KR20140109522A - 태양전지 모듈 - Google Patents

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장대희
김보중
김태윤
김종대
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명의 한 측면에 따른 태양전지 모듈은, 기판의 후면에 위치하며 제1 방향을 따라 제1 간격으로 이격된 복수의 섬(island)형 후면 전극용 집전부 및 후면 전극용 집전부를 노출하는 개구부를 포함하며 기판의 후면 전체를 덮는 시트(sheet)상의 후면 전극을 구비한 후면 전극부를 포함하는 태양전지; 이웃한 태양전지들을 전기적으로 연결하는 인터커넥터; 및 인터커넥터를 태양전지에 접합하는 도전성 접착 필름을 포함하고, 후면 전극용 집전부와 후면 전극은 서로 다른 금속 물질로 형성되며, 도전성 접착 필름은 후면 전극용 집전부와 접촉하는 제1 부분과 후면 전극과 접촉하는 제2 부분을 제1 방향을 따라 교대로 구비한다.

Description

태양전지 모듈{SOLAR CELL MODULE}
본 발명은 인접한 태양전지들을 인터커넥터에 의해 서로 전기적으로 접속한 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 모듈에 있어서, 태양전지에 의해 발전된 전력을 외부로 출력하기 위해서는 태양전지의 양극 및 음극에 연결된 도전체, 예컨대 인터커넥터를 리드선으로 연결하여 태양전지 모듈의 외부로 취출하고, 상기 리드선을 단자함에 연결하여 단자함의 전력선을 통해 전류를 취출하는 방법이 이용된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 효율이 향상된 태양전지 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 한 측면에 따른 태양전지 모듈은, 기판의 후면에 위치하며 제1 방향을 따라 제1 간격으로 이격된 복수의 섬(island)형 후면 전극용 집전부 및 후면 전극용 집전부를 노출하는 개구부를 포함하며 기판의 후면 전체를 덮는 시트(sheet)상의 후면 전극을 구비한 후면 전극부를 포함하는 태양전지; 이웃한 태양전지들을 전기적으로 연결하는 인터커넥터; 및 인터커넥터를 태양전지에 접합하는 도전성 접착 필름을 포함하고, 후면 전극용 집전부와 후면 전극은 서로 다른 금속 물질로 형성되며, 도전성 접착 필름은 후면 전극용 집전부와 접촉하는 제1 부분과 후면 전극과 접촉하는 제2 부분을 제1 방향을 따라 교대로 구비한다.
후면 전극과 후면 전극용 집전부는 개구부의 가장자리 부분에서 서로 중첩하거나, 서로 중첩하지 않을 수 있다.
후면 전극은 후면 전극용 집전부보다 두껍게 형성되거나 얇게 형성될 수 있으며, 후면 전극의 두께와 후면 전극용 집전부의 두께 차이는 5㎛ 내지 25㎛일 수 있다.
도전성 접착 필름은 제1 부분이 제2 부분보다 두껍게 형성되거나 얇게 형성될 수 있으며, 제1 부분의 두께와 제2 부분의 두께 차이는 5㎛ 내지 25㎛일 수 있다.
도전성 접착 필름은 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 제1 부분의 적어도 한쪽에서 후면 전극과 접촉하는 제3 부분을 더 포함할 수 있다.
기판의 후면 내측에는 후면 전계부가 위치할 수 있으며, 후면 전계부는 후면 전극이 위치하는 영역에만 형성되거나, 후면 전극이 위치하는 영역 및 개구부가 위치하는 영역에 형성될 수 있다.
후면 전계부가 후면 전극이 위치하는 영역에만 형성되는 경우, 개구부가 위치하는 영역에는 후면 전계부가 형성되지 않는다.
도전성 접착 필름은 수지 및 수지 내에 분산된 복수의 도전성 입자를 포함하고, 복수의 도전성 입자는 후면 전극과 후면 전극용 집전부 중 하나 및 인터커넥터와 각각 직접 접촉할 수 있다.
태양전지는 기판의 전면(front surface) 전체에 위치하는 에미터부, 에미터부와 전기적으로 연결되는 전면 전극부 및 에미터부 위에 위치하는 유전층을 더 포함할 수 있으며, 전면 전극부는 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 길게 연장되며 하부면 전체가 에미터부와 직접 접촉하는 복수의 핑거 전극들을 포함한다.
전면 전극부는 제1 방향으로 연장되며 복수의 핑거 전극들과 연결된 전면 전극용 집전부를 더 포함할 수 있고, 전면 전극용 집전부의 하부면 전체는 에미터부와 직접 접촉할 수 있다.
후면 전극과 후면 전극용 집전부가 서로 다른 금속 물질로 형성되는 경우, 통상적으로는 소성 공정에서 기판의 후면에 후면 전계부를 형성할 수 있는 알루미늄이 후면 전극 물질로 사용되며, 알루미늄에 비해 전도성이 우수한 은(Ag)이 후면 전극용 집전부 물질로 사용된다.
그런데, 기존의 Sn 계열의 솔더의 경우, 접합하고자 하는 금속의 종류에 따라 접합 특성이 매우 상이하며, 알루미늄으로 형성된 후면 전극과의 접합 특성은 매우 나쁘다.
따라서, 후면 전극과 후면 전극용 집전부가 서로 다른 금속 물질로 형성된 경우, 솔더는 은(Ag)으로 형성된 후면 전극용 집전부에는 양호하게 접합되는 반면에 알루미늄으로 형성된 후면 전극에는 접합이 잘 되지 않는다.
따라서, 인터커넥터가 후면 전극용 집전부에만 전기적으로 연결되므로, 전류 수집 효율이 저하된다.
또한, 후면 전극의 개구부에 위치한 후면 전극용 집전부의 두께가 후면 전극의 두께보다 얇아 개구부의 가장자리 부분에서 후면 전극의 전면과 후면 전극용 집전부의 전면 사이에 단차가 발생할 경우, 후면 전극용 집전부의 전면과 인터커넥터의 사이 공간이 솔더에 의해 완전히 채워지지 않으므로 단차가 발생한 부분에서 인터커넥터가 후면 전극용 집전부와 접촉하지 못하여 미접합 부분이 발생되며, 이로 인해 전류 수집 효율은 더욱 저하한다.
하지만, 도전성 접착 필름은 은으로 형성된 후면 전극용 집전부는 물론, 알루미늄으로 형성된 후면 전극과도 접합이 가능하다.
또한, 후면 전극의 개구부에 위치한 후면 전극용 집전부의 두께가 후면 전극의 두께보다 얇아 개구부의 가장자리 부분에서 후면 전극의 전면과 후면 전극용 집전부의 전면 사이에 단차가 발생하더라도 도전성 접착 필름을 이용한 태빙 공정을 실시하면 도전성 접착 필름이 유동성을 가지게 되고, 이에 따라 후면 전극용 집전부의 전면과 인터커넥터의 사이 공간에 완전히 채워지므로, 후면 전극용 집전부와 인터커넥터의 미접합 부분이 발생하지 않는다. 따라서, 전류 수집 효율이 저하하는 것을 방지할 수 있다.
