KR20150045309A - 태양전지 모듈 - Google Patents
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Abstract
실시예에 따른 태양전지 모듈은, 지지기판; 상기 지지기판 상에 배치되는 후면 전극층; 상기 후면 전극층 상에 배치되는 광 흡수층; 상기 광 흡수층 상에 배치되는 전면 전극층; 및 상기 후면 전극층의 상면 및 측면과 접촉하며 배치되는 버스바를 포함한다.
Description
실시예는 태양전지 모듈에 관한 것이다.
최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예측되면서 이들을 대체할 대체 에너지에 대한 관심이 높아지면서, 태양 에너지로부터 전기 에너지를 생산하는 태양전지가 주목받고 있다.
태양전지(Solar Cell 또는 Photovoltaic Cell)는 태양광을 직접 전기로 변환시키는 태양광발전의 핵심소자이다.
예로서 반도체의 pn접합으로 만든 태양전지에 반도체의 금지대폭(Eg: Band-gap Energy)보다 큰 에너지를 가진 태양광이 입사되면 전자-정공 쌍이 생성되는데, 이들 전자-정공이 pn 접합부에 형성된 전기장에 의해 전자는 n층으로, 정공은 p층으로 모이게 됨에 따라 pn간에 기전력(광기전력: Photovoltage)이 발생하게 된다. 이때 양단의 전극에 부하를 연결하면 전류가 흐르게 되는 것이 동작원리이다.
태양전지에서 생선된 전류가 버스 바를 통해 정션박스와 연결되는데, 일반적으로 태양전지 패널의 전면에 버스바가 형성되고, 상기 패널에 홀을 형성하여 상기 홀을 통해 버스바를 패널의 후면에 버스바를 넘겨 정션박스와 연결하는 것이 일반적이다.
이때, 상기 버스바는 상기 태양전지에서 후면 전극층의 상면에 배치될 수 있다. 이때, 상기 후면 전극층의 표면은 태양전지의 부분마다 조성이 서로 다를 수 있고, 이러한 후면 전극층의 표면 상태의 차이에 따라 각각의 버스바의 위치에 따라 전하 수집의 정도가 서로 다를 수 있다.
이이 따라, 상기 버스바를 상기 태양전지 패널에 형성할 때, 전하 수집의 향상을 도모할 수 있는 새로운 구조의 태양전지가 요구된다.
실시에는 향상된 광-전 변환 효율을 가지는 태양전지 모듈을 제공하고자 한다.
실시예에 따른 태양전지 모듈은, 지지기판; 상기 지지기판 상에 배치되는 후면 전극층; 상기 후면 전극층 상에 배치되는 광 흡수층; 상기 광 흡수층 상에 배치되는 전면 전극층; 및 상기 후면 전극층의 상면 및 측면과 접촉하며 배치되는 버스바를 포함한다.
실시예에 따른 태양전지는 버스바가 배치되는 후면 전극층에 홈 또는 홀을 형성하여 버스바가 접촉되는 부분을 후면 전극층의 상면 뿐만 아니라 후면 전극층의 측면까지 확장할 수 있다.
상기 후면 전극층의 상면에는 후면 전극층이 광 흡수층과 접촉하는 부분으로서 몰리브덴 뿐만 아니라 셀레늄(Se)과 반응된 MoSe2가 포함된다. 상기 MoSe2는 상기 후면 전극층에서 상기 버스바로 전하가 이동하는 과정에서 저항층의 역할을 하여 전하의 이동을 방해할 수 있다.
이에 의해, 상기 버스바가 상기 후면 전극층의 상면에만 배치되는 경우, 상기 후면 전극층의 상면에 포함되는 MoSe2에 의해 전하의 이동이 방해되어 전하 이동의 저하에 따라 태양전지 모듈의 효율이 저하될 수 있다.
이에 따라, 실시예에 따른 태양전지는, 상기 버스바가 형성되는 후면 전극층 상에 홈 또는 홈을 형성하여 후면 전극층의 측면을 노출시킬 수 있다. 이러한 후면 전극층의 측면에는 MoSe2 뿐만 아니라 Mo가 더 많이 포함되므로, 후면 전극층의 측면은 MoSe2에 의한 전하 이동 방해가 덜할 수 있다.
