KR20120128616A - 태양 전지 어레이, 박막 태양광 모듈 및 그 제조 방법 - Google Patents
태양 전지 어레이, 박막 태양광 모듈 및 그 제조 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20120128616A KR20120128616A KR1020127019905A KR20127019905A KR20120128616A KR 20120128616 A KR20120128616 A KR 20120128616A KR 1020127019905 A KR1020127019905 A KR 1020127019905A KR 20127019905 A KR20127019905 A KR 20127019905A KR 20120128616 A KR20120128616 A KR 20120128616A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- solar cell
- electrode layer
- layer
- structured
- connection
- Prior art date
Links
- 239000010409 thin film Substances 0.000 title claims abstract description 75
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 37
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 26
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 29
- 238000003491 array Methods 0.000 claims description 5
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 3
- MARUHZGHZWCEQU-UHFFFAOYSA-N 5-phenyl-2h-tetrazole Chemical compound C1=CC=CC=C1C1=NNN=N1 MARUHZGHZWCEQU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 2
- 239000012777 electrically insulating material Substances 0.000 claims 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 189
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 9
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 8
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 7
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 7
- WUPHOULIZUERAE-UHFFFAOYSA-N 3-(oxolan-2-yl)propanoic acid Chemical compound OC(=O)CCC1CCCO1 WUPHOULIZUERAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052980 cadmium sulfide Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 5
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 5
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 5
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 5
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 5
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 4
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 4
- KTSFMFGEAAANTF-UHFFFAOYSA-N [Cu].[Se].[Se].[In] Chemical compound [Cu].[Se].[Se].[In] KTSFMFGEAAANTF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 3
- 240000002329 Inga feuillei Species 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- DVRDHUBQLOKMHZ-UHFFFAOYSA-N chalcopyrite Chemical group [S-2].[S-2].[Fe+2].[Cu+2] DVRDHUBQLOKMHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052951 chalcopyrite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 229920002037 poly(vinyl butyral) polymer Polymers 0.000 description 2
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 2
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 238000005219 brazing Methods 0.000 description 1
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- HVMJUDPAXRRVQO-UHFFFAOYSA-N copper indium Chemical compound [Cu].[In] HVMJUDPAXRRVQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009429 electrical wiring Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000005038 ethylene vinyl acetate Substances 0.000 description 1
- 125000005842 heteroatom Chemical group 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000006748 scratching Methods 0.000 description 1
- 230000002393 scratching effect Effects 0.000 description 1
- 229910052711 selenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003346 selenoethers Chemical class 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052714 tellurium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
- H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
- H01L31/0445—PV modules or arrays of single PV cells including thin film solar cells, e.g. single thin film a-Si, CIS or CdTe solar cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
- H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
- H01L31/0445—PV modules or arrays of single PV cells including thin film solar cells, e.g. single thin film a-Si, CIS or CdTe solar cells
- H01L31/046—PV modules composed of a plurality of thin film solar cells deposited on the same substrate
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
- H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
- H01L31/05—Electrical interconnection means between PV cells inside the PV module, e.g. series connection of PV cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
- H01L31/06—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers
- H01L31/072—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PN heterojunction type
- H01L31/0749—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PN heterojunction type including a AIBIIICVI compound, e.g. CdS/CulnSe2 [CIS] heterojunction solar cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/541—CuInSe2 material PV cells
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
본 발명은 특히 박막 태양광 모듈 형태로 설계될 수 있는 태양 전지 어레이에 관한 것으로서, 복수의 층들이 형성되어 있으며, 제1 전극층, 제2 전극층, 및 제1 전극층과 제2 전극층 사이의 반도체층을 가져 이 반도체층에 의해 pn 접합을 형성하며, 하나 이상의 영역 트렌치에 의해 서로 전기적으로 분리된 복수의 상이한 영역들로 분할되어 있는 층 구조가 형성되어 있으며, 각각의 영역에 하나 이상의 직렬 접속되고 정류된 태양 전지들로 구성된 태양 전지 스트링이 형성된 기판; 하나 이상의 중간 컨택에 의해 직렬 접속된 태양 전지 스트링들에 의해 서로 전기적으로 접속된 제1 접속 컨택 및 제2 접속 컨택; 및 제1 접속 컨택과 제2 접속 컨택이 접속되어 있는 적어도 하나의 접속 하우징을 포함한다. 그 제조 방법은 3개의 구조화 라인들을 사용하여 층 구조를 구조화하는 단계를 포함하며, 하나의 구조화 라인이 서로 전기적으로 분리된 적어도 2개의 영역들 위에서 선형으로 이어지며, 구조화 라인들의 순서가 반전되도록 남은 2개의 구조화 라인들이 그 하나의 구조화 라인으로부터 오프셋된다.
Description
본 발명은 태양 전지들이 집적되어 직렬 접속되어 있는 태양 전지 어레이에 관한 것으로서, 더 상세하게는 박막 태양광 모듈의 사용 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
에너지를 생성하기 위해 태양광을 전력으로 광전 변환하는 태양광 모듈의 사용이 점차 증가하고 있다. 효율성 측면에서, 다결정 칼코파이라이트계 반도체에 기반한 박막 태양광 모듈은 이점이 많다는 점이 입증되어 있는데, 특히 구리-인듐-셀렌화물(copper-indium diselenide (CuInSe2 또는 CIS))은 태양광 스펙트럼에 부합하는 밴드 갭으로 인해 특히 높은 흡수 계수를 갖는다는 점에 의해 구별된다. 개별적인 태양 전지들의 경우 1V 미만의 전압 레벨에 도달하기 때문에, 기술적으로 유용한 출력 전압을 획득하기 위해 태양광 모듈에는 복수의 태양 전지들이 직렬 접속되어 있다. 이를 위해, 박막 태양광 모듈은 태양 전지들이 박막 제조시에 집적 형태로 미리 직렬 접속될 수 있다는 점에서 특별한 이점을 제공한다. 이러한 개별적인 태양 전지들의 집적 직렬 접속은 특허 문헌에 이미 수차례 설명되어 있다. 특허문헌 DE 4324318 C1를 일례로 참조한다.
일반적으로, 박막 태양광 모듈을 전기 부하에 접속하는 것이 제공되고, 태양광 모듈의 후면에 실장되며, 예를 들어, 박막 태양광 모듈의 컨택들을 접속하기 위한 컨택 단자를 갖는 접속 박스(connection box)를 사용하여 구현되며, 이러한 컨택들은 통상적으로 금속 스트립(metal strip)으로서 구성된다. 그러나, 박막 태양광 모듈 내의 전기 배선을 감소시키기 위해, 2개의 접속 박스가 있는 박막 태양광 모듈 또한 공지되어 있다.
이에 반해, 본 발명의 목적은 태양 전지들이 집적되어 있는 종래의 박막 태양광 모듈을 개선하고, 특히 모듈의 장시간 안정성 및 내구성을 개선하며, 그 제조 비용을 감소시키는 것이다. 이러한 목적 및 그 밖의 목적들은 청구범위에 있는 태양 전지 어레이 또는 이러한 태양 전지 어레이를 통합한 박막 태양광 모듈, 및 그 제조 방법을 사용하는 본 발명의 제안에 따라 달성된다. 본 발명의 바람직한 실시예들은 종속항을 사용하여 나타낸다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 집적되어 직렬 접속된 태양 전지들이 있는 태양 전지 어레이를 제시한다.
본 발명에 따른 태양 전지 어레이는, 복수의 층들을 가지며, 제1 전극층, 제2 전극층, 및 제1 전극층과 제2 전극층 사이에 배치된 반도체층을 포함하는 층 구조가 형성되어 있는 기판을 포함한다. 이러한 열거는 전혀 완벽한 것이 아니며, 층 구조는 더 많은 층들을 포함할 수 있다. 각 층들은 하나 이상의 개별적인 층들을 포함할 수 있다. pn 접합, 즉 상이한 전도 타입을 갖는 일련의 층들이 층 구조에 의해 형성된다. 특정 실시예에서, pn 접합은 헤테로 접합으로서 형성된다.
본 발명에 따른 태양 전지 어레이에서, 층 구조는 하나 이상의 영역 트렌치에 의해 서로 전기적으로 분리된 복수의 영역들로 분할된다. 이들 영역 각각에서, 태양 전지 스트링은 직렬 접속되고 정류된 하나 이상의 태양 전지들을 포함하도록 구성된다. 각각의 태양 전지는 제1 전극층 및 제2 전극층에 형성된 제1 전극 및 제2 전극을 가지며, 2개의 전극 사이에 위치하고 반도체층에 의해 형성된 반도체 재료를 갖는다. 인접하거나 직접 연속되는 태양 전지 스트링들이 역팽행 포워드 방향을 갖는다는 이점이 있을 수 있다.
본 발명에 따른 태양 전지 어레이는 태양 전지 스트링에 의해 서로 전기적으로 접속된 제1 접속 컨택 및 제2 접속 컨택을 더 포함한다. 이를 위해, 태양 전지 스트링들은 하나 이상의 중간 컨택에 의해 직렬 접속된다.
또한, 본 발명에 따른 태양 전지 어레이는 2개의 접속 컨택이 전기적으로 접속된 적어도 하나의 접속 하우징(예를 들어, 접속 박스)을 포함한다. 이를 위해, 접속 하우징에는 예를 들어, 단말 장치에 적합한 적어도 하나의 장치가 제공된다. 접속 하우징은 태양 전지 어레이를 추가적인 전기 장치에 접속하도록 기능할 수 있다.
기술적 관점으로부터 구현하는 데 특히 간단한 본 발명에 따른 태양 전지 어레이의 실시예에서, 층 구조는 단일 영역 트렌치에 의해 서로 전기적으로 분리된 2개의 영역으로 분할되며, 각각의 경우에 태양 전지 스트링이 구성된다. 2개의 태양 전지 스트링들이 역평행 포워드 방향을 갖는다는 이점이 있다. 제1 접속 컨택 및 제2 접속 컨택은 2개의 태양 전지 스트링에 의해 서로 전기적으로 접속되어 있으며, 2개의 태양 전지 스트링들은 단일 중간 컨택에 의해 직렬 접속된다. 또한, 2개의 접속 컨택들은 공통 접속 하우징에 전기적으로 접속된다.
