KR20120090249A - 태양 전지 측정 장치 및 측정 방법 - Google Patents

태양 전지 측정 장치 및 측정 방법 Download PDF

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KR20120090249A
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홍종경
유재민
김종대
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엘지전자 주식회사
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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 나란한 방향으로 중첩하여 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 나란한 방향으로 형성되는 복수 개의 와이어 전극들과 복수 개의 와이어 전극들의 양끝단에 접촉하여 형성되는 측면 전극을 포함한다.

Description

태양 전지 측정 장치 및 측정 방법{MEASUREMENT EQUIPMENT OF SOLAR CELL AND MEASUREMENT METHOD}
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(20), 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 나란한 방향으로 중첩하여 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 나란한 방향으로 형성되는 복수 개의 와이어 전극들과 복수 개의 와이어 전극들의 양끝단에 접촉하여 형성되는 측면 전극을 포함한다.
여기서, 복수 개의 와이어 전극의 길이는 복수 개의 핑거 전극의 길이보다 길 수 있다.
또한, 핑거 전극의 상부면과 접촉하는 복수 개의 와이어 전극의 하부면은 요철이 형성될 수 있다.
또한, 와이어 전극에서 가운데 부분의 두께는 양끝단의 두께보다 두꺼울 수 있다.
또한, 와이어 전극의 폭은 핑거 전극의 폭보다 작거나 같을 수 있다.
또한, 복수 개의 와이어 전극들 사이의 간격은 복수 개의 핑거 전극들 사이의 간격과 같거나 클 수 있다.
또한, 측면 전극은 태양 전지의 입사면과 중첩하지 않도록 배치할 수 있다.
또한, 전면 전극용 탐침부는 태양 전지의 입사면과 중첩되도록 복수 개의 와이어들과 교차하는 방향으로 배치되는 적어도 하나의 바(bar) 전극을 더 포함할 수 있다.
또한, 적어도 하나의 바(bar) 전극은 복수 개의 와이어 전극들과 접촉하여 일체로 형성될 수 있다.
또한, 적어도 하나의 바(bar) 전극의 폭은 복수 개의 태양 전지를 서로 전기적으로 연결하는 인터커넥터의 폭보다 작거나 같을 수 있다.
또한, 적어도 하나의 바(bar) 전극은 복수 개의 와이어 전극들과 분리할 수 있다.
또한, 전면 전극용 탐침부는 적어도 하나의 바(bar) 전극 상부에 연결되는 핀 전극을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 태양 전지 측정 방법의 일례는 태양 전지의 입사면의 반대면인 후면에 형성된 후면 전극에 후면 전극용 탐침부를 접촉시키는 단계; 태양 전지의 입사면에 형성된 복수 개의 핑거 전극에 나란한 방향으로 전면 전극용 탐침부를 중첩하여 접촉시키는 단계; 전면 전극용 탐침부 및 후면 전극용 탐침부가 복수 개의 핑거 전극으로부터 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 나란한 방향으로 형성되는 복수 개의 와이어 전극들과 복수 개의 와이어 전극들의 양끝단에 접촉하여 형성되는 측면 전극을 포함하고, 전면 전극용 탐침부를 접촉시키는 단계에서 복수 개의 왕이어 전극들은 복수 개의 핑거 전극에 나란한 방향으로 중첩하여 접촉한다.
여기서, 전면 전극용 탐침부는 태양 전지의 입사면과 중첩되도록 복수 개의 와이어들과 교차하는 방향으로 배치되는 적어도 하나의 바(bar) 전극을 더 포함할 수 있다.
또한, 전면 전극용 탐침부를 접촉시키는 단계에서 복수 개의 와이어 전극들이 복수 개의 핑거 전극에 접촉된 이후, 적어도 하나의 바(bar) 전극을 복수 개의 와이어 전극들에 교차하는 방향으로 접촉시킬 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 3a 내지 도 3c는 본 발명에 따른 태양 전지 측정 장치의 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 4는 본 발명에 따른 태양 전지 측정 장치를 이용하여 버스바 전극이 형성된 태양 전지를 측정하는 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 5 내지 도 7은 도 3a 내지 도 4에 도시된 전면 전극용 탐침부의 일례에 대해 보다 구체적으로 설명한 도이다.
