KR20140080493A - 태양 전지용 측정 지그 및 태양 전지 셀의 출력 측정 방법 - Google Patents

태양 전지용 측정 지그 및 태양 전지 셀의 출력 측정 방법 Download PDF

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아끼후미 히구찌
히데아끼 오꾸미야
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데쿠세리아루즈 가부시키가이샤
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Abstract

버스 바 리스(busbarless) 구조의 태양 전지 셀에 대해서도 전기적 특성의 측정을 정확하게 행한다. 태양 전지 셀(2)의 표면에 형성된 선 형상 전극(3a)에 접촉되는 복수의 프로브 핀(4)과, 프로브 핀(4)을 보유 지지하는 홀더(5)를 구비하고, 복수의 프로브 핀(4)이 배열되어 이루어지고, 선 형상 전극(3a) 위에 배치됨으로써 태양 전지 셀(2)의 전류 특성을 측정하는 전류 측정 단자(6)와, 복수의 프로브 핀(4)이 배열되어 이루어지고, 선 형상 전극(3a) 위에 배치됨으로써 태양 전지 셀(2)의 전압 특성을 측정하는 전압 측정 단자(7)를 갖고, 전류 측정 단자(6)와 전압 측정 단자(7)가 병렬로 형성되어 있다.

Description

태양 전지용 측정 지그 및 태양 전지 셀의 출력 측정 방법{MEASUREMENT JIG FOR SOLAR BATTERY AND METHOD FOR MEASURING OUTPUT OF SOLAR BATTERY CELL}
본 발명은, 태양 전지 모듈의 전기적 특성을 측정하는 측정 지그 및 측정 방법에 관한 것이며, 특히 태양 전지 셀에 접촉하는 전극 단자 구조의 개량에 관한 것이다.
본 출원은, 일본에 있어서 2011년 10월 13일에 출원된 일본 특허 출원 번호 특허 출원 제2011-226096 및 2012년 6월 19일에 출원된 일본 특허 출원 번호 특허 출원 제2012-137951을 기초로 하여 우선권을 주장하는 것이며, 이들 출원은 참조 됨으로써, 본 출원에 원용된다.
종래, 태양 전지 셀의 전기적 특성의 측정을 행하는 측정 지그로서는, 일반적으로 태양 전지 셀의 버스 바 전극에 접촉되는 프로브 핀을 복수 구비한 측정 지그가 이용되고 있다. 이러한 종류의 측정 지그는, 태양 전지 셀에 흐르는 전류를 측정하는 전류 측정용 프로브 핀과, 태양 전지 셀에 발생하는 전압을 측정하는 전압 측정용 프로브 핀을 갖는다.
태양 전지 셀의 전기적 특성의 측정은, 예를 들어 도 19 및 도 20에 도시한 바와 같이, 이들 전류 측정용 프로브 핀(50) 및 전압 측정용 프로브 핀(51)을, 측정 대상으로 되는 태양 전지 셀(53)의 버스 바 전극(54) 위에 접촉하고, 태양 전지 셀(53)의 수광면에 의사 태양광을 조사하면서, 태양 전지 셀(53)에 흐르는 전류 및 태양 전지 셀(53)에 발생하는 전압을 측정하는 소위 4단자법에 의해 행해진다.
일본 특허 공개 제2006-118983호 공보
여기서, 최근, 태양 전지 셀의 제조 공정수를 삭감함과 함께, Ag 페이스트 등의 전극 재료의 사용량을 삭감하여 제조 비용의 저비용화를 도모하기 위해서, 버스 바 전극을 형성하지 않고, 도전성 접착 필름을 통해 핑거 전극과 교차하도록 직접 인터 커넥터로 되는 탭 선을 접속시키는 공법이 제안되고 있다. 이러한 버스 바 리스 구조의 태양 전지 셀에 있어서도, 집전 효율은 버스 바 전극을 형성한 태양 전지 셀과 동등 이상으로 된다.
이러한 버스 바 리스 구조의 태양 전지 셀(55)에 대해 전기적 특성을 측정하는 경우, 프로브 핀(56)을 직접 핑거 전극(57)에 접촉시킬 필요가 있다. 그러나, 도 21에 도시한 바와 같이, 프로브 핀(56)의 세움(立設) 설치 간격과 핑거 전극(57)이 형성되는 간격은 일치하지 않는 경우도 많고, 이 경우, 모든 핑거 전극(57)에 대해 도통을 취할 수 없고, 계측의 대상으로부터 벗어나는 핑거 전극(57)이 발생하여, 정확한 전기적 특성을 측정할 수 없게 된다.
이러한 문제를 해결하기 위해서, 프로브 핀을 이용하는 것이 아니고, 직사각형 판 형상의 바 전극을 측정 단자로 이용하여, 모든 핑거 전극과 교차하도록 태양 전지 셀의 수광면에 배치하는 측정 방법도 제안되어 있다.
그러나, 바 전극에 의한 측정 방법에 있어서는, 각 핑거 전극에 바 전극의 접촉면을 균일하게 접촉시킬 필요가 있지만, 바 전극의 접촉면의 평면도를 고정밀도로 형성하는 것이나, 바 전극의 태양 전지 셀에 대한 수평도의 조정이 곤란해진다. 또한, 핑거 전극의 높이는 태양 전지 셀의 면 내에 있어서 불균일한 경우, 모든 핑거 전극에 바 전극을 충분한 압력으로 접촉시키는 것은 어렵다.
따라서, 본 발명은, 버스 바 전극을 구비하는 태양 전지 셀 뿐만 아니라, 버스 바 리스 구조의 태양 전지 셀에 대해서도 전기적 특성의 측정을 정확하게 행할 수 있는 태양 전지용 측정 지그 및 태양 전지 셀의 출력 측정 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 따른 태양 전지용 측정 지그는, 태양 전지 셀의 표면에 형성된 선 형상 전극에 접촉되는 복수의 프로브 핀과, 상기 프로브 핀을 보유 지지하는 홀더를 구비하고, 복수의 상기 프로브 핀이 배열되어 이루어지고, 상기 선 형상 전극 위에 배치됨으로써 상기 태양 전지 셀의 전류 특성을 측정하는 전류 측정 단자와, 복수의 상기 프로브 핀이 배열되어 이루어지고, 상기 선 형상 전극 위에 배치됨으로써 상기 태양 전지 셀의 전압 특성을 측정하는 전압 측정 단자를 갖고, 상기 전류 측정 단자와 상기 전압 측정 단자가 병렬로 형성되어 있는 것이다.
또한, 본 발명에 따른 태양 전지 셀의 출력 측정 방법은, 태양 전지 셀의 표면에 형성된 선 형상 전극에 접촉되는 복수의 프로브 핀과, 상기 프로브 핀을 보유 지지하는 홀더를 구비하는 태양 전지용 측정 지그를 이용하여, 복수의 상기 프로브 핀이 배열되어 이루어지고 상기 태양 전지 셀의 전류 특성을 측정하는 전류 측정 단자와, 복수의 상기 프로브 핀이 배열되어 이루어지고 상기 전류 측정 단자와 병렬하여 설치된 상기 태양 전지 셀의 전압 특성을 측정하는 전압 측정 단자를, 상기 선 형상 전극 위에 배치하고, 상기 태양 전지 셀의 표면에 광을 조사하면서, 전기적 특성을 측정하는 것이다.
또한, 본 발명에 따른 태양 전지용 측정 지그는, 태양 전지 셀의 표면에 형성된 선 형상 전극에 접촉되어 상기 태양 전지 셀의 전기 특성을 측정하는 측정 단자를 구성하는 복수의 프로브 핀과, 상기 프로브 핀을 보유 지지하는 홀더를 구비하고, 복수의 상기 프로브 핀이 상기 홀더의 길이 방향에 걸쳐 배열되어, 인접하는 상기 프로브 핀끼리가, 배열 방향으로 일부 오버랩되어 있는 것이다.
