KR20130074599A - 태양전지 모듈 및 그 제조방법 - Google Patents

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이규일
김련기
권주범
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Abstract

본 발명은 태양전지 모듈의 광전변화효율을 극대화시킬 수 있는 태양전지 모듈 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 바람직하게 일정 간격을 두고 이격되어 배치된, 상부에 버스바가 형성된 복수개의 태양전지 단위 셀, 및 상기 상부에 버스바가 형성된 복수개의 태양전지 단위 셀 사이를 전기적으로 연결하며 상기 버스바 상에 형성된 리본을 포함하며, 상기 리본의 상부에는 광을 재흡수하고 광산란을 위한 결정성 무기 산화물층이 형성되는 태양전지 모듈 및 그 제조방법이 제공된다.

Description

태양전지 모듈 및 그 제조방법{A solar cell module and preparation method thereof}
본 발명은 태양전지의 모듈 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 태양전지를 이용하는 신재생 에너지는 크게 태양열을 이용하는 발전 시스템과 태양광을 이용하는 발전시스템으로 나룰 수 있다. 태양전지는 n-형과 p-형 반도체를 접합한 구성으로 이루어지며 n형은 큰 전자밀도와 작은 정공밀도를 가지고 있는 반면에 p형은 작은 전자밀도와 큰 정공밀도를 가지고 있다. 이러한 p-n접합 다이오드는 일반적인 열적 평형상태에서 캐리어의 확산이 일어나지 않지만, 구성물질의 전도대와 가전자대 사이의 에너지 차이인 밴드갭 에너지 이상의 빛이 가해질 경우 전자들이 가전자대에서 전도대로 여기된다. 전도대로 여기된 전자들은 자유롭게 이동하고, 전자들이 빠져나간 가전자대에는 정공이 형성된다. 빛에너지에 의하여 여기된 전자들과 정공을 외부회로에 연결하여 태양전지를 사용할 수 있게 된다. 또한 태양전지를 통하여 전기를 생산함과 동시에 사용 및 장기간 내구성/신뢰성을 유지하기 위해서 모듈의 형태로 제작이 이루어져야 한다.
한편, 모듈은 일반적으로 전면에 유리가 위치하고 후면에는 EVA 시트가 놓이며, 리본이 태빙된 셀 스트링 라인이 배치된다. 또한 셀 뒷면에는 셀을 보호하기 위한 EVA와 백시트(Backsheet)가 다시 놓여지고 라미네이션 공정이 진행된다. 라미네이션이 끝난 모듈은 외부로 전기를 추출하기 위한 배선이 포함된 정션박스를 부착하고 모듈의 설치를 용이하게 하거나 보호를 위한 프레임을 부착하는 공정이 진행된다.
그런데, 일반적으로 제작이 완료된 모듈을 전면에서 보게 되면 모듈 전체가 셀의 영역만으로 되어 있지 않고, 셀과 셀 사이에 여분의 공극이 형성되어 있거나 셀 상단에도 리본에 의하여 빛이 흡수되지 않는 영역이 발생된다. 이와 같은 부분에서 광은 모듈을 투과하거나 전면의 유리를 통하여 반사하여 나가게 된다. 또한 리본 상단으로 입사된 빛은 전면의 유리를 통하여 반사되어 나갈 수 있지만 리본에 흡수되어 열을 발생시킬 수 있다. 온도가 상승되면 전극의 저항이 증가되어 열손실의 증가로 이어지고, 이는 모듈의 효율을 저하시키거나 제품에 대한 신뢰성에 좋지 않은 영향을 줄 수 있다.
한편, 일본특허공개 제2010-016300호에서는 리본 텍스쳐링에 의한 모듈 효율 향상에 대하여 언급하고 있다. 상기 방법은 리본 단면을 간격 10 um, 높이 10 um의 삼각형 형태로 굴곡이 형성되게 만드는 방식으로, 이와 같은 단순한 기술의 접목만으로도 난반사로 인한 효율이 0.2% 상승한다고 발표한 바 있다. 하지만 상기 방법은 후면에 접하는 리본에도 굴곡이 있기 때문에 저항의 증가가 발생될 수도 있고, 리본에 텍스쳐링이 태빙 전에 선행되어 있어야 한다는 점에서 양산에 적용하는 데 무리가 있다.