즉, 실시예에 따른 태양전지는, 버스바를 후면 전극층의 상면과 후면 전극층의 측면에 접촉하면서 배치함에 따라, 전하 이동이 상면 방향과 측면 방향으로 모두 가능하므로, 후면 전극층에서 버스바 방향으로 이동되는 전하가 보다 용이하게 전달될 수 있다.
따라서, 실시예에 따른 태양전지 모듈은, 후면 전극층에서 버스바로 이동되는 전하 이동 양을 향상시킬 수 있으므로, 전체적으로 태양전지 모듈의 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 태양전지 모듈의 분리 사시도를 도시한 도면이다.
도 2는 실시예에 따른 태양전지 모듈의 상면도를 도시한 도면이다.
도 3은 도 2의 A-A'를 따라서 절단한 태양전지 모듈의 단면도를 도시한 도면이다.
도 4는 도 3의 B 부분을 확대하여 도시한 단면도이다.
도 5는 도 3의 B 부분을 확대하여 도시한 다른 단면도이다.
도 6은 도 2의 A-A'를 따라서 절단한 태양전지 모듈의 다른 단면도를 도시한 도면이다.
도 7은 도 6의 C 부분을 확대하여 도시한 단면도이다.
도 8은 도 6의 C 부분을 확대하여 도시한 다른 단면도이다.
도 9는 도 2의 A-A'를 따라서 절단한 태양전지 모듈의 또 다른 단면도를 도시한 도면이다.
도 2는 실시예에 따른 태양전지 모듈의 상면도를 도시한 도면이다.
도 3은 도 2의 A-A'를 따라서 절단한 태양전지 모듈의 단면도를 도시한 도면이다.
도 4는 도 3의 B 부분을 확대하여 도시한 단면도이다.
도 5는 도 3의 B 부분을 확대하여 도시한 다른 단면도이다.
도 6은 도 2의 A-A'를 따라서 절단한 태양전지 모듈의 다른 단면도를 도시한 도면이다.
도 7은 도 6의 C 부분을 확대하여 도시한 단면도이다.
도 8은 도 6의 C 부분을 확대하여 도시한 다른 단면도이다.
도 9는 도 2의 A-A'를 따라서 절단한 태양전지 모듈의 또 다른 단면도를 도시한 도면이다.
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.
도 1 내지 도 9를 참조하면, 실시예에 따른 태양전지 모듈은 태양전지 패널(100), 보호층(300) 및 상부기판(400)을 포함할 수 있다.
상기 태양전지 패널(100)은 플레이트 형상을 가질 수 있다. 상기 태양전지 패널(100)은 지지기판(150), 다수 개의 태양전지(200)들 및 버스바(500)들을 포함할 수 있다.
상기 지지기판(150)은 플레이트 형상을 가질 수 있다. 또한, 상기 지지기판(150)은 절연체를 포함할 수 있다. 상기 지지기판(150)은 유리 기판, 플라스틱 기판 또는 금속 기판일 수 있다. 자세하게, 상기 지지기판(150)은 소다 라임 글래스(soda lime glass) 기판일 수 있다. 이와는 다르게, 상기 지지기판(150)의 재질로 알루미나와 같은 세라믹 기판, 스테인레스 스틸, 유연성이 있는 고분자 등이 사용될 수 있다. 상기 지지기판(150)은 투명할 수 있다. 상기 지지기판(150)은 리지드(rigid)하거나 또는 플렉서블(flexible)할 수 있다.
상기 태양전지들(200)은 상기 지지기판(110) 상에 배치될 수 있다.
상기 태양전지(200)들은 일례로, CIGS계 태양전지, 실리콘 계열 태양전지, 연료감응 계열 태양전지, Ⅲ-Ⅳ족 화합물 반도체 태양전지 또는 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체 태양전지일 수 있다.