또한, 본 발명에 따른 태양 전지 셀의 출력 측정 방법은, 태양 전지 셀의 표면에 형성된 선 형상 전극에 접촉되어 상기 태양 전지 셀의 전기 특성을 측정하는 측정 단자를 구성하는 복수의 프로브 핀과, 상기 프로브 핀을 보유 지지하는 홀더를 구비하고, 복수의 상기 프로브 핀이 상기 홀더의 길이 방향에 걸쳐 배열되어, 인접하는 상기 프로브 핀끼리가, 배열 방향으로 일부 오버랩되어 있는 태양 전지용 측정 지그를 이용하고, 상기 측정 단자를 구성하는 상기 프로브 핀을 상기 선 형상 전극 위에 배치하여, 상기 태양 전지 셀의 표면에 광을 조사하면서, 전기적 특성을 측정하는 것이다.
본 발명에 따르면, 전류 측정 단자와 전압 측정 단자를 배열시킴으로써, 선 형상 전극에 접촉되는 프로브 핀의 수를 증가시킬 수 있고, 특히 본 발명에 따른 태양 전지용 측정 지그에 의하면 전체 선 형상 전극에 프로브 핀을 접촉시킬 수 있다. 또한, 전류 측정 단자와 전압 측정 단자가 병렬로 형성됨으로써, 홀더의 폭을 확장하는 일이 없어, 전기적 특성의 측정에 있어서 홀더에 의한 쉐도우 손실을 낮게 억제하여, 출력 저하를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 홀더의 길이 방향에 걸쳐 배치되는 복수의 프로브 핀이, 배열 방향으로 일부 오버랩되어 있으므로, 홀더의 폭을 협소화할 수 있다.
도 1은, 본 발명이 적용된 태양 전지용 측정 지그에 의해 태양 전지 셀의 전기적 측정을 행하는 공정을 도시하는 사시도이다.
도 2는, 본 발명이 적용된 태양 전지용 측정 지그를 도시하는 사시도이다.
도 3은, 전류 측정 단자 및 전압 측정 단자의 배열을 나타내는 저면도이다.
도 4는, 전류 측정 단자 및 전압 측정 단자의 다른 배열을 나타내는 저면도이다.
도 5는, 지그재그 형상으로 배열된 전류 측정 단자를 핑거 전극에 접촉시키는 상태를 도시하는 측면도이다.
도 6은, 프로브 핀의 접촉부의 다른 예를 나타내는 저면도이다.
도 7은, 프로브 핀의 접촉부의 다른 예를 나타내는 저면도이다.
도 8은, 프로브 핀의 접촉부의 다른 예를 나타내는 측면도이다.
도 9는, 태양 전지 셀 및 태양 전지 모듈을 도시하는 분해 사시도이다.
도 10은, 태양 전지 셀을 도시하는 단면도이다.
도 11은, 태양 전지 셀의 이면을 나타내는 저면도이다.
도 12는, 도전성 접착 필름을 도시하는 단면도이다.
도 13은, 태양 전지용 측정 장치에 의한 전류 측정을 설명하기 위한 도면이다.
도 14는, 태양 전지용 측정 장치에 의한 전압 측정을 설명하기 위한 도면이다.
도 15는, 다른 태양 전지용 측정 지그를 도시하는 사시도이다.
도 16은, 다른 태양 전지용 측정 지그의 프로브 핀의 배열을 나타내는 저면도이다.
도 17은, 다른 태양 전지용 측정 지그의 프로브 핀의 배열을 나타내는 저면도이다.
도 18은, 다른 태양 전지용 측정 지그를 도시하는 사시도이다.
도 19는, 종래의 프로브 핀을 이용한 측정 장치를 이용하여 태양 전지 셀의 전기적 특성의 측정을 행하는 상태를 도시하는 사시도이다.
도 20은, 종래의 프로브 핀을 이용한 측정 장치에 의한 측정을 설명하기 위한 도면이다.
도 21은, 종래의 프로브 핀을 이용한 측정 장치에 의해 버스 바 리스 구조의 태양 전지 셀의 전기적 특성의 측정을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명이 적용된 태양 전지용 측정 지그 및 태양 전지 셀의 출력 측정 방법에 대해, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 또한, 본 발명은, 이하의 실시 형태로만 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위 내에 있어서 다양한 변경이 가능한 것은 물론이다. 또한, 도면은 모식적인 것이며, 각 치수의 비율 등은 현실의 것과는 상이할 경우가 있다. 구체적인 치수 등은 이하의 설명을 참작하여 판단해야 할 것이다. 또한, 도면 상호간에 있어서도 서로의 치수의 관계나 비율이 상이한 부분이 포함되어 있는 것은 물론이다.
[제1 태양 전지용 측정 지그]
본 발명이 적용된 태양 전지용 측정 지그(1)는, 도 1, 도 2에 도시한 바와 같이, 태양 전지 셀(2)의 표면에 형성된 표면 전극(3)에 접촉되는 복수의 프로브 핀(4)과, 프로브 핀(4)을 보유 지지하는 홀더(5)를 구비한다. 그리고, 태양 전지용 측정 지그(1)는, 복수의 프로브 핀(4)이 배열됨으로써 전류 측정 단자(6)를 구성하고, 또한, 복수의 프로브 핀(4)이 배열됨으로써 전압 측정 단자(7)를 구성한다.
그리고, 태양 전지용 측정 지그(1)는, 전류 측정 단자(6)를 구성하는 복수의 프로브 핀(4)의 단부끼리가, 예를 들어 동선 케이블의 땜납 접속에 의해 접속됨과 함께, 전류계(8)와 접속되어 있다. 마찬가지로, 태양 전지용 측정 지그(1)는, 전압 측정 단자(7)를 구성하는 복수의 프로브 핀(4)의 단부끼리가, 예를 들어 동선 케이블의 땜납 접속에 의해 접속됨과 함께, 전압계(9)와 접속되어 있다.
각 프로브 핀(4)은, 홀더(5)에 보유 지지되는 핀 본체(4a)와, 핀 본체(4a)의 선단에 설치되어 태양 전지 셀의 표면 전극(3)에 접촉되는 접촉부(4b)를 갖는다. 핀 본체(4a)는 원기둥 형상으로 형성되고, 접촉부(4b)는, 핀 본체(4a)보다도 대직경의 원기둥 형상으로 형성되어 있다. 프로브 핀(4)은, 핀 본체(4a)가 홀더(5)에 보유 지지됨으로써, 접촉부(4b)가 홀더(5)의 하면(5b)으로부터 돌출되고, 핀 본체(4a)의 단부가 홀더(5)의 상면(5a)으로부터 돌출되어 있다. 그리고, 프로브 핀(4)은, 홀더(5)의 상면(5a)으로부터 돌출되어 있는 핀 본체(4a)의 단부끼리가 동선 케이블의 땜납 접속 등에 의해 결속됨으로써, 복수의 프로브 핀(4)이 홀더(5)의 긴 변 방향에 걸쳐서 배열되어 이루어지는 전류 측정 단자(6) 및 전압 측정 단자(7)를 구성한다.
프로브 핀(4)을 보유 지지하는 홀더(5)는, 예를 들어 유리 에폭시나 아크릴, 폴리카보네이트 등의 수지 재료를 이용하여 직사각형 판 형상으로 형성되어 있다. 홀더(5)의 상하면(5a, 5b)은, 태양 전지 셀(2)의 한 변의 길이에 상당하는 긴 변과, 프로브 핀(4)이 소정 형상으로 배열되는 폭을 갖는 짧은 변을 포함한다. 그리고, 홀더(5)는, 상하면(5a, 5b)간에 걸쳐, 복수의 프로브 핀(4)이 전류 측정 단자(6) 및 전압 측정 단자(7)를 구성하는 소정의 배열로 매립되어 있다.
