KR20120062431A - 태양전지 - Google Patents

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KR20120062431A
KR20120062431A KR20100123692A KR20100123692A KR20120062431A KR 20120062431 A KR20120062431 A KR 20120062431A KR 20100123692 A KR20100123692 A KR 20100123692A KR 20100123692 A KR20100123692 A KR 20100123692A KR 20120062431 A KR20120062431 A KR 20120062431A
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electrode
finger
connection
busbar
solar cell
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KR20100123692A
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김성진
권태영
이성은
곽계영
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명은 태양 전지에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 태양전지는 버스바 전극을 포함하는 전면 전극이 구비되고, 상기 전면 전극은 상기 버스바 전극과 직접 연결되는 제1 핑거 전극, 상기 버스바 전극의 연장선상에 형성되며, 상기 버스바 전극보다 너비가 좁은 연결 전극 및 상기 연결 전극을 통해 상기 버스바 전극과 연결되는 제2 핑거 전극을 포함한다. 본 발명의 실시예에 따르면, 전면 전극으로 인한 수광면적의 손실을 줄이고, 전면 전극 형성을 위한 페이스트 사용량을 절감할 수 있다.

Description

태양전지{Solar cell}
본 발명은 태양 전지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 태양 전지의 전면 전극의 패턴과 관련된다.
최근 심각한 환경 오염 문제와 화석 에너지 고갈로 차세대 청정 에너지 개발에 대한 중요성이 증대되고 있다. 또한 21세기에 접어들면서 재생에너지에 대한 요구가 급증하면서 태양 전지에 관심이 집중되고 있다. 태양 전지는 공해가 적고, 자원이 무한적이며 반 영구적인 수명을 가지고 있어 미래 에너지 문제를 해결할 수 있는 에너지원으로 기대되고 있다.
최근 주목 받고 있는 태양 전지를 크게 구분하면 결정질 실리콘 태양 전지, 박막형 태양 전지, 염료감응 태양 전지 등이 있다.
그런데 태양광 발전 시스템 증설이 급증하면서 실리콘 원자재 및 실리콘 기판의 공급 부족으로 인하여 태양 전지의 제조 단가가 증가하는 문제가 발생하였다. 이러한 이유로 단결정 실리콘 태양 전지보다 제조 단가가 낮고, 원자재 소모가 적고, 재료 공급이 원활한 박막 실리콘 태양 전지, 염료감응 태양 전지, 플라스틱 태양 전지 등이 각광받게 되었다. 그러나 낮은 제조 단가에도 불구하고 낮은 변환 효율과 짧은 수명이 산업화에 걸림돌이 되어 왔다. 따라서 최근의 태양전지에 관한 연구는 태양전지의 효율 향상과 관련된 기술에 집중되고 있다. 태양전지의 효율 향상을 위해, 태양전지의 수광면에 있는 전면 전극의 구조나 패턴의 개선이 요구된다.
본 발명의 목적은, 전면 전극으로 인해 발생되는 수광면적의 손실을 최소화할 수 있는 전면 전극의 패턴을 제공함에 있다.
상술한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 양태에 따르면, 버스바 전극을 포함하는 전면 전극이 구비된 태양전지에 있어서, 상기 전면 전극은 상기 버스바 전극과 직접 연결되는 제1 핑거 전극, 상기 버스바 전극의 연장선상에 형성되며, 상기 버스바 전극보다 너비가 좁은 연결 전극 및 상기 연결 전극을 통해 상기 버스바 전극과 연결되는 제2 핑거 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지가 제공된다.
여기서 상기 전면 전극에 2 이상의 연결 전극이 포함된 경우, 2 이상의 상기 연결 전극을 서로 연결하는 브릿지 전극을 더 포함할 수 있다.
또한 상기 연결 전극에 2 이상의 상기 제2 핑거 전극과 연결되는 경우, 상기 연결 전극은 상기 제2 핑거 전극의 개수에 상응하여 상기 제1 핑거 전극 및 상기 제2 핑거 전극보다 더 큰 단면적을 가질 수 있다.
또한 상기 연결 전극에 2 이상의 상기 제2 핑거 전극과 연결되는 경우, 상기 버스바 전극에 가까운 부분일수록 상기 제2 핑거 전극의 개수에 상응하여 상기 연결 전극의 단면적이 증가할 수 있다.
