배선재의 일부를 확대한 모식적인 평면도이다.
도 11은 실시형태2의 배선 시트의 배선재 형상의 모식적인 평면도이다.
도 12는 도 11에 나타내는 배선 시트의 배선재의 일부를 확대한 모식적인 평면도이다.
도 13은 실시형태3의 배선 시트의 배선재 형상의 모식적인 평면도이다.
도 14는 도 13에 나타내는 배선 시트의 배선재의 일부를 확대한 모식적인 평면도이다.
도 15(a) 및 도 15(b)는 본 발명의 태양 전지 모듈의 일례의 제조 방법의 일례를 도해하는 모식적인 단면도이다.
도 16(a)는 종래의 태양 전지 패널을 제조할 때의 각 태양 전지 셀을 임시 접착한 상태를 나타내는 모식도이며, 도 16(b)는 도 16(a)의 B-B를 따른 방향의 단면에 의해 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 17은 종래의 일렬로 구성된 배선 시트의 모식적인 평면도이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해서 설명한다. 또한, 본 발명의 도면에 있어서 동일한 참조 부호는 동일 부분 또는 상당 부분을 나타내는 것으로 한다. 또한, 이하에서는 태양 전지 셀을 설치하기 위한 셀 배치부(태양 전지 셀이 설치되는 배선 시트 상의 영역)가 단수 또는 복수 배열된 구성을 배선 시트, 단수 또는 복수의 태양 전지 셀을 제 1 방향 및 이 제 1 방향과 다른 제 2 방향으로 매트릭스상으로 배열한 구성을 배선 시트가 부착된 태양 전지 셀로서 설명한다.
본 발명에 있어서 상기 제 1 방향과 상기 제 2 방향은, 예컨대 제 1 방향과 제 2 방향이 직교해서 매트릭스상으로 배열된 형상이 직사각형이 될 경우나, 제 1 방향과 제 2 방향이 교차해서 매트릭스상으로 배열된 형상이 평행사변형이나 마름모꼴이 될 경우가 예시된다. 그 외에 상기 특정 방향은 직선상에 한정되지 않고 원호 형상의 일부를 따라 배열한 경우도 포함된다. 이와 같이, 본 발명에 있어서 상기 제 1 방향과 제 2 방향은 특별히 한정되지 않고 각각의 방향을 따른 직선이 교차하는 관계로 있으면 좋다. 또한, 상기 직사각형이나 평행사변형 등의 형상이 배선 시트의 일부에 포함되어 있으면 좋고, 예컨대 직사각형 및 평행사변형 양쪽의 형상이 포함되는 경우나, 이들 형상의 일부가 단독으로 또는 조합되어 포함되는 경우도 후술하는 바와 같이 인접하는 셀이 배선에 의해 특정의 전기적인 접속을 형성하고 있으면 본 발명의 실시형태에 포함된다.
<실시형태1>
(배선 시트가 부착된 태양 전지 셀)
도 1에 본 발명의 배선 시트가 부착된 태양 전지 셀의 일례를 수광면측으로부터 바라본 모식적인 평면도를 나타낸다. 여기서, 배선 시트가 부착된 태양 전지 셀(100)은 절연성 기재(11)의 표면 상의 배선재(16)에 의해 이면 전극형 태양 전지 셀(20) 복수개가 전기적으로 접속됨으로써 구성되어 있다. 또한, 배선 시트는 절연성 기재(11)의 표면 상에 배선재(16)가 설치됨으로써 태양 전지 셀을 배치하기 위한 셀 배치부가 제 1 방향과 이 제 1 방향과 다른 제 2 방향으로 각각 복수 배열된 구성을 갖고 있다. 또한, 도 1에 있어서는 제 1 방향과 제 2 방향은 직교하고 있지만, 상기한 바와 같이 제 1 방향과 제 2 방향이 반드시 직교하는 것은 아니다. 또한, 이와 같이 제 1 방향과 제 2 방향이 직교할 경우에는 제 1 방향을 열방향, 제 2 방향을 행방향으로 표현할 수도 있다.
이상과 같은 구성의 도 1에 나타내어지는 배선 시트가 부착된 태양 전지 셀(100)에 있어서는 복수의 이면 전극형 태양 전지 셀(20)은 절연성 기재(11)의 표면 상에 있어서 통전 경로가 구불구불하도록 해서 전기적으로 직렬로 접속되게 된다.
상기 이면 전극형 태양 전지 셀과 배선 시트의 배치 관계를 도 2에 나타낸다. 도 2는 도 1에 나타내는 배선 시트가 부착된 태양 전지 셀의 열의 일부에 상당한다. 도 2에 나타내어져 있는 바와 같이, 배선 시트(10)의 배선재(16)로 이루어지는 배선은 각 셀 배치부에 있어서 서로 절연된 제 1 도전형용 배선(12)과 제 2 도전형용 배선(13)을 포함한다. 제 1 도전형용 배선(12)은 후술하는 이면 전극형 태양 전지 셀의 제 1 도전형용 전극을 접속하기 위한 배선이며, 제 2 도전형용 배선(13)은 제 2 도전형용 전극을 접속하기 위한 배선이다. 본 발명에 있어서 이들 제 1 도전형용 배선(12)과 제 2 도전형용 배선(13)은 제 1 방향을 따라 교대로 배열된 교대 배열부를 포함한다. 도 2에 있어서는 제 1 도전형용 배선(12)의 빗살에 상당하는 부분과 제 2 도전형용 배선(13)의 빗살에 상당하는 부분이 1개씩 서로 맞물리도록 제 1 도전형용 배선(12) 및 제 2 도전형용 배선(13)이 각각 배치된다. 그 결과, 빗살 형상의 제 1 도전형용 배선(12)의 빗살에 상당하는 부분과 빗살 형상의 제 2 도전형용 배선(13)의 빗살에 상당하는 부분은 각각 1개씩 교대로 소정의 간격을 두고 배치되어 있는 교대 배열부가 형성된다. 또한, 본 발명에 있어서 교대 배열부의 제 1 방향을 따른 양단부 중 한쪽에는 제 1 도전형용 배선(12)이 배치되고, 타단에는 제 2 도전형용 배선(13)이 배치된다.
그리고, 배선 시트(10)의 절연성 기재(11)의 표면 상에 있어서는 빗살에 상당하는 부분이 서로 맞물리도록 소정의 간격을 두고 배치되고, 1개의 제 1 도전형용 배선(12)과 1개의 제 2 도전형용 배선(13)의 조합으로 이루어지는 셀 배치부(19)가 절연성 기재(11)의 표면의 일방향으로 배열되어 있다. 여기서, 도 2에 있어서는 도 1에 나타내는 배선 시트가 부착된 태양 전지 셀의 일부를 나타내고 있고, 셀 배치부(19)가 3개로 구성되어 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니고, 도 1에 나타내는 바와 같이, 셀 배치부(19)는 절연성 기재(11)의 표면에 인접해서 배치되어 있는 다른 셀 배치부(19)와 전기적으로 접속되어도 좋다. 즉, 본 발명에 있어서 한쪽의 셀 배치부(19)의 제 1 도전형용 배선(12)과 다른쪽의 셀 배치부(19)의 제 2 도전형용 배선(13)이 서로 이웃하는 위치가 되도록 배치되어 있고, 한쪽의 셀 배치부(19)와 다른쪽의 셀 배치부(19) 사이에서 도전형이 다른 배선의 조합 중 한쪽이 전기적으로 접속되어 있는 것을 특징으로 한다.