기술적 관점으로부터 구현하는 데 특히 간단한 본 발명에 따른 태양 전지 어레이의 추가적인 실시예에서, 층 구조는 3개의 영역 트렌치들에 의해 서로 전기적으로 분리된 4개의 영역으로 분할되며, 각각의 경우에 태양 전지 스트링이 구성된다. 연속되는 태양 전지 스트링들은 역평행 포워드 방향을 갖는다는 이점이 있다. 이 경우, 제1 접속 컨택 및 제2 접속 컨택은 4개의 태양 전지 스트링에 의해 서로 전기적으로 접속되어 있으며, 4개의 태양 전지 스트링들은 3개의 중간 컨택들에 의해 직렬 접속된다. 또한, 2개의 접속 컨택들은 별도의 접속 하우징에 각각 전기적으로 접속된다.
특히 전술한 실시예의 본 발명에 따른 태양 전지 어레이에서, 종래의 태양 전지 어레이에 비해 더 작은 개수의 접속 하우징을 사용함으로써 제조 비용을 절감할 수 있다는 장점이 있다. 또한, 태양 전지 어레이의 장기간 안정성 및 지속성이 개선될 수 있다. 본 발명의 추가적인 이점은 도면의 설명으로부터 도출된다.
본 발명에 따른 태양 전지 어레이의 추가적이고 바람직한 실시예에서, 태양 전지 스트링이 각각 구성되어 있는 층 구조의 다양한 영역은 서로 인접하여 연속해서 배열되어 있으며, 2개의 접속 컨택들은 적어도 하나의 중간 컨택의 반대편에 배열된다. 태양 전지들이 각각 스트립으로서 구성되며 태양 전지 스트링들은 적어도 하나의 대략적으로 U 형상의 구성을 갖는 중간 컨택에 의해 서로 전기적으로 접속될 수 있다는 장점이 있다. 접속 컨택 및 중간 컨택들이 각각 컨택 스트립의 형태로 구성될 수 있다는 장점도 있다. 이러한 수단을 사용하여, 본 발명에 따른 태양 전지 어레이는 기술적 관점으로부터 특히 간단한 방법으로 구현될 수 있다.
본 발명의 추가적인 측면에 따르면, 전술한 바와 같이 집적된 직렬 접속 태양 전지들을 갖는 박막 태양광 모듈을 제시하며, 여기에서 각각의 태양 전지들은 태양광을 전력으로 광전 변환하는 데 적합한 태양 전지 형태로 구성된다.
본 발명의 태양광 모듈의 바람직한 실시예에서, 박막 태양 전지들은 캐리어 기판에 성막된다. 캐리어 기판이 광의 입사를 마주하도록 돌려져 있으면 덮개 구성(superstrate configuration)이라고 지칭되며, 레이저 광의 입사로부터 멀리 돌려져 있으면 기판 구성(substrate configuration)이라고 지칭된다. 기판 구성에서, 제1 전극층은 투명 전면 전극층의 형태이고, 제2 전극층은 후면 전극층으로서 구성되며, 반도체층은 전면 전극층을 대면하는 후면 전극층의 일측에 배치된다. 기판 구성에서, 광전 변환 활성 영역의 쉐도잉은, 예를 들어, 2개의 접속 컨택들을 공통 접속 하우징에 전기적으로 접속함으로써 특히 유리한 방식으로 회피될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 광의 입사가 투명 캐리어 기판을 통해 발생하는 본 발명에 따른 박막 태양광 모듈의 덮개 구성을 제공하는 것을 고려할 수 있다.
본 발명에 따른 박막 태양광 모듈의 추가적이고 바람직한 실시예에서, 반도체층은 구리-인듐/갈륨 황화물/셀렌화물(Cu(InGa)(SSe)2) 그룹, 예를 들어 구리-인듐-셀렌화물(CuInSe2 or CIS) 또는 관련 화합물로부터의 I-III-VI 반도체일 수 있는 칼코파이라이트계 화합물을 포함한다. 이들은 Cu, In, Ga, Al, Zn, Sn, S, Se, 및 Te 중 하나 이상의 구성요소를 포함한다. 반도체층이 칼코파이라이트계인 경우, 기판 구성은 특히 이점이 많다. 그러나, 본 발명에 따른 반도체층은 텔루르화 카드뮴, 비결정질, 미세결정질, 및/또는 다결정질 박막 실리콘을 포함할 수도 있다.
본 발명의 추가적인 실시예에 따르면, 제1 전극층, 제2 전극층, 및 제1 전극층과 제2 전극층 사이에 배치되는 반도체층을 포함하는 박막 태양광 모듈의 층 구조를 구조화하기 위한 방법은, 제2 전극층에, 제2 전극층을 전기적으로 분리된 제2 층부들로 분할하는 제1 구조화 라인을 생성하는 단계; 태양 전지들의 직렬 접속을 위해 제1 전극층과 제2 전극층을 전기적으로 접속하는 제2 구조화 라인을 생성하는 단계; 및 제1 전극층에, 제1 전극층을 전기적으로 분리된 제1 층부들로 분할하는 제3 구조화 라인을 생성하는 단계를 포함하며, 제1 내지 제3 구조화 라인들 중에 선택된 하나의 구조화 라인은, 서로 전기적으로 분리된 적어도 2개의 영역들 위에서 선형으로 이어지도록 유도되며, 선택된 구조화 라인 및 나머지 2개의 구조화 라인들은 구조화 라인들의 순서가 반전되도록 서로에 대해 오프셋된다.
본 발명의 추가적인 다른 양태에 따르면, 박막 태양광 모듈을 제조하는 방법은, 적어도 제1 전극층, 제2 전극층, 및 제1 전극층과 제2 전극층 사이에 배치되는 반도체층을 포함하며 이에 의해 pn 접합을 형성하는 층 구조를 기판 상에 형성하는 단계; 직렬 접속되어 정류된 복수의 태양 전지들을 각각 포함하는 복수의 태양 전지 스트링들 - 서로 인접하는 태양 전지 스트링들은 특히 역평행 포워드 방향을 가질 수 있음 - 을 생성하도록 제14항의 방법에 따라 층 구조를 구조화하는 단계; 별도의 태양 전지 스트링을 각각 포함하는 상이한 모듈 영역들이 전기적으로 서로 분리되도록 하나 이상의 영역 트렌치들을 층 구조에 도입하는 단계; 하나 이상의 중간 컨택들을 형성함으로써 태양 전지 스트링들을 직렬 접속하는 단계; 태양 전지 스트링들에 도전적으로 접속된 제1 접속 컨택 및 제2 접속 컨택을 형성하는 단계; 및 적어도 하나의 접속 하우징에서 두 개의 접속 컨택을 접속하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 방법의 바람직한 실시예에서, 2개의 접속 컨택들을 공통 접속 박스에 전기적으로 접속하기 위한 고가의 배선을 포기할 수 있도록 2개의 접속 컨택들이 접속 하우징에 접속된다.
본 발명은 첨부 도면을 참조하고 바람직한 실시예들을 참조하여 상세히 설명된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 박막 태양광 모듈을 도시한 평면도이다.
도 2는 도 1의 박막 태양광 모듈의 중간 영역(좌측 이미지) 및 에지 영역(우측 이미지)을 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 도 1의 박막 태양광 모듈의 층 구조의 구조화를 예시하는 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 도 1의 박막 태양광 모듈의 층 구조의 구조화를 예시하는 구조 라인을 도시한 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 도 1의 박막 태양광 모듈의 층 구조의 구조화에 대한 변형예를 예시하는 구조 라인을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 박막 태양광 모듈을 도시한 도면이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 박막 태양광 모듈을 도시한 평면도이다.
도 2는 도 1의 박막 태양광 모듈의 중간 영역(좌측 이미지) 및 에지 영역(우측 이미지)을 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 도 1의 박막 태양광 모듈의 층 구조의 구조화를 예시하는 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 도 1의 박막 태양광 모듈의 층 구조의 구조화를 예시하는 구조 라인을 도시한 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 도 1의 박막 태양광 모듈의 층 구조의 구조화에 대한 변형예를 예시하는 구조 라인을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 박막 태양광 모듈을 도시한 도면이다.
우선 도 1 및 도 2를 참조하면, 평면도 및 다양한 단면도를 사용하여, 참조 부호 1이라고 나타낸 박막 태양광 모듈을 예시한다. 태양광을 전력으로 광전 변환하는 박막 태양광 모듈(1)은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지 어레이를 나타낸다. 여기서, 박막 태양광 모듈(1)은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지 어레이의 태양 전지들을 나타내는 직렬 접속 및 집적된 복수의 태양 전지(2)를 포함한다.
박막 태양광 모듈(1)은 기판 구성에 대응하는 구조를 갖는데, 다시 말해 전기 절연 기판(4), 그 위에 배치된 박막층으로 구성된 층 구조(5)를 가지며, 층 구조(5)는 기판(4)의 주 광입사측 면(main light-incident-side surface)(6)에 배치된다. 여기서, 기판(4)은 광 투과율이 상대적으로 낮은 유리로 구성되며, 수행되는 프로세스 단계들에 관해 비활성일 뿐 아니라 충분한 강도를 갖는 다른 절연 재료들을 사용하는 것도 가능하다.
