KR20140052216A - 태양전지 모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 한 측면에 따른 태양전지 모듈의 일례는, 복수의 행 및 복수의 열에 배치되는 복수의 태양전지들; 태양전지들의 전면(front surface) 쪽에 위치하고, 광원과 마주하는 외면 및 외면의 반대쪽에 위치하며 태양전지와 마주하는 내면을 포함하는 전면 기판; 태양전지들의 후면(back surface) 쪽에 위치하는 후면 기판; 및 전면 기판과 후면 기판 사이에 위치하며, 복수의 태양전지들을 밀봉하는 밀봉 부재를 포함하며, 전면 기판의 외면에는 외면에 입사되는 빛을 굴절시키는 빛 굴절부가 위치하고, 빛 굴절부는 태양전지들의 사이 공간과 중첩하는 영역에 형성된다.

Description

태양전지 모듈{SOLAR CELL MODULE}
본 발명은 태양전지 모듈에 관한 것이다.
광전 변환 효과를 이용하여 광 에너지를 전기 에너지로 변환하는 태양광 발전은 무공해 에너지를 얻는 수단으로서 널리 이용되고 있다. 그리고 태양전지의 광전 변환 효율의 향상에 수반하여, 개인 주택에서도 복수의 태양전지 모듈을 이용하는 태양광 발전 시스템이 설치되고 있다.
태양전지 모듈은 복수의 태양전지들을 전기적으로 연결하는 인터커넥터, 태양전지들을 보호하는 전면 보호 부재와 후면 보호 부재 및 이들 보호 부재 사이에서 태양전지들을 밀봉하는 밀봉 부재를 포함한다.
본 발명은 효율이 향상된 태양전지 모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 한 측면에 따른 태양전지 모듈의 일례는, 복수의 행 및 복수의 열에 배치되는 복수의 태양전지들; 태양전지들의 전면(front surface) 쪽에 위치하고, 광원과 마주하는 외면 및 외면의 반대쪽에 위치하며 태양전지와 마주하는 내면을 포함하는 전면 기판; 태양전지들의 후면(back surface) 쪽에 위치하는 후면 기판; 및 전면 기판과 후면 기판 사이에 위치하며, 복수의 태양전지들을 밀봉하는 밀봉 부재를 포함하며, 전면 기판의 외면에는 외면에 입사되는 빛을 굴절시키는 빛 굴절부가 위치하고, 빛 굴절부는 태양전지들의 사이 공간과 중첩하는 영역에 형성된다.
태양전지 모듈은 서로 다른 행에 각각 배열된 태양전지들의 사이 공간에 위치하는 제1 무효 영역(first non-active area), 서로 다른 열에 각각 배열된 태양전지들의 사이 공간에 위치하는 제2 무효 영역, 그리고 제1 무효 영역과 제2 무효 영역이 교차하는 공간에 위치하는 제3 무효 영역을 포함하고, 빛 굴절부는 제1 무효 영역과 중첩하는 위치에 형성되는 제1 굴절 패턴 및 제2 무효 영역과 중첩하는 위치에 형성되는 제2 굴절 패턴, 그리고 제3 무효 영역과 중첩하는 위치에 형성되는 제3 굴절 패턴 중 적어도 하나를 포함한다.
제1 굴절 패턴 내지 제3 굴절 패턴은 전면 기판의 외면으로부터 내면을 향해 파여진 요부(凹部) 또는 전면 기판의 외면으로부터 내면의 반대쪽을 향해 돌출된 철부(凸部)로 구성된다.
제1 굴절 패턴은 라인 형상으로 형성되며, 제1 굴절 패턴의 길이는 제1 무효 영역과 접하는 태양전지의 하변 또는 상변의 길이와 실질적으로 동일하게 형성되거나, 하변 또는 상변에 비해 길게 형성될 수 있다.
제2 굴절 패턴은 라인 형상으로 형성되며, 제2 굴절 패턴의 길이는 제2 무효 영역과 접하는 태양전지의 좌변 또는 우변과 실질적으로 동일하게 형성되거나, 좌변 또는 우변에 비해 길게 형성될 수 있다.
제3 굴절 패턴은 원형, 사각형, 또는 마름모형의 평면 형상으로 형성될 수 있으며, 제1 굴절 패턴 및 제2 굴절 패턴 중 적어도 하나와 연결될 수 있다.