또한 상기 연결 전극에 2 이상의 상기 제2 핑거 전극과 연결되는 경우, 상기 전면 전극은 2 이상의 상기 브릿지 전극을 포함하며, 상기 브릿지 전극은 하나 이상의 상기 제2 핑거 전극에 대응된다.
또한 상기 제2 핑거 전극은 상기 버스바 전극이 위치한 방향으로 상기 연결 전극과 인접한 부분이 굴절될 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 전면 전극이 형성된 태양전지에 있어서, 상기 전면 전극은 제1 버스바 전극, 상기 제1 버스바 전극과 직접 연결되는 제1 핑거 전극, 최외측 핑거 전극인 제2 핑거 전극, 상기 제1 버스바 전극으로부터 파생되며, 상기 제2 핑거 전극과 직접 연결되고 상기 제1 버스바 전극보다 너비가 작은 제2 버스바 전극, 상기 제1 버스바 전극과 연결된 하나 이상의 연결 전극 및 상기 연결 전극과 교차점을 가지며, 상기 연결 전극을 통해 상기 제1 버스바 전극과 연결되는 2 이상의 제3 핑거 전극을 포함하되, 상기 연결 전극은 2 이상의 상기 제3 핑거 전극이 연결됨에 따라 단면적이 증가하는 태양전지가 제공된다.
여기서 상기 제2 버스바 전극과의 교차점에 인접한 상기 제2 핑거 전극 중 일부분은 상기 제1 버스바 전극이 위치한 방향으로 굴절되어, 상기 제2 버스바 전극과 Y자 형태를 형성할 수 있다.
또한 상기 연결 전극으로 연결되는 상기 제3 핑거 전극은 상기 연결 전극에 인접한 부분이 상기 제1 버스바 전극이 위치한 방향으로 굴절될 수 있다.
또한 상기 연결 전극은 2 이상의 상기 제3 핑거 전극들이 나열되는 방향으로 형성되어 상기 제3 핑거 전극들과의 교차점을 가지는 제1 영역과, 상기 제2 버스바 전극이 위치한 방향으로 굴절된 제2 영역을 포함하며, 상기 제1 영역은 상기 제3 핑거 전극이 연결되는 개수에 따라 단면적이 증가할 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 핑거 전극으로부터 전자를 수집하는 버스바 전극, 상기 버스바 전극과 Y자 형태를 형성하여 연결되며 상기 버스바 전극보다 가늘고 폭이 좁은 연결 전극, 상기 연결 전극 또는 상기 버스바 전극 중 어느 하나와 직접 연결되는 핑거 전극을 포함하며 여기서 상기 연결 전극은 직접 연결된 상기 핑거 전극의 개수가 증가함에 따라 단면적이 증가하는 것을 특징으로 하는 태양전지가 제공된다.
여기서 상기 연결 전극은 상기 버스바 전극과 시계 방향 또는 반시계 방향으로 45 도의 각도를 이룰 수 있다.
또한 상기 버스바 전극에 2 이상의 상기 연결 전극이 연결되어 있는 경우, 2 이상의 상기 연결 전극을 서로 연결하는 하나 이상의 브릿지 전극을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 전면 전극의 패턴을 일부 변형함으로써 태양전지의 수광면 상에 형성된 전면 전극으로 인하여 발생되는 쉐이딩 로스를 줄이고, 이를 통해 태양 전지의 효율의 향상을 도모할 수 있다. 또한, 전면 전극에 사용되는 재료비를 함께 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 모듈에 대한 분해 사시도.
도 2는 종래기술에 따른 태양전지 전면부의 전면 전극을 도시한 도면.
도 3은 도 2에 도시된 종래의 태양전지를 결합하여 만든 태양전지모듈의 일부를 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 태양전지의 전면부에 형성되는 전면 전극을 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 태양전지가 결합된 태양전지 모듈의 일부를 도시한 도면.
도 6 내지 도 8은 도 4에 도시된 태양전지 모듈에서 핑거 전극과 버스 바의 형태를 예시한 도면.
이하의 도면에서, 각 구성요소는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다. 또한, 동일한 구성요소에 대하여서는 동일한 도번을 사용하여 설명하기로 한다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 모듈에 대한 분해 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 태양광 모듈(100)은 복수의 태양전지(150), 복수의 태양전지를 전기적으로 연결하는 복수의 리본(143), 복수의 리본(143)을 연결하는 버스 리본(145), 복수의 태양전지(150)를 양면에서 밀봉하는 제1 밀봉 필름(131)과 제2 밀봉 필름(132), 태양전지(150)의 수광면을 보호하는 전면 기판(110) 및 태양전지(150)의 이면을 보호하는 후면 기판(120)을 포함할 수 있다.