층 구조(5)는 기판(4)의 주 표면(main surface)(6) 상에 배치되는 후면 전극층(7)을 포함하는데, 예를 들어, 몰리브덴(Mo)과 같은 불투명 금속으로 구성되어 기판(4) 상에 캐소드 스퍼터링(cathode sputtering)에 의해 도포될 수 있다. 예를 들어, 후면 전극층(7)의 두께는 대략 1 μm이다. 다른 실시예에서, 후면 전극 층은 상이한 개별 층들의 층 스택(layer stack)으로 형성될 수 있다. 밴드 갭이 바람직하게 태양광의 가장 큰 부분을 흡수할 수 있는 도핑된 반도체로 형성된 광전 변환 활성 흡수층(8)이 후면 전극층(7) 상에 성막된다. 예를 들어, 흡수층(8)은 Cu(InGa)(SSe)2 화합물, 특히 나트륨(Na) 도핑된 구리-인듐-셀렌화물(CuInSe2)의 p형 칼코파이라이트계 반도체로 형성된다. 예를 들어, 흡수층(8)의 층 두께는 1 내지 5 μm 범위이며, 예를 들어 약 2 μm이다. 황화 카드뮴(cadmium sulfide (CdS))의 단일층 및 진성 아연 산화물(i-ZnO)의 단일층으로 구성되는 버퍼층(9)(도면에 상세히 도시되지 않음)이 흡수층(8) 상에 성막된다. 예를 들어, 버퍼층(9)의 두께는 흡수층(8)보다 작다. 예를 들어, 전면 전극층(10)은 기상 증착법에 의해 이러한 버퍼층(9) 상에 도포된다. 전면 전극층(10)(윈도우층)은 흡수층(8)에 민감한 스펙트럼 범위에서의 방사에 대해 투명하여, 입사 태양광이 조금만 약화되는 것을 보장한다. 일반적으로 투명 전도성[산화물] 전극층(transparent conductive [oxide] electrode (TCO))이라고 지칭되는 투명한 전면 전극층(10)은 도핑된 금속 산화물, 예를 들어, n형 알루미늄(Al) 도핑 아연 산화물(AZO)에 기반한다. 전면 전극층(10)을 통해, 버퍼층(9) 및 흡수층(8)과 함께, pn 헤테로 접합(즉, 서로 다른 도체 타입을 가진 일련의 상이한 층들)이 형성된다. 예를 들어, 전면 전극층(10)의 두께는 약 800 nm이다.
환경 영향에 대한 보호를 위해, 예를 들어, 폴리비닐부티랄(PVB) 또는 에틸렌초산비닐(EVA)로 형성된 플라스틱층(11)이 전면 전극층(10) 상에 도포된다. 또한, 층 구조(5)는 철 함유량이 낮은 저철분 유리(extra white glass)로 형성되며 태양광에 투명한 덮개판(12)으로 밀봉된다.
전체 모듈 전압을 증가시키기 위해, 박막 태양광 모듈(1)의 모듈 표면은 각각 직렬 접속된 제1 태양 전지 스트링(28)과 제2 태양 전지 스트링(29)에서 서로 접속된 복수의 개별 태양 전지(2)로 분할된다. 이를 위해, 층 구조(5)는 예를 들어 드로싱(drossing) 또는 스크래칭(scratching)을 이용함으로써 레이저 기입(laser writing) 및 기계적 프로세싱과 같은 적합한 구조화 기술을 사용하여 구조화된다. 여기서, 광 활성 표면의 손상을 가능한 한 제한하고, 사용되는 구조화 기술이 제거될 재료에 따라 선택적이라는 점이 중요하다. 통상적으로, 이러한 구조화는 도면부호 P1, P2, 및 P3로 나타낸 각각의 태양 전지(3)를 위한 3개의 구조화 단계를 포함한다. 이는 도 2의 좌측 이미지를 참조하여 더 상세히 설명한다.
제1 구조화 단계(P1)에서, 후면 전극층(7)은 제1 층 트렌치(13)의 생성에 의해 차단되어, 절연된 제1 후면 전극부(14) 및 제2 후면 전극부(15)를 생성한다. 제1 층 트렌치(13)는, 이 경우, 후면 전극층(7)의 기계적 프로세싱, 또는 바람직하게 레이저 기입, 예를 들어 엑시머 레이저 또는 네오딤-YAG 레이저를 사용하여 형성된다. 제1 층 트렌치(13)는 흡수층(8)의 도포 전에 형성되며, 흡수층(8)의 도포 시에 이 층의 반도체 재료로 채워진다.
제2 층 구조화 단계(P2)에서, 2개의 반도체층, 즉 흡수층(8) 및 버퍼층(9)은 제2 층 트렌치(16)의 생성에 의해 차단되어 절연된 제1 반도체부(17) 및 제2 반도체부(18)를 생성한다. 제2 층 트렌치(16)는 바람직하게 레이저 기입, 예를 들어 엑시머 레이저 또는 네오딤-YAG 레이저를 사용하여 형성된다. 제2 층 트렌치(16)는 전면 전극층(10)의 도포 전에 형성되며, 전면 전극층(10)의 도포 시에 이 층의 도체 재료로 채워진다.
제3 층 구조화 단계(P3)에서, 전면 전극층(10), 버퍼층(9), 및 흡수층(8)은 제3 층 트렌치(19)의 생성에 의해 차단되어, 반도체 층들의 차단부들뿐 아니라 절연된 제1 전면 전극부(20) 및 제2 전면 전극부(21)를 생성한다. 이 경우, 제3 층 트렌치(19)는 기계적 프로세싱에 의해 형성된다. 제3 층 트렌치(19)는 플라스틱층(11)의 도포 전에 형성되며, 플라스틱층(11)의 도포 시에 이 층의 절연 재료로 채워진다. 또한, 제3 층 트렌치(19)가 전면 전극층(10)만을 차단하는 것을 고려할 수 있다.
따라서, 3개의 구조화 단계들(P1, P2, 및 P3)을 사용하여, 직렬 접속된 2개의 태양 전지(2)를 형성하는데, 하나의 태양 전지(2)의 전면 또는 후면 전극을 형성하는 제1 전면 전극부(20)와 제1 후면 전극부(14), 및 다른 하나의 태양 전지(2)의 전면 또는 후면 전극을 형성하는 제2 전면 전극부(21)와 제2 전면 전극부(15)를 형성한다. 이 프로세스에서, 하나의 태양 전지(2)의 전면 전극은 다른 하나의 태양 전지(2)의 후면 전극과 전기적으로 접속되어 있다.
구조화 단계들(P1, P2, 및 P3)에서, 층 트렌치(13, 16, 및 19)는 구조화 단계들(P1, P2, 및 P3)를 제1 구조화 라인(22), 제2 구조화 라인(23), 및 제3 구조화 라인(24)이라고 지정함에 따라 지칭되는 구조화 라인들을 따라 형성된다. 도 3에서, 3개의 구조화 라인들(22 내지 24)이 도시되어 있는데, 좌측 이미지는 박막 태양광 모듈(1)의 상세부의 평면도를 도시하며, 중앙 이미지는 식별된 구역에 대응하는 박막 태양광 모듈(1)을 통한 상세 모습을 도시하며, 우측 이미지는 구조화 라인들(22 내지 24)을 예시한 개별적인 태양 전지(2)의 평면도를 도시한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 박막 태양광 모듈(1)은 평면도로 직사각형 형상이며, 대응하는 직사각형 층 구조(5)는, 중앙 영역 트렌치(25)에 의해 제1 모듈 영역(26) 및 제1 모듈 영역과 절연된 제2 모듈 영역(27)으로 분할되며, 이러한 트렌치에서의 층 구조(5)는 기판(4)에 도달할 때까지 완전히 제거된다. 2개의 모듈 영역들(26 및 27)은 동일한 형상 및 사이즈를 가지며, 박막 태양광 모듈(1) 또는 기판(4)의 더 긴 치수로 정의된 제1 방향(x)으로 서로 나란히 배열되어 있다. 제1 방향 및 제1 방향에 수직인 제2 방향(y)은 기판(4)의 주 표면(6)에 평행한 평면에 걸쳐 있다. 영역 트렌치(25)는 제2 방향(y)을 따라 직선으로 연장된 것으로 도시된다.
2개의 모듈 영역(26 및 27)은 각각 별도의 태양 전지 스트링을 갖는데, 제1 태양 전지 스트링(28)은 제1 모듈 영역(26)에 형성되며, 제2 태양 전지 스트링(29)은 제2 모듈 영역(27)에 형성된다. 2개의 태양 전지 스트링(28 및 29)에서, 태양 전지들(2)은 정류되어 직렬 접속되며, 각각의 태양 전지(2)는 태양 전지 심볼에 의해 식별되며, 태양 전지 스트링(28 및 29)은 링크된 태양 전지 심볼에 의해 식별된다. 도 1에서, 예를 들어, 각각의 태양 전지 스트링(28 및 29)은 11개의 태양 전지(2)를 포함하지만, 더 많거나 더 적은 수의 태양 전지(2)를 포함해도 된다는 것을 이해할 수 있다. 각각의 태양 전지 스트링(28 및 29)은, 예를 들어 40 내지 150개, 바람직하게는 50 내지 110개, 특히 바람직하게 100 내지 110개, 아주 바람직하게는 104개의 직렬 접속되고 정류된 태양 전지(2)를 가질 수 있다.
스트립 형상의 태양 전지(2)는 제1 방향(x)을 따라 연장되거나 제2 방향(y)을 따라 배치되며, 인접한 태양 전지들(2)은 관련된 제3 층 트렌치(19)의 위치로부터 도출되어 이어지는 (이론적인) 분할 라인(3)에 의해 제1 방향(x)을 따라 서로 이격된다. 제1 내지 제3 구조화 라인(22 내지 24)을 사용한 태양 전지들(2)의 구조화는 제1 방향(x)을 따라 일어난다. 따라서, 각각의 태양 전지 스트링(28 및 29)은 박막 태양광 모듈(1) 또는 기판(4)의 더 작은 치수에 대응하는 제2 방향(y)을 따라 직렬 접속된다.
2개의 태양 전지 스트링(28 및 29)은 역평행 포워드(antiparallel forward) 방향을 갖는데, 제1 태양 전지 스트링(28)은 음의 제2 방향(-y)을 따라 전도되며, 제2 태양 전지 스트링(29)은 양의 제2 방향(y)을 따라 전도된다. 3개의 구조화 단계(P1, P2, 및 P3)를 사용한 역평행 태양 전지 스트링(28 및 29)의 제조를 이하 더 상세히 설명한다.
