KR20140109634A - 태양 전지 측정 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 태양 전지 측정 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 태양 전지 측정 장치의 일례는 태양 전지의 제1 면 위에 제1 방향으로 뻗어 있는 복수의 제1 전극에 접촉하는 제1 전극용 탐침부; 태양 전지의 제2 면에 위치하는 제2 전극에 접촉하는 제2 전극용 탐침부; 및 제1 전극용 탐침부 및 제2 전극용 탐침부로부터 전기적 신호를 입력받아 태양 전지의 전압 및 전류를 측정하는 측정부;를 포함하며, 제1 전극용 탐침부는 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 가로질러 배치되는 복수 개의 제1 탐침바; 복수 개의 제1 탐침바 각각은 제1 탐침바 각각의 하부에 제2 방향으로 형성되며, 제1 전극에 접촉하는 복수 개의 제1 탐침 와이어를 구비한다.
본 발명에 따른 태양 전지 측정 장치의 일례는 태양 전지의 제1 면 위에 제1 방향으로 뻗어 있는 복수의 제1 전극에 접촉하는 제1 전극용 탐침부; 태양 전지의 제2 면에 위치하는 제2 전극에 접촉하는 제2 전극용 탐침부; 및 제1 전극용 탐침부 및 제2 전극용 탐침부로부터 전기적 신호를 입력받아 태양 전지의 전압 및 전류를 측정하는 측정부;를 포함하며, 제1 전극용 탐침부는 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 가로질러 배치되는 복수 개의 제1 탐침바; 복수 개의 제1 탐침바 각각은 제1 탐침바 각각의 하부에 제2 방향으로 형성되며, 제1 전극에 접촉하는 복수 개의 제1 탐침 와이어를 구비한다.
Description
본 발명은 태양 전지 측정 장치에 관한 것이다.
최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예측되면서 이들을 대체할 신재생 에너지에 대한 관심이 높아지면서, 태양 에너지로부터 전기 에너지를 생산하는 태양 전지 셀이 주목 받고 있다.
이러한 태양 전지 셀은 원하는 출력을 얻기 위해 여러 개가 직렬 또는 병렬로 연결된 후 패널(panel) 형태로 방수 처리된 형태의 태양 전지 모듈로 사용된다.
일반적으로, 태양 전지 셀들을 갖는 태양 전지 모듈은 일정한 간격을 두고 배치된 복수 개의 태양 전지 셀들, 인접한 태양 전지 셀들의 전극을 전기적으로 연결하는 인터커넥터(20), 태양 전지 셀들을 보호하는 상부 및 하부 보호막, 태양 전지 셀들의 제1 면 쪽으로 보호막 위에 배치되는 투명 부재, 및 제1 면 반대 쪽으로 하부 보호막의 하부에 배치되는 후면 시트(back sheet)를 포함한다.
이와 같은 태양 전지 모듈에는 동일한 효율을 지니는 태양 전지 셀들이 포함되어야 태양 전지 모듈의 효율이 극대화될 수 있다. 이를 위해서 태양 전지 모듈 공정 중에는 태양 전지 셀들을 효율별로 분리하는 분류(sorting) 공정을 별도로 구비한다.
본 발명은 태양 전지 셀들을 효율별로 분리하는 분류 공정에 사용되는 태양 전지 측정 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 태양 전지 측정 장치의 일례는 태양 전지의 제1 면 위에 제1 방향으로 뻗어 있는 복수의 제1 전극에 접촉하는 제1 전극용 탐침부; 태양 전지의 제2 면에 위치하는 제2 전극에 접촉하는 제2 전극용 탐침부; 및 제1 전극용 탐침부 및 제2 전극용 탐침부로부터 전기적 신호를 입력받아 태양 전지의 전압 및 전류를 측정하는 측정부;를 포함하며, 제1 전극용 탐침부는 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 가로질러 배치되는 복수 개의 제1 탐침바; 복수 개의 제1 탐침바 각각은 제1 탐침바 각각의 하부에 제2 방향으로 형성되며, 제1 전극에 접촉하는 복수 개의 제1 탐침 와이어를 구비한다.
여기서, 복수 개의 제1 탐침 와이어는 전류를 측정하는 적어도 하나의 제1 전류 탐침 와이어와 전압을 측정하는 적어도 하나의 제1 전압 탐침 와이어를 포함할 수 있다.
여기서, 복수 개의 제1 탐침 와이어는 금속 박막 형태로 형성되거나, 메쉬 타입의 금속 재질로 형성될 수 있다.
또한, 제1 탐침바 각각은 내부에 튜브를 구비할 수 있다.
또한, 제1 전극은 핑거 전극이고, 제1 탐침바는 태양 전지의 핑거 전극과 교차할 수 있다.
또한, 제1 탐침바 각각의 폭은 복수 개의 태양 전지를 서로 전기적으로 연결하는 인터커넥터의 폭과 동일 수 있다.
