KR20130069986A - 태양전지 모듈용 전도성 테이프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상온에서 간단한 공정에 의해 후면전극형 태양전지들을 전기적으로 연결시킴으로써 태양전지 모듈의 불량을 최소화시킴과 함께 공정 비용을 줄일 수 있도록 한 태양전지 모듈용 전도성 테이프에 관한 것이다.
본 발명의 태양전지 모듈용 전도성 테이프는 띠 형상의 금속 박막으로 이루어져서 전자의 이동통로로 기능하는 금속 박막층 및 상기 금속 박막층 하부에 형성되되, 점성을 갖는 접착제 성분과 상기 접착제 성분에 함유되고 금속 입자 형태로 이루어진 도전성 파우더로 이루어진 도전성 접착제층을 포함한다.
전술한 구성에서, 상기 도전성 파우더는 금속제 코어와 상기 코어의 표면에 도금된 금속 도금층으로 이루어지되, 상기 금속 도금층의 전기 전도도는 상기 금속제 코어의 전기 전도도보다 큰 것을 특징으로 한다.

Description

태양전지 모듈용 전도성 테이프{electro conductine tape for solar cell module}

본 발명은 태양전지 모듈용 전도성 테이프에 관한 것으로, 특히 양전극과 음전극 모두가 태양전지판의 후면에 배치된 후면전극형 태양전지에 사용되어 복수의 태양전지를 전기적으로 연결시키기 위한 태양전지 모듈용 전도성 테이프에 관한 것이다.

잘 알려진 바와 같이, 석유나 천연가스와 같은 화석 연료는 유한할 뿐만 아니라 연소 후에 환경 오염을 유발시키는 문제가 있는바, 이를 대체하는 무한 및 청정 에너지로 태양광 에너지가 점차 각광을 받고 있다. 태양광 에너지를 전기 에너지로 변환시킴에 있어서는 태양전지가 사용된다. 이러한 태양전지는 대개 p형 반도체와 n형 반도체의 접합 구조를 가진다. 태양전지에 빛이 입사되면, 빛과 태양전지의 반도체를 구성하는 물질과의 상호작용에 의해, (-) 전하를 띤 전자와 전자가 빠져나가 (+) 전하를 띤 정공이 발생하여, 이들이 이동하면서 전류가 흐르게 된다. 즉, 전자는 n형 반도체 쪽으로 끌어당겨지며, 정공은 p형 반도체쪽으로 끌어당겨져서, 각각 n형 반도체 및 p형 반도체와 접합된 n형 전극 및 p형 전극으로 이동하게 된다. 상기의 전극들을 전선으로 연결하면 전기가 흐르므로 전력을 얻게 된다.

이러한 태양전지 중에서도 후면전극 태양전지는 기존의 태양전지와는 달리, 음극 및 양극 전극과 배선을 모두 후면에 배치함으로써, 전면전극에 비하여 높은 수광율을 가질 수 있고, 동시에 직렬저항을 줄일 수 있다. 또한 모듈제작이 용이한 장점도 있어서, 연구가 활발히 진행 중이다.

한편, 태양전지 1개의 전압이 대략 0.6V 정도로 낮은 수준이기 때문에 통상적으로 이러한 태양전지 수십 개가 직렬로 연결되어 고전압을 발생할 수 있는 모듈 형태로 사용되게 된다. 그리고 이와 같은 태양전지 모듈을 구성함에 있어서는 개개의 태양전지를 전기적으로 연결하는 것이 필요한데, 종래에는 리본 와이어(ribbon wire)가 주로 사용되고 있다.

도 1은 종래의 태양전지 연결 방법을 설명하기 위한 도로서, 설명의 편의상 태양전지를 후면이 위를 향하도록 도시하고 있다. 도 1에 도시한 바와 같이, 종래의 태양전지 연결 방법에 따르면, 태양전지(10)의 후면 양측에 나란히 배열되어 있는 양전극(12)과 음전극(14)을 이웃한 태양전지(10)의 양전극(12)과 음전극(14)에 리본 와이어(20)를 사용하여 전기적으로 연결, 즉 직렬로 연결하여 높은 전압을 발생시키고 있다.

여기에서, 리본 와이어(20)는 구리 와이어에 솔더(SnPbAg)가 도금되어 이루어지는데, 이러한 리본 와이어(20)를 태양전지에 접합하기 위해서는 고온(약 300℃)의 공기(air)를 태양전지와 리본 와이어(20)의 연결 부위에 불어줘서 용접해야 한다.

그러나 이 경우에, 통상적으로 실리콘 재질로 제조되는 태양전지(10)와 리본 와이어(20)의 열팽창계수가 다르기 때문에 태양전지가 깨지거나 휘는 문제점이 있었다. 즉 리본 와이어(Cu)의 열팽창 계수가 태양전지의 열팽창 계수보다 크기 때문에 고온에서 더 많이 늘어났다가 상온으로 돌아오면서 수축이 많이 됨으로써 태양전지가 깨지거나 휘는 문제점이 있었다.

또한 솔더링을 위해서 플럭스를 사용하게 되는데 태양전지에 플럭스가 잔존할 경우 태양전지의 열화를 유발시킬 수 있는 문제점이 있었다.