박막 태양광 모듈(1)에서, 적어도 제1 방향(x)을 따라 양측에서, 태양 전지 스트링(28 및 29)을 위한 컨택 구역의 역할을 하는 좁은 에지 영역(30 및 31)이 각각 형성되는데, 이를 위해 각각의 전극층들이 노출된다. 따라서, 제1 접속 컨택(32)은 제1 모듈 영역(26) 내의 제1 에지 영역(30)에 형성되며, 제3 접속 컨택(34)은 제2 모듈 영역(27) 내에 형성되는데, 이들은 서로 전기적으로 절연된다. 이에 대한 병렬 배치에 있어서, 중간 컨택(33)이 제2 에지 영역(31)에서 2개의 모듈 영역(26 및 27) 위에 형성된다. 예를 들어, 컨택(32 내지 34)은 특히 알루미늄으로 형성된 금속 스트립의 형태로 구성된다.
여기에서, 제1 접속 컨택(32)은 제1 태양 전지 스트링(28)을 통해 중간 컨택(34)에 전기적으로 접속되는데, 이전 태양 전지(2)의 전면 전극을 다음 태양 전지(2)의 후면 전극에 접속하는 것과 유사하게, 제1 접속 컨택(32)은 제1 태양 전지(2)의 전면 전극에 전기적으로 접속되고, 중간 컨택(34)은 최종 태양 전지(2)의 후면 전극에 전기적으로 접속된다.
최종 태양 전지(2)의 후면 전극에 대한 중간 컨택(34)의 전기적 접속이 도 2의 우측 이미지에 도시되어 있는데, 이 도면은 제2 에지 영역(31)의 박막 태양광 모듈(1)의 단면도이다. 이에 따르면, 후면 전극층(7)은 제2 에지 영역(31)으로 연장되며, 중간 컨택(34)은 후면 전극층(7) 상에 실장된다.
또한, 중간 컨택(34)은 제2 태양 전지 스트링(29)을 통해 제2 접속 컨택(33)에 전기적으로 접속되는데, 제1 모듈 영역(26)에서의 접속과 유사하게, 중간 컨택(34)은 제1 태양 전지(2)의 전면 전극에 전기적으로 접속되며, 제2 접속 컨택(33)은 제2 태양 전지 스트링(29)의 최종 태양 전지(2)의 후면 전극에 전기적으로 접속된다.
예를 들어, 2개의 에지 영역(31 및 32)에서 전기적 컨택(32 내지 34)은 용접, 접착, 또는 납땜에 의해, 바람직하게는 초음파 용접에 의해 생성될 수 있다. 본 발명에 따르면, 접속을 위해, 각각의 노출된 전극층들이 금속 스트립에 용접, 접착, 또는 납땜되어, 내구성 있는 안정한 전기 접속이 생성된다.
따라서, 박막 태양광 모듈(1)에서, 제1 접속 컨택(32)은, 중간 컨택(34)을 통해 직렬 접속된 2개의 태양 전지 스트링(28 및 29)을 통해 제2 접속 컨택(33)에 전기적으로 접속된다. 직렬 접속된 태양 전지 스트링(28 및 29)에서, 모든 태양 전지들(2)은 정류된다.
2개의 태양 전지 스트링(28 및 29)에 공통된 접속 박스(35)는 제1 에지 영역(30)에 더 제공되며, 주 표면(6)의 반대측인 기판(4)의 후면에 배치되며, 2개의 접속 컨택(32 및 33)을 접속하기 위한 장치가 제공된다. 예를 들어, 2개의 접속 컨택(32 및 33)은 탈착 가능 또는 고정된 장치를 이용하여 접속 박스(35)에 접속된다. 접속 박스(35)는 박막 태양광 모듈(1)을 전기 부하, 예를 들어 인버터(미도시)에 전기적으로 접속하는 역할을 수행한다.
도 4a 및 도 4b를 참조하여, 박막 태양광 모듈(1)의 제조 시에 층 구조(5)를 구조화하기 위한 방법을 설명한다.
도면에 따르면, 구조화 단계(P1)의 제1 구조화 라인(22)은 제1 방향(x)을 따라 완전한 층 구조(5) 위에서 직선으로 유도된다. 이와 반대로, 2개의 모듈 영역(26 및 27)에 대응하는 구역(36 및 37)에 있는 구조화 단계들(P2 및 P3)의 2개의 남은 구조화 라인들(23 및 24)은 제2 방향(y)을 따라 측방향 오프셋(lateral offset)을 갖는다. 따라서, 제1 모듈 영역(26)에 대응하는 층 구조(5)의 제1 구역(36)에 있는 제2 구조화 라인(23)은 양의 제2 방향(y)으로 제1 구조화 라인(22)에 대해 오프셋되어 배치되지만; 제2 모듈 영역(27)에 대응하는 층 구조(5)의 제2 구역(37)에서는 음의 제2 방향(-y)으로 제1 구조화 라인(22)에 대해 오프셋되어 배치된다. 한편, 제1 구역(36)에 있는 제3 구조화 라인(24)은 양의 제2 방향(y)으로 제2 구조화 라인(23)에 대해 오프셋되어 배치되지만; 층 구조(5)의 제2 구역(37)에서는 음의 제2 방향(-y)으로 제2 구조화 라인(23)에 대해 오프셋되어 배치된다. 이를 위해, 바람직하게, 제2 구조화 라인(23) 및 제3 구조화 라인(24)은 영역 트렌치(25)를 형성하기 위해 제공되는 제3 구역(38)의 제1 구조화 라인(22)과 교차하며, 제1 구역(36)에서 양의 제2 방향(y)을 따라 제2 구조화 라인(23)에 대해 오프셋되어 배치된 제3 구조화 라인(24)은 제2 구역(37)에서 음의 제2 방향(-y)을 따라 제2 구조화 라인(23)에 대해 오프셋되어 배치된다. 이 결과로서, 제1 구역(36)에 있는 3개의 구조화 라인(22 내지 24)의 공간적 순서가 층 구조(5)의 제2 구역(37)에 있는 3개의 구조화 라인(22 내지 24)의 공간적 순서에 대해 반전되어 있는데, 제1 구조화 라인, 제2 구조화 라인, 및 제3 구조화 라인은 제1 구역(36)에서 양의 제2 방향(y)을 따라 연속해서 배치되지만, 제3 구조화 라인, 제2 구조화 라인, 및 제1 구조화 라인은 제2 구역(37)에서 양의 제2 방향(y)을 따라 연속해서 배치된다.
추가적인 단계에서, 제3 구역(38)에 있는 영역 트렌치(25)는 이를 위해 기판(4)까지 도달하는 모든 층 구조(5)를 제거함으로써 구성된다. 영역 트렌치(25)의 형성에 의해, 2개의 모듈 영역(26 및 27)은 전기적으로 절연되어 형성된다. 영역 트렌치(25)는 층 구조(5)의 제3 구역(38)에만 형성되며, 여기에는 제1 방향(x)에 대해 일정 각도로 이어지는 구조화 라인(23 및 24)의 부분들이 존재한다. 전술한 바와 같이, 구조화 라인들의 순서의 반전은 제2 방향(y)을 따라 제2 구조화 라인(23) 및 제3 구조화 라인(24)을 측방향 오프셋하여 간단히 획득될 수 있으며, 이에 따라 2개의 모듈 영역(25 및 26)에 있는 태양 전지(2)의 포워드 방향이 반전되거나 역평행으로 된다.
도 5a에 예시된 층 구조(5)를 구조화하는 방법의 변형예에서, 제1 구조화 라인(22) 대신에, 구조화 단계(P2)의 제2 구조화 라인(23)은 제1 방향(x)을 따라 완전한 층 구조(5) 위에서 직선으로 유도된다. 이와 반대로, 제1 및 제2 구역(36 및 37)에 있는 2개의 남은 구조화 라인(22 및 24)은 제2 방향(y)을 따라 측방향 오프셋(lateral offset)을 갖는다. 여기에, 층 구조(5)의 제1 구역(36)에 있는 제1 구조화 라인(22)은 음의 제2 방향(-y)으로 제2 구조화 라인(23)에 대해 오프셋되어 배치되지만; 층 구조(5)의 제2 구역(37)에서는 양의 제2 방향(y)으로 제2 구조화 라인(23)에 대해 오프셋되어 배치된다. 한편, 제1 구역(36)에 있는 제3 구조화 라인(24)은 양의 제2 방향(y)으로 제2 구조화 라인(23)에 대해 오프셋되어 배치되지만; 층 구조(5)의 제2 구역(37)에서는 음의 제2 방향(-y)으로 제2 구조화 라인(23)에 대해 오프셋되어 배치된다. 바람직하게, 이를 위해, 제1 구조화 라인(22) 및 제3 구조화 라인(24)의 각각은 제3 구역(38)에 있는 제2 구조화 라인(22)과 교차한다. 따라서, 제1 구역(36)에 있는 3개의 구조화 라인(22 내지 24)의 공간적 순서가 층 구조(5)의 제2 구역(37)에 있는 3개의 구조화 라인(22 내지 24)의 공간적 순서에 대해 반전되어 있는데, 제1 구조화 라인, 제2 구조화 라인, 및 제3 구조화 라인은 제1 구역(36)에서 양의 제2 방향(y)을 따라 연속해서 배치되지만, 제3 구조화 라인, 제2 구조화 라인, 및 제1 구조화 라인은 제2 구역(37)에서 양의 제2 방향(y)을 따라 연속해서 배치된다.
