KR20120087479A - 태양 전지 측정 장치 및 측정 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 태양 전지 측정 장치 및 측정 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 태양 전지 측정 장치의 일례는 태양 전지의 입사면에 형성된 복수 개의 핑거 전극에 교차하는 방향으로 접촉하는 전면 전극용 탐침부; 태양 전지의 입사면의 반대면인 후면에 형성된 후면 전극에 접촉하는 후면 전극용 탐침부; 및 전면 전극용 탐침부 및 후면 전극용 탐침부로부터 전기적 신호를 입력받아 태양 전지의 개방 전압 및 단락 전류 중 적어도 하나를 측정하는 측정부;를 포함하며, 전면 전극용 탐침부는 복수 개의 핑거 전극과 교차하는 방향으로 형성되는 도전성 전극과 도전성 전극에 전기적으로 연결되는 핀 전극을 포함한다.
본 발명에 따른 태양 전지 측정 장치의 일례는 태양 전지의 입사면에 형성된 복수 개의 핑거 전극에 교차하는 방향으로 접촉하는 전면 전극용 탐침부; 태양 전지의 입사면의 반대면인 후면에 형성된 후면 전극에 접촉하는 후면 전극용 탐침부; 및 전면 전극용 탐침부 및 후면 전극용 탐침부로부터 전기적 신호를 입력받아 태양 전지의 개방 전압 및 단락 전류 중 적어도 하나를 측정하는 측정부;를 포함하며, 전면 전극용 탐침부는 복수 개의 핑거 전극과 교차하는 방향으로 형성되는 도전성 전극과 도전성 전극에 전기적으로 연결되는 핀 전극을 포함한다.
Description
본 발명은 태양 전지 측정 장치 및 측정 방법에 관한 것이다.
최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예측되면서 이들을 대체할 신재생 에너지에 대한 관심이 높아지면서, 태양 에너지로부터 전기 에너지를 생산하는 태양 전지 셀이 주목 받고 있다.
이러한 태양 전지 셀은 원하는 출력을 얻기 위해 여러 개가 직렬 또는 병렬로 연결된 후 패널(panel) 형태로 방수 처리된 형태의 태양 전지 모듈로 사용된다.
일반적으로, 태양 전지 셀들을 갖는 태양 전지 모듈은 일정한 간격을 두고 배치된 복수 개의 태양 전지 셀들, 인접한 태양 전지 셀들 사이의 간격을 유지하는 실드(shield), 인접한 태양 전지 셀들의 전극을 전기적으로 연결하는 인터커넥터, 태양 전지 셀들을 보호하는 상부 및 하부 보호막, 태양 전지 셀들의 수광면 쪽으로 보호막 위에 배치되는 투명 부재, 및 수광면 반대 쪽으로 하부 보호막의 하부에 배치되는 후면 시트(back sheet)를 포함한다.
이와 같은 태양 전지 모듈에는 동일한 효율을 지니는 태양 전지 셀들이 포함되어야 태양 전지 모듈의 효율이 극대화될 수 있다. 이를 위해서 태양 전지 모듈 공정 중에는 태양 전지 셀들을 효율별로 분리하는 분류(sorting) 공정을 별도로 구비한다.
본 발명은 태양 전지 셀들을 효율별로 분리하는 분류 공정에 사용되는 태양 전지 측정 장치 및 측정 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 태양 전지 측정 장치의 일례는 태양 전지의 입사면에 형성된 복수 개의 핑거 전극에 교차하는 방향으로 접촉하는 전면 전극용 탐침부; 태양 전지의 입사면의 반대면인 후면에 형성된 후면 전극에 접촉하는 후면 전극용 탐침부; 및 전면 전극용 탐침부 및 후면 전극용 탐침부로부터 전기적 신호를 입력받아 태양 전지의 개방 전압 및 단락 전류 중 적어도 하나를 측정하는 측정부;를 포함하며, 전면 전극용 탐침부는 복수 개의 핑거 전극과 교차하는 방향으로 형성되는 도전성 전극과 도전성 전극에 전기적으로 연결되는 핀 전극을 포함한다.
여기서, 태양 전지는 입사면에 복수 개의 핑거 전극과 교차하는 방향의 버스바 전극이 형성되지 않을 수 있다.
또한, 도전성 전극의 폭은 복수 개의 태양 전지를 서로 전기적으로 연결하는 인터커넥터의 폭보다 작거나 같을 수 있다.
또한, 핑거 전극과 접촉하는 도전성 전극의 하부면은 요철이 형성될 수 있다.
또한, 핀 전극은 태양 전지를 측정할 때에 도전성 전극에 접촉될 수 있다.