도 8a 내지 도 8c는 본 발명에 따른 전면 전극용 탐침부의 다른 일례에 대해 설명하기 위한 도이다.
도 9는 본 발명에 따른 전면 전극용 탐침부의 또 다른 일례에 대해 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, 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 3a 내지 도 3c는 본 발명에 따른 태양 전지 측정 장치의 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 3a는 본 발명에 따른 태양 전지 측정 장치의 대략적인 개략도를 도시한 것이고, 도 3b는 도 3a에서 주면 전극용 탐침부와 측정부(300)를 제외한 상태에서 태양 전지(10)와 전면 전극용 탐침부(100)를 위에서 바라본 상태이고, 도 3c는 전면 전극용 탐침부(100)가 태양 전지(10)의 핑거 전극(13)에 접촉한 상태에서의 절단선 Ⅲc에 따라 태양 전지 측정 장치의 단면을 도시한 도이다.
도 3a에 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 나란한 방향으로 중첩하여 접촉하도록 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 복수 개의 와이어 전극들(110)과 측면 전극(120)을 포함하는데, 복수 개의 와이어 전극들(110)은 복수 개의 핑거 전극(13)과 나란한 방향으로 형성되며, 측면 전극(120)은 복수 개의 와이어 전극들(110)의 양끝단에 접촉하여 형성된다. 여기서, 복수 개의 와이어 전극들(110)과 측면 전극(120)은 도전성 물질로 형성되어, 태양 전지(10)에서 발생하는 전압과 전류를 핑거 전극(13)을 통하여 입력받아 측정부(300)로 전달하는 역할을 한다.
이와 같은 전면 전극용 탐침부(100)는 도 3a에 도시된 바와 같이, 태양 전지(10)가 후면 전극용 탐침부(200) 상부에 접촉하도록 배치되어 태양 전지(10)의 후면 전극(16)과 후면 전극용 탐침부(200)가 서로 전기적으로 연결된 이후, 화살표 방향으로 하강하여 태양 전지(10)의 핑거 전극(13)에 서로 전기적으로 연결된다.
이때, 전면 전극용 탐침부(100)의 복수 개의 와이어 전극들(110)은 핑거 전극(13)의 방향과 나란한 방향으로 형성되어 있어, 도 3b와 같이 복수 개의 와이어 전극들(110)은 핑거 전극(13)과 중첩하여 접촉되며, 도 3c에 도시된 바와 같이 복수 개의 와이어 전극들(110)이 핑거 전극(13)과 전기적으로 접촉될 때에 와이어 전극(110)의 하부면과 핑거 전극(13)의 상부면이 접촉된다.
이와 같은 태양 전지 측정 장치가 태양 전지(10)를 측정하기 위해서는 도 3a에 도시된 바와 같이 먼저 태양 전지(10)의 핑거 전극(13)이 복수 개의 와이어 전극(110)에 나란하도록 후면 전극용 탐침부(200)의 상부에 배치하여 태양 전지(10)의 후면에 형성된 후면 전극(16)이 후면 전극용 탐침부(200)에 접촉되도록 한다.
그리고, 도 3a에 도시된 바와 같이 전면 전극용 탐침부(100)를 화살표 방향으로 하강시켜 복수 개의 와이어 전극들(110)이 복수 개의 핑거 전극(13)과 나란한 방향으로 중첩하여 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 측정하고, 아울러 필팩터(F.F)와 저항(R)을 측정할 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 태양 전지 측정 장치는 앞서 설명한 바와 같이, 핑거 전극(13)과 교차하여 태양 전지(10)의 입사면에 버스바 전극이 형성되지 않은 태양 전지(10)의 효율을 보다 정확하고 용이하게 측정할 수 있는 효과가 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 도 3b와 같이, 복수 개의 와이어 전극들(110)이 핑거 전극(13)의 방향과 나란한 방향으로 형성되도록 하는 것은 와이어 전극들(110)에 의해 빛이 차단되는 영역이 태양 전지(10)의 핑거 전극(13)에 입사되는 빛만 차단하도록 함으로써 태양 전지(10)를 측정할 때에 태양 전지(10)의 효율을 보다 정확하게 측정하기 위함이다.
이와 같이 함으로써, 태양 전지(10)의 광전 변환 효율에 따른 태양 전지(10)의 분류 과정을 보다 정확하게 할 수 있다.