또한, 제2 전극용 탐침부는 제2 방향으로 배치되는 복수 개의 제2 탐침바를 포함하고, 복수 개의 제2 탐침바는 전류를 측정하는 적어도 하나의 제2 전류 탐침바와 전압을 측정하는 적어도 하나의 제2 전압 탐침바를 포함할 수 있다.
또한, 제2 전류 탐침바와 제2 전압 탐침바는 복수 개이고, 복수 개의 제2 전류 탐침바와 제2 전압 탐침바는 제2 방향으로 교번하여 배치될 수 있다.
또한, 제2 전극용 탐침부는 제2 방향으로 가로질러 배치되는 복수 개의 제2 탐침바; 복수 개의 제2 탐침바 각각은 제2 탐침바 각각의 상부 접촉하여 제2 방향으로 형성되며, 제2 전극에 접촉하는 복수 개의 제2 탐침 와이어를 구비할 수 있다.
여기서, 복수 개의 제2 탐침 와이어는 전류를 측정하는 적어도 하나의 제2 전류 탐침 와이어와 전압을 측정하는 적어도 하나의 제2 전압 탐침 와이어를 포함할 수 있다.
또한, 복수 개의 제2 탐침 와이어는 금속 박막 형태로 형성되거나, 메쉬 타입의 금속 재질로 형성될 수 있다.
또한, 제2 탐침바 각각의 폭은 복수 개의 태양 전지를 서로 전기적으로 연결하는 인터커넥터의 폭과 동일할 수 있다.
또한, 제2 탐침바 각각의 하부에는 제2 탐침바를 지지하는 바 프레임이 더 구비될 수 있다.
본 발명의 일례에 따른 태양 전지 측정 장치는 버스바 전극이 없는 태양 전지의 측정을 보다 정확하고 용이하게 수행할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 태양 전지 측정 장치의 측정 대상인 태양 전지의 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 2 내지 도 5는 본 발명에 따른 태양 전지 측정 장치의 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 6은 본 발명에 따른 태양 전지 측정 장치에서 제2 전극용 탐침부의 다른 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 7은 본 발명에 따른 태양 전지 측정 장치의 측정 대상인 태양 전지의 다른 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 8 내지 도 9는 본 발명에 따른 태양 전지 측정 장치의 다른 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 2 내지 도 5는 본 발명에 따른 태양 전지 측정 장치의 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 6은 본 발명에 따른 태양 전지 측정 장치에서 제2 전극용 탐침부의 다른 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 7은 본 발명에 따른 태양 전지 측정 장치의 측정 대상인 태양 전지의 다른 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 8 내지 도 9는 본 발명에 따른 태양 전지 측정 장치의 다른 일례를 설명하기 위한 도이다.
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 다양한 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 부여하였다.
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.
이하에서는 본 발명에 따른 태양 전지 측정 장치에 대해 설명하기에 앞서, 태양 전지 측정 장치의 측정 대상인 태양 전지의 일례에 대해서 먼저 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 태양 전지 측정 장치의 측정 대상인 태양 전지의 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 1의 (a)에 도시된 바와 같이, 태양 전지 측정 장치의 측정 대상이 되는 태양 전지(10)의 일례는 기판(11), 에미터부(12), 제1 전극(13), 반사방지막(15), 및 제2 전극(16)을 포함할 수 있다. 이와 같은 태양 전지(10)의 전면이나 후면에는 도시된 바와 같이 인터커넥터(20)가 연결된다.
여기서, 기판(11)은 외부로부터 입사되는 빛 에너지를 전기에너지로 변환하는 기능을 하며, 제1 도전성 타입, 예를 들어 p형 도전성 타입의 실리콘으로 이루어진 반도체 기판(11)일 수 있다. 이때, 실리콘은 단결정 실리콘, 다결정 실리콘 또는 비정질 실리콘일 수 있다. 기판(11)이 p형의 도전성 타입을 가질 경우, 붕소(B), 갈륨(Ga), 인듐(In) 등과 같은 3가 원소의 불순물을 함유한다.
에미터부(12)는 빛이 입사되는 기판(11)의 제1 면에 위치하며 기판(11)의 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입일 수 있다. 예를 들어, 에미터부(12)는 n형의 도전성 타입을 구비하고 있는 불순물이 도핑(doping)된 영역으로서, 반도체 기판(11)과 p-n 접합을 이룬다. 에미터부(12)가 n형의 도전성 타입을 가질 경우, 에미터부(12)는 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 등과 같이 5가 원소의 불순물을 기판(11)에 도핑하여 형성될 수 있다.