따라서, 도전성 접착 필름이 접합되는 영역 내에서 후면 전극용 집전부가 도전성 접착 필름의 길이 방향을 따라 복수개 위치하는 섬형 구조로 후면 전극용 집전부를 형성한 경우에도 전류 수집 효율을 효과적으로 향상시킬 수 있으며, 후면 전극용 집전부를 형성하기 위한 금속 물질, 즉 은의 사용량을 줄일 수 있으므로 태양전지 모듈의 제조 원가를 절감하는 것이 가능하다.
그리고 도전성 접착 필름의 도전성 입자의 일부분이 후면 전극용 집전부와 후면 전극 중 하나 및 인터커넥터의 내부로 몰입되도록 인터커넥터를 후면 전극용 집전부 및 후면 전극과 접합하면, 도전성 입자와 인터커넥터 및/또는 도전성 입자와 후면 전극용 집전부 또는 후면 전극의 접촉 면적이 증가하여 전류 전송 효율 및 신뢰성이 향상된다.
또한, 도전성 접착 필름의 사용으로 인해 태빙 작업을 저온에서 실시할 수 있다.
즉, 솔더(solder)를 이용한 종래의 태빙 작업은 대략 220℃ 이상의 온도에서 작업이 이루어지는데 반하여, 도전성 접착 필름을 사용하는 태빙 작업은 솔더링(soldering) 방식이 아닌 본딩(bonding) 방식이므로, 180℃ 이하의 온도에서 태빙 작업을 실시할 수 있다.
따라서, 태빙 작업시에 발생하는 기판 휨(bowing) 현상이 종래에 비해 현저히 줄어들게 된다.
예를 들면, 기판의 두께가 200㎛일 때, 핫 에어(hot air)를 이용하여 플럭스를 용융시키는 종래의 태빙 방식에 따르면 기판 휨량이 대략 2.1㎜ 이상으로 측정되지만, 도전성 접착 필름을 이용한 태빙 방식에 따르면 기판 휨량이 대략 0.5㎜ 정도로 측정된다.
여기에서, 상기 휨량은 기판의 하부면에 있어서, 기판의 중심부와 기판의 주변부에서의 높이 차이로 나타낼 수 있다.
이러한 기판 휨 현상은 기판의 두께가 얇아질수록 더욱 크게 발생한다. 예를 들어, 기판의 두께가 80㎛인 경우, 핫 에어(hot air)를 이용하여 플럭스를 용융시키는 종래의 태빙 방식에 따르면 기판 휨량이 대략 14㎜ 이상으로 측정되지만, 도전성 접착 필름을 이용한 태빙 방식에 따르면 기판 휨량이 대략 1.8㎜ 정도로 측정된다.
기판 휨량이 일정 범위, 예컨대 2.5㎜를 넘어서면 이후에 실시하는 라미네이션 공정에서 모듈 내부에 기판 크랙이 발생하거나 기포가 발생되는 등의 문제점이 있으므로, 종래의 태빙 방식을 이용하는 경우에는 기판의 두께를 얇게 형성하는 것이 불가능하다.
하지만, 도전성 접착 필름을 이용한 태빙 방식은 기판 휨량을 종래에 비해 현저히 감소시킬 수 있으므로, 얇은 두께의 기판을 사용하는 것이 가능하다.
예를 들면, 도전성 접착 필름을 이용한 태빙 방식을 사용하면, 80㎛ 내지 180㎛의 두께를 갖는 기판을 사용할 수 있다. 따라서, 기판의 두께 감소로 인해 재료비를 절감할 수 있는 효과가 있다.
또한, 솔더를 이용한 종래의 태빙 방식은 후면 전극용 집전부와 인터커넥터의 계면에서 크랙(crack)을 발생시키거나 인터커넥터의 솔더 내부에서 여러 물질 간의 박리 현상을 발생시키는 등의 문제로 인해 태양전지 모듈의 출력이 저하하는 문제점이 있지만, 도전성 접착 필름을 이용한 태빙 방식은 상기한 문제점을 해결할 수 있다. 따라서, 태양전지 모듈의 신뢰성을 장기간 유지할 수 있다.
또한, 솔더를 사용하지 않으므로 균일한 접착력을 유지함과 아울러 오정렬(miss alignment)을 방지할 수 있어 출력 감소를 억제할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 모듈의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시한 태양전지 모듈의 전기적 연결 관계를 나타내는 측면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양전지 모듈의 주요부 분해 사시도이다.
도 4는 후면 전극부를 나타내기 위한 기판 후면의 평면도이다.
도 5는 도 3의 태양전지 모듈에서 기판 후면부의 조립 상태를 나타내는 평면도이다.
도 6은 도 5의 "Ⅵ-Ⅵ" 단면도이다.
도 7은 도 5의 "Ⅶ-Ⅶ" 단면도이다.
도 8은 도 7의 변형 실시예를 나타내는 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양전지 모듈에서 기판 후면부의 조립 상태를 나타내는 평면도이다.
도 10은 도 9의 "ⅩⅠ-ⅩⅠ" 단면도이다.
도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 태양전지 모듈의 주요부 분해 사시도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해될 수 있다.
본 발명을 설명함에 있어서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지 않을 수 있다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용될 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
"및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함할 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "결합되어" 있다고 언급되는 경우는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 결합되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해될 수 있다.
반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 결합되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로서, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해될 수 있다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 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.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석될 수 있으며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않을 수 있다.
아울러, 이하의 실시예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것으로서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예를 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 태양전지 모듈의 분해 사시도이며, 도 2는 도 1에 도시한 태양전지 모듈의 전기적 연결 관계를 나타내는 측면도이다.
도면을 참고하면, 본 발명에 따른 태양전지 모듈(100)은 복수의 태양전지(110)들, 이웃하여 배치된 태양전지(110)들을 전기적으로 연결하는 인터커넥터(120), 태양전지(110)들을 보호하는 보호막(EVA: Ethylene Vinyl Acetate)(130), 태양전지(110)들의 전면(front surface) 쪽으로 보호막(130) 위에 배치되는 투명 부재(140), 및 태양전지(110)들의 후면(back surface) 쪽으로 보호막(130)의 하부에 배치되는 불투명 재질의 후면 시트(back sheet)(150)를 포함한다.
후면 시트(150)는 태양전지 모듈(100)의 후면에서 습기가 침투하는 것을 방지하여 태양전지(110)를 외부 환경으로부터 보호한다. 이러한 후면 시트(150)는 수분과 산소 침투를 방지하는 층, 화학적 부식을 방지하는 층, 절연 특성을 갖는 층과 같은 다층 구조를 가질 수 있다.