또한, 도전성 전극과 핀 전극은 전기적으로 항상 연결되도록 일체로 형성될 수 있다.
또한, 도전성 전극과 핀 전극은 태양 전지를 측정하는 때를 제외한 기간 동안에 서로 전기적으로 연결되지 않도록 분리할 수 있다.
또한, 도전성 전극에 전기적으로 연결되는 핀 전극의 개수는 적어도 하나일 수 있다.
또한, 도전성 전극과 접촉하는 핑거 전극의 개수는 적어도 두 개일 수 있다.
또한, 측정부는 태양 전지의 필 팩터(Fill factor) 및 저항을 더 측정할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 태양 전지 측정 방법은 태양 전지의 입사면에 형성된 복수 개의 핑거 전극에 교차하는 방향으로 전면 전극용 탐침부를 접촉시키는 단계; 태양 전지의 입사면의 반대면인 후면에 형성된 후면 전극에 후면 전극용 탐침부를 접촉시키는 단계; 전면 전극용 탐침부 및 후면 전극용 탐침부가 복수 개의 핑거 전극과 후면전극으로부터 전기적 신호를 입력받는 단계; 및 전기적 신호를 이용하여 태양 전지의 개방 전압 및 단락 전류 중 적어도 하나를 측정하는 단계;를 포함하며, 전면 전극용 탐침부는 복수 개의 핑거 전극과 교차하는 방향으로 길게 형성된 도전성 전극과 도전성 전극에 전기적으로 연결되는 핀 전극을 포함하고, 전면 전극용 탐침부를 접촉시키는 단계에서 도전성 전극은 복수 개의 핑거 전극과 교차하는 방향으로 접촉한다.
여기서, 전면 전극용 탐침부를 접촉시키는 단계에서 핀 전극은 도전성 전극에 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 태양 전지는 입사면에 복수 개의 핑거 전극과 교차하는 방향의 버스바 전극이 형성되지 않을 수 있다.
또한, 측정 하는 단계는 태양 전지의 필 팩터(Fill factor) 및 저항을 더 측정할 수 있다.
본 발명의 일례에 따른 태양 전지 측정 장치 및 측정 방법은 태양 전지의 입사면에 버스바 전극이 없는 경우에도 용이하게 태양 전지를 측정할 수 있는 효과가 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 태양 전지 측정 장치의 측정 대상인 태양 전지의 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 태양 전지 측정 장치의 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 5는 본 발명에 따른 태양 전지 측정 장치에서 도전성 전극과 핀 전극의 전기적 연결관계의 두 가지 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 6은 본 발명의 도전성 전극의 하부면에 대해 설명하기 위한 도이다.
도 7은 본 발명에 따른 도전성 전극의 길이에 따른 다양한 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 8은 하나의 도전성 전극에 연결되는 핀 전극의 개수에 대한 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 9는 본 발명에 따른 태양 전지 측정 장치가 버스바 전극을 포함하는 태양 전지를 측정하는 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 태양 전지 측정 장치의 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 5는 본 발명에 따른 태양 전지 측정 장치에서 도전성 전극과 핀 전극의 전기적 연결관계의 두 가지 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 6은 본 발명의 도전성 전극의 하부면에 대해 설명하기 위한 도이다.
도 7은 본 발명에 따른 도전성 전극의 길이에 따른 다양한 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 8은 하나의 도전성 전극에 연결되는 핀 전극의 개수에 대한 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 9는 본 발명에 따른 태양 전지 측정 장치가 버스바 전극을 포함하는 태양 전지를 측정하는 일례를 설명하기 위한 도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 다양한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 부여하였다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
이하에서는 본 발명에 따른 태양 전지 측정 장치에 대해 설명하기에 앞서, 태양 전지 측정 장치의 측정 대상인 태양 전지의 일례에 대해서 먼저 설명한다.
도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 태양 전지 측정 장치의 측정 대상인 태양 전지의 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 태양 전지 측정 장치의 측정 대상이 되는 태양 전지(10)의 일례는 기판(11), 에미터부(12), 핑거 전극(13), 반사방지막(15), 및 후면 전극(16)을 포함할 수 있다. 이와 같은 태양 전지(10)의 전면이나 후면에는 도시된 바와 같이 인터커넥터(20, 20’)가 연결된다.
여기서, 기판(11)은 외부로부터 입사되는 빛 에너지를 전기에너지로 변환하는 기능을 하며, 제1 도전성 타입, 예를 들어 p형 도전성 타입의 실리콘으로 이루어진 반도체 기판일 수 있다. 이때, 실리콘은 단결정 실리콘, 다결정 실리콘 또는 비정질 실리콘일 수 있다. 기판(11)이 p형의 도전성 타입을 가질 경우, 붕소(B), 갈륨(Ga), 인듐(In) 등과 같은 3가 원소의 불순물을 함유한다.
