KR20140080897A - 태양전지 모듈 및 이의 제조방법 - Google Patents

태양전지 모듈 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

실시예에 따른 태양전지 모듈은, 다수 개의 태양전지들이 배치되는 중앙 영역 및 상기 중앙 영역을 둘러싸는 외곽 영역이 정의되는 기판; 상기 태양전지들에 접속되는 버스 바를 포함하고, 상기 버스 바는, 상기 중앙 영역에 배치되는 버스 바 및 상기 외곽 영역에 배치되는 버스 바를 포함한다.
실시예에 따른 태양전지 모듈의 제조방법은, 중앙 영역 및 상기 중앙 영역을 둘러싸는 외곽 영역이 정의되는 기판을 준비하는 단계; 상기 중앙 영역에 윈도우층, 광 흡수층, 이면전극층을 순차적으로 배치하여 태양전지 셀들을 형성하는 단계; 및 상기 태양전지 셀들과 연결되는 버스 바를 형성하는 단계를 포함하고, 상기 버스 바는 상기 중앙 영역에 배치되는 버스 바 및 상기 외곽 영역에 배치되는 버스 바를 포함한다.

Description

태양전지 모듈 및 이의 제조방법{SOLAR CELL MODULE AND METHOD OF FABIRCATING THE SAME}
실시예는 태양전지 모듈 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
광전 변환 효과를 이용하여 빛에너지를 전기 에너지로 변환하는 태양광 발전 모듈은 지구 환경의 보전에 기여하는 무공해 에너지를 얻는 수단으로 널리 사용되고 있다.
태양 전지의 광전 변환 효율이 개선됨에 따라, 태양광 발전 모듈을 구비한 많은 태양광 발전 시스템이 주거 용도로까지 설치되기에 이르렀다.
일광으로부터 전력을 발생시키는 태양 전지를 구비하는 태양광 발전 모듈로부터 발생된 전력을 외부로 출력시키기 위해, 양 전극 및 음 전극의 기능을 하는 전도체들이 태양광 발전 모듈에 배치되며, 전류를 외부로 출력시키기 위한 케이블이 연결되는 접속 부재들로서, 전도체들의 단부들이 광기전성 모듈의 외부로 꺼내어진다.
한편, 태양전지셀을 연결하는 버스 바가 배치되는데, 이러한 버스 바로 인해 태양전지가 발전하지 않는 데드 존이 증가하고, 이에 따라 태양전지 효율이 감소한다는 문제가 있다.
실시예는 고효율의 태양전지 모듈 및 이의 제조방법을 제공하고자 한다.
실시예에 따른 태양전지 모듈은, 다수 개의 태양전지들이 배치되는 중앙 영역 및 상기 중앙 영역을 둘러싸는 외곽 영역이 정의되는 기판; 상기 태양전지들에 접속되는 버스 바를 포함하고, 상기 버스 바는, 상기 중앙 영역에 배치되는 버스 바 및 상기 외곽 영역에 배치되는 버스 바를 포함한다.
실시예에 따른 태양전지 모듈의 제조방법은, 중앙 영역 및 상기 중앙 영역을 둘러싸는 외곽 영역이 정의되는 기판을 준비하는 단계; 상기 중앙 영역에 윈도우층, 광 흡수층, 이면전극층을 순차적으로 배치하여 태양전지 셀들을 형성하는 단계; 및 상기 태양전지 셀들과 연결되는 버스 바를 형성하는 단계를 포함하고, 상기 버스 바는 상기 중앙 영역에 배치되는 버스 바 및 상기 외곽 영역에 배치되는 버스 바를 포함한다.
실시예에 따른 태양전지 모듈은 기판의 중앙 영역에 배치되는 버스 바 및 외곽 영역에 배치되는 버스 바를 포함하고, 이러한 버스 바는 종래의 버스 바와 같이 꺾어지는 절곡부 없이 형성할 수 있어 공정을 단순화할 수 있다. 또한, 상기 절곡부로 인해 라미네이션 공정 시 발생할 수 있는 버블 등을 제거할 수 있어 불량률을 줄일 수 있다. 따라서, 태양전지 모듈의 신뢰성을 향상할 수 있다.
또한, 버스 바의 사용량을 줄임으로써, 단가를 감소할 수 있다.