그리고, 도 2에 나타내어지는 구성의 배선 시트(10)의 표면 상에 이면 전극형 태양 전지 셀(20)을 설치함으로써 도 1에 나타내는 배선 시트가 부착된 태양 전지 셀을 제작할 수 있다.
(이면 전극형 태양 전지 셀)
도 3에 도 1 및 도 2에 나타내어지는 이면 전극형 태양 전지 셀(20)의 일례의 모식적인 단면도를 나타낸다. 도 3에 나타내어지는 이면 전극형 태양 전지 셀(20)은, 예컨대 n형 또는 p형의 도전형을 갖는 실리콘 기판 등의 반도체 기판(21)과, 이면 전극형 태양 전지 셀(20)의 수광면이 되는 반도체 기판(21)의 요철 표면 상에 형성된 반사 방지막(27)과, 이면 전극형 태양 전지 셀(20)의 이면이 되는 반도체 기판(21)의 이면에 형성된 패시베이션막(passivation film)(26)을 갖고 있다.
또한, 반도체 기판(21)의 이면에는 제 1 도전형 불순물이 확산되어 형성된 제 1 도전형 불순물 확산 영역(22)과 제 2 도전형 불순물이 확산되어 형성된 제 2 도전형 불순물 확산 영역(23)이 소정의 간격을 두고 교대로 형성되어 있다. 반도체 기판(21) 이면의 패시베이션막(26)에 형성된 콘택트 홀을 통해서 제 1 도전형 불순물 확산 영역(22)에 접하는 제 1 도전형용 전극(24)과, 제 2 도전형 불순물 확산 영역(23)에 접하는 제 2 도전형용 전극(25)이 각각 설치되어 있다. 제 1 도전형 또는 제 2 도전형이 p형인 경우에는, 예컨대 인 등을 불순물로서 이용할 수 있다. 한편, 제 1 도전형 또는 제 2 도전형이 n형인 경우에는, 예컨대 붕소 등을 불순물로서 이용할 수 있다.
여기서, n형 또는 p형의 도전형을 갖는 반도체 기판(21)의 이면에는 제 1 도전형 불순물 확산 영역(22) 또는 제 2 도전형 불순물 확산 영역(23)과 반도체 기판(21) 내부의 계면에 있어서 복수의 pn 접합이 형성되게 된다. 반도체 기판(21)이 n형 또는 p형 중 어느 도전형을 갖고 있어도 제 1 도전형 불순물 확산 영역(22) 및 제 2 도전형 불순물 확산 영역(23)은 각각 반도체 기판(21) 내부와 접합되어 있다. 이 때문에, 제 1 도전형용 전극(24) 및 제 2 도전형용 전극(25)은 각각 반도체 기판(21)의 이면에 형성된 복수의 pn 접합에 각각 대응하는 전극이 된다. 또한, 반도체 기판(21)의 도전형에 상관 없이 근접하는 제 1 도전형 불순물 확산 영역(22)과 제 2 도전형 불순물 확산 영역(23)의 접촉에 의해 pn 접합이 형성되어도 좋다.
이면 전극형 태양 전지 셀(20) 이면의 제 1 도전형용 전극(24) 및 제 2 도전형용 전극(25) 각각의 형상 및 배치의 다른 형태에 대해서 도 4(a), 도 4(b) 및 도 5를 이용하여 설명한다. 여기서, 이면 전극형 태양 전지 셀(20) 이면의 제 1 도전형용 전극(24) 및 제 2 도전형용 전극(25) 각각의 형상 및 배치는 도 4(a), 도 4(b) 및 도 5에 나타내는 구성에 한정되지 않고, 배선 시트(10)의 제 1 도전형용 배선(12) 및 제 2 도전형용 배선(13)에 각각 전기적으로 접속 가능한 형상 및 배치이면 좋다.
도 4(a)에 도 3에 나타내어지는 이면 전극형 태양 전지 셀(20)의 반도체 기판(21)의 이면의 일례의 모식적인 평면도를 나타낸다. 여기서, 도 4(a)에 나타내는 바와 같이, 제 1 도전형용 전극(24) 및 제 2 도전형용 전극(25)은 각각 동일한 방향에 신장되는 띠형상으로 형성되어 있다. 그리고, 반도체 기판(21)의 이면에 있어서 상기의 신장 방향과 직교하는 방향으로 각각 1개씩 교대로 배치되어 있다. 이 교대로 배치되는 제 2 도전형용 전극과 제 1 도전형용 전극은, 도 4(a)에 나타내는 바와 같이, 띠형상의 길이방향으로 요철을 갖는 배치로 해도 좋고, 도 4(b)의 도 3에 나타내어지는 이면 전극형 태양 전지 셀(20)의 반도체 기판(21) 이면의 다른 일례의 모식적인 평면도에 나타내어져 있는 바와 같이, 띠형상의 양단이 정렬되도록 배치해도 좋다.
도 5에 도 3에 나타내어지는 이면 전극형 태양 전지 셀(20)의 반도체 기판(21)의 이면의 또 다른 일례의 모식적인 평면도를 나타낸다. 여기서, 도 5에 나타내는 바와 같이, 제 1 도전형용 전극(24) 및 제 2 도전형용 전극(25)은 각각 점 형상으로 형성되어 있고, 점 형상의 제 1 도전형용 전극(24)의 열(도 5의 상하 방향으로 신장) 및 점 형상의 제 2 도전형용 전극(25)의 열(도 5의 상하 방향으로 신장)이 각각 반도체 기판(21)의 이면에 있어서 상기의 신장 방향과 직교하는 방향으로 1열씩 교대로 배치되어 있다.
또한, 이면 전극형 태양 전지 셀(20)의 제 1 도전형용 전극(24)의 적어도 일부의 표면 및/또는 제 2 도전형용 전극(25)의 적어도 일부의 표면에는, 예컨대 니켈(Ni), 금(Au), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 은(Ag), 주석(Sn), SnPb 땜납, 및 ITO(Indium Tin Oxide)로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종을 포함하는 전기 도전성 물질을 설치해도 좋다. 이 경우에는 배선 시트(10)의 배선재(16)와 이면 전극형 태양 전지 셀(20)의 전극[제 1 도전형용 전극(24), 제 2 도전형용 전극(25)]의 전기적 접속을 양호한 것으로 하고, 이면 전극형 태양 전지 셀(20)의 전극[제 1 도전형용 전극(24), 제 2 도전형용 전극(25)]의 내후성을 향상시킬 수 있는 경향이 있다.
또한, 이면 전극형 태양 전지 셀(20)의 제 1 도전형용 전극(24)의 적어도 일부의 표면 및/또는 제 2 도전형용 전극(25)의 적어도 일부의 표면에는, 예컨대 흑화 처리 등의 표면 처리를 실시해도 좋다.
또한, 반도체 기판(21)으로서는, 예컨대 n형 또는 p형의 도전형을 갖는 다결정 실리콘 또는 단결정 실리콘 등으로 이루어지는 실리콘 기판 등을 이용할 수 있다.
또한, 제 1 도전형용 전극(24) 및 제 2 도전형용 전극(25)으로서는 각각, 예컨대 은 등의 금속으로 이루어지는 전극을 이용할 수 있다.