이에 따라, 기판(11)에 입사된 빛에 의해 반도체 내부의 전자가 에너지를 받으면 전자는 n형 반도체 쪽으로 이동하고 정공은 p형 반도체 쪽으로 이동한다. 따라서, 기판(11)이 p형이고 에미터부(12)가 n형일 경우, 분리된 정공은 기판(11)쪽으로 이동하고 분리된 전자는 에미터부(12)쪽으로 이동한다.
이와는 반대로, 기판(11)은 n형 도전성 타입일 수 있고, 실리콘 이외의 다른 반도체 물질로 이루어질 수도 있다. 기판(11)이 n형의 도전성 타입을 가질 경우, 기판(11)은 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 등과 같이 5가 원소의 불순물을 함유할 수 있다.
에미터부(12)는 기판(11)과 p-n접합을 형성하게 되므로, 기판(11)이 n형의 도전성 타입을 가질 경우 에미터부(12)는 p형의 도전성 타입을 가진다. 이 경우, 분리된 전자는 기판(11)쪽으로 이동하고 분리된 정공은 에미터부(12)쪽으로 이동한다.
에미터부(12)가 p형의 도전성 타입을 가질 경우, 에미터부(12)는 붕소(B), 갈륨(Ga), 인듐(In) 등과 같은 3가 원소의 불순물을 기판(11)에 도핑하여 형성할 수 있다.
반사 방지막(15)은 제1 전극(13)이 위치하지 않는 에미터부(12) 위에 위치하여, 외부로부터 입사되는 빛의 양이 보다 많이 기판(11) 내부로 입사되도록 하는 기능을 한다.
복수의 제1 전극(13)은 태양 전지의 제1 면 위에 제1 방향(x)으로 뻗어 있고, 에미터부(12) 위에 형성되어 에미터부(12)와 전기적으로 연결되고, 인접하는 제1 전극(13)과 서로 이격된 상태로 형성된다. 각각의 제1 전극(13)은 에미터부(12)쪽으로 이동한 전하, 예를 들면 전자를 수집하여 제1 전극(13)에 접촉하는 인터커넥터(20)로 전달하는 기능을 한다.
여기서, 복수의 제1 전극(13)은 핑거 전극(13)일 수 있고, 버스바 전극(미도시)은 제1 전극(13)에 포함되지 않을 수 있다.
제2 전극(16)은 기판(11) 제1 면의 반대면, 즉 기판(11)의 제2 면의 전체면에 형성되어 있으며, 기판(11)쪽으로 이동하는 전하, 예를 들어 정공을 수집한다.
아울러, 기판(11)의 제2 면 중 일부분에는 제2 전극(16)에 전기적으로 연결되며, 인터커넥터(20)에 접촉하는 제2 버스바(14)를 더 포함할 수 있다. 이와 같은 제2 버스바(14)는 인터커넥터(20)와 동일한 방향인 제2 방향(y)으로 길게 형성될 수 있다.
이와 같은 구조를 갖는 태양 전지(10)의 동작은 다음과 같다.
태양 전지(10)로 빛이 입사되어 반사 방지막(15)과 에미터부(12)를 통해 기판(11)으로 입사되면, 입사된 빛에 의해 기판(11) 내부에서는 전자와 정공이 생성되고, p-n 접합의 원리에 따라 전자는 n형의 도전성 타입을 갖는 에미터부(12)쪽으로 이동하고, 정공은 p형의 도전성 타입을 갖는 기판(11)쪽으로 이동한다. 이처럼, 에미터부(12)쪽으로 이동한 전자는 제1 전극(13)에 의해 수집되어 제1 전극(13)에 접촉하여 전기적으로 연결되는 인터커넥터(20)로 이동하고, 기판(11)쪽으로 이동한 정공은 제2 전극(16)에 의해 수집되어 제2 전극(16)에 접촉하여 전기적으로 연결되는 인터커넥터(20)로 이동한다.
이러한 태양 전지(10)는 단독으로도 사용이 가능하지만, 보다 효율적인 사용을 위해, 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이 동일한 구조를 갖는 태양 전지들(10A, 10B, 10C)을 인터커넥터(20)를 이용하여 직렬로 연결하여 태양 전지 모듈을 형성한다.
여기서, 인터커넥터(20)는 복수의 태양 전지를 서로 전기적으로 연결할 때 사용되며, 제1 전극(13)과 교차하는 방향으로 배치된다.
이와 같은 인터커넥터(20)는 도전성 필름(conductive film) 또는 도전성 페이스트(conductive paste)로 다수의 제1 전극(13)과 연결되어 질 수 있다. 도전성 필름(conductive film)은 에폭시 수지 내에 다수의 금속 재질(예를 들면, 니켈(Ni))의 전도성입자가 포함된 구조를 가질 수 있다.
한편, 이와 같이 도 1의 (a)에 도시된 태양 전지(10)는 기판(11)의 제1 면 상부에 제1 전극(13)과 교차하고 인터커넥터(20)와 나란하게 배치되는 버스바 전극을 포함하지 않을 수 있다.