이와 같이 분류 과정이 중요한 것은 태양 전지(10) 모듈의 전체 효율은 태양 전지(10) 각각의 효율에 따라 크게 좌우되기 때문이다.
보다 구체적으로 설명하면, 예를 들어 하나의 태양 전지(10) 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(10) 모듈에서 생산되는 전류는 최저 전류를 생산하는 태양 전지(10)의 전류, 5mA로 수렴되어 결국 태양 전지(10) 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(10) 모듈의 효율에 크게 영향을 미치므로, 이와 같은 분류 과정에 태양 전지(10)를 보다 정확하게 측정하기 위해서 복수 개의 와이어 전극들(110)이 핑거 전극(13)의 방향과 나란한 방향으로 형성되도록 하는 것이다.
지금까지는 본 발명에 따른 태양 전지 측정 장치가 버스바 전극이 형성되지 않은 태양 전지(10)를 측정하는 예에 대해서만 설명하였으나, 버스바 전극이 형성되지 않은 태양 전지(10)뿐만 아니라 버스바 전극이 형성된 태양 전지(10)도 용이하게 측정할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 태양 전지 측정 장치를 이용하여 버스바 전극이 형성된 태양 전지를 측정하는 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 태양 전지 측정 장치는 버스바 전극(14)이 형성된 태양 전지(10)의 경우에도 도 3a 내지 도 3c에 도시된 바와 동일한 전면 전극용 탐침부(100)를 이용하여 용이하게 태양 전지(10)의 효율을 측정할 수 있는 효과가 있다.
이와 같이 본 발명에 따른 태양 전지 측정 장치는 도 3a와 같이 버스바 전극(14)이 없는 태양 전지(10)를 측정하는 경우나, 도 4와 같이 버스바 전극(14)이 있는 태양 전지(10’)를 측정하는 경우 모두에 용이하게 사용이 가능하므로, 버스바 전극(14) 유무에 따라 태양 전지(10, 10’)를 측정하기 위한 별도의 장치를 구비할 필요가 없게 하므로 비용이 절감되는 효과가 있다.
이하에서는 전술한 바와 같은 태양 전지 측정 장치의 전면 전극용 탐침부(100)에 대해 보다 구체적으로 설명한다.
도 5 내지 도 7은 도 3a 내지 도 4에 도시된 전면 전극용 탐침부의 일례에 대해 보다 구체적으로 설명한 도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전면 전극용 탐침부(100)에서 복수 개의 와이어 전극(110)의 길이(LW)는 도 3a나 도 4에 도시된 복수 개의 핑거 전극(13)의 길이(LF)보다 길 수 있다.
본 발명은 이와 같이 와이어 전극(110)의 길이(LW)를 핑거 전극(13)의 길이(LF)보다 길게 형성함으로써, 측면 전극(120)이 태양 전지(10)의 입사면과 중첩하지 않도록 와이어 전극(110)의 양끝단에 형성될 수 있다.
이와 같이 측면 전극(120)이 태양 전지(10)의 입사면과 중첩하지 않도록 와이어 전극(110)의 양끝단에 형성되도록 하는 것은 태양 전지(10)를 측정할 때에 태양 전지(10)로 조사되는 빛이 측면 전극(120)에 의해 차단되는 영역이 태양 전지(10)의 입사면과 중첩하기 않도록 하기 위함이다.
또한, 와이어 전극(110)의 폭(MW)은 도 1에 도시된 핑거 전극(13)의 폭(WF)보다 작거나 같게 할 수 있으며, 복수 개의 와이어 전극들(110) 사이의 간격(DW)은 도 1에 도시된 복수 개의 핑거 전극들(13) 사이의 간격(DF)과 같거나 크게 할 수 있다.
이와 같이 함으로써, 복수 개의 와이어 전극(110)에 의해 태양 전지(10)로 조사되는 빛이 차단되는 영역이 복수 개의 핑거 전극들(13)과 중첩되도록 할 수 있다. 이에 따라 태양 전지(10)를 측정할 때에 와이어 전극(110)에 의해 빛이 차단됨으로써 태양 전지(10)의 광전 변환 효율이 감소하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 도 6에 도시된 바와 같이 본 발명에서 핑거 전극(13)의 상부면과 접촉하는 복수 개의 와이어 전극(110)의 하부면은 요철이 형성될 수 있다.