제1 굴절 패턴 내지 제3 굴절 패턴 중 적어도 하나는 그의 일부가 태양전지와 중첩할 수 있다.
전면 기판의 내면은 복수의 미세 요철을 포함하는 텍스처링 표면으로 형성될 수 있다.
제1 굴절 패턴 내지 제3 굴절 패턴은 반원형, 삼각형 또는 사다리꼴 형상의 측방향 단면 형상을 가질 수 있으며, 전면 기판을 구성하는 유리 또는 수지에 요부 또는 철부를 직접 형성하는 것에 의해 형성될 수 있다.
일반적으로, 제1 무효 영역 내지 제3 무효 영역에 0°의 입사각으로 입사되는 빛, 즉 전면 기판에 수직으로 입사되는 빛은 이 빛을 기준으로 25° 내지 40°의 범위 내에서 정반사되고, 정반사된 빛은 전면 기판을 통해 외부로 빠져나가게 된다.
따라서, 제1 무효 영역 내지 제3 무효 영역에 0°의 입사각으로 입사되는 빛을 이용하여 전류를 생산하지 못하는 문제점이 있다.
하지만, 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 모듈은 제1 무효 영역 내지 제3 무효 영역과 중첩하는 위치의 전면 기판 외면에 각각 형성된 제1 굴절 패턴 내지 제3 굴절 패턴을 구비한다.
따라서, 제1 무효 영역 내지 제3 무효 영역으로 입사되는 빛은 제1 굴절 패턴 내지 제3 굴절 패턴에 의해 굴절되며, 제1 굴절 패턴 내지 제3 굴절 패턴에 의해 굴절된 빛은 후면 기판에 0°의 입사각으로 입사되지 않고 소정의 경사진 각도로 입사되므로, 후면 기판에서 반사된 빛이 전면 기판을 통해 외부로 빠져나가지 않고 전면 기판의 내면에서 다시 반사되어 태양전지의 전면에 입사된다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 모듈은 제1 무효 영역 내지 제3 무효 영역에 0°의 입사각으로 입사되는 빛도 태양전지의 전면에 입사시킬 수 있으므로, 태양전지의 전면에 입사되는 빛의 양을 증가시켜 태양전지 모듈의 출력을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양전지 모듈의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 주요부를 나타내는 확대 평면도이다.
도 3은 도 2의 단면도이다.
도 4a 내지 도 4b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 제3 굴절 패턴의 평면 형상을 나타내는 도면이다.
도 5a 내지 도 5b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 제3 굴절 패턴의 측방향 단면 형상을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양전지 모듈의 주요부를 나타내는 확대 평면도이다.
도 7은 도 6의 A-A 부분을 나타내는 단면도이다.
도 8은 도 1의 태양전지의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
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 상이한 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 붙였다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 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. 또한 어떤 부분이 다른 부분 위에 "전체적"으로 형성되어 있다고 할 때에는 다른 부분의 전체 면에 형성되어 있는 것뿐만 아니라 가장 자리 일부에는 형성되지 않은 것도 포함한다.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 모듈에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양전지 모듈의 분해 사시도이다.
도 1을 참고로 하면, 태양전지 모듈은 복수의 태양전지(10)들, 인접한 태양전지(10)들을 전기적으로 연결하는 인터커넥터(20), 태양전지(10)들을 보호하는 전면(front surface) 보호막(30a) 및 후면(back surface) 보호막(30b), 태양전지(10)들의 전면, 즉 수광면 쪽으로 전면 보호막(30a) 위에 배치되는 전면 기판(40), 수광면 반대 쪽으로 후면 보호막(30b)의 하부에 배치되는 후면 기판, 예컨대 후면 시트(back sheet)(50)를 포함한다.
전면 기판(40)은 투과율이 높고 파손 방지 기능이 우수한 강화 유리 또는 수지(resin) 등으로 이루어질 수 있다. 이러한 전면 기판(40)은 광원과 마주하는 외면(41) 및 외면(41)의 반대쪽에 위치하며 태양전지(10)와 마주하는 내면(43)을 포함하며, 외면(41)에는 빛 굴절부(P)가 구비된다.