[직선 형상 배열]
전류 측정 단자(6) 및 전압 측정 단자(7)는, 도 2, 도 3에 도시한 바와 같이, 홀더(5)의 하면(5b)에, 서로 병렬로 형성되어 있다. 또한, 전류 측정 단자(6) 및 전압 측정 단자(7)는 모두 홀더(5)의 하면(5b)의 긴 변 방향을 따라서 직선 형상으로 형성되어 있다. 전류 측정 단자(6) 및 전압 측정 단자(7)를 구성하는 각 프로브 핀(4)은, 접촉부(4b)가 직경 3.5㎜의 원기둥 형상을 이루고, 인접하는 접촉부(4b)와의 간극 S1이, 일반적인 핑거 전극의 간격보다도 짧은 0.1㎜로 되어 있다.
전류 측정 단자(6)는, 태양 전지 셀(2)의 표면 전극(3)과 접촉되는 접촉부(4b)의 간격 S1이 0.1㎜로 됨으로써, 예를 들어 표면 전극(3)으로서 서로 평행한 복수의 핑거 전극(3a)만이 소정 간격으로 형성되어 있는 소위 버스 바 리스 구조의 태양 전지 셀(2)에 있어서, 그 핑거 전극(3a)이 일반적인 간격(예를 들어 1.0 내지 2.0㎜)보다도 짧은 간격으로 접촉부(4b)를 배열할 수 있다. 따라서, 태양 전지용 측정 지그(1)에 의하면, 태양 전지 셀(2)에 의해 핑거 전극(3a)의 간격에 편차가 발생되어 있는 경우에도, 모든 핑거 전극(3a)의 간격에 대응할 수 있다.
이와 같이, 태양 전지용 측정 지그(1)는, 전류 측정 단자(6)와 전압 측정 단자(7)가 형성됨으로써, 1열의 프로브 전극으로 전류 측정 단자 및 전압 측정 단자를 겸하는 측정 지그에 비해, 핑거 전극(3a)에 접촉되는 프로브 핀의 수를 증가시킬 수 있고, 특히 태양 전지용 측정 지그(1)에 의하면 모든 핑거 전극(3a)에 프로브 핀(4)의 접촉부(4b)를 접촉시킬 수 있다. 또한, 전류 측정 단자(6)와 전압 측정 단자(7)가 병렬로 형성됨으로써, 홀더(5)의 상하면(5a, 5b)의 폭을 확장하는 일이 없이, 전기적 특성의 측정에 있어서 홀더(5)에 의한 쉐도우 손실을 낮게 억제하여, 출력 저하를 방지할 수 있다.
또한, 도 3에 도시한 바와 같이, 전류 측정 단자(6)와 전압 측정 단자(7)는, 서로의 프로브 핀(4)이 배열 방향으로 일부 오버랩되어 있다. 즉, 전류 측정 단자(6)와 전압 측정 단자(7)는, 서로의 프로브 핀(4)이 홀더(5)의 하면(5b)의 긴 변 방향을 따라서 평행하게 배열되고, 이 배열 방향과 직교하는 홀더(5)의 하면(5b)의 폭 방향에서 볼 때, 한쪽의 프로브 핀(4) 사이에 다른 쪽의 프로브 핀(4)의 접촉부(4b)의 중심이 위치하도록 배열됨과 함께, 서로의 접촉부(4b)와의 간격 S2가 예를 들어 0.1㎜로 근접하여 배열되어 있다.
이에 의해, 전류 측정 단자(6)와 전압 측정 단자(7)는, 서로의 프로브 핀(4)의 접촉부(4b)가 배열 방향에서 볼 때 일부 오버랩시킴으로써, 홀더(5)의 하면(5b)의 폭 방향으로 협소화하여 배열시킬 수 있다. 따라서, 홀더(5)는, 태양 전지 셀(2)의 표면에 접하는 홀더(5)의 폭이 협소화되어, 쉐도우 손실에 의한 출력 저하를 방지할 수 있다.
태양 전지용 측정 지그(1)는, 예를 들어 6인치의 태양 전지 셀의 전류 전압 특성의 측정에 이용하는 경우, 홀더(5)의 상하면(5a, 5b)의 긴 변은, 태양 전지 셀(2)의 한 변의 길이에 상당하는 156㎜로 되고, 전류 측정 단자(6)를 구성하는 프로브 핀(4)이 홀더(5)의 긴 변 방향을 따라서 직선 형상으로, 0.1㎜의 간격을 두고 43개 배열되고, 그 옆으로 평행하게 전압 측정 단자(7)를 구성하는 프로브 핀(4)이, 마찬가지로, 0.1㎜의 간격을 두고 42개 배열되어 있다.
[지그재그 배열]
또한, 태양 전지용 측정 지그(1)는, 도 4에 도시한 바와 같이, 전류 측정 단자(6) 및 전압 측정 단자(7)를 모두 홀더(5)의 하면(5b)의 긴 변 방향을 따라서 지그재그로 형성해도 된다. 전류 측정 단자(6) 및 전압 측정 단자(7)는, 각 열의 프로브 핀(4)을 지그재그로 배열시킴으로써, 각각 인접하는 프로브 핀(4)의 접촉부(4b)끼리를, 배열 방향과 직교하는 방향으로 일부 오버랩시킬 수 있다. 즉, 전류 측정 단자(6)는, 프로브 핀(4)이 홀더(5)의 하면(5b)의 긴 변 방향을 따라서 지그재그로 배열됨과 함께, 배열 방향과 직교하는 홀더(5)의 하면(5b)의 폭 방향에서 볼 때, 인접하는 프로브 핀(4)의 접촉부(4b)의 일부가 겹치도록 배열되어 있다. 전압 측정 단자(7)도, 마찬가지로 구성되어 있다. 또한 인접하는 프로브 핀(4)의 접촉부(4b)끼리의 간격 S3은, 예를 들어 0.1㎜로 근접하여 배열되어 있다.
이와 같이, 전류 측정 단자(6) 및 전압 측정 단자(7)는, 각각 인접하는 프로브 핀(4)의 접촉부(4b)를 배열 방향과 직교하는 방향으로 일부 오버랩시킴으로써, 배열 방향에 걸쳐서 간극이 없어진다. 따라서, 이 태양 전지용 측정 지그(1)에 의하면, 도 5에 도시한 바와 같이, 예를 들어 표면 전극(3)으로서 서로 평행한 복수의 핑거 전극(3a)만이 소정 간격으로 형성되어 있는 소위 버스 바 리스 구조의 태양 전지 셀(2)의 전기적 특성의 측정에 있어서, 당해 핑거 전극(3a)의 간격 여하에 의하지 않고, 전류 측정 단자(6) 및 전압 측정 단자(7)를 모든 핑거 전극(3a)에 접촉시킬 수 있다.
또한, 전류 측정 단자(6) 및 전압 측정 단자(7)는, 각각 인접하는 프로브 핀(4)의 접촉부(4b)와의 오버랩 폭 W를 조정함으로써, 태양 전지 셀(2)의 표면에 접하는 홀더(5)의 폭을 협소화하여, 쉐도우 손실에 의한 출력 저하를 방지할 수 있다. 즉, 프로브 핀(4)이 지그재그로 배열된 구성에 있어서, 배열 방향과 직교하는 방향으로 오버랩시키는 폭을 증가시키기 위해서는, 인접하는 프로브 핀(4)을 홀더(5)의 상하면(5a, 5b)의 폭 방향으로 이동하고, 또한 배열 방향으로 근접시키는 것이 필요해진다.
그러나, 프로브 핀(4)을 홀더(5)의 상하면(5a, 5b)의 폭 방향으로 이동하면, 그만큼 홀더(5)의 폭이 넓어져, 그 결과 홀더(5)가 태양 전지 셀(2)의 표면을 덮는 면적이 증가하여 쉐도우 손실에 의한 출력 저하를 초래한다.
한편, 전류 측정 단자(6) 및 전압 측정 단자(7)는, 각각 인접하는 프로브 핀(4)의 접촉부(4b)와 배열 방향과 직교하는 방향으로 일부라도 오버랩되어 있으면, 모든 핑거 전극(3a)의 간격에 대응할 수 있다.