도 5b에 예시된 층 구조(5)를 구조화하는 방법의 다른 변형예에서, 제3 구조화 라인(24)은 제1 방향(x)을 따라 완전한 층 구조(5) 위에서 직선으로 유도된다. 이와 반대로, 2개의 구역(36 및 37)에 있는 2개의 남은 구조화 라인(22 및 23)의 각각은 제2 방향(y)을 따라 측방향 오프셋(lateral offset)을 갖는다. 여기에, 제1 구역(36)에 있는 제2 구조화 라인(23)은 양의 제2 방향(y)을 따라 제3 구조화 라인(24)에 대해 오프셋되어 배치되지만; 제2 구역(37)에서는 음의 제2 방향(-y)으로 제3 구조화 라인(24)에 대해 오프셋되어 배치된다. 한편, 제1 구역(36)에 있는 제1 구조화 라인(22)은 양의 제2 방향(y)으로 제2 구조화 라인(23)에 대해 오프셋되어 배치되지만; 제2 구역(37)에서는 음의 제2 방향(-y)으로 제2 구조화 라인(23)에 대해 오프셋되어 배치된다. 바람직하게, 이를 위해, 제1 구조화 라인(22) 및 제2 구조화 라인(23)의 각각은 제3 구역(38)에 있는 제3 구조화 라인(24)과 교차한다. 따라서, 제1 구역(36)에 있는 3개의 구조화 라인(22 내지 24)의 공간적 순서가 층 구조(5)의 제2 구역(37)에 있는 3개의 구조화 라인(22 내지 24)의 공간적 순서에 대해 반전되어 있는데, 제1 구조화 라인, 제2 구조화 라인, 및 제3 구조화 라인은 제1 구역(36)에서 양의 제2 방향(y)을 따라 연속해서 배치되지만, 제3 구조화 라인, 제2 구조화 라인, 및 제1 구조화 라인은 제2 구역(37)에서 양의 제2 방향(y)을 따라 연속해서 배치된다.
층 구조(5)를 구조화하는 방법의 상이한 변형예들은 박막 태양광 모듈(1)을 제조하는 방법의 일부일 수 있다.
박막 태양광 모듈(1)을 제조하는 예시적인 방법의 제1 변형예에서, 도 4a 및 도 4b를 예시된 층 구조(5)를 구조화하는 제1 변형예가 사용된다. 여기서, 다음 단계들이 연속적으로 수행된다.
- 기판(4)을 후면 전극층(7)(몰리브덴)으로 코팅하는 단계;
- 후면 전극층(7)의 절연된 후면 전극부(14 및 15)를 생성하기 위한 구조화 단계(P1) - 제1 구조화 라인(22)은 선형으로 이어짐 - ;
- 도핑된 흡수층(8)(Cu-Ga-In-(Se/S):Na)을 성막 또는 형성하는 단계;
- 버퍼층(9)(CdS)의 제1 층을 성막하는 단계;
- 버퍼층(9)(i-ZnO)의 제2 층을 성막하는 단계;
- 인접하는 태양 전지들의 전면 전극부와 후면 전극부 사이의 전기 접속을 생성하는 구조화 단계(P2) - 제2 구조화 라인(23)은 도 4a를 따라 측방향으로 오프셋됨 ;
- 도핑된 전면 전극층(10)(ZnO:A)을 성막하는 단계;
- 인접하는 태양 전지들(2)을 구조화하는 구조화 단계(P3) - 제3 구조화 라인(24)은 도 4a를 따라 측방향으로 오프셋되며, 2개의 에지 영역(30 및 31) 내에 컨택 구역들을 형성하기 위해 후면까지 도달하는 층 구조(5)를 디코팅(decoat)하는 단계;
- 컨택 구역을 제외한, 2개의 에지 영역(30 및 31) 및 선택적이고 추가적이며 더 식별되지 않은 에지 영역들을 기판(4)을 따라 디코팅하고 기판(4)까지 도달하는 영역 트렌치(25)를 디코팅하는 단계;
- 중간 컨택 및 접속 컨택(32 내지 34)(Al 금속 스트립)을 생성하는 단계;
- 층 구조(5)를 플라스틱층(11)으로 적층하는 단계;
- 접속 박스(35)를 설치하여 접속 박스(35)를 2개의 접속 컨택(32 및 33)에 접속하는 단계.
박막 태양광 모듈(1)을 제조하는 예시적인 방법의 제2 변형예에서, 도 5a에 예시된 층 구조(5)를 구조화하는 방법의 제2 변형예가 사용된다. 여기서, 다음 단계들이 연속적으로 수행된다.
- 기판(4)을 후면 전극층(7)(몰리브덴)으로 코팅하는 단계;
- 후면 전극층(7)의 절연된 후면 전극부(14 및 15)를 생성하기 위한 구조화 단계(P1) - 도 5a를 따른 제1 구조화 라인(22)은 측방향으로 오프셋됨 ;
- 도핑된 흡수층(8)(Cu-Ga-In-(Se/S):Na)을 성막 또는 형성하는 단계;
- 버퍼층(9)(CdS)의 제1 층을 성막하는 단계;
- 버퍼층(9)(i-ZnO)의 제2 층을 성막하는 단계;
- 인접하는 태양 전지들의 전면 전극부와 후면 전극부 사이의 전기 접속을 생성하는 구조화 단계(P2) - 제2 구조화 라인(23)은 선형으로 이어짐 - ;
- 도핑된 전면 전극층(10)(ZnO:A)을 성막하는 단계;
- 인접하는 태양 전지들(2)을 구조화하는 구조화 단계(P3) - 제3 구조화 라인(24)은 도 5a를 따라 측방향으로 오프셋됨 - ;
- 기판(4)의 더 짧은 치수를 따라 2개의 에지 영역(30 및 31) 및 선택적이고, 추가적이며, 더 식별되지 않은 에지 영역들을 디코팅하고 영역 트렌치(25)를 디코팅하는 단계;
- 중간 컨택 및 접속 컨택(32 내지 34)(Al 금속 스트립)을 생성하는 단계;
- 층 구조(5)를 플라스틱층(11)으로 적층하는 단계;
- 접속 박스(35)를 설치하여 접속 박스(35)를 2개의 접속 컨택(32 및 33)에 접속하는 단계.
박막 태양광 모듈(1)을 제조하는 예시적인 방법의 제3 변형예에서는, 도 5b를 예시된 층 구조(5)를 구조화하는 방법의 제3 변형예가 사용된다. 여기서, 다음 단계들이 연속적으로 수행된다.
- 기판(4)을 후면 전극층(7)(몰리브덴)으로 코팅하는 단계;
- 후면 전극층(7)의 절연된 후면 전극부(14 및 15)를 생성하기 위한 구조화 단계(P1) - 제1 구조화 라인(22)은 도 5b를 따라 측방향으로 오프셋됨 - ;
- 도핑된 흡수층(8)(Cu-Ga-In-(Se/S):Na)을 성막 또는 형성하는 단계;
- 버퍼층(9)(CdS)의 제1 층을 성막하는 단계;
- 버퍼층(9)(i-ZnO)의 제2 층을 성막하는 단계;
- 인접하는 태양 전지들의 전면 전극부와 후면 전극부 사이의 전기 접속을 생성하는 구조화 단계(P2) - 제2 구조화 라인(23)은 도 5b를 따라 측방향으로 오프셋됨 - ;
- 도핑된 전면 전극층(10)(ZnO:A)을 성막하는 단계;
- 인접하는 태양 전지들(2)을 구조화하는 구조화 단계(P3) - 제3 구조화 라인(24)은 선형으로 이어지며, 2개의 에지 영역(30 및 31) 내에 컨택 구역들을 형성하기 위해 후면측까지 도달하는 구조(5)를 디코팅하는 단계;
- 컨택 구역을 제외한, 2개의 에지 영역(30 및 31) 및 선택적이고 추가적이며 더 식별되지 않은 에지 영역들을 기판(4)을 따라 디코팅하고 기판(4)까지 도달하는 영역 트렌치(25)를 디코팅하는 단계;
- 중간 컨택 및 접속 컨택(32 내지 34)(Al 금속 스트립)을 생성하는 단계;
- 층 구조(5)를 플라스틱층(11)으로 적층하는 단계;
- 접속 박스(35)를 설치하여 접속 박스(35)를 2개의 접속 컨택(32 및 33)에 접속하는 단계.
박막 태양광 모듈(1)을 생성하기 위한 상이한 변형예는 층 구조(5)의 구조화 동안 구조화 라인(22 내지 24)의 적합한 유도에 의해 역평행 태양 전지 스트링(28 및 29)의 간단한 생성을 가능하게 한다. 유리하게, 영역 트렌치(25)는 기판까지 도달하는 컨택 구역 외부의 2개의 에지 구역(30 및 31)과 함께 또는 바람직하게는 동시에 디코팅된다.
박막 태양광 모듈(1)의 구체적인 이점은 단일 접속 박스(35)만이 2개의 접속 컨택(32, 33)의 접속에 필요하다는 점에 존재하며, 그 결과 제조 비용이 감소될 수 있으며, 특히 습기 침투로 인한 접속 박스(35)의 고장에 대한 부식 감수성 때문에 박막 태양광 모듈(1)의 장기간 안정성 및 신뢰성이 개선된다. 역평행 태양 전지 스트링(28 및 29)을 사용하여, 2개의 접속 컨택(32 및 33)은 박막 태양광 모듈(1)의 동일 측에 배치되며, 유리하게는, 기판 구성에서 광전 변환 활성 영역들의 원하지 않는 쉐도잉(shadowing)을 초래하는, 2개의 접속 컨택(32 및 33)을 공통 접속 박스(35)에 전기적으로 접속하기 위한 비싼 배선을 포기하는 것이 가능하다. 중간 컨택(34)을 사용하여 서로 직렬로 접속된 2개의 태양 전지 스트링(28 및 29)에 의해 2개의 접속 컨택(32 및 33)을 직렬로 접속하는 것을 통해, U 형상의 구성이 생성된다.