태양전지(150)는 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하는 반도체 소자로써, 도 2의 태양전지(150)를 확대한 도면을 참조하면, 본 발명에 따른 태양전지(150)는 광전 변환층(151), 광전 변환층(151)의 일면에 형성된 후면 전극층(152) 및 후면 전극층(152)의 일면과 접하는 리본(143)을 포함하고, 후면 전극층(152)과 리본(143)이 접하는 경계면에는 공융혼합물(157)이 형성될 수 있다.
광전 변환층(151)은 실리콘(silicon), 화합물 반도체(compound semiconductor) 및 적층형(tandem) 등 일 수 있으며, P-N접합(junction)이 형성되어 광이 조사되면 광전효과에 의해 광기전력이 발생할 수 있다.
후면 전극층(152)은, 일 예로 알루미늄, 석영 실리카, 바인더 등이 첨가된 후면 전극용 페이스트를 광전 변환층(151)의 일면에 인쇄한 후 열처리를 행하여 형성할 수 있다.
도포된 후면 전극용 페이스트는 소성과정을 거치면서 페이스트에 포함된 유기물과 용매 등이 제거되며, 페이스트의 열처리 시에는 전극 구성 물질인 알루미늄이 광전 변환층(151)의 배면을 통해 확산됨으로써, 후면 전극층(152)과 광전 변환층(151)의 경계면에 후면 전계(Back Surfacefield)층(미도시)이 형성될 수 있다.
본 발명에 따르면 태양전지(150)는 리본(143)을 포함하고, 리본(143)은 후면 전극층(152)의 일면과 접하며, 후면 전극층(152)과 리본(143)이 접하는 경계면에는 공융혼합물(157)이 형성될 수 있다.
리본(143)은 알루미늄과의 공융접합을 위해 적어도 외주면에 구리(Cu), 니켈(Ni), 칼슘(Ca), 주석(Sn), 아연(Zn), 인듐(In) 및 안티모니(Sb) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
후면 전극층(152)이 형성된 면과 대향하는 광전 변환층(151)의 타면은 텍스쳐된 표면을 가질 수 있으며, 광전 변환층(151)의 타면 상에는 전면 전극이 위치할 수 있다.
텍스쳐링(texturing)이란 표면에 요철 형상의 패턴을 형성하는 것을 의미하는 것으로, 이와 같이 텍스쳐링(texturing)으로 광전 변환층(151)의 표면이 거칠어지면 입사된 빛의 반사율이 감소됨으로써 광 포획량이 증가할 수 있다. 따라서 광학적 손실이 저감되는 효과를 얻을 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 리본(143)은 두 라인이 각각 태양전지(150)의 상,하부에 부착되어 복수의 태양전지(150)를 전기적으로 연결할 수 있다. 이와 같이 리본(143)에 의해 전기적으로 연결된 복수의 태양전지(150)는 스트링(140)을 이루며, 태양전지 스트링(140)은 수 개의 열을 이루도록 서로 이웃하여 위치할 수 있다.
버스 리본(145)은 태양전지 스트링(140)이 배치되지 않은 부분에 배치되어 리본(143)과 연결된다. 버스 리본(145)은 태양전지(150)가 생산한 전기를 모으며 전기가 역류되는 것을 방지하는 단자 박스(미도시)와 연결되는 단자 박스의 리드선과 연결된다.
또한, 버스 리본(145)은 태양전지 스트링(140)의 리본(143) 양끝단을 교대로 연결하여, 태양전지 스트링(140)을 전기적으로 연결한다. 버스 리본(145)은 복수 열 종대로 배치되는 태양전지 스트링(140)의 양단에 횡으로 배치될 수 있다.
수 개의 열을 이루는 태양전지 스트링(140)은 제1 밀봉 필름(131)과 제2 밀봉 필름(132) 사이에 위치할 수 있다.
제 1 밀봉 필름(131)은 태양전지(150)의 수광면에 위치하고, 제 2 밀봉 필름(132)은 태양전지(150)의 이면에 위치할 수 있으며, 제1 밀봉 필름(131)과 제2 밀봉 필름(132)은 라미네이션에 의해 접착하여, 태양전지(150)에 악영향을 미칠 수 있는 수분이나 산소를 차단할 수 있다.