또한, 태양전지 모듈의 효율에 기여하지 않는 데드 존을 줄일 수 있어, 효율에 기여하는 활성 영역의 면적을 증가시킬 수 있고, 이에 따라 전류량이 증가하여 태양전지 모듈의 효율(출력)이 증가할 수 있다.
실시예에 따른 태양전지 모듈의 제조방법은, 상술한 효과를 가지는 태양전지 모듈을 제조할 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 태양전지 모듈의 평면도이다.
도 2는 도 1의 A-A’를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다.
도 3은 도 2의 B-B'를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다.
도 4는 비교예 1에 따른 태양전지 모듈의 평면도이다.
도 5는 비교예 2에 따른 태양전지 모듈의 평면도이다.
실시예들의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 “상/위(on)”에 또는 “하/아래(under)”에 형성된다는 기재는, 직접(directly) 또는 다른 층을 개재하여 형성되는 것을 모두 포함한다. 각 층의 상/위 또는 하/아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
도면에서 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들의 두께나 크기는 설명의 명확성 및 편의를 위하여 변형될 수 있으므로, 실제 크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
이하, 도 1 내지도 5를 참조하여, 실시예에 따른 태양전지 모듈을 상세하게 설명한다. 도 1은 실시예에 따른 태양전지 모듈의 평면도이다. 도 2는 도 1의 A-A’를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다. 도 3은 도 2의 B-B”를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다. 도 4는 비교예 1에 따른 태양전지 모듈의 평면도이다. 도 5는 비교예 2에 따른 태양전지 모듈의 평면도이다.
실시예예 따른 태양전지 모듈은, 지지기판(100) 상에 배치되는 태양전지 셀들(20) 및 상기 태양전지 셀들(20)과 연결되는 버스 바(31, 32, 33, 34)를 포함할 수 있다.
상기 지지기판(100)은 중앙 영역(CA) 및 외곽 영역(EA)이 정의된다. 상기 중앙 영역(CA)은 상기 태양전지 셀들(20)이 배치되는 영역이다. 상기 외곽 영역(EA)은 상기 중앙 영역(CA)을 둘러싸는 영역이다. 따라서, 상기 외곽 영역(EA)은 상기 태양전지 셀들(20)이 배치되지 않는 영역이다.
상기 태양전지 셀들(20)은 상기 지지기판(100)에 직접 접촉하며 배치될 수 있다.
상기 태양전지 셀들(20)은 상기 지지기판(100) 상에 형성되는 복수개의 태양전지 셀들(C1, C2, C3..)을 포함한다. 상기 복수개의 태양전지 셀들(C1, C2, C3…Cn-1, Cn)은 상기 지지기판(100)상에 직접 접촉하여 배치될 수 있다.
상기 복수개의 태양전지 셀들(C1, C2, C3…Cn-1, Cn)은 서로 전기적으로 연결되어 있다. 상기 복수개의 태양전지 셀들(C1, C2, C3…Cn-1, Cn)은 각각 직렬로 연결될 수 있다. 즉, 상기 태양전지 셀들(20)은 서로 직렬로 연결되어 있는 복수개의 태양전지 셀들(C1, C2, C3…Cn-1, Cn)을 포함한다. 예를 들어, 상기 제1셀(C1)에 형성된 상기 이면전극층(600)은 상기 제2셀(C2)에 형성된 광 흡수층(300)과 접속배선(700)에 의해 전기적으로 연결된다. 즉, 상기 제1셀(C1) 및 상기 제2셀(C2)은 서로 직렬로 연결된다. 상기와 같은 구성에 의하여 상기 제1셀(C1) 내지 상기 제4셀(C4)은 직렬로 연결될 수 있다.
상기 태양전지 셀들(20)은 상기 지지기판(100) 상에 배치되는 윈도우층(200), 상기 윈도우층(200) 상에 광 흡수층(300), 상기 광 흡수층 상에 버퍼층(400), 상기 버퍼층 상에 고저항 버퍼층(500), 상기 고저항 버퍼층 상에 이면전극층(600)을 포함한다. 예를 들어, 상기 태양전지 셀들(20)은 상기 지지기판(100) 상에, 상기 윈도우층(200), 상기 광 흡수층(300), 상기 버퍼층(400), 상기 고저항 버퍼층(500), 상기 이면전극층(600)이 순처적으로 서로 직접 접촉하며 배치된 것을 포함할 수 있다.