보호막(130)은 태양전지(110)들의 상부 및 하부에 각각 배치된 상태에서 라미네이션 공정에 의해 태양전지(110)들과 일체화 되는 것으로, 습기 침투로 인한 부식을 방지하고 태양전지(110)를 충격으로부터 보호한다. 이러한 보호막(130)은 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA, ethylene vinyl acetate), 실리콘 수지(silicone resin)와 같은 물질로 이루어질 수 있다.
보호막(130) 위에 위치하는 투명 부재(140)는 투과율이 높고 파손 방지 기능이 우수한 강화 유리 등으로 이루어져 있다. 이때, 강화 유리는 철 성분 함량이 낮은 저 철분 강화 유리(low iron tempered glass)일 수 있다. 이러한 투명 부재(140)는 빛의 산란 효과를 높이기 위해서 내측면이 엠보싱(embossing) 처리될 수 있다.
이하, 본 발명의 태양전지 모듈에 구비된 태양전지들의 전기적 연결 구조에 대해 도 2를 참조로 하여 상세히 설명한다. 도 2는 태양전지(110) 간의 간격을 확대하여 도시하고 있지만, 실질적으로 태양전지(110)들은 인접한 태양전지들 간에 소정의 간격, 예컨대 대략 3㎜ 이내의 좁은 간격을 두고 배치된다.
태양전지 모듈(100)에 구비된 복수의 태양전지(110)는 복수의 스트링(string) 형태로 배열된다. 여기에서, 스트링은 복수의 태양전지들이 일렬로 배열된 상태에서 전기적으로 연결된 것을 말한다.
각각의 스트링에 배열된 복수의 태양전지(110)들은 인터커넥터(120)에 의해 전기적으로 연결된다.
이때, 인터커넥터(120)는 1,000ppm 이하의 납 성분을 함유하는 무연 재질의 전도성 금속으로 이루어지거나, 전도성 금속의 표면에 피복된 유연(有鉛) 재질의 솔더(solder)를 더 포함할 수 있다.
하나의 스트링 내에서 제1 방향(X-X')으로 서로 인접 배치된 복수의 태양전지(110)들 중 어느 한 태양전지의 전면 전극부는 인접한 태양전지의 후면 전극부와 인터커넥터(120)에 의해 전기적으로 연결된다.
이하에서는 도 3 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양전지 모듈에 대해 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양전지 모듈의 주요부 분해 사시도이고, 도 4는 후면 전극부를 나타내기 위한 기판 후면의 평면도이다.
그리고 도 5는 도 3의 태양전지 모듈에서 기판 후면부의 조립 상태를 나타내는 평면도이고, 도 6은 도 5의 "Ⅵ-Ⅵ" 단면도이며, 도 7은 도 5의 "Ⅶ-Ⅶ" 단면도이다.
본 실시예의 태양전지(110)는 기판(111), 기판(111)의 제1 면(first surface), 즉 빛이 입사되는 전면(front surface)에 위치하는 에미터부(112), 에미터부(112) 위에 위치하는 유전층(115), 유전층(115)에 형성된 개구부를 통해 에미터부(112) 위에 위치하며 에미터부(112)와 전기적으로 연결된 복수의 전면 전극(113) 및 복수의 전면 전극용 집전부(114), 기판(111)의 제2 면(second surface), 즉 제1 면의 반대쪽에 위치한 기판(111)의 후면(back surface)에 위치하는 후면 전극(116) 및 후면 전극용 집전부(117), 후면 전극(116)과 기판(111) 사이에 위치하는 후면 전계(back surface field, BSF)부(118)를 포함할 수 있다.
기판(111)은 제1 도전성 타입, 예를 들어 p형 도전성 타입의 실리콘으로 이루어진 반도체 기판이다. 이때, 실리콘은 단결정 실리콘, 다결정 실리콘 또는 비정질 실리콘일 수 있다. 기판(111)이 p형의 도전성 타입을 가질 경우, 붕소(B), 갈륨(Ga), 인듐(In) 등과 같은 3가 원소의 불순물을 함유한다
기판(111)의 전면(front surface)을 텍스처링 표면(texturing surface)으로 형성하기 위해 상기 기판(111)의 전면(front surface)은 텍스처링(texturing) 처리될 수 있다.
기판(111)의 전면(front surface)이 텍스처링 표면으로 형성되면 기판(111)의 전면(front surface)에 입사되는 빛의 반사도가 감소하고, 텍스처링 표면에서 입사와 반사 동작이 이루어져 태양전지 내부에 빛이 갇히게 되어 빛의 흡수율이 증가된다.
따라서, 태양전지의 효율이 향상된다. 이에 더하여, 기판(111)으로 입사되는 빛의 반사 손실이 줄어들어 기판(11)으로 입사되는 빛의 양은 더욱 증가한다.
에미터부(112)는 기판(111)의 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입, 예를 들어, n형의 도전성 타입을 구비하고 있는 불순물이 도핑(doping)된 영역으로서, 기판(111)과 p-n 접합을 이룬다.
이러한 에미터부(112)는 기판의 전면(front surface) 내측에 전체적으로 형성되며, 필요에 따라 고농도 도핑 영역과 저농도 도핑 영역을 갖는 선택적 에미터부로 형성될 수 있다.
여기에서, "전체적으로"는 극히 일부 영역, 예컨대 기판의 전면(front surface) 중 테두리 영역을 제외한 전체 영역에 에미터부가 형성되는 경우를 포함한다.
따라서, 에미터부(112)는 기판의 전면 내측 전체에 형성될 수도 있으며, 이와는 달리, 전면 내측 중 테두리 영역을 제외한 전체 영역에 형성될 수도 있다.
에미터부(112)가 n형의 도전성 타입을 가질 경우, 에미터부(112)는 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 등과 같이 5가 원소의 불순물을 기판(111)에 도핑하여 형성될 수 있다.
이에 따라, 기판(111)에 입사된 빛에 의해 반도체 내부의 전자가 에너지를 받으면 전자는 n형 반도체 쪽으로 이동하고 정공은 p형 반도체 쪽으로 이동한다. 따라서, 기판(111)이 p형이고 에미터부(112)가 n형일 경우, 분리된 정공은 기판(111)쪽으로 이동하고 분리된 전자는 에미터부(112)쪽으로 이동한다.
이와는 반대로, 기판(111)은 n형 도전성 타입일 수 있고, 실리콘 이외의 다른 반도체 물질로 이루어질 수도 있다. 기판(111)이 n형의 도전성 타입을 가질 경우, 기판(111)은 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 등과 같이 5가 원소의 불순물을 함유할 수 있다.