에미터부(12)는 빛이 입사되는 기판(11)의 수광면에 위치하며 기판(11)의 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입일 수 있다. 예를 들어, 에미터부(12)는 n형의 도전성 타입을 구비하고 있는 불순물이 도핑(doping)된 영역으로서, 반도체 기판(11)과 p-n 접합을 이룬다. 에미터부(12)가 n형의 도전성 타입을 가질 경우, 에미터부(12)는 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 등과 같이 5가 원소의 불순물을 기판(11)에 도핑하여 형성될 수 있다.
이에 따라, 기판(11)에 입사된 빛에 의해 반도체 내부의 전자가 에너지를 받으면 전자는 n형 반도체 쪽으로 이동하고 정공은 p형 반도체 쪽으로 이동한다. 따라서, 기판(11)이 p형이고 에미터부(12)가 n형일 경우, 분리된 정공은 기판(11)쪽으로 이동하고 분리된 전자는 에미터부(12)쪽으로 이동한다.
이와는 반대로, 기판(11)은 n형 도전성 타입일 수 있고, 실리콘 이외의 다른 반도체 물질로 이루어질 수도 있다. 기판(11)이 n형의 도전성 타입을 가질 경우, 기판(11)은 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 등과 같이 5가 원소의 불순물을 함유할 수 있다.
에미터부(12)는 기판(11)과 p-n접합을 형성하게 되므로, 기판(11)이 n형의 도전성 타입을 가질 경우 에미터부(12)는 p형의 도전성 타입을 가진다. 이 경우, 분리된 전자는 기판(11)쪽으로 이동하고 분리된 정공은 에미터부(12)쪽으로 이동한다.
에미터부(12)가 p형의 도전성 타입을 가질 경우, 에미터부(12)는 붕소(B), 갈륨(Ga), 인듐(In) 등과 같은 3가 원소의 불순물을 기판(11)에 도핑하여 형성할 수 있다.
반사 방지막(15)은 핑거 전극(13)이 위치하지 않는 에미터부(12) 위에 위치하여, 외부로부터 입사되는 빛의 양이 보다 많이 기판(11) 내부로 입사되도록 하는 기능을 한다.
복수의 핑거 전극(13)은 에미터부(12) 위에 형성되어 에미터부(12)와 전기적으로 연결되고, 인접하는 핑거 전극(13)과 서로 이격된 상태로 어느 한 방향으로 형성된다. 각각의 핑거 전극(13)은 에미터부(12)쪽으로 이동한 전하, 예를 들면 전자를 수집하여 핑거 전극(13)에 접촉하는 인터커넥터(20)로 전달하는 기능을 한다.
여기서, 인터커넥터(20)는 버스바 전극없이 도전성 필름(conductive film) 또는 도전성 페이스트(conductive paste)로 다수의 핑거 전극(13)과 연결되어 질 수 있다. 도전성 필름(conductive film)은 에폭시 수지 내에 다수의 금속 재질(예를 들면, 니켈(Ni))의 전도성입자가 포함된 구조이며, 이때 전도성입자의 크기는 3~10um일 수 있다.
후면 전극(16)은 기판(11) 입사면의 반대면, 즉 기판(11)의 후면 전면에 형성되어 있으며, 기판(11)쪽으로 이동하는 전하, 예를 들어 정공을 수집한다.
후면 전극(16)은 적어도 하나의 도전성 물질로 이루어져 있다. 도전성 물질은 니켈(Ni), 구리(Cu), 은(Ag), 알루미늄(Al), 주석(Sn), 아연(Zn), 인듐(In), 티타늄(Ti), 금(Au) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나일 수 있지만, 이외의 다른 도전성 물질로 이루어질 수 있다.
이와 같은 구조를 갖는 태양 전지(10)의 동작은 다음과 같다.
태양 전지(10)로 빛이 입사되어 반사 방지막(15)과 에미터부(12)를 통해 기판(11)으로 입사되면, 광전 효과(photoelectric effect)에 의해 자유전자(free electron)가 생기게 되고, p-n 접합의 원리에 따라 전자는 n형의 도전성 타입을 갖는 에미터부(12)쪽으로 이동하고, 정공은 p형의 도전성 타입을 갖는 기판(11)쪽으로 이동한다. 이처럼, 에미터부(12)쪽으로 이동한 전자는 핑거 전극(13)에 의해 수집되어 핑거 전극(13)에 접촉하여 전기적으로 연결되는 인터커넥터(20)로 이동하고, 기판(11)쪽으로 이동한 정공은 후면 전극(16)에 의해 수집되어 후면 전극(16)에 접촉하여 전기적으로 연결되는 인터커넥터(20)(20’)로 이동한다.