일례로, 상기 태양전지(200)는 CIGS계 태양전지일 수 있다. 자세하게, 상기 태양전지(200)는 상기 하부 기판(100) 상에 배치되는 후면 전극층(210), 상기 후면 전극층(210) 상에 배치되는 광 흡수층(220), 상기 광 흡수층(220) 상에 배치되는 버퍼층(230) 및 상기 버퍼층(230) 상에 배치되는 전면 전극층(240)을 포함할 수 있다.
상기 후면 전극층(210)은 도전층일 수 있다. 상기 후면 전극층(210)으로 사용되는 물질의 예로서는 몰리브덴(Mo) 등의 금속을 들 수 있다.
또한, 상기 후면 전극층(210)은 두 개 이상의 층들을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 후면 전극층(210)은 Mo를 포함하는 제 1 후면 전극층(211) 및 MoSe2를 포함하는 제 2 후면 전극층(212)을 포함할 수 있다.
상기 후면 전극층(210)에는 제 1 관통홈들(TH1)이 형성된다. 상기 제 1 관통홈들(TH1)은 상기 지지기판(10)의 상면을 노출하는 오픈 영역이다. 상기 제 1 관통홈들(TH1)은 평면에서 보았을 때, 제 1 방향으로 연장되는 형상을 가질 수 있다.
이때, 상기 제 1 관통홈들(TH1)의 폭은 약 80㎛ 내지 약 200㎛ 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 제 1 관통홈들(TH1)에 의해서, 상기 후면 전극층(20)은 다수 개의 후면 전극들로 구분된다. 즉, 상기 제 1 관통홈들(TH1)에 의해서, 상기 후면 전극들이 정의될 수 있다.
상기 후면 전극들은 상기 제 1 관통홈들(TH1)에 의해서 서로 이격된다. 상기 후면 전극들은 스트라이프 형태로 배치된다.
이와는 다르게, 상기 후면 전극들은 매트릭스 형태로 배치될 수 있다. 이때, 상기 제 1 관통홈들(TH1)은 평면에서 보았을 때, 격자 형태로 형성될 수 있다.
상기 광 흡수층(220)은 상기 후면전극층(210) 상에 배치된다. 또한, 상기 광 흡수층(220)에 포함된 물질은 상기 제 1 관통홈들(TH1)에 채워질 수 있다.
상기 광 흡수층(220)은 Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ족 계 화합물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 광 흡수층(300)은 구리-인듐-갈륨-셀레나이드계(Cu(In,Ga)Se2;CIGS계) 결정 구조, 구리-인듐-셀레나이드계 또는 구리-갈륨-셀레나이드계 결정 구조를 가질 수 있다.
상기 버퍼층(230)은 상기 광 흡수층(220) 상에 배치된다. 상기 버퍼층(230)은 상기 광 흡수층(220)에 직접 접촉한다.
상기 버퍼층(230)은 황화 카드뮴(CdS) 또는 산화아연(ZnO) 등을 포함할 수 있다.
상기 버퍼층(230) 상에는 고저항 버퍼층(240)이 더 배치될 수 있다. 상기 고저항 버퍼층(240)은 불순물이 도핑되지 않은 징크 옥사이드(i-ZnO)를 포함할 수 있다.
상기 버퍼층(230) 상에는 제 2 관통홈들(TH2)이 형성될 수 있다. 상기 제 2 관통홈들(TH2)은 상기 후면 전극층(20)의 상면을 노출하는 오픈 영역이다. 상기 제 2 관통홈들(TH2)은 평면에서 보았을 때, 일 방향으로 연장되는 형상을 가질 수 있다. 상기 제 2 관통홈들(TH2)의 폭은 약 80㎛ 내지 약 200㎛ 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 버퍼층(230)은 상기 제 2 관통홈들(TH2)에 의해서, 다수 개의 버퍼층들로 정의된다. 즉, 상기 버퍼층(40)은 상기 제 2 관통홈들(TH2)에 의해서, 상기 버퍼층들로 구분될 수 있다.
상기 전면 전극층(250)은 상기 버퍼층(230) 상에 배치된다. 상기 전면 전극층(240)은 투명하며 도전층이다. 또한, 상기 전면 전극층(240)의 저항은 상기 후면 전극층(240)의 저항보다 높다.