에미터부(112)는 기판(11)과 p-n접합을 형성하게 되므로, 기판(111)이 n형의 도전성 타입을 가질 경우 에미터부(112)는 p형의 도전성 타입을 가진다. 이 경우, 분리된 전자는 기판(111)쪽으로 이동하고 분리된 정공은 에미터부(112)쪽으로 이동한다.
에미터부(112)가 p형의 도전성 타입을 가질 경우, 에미터부(112)는 붕소(B), 갈륨(Ga), 인듐(In) 등과 같은 3가 원소의 불순물을 기판(111)에 도핑하여 형성할 수 있다.
기판(111)의 에미터부(112) 위에는 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산화물(SiO2), 실리콘 산화질화물(SiOxNy) 및 이산화 티탄(TiO2) 중에서 선택된 적어도 하나의 물질을 포함하는 단일막 구조 또는 다중막 구조의 유전층(115)이 형성되어 있다.
유전층(115)은 태양전지(110)로 입사되는 빛의 반사도를 줄이고 특정한 파장 영역의 선택성을 증가시켜 태양전지(110)의 효율을 높이는 반사방지막으로 작용할 수 있으며, 유전층(115)이 다중막 구조로 형성되는 경우에는 패시베이션 기능을 하는 하부막 및 반사방지 기능을 하는 상부막을 포함할 수 있다.
기판(111)의 전면(front surface)에 위치한 복수의 전면 전극(113)은 핑거 전극(finger electrode)이라고도 말하며, 유전층(115)에 형성된 개구부를 통해 노출된 에미터부(112) 위에 형성된다.
따라서, 전면 전극(113)의 하부면 전체는 에미터부(112)와 직접 접촉하며, 이에 따라 전면 전극(113)이 에미터부(112)와 전기적으로 연결된다.
여기에서, 전면 전극(113)의 하부면은 에미터부(112)를 향하는 면을 말한다.
에미터부(112)가 선택적 에미터부로 형성될 경우, 전면 전극(113)의 하부면 전체는 고농도 도핑부에 직접 접촉할 수 있다.
전면 전극(113)은 인접하는 전면 전극(113)과 서로 이격된 상태로 제2 방향(Y-Y')으로 길게 연장된다. 여기에서, 제2 방향(Y-Y')은 제1 방향(X-X')과 직교하는 방향이다.
이러한 구성의 전면 전극(113)은 에미터부(112) 쪽으로 이동한 전하, 예를 들면 전자를 수집한다.
복수의 전면 전극(113)은 적어도 하나의 도전성 물질을 포함하고, 이들 도전성 물질은 니켈(Ni), 구리(Cu), 은(Ag), 알루미늄(Al), 주석(Sn), 아연(Zn), 인듐(In), 티타늄(Ti), 금(Au) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나일 수 있지만, 이외의 다른 도전성 금속 물질을 포함할 수도 있다.
예를 들면, 전면 전극(113)은 은(Ag)을 포함하는 도전성 페이스트로 이루어질 수 있다. 이 경우, 스크린 인쇄 공정을 이용하여 은 페이스트를 유전층(115) 위에 도포하고, 기판(111)을 약 750℃ 내지 800℃의 온도에서 소성(firing)하면, 전면 전극(113)이 에미터부(112)와 전기적으로 연결될 수 있다.
이때, 전술한 전기적 연결은 도전성 페이스트에 포함된 식각 성분, 예컨대 산화납(PbO) 성분이 소성 과정에서 유전층(115)을 식각하여 은 입자가 에미터부(112)와 접촉하는 것에 따라 이루어진다.
기판(111)의 에미터부(112) 위에는 전면 전극(113)과 교차하는 방향, 즉 제1 방향(X-X')으로 길게 연장된 전면 전극용 집전부(114)가 적어도 2개 이상 형성된다.
전면 전극용 집전부(114)는 전면 전극(113)과 동일한 물질을 포함할 수 있고, 에미터부(112) 및 전면 전극(113)과 전기적 및 물리적으로 연결된다. 따라서, 전면 전극용 집전부(114)는 전면 전극(113)으로부터 전달되는 전하, 예를 들면 전자를 외부 장치로 출력한다.
전면 전극용 집전부(114)는 전면 전극(113)과 마찬가지로 은(Ag)을 포함하는 도전성 페이스트를 유전층(115) 위에 도포한 후 패터닝하고, 이를 소성하여 에미터부(112)와 전기적으로 연결할 수 있다.
이상에서 설명한 전면 전극(113)과 전면 전극용 집전부(114)는 본 실시예의 전면 전극부를 구성한다.
도 4에 구체적으로 도시한 바와 같이, 기판(111)의 제2 면, 즉 기판(111)의 후면(back surface)에는 전면 전극용 집전부(114)에 대응하는 위치에 후면 전극용 집전부(117)가 위치하며, 복수의 후면 전극용 집전부(117)는 전면 전극(113)과 교차하는 방향, 즉 제1 방향(X-X')을 따라 제1 간격(D1)으로 이격된 섬(island)형 구조로 형성된다.
후면 전극용 집전부(117)는 전면 전극(113) 및 전면 전극용 집전부(114)와 동일한 도전성 페이스트로 이루어지고, 후면 전계부(118)와 전기적으로 연결된다.
후면 전극용 집전부(117)는 후면 전극(116)과 직접 연결될 수도 있다. 따라서, 후면 전극용 집전부(117)는 후면 전극(116)으로부터 전달되는 전하, 예를 들면 정공을 외부 장치로 출력한다.
기판(111)의 후면에 위치하는 후면 전극(116)은 후면 전극용 집전부(117)를 노출하는 복수의 개구부(116a)를 포함하며, 실질적으로, 개구부(116a)를 제외한 기판(111)의 후면 전체를 덮는 시트(sheet) 형상으로 형성된다.
여기에서, 후면 전극(116)이 "실질적으로" 개구부(116a)를 제외한 기판(111)의 후면 전체를 덮는다는 것은 후면 전극용 집전부(117)가 위치하는 개구부(116a) 영역을 제외한 기판(111)의 후면 전체에 후면 전극(116)이 형성되거나, 후면 전극용 집전부(117)가 위치하는 개구부(116a) 영역 및 기판 후면의 테두리 부분을 제외한 기판(111)의 후면 전체에 후면 전극(116)이 형성되는 경우를 포함한다.
본 실시예에서, 후면 전극(116)과 후면 전극용 집전부(117)는 후면 전극부를 구성한다.
후면 전극(116)은 적어도 하나의 도전성 물질을 포함한다. 도전성 물질은 니켈(Ni), 구리(Cu), 은(Ag), 알루미늄(Al), 주석(Sn), 아연(Zn), 인듐(In), 티타늄(Ti), 금(Au) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나일 수 있지만, 이외의 다른 도전성 물질을 포함할 수도 있다.