또한, 제1 밀봉 필름(131)과 제2 밀봉 필름(132)은 태양전지의 각 요소들이 화학적으로 결합할 수 있도록 한다. 이러한 제1 밀봉 필름(131)과 제2 밀봉 필름(132)은 에틸렌초산비닐 공중합체 수지(EVA), 폴리비닐부티랄, 에틸렌초산비닐 부분 산화물, 규소 수지, 에스테르계 수지, 올레핀계 수지 등이 사용될 수 있다.
전면 기판(110)은 태양광을 투과하도록 제1 밀봉 필름(131) 상에 위치하며, 외부의 충격 등으로부터 태양전지(150)를 보호하기 위해 강화유리인 것이 바람직하다. 또한, 태양광의 반사를 방지하고 태양광의 투과율을 높이기 위해 철분이 적게 들어간 저철분 강화유리인 것이 더욱 바람직하다.
후면 기판(120)은 태양전지(150)의 이면에서 태양전지를 보호하는 층으로서, 방수, 절연 및 자외선 차단 기능을 하며, TPT(Tedlar/PET/Tedlar) 타입일 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다.
또한, 후면 기판(120)은 전면 기판(110) 측으로부터 입사된 태양광을 반사하여 재이용될 수 있도록 반사율이 우수한 재질인 것이 바람직하며, 태양광이 입사될 수 있는 투명 재질로 형성될 수도 있다.
도 2는 종래기술에 따른 태양전지 전면부의 전면 전극을 도시한 도면이다. 그리고 도 3은 도 2에 도시된 종래의 태양전지를 결합하여 만든 태양전지모듈의 일부를 도시한 도면이다.
도 2 및 도 3에 도시된 태양전지(200)는 태양전지 모듈에 사용되는 종래 기술에 따른 것으로서, 핑거 전극(220)과 버스바 전극(210)이 형성된 전면의 모습을 나타낸다.
도 2는 종래의 전면 전극의 패턴을 나타낸 도면이다. 도 2는 조밀한 핑거 전극(220)과 이에 접속되어 있는 버스바 전극(210)으로 구성된 패턴을 도시한다. 이 외에도 전면 전극의 패턴에 관련하여 다양한 패턴이 공지되어 있다.
태양 전지의 전면에는, 입사된 태양광에 의해 생성된 전하를 수집하기 위하여 금속성분을 가진 전면 전극이 형성된다. 전면 전극은 일반적으로 핑거(Finger) 전극(220) 또는 핑거 메탈 라인 등으로 지칭되는 그리드와, 상기 그리드에 전기적으로 연결되는 막대 형태의 주전극인 버스바(Bus bar) 전극(210)으로 구성된다. 태양전지(200)에서 전기를 발전함에 따라 핑거 전극(220)으로 이동한 전자는 버스바 전극(210)에서 수집된 후, 상술한 버스 리본(145)으로 다시 수집된다.
그런데 전면 전극은 태양광을 기판으로 투과시키지 못하고 반사시키므로, 태양 전지의 효율을 저하시키는 쉐이딩 손실(Shading loss)이 발생시키는 요인이 된다. 따라서 이러한 손실을 줄이기 위해선 전면 전극이 태양 전지(200)의 수광면 상에서 차지하는 면적을 최소화하는 것이 필요하다. 그러나 이를 위해 전극 선폭을 낮춰 접촉 면적을 줄이는 경우, 전극의 단면적이 좁아짐에 따라 전극 저항이 커지게 되기 때문에 전기적인 손실이 발생하게 된다.
즉, 태양 전지(200)의 전면에 형성되는 전극의 구조는 입사되는 태양광을 많이 받아들이기 위해 높은 개구율이 필요함과 동시에 저항 손실 및 쉐이딩 손실을 최소화 할 수 있는 최적의 패턴이 요구된다. 공지된 패턴들은 대체로 핑거 전극(220)의 폭과 수광 면적을 조절하여 효율을 향상시키고자 하는 방법을 보이고 있으나, 기본적으로 선폭이 100㎛ 이상이어서 개구율을 저해하지 않는 범위 내에서 제한적으로 전극 패턴을 구현하는 문제점이 있다. 또한, 핑거 전극의 폭을 줄이기 위하여 공정에 있어서 리쏘그라피법, 레이저 트랜스퍼 등의 방법이 제시되고 있지만 생산 비용이 상승하는 문제점이 있다.