상기 전면 전극층(250)은 산화물을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 전면 전극층(500)으로 사용되는 물질의 예로서는 알루미늄이 도핑된 징크 옥사이드(Al doped ZnC;AZO), 인듐 징크 옥사이드(indium zinc oxide;IZO) 또는 인듐 틴 옥사이드(indium tin oxide;ITO) 등을 들 수 있다.
상기 전면 전극층(250)은 상기 제 2 관통홈들(TH2) 내부에 위치하는 접속부(260)들을 포함한다.
상기 버퍼층(230) 및 상기 전면 전극층(250)에는 제 3 관통홈들(TH3)이 형성된다. 상기 제 3 관통홈들(TH3)은 상기 버퍼층(230)의 일부 또는 전부, 상기 고저항 버퍼층(240) 및 상기 전면 전극층(250)을 관통할 수 있다. 즉, 상기 제 3 관통홈들(TH3)은 상기 후면 전극층(210)의 상면을 노출시킬 수 있다.
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. 상기 제 3 관통홈들(TH3)은 상기 제 1 방향으로 연장되는 형상을 가질 수 있다.
상기 제 3 관통홈들(TH3)에 의해서, 상기 전면 전극층(250)은 다수 개의 전면전극들로 구분된다. 즉, 상기 전면전극들은 상기 제 3 관통홈들(TH3)에 의해서 정의될 수 있다.
상기 전면 전극들은 상기 후면전극들과 대응되는 형상을 가진다. 즉, 상기 전면 전극들은 스트라이프 형태로 배치된다. 이와는 다르게, 상기 전면 전극들은 매트릭스 형태로 배치될 수 있다.
또한, 상기 제 3 관통홈들(TH3)에 의해서, 다수 개의 태양전지들(C1, C2...)이 정의된다. 더 자세하게, 상기 제 2 관통홈들(TH2) 및 상기 제 3 관통홈들(TH3)에 의해서, 상기 태양전지들(C1, C2...)이 정의된다. 즉, 상기 제 2 관통홈들(TH2) 및 상기 제 3 관통홈들(TH3)에 의해서, 실시예에 따른 태양전지는 상기 태양전지들(C1, C2...)로 구분된다. 또한, 상기 태양전지들(C1, C2...)은 상기 제 1 방향과 교차하는 제 2 방향으로 서로 연결된다. 즉, 상기 태양전지들(C1, C2...)을 통하여 상기 제 2 방향으로 전류가 흐를 수 있다.
즉, 상기 태양전지 패널(10)은 상기 지지기판(150) 및 상기 태양전지들(C1, C2...)을 포함한다. 상기 태양전지들(C1, C2...)은 상기 지지기판(10) 상에 배치되고, 서로 이격된다. 또한, 상기 태양전지들(C1, C2...)은 상기 접속부(260)들에 의해서 서로 직렬로 연결될 수 있다.
상기 접속부(260)들은 상기 제 2 관통홈들(TH2) 내측에 배치된다. 상기 접속부(260)들은 상기 전면 전극층(500)으로부터 하방으로 연장되며, 상기 후면 전극층(200)에 접속된다. 예를 들어, 상기 접속부(260)들은 상기 제 1 셀(C1)의 전면전극으로부터 연장되어, 상기 제 2 셀(C2)의 후면전극에 접속된다. 즉, 상기 접속부(260)들은 상기 후면 전극층(200) 상에 배치되는 상기 금속층(210) 상에 접속된다.
따라서, 상기 접속부(260)들은 서로 인접하는 태양전지들을 연결한다. 더 자세하게, 상기 접속부(260)들은 서로 인접하는 태양전지들에 각각 포함된 전면전극과 후면전극을 연결한다.
상기 접속부(260)들은 상기 전면전극층(250)과 일체로 형성된다. 즉, 상기 접속부(260)들로 사용되는 물질은 상기 전면전극층(250)으로 사용되는 물질과 동일할 수 있다.
도 2를 참조하면, 상기 태양전지(200)들은 상기 태양전지(200)들의 최외각에 배치되는 제 1 태양전지(C1)과 제 2 태양전지(C7)를 포함할 수 있다.