상기 지지기판(100)은 유리기판, 플라스틱기판 또는 금속기판일 수 있다. 더 자세하게, 상기 지지기판(100)은 소다 라임 글래스(soda lime glass) 기판일 수 있다. 상기 지지기판(100)은 투명할 수 있다. 상기 지지기판(100)은 리지드하거나 플렉서블할 수 있다.
상기 윈도우층(200)은 상기 지지기판(100) 상에 배치된다. 즉, 상기 윈도우층(200)은 상기 지지기판(100) 상에 직접 접촉하여 배치될 수 있다.
상기 윈도우층(200)은 투명한 도전층이다. 예를 들어, 상기 윈도우층(200)은 상기 지지기판(100) 상에 투명한 도전물질을 적층하여 형성될 수 있다.
상기 윈도우층(200)은 상기 광 흡수층(300)과 pn접합을 형성하는 윈도우(window)층으로서, 태양전지 전면의 투명전극의 기능을 한다. 즉, 상기 윈도우층(200)은 투명하며, 도전층이다. 또한, 상기 윈도우층(200)의 저항은 상기 이면전극층(600)의 저항보다 높을 수 있다.
상기 윈도우층(200)은 산화물을 포함한다. 예를 들어, 상기 윈도우층(200)으로 사용되는 물질의 예로서는 알루미늄 도핑된 징크 옥사이드(Al doped zinc oxide;AZO) 또는 갈륨 도핑된 징크 옥사이드(Ga doped zinc oxide;GZO) 등을 들 수 있다.
상기 광 흡수층(300)은 상기 윈도우층(200) 상에 배치된다. 상기 광 흡수층(500)은 외부의 광을 입사받아, 전기 에너지로 변환시킨다. 상기 광 흡수층(500)은 광전효과에 의해서 광 기전력을 생성한다. 상기 광 흡수층(500)은 Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ계 화합물을 포함한다. 더 자세하게, 상기 광 흡수층(500)은 구리-인듐-갈륨-셀레나이드계(Cu(In, Ga)Se2, CIGS계) 화합물을 포함한다.
이와는 다르게, 상기 광 흡수층(500) 은 구리-인듐-셀레나이드계(CuInSe2, CIS계) 화합물 또는 구리-갈륨-셀레나이드계(CuGaSe2, CIS계) 화합물을 포함할 수 있다.
상기 버퍼층(400)은 상기 광 흡수층(300) 상에 배치된다. 상기 버퍼층(400)은 황화 카드뮴(CdS)를 포함한다. 이때, 상기 버퍼층(400)은 n형 반도체 층이고, 상기 광 흡수층(300)은 p형 반도체 층이다. 따라서, 상기 광 흡수층(300) 및 버퍼층(400)은 pn 접합을 형성한다.
상기 버퍼층(400)은 상기 광 흡수층(300)과 이후 형성될 이면전극층(600) 사이에 배치된다. 즉, 상기 광 흡수층(300)과 상기 이면전극층(600)은 격자상수와 에너지 밴드갭의 차이가 크기 때문에, 밴드갭이 두 물질의 중간에 위치하는 상기 버퍼층(400)을 삽입하여 양호한 접합을 형성할 수 있다.
상기 고저항 버퍼층(500)은 상기 버퍼층(400) 상에 배치된다. 상기 고저항 버퍼층(500)은 불순물이 도핑되지 않은 징크 옥사이드(i-ZnO)를 포함한다. 상기 고저항 버퍼층(500)의 에너지 밴드갭은 약 3.1 eV 내지 3.3 eV 이다.
이어서, 상기 이면전극층(600)은 상기 고저항 버퍼층(500) 상에 배치된다. 예를 들어, 상기 이면전극층(600)은 상기 고저항 버퍼층(500) 상에 도전물질을 적층하여 형성될 수 있다. 상기 도전물질을 상기 고저항 버퍼층(500) 상에 적층시킬 때, 상기 도전물질이 상기 제2 관통홈들(TH2)의 내부에도 삽입되어, 상기 접속배선(700)을 형성할 수 있다. 상기 접속배선(700)은 상기 윈도우층(200)과 상기 이면전극층(600)을 전기적으로 연결할 수 있다. 즉, 상기 이면전극층(600)과 상기 접속배선(700)은 동일한 물질로 형성될 수 있다.
상기 이면전극층(600)은 도전층이다. 예를 들어, 상기 이면전극층(600)은 몰리브덴(Mo)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 이면전극층(600)은 두 개 이상의 층들을 포함할 수 있다. 이때, 각각의 층들은 같은 금속으로 형성되거나, 서로 다른 금속으로 형성될 수 있다.