기판(111)의 후면 내측에 후면 전계부(118)를 형성하기 위해, 후면 전극(116)은 후면 전극용 집전부(117)와는 다른 도전성 물질, 예를 들어 알루미늄(Al)을 포함할 수 있다.
이와 같이, 후면 전극(116)을 알루미늄으로 형성하는 이유는 알루미늄을 포함하는 도전성 페이스트를 기판(111)의 후면에 인쇄한 후 이 도전성 페이스트를 소성할 때, 후면 전극(116)용 도전성 페이스트에 함유된 불순물이 기판의 후면 내측에 확산됨에 따라 후면 전계부(118)가 자동적으로 형성되기 때문이다.
따라서, 알루미늄을 포함한 도전성 페이스트를 이용하여 후면 전극(116)을 형성하면, 후면 전계부(118)를 형성하기 위한 별도의 불순물 주입 및/또는 확산 공정을 생략할 수 있는 효과가 있다.
도 7에 도시한 바와 같이, 후면 전극(116)과 후면 전극용 집전부(117)는 서로 다른 두께로 형성된다. 예를 들면, 후면 전극용 집전부(117)의 두께(T1)는 후면 전극(116)의 두께(T2)보다 얇게 형성될 수 있다. 이때, 후면 전극(116)의 두께(T2)와 후면 전극용 집전부(117)의 두께(T1)의 차이(T2-T1)는 5㎛ 내지 25㎛일 수 있다.
이러한 구조에 따르면, 후면 전극용 집전부(117)의 두께(T1)가 후면 전극(116)의 두께(T2)보다 얇게 형성되고, 또한 후면 전극부(117)가 섬형 구조로 형성되므로, 은(Ag)의 사용량을 줄일 수 있어 태양전지 모듈의 제조 원가를 절감할 수 있다.
후면 전극(116)용 도전성 페이스트를 소성하는 과정에서 기판(111)의 후면 내측에 형성된 후면 전계부(118)는 기판(111)과 동일한 도전성 타입의 불순물이 기판(111)보다 고농도로 도핑된 영역, 예를 들면, p+ 영역이다.
이러한 후면 전계부(118)는 기판(111)의 후면에서 전위 장벽으로 작용하게 된다. 따라서, 기판(111)의 후면 쪽에서 전자와 정공이 재결합하여 소멸되는 것이 감소되므로 태양전지의 효율이 향상된다.
이러한 구성의 태양전지(110)에 있어서, 기판(111)의 전면 전극용 집전부(114) 위에는 전면 전극용 집전부(114)와 평행한 방향, 즉 제1 방향(X-X')으로 도전성 접착 필름(160)이 위치한다.
또한, 기판(111)의 후면에도 전극용 집전부(117) 및 후면 전극(116) 위에도 제1 방향(X-X')으로 도전성 접착 필름(160)이 위치한다.
도 3은 기판(111)의 전면(front surface) 및 후면(back surface)에 각각 한 개씩의 도전성 접착 필름(160)이 위치하는 것을 도시하였지만, 기판(111)의 전면(front surface) 및 후면(back surface)에는 도 5에 도시한 바와 같이 인터커넥터(120)와 동일한 개수의 도전성 접착 필름(160)이 각각 위치한다.
도전성 접착 필름(160)은 도 6에 도시한 바와 같이 수지(162) 및 수지(162)에 분산된 복수의 도전성 입자(164)를 포함한다. 수지(162)는 접착성을 갖는 재질이면 특별히 한정되지 않는다. 단 접착 신뢰성을 높이기 위해서는 열경화성 수지를 사용하는 것이 바람직하다.
열경화성 수지로는 에폭시(epoxy) 수지, 페녹시(phenoxy) 수지, 아크릴(acryl) 수지, 폴리이미드(polyimide) 수지, 폴리카보네이트(polycarbonate) 수지 중에서 선택된 적어도 1종 이상의 수지를 사용할 수 있다.
수지(162)는 열경화성 수지 이외의 임의 성분으로서, 공지의 경화제 및 경화 촉진제를 함유할 수 있다. 예를 들면, 수지(162)는 전면 전극용 집전부(114)와 인터커넥터(120) 및 후면 전극용 집전부(117)와 인터커넥터(120)의 접착성을 향상시키기 위해 실란(silane)계 커플링(coupling)제, 티타네이트(titanate)계 커플링제, 알루미네이트(aluminate)계 커플링제 등의 개질 재료를 함유할 수 있다.
또한, 수지(162)는 제1 도전성 입자(164)의 분산성을 향상시키기 위해 인산 칼슘이나 탄산칼슘 등의 분산제를 함유할 수 있으며, 탄성률을 제어하기 위해 아크릴 고무, 실리콘 고무, 우레탄 등의 고무 성분을 함유할 수 있다.
도전성 입자(164)는 도전성을 갖는 것이라면 그 재료는 특별히 한정되지 않는다.
도전성 입자(164)는 도 6에 도시한 바와 같이, 다양한 크기의 방사형 금속 입자들로 구성될 수 있다. 여기에서, '방사형 금속 입자'는 구리(Cu), 은(Ag), 금(Au), 철(Fe), 니켈(Ni), 납(Pb), 아연(Zn), 코발트(Co), 티타늄(Ti) 및 마그네슘(Mg)으로부터 선택된 1종 이상의 금속을 주성분으로 하는 대략 구체(球體) 형상을 갖는 금속 입자의 표면에 복수의 돌기가 불규칙적으로 형성된 금속 입자를 말한다.
인터커넥터(120)와 전면 전극용 집전부(114) 그리고 인터 커넥터(120)와 후면 전극용 집전부(117) 간의 전류 흐름이 원활하게 이루어지도록 하기 위해, 도전성 접착 필름(160)은 수지(162)의 두께보다 큰 크기의 방사형 금속 입자를 적어도 하나 이상 포함하는 것이 바람직하다.
이러한 구성에 따르면, 수지(162)의 두께보다 큰 크기로 형성된 방사형 금속 입자의 일부분이 후면 전극용 집전부(117) 및/또는 인터커넥터(120)에 매립된다.
이와 마찬가지로, 수지(162)의 두께보다 큰 크기로 형성된 방사형 금속 입자의 일부분이 전면 전극용 집전부(114) 및/또는 인터커넥터(120)에 매립된다.
따라서, 방사형 금속 입자와 집전부 및/또는 방사형 금속 입자와 인터커넥터 간의 접촉 면적이 증가하여 접촉 저항을 감소시킬 수 있는 효과가 있다. 상기 접촉 저항이 감소하면, 집전부(114, 117)와 인터커넥터(120) 사이의 전류 흐름이 원활해진다.