이와 같은 경우, 와이어 전극(110)과 핑거 전극(13)이 접촉하는 면을 더 증가시킬 수 있어 핑거 전극(13)과 와이어 전극(110) 사이의 접촉 저항을 더욱 감소시킬 수 있다. 따라서 태양 전지(10)의 효율을 더욱 정확히 측정할 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 전면 전극용 탐침부(100)를 하강하여 핑거 전극(13)에 접촉시킬 때에 전면 전극용 탐침부(100)의 하강 힘에 의해 와이어 전극(110)의 요철이 핑거 전극(13)을 조금 파고 들어가게 된다. 따라서 와이어 전극(110)의 요철 형상에 의해 핑거 전극(13)과 와이어 전극(110) 사이의 접촉 면적을 더욱 감소시킬 수 있어 태양 전지(10)를 더욱 정확히 측정할 수 있는 것이다.
아울러, 와이어 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 와이어 전극(110)과의 접촉이 용이하여 보다 정확하게 태양 전지(10)를 측정할 수 있는 효과가 있다.
또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에서 와이어 전극(110)에서 가운데 부분의 두께(t1)는 양끝단의 두께(t2)보다 두꺼울 수 있다.
이와 같이 와이어 전극(110)의 가운데 부분의 두께(t1)를 양끝단의 두께(t2)보다 더 두껍게 형성되도록 함으로써, 와이어 전극(110) 가운데 부분의 무게가 양끝단의 무게보다 더 무겁게 할 수 있다. 이와 같이 와이어 전극(110) 가운데 부분의 무게가 양끝단의 무게보다 더 무거운 경우, 와이어 전극(110)은 와이어 전극(110) 가운데 부분에서 보다 확실하게 핑거 전극(13)에 접촉하게 된다.
따라서, 와이어 전극(110)과 핑거 전극(13) 사이의 접촉 저항을 더욱 감소시켜 태양 전지(10)의 효율을 더욱 정확히 측정할 수 있다.
지금까지는 와이어 전극(110)의 폭, 간격, 요철 형상 및 두께를 각각 설명하였지만, 이와 같은 와이어 전극(110)의 특징들은 모두 병합하여 사용이 가능하며, 일부만 선택적으로 사용하는 것도 가능하다.
지금까지는 전면 전극용 탐침부(100)가 와이어 전극(110)과 측면 전극(120)을 포함하는 경우만 일례로 설명하였으나, 전면 전극용 탐침부(100)가 복수 개의 와이어들과 교차하는 방향으로 배치되는 적어도 바(bar) 전극을 더 포함하는 것도 가능하다.
이하에서는 이와 같이 전면 전극용 탐침부(100)가 바(bar) 전극을 더 포함하는 경우에 대하여 설명한다.
도 8a 내지 도 8c는 본 발명에 따른 전면 전극용 탐침부(100)의 다른 일례에 대해 설명하기 위한 도이다.
도 8a에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 전면 전극용 탐침부(100)는 도 3a 에 도시된 전면 전극용 탐침부(100)에 태양 전지(10)의 입사면과 중첩되도록 복수 개의 와이어들과 교차하는 방향으로 배치되는 적어도 하나의 바(bar) 전극(130)을 더 포함할 수 있다.
여기서, 전면 전극용 탐침부(100)의 바(bar) 전극(130)을 제외한 와이어 전극(110) 및 측면 전극(120)에 대한 설명은 이미 앞서 설명한 바와 동일하므로 생략한다.
이와 같은 적어도 하나의 바(bar) 전극(130)은 도 8a에 도시된 바와 같이 복수 개의 와이어 전극들(110)과 접촉하여 일체로 형성될 수 있다. 이와 같이 바(bar) 전극(130)이 복수 개의 와이어 전극들(110)과 접촉하여 일체로 형성되는 경우 바(bar) 전극(130)은 도전성 물질을 포함한다.
이와 같이 본 발명에 따른 전면 전극용 탐침부(100)가 적어도 하나의 바(bar) 전극(130)을 더 포함하도록 하는 것은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 복수 개의 태양 전지(10)를 연결하는 인터커넥터(20)를 고려하기 때문이다.