또한, 패시베이션막(26)으로서는, 예컨대 산화 실리콘막, 질화 실리콘막, 또는 산화 실리콘막과 질화 실리콘막의 적층체 등을 이용할 수 있다.
또한, 반사 방지막(27)으로서는, 예컨대 질화 실리콘막 등을 이용할 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서의 이면 전극형 태양 전지 셀의 개념에는 상술한 반도체 기판(21)의 한쪽 표면(이면)에만 제 1 도전형용 전극(24) 및 제 2 도전형용 전극(25) 쌍방이 형성된 구성의 것뿐만 아니라, MWT(Metal Wrap Through) 셀(반도체 기판에 형성된 관통 구멍에 전극의 일부를 배치한 구성의 태양 전지 셀) 등의 소위 백 콘택트형 태양 전지 셀(태양 전지 셀의 수광면과 반대측의 이면으로부터 전류를 인출하는 구조의 태양 전지 셀) 모두가 포함된다.
또한, 본 발명의 태양 전지 셀의 개념은 이면 전극형 태양 전지 셀에만 한정되지 않고, 상술한 반도체 기판(21)의 수광면과 이면 각각에 전극을 갖는 양면 전극형 태양 전지 셀도 포함하는 개념이다.
상술한 이면 전극형 태양 전지 셀(20)의 제 1 도전형용 전극(24) 및 제 2 도전형용 전극(25)은 각각 배선 시트(10)의 1개의 제 1 도전형용 배선(12)과 1개의 제 2 도전형용 배선(13)의 조합인 셀 배치부(19)와, 예컨대 도 6의 모식적인 평면도 및 도 7의 모식적인 단면도에 나타내는 바와 같이 전기적으로 접속되게 된다. 또한, 도 7은 배선 시트(10)와 이면 전극형 태양 전지 셀(20)을 전기적으로 접속한 상태를 도 6의 VII-VII를 따른 방향의 단면에 의해 모식적으로 나타낸 도면이다.
즉, 도 6 및 도 7에 나타내는 바와 같이, 이면 전극형 태양 전지 셀(20)의 제 1 도전형용 전극(24)의 빗살에 상당하는 부분과 배선 시트(10)의 제 1 도전형용 배선(12)의 빗살에 상당하는 부분이 서로 겹쳐져 접속됨과 아울러, 이면 전극형 태양 전지 셀(20)의 제 2 도전형용 전극(25)의 빗살에 상당하는 부분과 배선 시트(10)의 제 2 도전형용 배선(13)의 빗살에 상당하는 부분이 서로 겹쳐져 접속됨으로써 도 1에 나타내는 배선 시트가 부착된 태양 전지 셀(100)이 제작되게 된다.
(배선 시트가 부착된 태양 전지 셀의 제조 방법)
도 8에 도 1에 나타내는 배선 시트가 부착된 태양 전지 셀(100)의 제조 방법의 일례를 도해하는 모식적인 사시도를 나타낸다. 여기서, 도 1에 나타내는 배선 시트가 부착된 태양 전지 셀(100)은, 도 8에 나타내는 바와 같이, 도 2에 나타내어지는 구성의 배선 시트(10)의 표면 상에 이면 전극형 태양 전지 셀(20)을 설치함으로써 제작할 수 있다. 본 발명의 배선 시트를 이용할 경우 이 배선 시트가 부착된 태양 전지 셀을 제작할 때에, 도 8에 나타내는 바와 같이, 배선 시트가 부착된 태양 전지 셀을 구성하는 배선 시트(10a)의 제 2 방향 및 제 1 방향으로 서로 이웃하는 이면 전극형 태양 전지 셀(20)로서 이면 전극이 동일한 배치를 갖는 셀을 도 8 중 화살표로 나타내는 바와 같이 배열해서 배치하는 것이 가능하다. 제조 효율의 점으로부터는 배선 시트 전체에 있어서 이면 전극형 태양 전지 셀(20)의 이면 전극이 동일한 배치를 갖는 것이 바람직하다. 이러한 배치를 가능하게 하는 본 발명의 배선 시트에 대해서 이하에 설명한다.
(배선 시트)
도 9에 본 실시형태의 배선 시트의 배선재 형상의 모식적인 평면도를 나타낸다. 여기서, 배선 시트(10)는 절연성 기재(11)와, 절연성 기재(11)의 표면 상에 설치된 배선재(16)를 갖고 있다.
본 발명의 배선재(16)로 이루어지는 배선은 각 셀 배치부에 있어서 서로 절연된 제 1 도전형용 배선(12)과 제 2 도전형용 배선(13)을 포함한다. 제 1 도전형용 배선(12)은 후술하는 이면 전극형 태양 전지 셀의 제 1 도전형용 전극을 접속하기 위한 배선이며, 제 2 도전형용 배선(13)은 제 2 도전형용 전극을 접속하기 위한 배선이다. 본 발명에 있어서 이들 제 1 도전형용 배선(12)과 제 2 도전형용 배선(13)은 제 1 방향을 따라 교대로 배열된 교대 배열부를 포함한다. 도 9에 있어서는 제 1 도전형용 배선(12)의 빗살에 상당하는 부분과 제 2 도전형용 배선(13)의 빗살에 상당하는 부분이 각각 1개씩 교대로 소정의 간격을 두고 배치되어 있는 교대 배열부가 형성되어 있다. 또한, 본 발명에 있어서 교대 배열부의 제 1 방향을 따른 양단부 중 한쪽에는 제 1 도전형용 배선(12)이 배치되고, 타단에는 제 2 도전형용 배선(13)이 배치된다.
여기서, 각각의 제 1 방향을 따라 배열된 셀 배치부를 구성하는 배선재(16)는 절연성 기재(11) 표면의 제 2 방향으로 인접해서 배열된 셀 배치부를 구성하는 배선재(16)와 전기적으로 접속되어 있다. 도 9에 있어서는 상기 1개의 제 1 도전형용 배선(12)과 1개의 제 2 도전형용 배선(13)의 조합으로 이루어지는 셀 배치부가 3행 4열로 배치되어 있게 된다. 상기 셀 배치부란 제 1 도전형용 배선(12)과 제 2 도전형용 배선(13)의 조합으로 이루어지는 1개의 이면 전극형 태양 전지 셀의 전극 패턴을 접속하기 위한 배선 부분을 말한다.
본 발명에 있어서 상기 배선 시트(10)의 제 2 방향 양단부 중 셀 배치부 중 적어도 한쪽의 단부에 위치하는 셀 배치부와, 이 셀 배치부와 제 1 방향에 있어서 서로 이웃하는 이면 전극형 태양 전지 셀에 대응하는 셀 배치부는 제 1 방향에 있어서 서로 이웃하는 위치에 있는 한쪽의 이면 전극형 태양 전지 셀에 대응하는 제 2 도전형용 배선과 다른쪽의 이면 전극형 태양 전지 셀에 대응하는 제 1 도전형용 배선이 전기적으로 접속하는 패턴을 갖는다. 즉, 제 1 방향으로 서로 이웃하는 위치에 있는 배선의 도전형이 다르고, 도전형이 다른 배선의 조합 중 한쪽이 전기적으로 접속되어 있는 패턴이다. 이하에 이 패턴에 대해서 상세하게 설명한다.