후면 시트(50)는 태양전지 모듈의 후면에서 습기가 침투하는 것을 방지하여 태양전지(10)를 외부 환경으로부터 보호한다. 이러한 후면 시트(50)는 수분과 산소 침투를 방지하는 층, 화학적 부식을 방지하는 층, 절연 특성을 갖는 층과 같은 다층 구조를 가질 수 있으며, 전면 기판(40)에 입사된 빛 중에서 태양전지에 흡수되지 못한 빛을 태양전지 쪽으로 반사한다.
태양전지(10)가 전면 및 후면을 통해 빛이 입사되는 양면 수광형 태양전지의 경우, 후면 시트(50) 대신에 광 투과성의 유리 또는 수지를 사용하는 것도 가능하다.
전면 보호막(30a) 및 후면 보호막(30b)은 태양전지들의 전면(front surface) 및 후면(back surface)에 각각 배치된 상태에서 라미네이션 공정에 의해 태양전지들과 일체화되는 것으로, 습기 침투로 인한 부식을 방지하고 태양전지들을 충격으로부터 보호한다. 이러한 전면 및 후면 보호막(30a, 30b)은 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA, ethylene vinyl acetate), 실리콘 수지(silicone resin)과 같은 물질로 이루어질 수 있다.
복수의 태양전지(10)는 도 1에 도시한 바와 같이, 전면 기판(40)의 내면 아래에 배치되며, 복수의 행 및 복수의 열에 배치되는 행렬 구조로 배열되어 있으며, 행과 열 방향으로 배치되는 태양전지(10)의 개수는 필요에 따라 다양하게 조정이 가능하다.
복수의 태양전지(10)들은 인터커넥터(20)에 의해 전기적으로 연결된다.
이하에서는 도 1 및 도 8을 참조하여 태양전지들의 전기적 연결 관계에 대해 보다 구체적으로 설명한다. 도 8은 도 1의 태양전지의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
먼저, 태양전지(10)에 대해 설명하면, 태양전지(10)는 전면 기판(40)의 내면 아래에 배치되며, p-n 접합을 형성하는 반도체 기판(100), 반도체 기판(100)의 전면에 배치되는 제1 전극(140), 반도체 기판(100)의 후에 배치되는 제2 전극(150)을 구비한다.
여기서, 반도체 기판(100)은 제1 도전성 타입의 불순물을 함유하는 제1 반도체부(110)와 제1 도전성 타입의 불순물과 반대인 제2 도전성 타입의 불순물을 함유하는 에미터부(120)를 포함할 수 있다.
아울러, 제1 전극(140)은 복수의 제1 핑거 전극(141)과 복수의 제1 핑거 전극(141)을 물리적으로 연결하는 제1 버스바 전극(142)을 구비할 수 있으며, 제2 전극(150)은 반도체 기판(100)의 후면에 전체적으로 형성되는 후면 전극층(151)과 제2 버스바 전극(152)을 구비할 수 있다.
반도체 기판(100)의 전면에는 반사 방지막(130)이 더 형성될 수 있으며, 후면 전극층(151)과 제1 반도체부(110) 사이에는 후면 전계(back surface field, BSF)부(172)가 더 형성될 수 있다. 그러나, 반사 방지막(130)이나 후면 전계부(172)가 생략되는 것도 가능하다.
제1 반도체부(110)는 제1 도전성 타입, 예를 들어 p형 도전성 타입의 실리콘으로 이루어진다. 이때, 실리콘은 단결정 실리콘, 다결정 실리콘 또는 비정질 실리콘일 수 있다. 제1 반도체부(110)가 p형의 도전성 타입을 가질 경우, 붕소(B), 갈륨(Ga), 인듐(In) 등과 같은 3가 원소의 불순물을 함유한다
제1 반도체부(110)의 표면은 복수의 요철을 갖는 텍스처링(texturing) 표면으로 형성될 수 있다.
에미터부(120)는 제1 반도체부(110)의 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입, 예를 들어, n형의 도전성 타입을 구비하고 있는 불순물이 도핑(doping)된 영역으로서, 제1 반도체부(110)와 p-n 접합을 이룬다.
에미터부(120)가 n형의 도전성 타입을 가질 경우, 에미터부(120)는 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 등과 같이 5가 원소의 불순물을 제1 반도체부(110)에 도핑하여 형성될 수 있다.