예컨대, 일반적인 태양전지(200)의 버스바 전극(210)은 태양전지(200)의 윗 부분과 아래 부분에 약 2~3mm 여백을 두고, 약 153mm의 길이를 가진다(156mm 사이즈 웨이퍼의 태양전지의 경우). 그리고 태양전지 모듈 제조시 태양전지와 태양전지를 연결시켜주는 리본(ribbon)(143)은 그 버스바 전극(210)의 한쪽 끝단에 약 2mm 정도의 여백을 가지고 붙여지게 된다. 이에 따라 버스바 전극(810)의 길이가 더 길고 리본(143)의 길이가 더 짧아지는데, 이렇게 제작된 상태에서 버스바 전극(210) 중 하단부 리본(143)과 연결되지 않은 부분(230)의 영역은 수광면적을 줄이는 로스(loss)가 된다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 태양전지의 전면부에 형성되는 전면 전극을 도시한 도면이다. 또한 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 태양전지가 결합된 태양전지 모듈의 일부를 도시한 도면이다.
도 4에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 태양전지(300)는 핑거 전극(320)과 버스바 전극(310)의 형상이 종래 기술에 따른 태양 전지(도 3의 200)와는 상이한 모습을 나타낸다. 본 발명에 따른 태양전지는 버스 바로 인한 수광 면적의 손실을 줄이기 위한 형태를 가진다.
도 4에 도시된 바를 참조하면, 버스바 전극(310)의 길이가 종래 기술에 비하여 줄여져 있는 것을 볼 수 있다. 즉, 종래에는 버스바 전극(310)이 태양전지 상단에서 하단까지 가로지르고 있었으나, 본 발명의 실시예에서는 버스바 전극(310) 상단의 일부가 제거됨으로써 버스바 전극(310) 상단의 리본으로 연결되는 부분에 수광 가능한 면적이 종래에 비하여 늘어난다. 버스바 전극(310)과 핑거 전극(320)의 형상이 변형된 부분(330)을 도 6 내지 도 8에서 확대하여 도시하도록 한다.
도 6 내지 도 8은 도 4에 도시된 태양전지 모듈에서 핑거 전극과 버스 바의 형태를 예시한 도면이다. 즉 도 6 내지 도 8은 버스바 전극(310)과 핑거 전극(320)의 형상이 변형된 부분(330)을 도시한다.
도 6을 참조하면, 핑거 전극(620, 640)들이 연결 전극(630)을 통해 버스바 전극(610)과 연결된다. 핑거 전극들은 편의상 제1 핑거 전극(620)과 제2 핑거 전극(640)으로 구분하여 설명한다. 제1 핑거 전극(620)은 버스바 전극(610)과 직접 연결되는 전극이고, 제2 핑거 전극은 연결 전극(630)을 통해서 버스바 전극(610)과 전기적으로 연결되는 전극이다. 따라서 제2 핑거 전극(640)들이 연결 전극(630)과 교차접(660)을 가진다. 태양전지 상단, 즉 버스바 전극(610)의 일부가 제거된 부분에 위치하는 핑거 전극들이 제2 핑거 전극(640)이 된다.
도 6을 참조하면, 버스바 전극(610)과 연결 전극(630)은 수평 방향으로, 제1 핑거 전극(620)과 제2 핑거 전극(640)들은 수직 방향으로 프린팅되어 있다. 따라서 버스바 전극(610)과 제1 핑거 전극(620), 그리고 연결 전극(630)과 제2 핑거 전극(640)은 각각 교차점을 가지게 된다. 연결 전극(630)은 버스바 전극(610)에 비하여 그 너비가 좁아, 태양전지의 수광면 상에서 차지하는 면적이 적다. 따라서 버스바 전극(610)에 비하여 쉐이딩 로스의 발생 면적을 감소시킬 수 있다.
또한 제2 핑거 전극(640)은 연결 전극(630)과의 교차점(660) 부근에서 소정의 각도만큼 굴절됨으로써 제2 핑거 전극(640)에서 연결 전극(630)으로 이어지는 경로의 길이를 단축할 수 있다. 이로 인해 쉐이딩 로스를 줄임은 물론, 전극의 형성에 필요한 금속 페이스트도 절감할 수 있다. 여기서 제2 핑거 전극(640)의 굴절 각도가 45도인 경우, 같은 지점에서 굴절되는 다른 각도에 비하여 해당 경로(제2 핑거 전극(640)에서 연결 전극(630)까지의 경로)의 길이를 최소화할 수 있다.