본 발명의 목적은 태양전지 셀의 리본 상에 광을 재흡수하고 광산란을 할 수 있는 결정성 무기 산화물층을 형성시킴으로써, 모듈에 입사되는 빛 중에서 셀의 영역이 아닌 부분(dead area)으로 입사된 빛을 난반사시켜서 광원이 투과되거나 외부로의 방출 및 리본에서의 흡수를 방지함으로써 모듈의 효율 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 태양전지 및 그 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 일정 간격을 두고 이격되어 배치된, 상부에 버스바가 형성된 복수개의 태양전지 단위 셀, 및
상기 상부에 버스바가 형성된 복수개의 태양전지 단위 셀 사이를 전기적으로 연결하며, 상기 버스바 상에 형성된 리본을 포함하며,
상기 리본의 상부에는 광을 재흡수하고 광산란을 위한 결정성 무기 산화물층이 형성되는 태양전지 모듈을 제공한다.
상기 결정성 무기 산화물층은 Zn, Zr, Si, Ti, Sn, Mo 및 Al로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속을 함유한 금속산화물을 1종 이상 포함하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명은
상부에 버스바가 형성된 복수개의 태양전지 단위 셀을 이격되도록 배치하는 단계;
상기 상부에 버스바가 형성된 복수개의 태양전지 단위 셀 사이를 연결하기 위해 상기 버스바 상에 태빙공정으로 리본을 형성하는 단계;
상기 리본 위에 결정성 무기 산화물층을 형성시키면서 건조하는 단계;를 포함하며,
상기 결정성 무기 산화물층은 금속 산화물 나노입자를 포함하는 페이스트를 리본 상부에 코팅하여 형성되는, 상술한 태양전지 모듈의 제조방법을 제공한다.
상기 결정성 무기 산화물층을 형성하기 위한 코팅은 잉크젯, 스크린 인쇄, 에어로졸 및 롤러로 이루어진 군에서 선택된 코팅장치를 이용하여 수행되는 것이 바람직하다.
본 발명의 태양전지 모듈은 리본 상에 형성된 결정성 무기 산화물층에 의해 난반사로 인한 광의 재흡수로 모듈의 효율을 향상시킬 수 있다. 본 발명은 태빙 공정과 동시에 간단한 장비만으로도 결정성 무기 산화물층의 형성이 가능하여 양산에 유리하며 기존 리본을 사용할 수 있다는 점에서도 기존 공정과의 호환성에 유리하다. 또한 후면에 굴곡이 형성된 리본이 아닌 일반 리본이 접한다는 점에서 저항 증가 발생에 대한 우려가 적다고 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 태양전지 모듈의 구성을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 태양전지 모듈의 제조 공정을 간략히 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 태양전지 모듈의 측면도를 간략히 도시한 것이다.
도 4는 비교예 1의 태양전지 모듈의 측면도를 간략히 도시한 것이다.
이하에서 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명은 태양전지 모듈의 셀이 직접적으로 태양광을 받는 지역이 아닌 곳의 광을 재흡수하기 위하여, 모듈을 구성하기 위해 태양전지의 단위 셀을 연결하는 리본의 상부에 결정성 무기 산화물층을 형성하는 특징이 있다.
상기 산화물 층은 산화물 결정들로 이루어진 페이스트, 잉크, 솔루션 형태의 물질들이 인쇄, 프린트, 롤러 등의 코팅방식을 통해 형성된 것을 특징으로 하며, 형성된 결정성 무기 산화물층의 건조 공정 이후 라미네이션 공정이 진행된다.
상기 결정성 무기 산화물층이 리본의 상부에 형성됨에 따라, 리본에서의 광의 재흡수를 방지하여 열손실을 감소시키고, 부가하여 전극의 저항의 저하로 모듈의 효율을 향상시키고 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
그러면, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 태양전지 모듈 및 그 제조방법에 대하여 바람직한 실시예를 설명하기로 한다. 이때 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 후술하는 실시예는 본 발명을 단지 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 가능한 한 동일하거나 유사한 부분은 도면에서 동일한 인용부호를 사용하여 나타낸다.