한편, 상기 지지기판(100) 상에 버스 바(31, 32, 33, 34)가 배치된다. 구체적으로, 상기 윈도우층(200) 상에 상기 버스 바(31, 32, 33, 34)가 배치될 수 있다. 상기 버스 바(31, 32, 33, 34)는 상기 태양전지들(20)과 전기적으로 연결된다.
상기 버스 바(31, 32, 33, 34)는 도전체이며, 상기 버스 바(31, 32, 33, 34)로 사용되는 물질의 예로서는 구리 등을 들 수 있다.
상기 버스 바(31, 32, 33, 34)는 제1 버스 바(31), 제2 버스 바(32), 제3 버스 바(33) 및 제4 버스 바(34)를 포함한다.
상기 제1 버스 바(31) 및 상기 제2 버스 바(32)는 상기 중앙 영역(CA)에 배치된다. 상기 제1 버스 바(31) 및 상기 제2 버스 바(32)는 상기 태양전지들(20) 사이에 배치된다. 상기 제1 버스 바(31) 및 상기 제2 버스 바(32)는 상기 중앙 영역(CA)에서 상기 태양전지들(20)의 길이 방향으로 연장된다.
한편, 상기 중앙 영역(CA)에는 상기 제1 버스 바(31) 및 상기 제2 버스 바(32)가 관통하는 관통홀(41, 42)을 더 포함한다. 상기 관통홀(41, 42)은 상기 제1 버스 바(31) 및 상기 제2 버스 바(32)의 끝단에 배치될 수 있다. 상기 제1 버스 바(31) 및 상기 제2 버스 바(32)는 상기 관통홀(41, 42)을 관통하여 상기 지지기판(100)의 하면에 위치하는 접속 부재(도시하지 않음, 이하 동일)와 연결될 수 있다. 상기 접속 부재는 정션박스(junction box)일 수 있다.
실시예예서는 상기 관통홀(41, 42)에 의한 데드 존이 발생하지 않는다.
상기 제3 버스 바(33) 및 상기 제4 버스 바(34)는 상기 외곽 영역(EA)에 배치된다. 상기 제3 버스 바(33) 및 상기 제4 버스 바(34)는 상기 태양전지들(20)의 최외곽에 배치된다. 상기 제3 버스 바(33) 및 상기 제4 버스 바(34)는 상기 지지기판(100)의 하단에 배치된다. 상기 제3 버스 바(33) 및 상기 제4 버스 바(34)는 상기 제1 버스 바(31) 및 상기 제2 버스 바(32)보다 짧게 구비된다. 따라서, 상기 제1 버스 바(31) 및 상기 제2 버스 바(32)는 상기 제3 버스 바(33) 및 상기 제4 버스 바(34) 사이에 배치될 수 있다.
상기 제3 버스 바(33) 및 상기 제4 버스 바(34)는 상기 태양전지들(20)에서 생성되는 전자의 이동을 원활하게 해줄 수 있다.
상기 버스 바는 종래의 버스 바와 같이 꺾어지는 절곡부 없이 형성되므로 공정을 단순화할 수 있다. 또한, 상기 절곡부로 인해 라미네이션 공정 시 발생할 수 있는 버블 등을 제거할 수 있어 불량률을 줄일 수 있다. 따라서, 태양전지 모듈의 신뢰성을 향상할 수 있다.
또한, 버스 바의 사용량을 줄임으로써, 단가를 감소할 수 있다. 구체적으로, 1000 mm X 1000 mm 크기의 기판을 기준으로, 버스 바의 사용량이 약 33 % 감소할 수 있다.
또한, 태양전지 모듈의 효율에 기여하지 않는 데드 존을 줄일 수 있어, 효율에 기여하는 활성 영역의 면적을 증가시킬 수 있고, 이에 따라 전류량이 증가하여 태양전지 모듈의 효율(출력)이 증가할 수 있다.
이하, 실시예, 비교예 1 및 비교예를 통해 효율을 비교하고자 한다.
실시예
도 1에 도시한 바와 같이, 기판(100)의 중앙 영역(CA) 제1 버스 바(31) 및 제2 버스 바(32), 외곽 영역(EA)에 제3 버스 바(33) 및 제4 버스 바(34)가 형성된다.