무엇보다, 영역 트렌치(25)의 폭은 2개의 모듈 영역(26 및 27)의 항복 전압에 따라 다르며, 예를 들어, 1 내지 10 mm 범위에 있다. 영역 트렌치(25)는 항복 저항을 증폭시키기 위해 절연 재료로 채워질 수 있다. 제조 기술의 관점으로부터, 영역 트렌치(25)의 폭은 구조화 라인(22 내지 24)의 기입 속도에 따라 다를 수 있다. 박막 태양광 모듈(1)을 2개의 대략 동일 사이즈의 모듈 영역(26 및 27)으로 분할함으로써, 태양 전지 전류의 반감 및 태양 전지 전압을 2배로 만든다. 따라서, 태양 전지 전류는 제1 방향(x)을 따라 측정된 태양 전지(2)의 폭의 함수이며, 기술적 응용을 위한 선호하는 전류/전압 특성을 획득하기 위해 예를 들어 1 내지 11 mm, 바람직하게 2 내지 8 mm의 범위에 속하고, 특히 약 5.5 mm이다.
도 6을 참조하면, 참조 부호(101)라고 식별된 본 발명에 따른 박막 태양광 모듈(1)의 제2 실시예를 설명하며, 불필요한 반복을 피하기 위해, 제1 예시적인 실시예와의 차이점만을 설명한다.
도면을 따르면, 박막 태양광 모듈(101)의 모듈 표면은, 각각 직렬 접속된 제1 태양 전지 스트링(103), 제2 태양 전지 스트링(104), 제3 태양 전지 스트링(105), 및 제4 태양 전지 스트링(106)에서 서로 접속된 복수의 개별 태양 전지(102)로 분할된다. 평면도에서 직사각형의 박막 태양광 모듈(101)은 제1 모듈 영역(110), 제2 모듈 영역(111), 제3 모듈 영역(112), 및 제4 모듈 영역(113)으로 분할되는데, 제1 모듈 영역(110) 및 제2 모듈 영역(111)이 제1 영역 트렌치(107)에 의해 서로 전기적으로 분리되며; 제2 모듈 영역(111) 및 제3 모듈 영역(112)이 제2 영역 트렌치(108)에 의해 서로 전기적으로 분리되며; 제3 모듈 영역(112) 및 제4 모듈 영역(113)이 제3 영역 트렌치(109)에 의해 서로 전기적으로 분리된다. 모듈 영역들(110 내지 113)은 동일한 형상 및 사이즈를 가지며, 박막 태양광 모듈(101)의 더 긴 치수로 정의된 제1 방향(x)으로 서로 연속해서 배열되어 있다. 영역 트렌치들(107 내지 109)은 제1 방향에 수직인 제2 방향(y)을 따라 직선으로 진행한다.
각각의 모듈 영역(110 내지 113)은 별개의 태양 전지 스트링을 갖는데, 제1 태양 전지 스트링(103)은 제1 모듈 영역(110)에 형성되며, 제2 태양 전지 스트링(104)은 제2 모듈 영역(111)에 형성되며, 제3 태양 전지 스트링(105)은 제3 모듈 영역(112)에 형성되며, 제4 태양 전지 스트링(106)은 제4 모듈 영역(113)에 형성된다. 각각의 태양 전지 스트링(103 내지 106)에서, 태양 전지(102)들은 각각 정류되어 직렬 접속된다. 스트립 형상의 태양 전지(102)는 제1 방향(x)을 따라 연장되거나 제2 방향(y)을 따라 배치되는데, 인접한 태양 전지들(103)은 제1 방향(x)을 따라 이어지는 (이론적인) 분할 라인(114)에 의해 서로 이격된다. 제1 내지 제3 구조화 단계(P1 내지 P3)를 사용한 태양 전지들(102)의 구조화는 제1 방향(x)을 따라 일어난다. 따라서, 태양 전지 스트링(103 내지 106)은 박막 태양광 모듈(101)의 더 작은 치수에 대응하는 제2 방향(y)을 따라 각각 직렬 접속된다. 박막 태양광 모듈(101)에서, 인접하는 태양 전지 스트링(103 내지 106)은 역평행 포워드 방향을 가지며, 제1 태양 전지 스트링(103)은 음의 제2 방향(-y)으로 전도하며, 제2 태양 전지 스트링(104)은 양의 제2 방향(y)으로 전도하며, 제3 태양 전지 스트링(105)은 음의 제2 방향(-y)으로 전도하며, 제4 태양 전지 스트링(106)은 양의 제2 방향(y)으로 전도한다.
박막 태양광 모듈(101)에서는, 적어도 제1 방향(x)을 따라 양측에, 특히, 태양 전지 스트링(103 내지 106)을 위한 컨택 구역의 역할을 하는 좁은 에지 영역(115 및 116)이 각각 형성되는데, 각각의 전극층들이 이를 위해 노출된다. 따라서, 제1 접속 컨택(117)은 제1 모듈 영역(110) 내의 제1 에지 영역(115)에 형성되며, 제2 중간 컨택(119)은 제2 모듈 영역(111) 및 제3 모듈 영역(112) 위에 형성되며, 제2 접속 컨택(121)은 제4 모듈 영역(113)에 형성되는데, 이들은 각각 서로 전기적으로 분리되어 있다. 이에 대한 병렬 배치에서, 제1 중간 컨택(118)은 제1 모듈 영역(110) 및 제2 모듈 영역(111) 위에서 제2 에지 영역(116)에 형성되며, 제3 중간 컨택(120)은 제3 모듈 영역(112) 및 제4 모듈 영역(113) 위에 형성되는데, 이들은 서로 전기적으로 절연된다. 예를 들어, 컨택(117 내지 121)은 특히 알루미늄으로 형성된 금속 스트립의 형태로 구성된다. 여기에서, 제1 접속 컨택(117)은 제1 태양 전지 스트링(103)을 통해 제1 중간 컨택(118)에 전기적으로 접속되며, 제1 중간 컨택(118)은 제2 태양 전지 스트링(104)을 통해 제2 중간 컨택(119)에 전기적으로 접속되며, 제2 중간 컨택(119)은 제3 태양 전지 스트링(105)을 통해 제3 중간 컨택(120)에 전기적으로 접속되며, 제3 중간 컨택(120)은 제4 태양 전지 스트링(106)을 통해 제2 접속 컨택(121)에 전기적으로 접속된다.
따라서, 박막 태양광 모듈(101)에서, 제1 접속 컨택(117)은 4개의 직렬 접속 태양 전지 스트링(103 내지 106)을 통해 제2 접속 컨택(121)에 전기적으로 접속된다. 직렬 접속된 태양 전지 스트링(103 내지 106)에서, 모든 태양 전지들(102)은 정류된다.
제1 접속 컨택(117)에 접속된 접속 박스(122)가 제1 모듈 영역(110) 내의 제1 에지 영역(115)에 더 제공되는데, 이 박스는 박막 태양광 모듈(101)의 후면측에 배치되며, 제1 접속 컨택(117)을 접속하기 위한 장치가 제공된다. 또한, 제2 접속 컨택(121)에 접속된 제2 접속 박스(123)가 제4 모듈 영역(113) 내의 제1 에지 영역(115)에 제공되는데, 마찬가지로 이 박스는 박막 태양광 모듈(101)의 후면측에 배치되며, 제2 접속 컨택(121)을 접속하기 위한 장치가 제공된다. 2개의 접속 박스(122 및 123)는 박막 태양광 모듈(101)을 전기 부하, 예를 들어 인버터에 전기적으로 접속하는 역할을 수행한다.
또는, 이러한 구성에서도, 접속 컨택(117 및 121)은 접속 박스(122 및 123)에 접속될 수도 있다.
역평행 태양 전지 스트링(103 내지 106)의 생성은, 3개의 구조화 단계(P1 내지 P3)에서 도 4a, 도 4b, 도 5a, 및 도 5b를 참조하여 설명된 구조화 라인들의 측방향 오프셋에 따라 발생할 수 있는데, 도면에 도시된 2개의 다른 구조화 라인들의 측방향 오프셋 및 구조화 라인의 선형 진행을 사용하여 음의 제2 방향(-y)을 따른 태양 전지 스트링 방향을 양의 제2 방향(y)을 따른 태양 전지 스트링 방향으로 반전하며, 선형 구조화 라인에 대한 2개의 다른 구조화 라인들의 미러 이미지 측방향 오프셋을 사용하여 양의 제2 방향(y)을 따른 태양 전지 스트링 방향을 음의 제2 방향(-y)을 따른 태양 전지 스트링 방향으로 반전한다. 도 6에 도시된 박막 태양광 모듈(101)은 전술한 제조 방법의 변형예에 의해 제조될 수 있으며, 이러한 구조화 방법이 사용되어 역평행 태양 전지 스트링(103 내지 106)의 간단한 생성을 가능하게 한다. 이점으로는, 영역 트렌치(107 내지 109)는 에지 영역(115 및 116)과 함께 또는 바람직하게는 동시에 디코팅된다.
박막 태양광 모듈(101)의 구체적인 이점은 역평행 태양 전지 스트링(103 내지 106) 쌍마다 단일 접속 박스(122 및 123)만이 접속 컨택(117 및 121)의 접속에 필요하다는 점에 존재하며, 그 결과 제조 비용이 감소될 수 있으며, 박막 태양광 모듈(101)의 장기간 안정성 및 신뢰성이 개선된다. 중간 컨택(118 내지 120)을 통해 서로 직렬 접속된 4개의 태양 전지 스트링(103 내지 106)을 통해 2개의 접속 컨택(117 및 121)을 직렬 접속시킴으로써, 접속된 복수의 U들로 이루어지는 구성이 생성되어, 비싼 배선을 포기할 수 있게 한다. 모듈 영역(110 내지 113)의 개수 및 사이즈, 특히 직렬 접속된 U들의 개수의 조정을 통해, 박막 태양광 모듈(101)의 전류/전압 특성에 선택적으로 영향을 미칠 수 있다. 도 6에는 4개의 모듈 영역(110 내지 113)을 갖는 박막 태양광 모듈(101)이 도시되어 있지만, 더 적거나 더 많은 개수의 모듈 영역들이 제공될 수 있다는 점이 이해된다. 짝수의 모듈 영역들을 가지며 인접하는 태양 전지 스트링들은 역평행 포워드 방향을 갖는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 종래의 박막 태양광 모듈에 비해, 박막 태양광 모듈이 산업적인 연속 생산에서 비용 효과적으로 생산될 수 있고, 장기간 안정성 및 내구성이 개선된다. 박막 태양광 모듈의 전류/전압 특성은 원하는 바에 따라 선택적으로 영향을 받을 수 있다.