도 10에 도 9에 나타내는 배선 시트의 제 2 방향 단부의 셀 배치부에 대응하는 배선재의 일부를 확대한 모식적인 평면도를 나타낸다. 즉, 도 10은 도 9에 나타내는 배선 시트(10)의 배선재(16) 중 파선으로 둘러싼 부분에 상당하고, 일점 쇄선으로 분할되는 제 1 방향으로 서로 이웃하는 2개의 이면 전극형 태양 전지 셀에 대응하는 배선이 전기적으로 접속되는 패턴 부분의 모식적인 평면도이다. 도 10에 있어서 제 1 방향으로 서로 이웃하는 2개의 이면 전극형 태양 전지 셀에 대응하는 배선은 모두 도 10에 있어서 좌단의 태양 전지 셀의 제 2 도전형용 전극에 대응하는 위치에 제 2 도전형용 배선(13)이 배치되고, 도 10에 있어서 우단에 제 1 도전형용 배선(12)이 배치되는 패턴을 갖는다. 그리고, 상기 제 1 방향으로 서로 이웃하는 2개의 이면 전극형 태양 전지 셀에 대응하는 배선에 있어서는 한쪽의 이면 전극형 태양 전지 셀의 제 2 도전형용 전극에 대응하도록 제 2 방향으로 신장되는 제 2 도전형용 배선(13)과 다른쪽의 이면 전극형 태양 전지 셀의 제 1 도전형용 전극에 대응하도록 제 2 방향으로 신장되는 제 1 도전형용 배선(12)이 서로 이웃하도록 설치되어 있다.
바꾸어 말하면, 상기 배선 시트의 제 1 방향 일단으로부터 홀수번째에 배치되는 이면 전극형 태양 전지 셀의 제 2 도전형용 전극에 대응하는 위치에 설치되는 제 2 도전형용 배선(13)과, 상기 일단으로부터 짝수번째에 배치되는 이면 전극형 태양 전지 셀의 제 1 도전형용 전극에 대응하는 위치에 설치되는 제 1 도전형용 배선(12)이 서로 이웃하도록 설치되어 있고, 이들 배선이 전기적으로 접속되는 패턴이다.
상기 배선 형상을 갖는 배선 시트에 있어서 제 1 방향으로 서로 이웃하는 태양 전지 셀을 직렬로 접속하기 위해서는 상기 제 2 도전형용 배선과 제 1 도전형용 배선을 배선에 의해 또는 도 9 및 도 10에 나타내는 바와 같이 접속부(18)에 의해 접합하면 좋다. 이 경우, 도 9 및 도 10에 나타내어져 있는 바와 같이, 접속하는 배선끼리가 인접하고 있으므로 배선에 의한 전력 손실이 매우 적은 것이 되어 출력 효율을 향상시킬 수 있다.
제 1 방향의 배선이 상기 도 10에 나타내는 실시형태를 갖는 배선 시트에 도 4(a)에 나타내는 반도체 기판(21)의 이면 형상을 갖는 이면 전극형 태양 전지 셀(20)을 배치할 경우 각 태양 전지 셀의 전극은 도 4(a)에 있어서 좌단은 제 1 도전형용 전극(24)이고, 우단은 제 2 도전형용 전극(25)이므로 서로 이웃하는 이면 전극형 태양 전지 셀(20)은 도 8에 나타내는 바와 같이 동일한 이면 전극 배치를 갖는 셀을 배열해서 배치할 수 있다. 그리고, 본 발명의 배선 시트에서는 이면 전극형 태양 전지 셀의 이면 전극의 배치를 배선 시트 내 전체에서 동일하게 할 수 있다. 여기서, 예컨대 제 1 방향으로 서로 이웃하는 2개의 태양 전지 셀의 한쪽의 제 2 도전형용 배선과 다른쪽의 제 1 도전형용 배선이 서로 이웃하고 있지 않고, 제 2 도전형용 배선과 제 2 도전형용 배선이 서로 이웃하도록 설치되어 있을 경우 이 제 1 방향으로 서로 이웃하는 태양 전지 셀을 직렬로 접속하기 위해서는 태양 전지 셀의 이면 전극 배치를 배선 시트의 배선에 적합하도록 면의 표리 방향은 유지한 채로 태양 전지 셀을 반전(또는 회전)시킬 필요가 생긴다. 한편, 상기한 바와 같이 배치하는 이면 전극형 태양 전지 셀의 이면 전극 배치가 배선 시트 내에서 동일하면 상기한 바와 같은 태양 전지 셀의 반전(또는 회전)이 필요하지 않고, 따라서, 태양 전지 모듈의 제조 공정에 있어서 태양 전지 셀을 일방향으로 배치해서 모든 태양 전지 셀을 직렬로 연결시키는 것이 가능하게 되어 제조 효율을 향상시킬 수 있다.
이면 전극형 태양 전지 셀 이면의 제 1 도전형용 전극 및 제 2 도전형용 전극이 교대로 배열되어 배열의 양단은 다른 도전형이 되어 있고, 또한 제 1 도전형용 전극 및 제 2 도전형용 전극을 포함하는 전극 패턴의 형상이 제 1 도전형용 전극 및 제 2 도전형용 전극을 교대로 배열하는 방향으로 직행하는 축에 대해서 선대칭일 경우에는 제 1 방향으로 서로 이웃하는 열의 셀 배치부를 포함하는 배선재의 배치 패턴을 서로 경상(鏡像)으로 할 수 있다.
예컨대, 이면 전극형 태양 전지 셀 이면의 제 1 도전형용 전극 및 제 2 도전형용 전극의 배치, 및 형상을, 도 4(b)에 나타내어져 있는 바와 같이, 제 1 도전형용 전극과 제 2 도전형용 전극의 간격을 등간격으로 형성했을 경우에는 도 10에 나타내는 배선재의 배치 패턴에 있어서 좌측의 배선재의 배치 패턴과 우측의 배선재의 배치 패턴을 경상으로 할 수 있다. 이러한 배선 패턴으로 함으로써, 예컨대 포토 에칭을 행할 때의 포토 마스크를 열마다 2종류 제작하지 않아도 포토 마스크를 표리 반전하는 것만으로 배선재의 배치 패턴을 형성할 수 있고, 또한 포토 마스크의 데이터를 1종류만 작성하면 되므로 제조 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시형태1의 배선 시트에 있어서는 인접하는 이면 전극형 태양 전지 셀의 각 전극에 대응하는 배선은 제 2 방향에 있어서도 제 1 방향에 있어서도 제 2 도전형용 배선과 제 1 도전형용 배선이 서로 이웃하는 패턴으로 되어 있다. 이 때문에, 서로 이웃하는 제 2 도전형용 배선과 제 1 도전형용 배선의 배선간 거리를 동일한 도전형용 배선이 인접하는 경우에 비해 짧게 할 수 있다. 이와 같이 배선간 거리를 짧게 할 수 있는 경우에는 셀의 규격에도 의하지만, 양 배선간(즉, 각 전극에 대응하는 태양 전지 셀의 전극간)의 전위차를, 예컨대 0.5V 저감할 수 있다. 또한, 동일한 도전형용 배선이 인접하는 경우에는 이들 배선간에 전위차가 존재하므로 배선끼리의 접촉 및 배선간의 단락을 방지하기 위해서는 배선간 거리를 크게 할 필요가 있어 이 거리에 의한 전력 손실이 적지 않게 존재한다.