보다 구체적으로 설명하면, 전면 전극용 탐침부(100)가 적어도 하나의 바(bar) 전극(130)을 더 포함하도록 하는 경우 바(bar) 전극(130)에 의해 빛이 가려지는 영역이 태양 전지(10)를 서로 연결할 때에 사용되는 인터커넥터(20)에 의해 빛이 가려지는 영역과 대략 동일하게 하도록 하기 위함이다.
이와 같이 바(bar) 전극(130)에 의해 빛이 가려지는 영역과 인터커넥터(20)에 의해 빛이 가려지는 영역을 동일하게 함으로써 태양 전지(10)의 광전 변환 효율에 따른 태양 전지(10)의 분류 과정을 보다 정확하게 할 수 있다.
또한, 태양 전지(10)의 광전 효율을 보다 정확하게 측정하기 위해 적어도 하나의 바(bar) 전극(130)의 폭(WB1)은 도 1에 도시된 인터커넥터(20)의 폭(WB2)보다 작거나 같게 할 수 있다. 이때, 적어도 하나의 바(bar) 전극(130)의 개수는 인터커넥터(20)의 개수와 동일하게 할 수 있다.
이와 같이 함으로써, 태양 전지(10)에 인터커넥터(20)를 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.
또한, 적어도 하나의 바(bar) 전극(130)의 하부면은 요철이 형성될 수 있다. 이와 같이 함으로써, 바(bar) 전극(130)과 핑거 전극(13) 사이의 접촉 저항을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
이와 같이, 도 8a에 도시된 적어도 하나의 바(bar) 전극(130)을 더 포함하는 전면 전극용 탐침부(100)는 도 8b 및 도 8c에 도시된 바와 같이, 버스바 전극(14)의 유무에 상관없이 태양 전지(10, 10’)를 용이하게 측정할 수 있어, 버스바 전극(14) 유무에 따라 태양 전지(10, 10’)를 측정하기 위한 별도의 장치를 구비할 필요가 없게 하므로 비용이 절감되는 효과가 있다.
여기서, 바(bar) 전극(130)의 개수는 도 8a에 도시된 바와 같이 버스바 전극(14)의 개수와 동일하게 할 수 있다. 그러나, 통상적으로 버스바 전극(14)의 상부에 인터커넥터(20)가 중첩하여 배치되므로 전술한 바와 같이 바(bar) 전극(130)의 개수는 결국 인터커넥터(20)의 개수와 동일하게 된다.
또한, 버스바 전극(14)의 폭(WB1)과 인터커넥터(20)의 폭(WB2)은 서로 실질적으로 동일하므로, 태양 전지(10)의 측정을 보다 정확하게 하기 위하여 바(bar) 전극(130)의 폭(WB1)은 도 8c에 도시된 바와 같이 버스바 전극(14)의 폭(WB1)과 보다 작거나 동일하게 할 수도 있으며, 바(bar) 전극(130) 사이의 간격은 버스바 전극(14) 사이의 간격과 동일하게 할 수도 있다.
도 9는 본 발명에 따른 전면 전극용 탐침부의 또 다른 일례에 대해 설명하기 위한 도이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 적어도 하나의 바(bar) 전극은 복수 개의 와이어 전극들(110)과 분리가 가능하게 할 수도 있다.
이와 같이 바(bar) 전극(130)이 복수 개의 와이어 전극들(110)과 분리될 경우 분리되는 바(bar) 전극(130)은 도전성 물질을 포함하지 않을 수도 있다.
또한, 이와 같이 바(bar) 전극(130)이 복수 개의 와이어 전극들(110)과 분리되는 경우, 전면 전극용 탐침부(100)는 바(bar) 전극(130) 상부에 연결되는 핀 전극(140)을 더 형성할 수도 있다. 이와 같은 핀 전극(140)은 바(bar) 전극(130)을 하강하거나 상승하도록 하는 기능을 한다.
이와 같은 경우, 전면 전극용 탐침부(100)를 핑거 전극(13)에 접촉시킬 때에, 먼저 복수 개의 와이어 전극들(110)을 화살표 방향으로 복수 개의 핑거 전극(13)에 접촉시킨 이후, 바(bar) 전극(130)을 화살표 방향으로 하강하도록 하여 복수 개의 와이어 전극들(110)과 교차하는 방향으로 접촉시킬 수 있다.