위에서는 도전성 입자(164)가 방사형 금속 입자로 형성되는 것을 예로 들어 설명하였지만, 도전성 입자(164)는 구리(Cu), 은(Ag), 금(Au), 철(Fe), 니켈(Ni), 납(Pb), 아연(Zn), 코발트(Co), 티타늄(Ti) 및 마그네슘(Mg)으로부터 선택된 1종 이상의 금속을 주성분으로 포함하는 금속 피복 수지 입자로 이루어질 수도 있다.
도전성 입자(164)가 금속 피복 수지 입자로 이루어지는 경우, 도전성 입자(164)는 원형 또는 타원형의 형상으로 형성될 수 있다.
한편, 도시하지는 않았지만, 도전성 입자(164)들은 인접한 것들과 서로 물리적으로 접촉할 수도 있다.
수지(162)가 경화한 뒤의 접속 신뢰성 측면에서, 수지(162) 내에 분산되는 도전성 입자(164)의 배합량은 도전성 접착 필름(160)의 전체 체적에 대하여 0.5 체적% 내지 20 체적%로 하는 것이 바람직하다.
도전성 입자(164)의 배합량이 0.5 체적% 미만이면 전면 전극용 집전부(114)와의 물리적인 접점이 감소하므로 전류 흐름이 원활하게 이루어지지 않을 수 있으며, 상기 배합량이 20 체적%를 초과하면 수지(162)의 상대적 양이 감소하여 접착 강도가 저하될 수 있다.
도전성 접착 필름(160)은 전면 전극용 집전부(114)와 평행한 방향으로 상기 전면 전극용 집전부(114)에 접착되며, 후면 전극용 집전부(117)와 평행한 방향으로 후면 전극용 집전부(117)에 접착된다.
이때, 태빙(tabbing) 작업은 도전성 접착 필름(160)을 집전부(114, 117)에 가(假)압착하는 가(假)압착 단계, 인터커넥터(120)를 도전성 접착 필름(160)에 정렬 및 가(假)고정하는 정렬 및 가(假)고정 단계, 및 인터커넥터(120)와 도전성 접착 필름(160) 및 집전부(114, 117)를 본(本)압착하는 본(本)압착 단계를 포함한다.
도전성 접착 필름(160)을 이용하여 태빙(tabbing) 작업을 실시할 때, 전기적 접속 확보 및 접착력 유지가 가능한 범위라면 가열 온도 및 가압 압력의 조건은 특별히 제한되지 않는다.
예를 들면, 예비 접합 단계에서의 가열 온도는 대략 100℃ 이하로 설정할 수 있고, 최종 접합 단계에서의 가열 온도는 수지(162)가 경화되는 온도 범위, 예컨대 140℃ 내지 180℃의 범위로 설정할 수 있다.
그리고, 예비 접합 단계에서의 가압 압력은 대략 1MPa로 설정할 수 있고, 최종 접합 단계에서의 가압 압력은 전면 전극용 집전부(114), 후면 전극용 집전부(117) 및 인터커넥터(120)가 도전성 접착 필름(160)에 충분히 밀착되는 범위, 예컨대 대략 2MPa 내지 3MPa로 설정할 수 있다.
이때, 가압 압력은 도전성 입자의 적어도 일부가 집전부(114, 117) 및/또는 인터커넥터(120)의 내부로 몰입될 수 있도록 한다.
또한 예비 접합 단계에서의 가열 및 가압 시간은 대략 5초 내외로 설정할 수 있으며, 최종 접합 단계에서의 가열 및 가압 시간은 전면 전극용 집전부(114), 후면 전극용 집전부(117) 및 인터커넥터(120) 등이 열로 인한 손상 또는 변질되지 않는 범위, 예컨대 대략 10초 정도로 설정할 수 있다.
한편, 상기 예비 접합 단계 및 최종 접합 단계에서 가해지는 열로 인해 기판 휨이 발생될 수 있다.
본 발명인의 실험에 의하면, 도전성 접착 필름을 이용하는 본원 발명의 태빙 방식과 핫 에어를 이용한 종래의 태빙 방식에 있어서 기판의 두께에 따른 기판 휨량을 측정한 결과, 기판의 두께가 200㎛일 때, 핫 에어(hot air)를 이용하여 플럭스를 용융시키는 종래의 태빙 방식에서는 기판 휨량이 대략 2.1㎜ 이상으로 측정되지만, 도전성 접착 필름을 이용한 태빙 방식에서는 기판 휨량이 대략 0.5㎜ 정도로 측정된 것을 알 수 있다.
여기에서, 기판(111)의 두께는 기판의 후면으로부터 에미터부까지의 두께를 말한다. 그리고 상기 휨량은 기판의 하부면에 있어서, 기판의 중심부와 기판의 주변부에서의 높이 차이를 말한다.
한편, 기판 휨 현상은 기판의 두께가 얇아질수록 더욱 크게 발생한다. 예를 들어, 기판(111)의 두께가 80㎛인 경우, 핫 에어(hot air)를 이용하여 플럭스를 용융시키는 종래의 태빙 방식에 따르면 기판 휨량이 대략 14㎜ 이상으로 측정되지만, 도전성 접착 필름을 이용한 태빙 방식에 따르면 기판 휨량이 대략 1.8㎜ 정도로 측정된 것을 알 수 있다.
상기 결과에 따르면, 도전성 접착 필름을 이용한 본원 발명의 기판의 두께가 80㎛일 때 발생하는 기판 휨량과 핫 에어를 이용한 종래예의 기판의 두께가 200㎛일 때 발생하는 기판 휨량이 유사한 것을 알 수 있다.
기판 휨량이 일정 범위, 예를 들어 2.5㎜를 넘어서면 이후에 실시하는 라미네이션 공정에서 기판에 크랙이 발생하거나 모듈 내부에 기포가 발생되는 등의 문제점이 있으므로, 종래의 태빙 방식을 이용하는 경우에는 기판의 두께를 얇게 형성하는 것이 불가능하다.
하지만, 도전성 접착 필름을 이용한 태빙 방식은 기판 휨량을 종래에 비해 현저히 감소시킬 수 있으므로, 얇은 두께의 기판을 사용하는 것이 가능하다.
예를 들면, 도전성 접착 필름을 이용한 태빙 방식을 사용하면, 기판(111)의 두께를 80㎛ 내지 180㎛로 형성할 수 있다. 기판의 두께가 감소할수록 재료비를 절감할 수 있으므로, 도전성 접착 필름을 이용한 본원 발명의 경우 기판(111)의 두께를 180㎛ 이하로 형성하는 것이 바람직하다.
한편, 도전성 접착 필름(160)은 후면 전극용 집전부(117)와 접촉하는 제1 부분(160a)과, 후면 전극(116)과 접촉하는 제2 부분(160b)을 제1 방향(X-X')을 따라 교대로 구비한다.