따라서, 전류 측정 단자(6) 및 전압 측정 단자(7)는, 각각 인접하는 프로브 핀(4)의 접촉부(4b)와의 오버랩 폭 W를 소정 폭 이하, 예를 들어 0.1㎜ 이하로 함으로써, 모든 핑거 전극(3a)의 간격에 대응하여 접촉부(4b)를 접촉 가능하게 함과 함께, 홀더(5)의 폭을 협소화하여 쉐도우 손실에 의한 출력 저하를 방지할 수 있다.
태양 전지용 측정 지그(1)는, 예를 들어 6인치의 태양 전지 셀의 전류 전압 특성의 측정에 이용하는 경우, 홀더(5)의 상하면(5a, 5b)의 긴 변은, 태양 전지 셀(2)의 한 변의 길이에 상당하는 156㎜로 되고, 전류 측정 단자(6)를 구성하는 프로브 핀(4)이 홀더(5)의 긴 변 방향을 따라서 지그재그 형상으로, 0.1㎜의 간격을 둠과 함께 배열 방향과 직교하는 방향으로 0.1㎜의 오버랩 폭 W를 설정하여 45개 배열되고, 그 옆으로 평행하게 전압 측정 단자(7)를 구성하는 프로브 핀(4)이, 마찬가지로, 0.1㎜의 간격을 두고 44개 배열되어 있다.
[요동 수단]
또한, 태양 전지용 측정 지그(1)는, 도시하지 않은 실린더 지그를 홀더(5)에 접속하고, 이 실린더 지그의 조작에 따라서 홀더(5)마다 상하 이동시킴으로써, 혹은 수동 등에 의해, 각 프로브 핀(4)을 태양 전지 셀(2)의 표면 전극(3)에 수직으로 누른다.
[그 외]
프로브 핀(4)의 접촉부(4b)는, 선단 형상을 원형으로 하는 것 이외에도, 도 6, 도 7에 도시한 바와 같이, 삼각 형상, 마름모 형상 등, 다양한 형상으로 해도 된다. 또한, 도 8에 도시한 바와 같이, 프로브 핀(4)의 접촉부(4b)는, 선단을 반구 형상으로 해도 된다.
[태양 전지 셀(2)]
여기서, 태양 전지용 측정 지그(1)에 의해 전기적 특성의 측정이 행해지는 태양 전지 셀(2)에 대해 설명한다. 태양 전지 셀(2)은, 버스 바 전극이 형성되지 않고, 인터 커넥터가 되는 탭 선(11)이 직접 핑거 전극(3a)과 교차하도록 접착되는 것이며, 태양 전지용 측정 지그(1)는 이러한 버스 바 리스 구조의 태양 전지 셀(2)의 측정에 적절하게 이용된다.
도 9에 도시한 바와 같이, 버스 바 리스 구조의 태양 전지 셀(2)은, 인터 커넥터로 되는 탭 선(11)에 의해 직렬 혹은 병렬로 접속됨으로써 스트링스(12)를 구성한다. 이 스트링스(12)는, 복수 배열됨으로써 매트릭스(13)를 구성하고, 이 매트릭스(13)가 밀봉 접착제의 시트(14)에 끼워져, 수광면측에 설치된 표면 커버(15) 및 이면측에 설치된 백시트(16)와 함께 일괄하여 라미네이트되고, 마지막으로, 주위에 알루미늄 등의 금속 프레임(17)이 부착됨으로써 태양 전지 모듈(18)이 형성된다.
밀봉 접착제로서는, 예를 들어 에틸렌-아세트산 비닐 공중합체 수지(EVA) 등의 투광성 밀봉재가 이용된다. 또한, 표면 커버(15)로서는, 예를 들어 유리나 투광성 플라스틱 등의 투광성의 재료가 이용된다. 또한, 백시트(16)로서는, 유리나 알루미늄박을 수지 필름에 끼워 지지한 적층체 등이 이용된다.
도 10에 도시한 바와 같이, 태양 전지 모듈(18)의 각 태양 전지 셀(2)은, 광전 변환 소자(20)를 갖는다. 광전 변환 소자(20)는, 단결정형 실리콘 광전 변환 소자, 다결정형 광전 변환 소자를 이용하는 결정 실리콘계 태양 전지나, 아몰퍼스 실리콘을 포함하는 셀과 미결정 실리콘이나 아몰퍼스 실리콘 게르마늄을 포함하는 셀을 적층시킨 광전 변환 소자를 이용한 박막 실리콘계 태양 전지 등, 각종 광전 변환 소자(20)를 이용할 수 있다.
또한, 광전 변환 소자(20)는, 수광면측에 내부에서 발생한 전기를 집전하는 핑거 전극(3a)이 형성되어 있다. 핑거 전극(3a)은, 태양 전지 셀(2)의 수광면으로 되는 표면에 Ag 페이스트가 스크린 인쇄 등에 의해 도포된 후, 소성됨으로써 형성된다. 또한, 핑거 전극(3a)은, 수광면의 전체면에 걸쳐, 예를 들어 약 50 내지 200㎛ 정도의 폭을 갖는 라인이, 소정 간격, 예를 들어 2㎜ 간격으로, 거의 평행하게 복수 형성되고, 도전성 접착 필름(23)에 의해 탭 선(11)이 모든 핑거 전극(3a)과 교차하도록 접속된다.
또한, 광전 변환 소자(20)는, 수광면과 반대의 이면측에, 알루미늄이나 은을 포함하는 이면 전극(22)이 형성되어 있다. 이면 전극(22)은, 알루미늄이나 은을 포함하는 전극이 예를 들어 스크린 인쇄나 스퍼터 등에 의해 태양 전지 셀(2)의 이면에 형성된다. 도 11에 도시한 바와 같이, 이면 전극(22)은, 후술하는 도전성 접착 필름(23)을 통해 탭 선(11)이 접속되는 탭 선 접속부(24)를 갖는다.
그리고, 태양 전지 셀(2)은, 탭 선(11)에 의해, 표면에 형성된 각 핑거 전극(3a)과, 인접하는 태양 전지 셀(2)의 이면 전극(22)이 전기적으로 접속되고, 이에 의해 직렬로 접속된 스트링스(12)를 구성한다. 탭 선(11)과 핑거 전극(3a) 및 이면 전극(22)은, 도전성 접착 필름(23)에 의해 접속된다.
탭 선(11)은, 도 10에 도시한 바와 같이, 인접하는 태양 전지 셀(2a, 2b, 2c)의 각 사이를 전기적으로 접속하는 장척 형상의 도전성 기재를 포함하고, 예를 들어 50 내지 300㎛ 두께로 후술하는 도전성 접착 필름(23)과 대략 동일한 폭의 리본 형상 구리박을 사용하고, 필요에 따라 금 도금, 은 도금, 주석 도금, 땜납 도금 등이 실시되어 있다.
[접착 필름]
도전성 접착 필름(23)은, 도 12에 도시한 바와 같이, 도전성 입자(26)가 고밀도로 함유된 열경화성의 바인더 수지층이다.
도전성 접착 필름(23)에 이용되는 도전성 입자(26)로서는, 특별히 제한되지 않고, 예를 들어 니켈, 금, 은, 구리 등의 금속 입자, 수지 입자에 금 도금 등을 실시한 것, 수지 입자에 금 도금을 실시한 입자의 최외층에 절연 피복을 실시한 것 등을 들 수 있다.
도전성 접착 필름(23)의 바인더 수지층의 조성은, 특별히 제한되지 않지만, 보다 바람직하게는, 막 형성 수지와, 액상 에폭시 수지와, 잠재성 경화제와, 실란 커플링제를 함유한다.
그리고, 도전성 접착 필름(23)은, 표면 전극용 2개 및 이면 전극용 2개가 소정의 길이로 형성되어, 태양 전지 셀(2)의 표리면의 소정 위치에 가부착된다. 이때, 도전성 접착 필름(23)은, 태양 전지 셀(2)의 표면에 거의 평행하게 복수 형성되어 있는 각 핑거 전극(3a)과 대략 직교하도록 가부착된다.