이러한 태양 전지(10)는 단독으로도 사용이 가능하지만, 보다 효율적인 사용을 위해, 도 2에 도시된 바와 같이 동일한 구조를 갖는 태양 전지들(10A, 10B, 10C)을 인터커넥터(20)를 이용하여 직렬로 연결하여 태양 전지 모듈을 형성한다.
한편, 이와 같이 도 1에 도시된 태양 전지(10)는 기판의 입사면 상부에 핑거 전극(13)과 교차하고 인터커넥터(20)와 나란한 버스바 전극을 포함하지 않을 수 있다.
버스바 전극은 통상적으로 은(Ag)과 같이 고가의 물질로 이루어지는 전극 페이스트를 사용하게 되는데, 전술한 바와 같이 버스바 전극을 생략한 경우 버스바 전극을 형성하는 전극 페이스트의 사용량을 줄일 수 있고, 버스바 전극을 형성하는 공정을 생략할 수 있어 제조 비용을 크게 절감할 수 있는 효과가 있다.
그러나, 이와 같이 버스바 전극을 포함하지 않는 태양 전지는 핑거 전극의 폭이 미세하여 태양 전지의 효율을 측정하는 것이 용이하지 않아 태양 전지를 효율별로 분류하는 것이 용이하지 않지만, 본 발명에 따른 태양 전지 측정 장치를 이용할 경우, 태양 전지를 효율별로 분류하는 공정을 용이하게 수행할 수 있다.
이하에서는 이와 같은 본 발명에 따른 태양 전지 측정 장치에 대해 설명한다.
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 태양 전지 측정 장치의 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 3은 본 발명에 따른 태양 전지 측정 장치의 대략적인 개략도를 도시한 것이고, 도 4는 태양 전지(10)를 측정할 때에 측정부(300)를 제외한 태양 전지 측정 장치 및 태양 전지(10)의 단면도를 개략적으로 도시한 도이다.
도 3에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 태양 전지 측정 장치의 일례는 전면 전극용 탐침부(100), 후면 전극용 탐침부(200) 및 측정부(300)를 포함한다.
여기서, 전면 전극용 탐침부(100)는 태양 전지(10)의 입사면에 형성된 복수 개의 핑거 전극(13)에 교차하는 방향으로 형성된다.
후면 전극용 탐침부(200)는 태양 전지(10)의 입사면의 반대면인 후면에 형성된 후면 전극(16)에 접촉하도록 형성된다. 여기서, 후면 전극용 탐침부(200)의 형상은 후면 전극(16)의 면과 접촉되도록 평면 형상으로 형성될 수 있다.
측정부(300)는 전면 전극용 탐침부(100) 및 후면 전극용 탐침부(200) 각각에 전기적으로 연결되어 전면 전극용 탐침부(100) 및 후면 전극용 탐침부(200)로부터 전기적 신호를 입력받아 태양 전지(10)의 개방 전압(Voc) 및 단락 전류(Isc) 중 적어도 하나를 측정한다. 아울러, 태양 전지(10)의 개방 전압(Voc) 및 단락 전류(Isc)를 이용하여 태양 전지(10)의 필팩터 (fill factor; F.F) 및 단위 면적당 저항(R)도 측정할 수 있다. 여기서, 전기적 신호는 태양 전지(10)로부터 발생되는 전류나 전압일 수 있다.
한편, 이와 같은 전면 전극용 탐침부(100)는 도전성 전극(110)과 핀 전극(120)을 포함하는데, 도전성 전극(110)은 복수 개의 핑거 전극(13)과 교차하는 방향으로 형성되며, 핀 전극(120)은 도전성 전극(110)에 전기적으로 연결되도록 형성된다. 도 3에서는 전면 전극용 탐침부(100)의 도전성 전극(110)과 핀 전극(120)이 전기적으로 항상 연결되도록 일체로 형성된 것을 일례로 도시하고 있으나, 도전성 전극(110)과 핀 전극(120)이 항상 일체로 형성될 필요는 없으며, 본 발명에 따른 태양 전지 측정 장치가 태양 전지(10)를 측정할 때에만 핀 전극(120)이 도전성 전극(110)에 연결되도록 할 수도 있다. 이에 대해서는 도 5에서 보다 구체적으로 설명 한다
이와 같은 전면 전극용 탐침부(100)의 도전성 전극(110)의 형상은 전술할 바와 같이 복수 개의 핀 전극(120)에 교차하는 방향으로 형성되는데, 일례로 도 3에 도시된 바와 같이 직사각형 형태로 형성될 수 있다. 따라서 직사각형 형상의 길이 방향이 복수 개의 핀 전극(120)에 교차하는 방향으로 형성될 수 있다.