이에 따라, 제1 반도체부(110)에 입사된 빛에 의해 반도체 내부의 전자가 에너지를 받으면 전자는 n형 반도체 쪽으로 이동하고 정공은 p형 반도체 쪽으로 이동한다. 따라서, 제1 반도체부(110)가 p형이고 에미터부(120)가 n형일 경우, 분리된 정공은 제1 반도체부(110)쪽으로 이동하고 분리된 전자는 에미터부(120) 쪽으로 이동한다.
이와는 반대로, 제1 반도체부(110)는 n형 도전성 타입일 수 있고, 실리콘 이외의 다른 반도체 물질로 이루어질 수도 있다. 제1 반도체부(110)가 n형의 도전성 타입을 가질 경우, 제1 반도체부(110)는 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 등과 같이 5가 원소의 불순물을 함유할 수 있다.
에미터부(120)가 제1 반도체부(110)와 p-n접합을 형성하게 되므로, 제1 반도체부(110)가 n형의 도전성 타입을 가질 경우 에미터부(120)는 p형의 도전성 타입을 가진다. 이 경우, 분리된 전자는 제1 반도체부(110) 쪽으로 이동하고 분리된 정공은 에미터부(120) 쪽으로 이동한다.
에미터부(120)가 p형의 도전성 타입을 가질 경우, 에미터부(120)는 붕소(B), 갈륨(Ga), 인듐(In) 등과 같은 3가 원소의 불순물을 반도체 기판(100)에 도핑하여 형성할 수 있다.
반사 방지막(130)은 제1 반도체부(110)의 에미터부(120) 위에 배치되며, 실리콘 질화막(SiNx)이나 실리콘 산화막(SiO2) 또는 이산화티탄(TiO2) 등으로 형성될 수 있다. 반사 방지막(130)은 태양전지(10)로 입사되는 빛의 반사도를 줄이고 특정한 파장 영역의 선택성을 증가시켜 태양전지(10)의 효율을 높인다.
복수의 제1 핑거 전극(141)은 에미터부(120) 위에 형성되어 에미터부(120)와 전기적 및 물리적으로 연결되고, 인접하는 제1 핑거 전극(141)과 서로 이격된 상태로 제1 방향으로 형성된다. 각각의 제1 핑거 전극(141)은 에미터부(120) 쪽으로 이동한 전하, 예를 들면 전자를 수집한다.
제1 버스바 전극(142)은 복수의 제1 핑거 전극(141)과 교차하는 제2 방향으로 뻗어 있으며, 복수의 제1 핑거 전극(141)으로 수집된 전하를 수집하여 인터커넥터(20) 방향으로 이동시키는 역할을 한다.
후면 전계부(172)는 반도체 기판(100)의 후면에 형성되며, 제1 반도체부(110)와 동일한 도전성 타입의 불순물이 제1 반도체부(110)보다 고농도로 도핑된 영역, 예를 들면, p+ 영역이다.
이러한 후면 전계부(172)는 제1 반도체부(110)의 후면 쪽에서 전자와 정공이 재결합하여 소멸되는 것을 감소시킨다.
후면 전극층(151)은 후면 전계부(172) 위에 형성되어 있으며, 제1 반도체부(110) 쪽으로 이동하는 전하, 예를 들어 정공을 수집한다.
복수의 제2 버스바 전극(152)은 일부 영역이 후면 전극층(151)과 중첩하여 제1 핑거 전극(141)과 교차하는 방향으로 형성되며, 후면 전극층(151)과 전기적으로 연결된다.
제2 버스바 전극(152) 또한 적어도 하나의 도전성 물질로 이루어져 있고, 후면 전극층(151)과 전기적으로 연결되어 있다. 따라서, 제2 버스바 전극(152)은 후면 전극층(151)으로부터 전달되는 전하, 예를 들면 정공을 외부 장치로 출력한다.
이러한 구성의 태양전지(10)들이 인접 배치된 상태에서, 어느 한 태양전지(10)의 전면에 형성된 제1 전극(140)은 인접한 다른 한 태양전지(10)의 후면에 형성된 제2 전극(150)과 인터커넥터(20)에 의해 전기적으로 연결된다.