상기 버스바(500)들은 상기 제 1 태양전지(C1) 및 상기 제 2 태양전지(C7)에 배치될 수 있다. 자세하게, 최외각에 배치되는 상기 제 1 태양전지(C1) 및 상기 제 2 태양전지(C7)에는 후면 전극층의 상면이 노출되도록 식각되고, 상기 버스바(500)들은 상기 제 1 태양전지(C1) 및 상기 제 2 태양전지(C7)의 후면 전극층 상에 배치될 수 있다.
자세하게, 상기 버스바(500)는 제 1 버스바(510) 및 제 2 버스바(520)를 포함할 수 있다. 더 자세하게, 상기 제 1 버스바(510)는 상기 제 1 태양전지(C1) 상에 배치되고, 상기 제 2 버스바(520)는 상기 제 2 태양전지(C7) 상에 배치될 수 있다.
상기 제 1 버스바(510)는 상기 제 1 태양전지(C1)에 접속될 수 있다, 자세하게, 상기 제 1 버스바(510)는 상기 제 1 태양전지(C1)에 직접 접속될 수 있다.
또한, 상기 제 2 버스바(520)는 상기 제 2 태양전지(C7)에 접속될 수 있다. 자세하게, 상기 제 2 버스바(520)는 상기 제 2 태양전지(C7)에 직접 접속될 수 있다.
상기 제 1 버스바(510) 및 상기 제 2 버스바(520)는 도전 테이프 또는 도전성 페이스트를 포함할 수 있다. 상기 제 1 버스바(510) 및 상기 제 2 버스바(520)로 사용되는 물질의 예로서는 구리, 은 또는 알루미늄 등을 들 수 있다.
도 3을 참조하면, 상기 제 1 태양전지(C1)과 상기 제 2 태양전지(C7)에는 제 4 관통홈(TH4)들이 형성될 수 있다. 상기 제 4 관통홈(TH)들은 상기 전면 전극층(250), 상기 버퍼층(230), 상기 광 흡수층(220)을 관통할 수 있다. 이에 따라, 상기 제 4 관통홈(TH4)들에 의해 상기 제 1 태양전지(C1) 및 상기 제 2 태양전지(C7)의 후면 전극층(210) 상면이 노출될 수 있다.
상기 제 4 관통홀(TH4)들에 의해 노출되는 상기 제 1 태양전지 및 상기 제 2 태양전지의 상기 후면 전극층(210)에는 홈(G) 또는 홀(H)이 형성될 수 있다.
일례로, 도 3 내지 도 5에 도시되어 있듯이, 상기 제 4 관통홀(TH4)들에 의해 노출되는 상기 후면 전극층(210)에 홈(G)이 형성될 수 있다.
이에 따라, 상기 후면 전극층(210)은, 상기 제 4 관통홀(TH4)들에 의해 노출되는 상기 후면 전극층(210)의 상면(213)과 상기 홈(G)에 의해 노출되는 상기 후면 전극층(210)의 측면(214)을 포함할 수 있다.
상기 후면 전극층(210)의 상면(213)은 MoSe2를 포함할 수 있다. 또한, 상기 후면 전극층(210)의 측면(214)은 Mo를 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 후면 전극층(210)의 측면(214)은 MoSe2 및 Mo을 포함할 수 있다.
상기 후면 전극층의 상면(213)과 상기 후면 전극층의 측면(214)의 전기 전도도 또는 전기 저항은 서로 다를 수 있다. 자세하게, 상기 후면 전극층의 측면(214)의 전기 저항은 상기 후면 전극층의 상면(213)의 전기 저항보다 작을 수 있다. 더 자세하게, 상기 후면 전극층의 상면(213)의 전기 저항은 상기 후면 전극층의 측면(214)의 전기 저항보다 약 2배 내지 20배 만큼 클 수 있다
도 4를 참조하면, 상기 제 1 버스바(510) 및 상기 제 2 버스바(520)는 상기 제 1 태양전지(C1) 및 상기 제 2 태양전지(C7)의 후면 전극층(210) 상에 형성된 홈(G) 내에 배치될 수 있다. 자세하게, 상기 제 1 버스바(510) 및 상기 제 2 버스바(520)는 상기 제 4 관통홀(TH4)들에 의해 노출되는 상기 후면 전극층(210)의 상면(213)과 상기 홈(G)에 의해 노출되는 상기 후면 전극층(210)의 측면(214)과 접촉하며 배치될 수 있다.