이와 같은 태양 전지 측정 장치가 태양 전지(10)를 측정하기 위해서는 도 3에 도시된 바와 같이 먼저 태양 전지(10)의 핑거 전극(13)이 도전성 전극(110)에 교차하도록 배치하여 태양 전지(10)의 후면에 형성된 후면 전극(16)이 후면 전극용 탐침부(200)에 접촉시킨다. 그리고, 전면 전극용 탐침부(100)를 화살표 방향으로 하강시켜 도 4와 같이 태양 전지(10)의 복수 개의 핑거 전극(13)에 교차하는 방향으로 접촉하도록 위치시킨다.
이후, 태양 전지(10)의 입사면으로 빛을 조사하여 전면 전극용 탐침부(100) 및 후면 전극용 탐침부(200)가 복수 개의 핑거 전극(13)으로부터 전기적 신호를 입력받도록 한다.
이후, 측정부(300)는 입력되는 전기적 신호를 이용하여 태양 전지(10)의 개방 전압(Voc) 및 단락 전류(Isc) 중 적어도 하나를 측정할 수 있고, 아울러 필팩터(F.F)와 저항(R)을 측정할 수 있다.
여기서, 도 3 과 같이, 도전성 전극(110)이 핑거 전극(13)에 교차하는 방향으로 배치되도록 하는 것은 도전성 전극(110)에 의해 빛이 가려지는 영역(D)이 태양 전지(10)를 서로 연결할 때에 사용되는 인터커넥터에 의해 빛이 가려지는 영역과 대략 동일하게 하도록 하기 위함이다.
이와 같이 도전성 전극(110)에 의해 빛이 가려지는 영역(D)과 인터커넥터에 의해 빛이 가려지는 영역을 동일하게 하는 것은 태양 전지(10)의 광전 변환 효율에 따른 태양 전지(10)의 분류 과정을 보다 정확하게 하기 위한 것이다.
이와 같이 분류 과정이 중요한 것은 태양 전지 모듈의 전체 효율은 태양 전지(10) 각각의 효율에 따라 크게 좌우되기 때문이다.
보다 구체적으로 설명하면, 예를 들어 하나의 태양 전지 모듈이 태양 전지(10) 60개로 구성되는 경우, 각각의 태양 전지(10)는 서로 직렬로 연결될 수 있다.
이때, 태양 전지(10)들 중 59개가 10mA의 전류를 생산하고, 1개가 5mA의 전류를 생산하는 경우 하나의 태양 전지 모듈에서 생산되는 전류는 최저 전류를 생산하는 태양 전지(10)의 전류, 5mA로 수렴되어 결국 태양 전지 모듈의 광전 변환 효율이 저하되는 문제점이 발생하기 때문에, 이를 방지하기 위해서는 60개의 태양 전지(10) 모두가 동일한 효율을 가지도록 분류 해야한다.
따라서, 동일한 효율의 태양 전지(10)끼리 분류하는 분류 과정이 태양 전지 모듈의 효율에 크게 영향을 미치므로, 이와 같은 분류 과정에 태양 전지(10)를 보다 정확하게 측정하기 위해서는 태양 전지 모듈에 설치된 태양 전지(10)가 실제로 빛을 입사받는 면적과 동일하게 할 필요가 있다. 따라서, 도전성 전극(110)이 핑거 전극(13)에 교차하는 방향으로 배치되도록 하는 것이다.
또한, 태양 전지(10)의 광전 효율을 보다 정확하게 측정하기 위해 도전성 전극(110)의 폭은 복수 개의 태양 전지(10)를 서로 전기적으로 연결하는 인터커넥터의 폭보다 작거나 같게 형성될 수 있다.
이와 같이 함으로써, 태양 전지(10)에 인터커넥터를 연결하였을 때, 빛이 차단되는 영역과 태양 전지(10)를 측정할 때에 빛이 차단되는 영역을 거의 동일하게 할 수 있어 태양 전지(10)의 광전 효율을 보다 정확하게 측정할 수 있는 효과가 있다.
도 5는 본 발명에 따른 태양 전지 측정 장치에서 도전성 전극과 핀 전극의 전기적 연결관계의 두 가지 일례를 설명하기 위한 도이다.
본 발명에 따른 태양 전지 측정 장치에서 핀 전극(120)은 적어도 태양 전지(10)를 측정할 때에 도전성 전극(110)에 전기적으로 접촉될 수 있다.