도 3 내지 도 7에 도시한 제1 실시예에서, 제2 방향으로 측정된 도전성 접착 필름(160)의 폭(W2)은 후면 전극용 집전부(117)의 폭(W1)과 동일하게 형성되고, 제1 방향으로 측정된 도전성 접착 필름(160)의 길이는 후면 전극용 집전부(117)의 길이보다 길게 형성된다.
따라서, 도전성 접착 필름(160)의 제2 부분(160b)은 제1 방향(X-X')으로 후면 전극용 집전부(117)의 사이 공간에 위치한다.
그리고 제1 부분(160a)의 두께(T3)와 제2 부분(162b)의 두께(T4)는 동일하게 형성된다.
이와는 달리, 도 8에 도시한 바와 같이, 제1 부분(162a)의 두께(T3)와 제2 부분(162b)의 두께(T4)는 다르게 형성될 수 있다.
후면 전극용 집전부(117)의 두께(T1)가 후면 전극(116)의 두께(T2)보다 얇게 형성되면, 후면 전극용 집전부(117)와 접촉하는 제1 부분(162a)의 두께(T3)는 후면 전극(116)과 접촉하는 제2 부분(162b)의 두께(T4)보다 두껍게 형성된다.
이때, 후면 전극(116)의 두께(T2)와 후면 전극용 집전부(117)의 두께(T1)의 차이(T2-T1)가 5㎛ 내지 25㎛로 형성되면, 도전성 접착 필름(160)의 제1 부분(160a)의 두께(T3)와 제2 부분(160b)의 두께(T4)의 차이(T3-T4)도 5㎛ 내지 25㎛로 형성된다.
이러한 구성에 따르면, 최종 접합 단계에서 가해지는 열에 의해 도전성 접착 필름(160)의 수지가 유동성을 갖게 되므로, 도 7 및 도 8에 도시한 바와 같이, 후면 전극(116)과 후면 전극용 집전부(117)의 단차가 발생한 부분에도 도전성 접착 필름(160)이 채워진다. 따라서, 후면 전극용 집전부와 인터커넥터의 미접합 부분이 발생하지 않으므로, 전류 수집 효율이 저하하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 도전성 접착 필름(160)의 접합 특성은 Sn 계열의 솔더(solder)와는 달리 금속의 종류에 따른 변화가 거의 없으므로, 도전성 접착 필름(160)은 은(Ag)을 포함한 도전성 페이스트에 의해 형성된 후면 전극용 집전부(117)와 알루미늄(Al)을 포함한 도전성 페이스트에 의해 형성된 후면 전극(116)과 양호하게 접합된다.
따라서, 도전성 접착 필름이 접합되는 영역 내에서 후면 전극용 집전부가 도전성 접착 필름의 길이 방향을 따라 복수개 위치하는 섬형 구조로 후면 전극용 집전부를 형성한 경우에도 전류 수집 효율을 효과적으로 향상시킬 수 있으며, 후면 전극용 집전부를 형성하기 위한 금속 물질, 즉 은의 사용량을 줄일 수 있으므로 태양전지 모듈의 제조 원가를 절감하는 것이 가능하다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양전지 모듈에서 기판 후면부의 조립 상태를 나타내는 평면도이고, 도 10은 도 9의 "Ⅹ-Ⅹ" 단면도이다.
후면 전극(116)과 후면 전극용 집전부(117)는 개구부의 가장자리 부분에서 서로 중첩할 수 있다.
일례로, 기판(111)의 후면에 후면 전극용 집전부(117)를 먼저 형성한 후, 후면 전극(116)을 형성하는 경우에는 도 9 및 도 10에 도시한 바와 같이 후면 전극(116)의 일부분이 후면 전극용 집전부(117)의 테두리 부분 일부를 덮을 수 있다.
이 경우, 후면 전극(116) 형성용 도전성 페이스트에 의해 형성되는 후면 전계부(118)는 도 3 내지 도 8의 제1 실시예에 도시한 바와 같이 후면 전극이 위치하는 영역에만 형성된다.
이와는 달리, 기판(111)의 후면에 시트상의 후면 전극(116)을 먼저 형성한 후, 후면 전극용 집전부(117)를 형성하는 경우, 후면 전극용 집전부(117)의 테두리 부분 일부가 후면 전극(116)의 개구부의 가장자리 부분을 덮을 수 있다.
이 경우, 후면 전계부(118)는 도 10에 도시한 바와 같이 후면 전극(116)이 위치하는 영역 및 개구부가 위치하는 영역에 모두 형성된다. 따라서, 후면 전계부(118)는 기판(111)의 후면 내측에 전체적으로 형성된다.
이러한 구조에 따르면, 후면 전극(116)과 후면 전극용 집전부(117)가 중첩된 영역에서 서로간에 직접 접촉하므로, 후면 전극(116)에 수집된 전하가 후면 전극용 집전부(117)로 더욱 효과적으로 전달된다.
상기한 구조의 태양전지에 있어서, 제2 방향으로 측정된 도전성 접착 필름(160)의 폭은 개구부(116a)의 폭보다 크게 형성된다.
따라서, 제1 방향(X-X')으로는 도전성 접착 필름(160)이 후면 전극용 집전부(117)와 접촉하는 제1 부분과 후면 전극용 집전부(117)의 사이 공간에서 후면 전극과 접촉하는 제2 부분을 교대로 구비하며, 제2 방향(Y-Y')으로는 제1 부분의 적어도 한쪽에서 후면 전극과 접촉하는 제3 부분(160c)을 더 포함한다.
이때, 도전성 접착 필름(160)의 제1 부분(160a)의 두께(T3)는 제2 부분(160c)의 두께(T5)보다 두껍게 형성될 수 있다.
인터커넥터(120)의 폭은 특별히 제한하지 않지만, 도전성 접착 필름(160)의 폭과 동일하거나 도전성 접착 필름(160)의 폭보다 크게 형성될 수 있다.
이상에서는 후면 전극용 집전부(117)와 도전성 접착 필름(160) 및 인터커넥터(120)의 접속 구조에 대해 설명하였지만, 전술한 내용은 전면 전극용 집전부(114)와 도전성 접착 필름(160) 및 인터커넥터(120)의 접속 구조에 대해서도 동일하게 적용될 수 있다.
이하, 본 발명의 제3 실시예에 따른 태양전지 모듈을 도 11을 참조하여 설명한다. 제3 실시예는 후면 전극부의 구조 및 태빙 구조가 전술한 제1 실시예 및/또는 제2 실시예와 동일하므로, 이하에서는 전면 전극부의 구조 및 태빙 구조에 대해서만 설명한다.
제3 실시예를 설명함에 있어서, 전술한 실시예와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면번호를 부여하고, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도면을 참고하면, 기판(111)의 에미터부(112) 위에는 전술한 제1 실시예와는 달리 복수의 전면 전극(113)만 에미터부(112) 위에 위치한다. 즉 전면 전극용 집전부는 본 실시예에서는 형성되지 않는다.