마찬가지로, 소정의 길이로 커트된 탭 선(11)이 도전성 접착 필름(23) 위에 중첩 배치된다. 그 후, 도전성 접착 필름(23)은, 탭 선(11) 위로부터 가열 본더에 의해 소정의 온도, 압력으로 소정 시간 열 가압 됨으로써, 바인더 수지가 경화됨과 함께 도전성 입자(26)가 탭 선(11)과 핑거 전극(3a) 또는 이면 전극(22)과의 사이에서 끼워 지지된다. 이에 의해, 도전성 접착 필름(23)은, 탭 선(11)을 각 전극 위에 접착시킴과 함께, 도통 접속시킬 수 있다.
또한, 상기 실시 형태에서는 도전성 접착 필름(23)을 이용하는 경우에 대해 설명했지만, 본 발명은, 필름 형상의 도전성 접착제에 한하지 않고, 페이스트 형상의 도전성 접착제나, 도전성 입자를 함유하지 않는 절연성 접착 필름이나 절연성 접착 페이스트를 사용할 수도 있다.
[측정 방법]
이어서, 태양 전지용 측정 지그(1)를 이용한 태양 전지 셀(2)의 전기적 특성의 측정 공정에 대해 설명한다.
태양 전지용 측정 지그(1)에 의한 태양 전지 셀(2)의 전기적 특성의 측정은, 광전 변환 소자(20)에 핑거 전극(3a) 및 이면 전극(22)이 형성된 단계에서 행한다. 구체적으로, 태양 전지 셀(2)은, 핑거 전극(3a)이 형성된 수광면을 상방을 향하여 재치대(30)에 재치된다. 재치대(30)는, 예를 들어 Cu판에 Au 도금이 실시됨으로써 형성되고, 이에 의해 태양 전지 셀(2)의 이면 전극(22)에 대해 도통이 취해지도록 되어 있다.
이어서, 태양 전지용 측정 지그(1)는, 도 1에 도시한 바와 같이, 전류 측정 단자(6) 및 전압 측정 단자(7)의 각 프로브 핀(4)과 모든 핑거 전극(3a)이 직교하도록 배치되고, 도시하지 않은 하중 수단에 의해 소정의 하중으로 전류 측정 단자(6) 및 전압 측정 단자(7)가 가압된다. 이때, 태양 전지용 측정 지그(1)는, 전류 측정 단자(6)와 전압 측정 단자(7)가 형성됨으로써, 각각의 프로브 핀(4)의 접촉부(4b)가 핑거 전극(3a)과 접촉한다. 따라서, 전류 측정 단자(6)는 모든 핑거 전극과 접촉 가능하게 되어, 보다 고정밀도로 전류 특성을 측정할 수 있다.
여기서, 하중 수단에 의한 전류 측정 단자(6) 및 전압 측정 단자(7)에 대한 전체 하중은, 500g 내지 3000g의 범위가 바람직하다. 전체 하중이 500g에 미치지 못하면 프로브 핀(4)의 접촉부(4b)와 핑거 전극(3a)의 접촉이 불충분해져 출력의 저하를 초래할 우려가 있고, 전체 하중이 3000g을 초과하면 프로브 핀(4)에 의해 핑거 전극(3a)이나 태양 전지 셀(2)을 파손할 우려가 있다.
태양 전지용 측정 지그(1)가 셀 표면에 접촉됨으로써, 도 13 및 도 14에 도시하는 회로 구성을 취하고, 의사 태양광을 셀 표면에 조사함으로써, 소위 4단자법에 의해 태양 전지 셀(2)의 전기적 특성의 측정을 행할 수 있다.
여기서, 태양 전지용 측정 지그(1)는, 전류 측정 단자(6)와 전압 측정 단자(7)가 병렬로 형성됨으로써, 홀더(5)의 상하면(5a, 5b)의 폭을 확장하는 일이 없어, 전기적 특성의 측정에 있어서 홀더(5)에 의한 쉐도우 손실을 낮게 억제하여, 출력 저하를 방지할 수 있다.
또한, 전류 측정 단자(6) 및 전압 측정 단자(7)의 각 열의 프로브 핀(4)을 지그재그로 배열시킨 태양 전지용 측정 지그(1)를 이용한 경우에는, 각각 인접하는 프로브 핀(4)의 접촉부(4b)끼리를, 배열 방향과 직교하는 방향으로 일부 오버랩 시킴으로써, 배열 방향에 걸쳐서 간극을 없앨 수 있다. 따라서, 핑거 전극(3a)의 간격 여하에 의하지 않고, 전류 측정 단자(6)를 모든 핑거 전극(3a)에 접촉시킬 수 있어 보다 고정밀도로 전류 특성을 측정할 수 있다.
또한, 이러한 지그재그 배열의 전류 측정 단자(6) 및 전압 측정 단자(7)를 갖는 태양 전지용 측정 지그(1)에 있어서, 각각 인접하는 프로브 핀(4)의 접촉부(4b)와의 오버랩 폭을 소정 폭 이하, 예를 들어 0.1㎜ 이하로 함으로써, 다양한 핑거 전극(3a)의 간격에 대응하여 접촉부(4b)를 접촉 가능하게 함과 함께, 홀더(5)의 폭을 협소화하여 쉐도우 손실에 의한 출력 저하를 방지할 수 있어, 보다 고정밀도의 전류 전압 특성의 측정을 행할 수 있다.
또한, 본 발명이 적용된 태양 전지용 측정 지그(1)는, 상술한 소위 버스 바 리스 구조의 태양 전지 셀(2) 외에, 핑거 전극(3a)과 직교하는 버스 바 전극이 형성된 태양 전지 셀의 전기적 특성의 측정에도 이용할 수 있다. 이 경우, 태양 전지용 측정 지그(1)는, 전류 측정 단자(6) 및 전압 측정 단자(7)를 버스 바 전극 위에 접촉시키지만, 전술한 바와 같이, 핑거 전극(3a)에 접촉시켜도 문제없이 측정 가능하다.
[실시예]
이어서, 본 발명이 적용된 태양 전지용 측정 지그(1)를 이용하여, 버스 바 리스 구조의 태양 전지 셀(2) 및 버스 바 전극이 형성된 태양 전지 셀의 각 광전 변환 효율을 측정한 실시예에 대해 설명한다.
본 실시예에 이용한 버스 바 리스 구조의 태양 전지 셀(2)은, 6인치의 단결정 실리콘 광전 변환 소자를 이용하고, 수광면측에는 핑거 전극(3a)이 2.4㎜ 간격으로 복수 형성되고, 이면측에는 Ag 전극이 전체면에 걸쳐서 형성되어 있다. 또한, 버스 바 전극이 형성된 태양 전지 셀은, 버스 바 리스 구조의 태양 전지 셀(2)의 구조 외에, 핑거 전극(3a)과 직교하는 버스 바 전극이 형성되어 있다.
실시예 1에서는, 프로브 핀(4)을 직선 형상으로 2열 배열함으로써 전류 측정 단자(6) 및 전압 측정 단자(7)를 형성한 태양 전지용 측정 지그(1)(도3 참조)를 이용하여, 버스 바 리스 구조의 태양 전지 셀(2)의 광전 변환 효율을 측정했다. 전류 측정 단자(6) 및 전압 측정 단자(7)의 각 프로브 핀(4)의 접촉부(4b)는, 인접하는 프로브 핀(4)의 접촉부(4b)와의 간극 S1을, 0.1㎜로 하여 배열되어 있다. 또한, 전류 측정 단자(6) 및 전압 측정 단자(7)에 대한 전체 하중은, 850g으로 했다.
실시예 2에서는, 프로브 핀(4)을 지그재그 형상으로 2열 배열함으로써 전류 측정 단자(6) 및 전압 측정 단자(7)를 형성한 태양 전지용 측정 지그(1)(도 4 참조)를 이용하여, 버스 바 리스 구조의 태양 전지 셀(2)의 광전 변환 효율을 측정했다. 전류 측정 단자(6) 및 전압 측정 단자(7)의 각 프로브 핀(4)의 접촉부(4b)는, 인접하는 프로브 핀(4)의 접촉부(4b)와, 배열 방향과 직교하는 방향으로 0.1㎜의 폭 W로 오버랩시켰다. 또한, 전류 측정 단자(6) 및 전압 측정 단자(7)에 대한 전체 하중은, 500g으로 했다.