비교예 1
도 4에 도시한 바와 같이, 기판(101)의 외곽 영역에 버스 바(35)들이 형성되고, 홀리스(holeless) 구조로써, 상기 버스 바(35)들이 기판(101)의 끝단으로 연장된다.
비교예 2
도 5에 도시한 바와 같이, 기판(102)의 외곽 영역에 버스 바(36)들이 형성되고, 상기 버스 바(36)가 절곡되어 관통홀(43)을 통과한다.
다음 표 1은 실시예, 비교예1 및 비교예 2에서의 기판 크기, 관통홀의 크기, 태양전지 셀의 양, 개구경의 크기, 전압, 전류 및 출력을 비교한다.
실시예 비교예 1 비교예 2
기판 크기
(glass size)		 Width 1000 mm 1000 mm 1000 mm
Height 1000 mm 1000 mm 1000 mm
관통홀 크기
(Hole size)		 Height 5 mm 5 mm 5 mm
태양전지 셀 양
(cell quantity)		 195.0 195.0 195.0
개구경(aperture) 크기 Width 975 mm 975 mm 975 mm
Height 974 mm 974 mm 969 mm
area 949650.0 mm2 949650.0 mm2 944775.0 mm2
전압 117 V 117 V 117 V
전류 1.461 A 1.461 A 1.454 A
출력 170.937 W 170.937 W 170.060 W
상기 표 1을 참조하면, 실시예는 홀리스 구조의 태양전지 모듈인 비교예1과 동일한 전류 및 출력을 가질 수 있다. 즉, 실시예에서는 홀리스 구조의 태양전지 모듈과 동일한 이득을 확보할 수 있다. 또한, 실시예에서는 기존의 태양전지 모듈인 비교예 2에 비해 0.52 %의 면적 이득 및 출력 이득을 가질 수 있다. 특히, 비교예 2는 버스바(36) 및 관통홀(43)에 의해 추가 영역(SA)이 발생하여 데드 존이 증가한다.
이하, 실시예에 따른 태양전지 모듈의 제조방법을 설명한다.
실시예에 따른 태양전지 모듈의 제조방법은, 상기 지지기판(100) 상에 상기 태양전지 셀들(20)을 형성하는 단계; 및 상기 태양전지 셀들(20)과 전기적으로 연결되는 버스 바(31, 32, 33, 34)를 형성하는 단계를 포함한다.
상기 태양전지 셀들(20)을 형성하는 단계는, 상기 지지기판(100) 상에 상기 윈도우층(200)을 형성하는 단계; 상기 윈도우층(200) 상에 광 흡수층(300)을 형성하는 단계; 상기 광 흡수층(300) 상에 이면전극층(600)을 형성하는 단계를 포함한다. 필요한 경우, 상기 태양전지 셀들(20)을 형성하는 단계는 상기 광 흡수층(300)을 배치한 후에, 상기 광 흡수층(300) 상에 상기 버퍼층(400), 상기 버퍼층(400) 상에 상기 고저항 버퍼층(500)을 추가로 형성할 수 있다.
상기 지지기판(100) 상에 상기 윈도우층(200)을 형성한다. 예를 들어, 상기 윈도우층(200)은 상기 지지기판(100) 상에 투명한 도전물질을 적층함으로써 형성될 수 있다.
상기 윈도우층(200)은 상기 지지기판(100) 상에 윈도우막을 형성한 후, 포토 리소그라피(photo-lithography) 공정으로 패터닝 되어 형성될 수 있다. 또는, 상기 지지기판(100) 상에 마스크를 배치시킨 후, 각 영역에만 상기 윈도우층 (200) 이 형성되도록 할 수도 있다
상기 윈도우층(200)은 산화물을 포함한다. 상기 윈도우층(200)으로 사용되는 물질의 예로서는 알루미늄 도핑된 징크 옥사이드(Al doped zinc oxide;AZO) 또는 갈륨 도핑된 징크 옥사이드(Ga doped zinc oxide;GZO) 등을 들 수 있다. 또한, 상기 윈도우층(200)은 상기 지지기판(100) 상에 스퍼터링 공정을 진행하여 알루미늄으로 도핑된 산화 아연으로 형성될 수 있다.