예를 들면, 본 발명에 따른 태양 전지 측정 장치는 도전성 전극(110)과 핀 전극(120)은 태양 전지(10)를 측정하는 때를 제외한 기간 동안에 서로 전기적으로 연결되지 않고, 분리된 상태에서, 태양 전지(10)를 측정할 때에만 도 5의 (a)와 같이, 도전성 전극(110)을 핑거 전극(13)에 교차하도록 배치한 이후, 핀 전극(120)을 하강시켜 도전성 전극(110)에 전기적으로 연결시켜 태양 전지(10)를 측정할 수 있다. 이와 같은 경우, 기존의 태양 전지 측정 장치를 그대로 사용하면서 도전성 전극(110)만 추가로 사용함으로써 버스바 전극이 없는 태양 전지(10)를 용이하게 측정할 수 있다. 이는 버스바 전극이 없는 태양 전지(10)를 측정하기 위한 별도의 장치를 구비할 필요가 없게 하므로 비용이 절감되는 효과가 있다.
또한 도 5의 (b)와 같이, 본 발명에 따른 태양 전지 측정 장치는 도전성 전극(110)과 핀 전극(120)이 전기적으로 항상 연결되도록 일체로 형성하여, 태양 전지(10)를 측정할 때에, 일체로 형성된 전면 전극용 탐침부(100)를 하강시켜 태양 전지(10)를 측정할 수도 있다. 이와 같은 경우, 전면 전극용 탐침부(100)의 전기적 연결성이 견고하여 접촉 저항을 최소로 할 수 있어 보다 정확하게 태양 전지(10)를 측정할 수 있다.
이와 같이 본 발명에 따른 태양 전지 측정 장치는 핀 전극(120)과 도전성 전극(110)이 적어도 태양 전지(10)를 측정할 때에만 서로 전기적으로 연결되면 족하고, 도전성 전극(110)과 핀 전극(120)이 서로 분리되거나 일체로 형성되든 무방하다.
도 6은 본 발명의 도전성 전극의 하부면에 대해 설명하기 위한 도이다.
도 6의 (a)에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 도전성 전극(110)의 하부면은 요철없이 형성될 수도 있지만, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이 핑거 전극(13)과 접촉하는 도전성 전극(110)의 하부면에 요철이 형성될 수도 있다.
이와 같은 경우, (a)와 비교하여 도전성 전극(110)이 각각의 핑거 전극(13)과 접촉하는 면을 더 증가시킬 수 있어 핑거 전극(13)과 도전성 전극(110) 사이의 접촉 저항을 더욱 감소시킬 수 있다. 따라서 태양 전지(10)의 효율을 더욱 정확히 측정할 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 도 6의 (b)와 같은 경우, 전면 전극용 탐침부(100)를 하강하여 핑거 전극(13)에 접촉시킬 때에 전면 전극용 탐침부(100)의 하강 힘에 의해 도전성 전극(110)의 요철이 핑거 전극(13)을 조금 파고 들어가게 된다. 따라서 도전성 전극(110)의 요철 형상에 의해 핑거 전극(13)과 도전성 전극(110) 사이의 접촉 면적을 더욱 감소시킬 수 있어 태양 전지(10)를 더욱 정확히 측정할 수 있는 것이다.
아울러, 도 6의 (b)와 같이 도전성 전극(110)의 하부면에 요철이 형성된 경우에는 핑거 전극(13)의 높이가 완전히 균일하지 않더라도 요철 형상으로 인하여 상대적으로 낮은 높이로 형성된 핑거 전극(13)이라 하더라도 도전성 전극(110)과의 접촉이 용이하여 보다 정확하게 태양 전지(10)를 측정할 수 있는 효과가 있다.
도 7은 본 발명에 따른 도전성 전극의 길이에 따른 다양한 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 7의 (a) 내지 (d)에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 도전성 전극(110)의 길이는 도전성 전극(110)과 접촉하는 핑거 전극(13)의 개수가 적어도 두 개 이상이 되도록 다양하게 형성할 수 있다.
일례로, 도전성 전극(110)의 길이는 도 7의 (a)와 같이 도전성 전극(110)과 접촉하는 핑거 전극(13)의 개수가 2개가 되도록 할 수도 있으며, 도 7의 (b)와 같이 도전성 전극(110)과 접촉하는 핑거 전극(13)의 개수가 4개가 되도록 할 수도 있고, 도 7의 (d)와 같이 도전성 전극(110)과 태양 전지(10) 상부에 형성된 모든 핑거 전극(13)이 접촉되도록 형성될 수 있다.
이와 같이 도전성 전극(110)과 접촉하는 핑거 전극(13)의 개수가 적어도 두 개 이상이 되도록 하는 것은 핑거 전극(13)과 도전성 전극(110) 사이의 접촉 저항을 감소시키기 위함이다.