실시예 3에서는, 전류 측정 단자(6) 및 전압 측정 단자(7)에 대한 전체 하중을 850g으로 한 것 이외는, 실시예 2와 동일한 구성으로 했다.
실시예 4에서는, 전류 측정 단자(6) 및 전압 측정 단자(7)에 대한 전체 하중을 2975g으로 한 것 이외는, 실시예 2와 동일한 구성으로 했다.
실시예 5에서는, 버스 바 전극이 형성된 태양 전지 셀의 해당 버스 바 전극 위에 전류 측정 단자(6) 및 전압 측정 단자(7)를 접촉시킨 것 이외는, 실시예 1과 동일한 구성으로 했다.
비교예 1은, 전류 측정 단자(6) 및 전압 측정 단자(7)에 대한 전체 하중을 400g으로 한 것 이외는, 실시예 2와 동일한 구성으로 했다.
비교예 2는, 직사각형 판 형상의 바 전극을 측정 단자에 이용한 태양 전지용 측정 지그를 이용하여, 버스 바 리스 구조의 태양 전지 셀(2)의 광전 변환 효율을 측정했다. 비교예 2에서는, 바 전극을 태양 전지 셀(2)의 모든 핑거 전극(3a)과 교차하도록 배치하여 측정을 행했다.
비교예 3은, 프로브 핀을 1열만 배열한 측정 지그를 이용하여 버스 바 리스 구조의 태양 전지 셀(2)의 광전 변환 효율을 측정했다(도 21 참조). 전류 측정 단자(6) 및 전압 측정 단자(7)에 대한 전체 하중은, 850g으로 했다.
이상의 실시예 및 비교예에 대해, 광전 변환 효율의 측정에서는, 핑거 전극(3a) 혹은 버스 바 전극 위에 전류 측정 단자(6) 및 전압 측정 단자(7)를 접촉시켜 I-V 특성을 구하고, 이것으로부터 최대 전력 Pmax를 구했다. 또한, 광전 변환 효율의 측정은, 솔라 시뮬레이터(닛신보 메카트로닉스사제, PVS1116i)를 이용하여, 조도 1000W/㎡, 온도 25℃, 스펙트럼 AM 1.5G의 조건(JIS C8913)으로 행했다. 또한, 각 실시예 및 비교예에서, 각각 5회 측정하고, 최대 전력 Pmax의 평균과, 표준 편차 Pmaxσ를 구하여, 측정 마다의 편차가 어느 정도 발생했는지를 검토했다.
광전 변환 효율의 평가 지침은 이하와 같다.
◎ : 평균 최대 전력 Pmax가 3.80(W) 이상, 표준 편차 Pmaxσ가 0.018 이하
○ : 평균 최대 전력 Pmax가 3.80(W) 미만, 표준 편차 Pmaxσ가 0.018 이하
△ : 평균 최대 전력 Pmax가 3.80(W) 미만, 표준 편차 Pmaxσ가 0.018보다 크고 0.03 이하보다 작다
× : 평균 최대 전력 Pmax가 3.80(W) 미만, 표준 편차 Pmaxσ가 0.03 이상
측정 결과를 표 1에 나타낸다.
Figure pct00001
표 1에 나타낸 바와 같이, 버스 바 리스 구조의 태양 전지 셀(2)의 전기적 특성의 측정을 행한 실시예 1 내지 4에서는, 실시예 5에 따른 버스 바 전극을 형성한 태양 전지 셀의 평균 최대 전력 Pmax와 거의 동일한 값으로 되고, 또한 표준 편차 Pmaxσ가 0.018 이하로 측정한 편차도 작으므로, 버스 바 리스 구조의 태양 전지 셀에 대해서도 전기적 특성의 측정을 정확하고 또한 안정적으로 행할 수 있는 것을 알 수 있다.
비교예 1에서는, 전류 측정 단자(6) 및 전압 측정 단자(7)에 대한 전체 하중이 400g으로 약하고, 핑거 전극(3a)과 프로브 핀(4)의 접촉부(4b)의 접촉이 불충분해짐으로써, 표준 편차 Pmaxσ가 0.036으로, 측정의 편차가 커졌다.
비교예 2에서는, 바 전극을 이용하고 있으므로, 핑거 전극(3a)의 높이의 편차나, 바 전극의 핑거 전극(3a)으로의 접촉면의 평탄도의 영향을 받아, 표준 편차 Pmaxσ가 0.019로, 측정의 편차가 약간 커졌다.
비교예 3에서는, 프로브 핀을 1열 직선 형상으로 형성하고 있으므로, 프로브 핀의 세움 설치 간격과 핑거 전극이 형성되는 간격은 일치하지 않고, 또한, 측정마다 프로브 핀과 핑거 전극의 접촉 위치의 편차도 있으므로, 프로브 핀과 핑거 전극의 접촉이 불충분해져, 정확하게 전류, 전압 측정을 할 수 없어, 또한 표준 편차 Pmaxσ가 0.348로, 측정의 편차도 커졌다.
또한, 실시예 1과, 실시예 2 내지 4를 비교하면, 프로브 핀(4)을 지그재그 형상으로 2열 배열함으로써 전류 측정 단자(6) 및 전압 측정 단자(7)를 형성한 측정 지그에서는, 프로브 핀(4)을 직선 형상으로 2열 배열함으로써 전류 측정 단자(6) 및 전압 측정 단자(7)를 형성한 측정 지그에 비해, 보다 고정밀도로 전기적 특성의 측정이 가능한 것을 알 수 있다. 이것은, 프로브 핀(4)을 지그재그 형상으로 2열 배열함으로써, 복수의 핑거 전극(3a)이 배열되는 방향, 즉 프로브 핀(4)의 배열 방향과 직교하는 방향으로 접촉부(4b)를 일부 오버랩시킬 수 있다. 이에 의해, 프로브 핀(4)은, 복수의 핑거 전극(3a)이 배열되는 방향에 걸쳐서 간극이 없어지고(도 5 참조), 핑거 전극(3a)의 간격 여하에 의하지 않고, 모든 핑거 전극(3a)에 접촉부(4b)를 접촉시킬 수 있으므로, 보다 고정밀도로 전기적 특성의 측정이 가능하게 되기 때문이다.
[제2 태양 전지용 측정 지그]
상기에서는, 각각 복수의 프로브 핀(4)이 직선 형상 혹은 지그재그 형상으로 배열함으로써 구성된 전류 측정 단자(6) 및 전압 측정 단자(7)를 갖는 태양 전지용 측정 지그(1)에 대해 설명했지만, 본 발명이 적용된 태양 전지용 측정 지그는, 이하의 구성을 구비해도 된다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 상술한 태양 전지용 측정 지그(1)와 동일한 구성에 대해서는, 동일한 부호를 부여하여 그 상세를 생략한다.
이 태양 전지용 측정 지그(40)는, 도 15에 도시한 바와 같이, 태양 전지 셀(2)의 표면에 형성된 핑거 전극(3a)에 접촉되어 태양 전지 셀(2)의 전기 특성을 측정하는 측정 단자(41)를 구성하는 복수의 프로브 핀(4)과, 프로브 핀(4)을 보유 지지하는 홀더(5)를 구비한다.
복수의 프로브 핀(4)은, 도 16에 도시한 바와 같이, 배열 방향으로 일부 오버랩하도록 지그재그 형상으로 배열됨으로써, 일렬의 측정 단자(41)를 구성한다. 프로브 핀(4)은, 홀더(5)에 의해 보유 지지되어 있다.
홀더(5)는, 도전성을 갖는 재료, 예를 들어 금속을 이용하여 직사각형 판 형상으로 형성되어 있다. 그리고, 홀더(5)는, 상하면(5a, 5b)간에 걸쳐, 복수의 프로브 핀(4)이 지그재그 형상으로 배열되고, 이에 의해 하나의 측정 단자(41)를 구성한다.