상기 윈도우층(200)에는 제 1 관통홈들(TH1, TH1’)이 형성된다. 상기 제 1 관통홈들(TH1, TH1’)은 상기 지지기판(100)의 상면을 노출하는 오픈 영역이다. 상기 제 1 관통홈들(TH1, TH1’)은 평면에서 보았을 때, 제 1 방향으로 연장되는 형상을 가질 수 있다. 상기 제 1 관통홈들(TH1)의 폭은 약 80 ㎛ 내지 200 ㎛ 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 제 1 관통홈들(TH1, TH1’)에 의해서, 상기 윈도우층(200)은 다수 개의 후면전극들으로 구분된다. 즉, 상기 제 1 관통홈들(TH1, TH1’)에 의해서, 상기 후면전극들이 정의된다.
상기 후면전극들은 상기 제 1 관통홈들(TH1, TH1’)에 의해서 서로 이격된다. 상기 후면전극들은 스트라이프 형태로 배치된다. 이와는 다르게, 상기 후면전극들은 매트릭스 형태로 배치될 수 있다. 이때, 상기 제 1 관통홈들(TH1, TH1’)은 평면에서 보았을 때, 격자 형태로 형성될 수 있다.
도 6을 참조하면, 상기 윈도우층(200) 상에 상기 광 흡수층(300)이 형성된다. 상기 광 흡수층(300)의 일부는 이후 공정에 의하여 상기 제 1 도전층(310)으로 분리될 수 있다. 즉, 상기 광 흡수층(300) 및 상기 제 1 도전층(310)은 동일한 공정에 의해 동시에 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 상기 광 흡수층(300) 및 상기 제 1 도전층(310)은 동일한 물질을 포함할 수 있다.
상기 광 흡수층(500)은 Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ계 화합물을 포함한다. 더 자세하게, 상기 광 흡수층(500) 은 구리-인듐-갈륨-셀레나이드계(Cu(In, Ga)Se2, CIGS계) 화합물을 포함한다. 이와는 다르게, 상기 광 흡수층(500) 은 구리-인듐-셀레나이드계(CuInSe2, CIS계) 화합물 또는 구리-갈륨-셀레나이드계(CuGaSe2, CIS계) 화합물을 포함할 수 있다.
상기 광 흡수층(500)을 형성하기 위해서, 구리 타겟, 인듐 타겟 및 갈륨 타겟을 사용하여, 상기 윈도우층(200) 상에 CIG계 금속 프리커서(precursor)막이 형성된다. 이후, 상기 금속 프리커서막은 셀레니제이션(selenization) 공정에 의해서, 셀레늄(Se)과 반응하여 CIGS계 광 흡수층(500)이 형성된다. 또한, 상기 금속 프리커서막을 형성하는 공정 및 셀레니제이션 공정 동안에, 상기 지지기판(100)에 포함된 알칼리(alkali) 성분이 상기 윈도우층(200)을 통해서, 상기 금속 프리커서막, 상기 광 흡수층(500)에 확산된다. 알칼리(alkali) 성분은 상기 광 흡수층(500)의 그레인(grain) 크기를 향상시키고, 결정성을 향상시킬 수 있다.
이와는 다르게, 상기 광 흡수층(500)은 구리, 인듐, 갈륨, 셀레나이드(Cu, In, Ga, Se)를 동시증착법(co-evaporation)에 의해 형성할 수도 있다. 또한, 상기 광 흡수층(500)에 포함된 물질은 상기 제 1 관통홈들(TH1)에 채워진다.
이어서, 상기 광 흡수층(300) 상에 상기 버퍼층(400) 및 상기 고저항 버퍼층(500)이 형성된다.
상기 광 흡수층(300), 상기 버퍼층(400) 및 상기 고저항 버퍼층(500)에는 제 2 관통홈들(TH2)이 형성된다.
상기 제2 관통홈들(TH2)은 기계적인(mechnical) 방법으로 형성할 수 있으며, 상기 윈도우층(200)의 일부가 노출된다.
상기 제 2 관통홈들(TH2)은 상기 광 흡수층(300)을 관통한다. 또한, 상기 제 2 관통홈들(TH2)은 상기 윈도우층(200)의 상면을 노출하는 오픈영역이다.