그리고 기판(111)의 전면(front surface)에는 전면 전극(113)과 교차하는 방향으로 복수의 도전성 접착 필름(160)이 위치하며, 도전성 접착 필름(160)은 복수의 전면 전극(13)과 교차하는 방향으로 상기 전면 전극(113)의 일부분에 접착된다. 따라서, 도전성 접착 필름(160)의 일부분은 전면 전극(113)의 일부분에 직접 접촉하고, 나머지 부분은 유전층(115)에 직접 접촉한다.
이하에서는 도전성 접착 필름(160)이 접착되는 상기 전극 부분을 제1 부분(113a)이라고 하고, 도전성 접착 필름(160)이 접착되지 않는 전극 부분을 제2 부분(113b)이라고 한다.
전면 전극(113)의 제1 부분(113a)에 접착된 도전성 접착 필름(160)의 전면(front surface)에는 도전성 접착 필름(60)과 동일한 방향으로 인터커넥터(20)가 접착된다. 이 인터커넥터(20)는 이웃하는 태양전지의 기판 후면에 접착된 인터커넥터이다.
도전성 접착 필름(160)과 인터커넥터(120)를 양호하게 접착시키기 위해, 도전성 접착 필름(160)은 전면 전극(113)의 돌출 두께보다 큰 두께를 가질 수 있다. 이 경우, 도전성 접착 필름(160)의 전면(front surface)이 평탄면을 이루게 되므로, 인터커넥터(120)와 도전성 접착 필름(160)의 접착이 양호하게 이루어진다.
여기에서, "돌출 두께"는 전면 전극(113)의 전체 두께 중에서 유전층(115) 위로 돌출된 부분의 두께를 의미한다.
통상적인 전면 전극(113)이 15㎛ 이하로 두께로 형성되므로, 전면 전극(113)의 돌출 두께는 15㎛보다 작다. 따라서, 도전성 접착 필름(160)은 적용하고자 하는 태양전지의 스펙(spec)에 따라 15㎛ 내지 60㎛의 두께 범위 내에서 적절한 것을 사용할 수 있다.
이상에서 살펴 본 바와 같이, 본 발명의 권리범위는 상기 실시예에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
111: 기판 112: 에미터부
113: 전면 전극 114: 전면 전극용 집전부
115: 유전층 116: 후면 전극
117: 후면 전극용 집전부 118: 후면 전계부
120: 인터커넥터 160: 도전성 접착 필름
160a: 제1 부분 160b: 제2 부분
160c: 제3 부분 162: 수지
164: 도전성 입자

Claims (16)

  1. 기판의 후면에 위치하며 제1 방향을 따라 제1 간격으로 이격된 복수의 섬(island)형 후면 전극용 집전부 및 상기 후면 전극용 집전부를 노출하는 개구부를 포함하며 상기 기판의 후면 전체를 덮는 시트(sheet)상의 후면 전극을 구비한 후면 전극부를 포함하는 태양전지;
    이웃한 태양전지들을 전기적으로 연결하는 인터커넥터; 및
    상기 인터커넥터를 상기 태양전지에 접합하는 도전성 접착 필름
    을 포함하고,
    상기 후면 전극용 집전부와 상기 후면 전극은 서로 다른 금속 물질로 형성되며,
    상기 도전성 접착 필름은 상기 후면 전극용 집전부와 접촉하는 제1 부분과 상기 후면 전극과 접촉하는 제2 부분을 상기 제1 방향을 따라 교대로 구비하는 태양전지 모듈.
  2. 제1항에서,
    상기 후면 전극과 상기 후면 전극용 집전부는 상기 개구부의 가장자리 부분에서 서로 중첩하지 않는 태양전지 모듈.
  3. 제2항에서,
    상기 후면 전극의 두께와 상기 후면 전극용 집전부의 두께 차이가 5㎛ 내지 25㎛인 태양전지 모듈.
  4. 제3항에서,
    상기 도전성 접착 필름의 상기 제1 부분의 두께가 상기 제2 부분의 두께보다 두껍게 형성되는 태양전지 모듈.
  5. 제4항에서,
    상기 제1 부분의 두께와 상기 제2 부분의 두께 차이가 5㎛ 내지 25㎛인 태양전지 모듈.
  6. 제2항에서,
    상기 도전성 접착 필름은 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 상기 제1 부분의 적어도 한쪽에서 상기 후면 전극과 접촉하는 제3 부분을 더 포함하는 태양전지 모듈.
  7. 제1항에서,
    상기 후면 전극과 상기 후면 전극용 집전부는 상기 개구부의 가장자리 부분에서 서로 중첩하는 태양전지 모듈.
  8. 제7항에서,
    상기 후면 전극의 두께와 상기 후면 전극용 집전부의 두께 차이가 5㎛ 내지 25㎛인 태양전지 모듈.
  9. 제8항에서,
    상기 도전성 접착 필름의 상기 제1 부분의 두께가 상기 제2 부분의 두께보다 두껍게 형성되는 태양전지 모듈.
  10. 제9항에서,
    상기 제1 부분의 두께와 상기 제2 부분의 두께 차이가 5㎛ 내지 25㎛인 태양전지 모듈.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에서,
    상기 기판의 후면 내측에는 후면 전계부가 위치하는 태양전지 모듈.
  12. 제11항에서,
    상기 후면 전계부는 상기 후면 전극이 위치하는 영역에만 형성되고, 상기 개구부가 위치하는 영역에는 형성되지 않는 태양전지 모듈.
  13. 제11항에서,
    상기 후면 전계부는 상기 후면 전극이 위치하는 영역 및 상기 개구부가 위치하는 영역에 형성되는 태양전지 모듈.
  14. 제11항에서,
    상기 도전성 접착 필름은 수지 및 상기 수지 내에 분산된 복수의 도전성 입자를 포함하고, 상기 복수의 도전성 입자는 상기 후면 전극과 후면 전극용 집전부 중 하나 및 상기 인터커넥터와 각각 직접 접촉하는 태양전지 모듈.
  15. 제11항에서,
    상기 태양전지는 상기 기판의 전면(front surface) 전체에 위치하는 에미터부, 상기 에미터부와 전기적으로 연결되는 전면 전극부 및 상기 에미터부 위에 위치하는 유전층을 더 포함하며,
    상기 전면 전극부는 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 길게 연장되며 하부면 전체가 상기 에미터부와 직접 접촉하는 복수의 핑거 전극들을 포함하는 태양전지 모듈.
  16. 제15항에서,
    상기 전면 전극부는 상기 제1 방향으로 연장되며 상기 복수의 핑거 전극들과 연결된 전면 전극용 집전부를 더 포함하고, 상기 전면 전극용 집전부의 하부면 전체는 상기 에미터부와 직접 접촉하는 태양전지 모듈.
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