이와 같은 경우 바(bar) 전극(130)이 복수 개의 와이어 전극들(110)과 접촉할 때에, 핀 전극(140)이 바(bar) 전극(130)에 가하는 압력에 의해 복수 개의 와이어 전극들(110)은 핑거 전극(13)에 더욱 강한 압력으로 접촉하도록 함으로써 복수 개의 와이어 전극들(110)과 핑거 전극(13) 사이의 접촉 저항을 더욱 감소시키는 효과가 있다.
또한, 도시하지는 않았지만, 도 9와 같은 전면 전극용 탐침부(100)를 포함하는 태양 전지 측정 장치도 버스바 전극(14)의 유무에 상관없이 태양 전지(10, 10’)를 용이하게 측정할 수 있다.
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 (15)

  1. 태양 전지의 입사면에 형성된 복수 개의 핑거 전극에 나란한 방향으로 중첩하여 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 나란한 방향으로 형성되는 복수 개의 와이어 전극들과 상기 복수 개의 와이어 전극들의 양끝단에 접촉하여 형성되는 측면 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지 측정 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수 개의 와이어 전극의 길이는 상기 복수 개의 핑거 전극의 길이보다 긴 것을 특징으로 하는 태양 전지 측정 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 핑거 전극의 상부면과 접촉하는 상기 복수 개의 와이어 전극의 하부면은 요철이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 태양 전지 측정 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 와이어 전극에서 가운데 부분의 두께는 양끝단의 두께보다 두꺼운 것을 특징으로 하는 태양 전지 측정 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 와이어 전극의 폭은 상기 핑거 전극의 폭보다 작거나 같은 것을 특징으로 하는 태양 전지 측정 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수 개의 와이어 전극들 사이의 간격은 상기 복수 개의 핑거 전극들 사이의 간격과 같거나 큰 것을 특징으로 하는 태양 전지 측정 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 측면 전극은 상기 태양 전지의 입사면과 중첩하지 않도록 배치하는 것을 특징으로 하는 태양 전지 측정 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 전면 전극용 탐침부는
    상기 태양 전지의 입사면과 중첩되도록 상기 복수 개의 와이어들과 교차하는 방향으로 배치되는 적어도 하나의 바(bar) 전극을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지 측정 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 바(bar) 전극은 상기 복수 개의 와이어 전극들과 접촉하여 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 태양 전지 측정 장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 바(bar) 전극의 폭은 복수 개의 상기 태양 전지를 서로 전기적으로 연결하는 인터커넥터의 폭보다 작거나 같은 것을 특징으로 하는 태양 전지 측정 장치.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 바(bar) 전극은 상기 복수 개의 와이어 전극들과 분리 가능한 것을 특징으로 하는 태양 전지 측정 장치.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 전면 전극용 탐침부는
    상기 적어도 하나의 바(bar) 전극 상부에 연결되는 핀 전극을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지 측정 장치.
  13. 태양 전지의 입사면의 반대면인 후면에 형성된 후면 전극에 후면 전극용 탐침부를 접촉시키는 단계;
    상기 태양 전지의 입사면에 형성된 복수 개의 핑거 전극에 나란한 방향으로 전면 전극용 탐침부를 중첩하여 접촉시키는 단계;
    상기 전면 전극용 탐침부 및 상기 후면 전극용 탐침부가 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 나란한 방향으로 형성되는 복수 개의 와이어 전극들과 상기 복수 개의 와이어 전극들의 양끝단에 접촉하여 형성되는 측면 전극을 포함하고,
    상기 전면 전극용 탐침부를 접촉시키는 단계에서 상기 복수 개의 와이어 전극들은 상기 복수 개의 핑거 전극에 나란한 방향으로 중첩하여 접촉하는 것을 특징으로 하는 태양 전지 측정 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 전면 전극용 탐침부는
    상기 태양 전지의 입사면과 중첩되도록 상기 복수 개의 와이어들과 교차하는 방향으로 배치되는 적어도 하나의 바(bar) 전극을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지 측정 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 전면 전극용 탐침부를 접촉시키는 단계에서 상기 복수 개의 와이어 전극들이 상기 복수 개의 핑거 전극에 접촉된 이후, 상기 적어도 하나의 바(bar) 전극을 상기 복수 개의 와이어 전극들에 교차하는 방향으로 접촉시키는 것을 특징으로 하는 태양 전지 측정 방법.
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