발명의 일 구현예에 따르면, 일정 간격을 두고 이격되어 배치된, 상부에 버스바가 형성된 복수개의 태양전지 단위 셀, 및 상기 상부에 버스바가 형성된 복수개의 태양전지 단위 셀 사이를 전기적으로 연결하며, 상기 버스바 상에 형성된 리본을 포함하며, 상기 리본의 상부에는 광을 재흡수하고 광산란을 위한 결정성 무기 산화물층이 형성되는 태양전지 모듈이 제공된다.
본 발명에 따른 태양전지 모듈은 도 1에 도시된 바대로, 복수개의 태양전지 단위 셀(1)과 상기 태양전지 단위 셀에 태빙된 리본(2)과 리본 상부에 형성된 광산란을 위한 결정성 무기 산화물층(3)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 복수개의 태양전지 단위 셀은 전도성을 갖는 리본과 버스바를 통하여 직렬 또는 병렬로 배치되어 태양 에너지를 전기 에너지로 변환할 수 있다. 또한 본 발명에서 상기 복수개의 태양전지의 단위 셀은 필요한 경우, 병렬로 배열될 수 있다.
특히, 본 발명에서는 상기 리본 상부에 형성된 결정성 무기 산화물층에 의해서 리본으로 태양광이 직접 흡수하는 것을 방지하여 리본의 온도 상승을 방지할 수 있어 모듈의 효율을 향상시킬 수 있다.
또한 본 발명은 셀 상단이 아닌 버스바가 포함된 리본 상에만 롤이나 볼 방식 등을 이용하여 간단하게 코팅막을 형성시키는 것이 특징인 바, 전극으로 입사되는 빛을 전극에서 흡수하지 못하게 하는 것이 주안점이라고 할 수 있다. 더욱이, 장파장 영역의 빛이 전극에 흡수되어 전극의 온도가 증가되면 리본의 저항이 증가되어 효율이 감소하게 되는데, 본 발명은 전극에서의 빛의 흡수를 차단함으로써 이를 방지하고 반사된 빛들이 셀 내부로 재입사되도록 유도하여 효율을 향상시키는 특징이 있다.
이때 본 발명의 태양전지 모듈에서, 상기 태양전지 단위 셀은 통상적인 전면전극과 후면전극을 포함하는 하나의 태양전지군을 의미하는 것으로서, 실리콘 태양전지를 포함하는 것이 바람직하다.
이러한 상기 태양전지 단위 셀은 일정 간격을 두고 배치될 수 있는데, 그 간격이 특별히 한정되지 않고 일반적인 모듈 제조방식에 따라 배치될 수 있다.
또한 상기 태양전지 단위 셀(1)의 상부면에는 통상적인 방법으로 패터닝된 버스바를 포함할 수 있다. 바람직하게, 상기 버스바는 도면에 구체적으로 도시하지 않았지만, 태양전지 단위 셀의 상부에 일정 간격으로 이격되어 적어도 2개 이상 패터닝되어 형성된 것으로서, 전면전극을 의미할 수 있으며, 상기 리본(2)을 서로 연결하기 위한 접속단자의 역할을 할 수 있다.
또한 상기 리본(2)은 버스바 상에 태빙공정으로 배치되어 형성되며, 입사되는 빛을 태양전지 셀의 표면으로 반사되도록 유도하는 역할을 한다. 이러한 리본(2)은 상기 태양전지 단위 셀(1)이 직렬로 배열되게 그 상하부에서 서로 어긋나도록 교호로 배치되어 상기 태양전지 단위 셀(1)에서 발생되는 전류와 전압을 모으는 역할을 한다. 즉, 상기 리본은 태양전지 단위 셀의 상부면과 또 다른 태양전지 셀의 하부면을 연결하게 된다. 구체적으로, 상기 리본은 태양전지 단위 셀의 상부면에 형성된 버스바(전면전극)과 또 다른 태양전지 단위 셀의 하부면에 형성된 후면전극을 연결하게 된다. 따라서, 상기 리본은 높은 전기 전도도와 내구성을 갖는 재질을 사용하는 것이 바람직하다. 또한 본 발명에서 상기 리본의 두께 및 폭은 특별히 한정되지 않고 상기 버스바와 동일한 폭을 갖는 것이 바람직하다.