이에 따라, 상기 제 1 버스바(510) 및 상기 제 2 버스바(520)는 상기 제 4 관통홀(TH4)들에 의해 노출되는 상기 후면 전극층(210)의 상면(213), 상기 홈(G)에 의해 노출되는 상기 후면 전극층(210)의 측면(214) 및 상기 홈(G)에 의해 노출되는 상기 후면 전극층(210)의 상면과 접촉하며 배치될 수 있다.
또는, 이와는 다르게, 도 5에 도시되어 있듯이, 상기 홈(G)에 의해 노출되는 상기 후면 전극층의 측면(214) 및 상면(213)에 전도성 물질(530)이 형성되고, 상기 제 1 버스바(510) 및 상기 제 2 버스바(520)는 상기 전도성 물질(530)과 접촉하여 배치될 수 있다..
상기 제 1 버스바(510) 및 상기 제 2 버스바(520)는 상기 홈(G)의 내부를 부분적으로 메우며 형성될 수 있다. 일례로, 상기 홈(G)의 폭(d1)은 약 6㎜ 내지 약 12㎜일수 있다. 또한, 상기 제 1 버스바(510) 및 상기 제 2 버스바(520)는 상기 후면 전극층의 측면(214)과 접촉하면서, 상기 홈(G)의 폭(d1)에 대해 약 1/3 내지 2/3 지점까지 메우면서 배치될 수 있다.
상기 홈(G)의 폭(d1)이 6㎜ 미만으로 형성되는 경우, 상기 제 1 버스바(510) 및 상기 제 2 버스바(520)가 제대로 삽입되지 못할 수 있고, 12㎜를 초과하여 형성되는 경우, 발전이 이루어지지 않는 데드존 영역이 증가하여 효율이 저하될 수 있다.
도 6 내지 도 8을 참조하면, 상기 제 4 관통홀(TH4)들에 의해 노출되는 상기 후면 전극층(210)에 홀(H)이 형성될 수 있다.
이에 따라, 상기 후면 전극층(210)은, 상기 제 4 관통홀(TH4)들에 의해 노출되는 상기 후면 전극층(210)의 상면(213)과 상기 홀(H)에 의해 노출되는 상기 후면 전극층(210)의 측면(214)을 포함할 수 있다.
상기 후면 전극층(210)의 상면(213)은 MoSe2를 포함할 수 있다. 또한, 상기 후면 전극층(210)의 측면(214)은 Mo를 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 후면 전극층(210)의 측면(214)은 MoSe2 및 Mo을 포함할 수 있다.
상기 후면 전극층의 상면(213)과 상기 후면 전극층의 측면(214)의 전기 전도도 또는 전기 저항은 서로 다를 수 있다. 자세하게, 상기 후면 전극층의 측면(214)의 전기 저항은 상기 후면 전극층의 상면(213)의 전기 저항보다 작을 수 있다. 더 자세하게, 상기 후면 전극층의 상면(213)의 전기 저항은 상기 후면 전극층의 측면(214)의 전기 저항보다 약 2배 내지 20배 만큼 클 수 있다.
도 7을 참조하면, 상기 제 1 버스바(510) 및 상기 제 2 버스바(520)는 상기 제 1 태양전지(C1) 및 상기 제 2 태양전지(C7)의 후면 전극층(210) 상에 형성된 홀(H) 내에 배치될 수 있다. 자세하게, 상기 제 1 버스바(510)는 상기 제 4 관통홀(TH4)들에 의해 노출되는 상기 후면 전극층(210)의 상면(213)과 상기 홈(G)에 의해 노출되는 상기 후면 전극층(210)의 측면(214)과 접촉하며 배치될 수 있다.
이에 따라, 상기 제 1 버스바(510) 및 제 2 버스바(520)는 상기 제 4 관통홀(TH4)들에 의해 노출되는 상기 후면 전극층(210)의 상면(213), 상기 홀(H)에 의해 노출되는 상기 후면 전극층(210)의 측면(214) 및 상기 홈(H)에 의해 노출되는 상기 지지기판(150)의 상면과 접촉하며 배치될 수 있다.
또는, 이와는 다르게, 도 8에 도시되어 있듯이, 상기 홀(H)에 의해 노출되는 상기 후면 전극층의 측면(214) 및 상면(213)에 전도성 물질(530)이 형성되고, 상기 제 1 버스바(510) 및 상기 제 2 버스바(520)는 상기 전도성 물질(530)과 접촉하여 배치될 수 있다.
상기 제 1 버스바(510) 및 제 2 버스바(520)는 상기 홀(H)의 내부를 부분적으로 메우며 형성될 수 있다. 일례로, 상기 홀(H)의 폭(d2)은 약 6㎜ 내지 약 12㎜일수 있다. 또한, 상기 제 1 버스바(510) 및 제 2 버스바(520)는 상기 후면 전극층의 측면(214)과 접촉하면서, 상기 홀(H)의 폭에 대해 약 1/3 내지 2/3 지점까지 메우면서 배치될 수 있다.
상기 홀(H)의 폭(d2)이 6㎜ 미만으로 형성되는 경우, 상기 제 1 버스바(510) 및 제 2 버스바(520)가 제대로 삽입되지 못할 수 있고, 12㎜를 초과하여 형성되는 경우, 발전이 이루어지지 않는 데드존 영역이 증가하여 효율이 저하될 수 있다.
도 9를 참조하면, 상기 제 4 관통홀(TH4)들에 의해 노출되는 상기 후면 전극층(210)에 홈(G) 및 홀(H)이 형성될 수 있다.
자세하게, 상기 제 1 태양전지(C1)에 홈(G)이 형성되는 경우, 상기 제 2 태양전지(C7)에는 홀(H)이 형성될 수 있고, 상기 제 1 태양전지(C1)에 홀(H)이 형성되는 경우, 상기 제 2 태양전지(C7)에는 홈(G)이 형성될 수 있다.
실시예에 따른 태양전지는 버스바가 배치되는 후면 전극층에 홈 또는 홀을 형성하여 버스바가 접촉되는 부분을 후면 전극층의 상면 뿐만 아니라 후면 전극층의 측면까지 확장할 수 있다.
상기 후면 전극층의 상면에는 후면 전극층이 광 흡수층과 접촉하는 부분으로서 몰리브덴 뿐만 아니라 셀레늄(Se)이 치환된 MoSe2가 포함된다. 상기 MoSe2는 상기 후면 전극층에서 상기 버스바로 전하가 이동하는 과정에서 저항층의 역할을 하여 전하의 이동을 방해할 수 있다.
이에 의해, 상기 버스바가 상기 후면 전극층의 상면에만 배치되는 경우, 상기 후면 전극층의 상면에 포함되는 MoSe2에 의해 전하의 이동이 방해되어 전하 이동의 저하에 따라 태양전지 모듈의 효율이 저하될 수 있다.
이에 따라, 실시예에 따른 태양전지는, 상기 버스바가 형성되는 후면 전극층 상에 홈 또는 홈을 형성하여 후면 전극층의 측면을 노출시킬 수 있다. 이러한 후면 전극층의 측면에는 MoSe2 뿐만 아니라 Mo가 더 많이 포함되므로, 후면 전극층의 측면은 MoSe2에 의한 전하 이동 방해가 덜할 수 있다.
즉, 실시예에 따른 태양전지는, 버스바를 후면 전극층의 상면과 후면 전극층의 측면에 접촉하면서 배치함에 따라, 전하 이동이 상면 방향과 측면 방향으로 모두 가능하므로, 후면 전극층에서 버스바 방향으로 이동되는 전하가 보다 용이하게 전달될 수 있다.
따라서, 실시예에 따른 태양전지 모듈은, 후면 전극층에서 버스바로 이동되는 전하 이동 양을 향상시킬 수 있으므로, 전체적으로 태양전지 모듈의 효율을 향상시킬 수 있다.
상기 보호층(300)은 태양전지 패널(100)의 상부에 배치된 상태에서 라미네이션 공정에 의해 태양전지 패널(100)과 일체화되는 것으로, 습기 침투로 인한 부식을 방지하고 태양전지(200)를 충격으로부터 보호한다. 이러한 보호층(300)은 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA, ethylene vinyl acetate)와 같은 물질로 이루어질 수 있다.
상기 보호층(300) 위에 위치하는 상부 기판(400)은 투과율이 높고 파손 방지 기능이 우수한 강화 유리 등으로 이루어져 있다. 이때, 강화 유리는 철 성분 함량이 낮은 저(low) 철분 강화 유리(low iron tempered glass)일 수 있다. 이러한 상부 기판은 빛의 산란 효과를 높이기 위해서 내측면이 엠보싱(embossing) 처리될 수 있다.
상기 지지 기판(150)의 아래에는 정션 박스(600)가 더 배치될 수 있다. 상기 정션 박스(600)는 다이오드 등을 구비하고, 버스바(500) 및 케이블(700)에 연결되는 회로기판을 수용할 수 있다. 또한, 실시예에 따른 태양전지 모듈은 상기 버스 바(500)와 상기 회로기판을 연결하기 위한 배선을 더 포함할 수 있다. 상기 케이블(700)은 상기 회로기판에 연결되며, 다른 태양전지(200)에 연결될 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 (13)
- 지지기판;
상기 지지기판 상에 배치되는 후면 전극층;
상기 후면 전극층 상에 배치되는 광 흡수층;
상기 광 흡수층 상에 배치되는 전면 전극층; 및
상기 후면 전극층의 상면 및 측면과 접촉하며 배치되는 버스바를 포함하는 태양전지 모듈. - 제 1항에 있어서,
상기 광 흡수층 및 상기 전면 전극층을 관통하는 관통홀을 포함하고,
상기 관통홀에 의해 노출되는 상기 후면 전극층에는 홈이 형성되는 태양전지 모듈. - 제 2항에 있어서,
상기 후면 전극층은,
상기 관통홀에 의해 노출되는 상면; 및
상기 홈에 의해 노출되는 측면을 포함하는 태양전지 모듈. - 제 3항에 있어서,
상기 상면은 MoSe2(molybdenum diselenide)을 포함하고,
상기 측면은 Mo(molybdenum)을 포함하는 태양전지 모듈. - 제 4항에 있어서,
상기 후면 전극층 상면의 저항은 상기 후면 전극층 측면의 저항보다 2배 내지 20배 만큼 더 큰 태양전지 모듈. - 제 2항에 있어서,
상기 홈은 6㎜ 내지 12㎜의 폭으로 형성되는 태양전지 모듈. - 제 1항에 있어서,
상기 후면 전극층의 상면 및 측면과 접촉하는 전도성 물질을 포함하고,
상기 버스바는 상기 전도성 물질과 접촉하며 배치되는 태양전지 모듈. - 제 1항에 있어서,
상기 광 흡수층 및 상기 전면 전극층을 관통하는 관통홀을 포함하고,
상기 관통홀에 의해 노출되는 상기 후면 전극층에는 홀이 형성되는 태양전지 모듈. - 제 8항에 있어서,
상기 후면 전극층은,
상기 관통홀에 의해 노출되는 상면; 및
상기 홀에 의해 노출되는 측면을 포함하는 태양전지 모듈. - 제 9항에 있어서,
상기 상면은 MoSe2(molybdenum diselenide)을 포함하고,
상기 측면은 Mo(molybdenum)을 포함하는 태양전지 모듈. - 제 10항에 있어서,
상기 후면 전극층 상면의 저항은 상기 후면 전극층 측면의 저항보다 2배 내지 20배 만큼 더 큰 태양전지 모듈. - 제 8항에 있어서,
상기 홀은 6㎜ 내지 12㎜의 폭으로 형성되는 태양전지 모듈. - 제 9항에 있어서,
상기 후면 전극층의 상면 및 측면과 접촉하는 전도성 물질을 포함하고,
상기 버스바는 상기 전도성 물질과 접촉하며 배치되는 태양전지 모듈.
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