이때, 복수의 프로브 핀(4)은, 인접하는 프로브 핀(4)끼리가 배열 방향, 즉 홀더(5)의 길이 방향으로 일부 오버랩한다. 태양 전지용 측정 지그(40)는, 프로브 핀이 지그재그 형상으로 배열된 일렬의 측정 단자(41)를 구성함으로써, 태양 전지 셀(2)의 전기적 특성을 계측할 때에, 홀더(5)가 수광면 위에 만드는 그림자에 의해 출력값이 저하되는 쉐도우 손실을 저감할 수 있다.
또한, 복수의 프로브 핀(4)은, 도 17에 도시한 바와 같이, 인접하는 프로브 핀(4)끼리의 배열 방향의 간격 W를, 버스 바 리스 구조의 태양 전지 셀(2)에 있어서, 핑거 전극(3a)의 일반적인 간격(예를 들어 1.0 내지 2.0㎜)보다도 짧은 간격으로 형성함으로써, 핑거 전극(3a)의 간격에 편차가 발생되어 있는 경우라도, 모든 핑거 전극(3a)의 간격에 대응할 수 있다.
또한, 복수의 프로브 핀(4)은, 도 16에 도시한 바와 같이, 인접하는 프로브 핀(4)끼리를, 배열 방향 즉 홀더(5)의 길이 방향과 직교하는 폭 방향으로 일부 오버랩시켜도 된다. 태양 전지용 측정 지그(40)는, 인접하는 프로브 핀(4)을 배열 방향과 직교하는 방향으로 일부 오버랩시킴으로써, 배열 방향에 걸쳐서 간극이 없어진다. 따라서, 이 태양 전지용 측정 지그(40)에 의하면, 버스 바 리스 구조의 태양 전지 셀(2)의 전기적 특성의 측정에 있어서, 상기 핑거 전극(3a)의 간격 여하에 의하지 않고, 프로브 핀(4)을 모든 핑거 전극(3a)에 접촉시킬 수 있다.
또한, 홀더(5)는, 길이 방향의 일단부에 있어서, 각각 도시하지 않은 I-V 계측 장치에 접속되어 있는 전류 계측 단자(42) 및 전압 계측 단자(43)가 접속되어 있다. 이에 의해, 태양 전지용 측정 지그(40)는, 프로브 핀(4) 및 홀더(5)가 하나의 측정 단자를 구성하고, 전류 계측 단자(42) 및 전압 계측 단자(43)를 통해 접속된 I-V 계측 장치에 의해 I-V 특성(전류, 전압값), Isc(단락 전류), Voc(개방 전압), Pm(최대 출력), Ipm(최대 출력 동작 전류), Vpm(최대 출력 동작 전압), Eff(변환 효율), FF(곡선 인자), MTemp(측정 온도) 등을 측정할 수 있다.
[예시 치수]
태양 전지용 측정 지그(40)는, 도 16 및 도 18에 도시한 바와 같이, 예를 들어 6인치의 태양 전지 셀(2)의 전류 전압 특성의 측정에 이용하는 경우, 홀더(5)의 상하면(5a, 5b)의 긴 변은, 태양 전지 셀(2)의 한 변의 길이에 상당하는 156㎜로 되고, 접촉부(4b)의 직경을 1.5㎜로 한 프로브 핀(4)이 홀더(5)의 긴 변 방향을 따라서 지그재그 형상으로 111개 배열되어 있다. 그리고, 태양 전지용 측정 지그(40)는, 인접하는 프로브 핀(4)끼리의 간격 S3 및 인접하는 프로브 핀(4)끼리의 배열 방향과 직교하는 방향에 대한 오버랩 폭 W를, 각각 0.1㎜로 하면, 홀더의 폭을 2.5㎜로 협소화할 수 있다.
또한, 태양 전지용 측정 지그(40)는, 상기 태양 전지용 측정 지그(1)와 마찬가지로, 버스 바 리스 구조의 태양 전지 셀(2) 외에, 버스 바 전극이 형성된 태양 전지 셀의 전류 전압 측정에도 이용할 수 있다. 또한, 태양 전지용 측정 지그(40)는, 상기 태양 전지용 측정 지그(1)와 마찬가지로, 하중 수단에 의해, 측정 단자(41)에 대한 전체 하중이 430 내지 3000g 미만으로 하중을 가하는 것이 바람직하다.
또한, 태양 전지용 측정 지그(40)에 있어서도, 상기 태양 전지용 측정 지그(1)와 마찬가지로, 각 프로브 핀(4)을 태양 전지 셀(2)의 표면 전극(3)에 수직으로 누르는 요동 수단을 구비해도 된다. 또한, 프로브 핀(4)의 접촉부(4b)는, 선단 형상을 원형으로 하는 것 이외에도, 삼각 형상, 마름모 형상 등(도 6, 도 7), 다양한 형상으로 해도 된다. 또한, 프로브 핀(4)의 접촉부(4b)는, 선단을 반구 형상으로 해도 된다(도 8).
이어서, 본 발명의 실시예 2에 대해 설명한다. 실시예 2에서는, 태양 전지용 측정 지그(40)를 이용하여, 버스 바 리스 구조의 태양 전지 셀(2) 및 버스 바 전극이 형성된 태양 전지 셀의 각 광전 변환 효율을 측정했다.
본 실시예에 이용한 버스 바 리스 구조의 태양 전지 셀(2)은, 6인치의 단결정 실리콘 광전 변환 소자를 이용하여, 수광면측에는 핑거 전극(3a)이 2.4㎜ 간격으로 복수 형성되고, 이면측에는 Ag 전극이 전체면에 걸쳐서 형성되어 있다. 또한, 버스 바 전극이 형성된 태양 전지 셀은, 버스 바 리스 구조의 태양 전지 셀(2)의 구조 외에, 핑거 전극(3a)과 직교하는 버스 바 전극이 형성되어 있다.
실시예 6에서는, 태양 전지용 측정 지그(40)를 이용하여, 버스 바 리스 구조의 태양 전지 셀(2)의 광전 변환 효율을 측정했다. 측정 단자를 구성하는 각 프로브 핀(4)의 접촉부(4b)는, 인접하는 프로브 핀(4)의 접촉부(4b)와의 간극 S3을, 0.1㎜로 하여 배열되고, 또한, 인접하는 프로브 핀(4)의 접촉부(4b)와, 배열 방향과 직교하는 방향으로 0.1㎜의 폭 W로 오버랩시켰다. 또한, 태양 전지용 측정 지그(40)에 대한 전체 하중은, 710g으로 했다.
실시예 7에서는, 태양 전지용 측정 지그(40)에 대한 전체 하중을, 2240g으로 한 것 이외는, 실시예 6과 동일한 조건으로 했다.
실시예 8에서는, 버스 바 전극이 형성된 태양 전지 셀의 해당 버스 바 전극 위에 프로브 핀(4)을 접촉시킨 것 이외는, 실시예 6과 동일한 조건으로 했다.
실시예 9에서는, 태양 전지용 측정 지그(40)에 대한 전체 하중을, 430g으로 한 것 이외는, 실시예 6과 동일한 조건으로 했다.
이상의 실시예 및 비교예에 대해, 광전 변환 효율의 측정에서는, 핑거 전극(3a) 혹은 버스 바 전극 위에 프로브 핀(4)을 접촉시켜 I-V 특성을 구하고, 이것으로부터 최대 전력 Pmax를 구했다. 또한, 광전 변환 효율의 측정은, 솔라 시뮬레이터(닛신보 메카트로닉스사제, PVS1116i)를 이용하여, 조도 1000W/㎡, 온도 25℃, 스펙트럼 AM 1.5G의 조건(JIS C8913)으로 행했다. 또한, 각 실시예 및 비교예에서, 각각 5회 측정하고, 최대 전력 Pmax의 평균과, FF(곡선 인자)를 구했다.
광전 변환 효율의 평가 지침은 이하와 같다.