1. 박막 태양광 모듈
2. 태양 전지
3. 분할 라인
4. 기판
5. 층 구조
6. 주 표면
7. 후면 전극층
8. 흡수층
9. 버퍼층
10. 전면 전극층
11. 플라스틱층
12. 덮개판
13. 제1 층 트렌치
14. 제1 후면 전극부
15. 제2 후면 전극부
16. 제2 층 트렌치
17. 제1 반도체부
18. 제2 반도체부
19. 제3 층 트렌치
20. 제1 전면 전극부
21. 제2 전면 전극부
22. 제1 구조화 라인
23. 제2 구조화 라인
24. 제3 구조화 라인
25. 영역 트렌치
26. 제1 모듈 영역
27. 제2 모듈 영역
28. 제1 태양 전지 스트링
29. 제2 태양 전지 스트링
30. 제1 에지 영역
31. 제2 에지 영역
32. 제1 접속 컨택
33. 제2 접속 컨택
34. 중간 컨택
35. 접속 박스
36. 제1 구역
37. 제2 구역
38. 제3 구역
101. 박막 태양광 모듈
102. 태양 전지
103. 제1 태양 전지 스트링
104. 제2 태양 전지 스트링
105. 제3 태양 전지 스트링
106. 제4 태양 전지 스트링
107. 제1 층 트렌치
108. 제2 층 트렌치
109. 제3 층 트렌치
110. 제1 모듈 영역
111. 제2 모듈 영역
112. 제3 모듈 영역
113. 제4 모듈 영역
114. 분할 라인
115. 제1 에지 영역
116. 제2 에지 영역
117. 제1 접속 컨택
118. 제1 중간 컨택
119. 제2 중간 컨택
120. 제3 중간 컨택
121. 제2 접속 컨택
122. 제1 접속 박스
123. 제2 접속 박스
2. 태양 전지
3. 분할 라인
4. 기판
5. 층 구조
6. 주 표면
7. 후면 전극층
8. 흡수층
9. 버퍼층
10. 전면 전극층
11. 플라스틱층
12. 덮개판
13. 제1 층 트렌치
14. 제1 후면 전극부
15. 제2 후면 전극부
16. 제2 층 트렌치
17. 제1 반도체부
18. 제2 반도체부
19. 제3 층 트렌치
20. 제1 전면 전극부
21. 제2 전면 전극부
22. 제1 구조화 라인
23. 제2 구조화 라인
24. 제3 구조화 라인
25. 영역 트렌치
26. 제1 모듈 영역
27. 제2 모듈 영역
28. 제1 태양 전지 스트링
29. 제2 태양 전지 스트링
30. 제1 에지 영역
31. 제2 에지 영역
32. 제1 접속 컨택
33. 제2 접속 컨택
34. 중간 컨택
35. 접속 박스
36. 제1 구역
37. 제2 구역
38. 제3 구역
101. 박막 태양광 모듈
102. 태양 전지
103. 제1 태양 전지 스트링
104. 제2 태양 전지 스트링
105. 제3 태양 전지 스트링
106. 제4 태양 전지 스트링
107. 제1 층 트렌치
108. 제2 층 트렌치
109. 제3 층 트렌치
110. 제1 모듈 영역
111. 제2 모듈 영역
112. 제3 모듈 영역
113. 제4 모듈 영역
114. 분할 라인
115. 제1 에지 영역
116. 제2 에지 영역
117. 제1 접속 컨택
118. 제1 중간 컨택
119. 제2 중간 컨택
120. 제3 중간 컨택
121. 제2 접속 컨택
122. 제1 접속 박스
123. 제2 접속 박스
Claims (15)
- 특히 박막 태양광 모듈을 위한 태양 전지 어레이(1, 101)로서,
복수의 층들(7 내지 10)이 있는 층 구조(5)가 형성된 기판(4)을 포함하며,
상기 층 구조(5)는 하나 이상의 영역 트렌치들(25, 107 내지 109)에 의해 서로 전기적으로 분리된 복수의 상이한 영역들(26, 27, 110 내지 113)로 분할되며, 상기 영역들(26, 27, 110 내지 113)에는, 직렬 접속되고 정류된 복수의 태양 전지들(2, 102)을 포함하는 태양 전지 스트링들(28, 29, 103 내지 106)이 각각 형성되어 있는, 태양 전지 어레이(1, 101). - 제1항에 있어서,
상기 태양 전지 스트링들(28, 29, 103 내지 106)은 하나 이상의 중간 컨택들(34, 118 내지 120)에 의해 직렬 접속되는, 태양 전지 어레이(1, 101). - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 층 구조(5)는 제1 전극층(10), 제2 전극층(7), 및 상기 제1 전극층(10)과 상기 제2 전극층(7) 사이에 배치된 반도체층(8)을 갖고, 이에 의해 pn 접합이 형성되며, 상기 반도체층(8)은 칼코파이라이트 화합물, 텔루르화 카드뮴, 및/또는 실리콘으로 형성되는, 태양 전지 어레이(1, 101). - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 태양 전지 스트링들(28, 29, 103 내지 106)에 의해 서로 전기적으로 접속되는 제1 접속 컨택(32, 117) 및 제2 접속 컨택(33, 121)을 포함하며,
상기 태양 전지 스트링들(28, 29, 103 내지 106)은, 하나 이상의 중간 컨택(34, 118 내지 120), 두 개의 접속 컨택(32, 33, 117, 121)이 접속되어 있는 적어도 하나의 접속 하우징(35, 122, 123)에 의해 직렬 접속되는, 태양 전지 어레이(1, 101). - 제4항에 있어서,
상기 층 구조는 영역 트렌치(25)에 의해 서로 전기적으로 분리된 2개의 영역들(26, 27)로 분할되며,
상기 제1 접속 컨택(32) 및 제2 접속 컨택(33)은, 중간 컨택(34)에 의해 직렬 접속된 2개의 상기 태양 전지 스트링들(28, 29)에 의해 서로 전기적으로 접속되며,
상기 제1 및 제2 접속 컨택(32, 33)은 공통 접속 하우징(35)에 접속되는, 태양 전지 어레이(1). - 제4항에 있어서,
상기 층 구조는 3개의 영역 트렌치(107 내지 109)에 의해 서로 전기적으로 분리된 4개의 영역들(110 내지 113)로 분할되며,
상기 제1 접속 컨택(117) 및 제2 접속 컨택(121)은, 3개의 중간 컨택(118 내지 120)에 의해 직렬 접속된 4개의 상기 태양 전지 스트링들(103 내지 106)에 의해 서로 전기적으로 접속되며,
상기 제1 및 제2 접속 컨택(117, 121)은 별도의 접속 하우징(122, 123)에 각각 접속되어 있는, 태양 전지 어레이(101). - 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 태양 전지들(2, 102)의 각각은 스트립으로 구성되는, 태양 전지 어레이(1, 101). - 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 접속 컨택 및 중간 컨택들(32 내지 34, 117 내지 121)의 각각은 컨택 스트립의 형태로 구성되는, 태양 전지 어레이(1, 101). - 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
적어도 하나의 상기 영역 트렌치(25, 107 내지 109)는 상기 영역 트렌치의 길이를 가로지르는, 0.5 내지 10 mm, 특히 1 내지 3 mm 범위의 폭을 갖는, 태양 전지 어레이(1, 101). - 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
적어도 하나의 상기 영역 트렌치(25, 107 내지 109)는 전기 절연 재료로 채워져 있는, 태양 전지 어레이(1, 101). - 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 태양 전지 어레이의 형태로 구성되는, 박막 태양광 모듈(1, 101).