상기 제 2 관통홈들(TH2)은 상기 제 1 관통홈들(TH1)에 인접하여 형성된다. 즉, 상기 제 2 관통홈들(TH2)의 일부는 평면에서 보았을 때, 상기 제 1 관통홈들(TH1)의 옆에 형성된다. 상기 제 2 관통홈들(TH2)은 상기 제 1 방향으로 연장되는 형상을 가진다. 상기 제 2 관통홈들(TH2)의 폭은 약 80 ㎛ 내지 약 200 ㎛ 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 상기 광 흡수층(300), 상기 버퍼층(400), 및 상기 고저항 버퍼층(500) 각각은 상기 제 2 관통홈들(TH2)에 의해서, 다수 개의 광 흡수부들, 다수 개의 버퍼들, 다수 개의 고저항 버퍼들로 각각 정의된다. 즉, 상기 광 흡수층(300), 상기 버퍼층(400), 및 상기 고저항 버퍼층(500)은 상기 제 2 관통홈들(TH2)에 의해서 각각 상기 광 흡수부들, 상기 버퍼들, 상기 고저항 버퍼들로 구분된다.
이어서, 상기 고저항 버퍼층(500) 상에 도전물질을 적층하여 이면전극층(600) 및 접속배선(700)을 형성한다. 상기 도전물질을 상기 고저항 버퍼층(500) 상에 적층시킬 때, 상기 도전물질이 상기 제2 관통홈들(TH2)의 내부에도 삽입되어, 상기 접속배선(700)을 형성할 수 있다. 즉, 상기 이면전극층(600) 과 상기 접속배선(700)은 동일한 물질로 형성될 수 있다. 또한, 상기 윈도우층(200)과 상기 이면전극층(600)은 상기 접속배선(700)에 의해 전기적으로 연결된다.
상기 이면전극층(600)의 일부는 이후 제 3 관통홈들(TH3)에 의하여 상기 제 2 도전층(620)으로 분리될 수 있다. 즉, 상기 이면전극층(600) 및 상기 제 2 도전층(620)은 동일한 공정에 의해 동시에 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 상기 광 이면전극층(600) 및 상기 제 2 도전층(620)은 동일한 물질을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 이면전극층(600) 및 상기 접속배선(700)은 몰리브덴(Mo) 타겟을 사용하여, 스퍼터링(sputtering) 공정에 의해 형성될 수 있다. 이는, 몰리브덴(Mo)이 가진 높은 전기전도도, 광 흡수층과의 오믹(ohmic) 접합, Se 분위기 하에서의 고온 안정성 때문이다. 또한, 상기 이면전극층(600) 및 상기 접속배선(700)은 두 개 이상의 층들을 포함할 수 있다. 이때, 각각의 층들은 같은 금속으로 형성되거나, 서로 다른 금속으로 형성될 수 있다.
상기 광 흡수층(300), 버퍼층(400), 고저항 버퍼층(500) 및 상기 이면전극층(600)은 제 3 관통홈들(TH3)에 의해 관통된다. 상기 제 3 관통홈들(TH3)은 기계적인(mechnical) 방법으로 형성할 수 있으며, 상기 윈도우층(200)의 일부가 노출된다. 예를 들어, 상기 제 3 관통홈들(TH3)의 폭은 약 80 ㎛ 내지 약 200 ㎛ 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 상기 태양전지 셀들(20) 과 상기 역류방지 다이오드(30)는 상기 제 3 관통홈들(TH3)에 의하여 정의될 수 있다. 즉, 상기 제 3 관통홈들(TH3)에 의해서, 상기 태양전지 셀들(20) 및 상기 역류방지 다이오드(30)는 서로 구분될 수 있다.
예를 들어, 상기 광 흡수층(300)과 상기 제 1 도전층(310)은 상기 제 3 관통홈들(TH3)에 의해서 구분될 수 있다. 즉, 상기 제 3 관통홈들(TH3)에 의해서, 상기 광 흡수층(300)의 일부는 상기 제 1 도전층(310)으로 구분된다. 또한, 상기 이면전극층(600)과 상기 제 2 도전층(610)은 상기 제 3 관통홈들(TH3)에 의해서 구분될 수 있다. 즉, 상기 제 3 관통홈들(TH3)에 의해서, 상기 이면전극층(600) 의 일부는 상기 제 2 도전층(610)으로 구분된다.
또한, 상기 태양전지 셀들(20)은 상기 제 3 관통홈들(TH3)에 의하여 복수개의 태양전지 셀들(C1, C2, C3..)로 정의될 수 있다. 예를 들어, 상기 광 흡수층(300), 상기 버퍼층(400), 및 상기 고저항 버퍼층(500) 은 상기 제 3 관통홈들(TH3)에 의해서 각각 다수개의 광 흡수층들, 다수개의 버퍼층들, 다수개의 고저항 버퍼층들로 구분된다.