또한 본 발명의 태양전지 모듈은 상기 리본 상에 형성된 결정성 무기 산화물층을 포함하는데, 상기 결정성 무기 산화물층은 빛이 입사되었을 때 상기 결정성 무기 산화물층이 갖는 결정 표면으로 인하여 빛이 굴절되거나 난반사가 발생된다. 이렇게 되면, 반사되어 유리 기판으로 향하여 빛이 나아가더라도 반사각이 커서 외부로 방출되지 않고 유리 기판의 표면에서 전반사가 발생되어 다시 모듈 내부로 빛이 재입사가 진행된다. 또한 리본으로의 직접적인 빛의 흡수가 적어져 리본에서의 열상승은 둔화되고 이러한 효과에 의해서 모듈의 핫스팟 감소에도 도움을 준다.
이러한 상기 결정성 무기 산화물층은 Zn, Zr, Si, Ti, Sn, Mo, Al 등으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속을 함유한 금속산화물을 1종 이상 포함하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게, 상기 결정성 무기 산화물층은 ZnO, ZrO, Al2O3, SiO, TiO2 및 AlZnO로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속산화물을 포함할 수 있다. 또한 상기 금속산화물은 평균입경 10 nm 내지 1㎛의 크기를 가지는 입자인 것이 바람직하다. 또한 상기 결정성 무기 산화물층은 1 내지 100 ㎛의 두께로 형성되는 것이 바람직하다. 또한 상기 결정성 무기 산화물층은 산화물 결정들로 이루어진 페이스트, 잉크, 솔루션 형태의 물질들이 인쇄, 프린트, 롤러 등의 코팅방식을 통해 형성될 수 있다.
또한 본 발명에서 상기 모듈은 상기 모듈 상부의 전면을 커버하고 보호하기 위한 투명 기판, 및 상기 모듈 하부의 전면을 보호하기 위한 투명 수지 필름 및 백시트를 더욱 포함할 수 있다. 상기 투명 기판, 투명 재질의 수지 필름 및 백시트는 모두 외부로부터 이물질이나 수분 등이 침투하는 것을 방지할 수 있는 보호시트로 작용한다.
구체적으로, 상기 태양전지 모듈의 상부에는 상부 전체를 덮을 수 있는 투명 기판이 놓일 수 있는데, 바람직하게는 상기 리본 위에 결정성 무기 산화물층이 형성된 태양전지 단위 셀의 상부의 전면을 커버하기 위한 유리 기판이 더욱 포함된다. 또한 상기 유리 기판의 하부에는 필요에 따라 투명 수지 필름, 바람직하게는 봉지용 EVA(ethylene vinyl acetate) 필름을 더욱 포함할 수 있다.
또한, 상기 태양전지 모듈의 하부의 전면에는 상기 하부의 전면을 덮을 수 있고, 그 뒷면을 보호하기 위한 투명 재질의 수지 필름 및 백시트(backsheet)가 포함될 수 있다. 상기 투명 재질의 필름으로는 그 종류가 특별히 한정되지 않고, 이 분야에 잘 알려진 물질이 사용될 수 있고, 예를 들면 EVA 필름이 사용 가능하다. 또한 상기 태양전지용 백시트는 통상 알려진 물질이 사용될 수 있고, 또한 불소 필름/폴리에스터 필름/불소 필름, 또는 열가소성 EVA(Ethylene vinyl acetate)/폴리에스터 필름/불소 필름 구조로도 될 수 있다. 또한 상기 백시트는 폴리에스터 필름 위에 접착제를 도포하고, 그 위에 불소 필름 또는 열가소성 EVA 필름을 합판하는 방식으로 제조될 수 있다.
또한 태양전지 모듈은 햇빛을 받아 직류 전기를 생성하는데, 상기 생성된 전기를 수집하여 접속함에 제공하기 위해 정션박스가 필요하다. 이러한 정션박스는 태양 전지 모듈에 직렬 또는 병렬로 접속되며, 통상적으로 실링재에 의한 수밀성을 유지하여 태양 전지 모듈의 뒷면에 고정될 수 있다. 이러한 정션박스의 구성은 특별히 한정되지 않고, 이 분야에 잘 알려진 방법으로 태양전지 모듈에서 생성된 전기를 수집할 수 있다.