버스바 전극은 통상적으로 은(Ag)과 같이 고가의 물질로 이루어지는 전극 페이스트를 사용하게 되는데, 전술한 바와 같이 버스바 전극을 생략한 경우 버스바 전극을 형성하는 전극 페이스트의 사용량을 줄일 수 있고, 버스바 전극을 형성하는 공정을 생략할 수 있어 제조 비용을 크게 절감할 수 있는 효과가 있다.
그러나, 이와 같이 버스바 전극을 포함하지 않는 태양 전지는 제1 전극(13)의 폭이 미세하여 태양 전지의 효율을 측정하는 것이 용이하지 않아 태양 전지를 효율별로 분류하는 것이 용이하지 않지만, 본 발명에 따른 태양 전지 측정 장치를 이용할 경우, 태양 전지를 효율별로 분류하는 공정을 용이하게 수행할 수 있다.
이하에서는 이와 같은 본 발명에 따른 태양 전지 측정 장치에 대해 설명한다.
도 2 내지 도 5는 본 발명에 따른 태양 전지 측정 장치의 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 2는 본 발명에 따른 태양 전지 측정 장치의 전체 개념도를 도시한 것이고, 도 3의 (a)는 본 발명에 따른 태양 전지 측정 장치에서 제1 전극용 탐침부(100)를 설명하기 위한 도이고, 도 3의 (b)는 제1 전극용 탐침부(100)가 태양 전지(10)의 제1 면에 접촉되었을 때를 도시한 도이다.
또한, 도 3은 제1 탐침바(120)에 구비된 튜브(120T)에 대해 설명하기 위한 도이고, 도 4는 제1 탐침바(120) 하부에 형성된 제1 탐침 와이어(120W)에 대해 설명하기 위한 도이다.
도 2에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 태양 전지 측정 장치의 일례는 전면 전극용 탐침부(100), 제2 전극용 탐침부(200) 및 측정부(300)를 포함한다.
제1 전극용 탐침부(100)는 태양 전지(10)의 제1 면에 위치하는 제1 전극(13)과 접촉하여, 태양 전지(10)의 제1 전극(13)으로부터 전기적 신호를 입력받는다.
제2 전극용 탐침부(200)는 태양 전지(10)의 제1 면의 반대면인 제2 면에 형성된 제2 전극(16)에 접촉하도록 형성된다. 여기서, 제2 전극용 탐침부(200)의 형상은 제2 전극(16)의 면과 접촉되도록 평면 형상으로 형성될 수 있다. 그러나, 이와 다르게 형성되는 것도 가능하다. 이에 대해서는 후술한다.
측정부(300)는 전면 전극용 탐침부(100) 및 제2 전극용 탐침부(200) 각각에 전기적으로 연결되어 전면 전극용 탐침부(100) 및 제2 전극용 탐침부(200)로부터 전기적 신호를 입력받아 태양 전지(10)의 개방 전압(Voc) 및 단락 전류(Isc)를 측정한다. 아울러, 태양 전지(10)의 개방 전압(Voc) 및 단락 전류(Isc)를 이용하여 태양 전지(10)의 필팩터 (fill factor; F.F) 및 단위 면적당 저항(R)도 측정할 수 있다. 여기서, 전기적 신호는 태양 전지(10)로부터 발생되는 전류나 전압일 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 제1 전극용 탐침부(100)는 도 2 및 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 제1 프레임(110), 복수 개의 제1 탐침바(120), 및 복수 개의 제1 탐침 와이어(120W)를 구비한다.
여기서, 제1 프레임(110)은 태양 전지(10)의 제1 면 위에 배치되며, 제1 프레임(110)에 의해 형성되는 개구부를 구비하며, 이와 같은 개구부는 태양 전지(10)의 제1 면의 면적보다 클 수 있다. 이와 같은 제1 프레임(110)은 강철 또는 스테인레스 재질로 형성될 수 있다.
또한, 복수 개의 제1 탐침바(120)는 양끝단이 제1 프레임(110)에 연결되며, 제1 프레임(110)의 개구부를 제2 방향(y)으로 가로질러 배치된다. 즉, 복수 개의 제1 탐침바(120)는 태양 전지의 제1 전극(13)과 교차하는 방향으로 배치된다.
여기서, 제1 탐침바(120)의 개수는 도 2 및 도 3에서 3개인 경우를 일례로 도시하였으나, 변경 가능하다.
이와 같은 복수 개의 제1 탐침바(120)는 탄성력을 가진 비전도성 재질로 형성될 수 있으며, 일례로, 폴리머 재질로 형성될 수 있다.
또한, 제1 탐침바(120) 각각의 폭은 복수 개의 태양 전지(10)가 모듈로 형성되었을 때의 상태를 고려하여, 복수 개의 태양 전지(10)를 서로 전기적으로 연결하는 인터커넥터(20)의 폭과 동일할 수 있다.