상기한 바와 같이 배선간 거리를 짧게 함으로써 동수의 태양 전지 셀을 배열하는 배선 시트가 부착된 태양 전지 셀의 면적을 동일한 도전형용 배선이 인접하는 경우에 비해 작게 할 수 있다. 또한, 동일한 면적에 배열할 수 있는 태양 전지 셀의 개수가 증가되므로 보다 높은 출력을 얻는 것이 가능하다.
여기서, 절연성 기재(11)의 재질로서는 전기 절연성 재질이면 특별히 한정되지 않고 이용할 수 있고, 예컨대, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET: polyethylene terephthalate), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN: polyethylene naphthalate), 폴리페닐렌술피드(PPS: polyphenylene sulfide), 폴리비닐플루오라이드(PVF: polyvinyl fluoride) 및 폴리이미드(polyimide)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 수지를 포함하는 재질을 이용할 수 있다.
또한, 절연성 기재(11)의 두께는 특별히 한정되지 않고, 예컨대 10㎛ 이상 200㎛ 이하로 할 수 있다. 또한, 절연성 기재(11)는 1층만으로 이루어지는 단층 구조이여도 좋고, 2층 이상으로 이루어지는 복수층 구조이여도 좋다.
또한, 제 1 도전형용 배선(12) 및 제 2 도전형용 배선(13)의 재질로서는 전기 도전성 재질의 것이면 특별히 한정되지 않고 이용할 수 있고, 예컨대, 구리, 알루미늄 및 은으로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종을 포함하는 금속 등을 이용할 수 있다.
또한, 제 1 도전형용 배선(12) 및 제 2 도전형용 배선(13)의 두께도 각각 특별히 한정되지 않고, 예컨대, 5㎛ 이상 75㎛ 이하로 할 수 있다.
또한, 제 1 도전형용 배선(12) 및 제 2 도전형용 배선(13)의 형상도 상기한 바와 같이 인접하는 열간에 있어서의 제 1 도전형용 배선과 제 2 도전형용 배선의 배치 관계를 만족하는 한 각각 상술한 형상에 한정되지 않고 적절하게 설정할 수 있는 것은 말할 필요도 없다.
또한, 제 1 도전형용 배선(12)의 적어도 일부의 표면 및/또는 제 2 도전형용 배선(13)의 적어도 일부의 표면에는, 예컨대 니켈(Ni), 금(Au), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 은(Ag), 주석(Sn), SnPb 땜납, 및 ITO(Indium Tin Oxide)로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종을 포함하는 전기 도전성 물질을 설치해도 좋다. 이 경우에는 제 1 도전형용 배선(12) 및 제 2 도전형용 배선(13)과 후술하는 이면 전극형 태양 전지 셀(20)의 전극의 전기적 접속을 양호한 것으로 하고, 제 1 도전형용 배선(12) 및/또는 제 2 도전형용 배선(13)의 내후성을 향상시킬 수 있는 경향이 있다.
또한, 제 1 도전형용 배선(12)의 적어도 일부의 표면 및/또는 제 2 도전형용 배선(13)의 적어도 일부의 표면에는, 예컨대 흑화 처리 등의 표면 처리를 실시해도 좋다.
또한, 제 1 도전형용 배선(12) 및 제 2 도전형용 배선(13)도 각각 1층만으로 이루어지는 단층 구조이여도 좋고, 2층 이상으로 이루어지는 복수층 구조이여도 좋다.
이하에, 도 9에 나타내어지는 구성의 배선 시트(10)의 제조 방법의 일례에 대해서 설명한다. 우선, 예컨대 PET 필름 등의 절연성 기재(11)를 준비하고, 그 절연성 기재(11)의 한쪽 표면의 전체면에 예컨대 금속박 또는 금속 플레이트 등의 전기 도전성 물질을 맞붙인다.
이어서, 절연성 기재(11)의 표면에 맞붙여진 전기 도전성 물질의 일부를 포토 에칭 등에 의해 제거한다. 이에 따라 전기 도전성 물질을 패터닝하고, 절연성 기재(11)의 표면 상에 패터닝된 전기 도전성 물질로 이루어지는 제 1 도전형용 배선(12) 및 제 2 도전형용 배선(13)으로 구성된 배선재(16)를 형성한다. 이상에 의해, 도 9에 나타내어지는 구성의 배선 시트(10)를 제작할 수 있다.
여기서, 상기 배선 시트가 접속부(18)를 포함할 경우 접속부(18)의 재질로서는 전기 도전성 재질의 것이면 특별히 한정되지 않고 이용할 수 있고, 예컨대 구리, 알루미늄 및 은으로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종을 포함하는 금속 등을 이용할 수 있다.
또한, 접속부(18)의 두께도 특별히 한정되지 않고, 예컨대 5㎛ 이상 75㎛ 이하로 할 수 있다.
또한, 접속부(18)의 형상도 상술한 형상에 한정되지 않고 적절하게 설정할 수 있는 것은 말할 필요도 없다.
또한, 접속부(18)의 적어도 일부의 표면에도, 예컨대 니켈(Ni), 금(Au), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 은(Ag), 주석(Sn), SnPb 땜납, 및 ITO(Indium Tin Oxide)로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종을 포함하는 전기 도전성 물질을 설치해도 좋다. 이 경우에는 접속부(18)의 전기적 접속을 양호한 것으로 하고, 접속부(18)의 내후성을 향상시킬 수 있는 경향이 있다.
또한, 접속부(18)의 적어도 일부의 표면에도, 예컨대 흑화 처리 등의 표면 처리를 실시해도 좋다. 또한, 접속부(18)는 1층만으로 이루어지는 단층 구조이여도 좋고, 2층 이상으로 이루어지는 복수층 구조이여도 좋다.
또한, 접속부(18)의 형성 방법은 접속부(18)가 인접하는 제 1 도전형용 배선(12)과 제 2 도전형용 배선(13)이 전기적으로 접속되도록 형성할 수 있는 것이면 특별히 한정되지 않고, 또한, 제 1 도전형용 배선(12) 및 제 2 도전형용 배선(13) 등의 배선재(16)와 개별적으로 나누어 형성되어도 좋고, 배선재(16)와 일체화되어 형성되어도 좋다.
이상과 같이, 상기 본 발명의 배선 시트에 의해 이면 전극형 태양 전지 셀을 전기적으로 접속함으로써, 예컨대 도 1에 나타내어지는 구성의 배선 시트가 부착된 태양 전지 셀이 제작된다. 이 배선 시트가 부착된 태양 전지 셀(100)에 있어서는 복수의 이면 전극형 태양 전지 셀(20)이 절연성 기재(11)의 표면 상에 있어서 전기적으로 직렬로 접속되게 된다.
(태양 전지 모듈)
도 15(a) 및 도 15(b)에 본 발명의 태양 전지 모듈의 일례의 제조 방법의 일례를 도해하는 모식적인 단면도를 나타낸다. 이하, 도 15(a) 및 도 15(b)를 참조하여 상술한 바와 같이 해서 제작된 배선 시트가 부착된 태양 전지 셀을 이용한 본 발명의 태양 전지 모듈의 일례의 제조 방법의 일례에 대해서 설명한다.
우선, 도 15(a)에 나타내는 바와 같이, 배선 시트가 부착된 태양 전지 셀의 이면 전극형 태양 전지 셀측에 제 1 투명 수지(31a)를 구비한 투명 기판(33)을 설치함과 아울러, 배선 시트가 부착된 태양 전지 셀의 배선 시트측에 제 2 투명 수지(31b)를 구비한 이면 보호 시트(32)를 설치한다. 여기서, 배선 시트가 부착된 태양 전지 셀로서는 상술한 바와 같이 해서 복수의 태양 전지 셀을 전기적으로 접속해서 제작된 배선 시트가 부착된 태양 전지 셀 외에 복수의 분할된 배선 시트가 부착된 태양 전지 셀을 전기적으로 접속해서 제작된 배선 시트가 부착된 태양 전지 셀을 이용해도 된다.
이어서, 제 1 투명 수지(31a)를 배선 시트가 부착된 태양 전지 셀의 각 이면 전극형 태양 전지 셀에 압착시킴과 아울러 제 2 투명 수지(31b)를 배선 시트가 부착된 태양 전지 셀의 배선 시트에 압착시킨 상태에서 가열 처리한다. 이에 따라, 제 1 투명 수지(31a)와 제 2 투명 수지(31b)를 일체화시켜서 경화시킨다. 이에 다라, 도 15(b)에 나타내는 바와 같이, 제 1 투명 수지(31a)와 제 2 투명 수지(31b)가 일체화되어 이루어지는 밀봉재(31) 속에 상기의 배선 시트가 부착된 태양 전지 셀이 밀봉되어 이루어지는 본 발명의 태양 전지 모듈의 일례가 제작된다.
도 15(b)에 나타내는 태양 전지 모듈에 있어서는 밀봉재(31)의 신축력에 의해 이면 전극형 태양 전지 셀이 배선 시트에 강하게 압착됨으로써 이면 전극형 태양 전지 셀의 제 1 도전형용 전극(24)과 배선 시트의 제 1 도전형용 배선(12)의 압착 및 이면 전극형 태양 전지 셀의 제 2 도전형용 전극(25)과 배선 시트의 제 2 도전형용 배선(13)의 압착이 각각 강화되어 개개의 이면 전극형 태양 전지 셀의 전극과 배선 시트의 배선 사이에 양호한 전기적 접속이 얻어진다.
여기서, 배선 시트가 부착된 태양 전지 셀을 밀봉재(31) 속에 밀봉하기 위한 압착 및 가열 처리는, 예컨대 라미네이터로 칭해지는 진공 압착 및 가열 처리를 행하는 장치 등을 이용하여 행할 수 있다. 예컨대, 라미네이터에 의해 제 1 투명 수지(31a) 및 제 2 투명 수지(31b)를 열 변형시켜 열경화시킴으로써 이들 투명 수지가 일체화되어 밀봉재(31)가 형성되고, 밀봉재(31) 속에 상기의 배선 시트가 부착된 태양 전지 셀이 감싸 넣어지도록 밀봉되게 된다.
또한, 진공 압착이란 대기압보다 감압된 분위기 하에서 압착시키는 처리이다. 여기서, 압착 방법으로서 진공 압착을 이용한 경우에는 제 1 투명 수지(31a)와 제 2 투명 수지(31b) 사이에 공극이 형성되기 어려워지고, 제 1 투명 수지(31a)와 제 2 투명 수지(31b)를 일체화해서 형성된 밀봉재(31) 속에 기포가 잔류하기 어려워지는 경향이 있는 점에서 바람직하다. 또한, 진공 압착을 이용한 경우에는 이면 전극형 태양 전지 셀과 배선 시트 사이의 균일한 압착력의 확보가 유리하게 되는 경향도 있다.
여기서, 투명 기판(33)으로서는 태양광에 대해서 투명한 기판이면 특별히 한정되지 않고 이용할 수 있고, 예컨대 유리 기판 등을 이용할 수 있다.
또한, 제 1 투명 수지(31a) 및 제 2 투명 수지(31b)로서는 태양광에 대해서 투명한 수지를 특별히 한정되지 않고 이용할 수 있다. 그 중에서도 에틸렌비닐아세테이트 수지, 에폭시 수지, 아크릴 수지, 우레탄 수지, 올레핀계 수지, 폴리에스테르 수지, 실리콘 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리카보네이트 수지 및 고무계 수지로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종의 투명 수지를 이용하는 것이 바람직하다. 이 경우에는 밀봉재(31)가 내후성이 우수함과 아울러 태양광의 투과성이 높아지므로 태양 전지 모듈의 출력(특히, 합선 전류 또는 동작시 전류)을 크게 손상시키지 않고 충분한 강도로 투명 기판(33)에 고착시킬 수 있다. 이에 따라, 태양 전지 모듈의 장기 신뢰성을 확보할 수 있는 경향이 있다.
또한, 제 1 투명 수지(31a)와 제 2 투명 수지(31b)는 각각 동일 종류의 투명 수지를 이용해도 좋고, 다른 종류의 투명 수지를 이용해도 좋다.
또한, 상기의 배선 시트가 부착된 태양 전지 셀을 밀봉재(31) 속에 밀봉할 때의 가열 처리는, 예컨대 제 1 투명 수지(31a) 및 제 2 투명 수지(31b)가 각각 에틸렌비닐아세테이트 수지로 이루어지는 경우에는, 예컨대 100℃ 이상 200℃ 이하의 온도로 제 1 투명 수지(31a) 및 제 2 투명 수지(31b)를 각각 가열함으로써 행할 수 있다.
또한, 이면 보호 시트(32)로서는 밀봉재(31)의 이면을 보호할 수 있는 것이면 특별히 한정되지 않고 이용할 수 있고, 예컨대 종래부터 이용되고 있는 PET 등의 내후성 필름을 이용할 수 있다.
또한, 밀봉재(31) 속으로의 수증기나 산소의 투과를 충분히 억제해서 장기적인 신뢰성을 확보하는 관점으로부터 이면 보호 시트(32)는, 예컨대 알루미늄 등의 금속 필름을 포함하고 있어도 좋다.
또한, 태양 전지 모듈의 끝면 등의 이면 보호 시트(32)를 밀착시키기 어려운 부분에는 예컨대 부틸 고무 테이프 등의 수분 투과 방지 테이프를 이용해서 완전히 밀착시킬 수도 있다.
또한, 예컨대 알루미늄 합금 등으로 이루어지는 프레임이 태양 전지 모듈의 외주를 둘러싸도록 해서 부착되어 있어도 좋다.
또한, 본 발명의 배선 시트, 배선 시트가 부착된 태양 전지 셀, 및 태양 전지 모듈은 각각 상기의 구성에 한정되지 않고, 여러가지 구성으로 할 수 있는 것은 말할 필요도 없다.
본 발명의 배선 시트가 부착된 태양 전지 셀 및 태양 전지 모듈에 있어서 태양 전지 셀 및 배선 시트의 전기적 접속은 각각 모두 직렬인 경우에 대해서 설명했지만, 직렬, 병렬, 또는 직렬과 병렬을 조합시킨 전기적 접속으로 해도 좋다.
또한, 제 1 도전형을 n형, 제 2 도전형을 p형으로 해도 좋고, 제 1 도전형이 p형이며 제 2 도전형을 n형으로 해도 좋다. 상기 배선 시트에 관한 설명에 있어서 배선 시트의 제 1 방향 일단으로부터 홀수번째에 배치되는 이면 전극형 태양 전지 셀의 제 1 도전형용 전극에 대응하는 위치에 제 1 도전형용 배선(12)을 설치하고, 동일한 일단으로부터 짝수번째에 배치되는 이면 전극형 태양 전지 셀의 제 2 도전형용 전극에 대응하는 위치에 제 2 도전형용 배선(13)을 설치해서 이들이 서로 이웃하도록 해도 좋다.
본 실시형태에 있어서 이면 전극형 태양 전지 셀이 매트릭스상으로 배열되어 있는 예로서는, 제 1 방향(행방향)과 제 2 방향(열방향)이 도 9 등에 있어서 직교하는 바와 같이 즉 정방형 격자상으로 배열되어 있는 예를 일례로서 들고 있지만, 이들 제 1 방향 또는 제 2 방향에 있어서 정방형 격자상의 배열을 기준으로 인접하는 행 또는 열이 예컨대 1/2 피치 어긋난 경우나 행 및 열 쌍방이 어긋난 경우이여도 상관 없다.
(작용)
이상과 같이, 본 발명에서는 배선 시트 단부의 셀 배치부에 있어서 제 1 방향으로 서로 이웃하는 이면 전극형 태양 전지 셀에 대응하는 배선이 한쪽의 이면 전극형 태양 전지 셀에 대응하는 제 2 도전형용 배선과 다른쪽의 이면 전극형 태양 전지 셀에 대응하는 제 1 도전형용 배선을 전기적으로 접속하는 패턴을 가지므로, 도 8에 나타내는 바와 같이, 배선 시트 상에 이면 전극 배치가 동일한 복수의 이면 전극형 태양 전지 셀을 배열해서 설치하여 전기적으로 접속해서 이루어지는 배선 시트가 부착된 태양 전지 셀로 할 수 있다.
따라서, 태양 전지 모듈의 제조에 있어서 이면 전극형 태양 전지 셀의 방향을 일방향으로 유지할 수 있고, 배선 시트에 적합하도록 태양 전지 셀을 회전시키는 등의 방향을 전환하는 공정을 포함하지 않으므로 태양 전지 모듈의 제조 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서는 각 이면 전극형 태양 전지 셀에 대응하는 배선 시트의 셀은 일부분의 제 1 방향으로 인접하는 배선이 다른 도전형을 갖는 것이 되므로, 제 1 방향으로 인접하는 2개의 이면 전극형 태양 전지 셀의 전극 또는 배선간의 전위차를 동일한 도전형이 인접하는 경우에 비해서, 예컨대 0.5V 저감시키는 것이 가능해진다. 그 때문에, 본 발명에 있어서는 각 배선 시트의 제 2 도전형용 배선과 제 1 도전형용 배선 사이의 간격을 미세하게 형성하면서 제 2 도전형용 배선과 제 1 도전형용 배선 사이의 단락을 억제해서 대면적의 수광면을 갖는 태양 전지 모듈을 제작할 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서는 상술한 바와 같이 인접하는 2개의 이면 전극형 태양 전지 셀의 전극 또는 배선간의 전위차가 저감되므로 이들의 제 1 방향의 전극간 및 배선간 폭을 동일한 도전형이 인접하는 경우에 비해서 작게 할 수 있고, 그 결과 태양 전지 모듈의 총면적을 작게 할 수 있다.
<실시형태2>
본 실시형태는 상기 제 1 방향으로 서로 이웃하는 2개의 이면 전극형 태양 전지 셀에 대응하는 제 2 도전형용 배선과 제 1 도전형용 배선이 제 2 방향을 따라 전체면에서 접속되어 있는 것 외에는 실시형태1과 같고, 상기 실시형태1과 중복되는 부분에 대해서는 그 설명은 생략한다.
도 11에 본 실시형태2의 배선 시트의 배선재 형상의 모식적인 평면도를 나타낸다. 도 11에 나타내는 배선 시트의 배선재의 일부를 확대한 모식적인 평면도를 도 12에 나타낸다.
본 발명에 있어서 제 1 방향으로 서로 이웃하는 2개의 이면 전극형 태양 전지 셀에 대응하는 배선은 한쪽의 이면 전극형 태양 전지 셀의 제 2 도전형용 전극에 대응하는 제 2 도전형용 배선(13)과 다른쪽의 이면 전극형 태양 전지 셀의 제 1 도전형용 전극에 대응하는 제 1 도전형용 배선(12)이 서로 이웃하는 배치가 된다. 본 실시형태2에서는 이들 서로 이웃하는 배선이 제 2 방향을 따라 전체면에서 접속된 패턴을 갖는다. 본 발명에 있어서는 상기 실시형태1과 같이 서로 이웃하는 배선의 적어도 그 일부가 접속되면 좋지만, 제 2 방향을 따라 전체면에서 접속됨으로써 접촉 면적이 커져 접촉 효율의 점에서 유리하다.
또한, 도 12에 있어서는 접속부(18)와 한쪽의 이면 전극형 태양 전지 셀에 대응하는 제 1 도전형용 전극과 다른쪽의 이면 전극형 태양 전지 셀에 대응하는 제 2 도전형용 전극이 일체화되어 있지만, 접속부(18)가 상기 제 1 도전형용 전극 및 제 2 도전형용 전극과 별개로 설치되어도 본 발명의 효과는 발휘된다.
<실시형태3>
본 실시형태에 있어서 상기 제 1 방향으로 서로 이웃하는 2개의 이면 전극형 태양 전지 셀에 대응하는 배선은 한쪽의 이면 전극형 태양 전지 셀의 제 1 도전형 전극에 대응하는 제 1 도전형용 배선(12)과, 다른쪽의 이면 전극형 태양 전지 셀의 제 2 도전형 전극에 대응하는 제 2 도전형용 배선(13)이 서로 이웃하도록 설치되어 있고, 이들 서로 이웃하는 배선과는 다른 도전형 전극끼리를 접속하는 것을 특징으로 하는.
도 13에 본 실시형태2의 배선 시트의 배선재 형상의 모식적인 평면도를 나타낸다. 도 13에 나타내는 배선 시트의 배선재의 일부를 확대한 모식적인 평면도를 도 14에 나타낸다.
즉, 도 13 및 도 14에 나타내어져 있는 바와 같이, 한쪽의 이면 전극형 태양 전지 셀의 제 2 도전형 전극에 대응하는 제 2 도전형용 배선(13)과, 다른쪽의 이면 전극형 태양 전지 셀의 제 1 도전형 전극에 대응하는 제 1 도전형용 배선(12)을 접속해도 좋다. 이와 같이 인접하는 배선끼리를 접속하지 않아도, 다른 실시형태와 마찬가지로, 동일한 전극 패턴을 갖는 태양 전지 셀이면서 태양 전지 모듈의 제조 공정에서 항상 일정 방향으로 태양 전지 셀을 배열할 수 있다. 이 때문에, 이면 전극형 태양 전지 셀의 전극 패턴이나 배선 시트의 배선재의 배치 패턴의 설계 자유도를 높일 수 있다.
또한, 도 13에 있어서는 접속부(18)와 한쪽의 이면 전극형 태양 전지 셀에 대응하는 제 1 도전형용 전극과 다른쪽의 이면 전극형 태양 전지 셀에 대응하는 제 2 도전형용 전극이 일체화되어 있지만, 접속부(18)가 상기 제 1 도전형용 전극 및 제 2 도전형용 전극과 별개로 설치되어도 본 발명의 효과는 발휘된다.
이상과 같이 본 발명의 실시형태에 대해서 설명을 행했지만 상술한 각 실시형태의 구성을 적절하게 조합시키는 것도 당초부터 예정되어 있다.
이번에 개시된 실시형태는 모든 점에서 예시이며 제한적인 것이 아닌 것으로 생각되어야 한다. 본 발명의 범위는 상기한 설명이 아니라 청구범위에 의해서 나타내어지며, 청구범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.
<산업상 이용가능성>
본 발명에 의하면, 태양 전지 모듈의 출력 효율 및 제조 효율을 향상시킬 수 있는 배선 시트 및 태양 전지 모듈을 제공할 수 있다.
10,10a : 배선 시트 11 : 절연성 기재
12 : 제 1 도전형용 배선 13 : 제 2 도전형용 배선
16 : 배선재 18 : 접속부
19 : 셀 배치부 20 : 이면 전극형 태양 전지 셀
21 : 반도체 기판 22 : 제 1 도전형 불순물 확산 영역
23 : 제 2 도전형 불순물 확산 영역 24 : 제 1 도전형용 전극
25 : 제 2 도전형용 전극 26 : 패시베이션막
27 : 반사 방지막 31 : 밀봉재
31a : 제 1 투명 수지 31b : 제 2 투명 수지
32 : 이면 보호 시트 33 : 투명 기판
51 : 상부 투명 보호재 52 : 충전 접착재 시트
53 : 인터 커넥터 54 : 태양 전지 셀
55 : 하부 기판 보호재 57a,57b : 대변 부분
100 : 배선 시트가 부착된 태양 전지 셀.
12 : 제 1 도전형용 배선 13 : 제 2 도전형용 배선
16 : 배선재 18 : 접속부
19 : 셀 배치부 20 : 이면 전극형 태양 전지 셀
21 : 반도체 기판 22 : 제 1 도전형 불순물 확산 영역
23 : 제 2 도전형 불순물 확산 영역 24 : 제 1 도전형용 전극
25 : 제 2 도전형용 전극 26 : 패시베이션막
27 : 반사 방지막 31 : 밀봉재
31a : 제 1 투명 수지 31b : 제 2 투명 수지
32 : 이면 보호 시트 33 : 투명 기판
51 : 상부 투명 보호재 52 : 충전 접착재 시트
53 : 인터 커넥터 54 : 태양 전지 셀
55 : 하부 기판 보호재 57a,57b : 대변 부분
100 : 배선 시트가 부착된 태양 전지 셀.
Claims (5)
- 반도체 기판(21)의 한쪽면측에 제 1 도전형용 전극(24) 및 제 2 도전형용 전극(25)이 배치된 이면 전극형 태양 전지 셀(20)을 전기적으로 접속하기 위한 배선이 절연성 기재(11) 상에 설치된 배선 시트(10)로서:
상기 배선은 상기 이면 전극형 태양 전지 셀(20)이 배치되는 셀 배치부(19)를 갖고, 이 셀 배치부(19)는 상기 절연성 기재(11) 상에 있어서 제 1 방향과 이 제 1 방향과 다른 제 2 방향으로 복수 배열되어 있고,
상기 셀 배치부(19) 각각은 서로 전기적으로 절연된 제 1 도전형용 전극(24)을 위한 제 1 도전형용 배선(12)과 제 2 도전형용 전극(25)을 위한 제 2 도전형용 배선(13)이 상기 제 1 방향을 따라 교대로 배열된 교대 배열부를 포함하고, 이 교대 배열부에 있어서의 상기 제 1 방향 양단부 중 한쪽에는 제 1 도전형용 배선(12)이 배치되고, 다른쪽에는 제 2 도전형용 배선(13)이 배치되고,
상기 절연성 기재(11) 상의 상기 제 2 방향에 있어서 서로 이웃하는 셀 배치부(19)의 한쪽의 셀 배치부(19)의 제 1 도전형용 배선(12)과 다른쪽의 셀 배치부(19)의 제 2 도전형용 배선(13)은 전기적으로 접속되어 있고,
상기 절연성 기재(11) 상의 상기 제 2 방향으로 배열된 셀 배치부(19)의 양단부 중 적어도 한쪽의 단부에 위치하는 셀 배치부(19)와, 이 셀 배치부(19)와 상기 제 1 방향에 있어서 서로 이웃하는 셀 배치부(19)는 상기 제 1 방향에 있어서 한쪽의 셀 배치부(19)의 제 1 도전형용 배선(12)과 다른쪽의 셀 배치부(19)의 제 2 도전형용 배선(13)이 서로 이웃하는 위치가 되도록 배치되어 있고, 상기 한쪽의 셀 배치부(19)와 상기 다른쪽의 셀 배치부(19) 사이에서 도전형이 다른 배선의 조합 중 한쪽이 전기적으로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 배선 시트(10). - 제 1 항에 있어서,
복수의 이면 전극형 태양 전지 셀(20)을 전기적으로 접속한 것을 특징으로 하는 배선 시트(10). - 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 배선 시트(10)를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지 모듈.
- 반도체 기판(21)의 한쪽면측에 제 1 도전형용 전극(24) 및 제 2 도전형용 전극(25)이 배치된 이면 전극형 태양 전지 셀(20)과, 이 이면 전극형 태양 전지 셀(20)을 전기적으로 접속하기 위한 배선이 절연성 기재(11) 상에 설치된 배선 시트(10)를 구비한 배선 시트가 부착된 태양 전지 셀(100)로서:
상기 이면 전극형 태양 전지 셀(20)은 상기 배선 시트(10)에 있어서 제 1 방향과 이 제 1 방향과 다른 제 2 방향으로 복수 배열되어 있고,
상기 배선은 상기 이면 전극형 태양 전지 셀(20)의 상기 제 1 도전형용 전극(24)에 전기적으로 접속된 제 1 도전형용 배선(12)과, 상기 제 2 도전형용 전극(25)에 전기적으로 접속된 제 2 도전형용 배선(13)이 상기 이면 전극형 태양 전지 셀(20) 각각에 대응해서 상기 제 1 방향을 따라 교대로 배열된 교대 배열부를 포함하고,
상기 교대 배열부의 상기 제 1 방향에 있어서의 양단부 중 한쪽에 상기 제 1 도전형용 배선(12)이 배치되고, 다른쪽에 상기 제 2 도전형용 배선(13)이 배치되어 있고,
상기 제 2 방향에 있어서 서로 이웃하는 이면 전극형 태양 전지 셀(20) 중 한쪽의 이면 전극형 태양 전지 셀(20)의 제 1 도전형용 전극(24)에 접속된 제 1 도전형용 배선(12)과, 다른쪽의 이면 전극형 태양 전지 셀(20)의 제 2 도전형용 전극(25)에 접속된 제 2 도전형용 배선(13)이 전기적으로 접속되어 있고,
상기 제 2 방향 양단부 중 적어도 한쪽에 위치하는 이면 전극형 태양 전지 셀(20)이 접속된 배선과, 이 이면 전극형 태양 전지 셀(20)과 상기 제 1 방향으로 서로 이웃하는 이면 전극형 태양 전지 셀(20)의 전극에 접속된 배선에 있어서 상기 제 1 방향으로 서로 이웃하는 위치에 있는 배선의 도전형이 다르고, 도전형이 다른 배선의 조합 중 한쪽이 전기적으로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 배선 시트가 부착된 태양 전지 셀(100). - 제 4 항에 기재된 배선 시트가 부착된 태양 전지 셀(100)을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지 모듈.
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