보다 구체적으로 설명하면, 도전성 전극(110)과 접촉하는 핑거 전극(13)의 개수가 한 개인 경우에는 도전성 전극(110)이 핑거 전극(13)과 접촉할 때에 도전성 전극(110)의 하부면이 기울어 질 수 있고, 이로 인하여 도전성 전극(110)의 하부면이 핑거 전극(13)의 상부면 전체와 접촉하기 어려워질 수도 있다.
그러나, 본 발명과 같이 도전성 전극(110)과 접촉하는 핑거 전극(13)의 개수가 적어도 두 개 이상인 경우 핑거 전극(13) 자체가 도전성 전극(110)의 접촉면이 수평을 이루도록 지지하는 역할을 하게 된다. 이로 인하여 핑거 전극(13)의 상부면 전체와 도전성 전극(110)의 하부면이 서로 밀착하여 접촉할 수 있는 것이다.
도 8은 하나의 도전성 전극에 연결되는 핀 전극의 개수에 대한 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 8의 (a) 내지 (c)에 도시된 바와 같이, 도전성 전극(110)에 전기적으로 연결되는 핀 전극(120)의 개수는 적어도 하나 이상일 수 있다.
따라서, 도 8의 (a)에 도시된 바와 같이, 하나의 도전성 전극(110)에 하나의 핀 전극(120)이 형성될 수도 있으며, 도 8의 (b)에 도시된 바와 같이, 하나의 도전성 전극(110)에 두 개의 핀 전극(120)이 형성될 수도 있으며, 도 8의 (c)에 도시된 바와 같이, 하나의 도전성 전극(110)에 세 개의 핀 전극(120)이 형성될 수도 있다.
이와 같이, 본 발명은 하나의 도전성 전극(110)에 핀 전극(120)이 하나 또는 복수 개가 형성될 수 있다. 여기서, 하나의 도전성 전극(110)에 복수 개의 핀 전극(120)이 형성된 경우, 복수 개의 핀 전극(120)으로 인하여 보다 균일한 압력과 힘으로 도전성 전극(110)을 핑거 전극(13)에 보다 밀착하여 접촉시킬 수 있어 핑거 전극(13)과 도전성 전극(110) 사이의 접촉 저항을 보다 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
보다 구체적으로, 도 7의 (a)와 같이, 도전성 전극(110)과 접촉하는 핑거 전극(13)의 개수가 2개인 경우 도 8의 (a)와 같이 도전성 전극(110)에 하나의 핀 전극(120)이 두 개의 핑거 전극(13)이 형성되도록 할 수도 있고, 도 7의 (b)와 같이 도전성 전극(110)과 접촉하는 핑거 전극(13)의 개수가 4개인 경우, 도전성 전극(110)이 4개의 핑거 전극(13)에 가해지는 힘과 압력이 균일하게 분산되도록 도 8의 (b)와 같이 두 개의 핀 전극(120)이 도전성 전극(110)에 형성되도록 할 수도 있다.
이와 같이 함으로써, 도전성 전극(110)이 핑거 전극(13)에 접촉할 때에 각각의 핀 전극(120)이 적절하게 압력과 힘을 분산시킴으로써, 도전성 전극(110)과 핑거 전극(13) 사이의 접촉 저항을 줄일 수 있는 효과가 있는 것이다.
도 9는 본 발명에 따른 태양 전지 측정 장치가 버스바 전극을 포함하는 태양 전지를 측정하는 일례를 설명하기 위한 도이다.
지금까지는 도 9의 (a)에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 태양 전지 측정 장치가 버스바 전극(14)을 포함하지 않는 태양 전지(10)만 측정하는 것만 일례로 설명하였으나, 본 발명에 따른 태양 전지 측정 장치는 도 9의 (b)에 도시된 바와 같이 입사면에 핑거 전극(13)과 교차하는 방향으로 버스바 전극(14)이 형성된 태양 전지(10’)도 측정이 가능하다.
이와 같이 버스바 전극(14)이 형성된 태양 전지(10’)를 측정할 때에는 도전성 전극(110)이 버스바 전극(14)의 상부에 나란하게 위치하도록 도전성 전극(110)을 버스바 전극(14)에 접촉시켜 태양 전지(10)를 측정할 수 있다.
다만, 이와 같은 경우, 도전성 전극(110)의 폭(WP)이 버스바 전극(14)의 폭(WB)보다 작거나 동일하게 할 수 있다. 이와 같이 함으로써, 버스바 전극(14)을 포함하는 태양 전지(10)의 효율을 보다 정확하게 측정할 수 있는 효과가 있다.