또한, 복수 개의 제1 탐침 와이어(120W)는 도 3 및 4에 도시된 바와 같이, 제1 탐침바(120) 하부에 제1 탐침바(120)와 동일한 제2 방향(y)으로 형성될 수 있다. 이와 같은 복수 개의 제1 탐침 와이어(120W)는 전도성 재질로 형성되어, 제1 전극(13)에 접촉하여, 제1 전극(13)으로부터 전기적 신호를 입력받는다.
이와 같은 제1 탐침 와이어(120W)는 하나의 제1 탐침바(120)에 복수 개가 형성될 수 있다. 일례로, 하나의 제1 탐침바(120) 하부에 형성되는 복수 개의 제1 탐침 와이어(120W)는 전류를 측정하는 적어도 하나의 제1 전류 탐침 와이어(120WI)와 전압을 측정하는 적어도 하나의 제1 전압 탐침 와이어(120WV)를 포함할 수 있다. 따라서, 하나의 제1 탐침바(120)에는 적어도 하나의 제1 전류 탐침 와이어(120WI)와 적어도 하나의 제1 전압 탐침 와이어(120WV)가 배치될 수 있다.
도 3의 (a)에서는 하나의 제1 탐침바(120)에 2개의 제1 전류 탐침 와이어(120WI) 및 2개의 제1 전압 탐침 와이어(120WV)가 교번하여 배치된 것을 일례로 도시하였으나, 이와 다르게, 개수와 배열을 변경할 수 있다.
따라서, 하나의 태양 전지(10)를 측정할 때에, 복수 개의 제1 탐침바(120) 각각에 적어도 하나의 제1 전류 탐침 와이어(120WI)와 적어도 하나의 제1 전압 탐침 와이어(120WV)를 구비함으로써, 하나의 태양 전지(10)를 측정할 때에, 위치를 달리하는 복수 개의 제1 전류 탐침 와이어(120WI)와 복수 개의 제1 전압 탐침 와이어(120WV)를 통하여 복수 개의 전기적 신호를 입력받아 데이터를 저장하고, 복수 개의 데이터로부터 태양 전지(10)의 개방 전압(Voc), 단락 전류(Jsc) 및 필펙터(F.F) 등을 측정하고 계산할 수 있어 태양 전지(10)를 보다 정밀하게 측정할 수 있다.
아울러, 위치를 달리하여 배치되는 복수 개의 제1 탐침바(120) 각각의 하부에 적어도 하나의 제1 전류 탐침 와이어(120WI)와 적어도 하나의 제1 전압 탐침 와이어(120WV)를 구비함으로써, 태양 전지(10)의 특정 위치별로 전압 및 전류를 측정할 수 있어, 태양 전지(10)의 특정 부분을 측정할 수 있다.
또한, 본 발명에 다른 복수 개의 제1 탐침바(120)는 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 제1 탐침바(120) 내부에 튜브(120T)를 구비할 수 있다.
이와 같이, 제1 탐침바(120)가 튜브(120T)를 구비한 경우, 도 3의 (b)와 같이, 제1 전극용 탐침부(100)에 구비된 복수 개의 제1 탐침 와이어(120W)가 태양 전지(10)의 제1 전극(13)과 접촉한 상태에서, 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 제1 탐침바(120) 내부에 구비된 튜브(120T)로 외부로부터 유체나 기체가 유입될 경우, 이에 의해 제1 탐침바(120)의 부피가 확장되어 제1 탐침바(120) 하부에 있는 복수 개의 제1 탐침 와이어(120W)가 태양 전지(10)의 제1 전극(13)에 보다 높은 압력으로 접촉되도록 할 수 있다.
이에 따라, 복수 개의 제1 탐침 와이어(120W)와 태양 전지(10)의 제1 전극(13) 사이의 전기적 연결을 보다 견고히 할 수 있다. 이에 따라, 태양 전지(10)를 보다 정밀하게 측정할 수 있다.
아울러, 복수 개의 제1 탐침 와이어(120W)는 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 금속 박막 형태로 형성되거나, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 메쉬 타입의 금속 재질로 형성될 수 있다.
이때, 복수 개의 제1 탐침 와이어(120W) 각각의 폭은 제1 전극(13), 즉 핑거 전극(13)의 폭과 동일하거나 클 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 태양 전지 측정 장치는 앞서 설명한 바와 같이, 버스바 전극이 형성되지 않은 태양 전지(10)의 효율을 보다 정확하고 용이하게 측정할 수 있는 효과가 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 도 3의 (a)와 같이, 복수 개의 제1 탐침바(120)가 제1 전극(13)의 제1 방향(x)과 교차하는 제2 방향(y)으로 형성되도록 하되, 그 폭을 인터커넥터(20)의 폭과 동일하게 하는 것은 복수 개의 제1 탐침바(120)에 의해 빛이 차단되는 영역이 인터커넥터(20)에 의해 차단되는 빛의 양과 동일하게 함으로써, 태양 전지(10)를 측정할 때에 태양 전지(10)의 효율을 보다 정확하게 측정하기 위함이다.