- 제11항에 있어서,
제1 전극층(10)은 투명 전면 전극층이고, 제2 전극층(7)은 후면 전극층이며, 기판(4)은 상기 후면 전극층의 상기 전면 전극층과 대면하는 측의 반대측에 배치되는, 박막 태양광 모듈(1, 101). - 제1 전극층(10), 제2 전극층(7), 및 상기 제1 전극층(10)과 상기 제2 전극층(7) 사이에 배치되는 반도체층(8)을 포함하는 박막 태양광 모듈(1, 101)의 층 구조(5)를 구조화하기 위한 방법으로서,
상기 제2 전극층(7)에, 상기 제2 전극층(7)을 전기적으로 분리된 제2 층부들(14, 15)로 분할하는 제1 구조화 라인(22)을 생성하는 단계;
태양 전지들의 직렬 접속을 위해 상기 제1 전극층(10)과 상기 제2 전극층(7)을 전기적으로 접속하는 제2 구조화 라인(23)을 생성하는 단계; 및
상기 제1 전극층(10)에, 상기 제1 전극층(10)을 전기적으로 분리된 제1 층부들(20, 21)로 분할하는 제3 구조화 라인(24)을 생성하는 단계를 포함하며,
상기 제1 내지 제3 구조화 라인들(22 내지 24) 중에 선택된 하나의 구조화 라인은, 서로 전기적으로 분리된 적어도 2개의 영역들(26, 27, 110 내지 113) 위에서 선형으로 이어지도록 유도되며, 선택된 상기 구조화 라인 및 나머지 2개의 구조화 라인들은 상기 구조화 라인들(22 내지 24)의 순서가 반전되도록 서로에 대해 오프셋되는, 방법. - 제13항에 있어서,
상기 제1 내지 제3 구조화 라인(22 내지 24) 중에 선택된 하나의 구조화 라인은 서로 전기적으로 분리된 적어도 2개의 영역들(26, 27, 110 내지 113) 위에서 선형으로 이어지도록 유도되며, 상기 나머지 2개의 구조화 라인들은 상기 구조화 라인들(22 내지 24)의 순서가 반전되도록 상기 선택된 구조화 라인과 교차하는, 방법. - 박막 태양광 모듈(1, 101)을 제조하는 방법으로서,
적어도 제1 전극층(10), 제2 전극층(7), 및 상기 제1 전극층(10)과 제2 전극층(7) 사이에 배치되는 반도체층(8)을 포함하며 상기 반도체층(8)에 의해 pn 접합을 형성하는 층 구조(5)를 기판(4) 상에 형성하는 단계;
직렬 접속되어 정류된 복수의 태양 전지들(2, 102)을 각각 포함하는 복수의 태양 전지 스트링들(28, 29, 103 내지 106) - 서로 인접하는 상기 태양 전지 스트링들은 특히 역평행 포워드 방향을 가질 수 있음 - 을 생성하도록 제14항에 따른 방법에 의해 상기 층 구조(5)를 구조화하는 단계;
별도의 태양 전지 스트링을 각각 포함하는 상이한 모듈 영역들(26, 27, 110 내지 113)이 전기적으로 서로 분리되도록 하나 이상의 영역 트렌치들(25, 107 내지 109)을 상기 층 구조(5)에 도입하는 단계;
하나 이상의 중간 컨택들(34, 118 내지 120)을 형성함으로써 상기 태양 전지 스트링들(28, 29, 103 내지 106)을 직렬 접속하는 단계;
상기 태양 전지 스트링들(28, 29, 103 내지 106)에 도전적으로 접속된 제1 접속 컨택(32, 117) 및 제2 접속 컨택(33, 121)을 형성하는 단계; 및
적어도 하나의 접속 하우징(35, 122, 123)에서 상기 제1 및 제2 접속 컨택(32, 33, 117, 121)을 접속하는 단계를 포함하는, 방법.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP10152086.4 | 2010-01-29 | ||
| EP10152086A EP2352171A1 (de) | 2010-01-29 | 2010-01-29 | Solarzellenanordnung und Dünnschichtsolarmodul, sowie Herstellungsverfahren hierfür |
| PCT/EP2011/051133 WO2011092239A1 (de) | 2010-01-29 | 2011-01-27 | Solarzellenanordnung und dünnschichtsolarmodul, sowie herstellungsverfahren hierfür |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20120128616A true KR20120128616A (ko) | 2012-11-27 |
| KR101502208B1 KR101502208B1 (ko) | 2015-03-12 |
Family
ID=43332661
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020127019905A KR101502208B1 (ko) | 2010-01-29 | 2011-01-27 | 태양 전지 어레이, 박막 태양광 모듈 및 그 제조 방법 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20120285512A1 (ko) |
| EP (2) | EP2352171A1 (ko) |
| JP (1) | JP2013518424A (ko) |
| KR (1) | KR101502208B1 (ko) |
| CN (1) | CN102714231A (ko) |
| EA (1) | EA201290719A1 (ko) |
| WO (1) | WO2011092239A1 (ko) |
| ZA (1) | ZA201205387B (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101842393B1 (ko) * | 2017-05-10 | 2018-03-26 | 한양대학교 산학협력단 | Pn접합 광 변조기 및 그 제조 방법 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9525097B2 (en) | 2013-03-15 | 2016-12-20 | Nthdegree Technologies Worldwide Inc. | Photovoltaic module having printed PV cells connected in series by printed conductors |
| WO2018161286A1 (en) * | 2017-03-09 | 2018-09-13 | Flex, Ltd. | Shingled array solar cells and methods of manufacturing solar modules including the same |
Family Cites Families (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0660155U (ja) * | 1993-01-12 | 1994-08-19 | 鐘淵化学工業株式会社 | 集積型太陽電池モジュール |
| DE4324318C1 (de) | 1993-07-20 | 1995-01-12 | Siemens Ag | Verfahren zur Serienverschaltung einer integrierten Dünnfilmsolarzellenanordnung |
| JP2001036104A (ja) * | 1999-07-16 | 2001-02-09 | Sanyo Electric Co Ltd | 太陽電池モジュール |
| JP2001036105A (ja) * | 1999-07-16 | 2001-02-09 | Sanyo Electric Co Ltd | 太陽電池モジュール |
| US6380478B1 (en) * | 1999-07-16 | 2002-04-30 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Solar cell module |
| DE19934560B4 (de) * | 1999-07-22 | 2005-12-22 | Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg | Photovoltaikmodul mit integriert serienverschalteten Zellen und Herstellungsverfahren hierfür |
| US6870087B1 (en) * | 2001-09-14 | 2005-03-22 | Patrick Gallagher | Assembly method and apparatus for photovoltaic module |
| JP2005277113A (ja) * | 2004-03-25 | 2005-10-06 | Sanyo Electric Co Ltd | 積層型太陽電池モジュール |
| JP2005277187A (ja) * | 2004-03-25 | 2005-10-06 | Sharp Corp | 太陽電池モジュール |
| JP4518973B2 (ja) * | 2005-02-16 | 2010-08-04 | シャープ株式会社 | 太陽電池およびその製造方法 |
| JP2006332353A (ja) * | 2005-05-26 | 2006-12-07 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | 太陽電池モジュール |
| CN101421846B (zh) * | 2006-04-13 | 2011-06-15 | 壳牌可再生能源有限公司 | 太阳能电池组件 |
| US20100078057A1 (en) * | 2006-04-13 | 2010-04-01 | Franz Karg | Solar module |
| JP4290747B2 (ja) * | 2006-06-23 | 2009-07-08 | シャープ株式会社 | 光電変換素子およびインターコネクタ付き光電変換素子 |
| DE102006057454A1 (de) * | 2006-12-06 | 2008-06-26 | Schott Solar Gmbh | Photovoltaisches Modul |
| JP4819004B2 (ja) * | 2007-08-10 | 2011-11-16 | シャープ株式会社 | 太陽電池アレイおよび太陽電池モジュール |
| JP2009088175A (ja) * | 2007-09-28 | 2009-04-23 | Sharp Corp | 薄膜太陽電池モジュールおよびその製造方法 |
| US20100126559A1 (en) * | 2008-11-26 | 2010-05-27 | Applied Materials, Inc. | Semi-Transparent Thin-Film Photovoltaic Modules and Methods of Manufacture |
| JP4758496B2 (ja) * | 2009-05-15 | 2011-08-31 | シャープ株式会社 | 薄膜太陽電池モジュール |
| CA2766352C (en) * | 2009-06-29 | 2018-09-18 | NanoH2O Inc. | Improved hybrid tfc ro membranes with nitrogen additives |
| CN102549762B (zh) * | 2009-09-30 | 2015-06-03 | Lg伊诺特有限公司 | 太阳能电池设备 |
-
2010
- 2010-01-29 EP EP10152086A patent/EP2352171A1/de not_active Withdrawn
-
2011
- 2011-01-27 US US13/519,578 patent/US20120285512A1/en not_active Abandoned
- 2011-01-27 EP EP11701138A patent/EP2529407A1/de not_active Withdrawn
- 2011-01-27 KR KR1020127019905A patent/KR101502208B1/ko not_active IP Right Cessation
- 2011-01-27 EA EA201290719A patent/EA201290719A1/ru unknown
- 2011-01-27 WO PCT/EP2011/051133 patent/WO2011092239A1/de active Application Filing
- 2011-01-27 JP JP2012550440A patent/JP2013518424A/ja active Pending
- 2011-01-27 CN CN2011800076202A patent/CN102714231A/zh active Pending
-
2012
- 2012-07-18 ZA ZA2012/05387A patent/ZA201205387B/en unknown
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101842393B1 (ko) * | 2017-05-10 | 2018-03-26 | 한양대학교 산학협력단 | Pn접합 광 변조기 및 그 제조 방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2011092239A1 (de) | 2011-08-04 |
| EA201290719A1 (ru) | 2013-01-30 |
| EP2529407A1 (de) | 2012-12-05 |
| CN102714231A (zh) | 2012-10-03 |
| ZA201205387B (en) | 2013-03-27 |
| KR101502208B1 (ko) | 2015-03-12 |
| JP2013518424A (ja) | 2013-05-20 |
| EP2352171A1 (de) | 2011-08-03 |
| US20120285512A1 (en) | 2012-11-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7915517B2 (en) | Bifacial photovoltaic devices | |
| US20100078057A1 (en) | Solar module | |
| JP5901773B2 (ja) | 直列接続部を含む薄膜ソーラーモジュール、及び、複数の薄膜ソーラーセルを直列接続する方法 | |
| US20210376174A1 (en) | Solar cell module and photovoltaic power generation system | |
| US20120138129A1 (en) | Bifacial solar cell | |
| US20120060890A1 (en) | Solar cell module and method for manufacturing the same | |
| US8658883B2 (en) | Solar cell module and method for manufacturing the same | |
| US10134932B2 (en) | Solar cell and method of fabricating the same | |
| KR101428146B1 (ko) | 태양전지 모듈 및 이의 제조방법 | |
| KR20220130250A (ko) | 개선된 션트 저항(shunt resistance)을 갖는 박막 태양광 모듈 | |
| KR101502208B1 (ko) | 태양 전지 어레이, 박막 태양광 모듈 및 그 제조 방법 | |
| US20200176624A1 (en) | Solar module and photovoltaic power generation system | |
| JP4975528B2 (ja) | 集積形太陽電池 | |
| KR101550927B1 (ko) | 태양전지 및 이의 제조방법 | |
| KR20120119807A (ko) | 태양 전지 | |
| JP4568531B2 (ja) | 集積型太陽電池及び集積型太陽電池の製造方法 | |
| US20140144479A1 (en) | Photoelectric conversion module | |
| KR20200048960A (ko) | 확장성을 가진 유연 박막 태양전지 및 그 제조 방법 | |
| US11646386B2 (en) | Solar module with an enlarged aperture area | |
| KR20140080897A (ko) | 태양전지 모듈 및 이의 제조방법 | |
| KR101262562B1 (ko) | 태양전지 모듈 및 이의 제조방법 | |
| CN115954393A (zh) | 一种太阳能叠层电池及其制作方法、电池组件和光伏系统 | |
| JP2009267093A (ja) | 太陽電池モジュール | |
| JP2013175498A (ja) | 光電変換モジュール | |
| KR20120034966A (ko) | 태양 전지 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |