KR20150035190A - 태양 전지 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 실시예에 따른 태양 전지는, 광전 변환부; 및 상기 광전 변환부에 연결되는 제1 및 제2 전극을 포함한다. 상기 제1 전극은, 복수의 핑거 전극부를 포함하는 핑거 전극과, 상기 복수의 핑거 전극부와 교차하는 방향으로 형성되는 메인 부분 및 상기 메인 부분으로부터 돌출되는 돌출 부분을 적어도 하나 포함하는 버스바 전극을 포함한다. 상기 돌출 부분이 상기 복수의 핑거 전극부 중 적어도 두 개 이상에 걸쳐서 형성된다.
Description
본 발명은 태양 전지에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는, 전극 구조를 개선한 태양 전지에 관한 것이다.
최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예상되면서 이들을 대체할 대체 에너지에 대한 관심이 높아지고 있다. 그 중에서도 태양 전지는 태양광 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 차세대 전지로서 각광받고 있다.
태양 전지는 설계에 따라 기판에 형성된 다양한 층, 전극 등을 포함한다. 이웃한 태양 전지는 버스바 전극에 연결되는 리본에 의하여 서로 전기적으로 연결된다. 그런데, 얼라인 오차 또는 리본과 버스바 전극의 폭의 차이 등에 의하여 리본이 부착된 부분에 인접하여 버스바 전극에 연결된 핑거 전극의 부분에 단선이 발생할 수 있다. 또한, 얼라인 오차에 의하여 리본과 버스바 전극의 접촉 면적이 저하될 수 있다. 이에 의하여 태양 전지 모듈의 출력 및 신뢰성이 저하될 수 있다.
본 발명은 높은 효율 및 신뢰성을 가지는 태양 전지를 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예에 따른 태양 전지는, 광전 변환부; 및 상기 광전 변환부에 연결되는 제1 및 제2 전극을 포함한다. 상기 제1 전극은, 복수의 핑거 전극부를 포함하는 핑거 전극과, 상기 복수의 핑거 전극부와 교차하는 방향으로 형성되는 메인 부분 및 상기 메인 부분으로부터 돌출되는 돌출 부분을 적어도 하나 포함하는 버스바 전극을 포함한다. 상기 돌출 부분이 상기 복수의 핑거 전극부 중 적어도 두 개 이상에 걸쳐서 형성된다.
상기 메인 부분의 폭보다 상기 돌출 부분의 돌출 길이가 더 작을 수 있다.
상기 돌출 부분의 돌출 길이가 0.1mm 내지 0.7mm일 수 있다.
상기 돌출 부분의 폭이 2mm 내지 10mm일 수 있다.
상기 돌출 부분이 복수의 핑거 전극부 중 두 개 내지 열 개에 걸쳐서 형성될 수 있다.
상기 돌출 부분이 위치한 부분에서 상기 버스바 전극의 폭이 2.1mm 내지 3.4mm일 수 있다.
상기 돌출 부분이 상기 메인 부분의 단부에 위치하는 단부 돌출부를 포함할 수 있다.
상기 단부 돌출부는 상기 메인 부분을 기준으로 하여 양측에 대칭으로 위치할 수 있다.
상기 제1 전극에 연결되는 리본을 더 포함하고, 상기 리본은 일측 단부가 상기 버스바 전극 위에 위치하게 되고, 다른 측 부분은 이웃한 태양 전지로 연장될 수 있다. 상기 단부 돌출부는, 상기 일측 단부와 인접한 제1 단부 돌출부와, 상기 제1 단부 돌출부와 반대되는 위치에 위치하는 제2 단부 돌출부를 포함할 수 있다. 상기 제1 단부 돌출부의 폭이 상기 제2 단부 돌출부의 폭과 같거나 이보다 길 수 있다.
상기 돌출 부분이 상기 메인 부분의 내부 영역에서 돌출되는 중앙 돌출부를 더 포함할 수 있다.
상기 중앙 돌출부의 돌출 길이가 상기 단부 돌출부의 돌출 길이보다 작을 수 있다.
상기 중앙 돌출부와 상기 단부 돌출부가 균일한 간격을 사이에 두고 규칙적으로 배치될 수 있다.
기 제1 전극에 연결되는 리본을 더 포함하고, 상기 돌출 부분이 위치한 부분에서 상기 버스바 전극의 폭이 상기 리본의 폭보다 클 수 있다.
상기 리본의 폭 : 상기 메인 부분이 위치한 부분에서 상기 버스바 전극의 폭 비율이 1:0.80 내지 1:1.22일 수 있다.
상기 핑거 전극은, 상기 돌출 부분의 외곽에 대응하는 위치에서 상기 핑거 전극부와 교차하는 방향으로 형성되는 얼라인 마크부를 더 포함할 수 있다.
상기 광전 변환부는, 반도체 기판 및 에미터 영역을 포함할 수 있다. 상기 태양 전지는 상기 에미터 영역 위에 형성되는 절연막을 더 포함할 수 있다. 상기 핑거 전극은 상기 절연막을 관통하여 상기 에미터 영역에 접촉하여 형성되고, 상기 버스바 전극은 상기 절연막 위에 형성될 수 있다.
상기 핑거 전극은 상기 광전 변환부 위에 위치하는 제1 층과, 상기 제1 층 위에 위치하는 제2 층을 포함하는 이층 구조를 가질 수 있다. 상기 버스바 전극은 상기 제2 층과 동일한 물질 및 두께를 가지는 단일층 구조를 가질 수 있다.
상기 제1 층과 상기 제2 층이 서로 다른 물질을 가질 수 있다.
상기 제2 전극에 연결되는 리본을 더 포함하고, 상기 제2 전극은 전체적으로 상기 리본보다 큰 폭을 가질 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지는, 광전 변환부; 및 상기 광전 변환부에 연결되는 제1 및 제2 전극을 포함한다. 상기 제1 전극은, 복수의 핑거 전극부를 포함하는 핑거 전극과, 상기 복수의 핑거 전극과 교차하는 방향으로 형성되는 메인 부분 및 상기 메인 부분으로부터 돌출되는 돌출 부분을 적어도 하나 포함하는 버스바 전극을 포함한다. 상기 돌출 부분이 위치한 부분에서 상기 버스바 전극의 폭이 2.1mm 내지 3.4mm이다.
본 실시예에서는 버스바 전극이 메인 부분으로부터 돌출되는 돌출 부분을 포함하여 리본의 미스 얼라인이 발생하더라도 버스바 전극과 리본의 접촉 면적 저하를 보상할 수 있고, 리본에 의한 에미터 영역, 반사 방지막, 핑거 전극 등의 손상을 방지할 수 있다. 이에 의하여 태양 전지 모듈의 출력 저하를 방지하고 신뢰성을 향상할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지를 포함하는 태양 전지 모듈의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 II-II 선을 따라 잘라서 본 태양 전지 모듈을 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지의 부분 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지의 전면 평면도이다.
도 5는 도 4의 제1 전극을 구성하는 제1 층과 제2 층을 도시한 전면 평면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지의 후면 평면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지를 도시한 전면 평면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양 전지를 도시한 전면 평면도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지를 도시한 전면 평면도이다.
도 2는 도 1의 II-II 선을 따라 잘라서 본 태양 전지 모듈을 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지의 부분 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지의 전면 평면도이다.
도 5는 도 4의 제1 전극을 구성하는 제1 층과 제2 층을 도시한 전면 평면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지의 후면 평면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지를 도시한 전면 평면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양 전지를 도시한 전면 평면도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지를 도시한 전면 평면도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니며 다양한 형태로 변형될 수 있음은 물론이다.
도면에서는 본 발명을 명확하고 간략하게 설명하기 위하여 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 극히 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 참조부호를 사용한다. 그리고 도면에서는 설명을 좀더 명확하게 하기 위하여 두께, 넓이 등을 확대 또는 축소하여 도시하였는바, 본 발명의 두께, 넓이 등은 도면에 도시된 바에 한정되지 않는다.
그리고 명세서 전체에서 어떠한 부분이 다른 부분을 "포함"한다고 할 때, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 부분을 배제하는 것이 아니며 다른 부분을 더 포함할 수 있다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 부분이 위치하는 경우도 포함한다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 위치하지 않는 것을 의미한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지를 포함하는 태양 전지 모듈의 분해 사시도이고, 도 2는 도 1의 II-II 선을 따라 잘라서 본 태양 전지 모듈을 개략적인 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지 모듈(100)은 태양 전지(150), 태양 전지(150)의 전면 상에 위치하는 전면 기판(210) 및 태양 전지(150)의 후면 상에 위치하는 후면 시트(220)을 포함할 수 있다. 또한, 태양 전지 모듈(100)은 태양 전지(150)와 전면 기판(210) 사이의 제1 밀봉재(131)와, 태양 전지(150)와 후면 시트(220) 사이의 제2 밀봉재(132)를 포함할 수 있다.
먼저, 태양 전지(150)는 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하는 반도체 소자로서, 일례로, 실리콘 태양 전지(silicon solar cell), 화합물 반도체 태양 전지(compound semiconductor solar cell), 탠덤형 태양 전지(tandem solar cell), 염료 감응형 태양 전지 등 다양한 구조를 가질 수 있다.
이러한 태양 전지(150)는 리본(142)을 포함한다. 리본(142)에 의하여 이웃한 태양 전지(150)가 전기적으로 직렬, 병렬 또는 직병렬로 연결될 수 있다. 구체적으로, 리본(142)은 태양 전지(150)의 전면 상에 형성된 제1 전극(도 3의 참조부호 24 참조)과, 인접한 다른 태양 전지(150)의 후면 상에 형성된 제2 전극(도 3의 참조부호 34 참조)을 연결할 수 있다. 즉, 하나의 태양 전지(150)의 전면으로부터 다른 태양 전지(150)의 후면까지 연장되는 리본(142)을 위치시킨 다음 열 압착하면, 리본(142)에 의하여 두 개의 태양 전지(150)를 연결할 수 있다. 이러한 방식으로 복수 개의 태양 전지(150)를 연결할 수 있다.
리본(142)은 전기적 특성이 우수하며 물리적 특성이 우수한 다양한 물질로 이루어질 수 있다. 일례로, 리본(142)이 솔더링 물질을 포함할 수 있는데, Sn/Ag/Cu계, Sn/Ag/Pb계, Sn/Ag계, Sn/Pb계 물질 등을 포함할 수 있다. 또는, 우수한 전도성의 금속 물질(일례로, 알루미늄) 등을 포함할 수도 있다. 또는, 리본(142)이 솔더용 물질 상에 산화 방지막 등이 적층되어 형성될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
상세한 설명 등에서는 리본(142)이라는 용어를 사용하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 리본(142)이 솔더링 물질을 포함하는 것뿐만 아니라, 다양한 구조에 의하여 태양 전지(150)를 연결하는 구조체를 모두 포함할 수 있다.
또한, 버스 리본(145)은 리본(42)에 의하여 연결된 하나의 열(列)의 양 끝단을 교대로 연결한다. 버스 리본(145)은 하나의 열을 이루는 태양 전지(150)의 단부에서 이와 교차하는 방향으로 배치될 수 있다. 이러한 버스 리본(145)은 태양 전지(150)가 생산한 전기를 모으며 전기가 역류되는 것을 방지하는 정션 박스(미도시)와 연결된다.
제1 밀봉재(131)는 태양 전지(150)의 전면에 위치하고, 제2 밀봉재(132)는 태양 전지(150)의 후면에 위치할 수 있다. 제1 밀봉재(131)와 제2 밀봉재(132)는 라미네이션에 의해 접착하여, 태양 전지(150)에 악영향을 미칠 수 있는 수분이나 산소를 차단하며, 태양 전지의 각 요소들이 화학적으로 결합할 수 있도록 한다.
이러한 제1 밀봉재(131)와 제2 밀봉재(132)는 에틸렌초산비닐 공중합체 수지(EVA), 폴리비닐부티랄, 규소 수지, 에스테르계 수지, 올레핀계 수지 등이 사용될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 제1 및 제2 밀봉재(131, 132)는 그 외 다양한 물질을 이용하여 라미네이션 이외의 다른 방법에 의하여 형성될 수 있다.
전면 기판(210)은 태양광을 투과하도록 제1 밀봉재(131) 상에 위치하며, 외부의 충격 등으로부터 태양 전지(150)를 보호하기 위해 강화유리인 것이 바람직하다. 또한, 태양광의 반사를 방지하고 태양광의 투과율을 높이기 위해 철분이 적게 들어간 저철분 강화유리인 것이 더욱 바람직하다.
후면 시트(220)은 태양 전지(150)의 이면에서 태양 전지(150)를 보호하는 층으로서, 방수, 절연 및 자외선 차단 기능을 한다. 후면 시트(220)은 TPT(Tedlar/PET/Tedlar) 타입일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 후면 시트(220)는 전면 기판(210) 측으로부터 입사된 태양광을 반사하여 재이용될 수 있도록 반사율이 우수한 재질일 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 후면 시트(220)가 태양광이 입사될 수 있는 투명 재질로 형성되어 양면 태양 전지 모듈(100)을 구현할 수도 있다.
본 실시예에서 복수의 태양 전지(150) 중 하나의 태양 전지(150)의 구조의 일 예를 도 3 내지 도 6을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지의 부분 단면도이다. 참고로, 도 3은 도 4의 III-III 선을 따라 잘라서 본 단면도이다.
도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 태양 전지(150)는, 반도체 기판(110)과, 반도체 기판(110)에 형성되는 불순물 영역(20, 30)과, 불순물 영역(20, 30) 또는 반도체 기판(110)에 전기적으로 연결되는 전극(24, 34)을 포함할 수 있다. 그리고 태양 전지(150)는 이웃한 태양 전지(150)와의 연결을 위하여 전극(24, 34)에 전기적으로 연결되는 리본(142)을 포함할 수 있다. 여기서, 반도체 기판(110)과 불순물 영역(20, 30)은 광전 변환에 기여하는 영역이므로, 광전 변환부로 정의될 수 있다. 불순물 영역(20, 30)은 에미터 영역(20)과 후면 전계 영역(30)을 포함할 수 있고, 전극(24, 34)은 에미터 영역(20)에 전기적으로 연결되는 제1 전극(24)과 후면 전계 영역(30)에 전기적으로 연결되는 제2 전극(34)을 포함할 수 있다. 그리고 반도체 기판(110)의 전면 및/또는 후면에는 반사 방지막(22), 패시베이션 막(32) 등의 절연막이 형성될 수 있다. 이를 좀더 상세하게 설명한다.
반도체 기판(110)은, 불순물 영역(20, 30)이 형성되는 영역과 불순물 영역(20, 30)이 형성되지 않는 부분인 베이스 영역(10)을 포함한다. 베이스 영역(10)은, 일례로 제1 도전형 불순물을 포함하는 실리콘을 포함할 수 있다. 실리콘으로는 단결정 실리콘 또는 다결정 실리콘이 사용될 수 있으며, 제1 도전형 불순물은 p형 또는 n형일 수 있다.
베이스 영역(10)이 p형을 가지는 경우에는 베이스 영역(10)이 3족 원소인 보론(B), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In) 등이 도핑된 단결정 또는 다결정 실리콘으로 이루어질 수 있다. 베이스 영역(10)이 n형을 가지는 경우에는 베이스 영역(10)이 5족 원소인 인(P), 비소(As), 비스무스(Bi), 안티몬(Sb) 등이 도핑된 단결정 또는 다결정 실리콘으로 이루어질 수 있다. 베이스 영역(10)은 상술한 물질 외의 다양한 물질을 사용할 수 있다.
도면에는 도시하지 않았지만, 반도체 기판(110)의 전면 및/또는 후면은 텍스쳐링(texturing)되어 피라미드 등의 형태의 요철을 가질 수 있다. 이와 같은 텍스쳐링에 의해 반도체 기판(110)의 전면 등에 요철이 형성되어 표면 거칠기가 증가되면, 반도체 기판(110)의 전면 등을 통하여 입사되는 광의 반사율을 낮출 수 있다. 따라서 베이스 영역(10)과 에미터 영역(20)의 계면에 형성된 pn 접합까지 도달하는 광량을 증가시킬 수 있어, 광 손실을 최소화할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 반도체 기판(110)의 전면 및 후면에 텍스쳐링에 의한 요철이 형성되지 않는 것도 가능하다.
반도체 기판(110)의 전면 쪽에는 베이스 영역(10)과 반대되는 제2 도전형을 가지는 에미터 영역(20)이 형성될 수 있다. 에미터 영역(20)이 n형일 때에는 인, 비소, 비스무스, 안티몬 등이 도피된 단결정 또는 다결정 실리콘으로 이루어질 수 있고, p형일 때에는 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In) 등이 도핑된 단결정 또는 다결정 실리콘으로 이루어질 수 있다.
도면에서는 에미터 영역(20)이 전체적으로 균일한 도핑 농도를 가지는 균일한 구조(homogeneous structure)를 가지는 것을 예시하였다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 다른 실시예로, 에미터 영역(20)이 선택적 구조(selective structure)를 가질 수 있다. 선택적 구조에서는 에미터 영역(20) 중에서 제1 전극(24)과 인접한 부분에서 높은 도핑 농도 및 낮은 저항을 가지며, 그 외의 부분에서 낮은 도핑 농도 및 높은 저항을 가질 수 있다. 에미터 영역(20)의 구조로는 이 외에도 다양한 구조가 적용될 수 있다.
그리고 본 실시예에서는 반도체 기판(110)의 전면 쪽에 제2 도전형 불순물을 도핑하여 형성된 도핑 영역이 에미터 영역(20)을 구성한다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 에미터 영역(20)이 반도체 기판(110)의 전면 위에 별도의 층으로 구성되는 등 다양한 변형이 가능하다.
반도체 기판(110) 위에, 좀더 정확하게는 반도체 기판(110)에 형성된 에미터 영역(20) 위에 반사 방지막(22) 및 제1 전극(24)이 형성된다.
반사 방지막(22)은 제1 전극(24)에 대응하는 부분을 제외하고 실질적으로 반도체 기판(110)의 전면 전체에 형성될 수 있다. 반사 방지막(22)은 반도체 기판(110)의 전면으로 입사되는 광의 반사율을 감소시키고, 에미터 영역(20)의 표면 또는 벌크 내에 존재하는 결함을 부동화 시킨다.
반도체 기판(110)의 전면을 통해 입사되는 광의 반사율이 낮추는 것에 의하여 베이스 영역(10)과 에미터 영역(20)의 계면에 형성된 pn 접합까지 도달되는 광량을 증가시킬 수 있다. 이에 따라 태양 전지(150)의 단락 전류(Isc)를 증가시킬 수 있다. 그리고 에미터 영역(20)에 존재하는 결함을 부동화하여 소수 캐리어의 재결합 사이트를 제거하여 태양 전지(150)의 개방 전압(Voc)을 증가시킬 수 있다. 이와 같이 반사 방지막(22)에 의해 태양 전지(150)의 개방 전압과 단락 전류를 증가시켜 태양 전지(150)의 효율을 향상할 수 있다.
반사 방지막(22)은 다양한 물질로 형성될 수 있다. 일례로, 반사 방지막(22)은 실리콘 질화막, 수소를 포함한 실리콘 질화막, 실리콘 산화막, 실리콘 산화 질화막, 알루미늄 산화막, MgF2, ZnS, TiO2 및 CeO2로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 단일막 또는 2개 이상의 막이 조합된 다층막 구조를 가질 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 반사 방지막(22)이 다양한 물질을 포함할 수 있음은 물론이다. 그리고 반도체 기판(110)과 반사 방지막(22) 사이에 패시베이션을 위한 별도의 전면 패시베이션 막(도시하지 않음)을 더 구비할 수도 있다. 이 또한 본 발명의 범위에 속한다.
제1 전극(24)은 반사 방지막(22)에 형성된 개구부를 통하여(즉, 반사 방지막(22)을 관통하여) 에미터 영역(20)에 전기적으로 연결된다. 이러한 제1 전극(24)은 다양한 물질에 의하여 다양한 형상을 가지도록 형성될 수 있다. 제1 전극(24)의 형상에 대해서는 도 4 및 도 5를 참조하여 추후에 다시 설명한다.
반도체 기판(110)의 후면 쪽에는 베이스 영역(10)과 동일한 제1 도전형을 가지되, 베이스 영역(10)보다 높은 도핑 농도로 제1 도전형 불순물을 포함하는 후면 전계 영역(30)이 형성된다.
도면에서는 후면 전계 영역(30)이 전체적으로 균일한 도핑 농도를 가지는 균일한 구조(homogeneous structure)를 가지는 것을 예시하였다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 다른 실시예로, 후면 전계 영역(30)이 선택적 구조(selective structure)를 가질 수 있다. 선택적 구조에서는 후면 전계 영역(30) 중에서 제2 전극(34)과 인접한 부분에서 높은 도핑 농도 및 낮은 저항을 가지며, 그 외의 부분에서 낮은 도핑 농도 및 높은 저항을 가질 수 있다. 또 다른 실시예로, 후면 전계 영역(30)이 국부적 구조(local structure)를 가질 수 있다. 국부적 구조에서는 후면 전계 영역(30)이 제2 전극(34)과 인접한 부분에서만 국부적으로 형성될 수 있다. 후면 전계 영역(30)의 구조로는 이 외에도 다양한 구조가 적용될 수 있다.
그리고 본 실시예에서는 반도체 기판(110)의 후면 쪽에 제1 도전형 불순물을 도핑하여 형성된 도핑 영역이 후면 전계 영역(30)을 구성한다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 후면 전계 영역(30)이 반도체 기판(110)의 후면 위에 별도의 층으로 구성되는 등 다양한 변형이 가능하다.
패시베이션막(32)은 제2 전극(34)에 대응하는 부분을 제외하고 실질적으로 반도체 기판(110)의 후면 전체에 형성될 수 있다. 패시베이션막(32)은 후면 전계 영역(30)의 표면 또는 벌크 내에 존재하는 결함을 부동화 시킨다.
패시베이션막(32)은 후면 전계 영역(30)에 존재하는 결함을 부동화하여 소수 캐리어의 재결합 사이트를 제거하여 태양 전지(150)의 개방 전압(Voc)을 증가시킬 수 있다. 이와 같이 패시베이션막(32)에 의해 태양 전지(150)의 개방 전압을 증가시켜 태양 전지(150)의 효율을 향상할 수 있다.
패시베이션막(32)은 다양한 물질로 형성될 수 있다. 일례로, 패시베이션막(32)은 실리콘 질화막, 수소를 포함한 실리콘 질화막, 실리콘 산화막, 실리콘 산화 질화막, 알루미늄 산화막, MgF2, ZnS, TiO2 및 CeO2로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 단일막 또는 2개 이상의 막이 조합된 다층막 구조를 가질 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 패시베이션막(32)이 다양한 물질을 포함할 수 있음은 물론이다. 그리고 반도체 기판(110)과 패시베이션막(32) 사이 또는 패시베이션막(32) 위에 별도의 막(도시하지 않음)을 더 구비할 수도 있다. 이 또한 본 발명의 범위에 속한다.
제2 전극(34)은 패시베이션막(32)에 형성된 개구부를 통하여(즉, 패시베이션막(32)을 관통하여) 후면 전계 영역(30)에 전기적으로 연결된다. 이러한 제2 전극(34)은 다양한 물질에 의하여 다양한 형상을 가지도록 형성될 수 있다. 제2 전극(34)의 형상에 대해서는 도 6을 참조하여 추후에 다시 설명한다.
제1 전극(24)의 위에는 리본(142)이 위치하여 이웃한 태양 전지(150)의 제2 전극(34)과 연결되고, 제2 전극(34)의 위에는 다른 리본(142)이 위치하여 다른 쪽으로 이웃한 태양 전지(150)의 제1 전극(24)과 연결된다.
이하에서 제1 전극(24), 제2 전극(34) 및 리본(142)의 구조에 대하여 좀더 상세하게 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지의 전면 평면도이고, 도 5는 도 4의 제1 전극(24)을 구성하는 제1 층과 제2 층을 도시한 전면 평면도이다. 구체적으로 도 5의 (a)에는 제1 전극(24)의 제1 층(241)을 도시하였고, 도 5의 (b)에는 제1 전극(24)의 제1 층(241) 및 제2 층(242)을 함께 도시하였다.
도 4를 참조하면, 본 실시예의 제1 전극(24)은, 복수의 핑거 전극부(242)를 포함하는 핑거 전극(24a)과, 복수의 핑거 전극부(242)과 교차하는 방향으로 형성되는 적어도 하나의 버스바 전극(24b)을 포함한다. 본 실시예에서 버스바 전극(24b)은, 복수의 핑거 전극부(242)와 교차하는 방향으로 형성되는 메인 분(246)과, 메인 부분(240)으로부터 돌출되는 돌출 부분(248)을 적어도 하나 포함한다. 이를 좀더 상세하게 설명한다.
핑거 전극(24a)의 복수의 핑거 전극부(242)은 제1 피치(P1)를 가지면서 서로 평행하게 배치될 수 있다. 각 핑거 전극부(242)의 폭은 1㎛ 내지 300㎛일 수 있다. 핑거 전극부(242)의 폭이 1㎛ 미만이면 제조가 어렵고 저항이 높아질 수 있고, 폭이 300㎛를 초과하면 쉐이딩 손실이 증가할 수 있다. 저항 및 쉐이딩 손실을 좀더 고려하면 핑거 전극부(242)의 폭이 30㎛ 내지 120㎛일 수 있다. 그리고 제1 피치(P1)는 500㎛ 내지 3mm일 수 있다. 제1 피치(P1)가 500㎛ 미만이면 쉐이딩 손실이 증가할 수 있고, 3mm를 초과하면 캐리어를 효과적으로 수집하기 어려울 수 있다. 쉐이딩 손실 방지 및 캐리어의 효율적인 수집을 위하여 제1 피치(P1)는 1mm 내지 2.6mm일 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 핑거 전극부(242)의 폭 및 제1 피치(P1) 등은 다양하게 변형될 수 있다.
본 실시예에서 핑거 전극(24a)은 버스바 전극(24b)(좀더 정확하게는, 버스바 전극(24b)의 돌출 부분(248))의 외곽에 대응하는 위치에서 핑거 전극부(242)와 교차하는 방향으로 형성되는 얼라인 마크부(244)를 더 포함할 수 있다. 이러한 얼라인 마크부(244)는 버스바 전극(24b)을 형성할 때 돌출 부분(248)을 얼라인하는 데 사용될 수 있는데, 이에 대해서는 추후에 좀더 상세하게 설명한다. 이와 같이 핑거 전극(24a)이 얼라인 마크부(244)를 포함하면 핑거 전극(24)을 형성하는 공정에서 얼라인 마크부(244)를 형성하는 것에 의하여 버스바 전극(24b)과의 얼라인을 정밀하게 수행할 수 있다. 이에 의하여 공정을 추가하지 않고도 버스바 전극(24b)의 얼라인 특성을 향상할 수 있다.
그리고 버스바 전극(24b)은 핑거 전극부(242)과 교차하는 방향으로 형성되어 핑거 전극(24a)을 연결할 수 있다. 이러한 버스바 전극(24b)은 하나만 구비될 수도 있고, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 피치(P1)보다 더 큰 제2 피치(P2)를 가지면서 복수 개로 구비될 수도 있다. 도면에서는 하나의 버스바 전극(24b)이 태양 전지(150)의 중심에 위치하고 두 개의 버스바 전극(24b)이 중심에 위치한 버스바 전극(24b)에 대칭을 이루도록 배치되는 것을 예시하였다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 변형이 가능함은 물론이다.
본 실시예에서, 버스바 전극(24b)은, 제1 폭(T1)을 가지면서 핑거 전극(24a)과 교차하는 방향(도면의 세로 방향)으로 길게 이어지는 메인 부분(246)과, 메인 부분(246)으로부터 메인 부분(246)과 교차하는 방향(일 예로, 핑거 전극부(242)와 평행한 방향(도면의 가로 방향))으로 돌출되는 돌출 부분(248)를 포함할 수 있다. 이에 따라 버스바 전극(24b)은 돌출 부분(248)이 형성된 부분에서 제1 폭(T1)보다 큰 제2 폭(T2)을 가지게 된다.
여기서, 메인 부분(246)이라 함은 핑거 전극(24a)에 의하여 수집된 캐리어를 리본(142)을 통하여 외부로 전달할 수 있도록 리본(142)이 부착되도록 설계된 부분이다.
이러한 메인 부분(246)은 핑거 전극(24a)에 의하여 수집된 캐리어를 리본(142)을 통하여 외부로 전달하는 역할을 하는 것으로서, 핑거 전극(24a)의 폭보다 큰 제1 폭(T1)을 가질 수 있다. 이에 의하여 낮은 저항에 의하여 쉽게 캐리어가 이동할 수 있도록 할 수 있다. 메인 부분(246)의 제1 폭(T1)은 핑거 전극(24a)의 폭과 같거나 이보다 작아지는 등 다양한 변형이 가능하다. 따라서 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
이와 같이 메인 부분(246)은 리본(142)이 부착되도록 설계된 부분이므로 메인 부분(246)의 제1 폭(T1)과 리본(142)의 제3 폭(T3)을 서로 동일하거나 유사하게 하는(일정 범위 내에서 작거나 큰) 것이 바람직하다. 일 예로, 리본(142)의 제3 폭(T3) : 메인 부분(246)의 제1 폭(T1)의 비율이 1:0.80 내지 1:1.22일 수 있다. 상기 비율이 1:0.8 미만이면, 메인 부분(246)의 폭이 리본(142)에 비하여 많이 작아서 메인 부분(246)을 벗어난 리본(142)에 의하여 반사 방지막(22) 또는 에미터 영역(20)에 손상을 줄 수 있다. 상기 비율이 1:1.22를 초과하면, 메인 부분(246)의 폭에 비하여 리본(142)의 폭이 작아져서 버스바 전극(24b)을 통하여 수집된 캐리어를 리본(142)을 통하여 외부로 전달하는 효율이 저하될 수 있다. 반사 방지막(22) 또는 에미터 영역(20)의 손상을 효과적으로 방지하면서 캐리어를 좀더 효과적으로 전달하기 위하여 상기 비율은 1:0.90 내지 1.11일 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
메인 부분(246)으로부터 돌출되는 돌출 부분(248)은 리본(142)의 얼라인 특성이 저하되는 경우(즉, 미스 얼라인(misalign)이 발생하는 경우)에 이를 보완하기 위한 부분이다. 또한, 얼라인 공정 중에 스크래치 또는 균열 등의 문제가 발생하여 반사 방지막(22) 또는 에미터 영역(20)을 손상하는 것을 방지하는 역할을 한다. 이를 좀더 상세하게 설명한다.
리본(142)의 미스 얼라인이 발생하게 되면, 리본(142)이 버스바 전극(24b)으로 벗어난 위치에 위치하게 된다. 미스 얼라인은 리본(142)을 기준으로 좌측 또는 우측으로 쉬프트되어 일어나는 경우도 있고, 리본(142)과 기울어지도록 일어나는 경우도 있고, 이들이 복합적으로 일어나는 경우도 있다.
이와 같이 리본(142)의 미스 얼라인이 일어나게 되면 리본(142)과 버스바 전극(24b)의 접촉 면적이 작아져서 저항 성분이 증가하게 되고, 이에 의하여 태양 전지 모듈(도 1의 참조부호 100)의 출력이 저하된다.
또한, 미스 얼라인된 리본(142)이 태양 전지(150)를 손상시키는 문제를 발생시킬 수도 있다. 좀더 구체적으로 도 1을 함께 참조하여 설명하면, 도 1에 도시한 태양 전지 모듈(100)은 별개로 제작된 전면 기판(210), 제1 밀봉재(131), 리본(142)이 부착된 태양 전지(150), 제2 밀봉재(132) 및 후면 시트(220)를 적층한 후에 이들을 라미네이션하여 제조된다. 그런데, 리본(142)의 미스 얼라인이 발생하게 되면 리본(142)의 단부가 라미네이션 과정 중에 반사 방지막(22) 또는 에미터 영역(20)이 위치한 부분을 가압하게 되므로 이들에게 손상을 주어 스크래치 또는 균열이 발생시킨다. 또한, 리본(142)이 핑거 전극부(242)에 접촉하게 되면, 상대적으로 얇은 폭을 가지는 핑거 전극부(242)가 열 충격, 물리적 충격에 의하여 단선될 수 있다. 이러한 현상을 솔더링에 의한 그리드 인터럽션(grid interruption caused by soldering, GICS)이라 부른다. 이러한 GICS에 의하여 버스바 전극(24b)에 연결되어야 하는 핑거 전극(24a)의 일부가 단선되면서 캐리어가 버스바 전극(24b)에 전달되지 못하게 된다. 그러면 캐리어는 멀리 위치한 다른 버스바 전극(24b)까지 이동하거나, 또는 버스바 전극(24b)에 도달하지 못하게 된다. 그러면 태양 전지 모듈(100)의 출력이 감소하게 된다.
이와 같이 리본(142)의 미스 얼라인은 태양 전지(150)의 성능, 효율 등에 큰 영향을 미칠 수 있으므로, 본 실시예에서는 버스바 전극(24b)에 돌출 부분(248)을 형성하여 리본(142)의 미스 얼라인이 발생할 경우에도 이에 대응할 수 있도록 한다. 즉, 리본(142)의 미스 얼라인이 발생하여도 버스바 전극(24)의 돌출 부분(248)과 리본(142)이 접촉될 수 있도록 한다. 이에 의하여 태양 전지 모듈(100)의 출력 감소를 보상할 수 있다.
이때, 돌출 부분(248)은 버스바 전극(24b)(또는 메인 부분(246))의 단부에 위치하는 단부 돌출부(248a, 248b)를 포함할 수 있다. 메인 부분(246)의 단부는 미스 얼라인에 의한 얼라인 오차가 가장 크게 발생할 수 있는 영역이다. 즉, 미스 얼라인이 버스바 전극(24b)에 대하여 기울어지는 형태로 이루어지게 되면 메인 부분(246)의 단부에서 가장 큰 폭의 얼라인 미스가 발생하게 된다. 이를 고려하여 돌출 부분(248)을 메인 부분(246)의 단부에 위치시켜 미스 얼라인에 의한 리본(142)과 버스바 전극(24b)의 접촉 면적 저하를 효과적으로 보상할 수 있다. 또한, 앞서 설명한 바와 같이, 압착 공정 중에 리본(142)의 단부 부분에서 반사 방지막(22), 에미터 영역(20), 핑거 전극(24a)이 쉽게 손상될 수 있으므로, 이 부분에 돌출 부분(248)을 넓게 형성하여 미스 얼라인이 발생하더라도 리본(142)이 이들에 접촉하지 않도록 방지할 수 있다.
좀더 구체적으로, 본 실시예에서는 단부 돌출부(248a, 248b)는, 리본(142)의 단부가 위치하는 부분에 위치하는 제1 단부 돌출부(248a)와, 제1 단부 돌출부(248a)의 반대 위치로서 리본(142)이 연장되어 이웃한 태양 전지(150)로 연장되는 부분에 위치하는 제2 단부 돌출부(248b)를 포함할 수 있다. 이에 의하여 버스바 전극(24b)의 양단부에서 발생할 수 있는 미스 얼라인에 효과적으로 대응할 수 있다. 그리고 제1 및 제2 단부 돌출부(248a, 248b)는 각기 메인 부분(246)을 기준으로 하여 양측에 대칭으로 위치하게 된다. 이에 의하여 미스 얼라인이 양측 중 어느 측으로 발생하여도 이를 효과적으로 보상할 수 있다. 이에 따라, 일 예로, 단부 돌출부(248a, 248b)와 메인 부분(246)에 의하여 버스바 전극(24b)이 I자 형상을 가질 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 변형이 가능함은 물론이다.
각 돌출 부분(248)은 복수의 핑거 전극부(240) 중 적어도 두 개 이상에 걸쳐서 형성될 수 있다. 이에 의하여 돌출 부분(248)이 충분한 폭(버스바 전극(24b)의 길이 방향으로 측정되는 폭)(W)을 가지면서 형성될 수 있어 리본(142)의 미스 얼라인에 효과적으로 대응할 수 있다. 일 예로, 돌출 부분(248)이 하나의 핑거 전극부(240)에만 대응하도록 형성되면, 폭(W)이 핑거 전극부(240)의 제1 피치(P1)보다 작아지게 되므로 리본(142)과의 접촉 면적 저하를 방지하는 효과를 발휘하기 어렵다. 따라서, 돌출 부분(248)이 충분한 폭(W)을 가질 수 있도록 두 개 이상의 핑거 전극부(240)에 걸쳐서 형성될 수 있다. 일 예로, 돌출 부분(248)은 두 개 내지 열 개의 핑거 전극부(240)에 걸쳐서 형성될 수 있다. 열 개를 초과하는 핑거 전극부(240)에 걸쳐서 형성될 경우에는 폭(W)이 지나치게 커져서 쉐이딩 손실이 증가할 수 있다. 쉐이딩 손실을 좀더 고려하면, 돌출 부분(248)은 두 개 내지 여섯 개의 핑거 전극부(240)에 걸쳐서 형성될 수 있다. 또는, 돌출 부분(248)의 폭(W)이 2mm 내지 10mm일 수 있다. 돌출 부분(248)의 폭(W)이 2mm 미만이면 리본(142)의 미스 얼라인에 효과적으로 대응하기 어려울 수 있고, 10mm를 초과하면 쉐이딩 손실이 증가할 수 있다. 쉐이딩 손실을 좀더 고려하면, 돌출 부분(248)의 폭(W)은 2mm 내지 6mm일 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 변형이 가능함은 물론이다.
여기서, 앞서 설명한 바와 같이, 제1 단부 돌출부(248a)는 리본(142)이 시작되는 일측 단부에 위치하게 되는데, 리본(142)은 반도체 기판(110)의 단부로부터 일정 거리(예를 들어, 2mm 내지 3mm)만큼 이격되어 위치한다. 반면, 제2 단부 돌출부(248a)에 인접하며 다른 태양 전지(150)로 연장되는 리본(142)의 부분에서는 반도체 기판(110)과 이격되지 않는다. 이를 고려하면, 제1 단부 돌출부(248a)의 폭(W)을 제2 단부 돌출부(248a)의 폭(W)과 같거나 이보다 길게 하여 리본(142)이 시작되는 부분에서 리본(142)에 의한 에미터 영역(20) 등의 손상을 좀더 효과적으로 방지할 수 있다.
그리고 각 돌출 부분(248)(메인 부분(246)의 일측으로 돌출된 부분)의 돌출 길이(메인 부분(246)의 길이 방향과 교차하는 방향으로 측정되는 길이)(L)은 메인 부분(246)의 제1 폭(T1)보다 작을 수 있다. 돌출 길이(L)는 얼라인 공정 시의 공차 등을 고려하여 결정될 수 있는데, 일반적으로 얼라인 공정 시의 공차는 메인 부분(246)의 제1 폭(T1)보다 작은 범위를 가지기 때문이다. 좀더 구체적으로, 돌출 부분(248)의 돌출 길이(L)가 0.1mm 내지 0.7mm일 수 있다. 돌출 길이(L)가 0.1mm 미만이면 리본(142)의 미스 얼라인에 효과적으로 대응하기 어렵고, 0.7mm를 초과하면 쉐이딩 손실이 증가하고 얼라인의 공차보다 큰 값을 가질 수 있기 때문이다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 변형이 가능하다.
이와 같이 본 실시예에서는 일정한 폭(W) 및 돌출 길이(L)를 가지는 돌출 부분(248)을 메인 부분(246)으로부터 돌출되도록 형성한다. 이와 같은 돌출 부분(248)에 의하여 돌출 부분(248)이 형성된 부분에서 버스바 전극(24b)의 제2 폭(T2)는 2.1mm 내지 3.4mm의 값을 가질 수 있다. 이에 의하여 제2 폭(T2)이 리본(142)의 제3 폭(T3)보다 커질 수 있다. 이러한 제2 폭(T2)에 의하여 상술한 바와 같이 미스 얼라인이 발생하더라도 버스바 전극(24b)과 리본(142)의 접촉 면적 저하를 보상하고, 리본(142)에 의한 에미터 영역(20), 반사 방지막(22), 핑거 전극(24a) 등의 손상을 방지할 수 있다. 그리고 메인 부분(246)만이 위치한 부분에서는 돌출 부분(248)이 위치한 부분보다 작은 제1 폭(W1)을 가지도록 하여 쉐이딩 손실을 최소화할 수 있다.
상술한 핑거 전극(24a)과 버스바 전극(24b)을 포함하는 제1 전극(24)은 단일층 또는 복수의 층으로 구성될 수 있다. 본 실시예에서는 제1 전극(24)이 반도체 기판(110) 위에 차례로 적층되는 제1 층(240) 및 제2 층(241)을 포함하는 것을 예시하였다. 이와 같이 제1 층(240) 및 제2 층(241)을 포함하게 되면 제1 전극(24)의 두께를 충분하게 확보할 수 있고, 원하는 다양한 특성을 만족하도록 제1 층(240) 및 제2 층(241)의 물질, 형상 등을 최적화할 수 있다.
일 예로, 본 실시예에서는 핑거 전극(24a)이 제1 층(240) 및 제2 층(241)을 포함하는 이층 구조를 가지고, 버스바 전극(24b)이 제2 층(241)을 포함하는 단일층 구조를 가지는 것을 예시하였다. 즉, 도 5의 (a)에 도시한 바와 같이 제1 층(240)은 핑거 전극(24a)을 구성하는 핑거 전극부(242)와 얼라인 마크부(244)를 포함하도록 형성하고, 도 5의 (b)에 도시한 바와 같이 제2 층(241)은 핑거 전극(24a) 및 버스바 전극(24b)의 형상을 가지도록 형성할 수 있다. 이러한 제1 층(240) 및 제2 층(241)은 다양한 방법에 의하여 형성될 수 있는데, 일 예로, 인쇄, 증착, 도금 등에 의하여 형성될 수 있다.
이에 따르면 상대적으로 작은 폭을 가져 두께가 상대적으로 작게 형성될 수 있는 핑거 전극(24a)을 버스바 전극(24b)보다 많은 층수로 형성하여 핑거 전극(24a)의 두께를 충분하게 확보할 수 있다. 일 예로, 핑거 전극(24a)의 두께가 버스바 전극(24b)의 두께보다 클 수 있다. 그리고 상대적으로 큰 폭을 가지는 버스바 전극(24b)은 단일층 구조로 형성하여 재료 비용 등을 절감할 수 있다.
제1 층(201)과 제2 층(241)은 서로 동일한 물질을 가질 수도 있고, 서로 다른 물질을 가질 수도 있다. 일 예로, 제1 층(201)은 열처리 등에 의하여 파이어 스루(fire through)가 일어나는 물질로 구성될 수 있고, 제2 층(202)은 파이어 스루가 일어나지 않는 물질로 구성될 수 있다. 그러면, 제1 층(201)을 포함하는 핑거 전극(24a)은 절연막인 반사 방지막(22)을 관통하여 에미터 영역(20)에 접촉하여 형성되어 에미터 영역(20)의 캐리어를 수집할 수 있게 된다. 그리고 제2 층(202)으로만 구성된 버스바 전극(24b)은 반사 방지막(22)을 관통하지 못하고 반사 방지막(22)을 사이에 두고 에미터 영역(20) 위에 위치하게 된다. 그러면 버스바 전극(24b) 하부에 위치한 부분에서 반사 방지막(22) 또는 패시베이션막의 고정 전하(fixed charge) 특성을 유지하게 되어 캐리어 수집에 도움을 줄 수 있다.
그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 제1 전극(24)의 적층 구조 등은 다양하게 변형될 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지의 후면 평면도이다.
도 6을 참조하면, 본 실시예에서 반도체 기판(110)의 후면에 형성되는 후면 전극인 제2 전극(34)은 핑거 전극(34a)과 버스바 전극(34b)을 포함할 수 있다. 이때, 본 실시예에서 제2 전극(34)의 핑거 전극(34a)은 복수의 핑거 전극부(342)로만 이루어지고, 버스바 전극(34b)은 메인 부분(346)으로만 구성될 수 있다. 핑거 전극부(342) 및 메인 부분(346) 등에 대해서는 상술한 제1 전극(24)에서의 설명과 동일 또는 유사하므로 상세한 설명을 생략한다.
이때, 메인 부분(346)의 폭(W4)이 전체적으로 리본(142)의 제3 폭(W3)보다 클 수 있다. 이에 따라 리본(142)의 미스 얼라인이 발생하더라도 이를 충분히 보상할 수 있다. 이는 반도체 기판(110)의 후면에 위치하는 제2 전극(34)의 경우에는 쉐이딩 손실에 대한 부담이 전면에 위치하는 제1 전극(24)보다 작으므로, 폭을 전체적으로 리본(142)보다 크게 할 수 있기 때문이다. 이에 의하여 리본(142)의 미스 얼라인에 효과적으로 대응할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 제2 전극(34) 또한 상술한 제1 전극(24)과 동일한 구조를 가질 수 있으며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다. 그 외에도 제2 전극(34)은 알려진 다양한 구조를 가질 수도 있다.
상술한 바와 같이 본 실시예에 따르면, 제1 전극(24) 및/또는 제2 전극(34)의 구조를 개선하여 리본(142)의 미스 얼라인 시에 발생할 수 있는 태양 전지 모듈(100)의 출력 저하 및 태양 전지(150)의 손상 등을 효과적으로 방지할 수 있다. 이에 의하여 태양 전지 모듈(100)의 출력 및 신뢰성을 향상할 수 있다.
상술한 실시예에서는 전면 전극인 제1 전극(24)의 버스바 전극(24b)이 돌출 부분(248)을 포함하는 것을 예시하였으나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 및 제2 전극(24, 34) 중 적어도 하나의 버스바 전극(24b, 34b)이 돌출 부분(248)을 포함할 수 있다. 그 외에도 다양한 변형이 가능하다.
이하, 도 7 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 다른 실시예들에 따른 태양 전지를 상세하게 설명한다. 상술한 실시예에서 설명한 부분과 동일 또는 유사한 부분에 대해서는 상세한 설명을 생략하고 서로 다른 부분에 대해서만 상세하게 설명한다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지를 도시한 전면 평면도이다.
도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 태양 전지(150)의 제1 전극(24)의 돌출 부분(248)은, 제1 단부 돌출부(248a)와 제2 단부 돌출부(248b) 사이에서 메인 부분(246)의 내부 영역에서 돌출되는 중앙 돌출부(248c)를 포함한다. 중앙 돌출부(248c)는 하나 또는 복수 개 구비될 수 있다.
본 실시예에서 제1 단부 돌출부(248a), 제2 단부 돌출부(248b) 및 중앙 돌출부(248c)는 균일한 간격을 사이에 두고 규칙적으로 배치되며 균일한 크기를 가질 수 있다. 여기서, 균일한 간격, 균일한 크기 등은 오차 등을 고려했을 때 통상적으로 동일한 간격, 크기로 여겨질 수 있는 간격, 크기 등을 의미하며, 일 예로, 10% 이내의 오차 범위를 가지는 간격, 크기 등을 의미할 수 있다. 이는 리본(142)을 버스바 전극(24b)에 부착하는 공정에서 리본(142) 부착을 위한 장치에 의하여 태양 전지(150)가 손상되는 것을 방지하기 위함이다.
좀더 구체적으로, 리본(142)을 태빙 등에 의하여 버스바 전극(24b) 위에 접합할 수 있다. 이때, 리본(142)을 버스바 전극(24b) 상에 위치시킨 상태로 고정하기 위하여 일정 간격을 두고 이격된 복수 개의 홀드 핀(hold pin)을 리본(142) 위에 위치시킨 다음, 홀드 핀 사이에 위치한 노즐 등에 의하여 핫 에어(hot air)를 가하는 것에 의하여 태빙을 할 수 있다. 이때, 복수 개의 홀드 핀에 의하여 태양 전지(150)의 절연막, 에미터 영역 등이 손상될 수 있다. 이를 고려하여 본 실시예에서는 홀드 핀의 간격에 대응하도록 돌출 부분(248)을 형성하여 홀드 핀이 리본(142)에 닿는 부분에서 태양 전지(150)를 손상하는 것을 방지하도록 할 수 있다.
이에 따르면 본 실시예에서는 리본(142)의 접합 공정 시 발생할 수 있는 문제를 방지할 수 있도록 하여 태양 전지(150)의 손상을 효과적으로 방지할 수 있다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양 전지를 도시한 전면 평면도이다.
도 8을 참조하면, 본 실시예에 따른 태양 전지(150)의 제1 전극(24)의 돌출 부분(248)은, 제1 단부 돌출부(248a)와 제2 단부 돌출부(248b) 사이에서 메인 부분(246)의 내부 영역에서 돌출되는 중앙 돌출부(248c)를 포함한다. 중앙 돌출부(248c)는 하나 또는 복수 개 구비될 수 있다.