예를 들면, 인터커넥터(20)를 길이 방향으로 이등분할 때, 한쪽은 어느 한 태양전지(10)의 전면에 형성된 제1 버스바 전극(142)과 접합되고, 나머지 한쪽은 인접한 다른 한 태양전지(10)의 후면에 형성된 제2 버스바 전극(152)과 접합된다. 이러한 연결 방식에 따르면, 복수의 태양전지는 직렬로 연결된다.
인터커넥터(20)의 폭은 제1 버스바 전극(142)의 폭이나 제2 버스바 전극(152)의 폭과 대략 동일할 수 있지만, 제1 버스바 전극(142)의 폭이나 제2 버스바 전극(152)의 폭보다 크거나 작은 것도 가능하다.
이하, 도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 빛 굴절부에 대해 설명한다. 도 2는 도 1의 주요부를 나타내는 확대 평면도이고, 도 3은 도 2의 단면도이다.
도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 태양전지 모듈에는 복수의 태양전지(10)가 복수의 행 및 복수의 열에 배치되어 있으며, 인접한 태양전지는 인터커넥터(20)에 의해 전기적으로 연결되어 있다.
따라서, 인터커넥터(20)에 의한 전기적 연결을 가능하게 하기 위해, 인접한 태양전지(10)는 상호간에 서로 이격된 상태로 배열된다.
이에 따라, 태양전지 모듈에는 태양전지 모듈에는 서로 다른 행에 각각 배열된 태양전지(10)들의 사이 공간에는 제1 무효 영역(A1)이 형성되고, 서로 다른 열에 각각 배열된 태양전지(10)들의 사이 공간에는 제2 무효 영역(A2)이 형성된다.
그리고 제1 무효 영역(A1)과 제2 무효 영역(A2)이 교차하는 공간에는 제3 무효 영역(A3)가 형성된다. 즉, 제3 무효 영역(A3)은 도 2에 도시한 바와 같이 4개의 태양전지(10)에 의해 형성된 영역이다.
여기에서, 무효 영역(non-active area)은 태양전지 모듈 내에서 태양전지가 위치하지 않는 영역으로서, 비발전 영역을 말한다.
본 발명에서, 빛 굴절부(P)는 제1 무효 영역과 중첩하는 위치에 형성되는 제1 굴절 패턴 및 제2 무효 영역과 중첩하는 위치에 형성되는 제2 굴절 패턴, 그리고 제3 무효 영역과 중첩하는 위치에 형성되는 제3 굴절 패턴 중 적어도 하나를 포함한다.
도 2 및 도 3은 상기 제1 굴절 패턴 내지 제3 굴절 패턴 중 제3 무효 영역(A3)과 중첩하는 위치에 형성되는 제3 굴절 패턴(P3)을 도시하고 있다. 제1 무효 영역(A1)과 중첩하는 위치에 형성되는 제1 굴절 패턴과 제2 무효 영역(A2)과 중첩하는 위치에 형성되는 제2 굴절 패턴에 대해서는 추후에 설명한다.
제3 굴절 패턴(P3)은 위에서 설명한 바와 같이 전면 기판(40)의 외면(41) 중 제3 무효 영역(A3)과 중첩하는 위치의 외면(41)에 형성된다.
제3 굴절 패턴(P3)은 전면 기판(40)의 외면(41)으로부터 내면(43)의 반대쪽을 향해 돌출된 철부(凸部)로 구성되며, 본 실시예에서는 반구형의 렌즈 형상으로 형성된다. 즉, 본 실시예의 제3 굴절 패턴(P3)은 원형의 평면 형상으로 형성된다.
이러한 구성의 제3 굴절 패턴(P3)은 도 3에 도시한 바와 같이 제3 무효 영역(A3)에 입사되는 빛을 굴절시킨다.
이에 대해 보다 구체적으로 설명하면, 화살표로 도시한 바와 같이 제3 무효 영역(A3)에 0°의 입사각으로 입사되는 빛, 즉 전면 기판(40)에 수직으로 입사되는 빛은 제3 굴절 패턴(P3)에 의해 굴절되고, 굴절된 빛은 0°의 입사각에 대해 소정의 각도(θ)로 경사져서 후면 기판(50)에 입사된다.
따라서, 후면 기판(50)에서 반사된 빛은 전면 기판(40)의 내면(43)에서 다시 반사되어 태양전지(10)의 전면에 입사된다. 따라서, 태양전지(10)에 입사되는 빛의 양이 증가하여 모듈의 효율이 향상된다.
도 4a 내지 도 4b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 제3 굴절 패턴의 평면 형상을 나타내는 도면이고, 도 5a 내지 도 5b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 제3 굴절 패턴의 측방향 단면 형상을 나타내는 도면이다.
먼저 도 4a 및 도 4b에 도시한 바와 같이, 제3 굴절 패턴(P3)은 마름모형 또는 사각형의 평면 형상으로 형성될 수 있다. 그리고 도시하지는 않았지만, 위에서 말한 형상 외에 다양한 평면 형상으로 형성될 수 있다.
도 2 및 도 3에서는 제3 굴절 패턴(P3)이 태양전지(10)들과 중첩하지 않는 크기로 형성된 것을 도시하였지만, 제3 굴절 패턴(P3)은 도 4a에 도시한 바와 같이 일부가 태양전지(10)들과 중첩하는 것도 가능하다.
그리고 도 2 및 도 3에서는 제3 굴절 패턴(P3)이 반원형의 단면 형상을 갖는 철부(凸部)로 구성된 것에 대해 설명하였지만, 제3 굴절 패턴(P3)은 도 5a에 도시한 바와 같이 마름모형의 단면 형상으로 형성될 수도 있다.
이와는 달리, 제3 굴절 패턴(P3)은 도 5b에 도시한 바와 같이 전면 기판(40)의 외면(41)으로부터 내면(43)을 향해 파여진 요부(凹部)로 형성될 수 있다. 그리고 요부(凹部)로 형성된 제3 굴절 패턴(P3)은 삼각형의 단면 형상을 가질 수 있다.
제3 굴절 패턴(P3)이 도 5a에 도시한 바와 같이 마름모형의 단면 형상으로 형성될 경우에는 제3 굴절 패턴(P3)의 경사면에 입사되는 빛은 굴절된 후 후면 기판(40)에 입사되지만, 상면, 즉 전면 기판(40)의 전면(41)과 평행한 면을 통해 입사되는 빛이 후면 기판(40)에서 정반사될 수 있다.
따라서, 후면 기판(40)에서 정반사되는 빛을 최소화하기 위해서는 제3 굴절 패턴(P3)이 전면 기판(40)의 전면(41)과 평행한 면을 최소로 포함하는 것이 바람직하며, 이러한 단면 형상으로는 도 2 및 도 3에 도시한 반원형의 단면 형상 또는 도 5b에 도시한 삼각형의 단면 형상을 예로 들 수 있다.
이상에서는 제3 굴절 패턴(P3)이 반원형, 삼각형 또는 마름모형의 단면 형상을 갖는 것을 예로 들어 설명하였지만, 제3 굴절 패턴(P3)은 위에서 말한 단면 형상 외에도 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
이하, 도 6 및 도 7을 참고로 하여 제1 굴절 패턴 및 제2 굴절 패턴에 대해 설명한다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양전지 모듈의 주요부를 나타내는 확대 평면도이고, 도 7은 도 6의 A-A 부분을 나타내는 단면도이다.
본 실시예의 태양전지 모듈에 있어서, 전면 기판(40)의 외면(41)에는 도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이, 제1 굴절 패턴(P1), 제2 굴절 패턴(P2) 및 제3 굴절 패턴(P3)이 형성된다.
제1 굴절 패턴(P1)은 서로 다른 행에 배치된 태양전지들 사이의 공간에 의해 형성된 제1 무효 영역(A1)과 중첩하는 위치의 외면(41)에 형성되며, 제2 굴절 패턴(P2)은 서로 다른 열에 배치된 태양전지들 사이의 공간에 의해 형성된 제2 무효 영역(A2)과 중첩하는 위치의 외면(41)에 형성된다.
그리고 제3 굴절 패턴(P3)은 전술한 실시예에서 설명한 바와 같이 제1 무효 영역(A1)과 제2 무효 영역(A2)이 교차하는 영역에 형성된 제3 무효 영역(A3)에 형성된다.
제1 굴절 패턴(P1)과 제2 굴절 패턴(P2)은 라인(line)형의 평면 형상으로 형성될 수 있으며, 삼각형의 단면 형상을 가질 수 있다.
하지만, 제1 굴절 패턴(P1)과 제2 굴절 패턴(P2)은 전술한 제3 굴절 패턴(P3)과 마찬가지로 반원형 또는 마름모형 등의 다양한 단면 형상으로 형성될 수 있으며, 철부(凸部)로 형성되는 것도 가능하다.
그리고 제1 굴절 패턴(P1)과 제2 굴절 패턴(P2) 중 적어도 하나는 그의 일부가 태양전지(10)와 중첩할 수도 있다.
그리고 시리즈 저항이 증가하는 것을 방지하기 위해, 제1 무효 영역(A1)의 폭이 제2 무효 영역(A2)의 폭보다 작게 형성될 수 있다. 따라서, 제2 굴절 패턴(P2)의 폭은 제1 굴절 패턴(P1)의 폭에 비해 크게 형성될 수 있다.
제1 굴절 패턴(P1)과 제2 굴절 패턴(P2)은 도 6에 도시한 바와 같이 제3 굴절 패턴(P3)과 연결될 수 있다.
하지만, 제1 굴절 패턴(P1)과 제2 굴절 패턴(P2) 중 적어도 하나는 생략될 수 있으며, 또한 제3 굴절 패턴(P1)과 연결되지 않을 수도 있다.
제1 굴절 패턴(P1) 및 제2 굴절 패턴(P2) 중 적어도 하나가 제3 굴절 패턴(P3)과 연결되지 않을 경우, 상기 제3 굴절 패턴(P3)과 연결되지 않은 굴절 패턴은 태양전지의 한쪽 변의 길이와 실질적으로 동일하게 형성될 수 있다.
즉, 제1 굴절 패턴(P1)이 제3 굴절 패턴(P3)과 연결되지 않는 경우, 제1 굴절 패턴(P1)은 제1 무효 영역(A1)과 접하는 태양전지의 하변 또는 상변의 길이와 실질적으로 동일하게 형성될 수 있다. 그리고 이 경우에는 하나의 제1 무효 영역(A1)에 복수의 제1 굴절 패턴(P1)이 서로 이격된 상태로 복수개 형성될 수 있다.
이와는 달리, 제2 굴절 패턴(P2)이 제3 굴절 패턴(P3)과 연결되지 않는 경우, 제2 굴절 패턴(P2)은 제2 무효 영역(A2)과 접하는 태양전지의 좌변 또는 우변의 길이와 실질적으로 동일하게 형성될 수 있다. 그리고 이 경우에는 하나의 제2 무효 영역(A2)에 복수의 제2 굴절 패턴(P2)이 서로 이격된 상태로 복수개 형성될 수 있다.
한편, 전면 기판(40)의 내면(43)은 복수의 미세 요철을 포함하는 텍스처링 표면으로 형성될 수 있다. 전면 기판(40)의 내면(43)이 텍스처링 표면으로 형성되면 텍스처링 표면에서 발생되는 산란 효과로 인해 태양전지(10)에 입사되는 빛을 더욱 증가시킬 수 있다.
이상에서 설명한 제1 굴절 패턴(P1) 내지 제3 굴절 패턴(P3)은 전면 기판(40)을 구성하는 유리 또는 수지에 요부(凹部) 또는 철부(凸部)를 직접 형성하는 것에 의해 형성될 수 있다. 이때, 전면 기판(40)은 0.8㎜ 내지 5㎜의 두께로 형성될 수 있다.
예를 들면, 한 쌍의 롤러(roller) 사이에 유리 또는 수지를 통과시키는 것에 의해 태양전지 모듈용 전면 기판을 생산하는 공정에서 어느 하나의 롤러에 요부(凹部) 또는 철부(凸部)를 형성하기 위한 패턴을 형성하면, 유리 또는 수지가 한 쌍의 롤러를 통과할 때 상기 패턴이 형성된 롤러에 의해 전면 기판(40)의 한쪽 면에 제1 굴절 패턴(P1) 내지 제3 굴절 패턴(P3)을 형성할 수 있다.
따라서, 제1 굴절 패턴(P1) 내지 제3 굴절 패턴(P3)을 형성하기 위한 별도의 추가 작업을 제거할 수 있으므로, 태양전지 모듈용 전면 기판을 효과적으로 생산할 수 있다.