한편 본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상부에 버스바가 형성된 복수개의 태양전지 단위 셀을 이격되도록 배치하는 단계; 상기 상부에 버스바가 형성된 복수개의 태양전지 단위 셀 사이를 연결하기 위해 상기 버스바 상에 태빙공정으로 리본을 형성하는 단계; 상기 리본 위에 결정성 무기 산화물층을 형성시키면서 건조하는 단계;를 포함하며, 상기 결정성 무기 산화물층은 금속 산화물 나노입자를 포함하는 페이스트 또는 잉크를 리본 상부에 코팅하여 형성되는, 상술한 태양전지 모듈의 제조방법이 제공된다.
본 발명에서는 태빙이 이루어진 셀 스트링의 리본 라인에 금속 산화물이 포함된 페이스트 또는 잉크를 코팅하여 결정성 무기 산화물층을 형성하는 방법에 특징이 있다.
이러한 본 발명의 태양전지 모듈의 제조방법은 도 2에 도시된 방법에 따라 제조되는 것이 바람직하다. 도 2는 본 발명에 따른 태양전지 모듈의 제조 방법을 설명하기 위한 공정의 개략도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명은 태양전지 단위 셀(1)을 준비하고, 그 위에 태빙공정으로 리본(2)을 배치한 후, 이어서 결정성 무기 산화물층 형성을 위한 코팅장치(4)를 이용하여 상기 리본 상에 결정성 무기 산화물층(3)을 형성한다. 또한 도 2에서, 태양전지 단위 셀은 편의상 복수개로 표시하지 않았지만, 각 셀은 리본에 의해 교호로 연결되어 있으며, 그 상부에 결정성 무기 산화물층이 형성된 다수개의 태양전지 단위 셀을 포함한다.
이때, 결정성 무기 산화물층(3)은 금속산화물 나노입자를 포함하는 페이스트 또는 잉크를 리본(2) 위에 코팅하고 건조하여 형성될 수 있다. 또한 상기 코팅은 잉크젯, 스크린 인쇄, 에어로졸, 롤러 및 볼방식으로 이루어진 군에서 선택된 코팅장치(4)를 이용하여 수행할 수 있다.
상기 리본(2)은 태빙공정을 통해 상기 태양전지 단위 셀이 직렬 또는 병렬로 배열되도록 그 상하부에서 서로 어긋나도록 교호로 연결되어 형성될 수 있다. 또한 상기 리본이 태빙된 후, 셀 스트링 라인을 배치시킨다.
또한 상기 리본(2)은 플럭스에 의한 접촉방식과 ACF 또는 CF필름에 의한 접합방식을 모두 포함한다. 예를 들면, 태양전지 모듈을 제작할 때 셀과 셀을 연결하기 위하여 셀에 리본을 접합한 후 연결된 셀들은 모듈 라미네이션 공정을 위해 다음공정으로 이동된다.
이때, 본 발명에서는 태빙공정 다음에 상기 연결된 셀들이 팬벨트 상으로 이동이 되어갈 때, 간단한 공정을 통하여 버스바 위에 형성된 리본 상에 결정성 무기 산화물층을 아주 얇게 형성시키면서 공기나 높지 않은 온도로 가열을 통하여 결정성 무기 산화물층을 급속 건조시키는 것이, 본 발명의 공정에 있어서 가장 핵심부분이라고 할 수 있다. 건조에 많은 시간이 소요되면 생산성이 감소되어 사용할 수 없게 된다.
따라서 본 발명에서는 산화물층을 리본 상에 형성하는 방법과 이것을 건조시키는 후속공정에 특징이 있다.
상기 건조하는 단계는 공기나 높지 않은 열처리 공정을 이용하여 결정성 무기 산화물층의 급속건조를 진행하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게, 상기 건조하는 단계는 공기 또는 가열을 이용하여 결정성 무기 산화물층을 상온 내지 200℃ 이내의 온도에서 10초 내지 1분 동안 급속 건조시키는 단계를 포함한다.
또한 본 발명에 따르면, 상기 결정성 무기 산화물층의 건조 공정 이후 모듈의 라미네이션 공정이 진행될 수 있다.