이때, 본 실시예에서는 중앙 돌출부(248c)의 돌출 길이가 단부 돌출부(248a 248b)의 돌출 길이보다 작을 수 있다. 중앙 돌출부(248c)가 복수 개 구비되는 경우에는 단부 돌출부(248a, 248b)와 가까운 위치에 위치할수록 돌출 길이가 길어질 수 있다. 즉, 단부 돌출부(248a, 248b)와 가까이 위치하는 중앙 돌출부(248c)보다 중앙 부분에 가깝게 위치한 중앙 돌출부(248c)의 돌출 길이가 짧아질 수 있다. 이는 리본(142)의 미스 얼라인이 버스바 전극(24b)에 대하여 기울어진 형태로 나타날 때, 중앙 쪽에서는 얼라인 오차가 작고 단부 쪽에서는 얼라인 오차가 커지는 것을 고려한 것이다. 즉, 얼라인 오차가 큰 단부 쪽에 위치하는 단부 돌출부(248a, 248b)의 돌출 길이를 크게 하여 미스 얼라인에 대응할 수 있도록 하고, 중앙 쪽에 위치하는 중앙 돌출부(284c)의 돌출 길이는 상대적으로 작게 하여 얼라인 오차에 대응하면서도 쉐이딩 손실을 최소화할 수 있다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양 전지를 도시한 전면 평면도이다.
도 9를 참조하면, 본 실시예에 따른 태양 전지(150)의 제1 전극(24)의 돌출 부분(248)은, 제1 단부 돌출부(248a)와 제2 단부 돌출부(248b) 사이에서 메인 부분(246)의 내부 영역에서 돌출되는 중앙 돌출부(248c)를 포함한다. 중앙 돌출부(248c)는 하나 또는 복수 개 구비될 수 있다.
이때, 본 실시예에서는 중앙 돌출부(248c)가 제1 및 제2 단부 돌출부(248a, 248b)와 다른 폭을 가지면서 다양한 간격을 가지면서 배치될 수 있다. 이와 같이 돌출 부분(248)의 배치는 다양하게 변형될 수 있다.
상술한 바에 따른 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.
150: 태양 전지
24: 제1 전극
24a: 핑거 전극
242: 핑거 전극부
244: 얼라인 마크부
24b: 버스바 전극
246: 메인 부분
248: 돌출 부분
34: 제2 전극
24: 제1 전극
24a: 핑거 전극
242: 핑거 전극부
244: 얼라인 마크부
24b: 버스바 전극
246: 메인 부분
248: 돌출 부분
34: 제2 전극
Claims (20)
- 광전 변환부; 및
상기 광전 변환부에 연결되는 제1 및 제2 전극
을 포함하고,
상기 제1 전극은, 복수의 핑거 전극부를 포함하는 핑거 전극과, 상기 복수의 핑거 전극부와 교차하는 방향으로 형성되는 메인 부분 및 상기 메인 부분으로부터 돌출되는 돌출 부분을 적어도 하나 포함하는 버스바 전극을 포함하고,
상기 돌출 부분이 상기 복수의 핑거 전극부 중 적어도 두 개 이상에 걸쳐서 형성되는 태양 전지. - 제1항에 있어서,
상기 메인 부분의 폭보다 상기 돌출 부분의 돌출 길이가 더 작은 태양 전지. - 제1항에 있어서,
상기 돌출 부분의 돌출 길이가 0.1mm 내지 0.7mm인 태양 전지. - 제1항에 있어서,
상기 돌출 부분의 폭이 2mm 내지 10mm인 태양 전지. - 제1항에 있어서,
상기 돌출 부분이 복수의 핑거 전극부 중 두 개 내지 열 개에 걸쳐서 형성되는 태양 전지. - 제1항에 있어서,
상기 돌출 부분이 위치한 부분에서 상기 버스바 전극의 폭이 2.1mm 내지 3.4mm인 태양 전지. - 제1항에 있어서,
상기 돌출 부분이 상기 메인 부분의 단부에 위치하는 단부 돌출부를 포함하는 태양 전지. - 제7항에 있어서,
상기 단부 돌출부는 상기 메인 부분을 기준으로 하여 양측에 대칭으로 위치하는 태양 전지. - 제7항에 있어서,
상기 제1 전극에 연결되는 리본을 더 포함하고,
상기 리본은, 일측 단부가 상기 버스바 전극 위에 위치하게 되고, 다른 측 부분은 이웃한 태양 전지로 연장되고,
상기 단부 돌출부는, 상기 일측 단부와 인접한 제1 단부 돌출부와, 상기 제1 단부 돌출부와 반대되는 위치에 위치하는 제2 단부 돌출부를 포함하고,
상기 제1 단부 돌출부의 폭이 상기 제2 단부 돌출부의 폭과 같거나 이보다 긴 태양 전지. - 제7항에 있어서,
상기 돌출 부분이 상기 메인 부분의 내부 영역에서 돌출되는 중앙 돌출부를 더 포함하는 태양 전지. - 제10항에 있어서,
상기 중앙 돌출부의 돌출 길이가 상기 단부 돌출부의 돌출 길이보다 작은 태양 전지. - 제7항에 있어서,
상기 중앙 돌출부와 상기 단부 돌출부가 균일한 간격을 사이에 두고 규칙적으로 배치되는 태양 전지. - 제1항에 있어서,
상기 제1 전극에 연결되는 리본을 더 포함하고,
상기 돌출 부분이 위치한 부분에서 상기 버스바 전극의 폭이 상기 리본의 폭보다 큰 태양 전지. - 제13항에 있어서,
상기 리본의 폭 : 상기 메인 부분이 위치한 부분에서 상기 버스바 전극의 폭 비율이 1:0.80 내지 1:1.22인 태양 전지. - 제1항에 있어서,
상기 핑거 전극은, 상기 돌출 부분의 외곽에 대응하는 위치에서 상기 핑거 전극부와 교차하는 방향으로 형성되는 얼라인 마크부를 더 포함하는 태양 전지. - 제1항에 있어서,
상기 광전 변환부는, 반도체 기판 및 에미터 영역을 포함하고,
상기 에미터 영역 위에 형성되는 절연막을 더 포함하고,
상기 핑거 전극은 상기 절연막을 관통하여 상기 에미터 영역에 접촉하여 형성되고,
상기 버스바 전극은 상기 절연막 위에 형성되는 태양 전지. - 제1항에 있어서,
상기 핑거 전극은 상기 광전 변환부 위에 위치하는 제1 층과, 상기 제1 층 위에 위치하는 제2 층을 포함하는 이층 구조를 가지고,
상기 버스바 전극은 상기 제2 층과 동일한 물질 및 두께를 가지는 단일층 구조를 가지는 태양 전지. - 제17항에 있어서,
상기 제1 층과 상기 제2 층이 서로 다른 물질을 가지는 태양 전지. - 제1항에 있어서,
상기 제2 전극에 연결되는 리본을 더 포함하고,
상기 제2 전극은 전체적으로 상기 리본보다 큰 폭을 가지는 태양 전지. - 광전 변환부; 및
상기 광전 변환부에 연결되는 제1 및 제2 전극
을 포함하고,
상기 제1 전극은, 복수의 핑거 전극부를 포함하는 핑거 전극과, 상기 복수의 핑거 전극과 교차하는 방향으로 형성되는 메인 부분 및 상기 메인 부분으로부터 돌출되는 돌출 부분을 적어도 하나 포함하는 버스바 전극을 포함하고,
상기 돌출 부분이 위치한 부분에서 상기 버스바 전극의 폭이 2.1mm 내지 3.4mm인 태양 전지.
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