이와 같이 함으로써, 태양 전지(10)의 광전 변환 효율에 따른 태양 전지(10)의 분류 과정을 보다 정확하게 할 수 있다.
이와 같이 분류 과정이 중요한 것은 태양 전지(10) 모듈의 전체 효율은 태양 전지(10) 각각의 효율에 따라 크게 좌우되기 때문이다.
보다 구체적으로 설명하면, 예를 들어 하나의 태양 전지(10) 모듈이 태양 전지(10) 60개로 구성되는 경우, 각각의 태양 전지(10)는 서로 직렬로 연결될 수 있다.
이때, 태양 전지(10)들 중 59개가 10mA의 전류를 생산하고, 1개가 5mA의 전류를 생산하는 경우 하나의 태양 전지(10) 모듈에서 생산되는 전류는 최저 전류를 생산하는 태양 전지(10)의 전류, 5mA로 수렴되어 결국 태양 전지(10) 모듈의 광전 변환 효율이 저하되는 문제점이 발생하기 때문에, 이를 방지하기 위해서는 60개의 태양 전지(10) 모두가 동일한 효율을 가지도록 분류 해야한다.
따라서, 동일한 효율의 태양 전지(10)끼리 분류하는 분류 과정이 태양 전지(10) 모듈의 효율에 크게 영향을 미치므로, 이와 같은 분류 과정에 태양 전지(10)를 보다 정확하게 측정하는 것이 매우 중요하다.
지금까지는 본 발명에 따른 태양 전지 측정 장치가 버스바 전극이 형성되지 않은 태양 전지(10)를 측정하는 예에 대해서만 설명하였으나, 버스바 전극이 형성되지 않은 태양 전지(10)뿐만 아니라 버스바 전극이 형성된 태양 전지(10)도 용이하게 측정할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 태양 전지 측정 장치 중에서 제2 전극용 탐침부(200)는 앞에서, 제2 전극(16)의 면과 접촉되도록 평면 형상으로 형성되는 경우를 일례로 설명하였으나, 이와 다르게 형성될 수도 있다.
도 6은 본 발명에 따른 태양 전지 측정 장치에서 제2 전극용 탐침부의 다른 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 제2 전극용 탐침부(200)는 지지대 위에 제2 방향(y)으로 배치되는 복수 개의 제2 탐침바(200B)를 포함하고, 복수 개의 제2 탐침바(200B)는 복수 개의 제2 탐침바(200B)는 전류를 측정하는 적어도 하나의 제2 전류 탐침바(200BI)와 전압을 측정하는 적어도 하나의 제2 전압 탐침바(200BV)를 포함할 수 있다.
여기서, 복수 개의 제2 탐침바(200B)는 태양 전지(10)의 제2 전극(16)과 접촉한다. 이때, 복수 개의 제2 탐침바(200B)가 배열되는 위치와 방향은 인터커넥터(20)가 태양 전지(10)의 제2 전극(16)에 접촉하는 위치 및 방향과 동일할 수 있다.
이때, 제2 전류 탐침바(200BI)와 제2 전압 탐침바(200BV)는 복수 개이고, 복수 개의 제2 전류 탐침바(200BI)와 제2 전압 탐침바(200BV)는 제2 방향(y)으로 교번하여 배치될 수 있다.
도 6에서는 제2 전류 탐침바(200BI)는 각 라인에서 3개, 제2 전압 탐침바(200BV)는 각 라인에서 2개인 경우를 일례로 도시하였으나, 각 라인에서의 개수와 위치는 변경가능하다.
지금까지는 도 1의 (a)에 도시된 바와 같이, 태양 전지(10)가 제1 면에는 핑거 전극(13)을 구비하고, 제2 면에는 제2 전극(16)이 전체면에 형성된 컨벤셔널 타입의 태양 전지(10)인 경우, 이와 같은 컨벤셔널 타입의 태양 전지(10)를 측정하는 태양 전지 측정 장치에 대해서만 설명하였으나, 이하에서는 도 7에 도시된 바와 같이, 태양 전지(10)의 제1 면 및 제2 면에 핑거 전극(13)을 구비하는 양면형 태양 전지(10)를 측정할 수 있는 태양 전지 측정 장치에 대해서 설명한다.
도 7은 본 발명에 따른 태양 전지 측정 장치의 측정 대상인 태양 전지의 다른 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 7에서 도 1에서 설명한 부분과 동일한 부분에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 양면형 태양 전지(10')는 기판(11), 에미터부(12), 제1 전극(13), 반사방지막(15), 후면 반사 방지막(17) 및 제2 전극(18)을 포함할 수 있다.