마지막으로, 공정 장비가 복잡해지고, 솔더링이 균일하게 되지 않아서 내부에 보이드(void)가 발생하는 문제점 등도 있었다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 상온에서 간단한 공정에 의해 후면전극형 태양전지들을 전기적으로 연결시킴으로써 태양전지 모듈의 불량을 최소화시킴과 함께 공정 비용을 줄일 수 있도록 한 태양전지 모듈용 전도성 테이프를 제공함을 목적으로 한다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 태양전지 모듈용 전도성 테이프는 띠 형상의 금속 박막으로 이루어져서 전자의 이동통로로 기능하는 금속 박막층 및 상기 금속 박막층 하부에 형성되되, 점성을 갖는 접착제 성분과 상기 접착제 성분에 함유되고 금속 입자 형태로 이루어진 도전성 파우더로 이루어진 도전성 접착제층을 포함한다.

전술한 구성에서, 상기 도전성 파우더는 금속제 코어와 상기 코어의 표면에 도금된 금속 도금층으로 이루어지되, 상기 금속 도금층의 전기 전도도는 상기 금속제 코어의 전기 전도도보다 큰 것을 특징으로 한다.

본 발명의 태양전지 모듈용 전도성 테이프에 따르면, 솔더링 공정을 이용하지 않고 테이프 형태로 태양전지에 붙여서 사용하면 되기 때문에 공정이 매우 단순해지고, 이에 따라 공정 비용을 최소화할 수가 있다.

또한, 테이프를 부착하는 형태이기 때문에 모든 부분에서 균일하게 부착시킬 수 있는 장점이 있고, 상온에서 부착하기 때문에 온도차이로 인한 태양전지의 깨짐과 휘어짐을 방지할 수가 있다.

도 1은 종래의 태양전지 연결 방법을 설명하기 위한 도.
도 2는 본 발명의 태양전지 모듈용 전도성 테이프의 단면도.
도 3은 본 발명의 태양전지 모듈용 전도성 테이프의 사용 상태도이다.

이하에는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 태양전지 모듈용 전도성 테이프의 바락직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 태양전지 모듈용 전도성 테이프의 단면도이다. 도 3은 본 발명의 태양전지 모듈용 전도성 테이프의 사용 상태도이다. 먼저, 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 태양전지 모듈용 전도성 테이프(30)는 크게 띠 형상으로 이루어진 금속 박막층(32)과 이러한 금속 박막층(32)의 하면에 형성되는 도전성 접착제층을 포함하여 이루어진다.

전술한 구성에서, 금속 박막층(32)은 태양전지(10)에서 생성된 전자를 이동시킬 수 있는 통로 역할을 수행하는 층으로서 전기 전도성이 좋은 금속 재료, 예를 들어 구리(Cu)나 주석(Sn) 또는 이들을 하나 이상 포함하는 합금 재료로 이루어질 수 있다. 그리고 이러한 금속 박막층(32)의 두께를 조절하는 것에 의해 전기 전도도를 원하는 대로 조절할 수도 있는데, 금속 박막층(32)의 두께를 얇게 하는 경우에는 유연성 테이프를 구현할 수도 있다.

다음으로, 도전성 접착제층은 금속 박막층(32)과 태양전지(10)를 접착하는데 사용되는데, 크게 점성을 갖는 접착제 성분(36) 및 이러한 접착제 성분(36)에 함유된 도전성 파우더(34)를 포함하여 이루어질 수 있다. 여기에서, 도전성 파우더(34)는 태양전지(10)에서 생성된 전자를 금속 박막층(32)으로 이동시키는 통로 역할을 수행하는데, 전기 전도도가 우수한 재질, 예를 들어 금이나 은으로 구현하는 것이 바람직하다. 그러나 도전성 파우더(34) 전체를 금이나 은으로 하는 경우에는 제조 비용이 증가하기 때문에 금속 재질, 예를 들어 구리(Cu)나 주석(Sn)과 같은 금속 입자로 이루어진 코어(34a)의 표면에 금이나 은과 같은 금속 도금층(34b)을 형성하여 도전성 파우더(34)를 제조하는 것이 바람직하다.

이 경우에 도전성 파우더의 밀도와 분포를 적절하게 조절함으로써 금속 박막층(32)과 도전성 파우더(34) 사이의 전기 전도도를 조절할 수가 있다. 접착제 성분(26) 역시 가급적 도전성을 갖는 재질을 사용하는 것이 바람직하다.

결과적으로, 도 3에 도시한 바와 같이 인접한 태양전지(10)의 전극(12, 14)을 도전성 테이프(20)로 연결하는 경우에 롤에 권취되어 있는 도전성 테이프(30)를 필요한 길이만큼 절단한 후에 상기 도전성 접착제층을 보호하고 있던 이형지층(미도시)을 제거한 상태에서 인접한 태양전지(10)의 전극(12, 14) 사이에 적당한 압력으로 접합하게 된다.

본 발명의 태양전지 모듈용 전도성 테이프는 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술 사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수가 있다.

10: 태양전지, 12, 14: 전극,
20: 리본 와이어, 30: 도전성 테이프,
32: 금속 박막층, 34: 도전성 파우더,
34a: 금속 코어, 34b: 금속 도금층,
36: 접착제 성분

Claims (2)

1. 띠 형상의 금속 박막으로 이루어져서 전자의 이동통로로 기능하는 금속 박막층 및
   상기 금속 박막층 하부에 형성되되, 점성을 갖는 접착제 성분과 상기 접착제 성분에 함유되고 금속 입자 형태로 이루어진 도전성 파우더로 이루어진 도전성 접착제층을 포함하는 태양전지 모듈용 접착제 테이프.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 도전성 파우더는 금속제 코어와 상기 코어의 표면에 도금된 금속 도금층으로 이루어지되, 상기 금속 도금층의 전기 전도도는 상기 금속제 코어의 전기 전도도보다 큰 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈용 접착제 테이프.

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