또한 연결 전극(630)은 그 굵기가 가변적일 수 있다. 연결 전극(630)에는 2 이상의 제2 핑거 전극(640)이 연결될 수 있는데, 이 경우 연결 전극(630)의 굵기가 일정한 경우, 연결된 제2 핑거 전극(640)이 누적될수록 연결 전극(630)의 내부 저항은 커질 수가 있다. 따라서 일정한 저항을 유지하기 위해, 연결 전극(630)은 버스바 전극(610)에 근접한 부분일수록 제2 핑거 전극(640)들과의 교차점(660)이 증가함에 따라, 그 단면적이 증가하도록 제작될 수 있다.
물론, 연결 전극(630)에 의한 쉐이딩 로스를 감수한다면, 제2 핑거 전극(640)의 개수에 상응하여 연결 전극(630)의 단면적을 일정하게 유지하되, 내부 저항이 일정치 이상으로 커지지 않도록 연결 전극(630)의 단면적을 크게 만들 수도 있다.
본 발명의 실시예에서 복수의 제2 핑거 전극(640)들이 하나의 연결 전극(630)에 누적되어 연결되는 구조상, 연결 전극(630)의 어느 한 지점에서 단락이 발생하는 경우 여러 제2 핑거 전극(640)들에서 나온 전자들이 이동 경로가 막히게 된다. 따라서 이러한 경우를 대비하여 하나의 버스바 전극(610)에는 2개의 연결 전극(630)이 형성되며, 해당 연결 전극(630)들은 브릿지 전극(650)을 통해 연결된다. 따라서 하나의 연결 전극(630)에 연결된 제2 핑거 전극(640)들은, 해당 연결 전극(630)이 단락되더라도 브릿지 전극(650)을 통해 다른 연결 전극을 통해 버스바 전극(610)으로 연결되는 경로를 제공받을 수 있으며, 결과적으로 버스바 전극(610)과의 전기적 연결이 유지될 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전면 전극의 형상을 도시한다.
도 7에 도시된 바에 따르면, 전면 전극은 제1 버스바 전극(710), 제2 버스바 전극(730), 연결 전극(750), 제1 핑거 전극(720), 제2 핑거 전극(740), 제3 핑거 전극(760)을 포함한다. 제1 핑거 전극(720)은 제1 버스바 전극(710)과 직접 교차점을 가지고 연결된다. 제2 핑거 전극(740)은 핑거 전극들 중, 최상단에 위치하는 하나 이상의 핑거 전극으로서, 제1 버스바 전극(710)에서 가장 먼 거리에 있다. 제2 버스바 전극(730)은 제1 버스바 전극(710)으로부터 파생되어 나온 전극으로서, 적은 수의 제2 핑거 전극(740)과 연결되므로 제1 버스바 전극(710)만큼 굵게 제작될 필요가 없다. 즉, 본 실시예에서 버스바 전극은 제1 버스바 전극(710)과 제1 버스바 전극(710)의 상단부에 좁은 너비를 가지는 제2 버스바 전극(730)의 두 영역으로 구분될 수 있다.
도 7에서는 제2 핑거 전극(740)이 하나인 것으로 도시되어 있으나, 이에 제한될 필요는 없고 제1 버스바 전극으로부터 멀리 떨어져 있는 소수의 핑거 전극들이 제2 핑거 전극(740)에 해당될 수 있다. 또한 도 7에는 제2 핑거 전극(740)과 제2 버스바 전극(730)이 T자 형태를 이루고 있으나, 제2 핑거 전극(740)이 제2 버스바 전극과 교차되는 지점의 주변에서 굴곡되어 Y자 형태를 이룰 수도 있다. 이 경우, 제2 핑거 전극(740)에서 제2 버스바 전극(730)에 이르는 경로가 보다 짧아질 수 있다.
제3 핑거 전극(760)은 연결 전극(750)과 교차점을 가지고, 연결 전극(750)을 통해 제1 버스바 전극(710)과 전기적으로 연결된다. 제3 핑거 전극들과의 교차점을 가지는 제1 영역(751)과, 제3 핑거 전극(760)들로부터 수렴된 전자를 제1 버스바 전극으로 연결시키는 제2 영역(753). 연결 전극(750)의 제1 영역(751)은 제1 버스바 전극(710)과 소정의 거리만큼 이격되어 동일한 방향으로 배열되어 있으며, 연결 전극(750)의 제2 영역(753)은 제1 버스바 전극(710) 쪽으로 굴절된다. 연결 전극(750)과 제1 버스바 전극(710) 간의 수평 거리가 동일할 때, 제2 영역(753)이 제1 영역(751)에 비하여 45도만큼 꺾여진 경우에 연결 전극(750)의 길이가 가장 짧아질 수 있다.
연결 전극(750)의 제1 영역(751)은 복수의 제3 핑거 전극(760)과 연결되어 교차점(770)을 가지는데, 연결 전극(750)에 연결된 제3 핑거 전극(760)의 개수가 많아질수록 제1 영역(751)은 그 굵기가 증가할 수 있다. 즉 제3 핑거 전극(760)과의 교차점(770)이 누적될수록 연결 전극(750)은 단면적이 증가한다. 연결 전극(750)의 단면적 또는 굵기를 이와 같이 조절하는 것은 연결 전극(750)으로 수렴되는 제3 핑거 전극(760)의 개수가 많아지는 것에 무관하게 연결 전극에 발생되는 저항을 일정치 이하로 유지하기 위함이다.
또한 연결 전극(750)에 연결된 제3 핑거 전극(760)들은, 제3 핑거 전극(760)과 연결 전극(750)이 형성하는 경로의 길이를 줄이기 위해, 연결 전극(750)과의 교차점 부근에서 소정의 각도로 꺾여질 수 있다. 이 때, 앞서 언급한 바와 같이 동일한 지점에서 굴절되는 경우 경로를 최소화하기 위해 굴절 각도는 45도일 수 있다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전면 전극의 형상을 도시한다.
도 8에 도시된 실시예에서 핑거 전극(830)들은 연결 전극(820) 또는 버스바 전극(810)으로 직접 연결된다. 여기서는 하나의 버스바 전극(810)에 대하여 두 개의 연결 전극(820)이 마련된다. 핑거 전극(830)의 길이가 지나치게 단축되지 않는 한도 내에서, 연결 전극(820)은 버스바 전극(810)에 대하여 핑거 전극(830)들 쪽으로 소정 각도만큼 꺾여서 놓여질 수 있다. 연결 전극(820)의 굴절 각도와 길이, 굵기 등은 전면 전극 형성을 위해 사용되는 금속 페이스트의 양과, 수광면의 확보에 따른 효율 향상 등을 고려하여 조절 가능하다.
도 6이나 도 7을 참조하여 설명한 실시예들과 달리, 도 8을 참조하여 설명하는 실시예에서 핑거 전극은 종래와 같이 배열되며, 굴절 또는 굴곡이 가해질 필요가 없다. 다만 연결 전극(820)이 핑거 전극(830) 쪽으로 꺾여서 놓여짐에 따라 핑거 전극(830)의 길이가 다소 줄어들 수 있다.