여기서, 복수 개의 제2 전극(18)은 도 1에 도시된 바와 다르게, 제1 전극(13)의 형상 및 배열과 동일하게 형성될 수 있다.
즉, 복수 개의 제2 전극(18)은 태양 전지(10')의 제2 면 위에 제1 방향(x)으로 뻗어 있고, 기판(11)과 전기적으로 연결되고, 인접하는 제2 전극(18)과 서로 이격된 상태로 형성될 수 있다.
이와 같은 양면형 태양 전지(10')의 경우, 기판(11)의 제2 면으로도 빛을 입사받아, 광전 변환을 발생시키므로, 태양 전지(10')의 효율을 측정하는 것이 컨벤셔널 태양 전지(10')에 비하여 상대적으로 더 어렵다.
즉, 태양 전지(10')의 제1 면 뿐만 아니라, 제2 면에도 빛이 입사되는 상태에서 태양 전지(10')의 효율, 즉 단락 전류, 개방 전압 및 필펙터 등을 측정하여야 하므로, 태양 전지(10')의 측정이 더욱 까다로울 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 이와 같은 양면형 태양 전지(10')를 측정하기 위해, 제2 전극용 탐침부(200)의 구조를 제1 전극용 탐침부(100)의 구조와 유사하게 형성할 수 있다.
이를 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 8 내지 도 9는 본 발명에 따른 태양 전지 측정 장치의 다른 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 8의 (a)는 양면형 태양 전지(10')의 제1 면 위에 배치된 제1 전극용 탐침부(100)를 도시한 일례이고, 도 8의 (b)는 제2 전극용 탐침부(200) 위에 양면형 태양 전지(10')가 배치된 형상을 아래에서 바라본 모습이고, 도 8의 (c)는 제1 전극용 탐침부(100)와 제2 전극용 탐침부(200)가 양면형 태양 전지(10')의 제1 면 및 제2 면에 각각 접촉하였을 때의 단면 형상을 도시한 일례이다.
아울러, 도 9는 제2 탐침바(220)의 복수 개의 제2 탐침 와이어(220W)와 태양 전지(10')의 제 2 전극(18)이 접촉되었을 때, 제2 탐침바(220)의 단면 형상을 도시한 도이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 일례에 따른 태양 전지 측정 장치는 앞선 도 2 내지 도 5에서 설명한 제1 전극용 탐침부(100)와 이와 유사한 형태로 형성된 제2 전극용 탐침부(200)를 구비할 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 제2 전극용 탐침부(200)는 제2 전극용 탐침부(200)와 유사하게, 제2 프레임(210), 복수 개의 제2 탐침바(220) 및 복수 개의 제2 탐침 와이어(220W)를 구비할 수 있다.
여기서, 제2 프레임(210)은 태양 전지(10')의 제1 면의 면적보다 큰 개구부를 구비할 수 있다. 아울러, 복수 개의 제2 탐침바(220)는 양끝단이 제2 프레임(210)에 연결되며, 제2 프레임(210)의 개구부를 제2 방향(y)으로 가로질러 배치될 수 있다. 여기서, 제2 탐침바(220) 각각의 폭은 복수 개의 태양 전지(10')를 서로 전기적으로 연결하는 인터커넥터(20)의 폭과 동일할 수 있다.
또한, 도 9에 도시된 바와 같이, 제2 탐침바(220) 각각의 하부에는 제2 탐침바(220)를 지지하는 바 프레임(220F)이 더 구비될 수 있다. 이와 같은 바 프레임(220F)은 제2 프레임(210)과 동일하게 강철 또는 스테인레스 재질로 형성될 수 있다.
이와 같은 바 프레임(220F)은 태양 전지(10') 및 제2 탐침바(220) 자체의 무게에 의해 제2 탐침바(220)의 중앙 부분이 아래 방향으로 휘어지는 것을 방지하여, 복수 개의 제2 탐침 와이어(220W)가 복수 개의 제2 전극(18)과 보다 밀착되어 접촉되도록 할 수 있다. 이에 따라, 태양 전지(10')의 측정을 보다 정밀하게 수행할 수 있다.
그리고, 복수 개의 제2 탐침 와이어(220W)는 복수 개의 제2 탐침바(220) 각각의 상부 접촉하여 제2 방향(y)으로 형성되며, 제2 전극(18)에 접촉할 수 있다.
여기서, 복수 개의 제2 탐침 와이어(220W)는 전류를 측정하는 적어도 하나의 제2 전류 탐침 와이어와 전압을 측정하는 적어도 하나의 제2 전압 탐침 와이어를 포함할 수 있다.