상기 제 3 관통홈들(TH3)은 상기 제 2 관통홈들(TH2)에 인접하는 위치에 형성된다. 더 자세하게, 상기 제 3 관통홈들(TH3)은 상기 제 2 관통홈들(TH2) 옆에 배치된다. 즉, 평면에서 보았을 때, 상기 제 3 관통홈들(TH3)은 상기 제 2 관통홈들(TH2) 옆에 나란히 배치된다.
이어서, 상기 버스 바(31, 32, 33, 34)를 형성하는 단계에서는 상기 지지기판(100) 상에 상기 태양전지 셀들(20)과 전기적으로 연결되는 버스 바(31, 32, 33, 34)를 형성할 수 있다. 상기 버스 바(31, 32, 33, 34)는 제1 버스 바(31), 제2 버스 바(32), 제3 버스 바(33) 및 제4 버스 바(34)를 포함한다. 상기 버스 바(31, 32, 33, 34)들은 상기 지지기판(100)에 형성되는 제 4 관통홈들(TH4) 상에 형성될 수 있다. 상기 제 4 관통홈들(TH4)은 기계적인(mechnical) 방법으로 형성할 수 있으며, 상기 윈도우층(200) 의 일부가 노출된다. 이후에, 상기 일부 노출된 윈도우층(200) 상에 상기 버스 바들을 형성할 수 있다.
특히, 상기 제1 버스 바(31) 및 상기 제2 버스 바(32)는 상기 태양전지 셀들(20) 사이에 배치될 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 버스 바(31) 및 상기 제2 버스 바(32)는 상기 지지기판(100)의 가운데 영역에 배치될 수 있다.
상기 제3 버스 바(33) 및 상기 제4 버스 바(34)는 상기 지지기판(100)의 외곽 영역에 배치될 수 있다. 상기 제3 버스 바(33) 및 상기 제4 버스 바(34)는 상기 지지기판(100)의 외곽 영역 중 하단에 배치될 수 있다.
상술한 실시예에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시예들을 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예들에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부한 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (9)

  1. 다수 개의 태양전지들이 배치되는 중앙 영역 및 상기 중앙 영역을 둘러싸는 외곽 영역이 정의되는 기판;
    상기 태양전지들에 접속되는 버스 바를 포함하고,
    상기 버스 바는,
    상기 중앙 영역에 배치되는 버스 바 및 상기 외곽 영역에 배치되는 버스 바를 포함하는 태양전지 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 버스 바는,
    상기 중앙 영역에 배치되는 제1 버스 바 및 제2 버스 바; 및
    상기 외곽 영역에 배치되는 제3 버스 바 및 제4 버스 바를 포함하는 태양전지 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 버스 바 및 상기 제2 버스 바는 상기 태양전지들 사이에 배치되는 태양전지 모듈.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 중앙 영역에는 상기 제1 버스 바 및 상기 제2 버스 바가 관통하는 관통홀을 포함하는 태양전지 모듈.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제3 버스 바 및 상기 제4 버스 바는 상기 태양전지들의 최외곽에 배치되는 태양전지 모듈.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 제3 버스 바 및 상기 제4 버스 바는 상기 기판의 하단에 배치되는 태양전지 모듈.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 제1 버스 바 및 상기 제2 버스 바는 상기 제3 버스 바 및 상기 제4 버스 바 사이에 배치되는 태양전지 모듈.
  8. 중앙 영역 및 상기 중앙 영역을 둘러싸는 외곽 영역이 정의되는 기판을 준비하는 단계;
    상기 중앙 영역에 윈도우층, 광 흡수층, 이면전극층을 순차적으로 배치하여 태양전지 셀들을 형성하는 단계; 및
    상기 태양전지 셀들과 연결되는 버스 바를 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 버스 바는 상기 중앙 영역에 배치되는 버스 바 및 상기 외곽 영역에 배치되는 버스 바를 포함하는 태양전지 모듈의 제조방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 버스 바 및 상기 제2 버스 바는 상기 제3 버스 바 및 상기 제4 버스 바 사이에 배치되는 태양전지 모듈의 제조방법.
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KR20160117071A (ko) * 2015-03-31 2016-10-10 코오롱인더스트리 주식회사 유기태양전지 모듈

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