버스바 전극(810) 끝단이 제거되는 대신 연결 전극(750)이 외측 핑거 전극(830)들과 연결됨으로써 버스바 전극(810)을 인한 쉐이딩 로스를 방지할 수 있으며, 전극 형성용 금속 페이스트의 사용량도 줄일 수 있다. 그리고 연결 전극(750) 중 어느 하나가 단락되는 경우를 대비하여 양 연결 전극(750)을 연결하는 브릿지 전극(850)이 구비될 수 있다. 또한, 연결 전극(820)은 버스바 전극(810)이 근접한 부분일수록 연결된 핑거 전극(830)이 많아짐을 고려하여 버스바 전극(810)의 단면적이 증가하도록 형성될 수 있다. 연결 전극(820)의 단면적은 전극의 너비나 굵기 등으로 조절 가능하다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
100: 태양광 모듈 110: 전면 기판
120: 후면 기판 143: 리본
145: 버스 리본 150: 태양전지

Claims (13)

  1. 버스바 전극을 포함하는 전면 전극이 구비된 태양전지에 있어서,
    상기 전면 전극은
    상기 버스바 전극과 직접 연결되는 제1 핑거 전극;
    상기 버스바 전극의 연장선상에 형성되며, 상기 버스바 전극보다 너비가 좁은 연결 전극; 및
    상기 연결 전극을 통해 상기 버스바 전극과 연결되는 제2 핑거 전극;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전면 전극에 2 이상의 연결 전극이 포함된 경우, 2 이상의 상기 연결 전극을 서로 연결하는 브릿지 전극을 더 포함하는 태양전지.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 연결 전극에 2 이상의 상기 제2 핑거 전극과 연결되는 경우,
    상기 연결 전극은 상기 제2 핑거 전극의 개수에 상응하여 상기 제1 핑거 전극 및 상기 제2 핑거 전극보다 더 큰 단면적을 가지는 것을 특징으로 하는 태양전지.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 연결 전극에 2 이상의 상기 제2 핑거 전극과 연결되는 경우,
    상기 버스바 전극에 가까운 부분일수록 상기 제2 핑거 전극의 개수에 상응하여 상기 연결 전극의 단면적이 증가하는 것을 특징으로 하는 태양전지.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 연결 전극에 2 이상의 상기 제2 핑거 전극과 연결되는 경우,
    상기 전면 전극은 2 이상의 상기 브릿지 전극을 포함하며, 상기 브릿지 전극은 하나 이상의 상기 제2 핑거 전극에 대응되는 것을 특징으로 하는 태양전지.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2 핑거 전극은 상기 버스바 전극이 위치한 방향으로 상기 연결 전극과 인접한 부분이 굴절된 것을 특징으로 하는 태양전지.
  7. 전면 전극이 형성된 태양전지에 있어서,
    상기 전면 전극은
    제1 버스바 전극;
    상기 제1 버스바 전극과 직접 연결되는 제1 핑거 전극;
    최외측 핑거 전극인 제2 핑거 전극;
    상기 제1 버스바 전극으로부터 파생되며, 상기 제2 핑거 전극과 직접 연결되고 상기 제1 버스바 전극보다 너비가 작은 제2 버스바 전극;
    상기 제1 버스바 전극과 연결된 하나 이상의 연결 전극; 및
    상기 연결 전극과 교차점을 가지며, 상기 연결 전극을 통해 상기 제1 버스바 전극과 연결되는 2 이상의 제3 핑거 전극;
    을 포함하되,
    상기 연결 전극은 2 이상의 상기 제3 핑거 전극이 연결됨에 따라 단면적이 증가하는 것을 특징으로 하는 태양전지.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2 버스바 전극과의 교차점에 인접한 상기 제2 핑거 전극 중 일부분은 상기 제1 버스바 전극이 위치한 방향으로 굴절되어, 상기 제2 버스바 전극과 Y자 형태를 형성하는 것을 특징으로 하는 태양전지.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 연결 전극으로 연결되는 상기 제3 핑거 전극은 상기 연결 전극에 인접한 부분이 상기 제1 버스바 전극이 위치한 방향으로 굴절되는 것을 특징으로 하는 태양전지.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 연결 전극은 2 이상의 상기 제3 핑거 전극들이 나열되는 방향으로 형성되어 상기 제3 핑거 전극들과의 교차점을 가지는 제1 영역과, 상기 제2 버스바 전극이 위치한 방향으로 굴절된 제2 영역을 포함하며,
    상기 제1 영역은 상기 제3 핑거 전극이 연결되는 개수에 따라 단면적이 증가하는 것을 특징으로 하는 태양전지.
  11. 핑거 전극으로부터 전자를 수집하는 버스바 전극;
    상기 버스바 전극과 Y자 형태를 형성하여 연결되며 상기 버스바 전극보다 가늘고 폭이 좁은 연결 전극;
    상기 연결 전극 또는 상기 버스바 전극 중 어느 하나와 직접 연결되는 핑거 전극; 을 포함하며
    여기서 상기 연결 전극은 직접 연결된 상기 핑거 전극의 개수가 증가함에 따라 단면적이 증가하는 것을 특징으로 하는 태양전지.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 연결 전극은 상기 버스바 전극과 시계 방향 또는 반시계 방향으로 45 도의 각도를 이루는 것을 특징으로 하는 태양전지.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 버스바 전극에 2 이상의 상기 연결 전극이 연결되어 있는 경우, 2 이상의 상기 연결 전극을 서로 연결하는 하나 이상의 브릿지 전극을 더 포함하는 태양전지.

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