이와 같이 본 발명에 따른 태양 전지 측정 장치는 버스바 전극(14)을 포함하는 태양 전지(10’)뿐만 아니라 버스바 전극(14)을 포함하지 않는 태양 전지(10)도 용이하게 측정할 수 있는 수단을 제공함으로써, 보다 용이하게 태양 전지(10)를 효율별로 분류할 수 있는 효과를 제공한다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
Claims (14)
- 태양 전지의 입사면에 형성된 복수 개의 핑거 전극에 교차하는 방향으로 접촉하는 전면 전극용 탐침부;
상기 태양 전지의 입사면의 반대면인 후면에 형성된 후면 전극에 접촉하는 후면 전극용 탐침부; 및
상기 전면 전극용 탐침부 및 상기 후면 전극용 탐침부로부터 전기적 신호를 입력받아 상기 태양 전지의 개방 전압 및 단락 전류 중 적어도 하나를 측정하는 측정부;를 포함하며,
상기 전면 전극용 탐침부는 상기 복수 개의 핑거 전극과 교차하는 방향으로 형성되는 도전성 전극과 상기 도전성 전극에 전기적으로 연결되는 핀 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지 측정 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 태양 전지는 상기 입사면에 상기 복수 개의 핑거 전극과 교차하는 방향의 버스바 전극이 형성되지 않는 것을 특징으로 하는 태양 전지 측정 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 도전성 전극의 폭은 복수 개의 상기 태양 전지를 서로 전기적으로 연결하는 인터커넥터의 폭보다 작거나 같은 것을 특징으로 하는 태양 전지 측정 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 핑거 전극과 접촉하는 상기 도전성 전극의 하부면은 요철이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 태양 전지 측정 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 핀 전극은 상기 태양 전지를 측정할 때에 상기 도전성 전극에 접촉되는 것을 특징으로 하는 태양 전지 측정 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 도전성 전극과 상기 핀 전극은 전기적으로 항상 연결되도록 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 태양 전지 측정 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 도전성 전극과 상기 핀 전극은 상기 태양 전지를 측정하는 때를 제외한 기간 동안에 서로 전기적으로 연결되지 않도록 분리가능한 것을 특징으로 하는 태양 전지 측정 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 도전성 전극에 전기적으로 연결되는 상기 핀 전극의 개수는 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 태양 전지 측정 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 도전성 전극과 접촉하는 상기 핑거 전극의 개수는 적어도 두 개인 것을 특징으로 하는 태양 전지 측정 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 측정부는 상기 태양 전지의 필 팩터(Fill factor) 및 저항을 더 측정하는 것을 특징으로 하는 태양 전지 측정 장치. - 태양 전지의 입사면에 형성된 복수 개의 핑거 전극에 교차하는 방향으로 전면 전극용 탐침부를 접촉시키는 단계;
상기 태양 전지의 입사면의 반대면인 후면에 형성된 후면 전극에 후면 전극용 탐침부를 접촉시키는 단계;
상기 전면 전극용 탐침부 및 상기 후면 전극용 탐침부가 상기 복수 개의 핑거 전극과 상기 후면전극으로부터 전기적 신호를 입력받는 단계; 및
상기 전기적 신호를 이용하여 상기 태양 전지의 개방 전압 및 단락 전류 중 적어도 하나를 측정하는 단계;를 포함하며,
상기 전면 전극용 탐침부는 상기 복수 개의 핑거 전극과 교차하는 방향으로 길게 형성된 도전성 전극과 상기 도전성 전극에 전기적으로 연결되는 핀 전극을 포함하고,
상기 전면 전극용 탐침부를 접촉시키는 단계에서 상기 도전성 전극은 상기 복수 개의 핑거 전극과 교차하는 방향으로 접촉하는 것을 특징으로 하는 태양 전지 측정 방법. - 제 11 항에 있어서,
상기 전면 전극용 탐침부를 접촉시키는 단계에서 상기 핀 전극은 상기 도전성 전극에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 태양 전지 측정 방법. - 제 11 항에 있어서,
상기 태양 전지는 상기 입사면에 상기 복수 개의 핑거 전극과 교차하는 방향의 버스바 전극이 형성되지 않는 것을 특징으로 하는 태양 전지 측정 방법. - 제 11 항에 있어서,
상기 측정 하는 단계는 상기 태양 전지의 필 팩터(Fill factor) 및 저항을 더 측정하는 것을 특징으로 하는 태양 전지 측정 방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020110008690A KR101772118B1 (ko) | 2011-01-28 | 2011-01-28 | 태양 전지 측정 장치 및 측정 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020110008690A KR101772118B1 (ko) | 2011-01-28 | 2011-01-28 | 태양 전지 측정 장치 및 측정 방법 |
Publications (2)
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