또한, 상기 리본 위에 결정성 무기 산화물층을 형성시키면서 건조하는 단계 이후에, 모듈 상부의 전면을 커버하고 보호하기 위한 투명 기판, 및 모듈 하부의 전면을 보호하기 위한 투명 수지 필름 및 백시트를 배치하는 단계를 더욱 포함할 수 있다. 또한 상기 투명기판 하부에는 투명 수지 필름을 더 포함할 수 있다. 상기 투명수지 필름 및 백시트는 통상의 방법으로 태양전지 모듈의 수광면측과 그 이면측을 보호하기 위해 감싸는 구성이므로, 그 종류 및 방법이 특별히 한정되지는 않는다. 예를 들면, 상기 투명 수지 필름은 봉지재로서 EVA, EEA, PVB, 실리콘 수지, 우레탄 수지, 아크릴 수지, 에폭시 수지 등이 모두 사용 가능하다. 또한 상기 태양전지 모듈의 외장에는 Al프레임 등이 설치될 수 있다.
상술한 방법으로 제조된 본 발명의 태양전지 모듈의 통상적인 방법을 통해 전기적으로 접속될 수 있다.
한편 상기 금속 산화물 나노입자를 포함하는 페이스트는 금속 산화물 나노입자, 바인더 및 용매를 포함할 수 있으며, 그 제조방법은 이 분야에 잘 알려진 방법으로 제조될 수 있으며, 그 방법이 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 상기 페이스트는 금속산화물 나노입자를 용매에 혼합하여 금속산화물이 분산된 10,000 내지 400,000 cps의 점도를 가지는 콜로이드 용액을 제조한 후, 바인더 수지를 첨가하여 혼합하고, 증류기로 용매를 제거하여 제조할 수 있다.
또한 상기 페이스트는 금속산화물 나노입자 5~10 중량%, 바인더 40~50 중량% 및 용매 30~40 중량%를 포함하는 조성일 수 있다.
상기 금속산화물 나노입자는 ZnO, ZrO, Al2O3, SiO 및 TiO2 로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속산화물을 포함하고, 이들의 입경은 10 nm 내지 10 um일 수 있다.
또한 상기 바인더 수지는 폴리에틸렌글리콜, 폴리에틸렌옥사이드, 폴리비닐알코올, 폴리비닐피롤리돈, 에틸셀룰로오스 등을 사용할 수 있다. 또한, 상기 용매는 에탄올, 메탄올, 터피네올, 라우르산 등을 사용할 수 있다.
또한 상기 금속 산화물 나노입자를 포함하는 페이스트는 상기 페이스트 조성에 염료를 더 포함할 수 있다.
이하, 발명의 구체적인 실시예를 통해, 발명의 작용 및 효과를 보다 상세히 상술하기로 한다. 다만, 이러한 실시예는 발명의 예시로 제시된 것에 불과하며, 이에 의해 발명의 권리범위가 정해지는 것은 아니다.
< 실시예 1>
도 1에 도시된 태양전지 모듈을 제조하기 위해, 상부에 버스바가 형성된 복수개의 태양전지 단위 셀(1)을 준비한 후, 이들을 일정한 간격을 두고 이격되도록 배치하였다. 이후, 상기 버스바 상에 태빙공정으로 리본(2)을 형성하여 상기 상부에 버스바가 형성된 복수개의 태양전지 단위 셀 사이를 연결하였다.
이어서, 코팅장치(에어로졸)(4)에 TiO2 (평균입경: 20 nm, 5 중량%, 에틸셀룰로오스 40 중량% 및 터피네올 45 중량%)을 포함하는 금속 산화물 나노입자를 포함하는 페이스트를 넣고, 상기 리본 위에 코팅장치(4)를 이용하여 얇은 두께로 결정성 무기 산화물층(3)을 형성시키면서 건조를 동시에 진행하였다.
즉 태빙공정 다음에 상기 연결된 셀들이 팬벨트 상으로 이동이 되어갈 때, 버스바 위에 형성된 리본 상에 상기 코팅장지(4)로 페이스트를 얇게 코팅하고 200℃이내에서 50초 동안 결정성 무기 산화물층을 급속 건조시켰다. 이렇게 형성된 결정성 무기 산화물층은 두께가 대략 5um 이다.
상기 공정 이후, 리본 상에 결정성 무기 산화물층이 형성되고 연결된 태양전지 단위 셀들을 모듈 라미네이션 공정으로 이동시켰다. 이어서, 모듈의 전면에 유리 기판을 위치시키고, 후면에는 EVA와 백시트를 배치하여, 도 1의 구성을 포함한 태양전지 모듈을 제조하였다. 이렇게 제조된 태양전지 모듈은 도 3에 도시된 바대로, 태양전지 모듈(1)의 상부에 형성된 리본(2) 및 그 위에 형성된 결정성 무기 산화물층(3)을 포함하는 구조를 나타낸다.