◎ : 평균 최대 전력 Pmax가 3.85(W) 이상, FF가 0.77 이상
○ : 평균 최대 전력 Pmax가 3.80(W) 이상, FF가 0.77 이상
△ : 평균 최대 전력 Pmax가 3.80(W) 미만
측정 결과를 표 2에 나타낸다.
Figure pct00002
표 2에 나타낸 바와 같이, 버스 바 리스 구조의 태양 전지 셀(2)의 전기적 특성의 측정을 행한 실시예 6, 7, 9에서는, 실시예 8에 따른 버스 바 전극을 형성한 태양 전지 셀의 평균 최대 전력 Pmax 및 FF(곡선 인자)와 거의 동일한 값으로 되어, 버스 바 리스 구조의 태양 전지 셀에 대해서도 전기적 특성의 측정을 정확하고 또한 안정적으로 행할 수 있는 것을 알 수 있다.
또한, 실시예 6, 7, 9를 비교하면, 프로브 핀(4)에 대한 전체 하중이 클수록, 평균 최대 전력 Pmax가 실시예 8과 근사하므로, 보다 고정밀도로 전기적 특성의 측정이 가능한 것을 알 수 있다.
1 : 태양 전지용 측정 지그
2 : 태양 전지 셀
3 : 표면 전극
3a : 핑거 전극
4 : 프로브 핀
4a : 핀 본체
4b : 접촉부
5 : 홀더
6 : 전류 측정 단자
7 : 전압 측정 단자
8 : 전류계
9 : 전압계
11 : 탭 선
12 : 스트링스
13 : 매트릭스
14 : 시트
15 : 표면 커버
16 : 백시트
17 : 금속 프레임
18 : 태양 전지 모듈
20 : 광전 변환 소자
22 : 이면 전극
23 : 도전성 접착 필름
24 : 탭 선 접속부
26 : 도전성 입자
40 : 태양 전지용 측정 지그
42 : 전류 계측 단자
43 : 전압 계측 단자

Claims (20)

  1. 태양 전지 셀의 표면에 형성된 선 형상 전극에 접촉되는 복수의 프로브 핀과,
    상기 프로브 핀을 보유 지지하는 홀더를 구비하고,
    복수의 상기 프로브 핀이 배열되어 이루어지고, 상기 선 형상 전극 상에 배치됨으로써 상기 태양 전지 셀의 전류 특성을 측정하는 전류 측정 단자와,
    복수의 상기 프로브 핀이 배열되어 이루어지고, 상기 선 형상 전극 상에 배치됨으로써 상기 태양 전지 셀의 전압 특성을 측정하는 전압 측정 단자를 갖고,
    상기 전류 측정 단자와 상기 전압 측정 단자가 병렬하여 형성되어 있는 태양 전지용 측정 지그.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전류 측정 단자와 상기 전압 측정 단자는, 상기 프로브 핀이 직선 형상으로 배열되어 있는 태양 전지용 측정 지그.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 전류 측정 단자와 상기 전압 측정 단자는, 상기 프로브 핀이 상기 배열 방향으로 일부 오버랩되어 있는 태양 전지용 측정 지그.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전류 측정 단자와 상기 전압 측정 단자는, 상기 프로브 핀이 지그재그로 배열되어 있는 태양 전지용 측정 지그.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 전류 측정 단자와 상기 전압 측정 단자는, 각각 인접하는 상기 프로브 핀끼리가, 배열 방향과 직교하는 방향으로 일부 오버랩되어 있는 태양 전지용 측정 지그.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 오버랩되는 폭이 최대 0.1㎜인 태양 전지용 측정 지그.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프로브 핀을 길이 방향으로 요동(搖動)시키는 요동 수단을 구비하는 태양 전지용 측정 지그.
  8. 태양 전지 셀의 표면에 형성된 선 형상 전극에 접촉되는 복수의 프로브 핀과, 상기 프로브 핀을 보유 지지하는 홀더를 구비하는 태양 전지용 측정 지그를 이용하고,
    복수의 상기 프로브 핀이 배열되어 이루어지고 상기 태양 전지 셀의 전류 특성을 측정하는 전류 측정 단자와, 복수의 상기 프로브 핀이 배열되어 이루어지고 상기 전류 측정 단자와 병렬하여 형성된 상기 태양 전지 셀의 전압 특성을 측정하는 전압 측정 단자를, 상기 선 형상 전극 상에 배치하고,
    상기 태양 전지 셀의 표면에 광을 조사하면서, 전기적 특성을 측정하는 태양 전지 셀의 출력 측정 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 태양 전지 셀은, 버스 바 리스 구조인 태양 전지 셀의 출력 측정 방법.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    하중 수단에 의해, 상기 전류 측정 단자 및 상기 전압 측정 단자에 대한 전체 하중이 430∼3000g 미만으로 하중을 가하는 태양 전지 셀의 출력 측정 방법.
  11. 태양 전지 셀의 표면에 형성된 선 형상 전극에 접촉되어 상기 태양 전지 셀의 전기 특성을 측정하는 측정 단자를 구성하는 복수의 프로브 핀과,
    상기 프로브 핀을 보유 지지하는 홀더를 구비하고,
    복수의 상기 프로브 핀이 상기 홀더의 길이 방향에 걸쳐 배열되고,
    인접하는 상기 프로브 핀끼리가, 배열 방향으로 일부 오버랩되어 있는 태양 전지용 측정 지그.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 프로브 핀은, 지그재그 형상으로 배열된 하나의 측정 단자를 구성하고,
    상기 홀더는 도전성을 갖고, 계측 장치와 접속된 전류 계측 단자 및 전압 계측 단자가 접속되어 있는 태양 전지용 측정 지그.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 프로브 핀은, 각각 직선 형상으로 배열되어, 서로 병렬하는 전류 측정 단자 및 전압 측정 단자를 구성하고,
    상기 홀더는 절연성을 갖고,
    상기 전류 측정 단자를 구성하는 각 상기 프로브 핀이 연결됨과 함께, 상기 전압 측정 단자를 구성하는 각 상기 프로브 핀이 연결되는 태양 전지용 측정 지그.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 프로브 핀은, 각각 지그재그 형상으로 배열되어, 서로 병렬하는 전류 측정 단자 및 전압 측정 단자를 구성하고,
    상기 홀더는 절연성을 갖고,
    상기 전류 측정 단자를 구성하는 각 상기 프로브 핀이 연결됨과 함께, 상기 전압 측정 단자를 구성하는 각 상기 프로브 핀이 연결되는 태양 전지용 측정 지그.
  15. 제11항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 측정 단자는, 인접하는 상기 프로브 핀끼리가, 배열 방향과 직교하는 방향으로 일부 오버랩되어 있는 태양 전지용 측정 지그.
  16. 제11항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 오버랩되는 폭이 최대 0.1㎜인 태양 전지용 측정 지그.
  17. 제11항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프로브 핀을 길이 방향으로 요동시키는 요동 수단을 구비하는 태양 전지용 측정 지그.
  18. 태양 전지 셀의 표면에 형성된 선 형상 전극에 접촉되어 상기 태양 전지 셀의 전기 특성을 측정하는 측정 단자를 구성하는 복수의 프로브 핀과, 상기 프로브 핀을 보유 지지하는 홀더를 구비하고, 복수의 상기 프로브 핀이 상기 홀더의 길이 방향에 걸쳐 배열되고, 인접하는 상기 프로브 핀끼리가, 배열 방향으로 일부 오버랩되어 있는 태양 전지용 측정 지그를 이용하고,
    상기 측정 단자를 구성하는 상기 프로브 핀을 상기 선 형상 전극 상에 배치하고,
    상기 태양 전지 셀의 표면에 광을 조사하면서, 전기적 특성을 측정하는 태양 전지 셀의 출력 측정 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 태양 전지 셀은, 버스 바 리스 구조인 태양 전지 셀의 출력 측정 방법.
  20. 제18항 또는 제19항에 있어서,
    하중 수단에 의해, 상기 측정 단자에 대한 전체 하중이 430∼3000g 미만으로 하중을 가하는 태양 전지 셀의 출력 측정 방법.
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