그리고, 텍스처링 표면을 형성하기 위한 미세 요철 패턴을 다른 하나의 롤러에 형성하는 경우에는 전면 기판의 외면에 제1 굴절 패턴(P1) 내지 제3 굴절 패턴(P3)을 형성함과 동시에 전면 기판의 내면에 텍스처링 표면을 형성할 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (11)

  1. 복수의 행 및 복수의 열에 배치되는 복수의 태양전지들;
    상기 태양전지들의 전면(front surface) 쪽에 위치하고, 광원과 마주하는 외면 및 상기 외면의 반대쪽에 위치하며 상기 태양전지와 마주하는 내면을 포함하는 전면 기판;
    상기 태양전지들의 후면(back surface) 쪽에 위치하는 후면 기판; 및
    상기 전면 기판과 상기 후면 기판 사이에 위치하며, 상기 복수의 태양전지들을 밀봉하는 밀봉 부재
    를 포함하며,
    상기 전면 기판의 상기 외면에는 상기 외면에 입사되는 빛을 굴절시키는 빛 굴절부가 위치하며, 상기 빛 굴절부는 상기 태양전지들의 사이 공간과 중첩하는 영역에 형성되는 태양전지 모듈.
  2. 제1항에서,
    상기 태양전지 모듈은 서로 다른 행에 각각 배열된 태양전지들의 사이 공간에 위치하는 제1 무효 영역, 서로 다른 열에 각각 배열된 태양전지들의 사이 공간에 위치하는 제2 무효 영역, 그리고 상기 제1 무효 영역과 상기 제2 무효 영역이 교차하는 공간에 위치하는 제3 무효 영역을 포함하고,
    상기 빛 굴절부는 상기 제1 무효 영역과 중첩하는 위치에 형성되는 제1 굴절 패턴 및 상기 제2 무효 영역과 중첩하는 위치에 형성되는 제2 굴절 패턴, 그리고 상기 제3 무효 영역과 중첩하는 위치에 형성되는 제3 굴절 패턴 중 적어도 하나를 포함하는 태양전지 모듈.
  3. 제2항에서,
    상기 제1 굴절 패턴 내지 상기 제3 굴절 패턴은 상기 외면으로부터 상기 내면을 향해 파여진 요부(凹部) 또는 상기 외면으로부터 상기 내면의 반대쪽을 향해 돌출된 철부(凸部)로 구성되는 태양전지 모듈.
  4. 제3항에서,
    상기 제1 굴절 패턴은 라인 형상으로 형성되며, 상기 제1 굴절 패턴의 길이는 상기 제1 무효 영역과 접하는 상기 태양전지의 하변 또는 상변의 길이와 실질적으로 동일하게 형성되거나, 상기 하변 또는 상변에 비해 길게 형성되는 태양전지 모듈.
  5. 제3항에서,
    상기 제2 굴절 패턴은 라인 형상으로 형성되며, 상기 제2 굴절 패턴의 길이는 상기 제2 무효 영역과 접하는 상기 태양전지의 좌변 또는 우변과 실질적으로 동일하게 형성되거나, 상기 좌변 또는 우변에 비해 길게 형성되는 태양전지 모듈.
  6. 제4항 또는 제5항에서,
    상기 제3 굴절 패턴은 원형, 사각형, 또는 마름모형의 평면 형상으로 형성되는 태양전지 모듈.
  7. 제6항에서,
    상기 제3 굴절 패턴이 상기 제1 굴절 패턴 및 상기 제2 굴절 패턴 중 적어도 하나와 연결되는 태양전지 모듈.
  8. 제6항에서,
    상기 제1 굴절 패턴 내지 상기 제3 굴절 패턴 중 적어도 하나는 그의 일부가 상기 태양전지와 중첩하는 태양전지 모듈.
  9. 제6항에서,
    상기 전면 기판의 내면은 복수의 미세 요철을 포함하는 텍스처링 표면으로 형성되는 태양전지 모듈.
  10. 제6항에서,
    상기 제1 굴절 패턴 내지 상기 제3 굴절 패턴은 반원형, 삼각형 또는 사다리꼴 형상의 측방향 단면 형상을 갖는 태양전지 모듈.
  11. 제6항에서,
    상기 전면 기판은 유리 또는 수지로 형성되며, 상기 제1 굴절 패턴 내지 상기 제3 굴절 패턴은 상기 유리 또는 수지에 상기 요부 또는 상기 철부를 직접 형성하는 것에 의해 형성되는 태양전지 모듈.
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