이때, 복수 개의 제2 탐침 와이어(220W)는 금속 박막 형태로 형성되거나, 메쉬 타입의 금속 재질로 형성될 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 태양 전지 측정 장치의 다른 일례는 제1 전극용 탐침부(100) 뿐만 아니라, 제2 전극용 탐침부(200)도 태양 전지(10')의 제2 면으로 입사되는 빛이 인터커넥터(20)와 중첩되는 부분 이외에는 차단되지 않도록 함으로써, 양면형 태양 전지(10')를 보다 정밀하게 측정할 수 있다.
아울러, 이와 같은 태양 전지 측정 장치는 인터커넥터(20)가 배치될 영역과 제1 탐침바(120) 및 제2 탐침바(220)의 위치에 대해서만 얼라인을 맞추면 되므로, 양면형 태양 전지(10')를 측정하는 방법도 더욱 용이하게 수행할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
Claims (13)
- 태양 전지의 제1 면 위에 제1 방향으로 뻗어 있는 복수의 제1 전극에 접촉하는 제1 전극용 탐침부;
상기 태양 전지의 제2 면에 위치하는 제2 전극에 접촉하는 제2 전극용 탐침부; 및
상기 제1 전극용 탐침부 및 상기 제2 전극용 탐침부로부터 전기적 신호를 입력받아 상기 태양 전지의 전압 및 전류를 측정하는 측정부;를 포함하며,
상기 제1 전극용 탐침부는 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 가로질러 배치되는 복수 개의 제1 탐침바를 포함하고,
상기 복수 개의 제1 탐침바 각각은 상기 제1 탐침바 각각의 하부에 상기 제2 방향으로 형성되며, 상기 제1 전극에 접촉하는 복수 개의 제1 탐침 와이어를 구비하는 태양 전지 측정 장치. - 제1 항에 있어서,
상기 복수 개의 제1 탐침 와이어는 상기 전류를 측정하는 적어도 하나의 제1 전류 탐침 와이어와 상기 전압을 측정하는 적어도 하나의 제1 전압 탐침 와이어를 포함하는 태양 전지 측정 장치. - 제1 항에 있어서,
상기 복수 개의 제1 탐침 와이어는 금속 박막 형태로 형성되거나, 메쉬 타입의 금속 재질로 형성되는 태양 전지 측정 장치. - 제1 항에 있어서,
상기 제1 탐침바 각각은 내부에 튜브를 구비하는 태양 전지 측정 장치. - 제1 항에 있어서,
상기 제1 전극은 핑거 전극이고,
상기 제1 탐침바는 상기 핑거 전극과 교차하며, 복수의 핑거 전극과 동시에 접촉하는 태양 전지 측정 장치. - 제1 항에 있어서,
상기 제1 탐침바 각각의 폭은 인접한 2개의 태양 전지를 서로 전기적으로 연결하는 인터커넥터의 폭과 동일한 태양 전지 측정 장치. - 제1 항에 있어서,
상기 제2 전극용 탐침부는
상기 제2 방향으로 배치되는 복수 개의 제2 탐침바를 포함하고,
상기 복수 개의 제2 탐침바는 상기 전류를 측정하는 적어도 하나의 제2 전류 탐침바와 상기 전압을 측정하는 적어도 하나의 제2 전압 탐침바를 포함하는 태양 전지 측정 장치. - 제7 항에 있어서,
상기 제2 전류 탐침바와 상기 제2 전압 탐침바는 복수 개이고,
상기 복수 개의 제2 전류 탐침바와 상기 제2 전압 탐침바는 상기 제2 방향으로 교번하여 배치되는 태양 전지 측정 장치. - 제1 항에 있어서,
상기 제2 전극용 탐침부는
상기 제2 방향으로 가로질러 배치되는 복수 개의 제2 탐침바를 포함하고,
상기 복수 개의 제2 탐침바 각각은 상기 제2 탐침바 각각의 상부에 상기 제2 방향으로 형성되며, 상기 제2 전극에 접촉하는 복수 개의 제2 탐침 와이어를 구비하는 태양 전지 측정 장치. - 제9 항에 있어서,
상기 복수 개의 제2 탐침 와이어는 상기 전류를 측정하는 적어도 하나의 제2 전류 탐침 와이어와 상기 전압을 측정하는 적어도 하나의 제2 전압 탐침 와이어를 포함하는 태양 전지 측정 장치. - 제9 항에 있어서,
상기 복수 개의 제2 탐침 와이어는 금속 박막 형태로 형성되거나, 메쉬 타입의 금속 재질로 형성되는 태양 전지 측정 장치. - 제9 항에 있어서,
상기 제2 탐침바 각각의 폭은 복수 개의 상기 태양 전지를 서로 전기적으로 연결하는 인터커넥터의 폭과 동일한 태양 전지 측정 장치. - 제9 항에 있어서,
상기 제2 탐침바 각각의 하부에는 상기 제2 탐침바를 지지하는 바 프레임이 더 구비되는 태양 전지 측정 장치.
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2013
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