< 비교예 1>
1366 테크놀로지사(Technology)사의 텍스터 리본(textured ribbon)이 셀에 접합된 종래 태양전지 모듈을 비교예 1로 사용하였다. 도 4는 비교예 1의 태양전지 모듈의 측면도를 간략히 도시한 것이다. 도 4에 도시된 바대로, 비교예 1은 태양전지 단위 셀(10)에 일정한 결을 나타내는 텍스터링된 리본(20)이 형성되어 있다.
1, 10: 태양전지 단위 셀
2: 리본(ribbon)
3: 광산란을 위한 결정성 무기 산화물층(oxide layer)
4: 결정성 무기 산화물층 형성을 위한 코팅장치
20: 텍스터링된 리본

Claims (12)

  1. 일정 간격을 두고 이격되어 배치된, 상부에 버스바가 형성된 복수개의 태양전지 단위 셀, 및
    상기 상부에 버스바가 형성된 복수개의 태양전지 단위 셀 사이를 전기적으로 연결하며 상기 버스바 상에 형성된 리본을 포함하며,
    상기 리본의 상부에는 광을 재흡수하고 광산란을 위한 결정성 무기 산화물층이 형성되는 태양전지 모듈.
  2. 제1항에 있어서, 상기 결정성 무기 산화물층은 Zn, Zr, Si, Ti, Sn, Mo 및 Al로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속을 함유한 금속산화물을 1종 이상 포함하는 태양전지 모듈.
  3. 제1항에 있어서, 상기 결정성 무기 산화물층은 1 내지 100 ㎛의 두께로 형성되는 태양전지 모듈.
  4. 제1항에 있어서, 상기 버스바는 태양전지 단위 셀의 상부에 일정 간격으로 이격되어 적어도 2개 이상 패터닝되어 형성되는 태양전지 모듈.
  5. 제1항에 있어서, 상기 모듈은
    상기 모듈 상부의 전면을 커버하고 보호하기 위한 투명 기판, 및
    상기 모듈 하부의 전면을 보호하기 위한 투명 수지 필름 및 백시트를 더욱 포함하는 태양전지 모듈.
  6. 제1항에 있어서, 상기 태양전지의 단위 셀은 실리콘 태양전지를 포함하는 태양전지 모듈.
  7. 상부에 버스바가 형성된 복수개의 태양전지 단위 셀을 이격되도록 배치하는 단계;
    상기 상부에 버스바가 형성된 복수개의 태양전지 단위 셀 사이를 연결하기 위해 상기 버스바 상에 태빙공정으로 리본을 형성하는 단계; 및
    상기 리본 위에 결정성 무기 산화물층을 형성시키면서 건조하는 단계;를 포함하며,
    상기 결정성 무기 산화물층은 금속 산화물 나노입자를 포함하는 페이스트 또는 잉크를 리본 상부에 코팅하여 형성되는, 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 태양전지 모듈의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 코팅은 잉크젯, 스크린 인쇄, 에어로졸, 롤러 및 볼 방식으로 이루어진 군에서 선택된 코팅장치를 이용하여 수행되는 태양전지 모듈의 제조방법.
  9. 제7항에 있어서, 상기 금속 산화물 나노입자를 포함하는 페이스트는 금속 산화물 나노입자, 바인더 및 유기용매를 포함하는 태양전지 모듈의 제조방법.
  10. 제7항에 있어서, 상기 건조하는 단계는 공기 또는 가열을 이용하여 결정성 무기 산화물층을 상온 내지 200℃ 이내의 온도에서 10초 내지 1분 동안 급속 건조시키는 단계를 포함하는 태양전지 모듈의 제조방법.
  11. 제7항에 있어서, 상기 리본은 태빙공정을 통해 상기 태양전지 단위 셀이 직렬 또는 병렬로 배열되도록 그 상하부에서 서로 어긋나도록 교호로 연결되어 형성되는, 태양전지 모듈의 제조방법.
  12. 제7항에 있어서, 상기 리본은 플럭스를 포함하고, 핫에어, 유도가열 또는 레이저를 이용하여 태양전지 단위 셀에 접합되어 태양전지 단위 셀간을 연결하는 태양전지 모듈의 제조방법.
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