KR20150049188A - 태양 전지 및 태양 전지 모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 태양 전지 및 태양 전지 모듈에 관한 것이다.
본 발명에 따른 태양 전지 모듈은 반도체 기판의 후면에 형성되는 복수의 제1 전극, 반도체 기판의 후면에 형성되는 복수의 제2 전극, 복수의 제1 전극에 연결되는 제1 보조 전극, 복수의 제2 전극에 연결되는 제2 보조 전극, 및 제1 보조 전극 및 제2 보조 전극의 후면에 배치되는 절연성 부재를 포함하고, 반도체 기판과 절연성 부재는 각각 낱개로 접속되어 하나의 일체형 개별 소자를 형성하는 제1 태양 전지와 제2 태양 전지; 및 제1 태양 전지와 제2 태양 전지를 전기적으로 서로 연결하는 인터커넥터;를 포함한다.
또한, 이와 같은 태양 전지 모듈에 적용되는 태양 전지의 일례는 반도체 기판; 반도체 기판의 후면에 형성되는 복수의 제1 전극; 반도체 기판의 후면에서 복수의 제1 전극과 이격되어 나란하게 형성된 복수의 제2 전극; 복수의 제1 전극과 연결되는 제1 보조 전극과, 복수의 제2 전극과 연결되는 제2 보조 전극을 포함하는 절연성 부재;를 포함하고, 절연성 부재와 반도체 기판은 각각 낱개로 접속되어 하나의 일체형 개별소자를 형성한다.

Description

태양 전지 및 태양 전지 모듈{SOLAR CELL AND SOLAR CELL MODULE}
본 발명은 태양 전지 및 태양 전지 모듈에 관한 것이다.
일반적인 태양 전지는 p형과 n형처럼 서로 다른 도전성 타입(conductive type)의 반도체로 이루어진 기판(substrate) 및 에미터부(emitter), 그리고 기판과 에미터부에 각각 연결된 전극을 구비한다. 이때, 기판과 에미터부의 계면에는 p-n 접합이 형성되어 있다.
특히, 태양전지의 효율을 높이기 위해 실리콘 기판의 수광면에 전극을 형성하지 않고, 실리콘 기판의 이면 만으로 n 전극 및 p 전극을 형성한 이면 전극 형 태양 전지 셀에 대한 연구 개발이 진행되고 있다. 이와 같은 이면 전극 형 태양전지 셀을 복수개 연결하여 전기적으로 접속하는 모듈화 기술도 진행되고 있다.
상기 모듈과 기술에는 복수 개의 태양전지 셀을 금속 인터커넥터로 전기적으로 연결하는 방법과, 미리 배선이 형성된 배선기판을 이용해 전기적으로 연결하는 방법이 대표적이다.
본 발명은 광전 변환 효율을 향상시키고, 제조 방법을 보다 단순화할 수 있는 태양 전지 및 태양 전지 모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 태양 전지 모듈은 반도체 기판의 후면에 형성되는 복수의 제1 전극, 반도체 기판의 후면에 형성되는 복수의 제2 전극, 복수의 제1 전극에 연결되는 제1 보조 전극, 복수의 제2 전극에 연결되는 제2 보조 전극, 및 제1 보조 전극 및 제2 보조 전극의 후면에 배치되는 절연성 부재를 포함하고, 반도체 기판과 절연성 부재는 각각 낱개로 접속되어 하나의 일체형 개별 소자를 형성하는 제1 태양 전지와 제2 태양 전지; 및 제1 태양 전지와 제2 태양 전지를 전기적으로 서로 연결하는 인터커넥터;를 포함한다.
여기서, 태양 전지 모듈은 인터커넥터에 의해 제1 태양 전지 및 제2 태양 전지가 서로 연결되는 셀 스트링의 전면 위에 위치하는 전면 유리 기판; 전면 유리 기판과 셀 스트링 사이에 위치하는 상부 봉지재; 셀 스트링의 후면에 위치하는 하부 봉지재; 및 하부 봉지재의 후면에 위치하는 후면 시트;를 더 포함할 수 있다.
여기서, 인터커넥터는 제1 태양 전지의 반도체 기판 또는 제2 태양 전지의 반도체 기판과 중첩되지 않고 이격될 수 있고, 제1 태양 전지 및 제2 태양 전지 각각의 절연성 부재는 인터커넥터와 서로 중첩될 수 있고, 제1 태양 전지의 절연성 부재와 제2 태양 전지의 절연성 부재는 서로 이격될 수 있다.
아울러, 제1 태양 전지의 절연성 부재는 제2 태양 전지의 반도체 기판과 중첩되지 않고, 제2 태양 전지의 절연성 부재는 제1 태양 전지의 반도체 기판과 중첩되지 않을 수 있다.
여기의 제1 태양 전지 및 제2 태양 전지 각각에서, 절연성 부재의 면적은 반도체 기판의 면적보다 동일하거나 크고, 반도체 기판 면적의 2배 보다 작을 수 있다. 일례로, 절연성 부재에서 제1 보조 전극과 제2 보조 전극이 연장되는 길이 방향인 제1 방향의 길이는 반도체 기판의 제1 방향의 길이와 같거나 길 수 있고, 2배보다 짧을 수 있다.
또한, 제1 태양 전지 및 제2 태양 전지 각각에서, 제1 보조 전극 및 제2 보조 전극 각각은 제1 방향으로 연장되고, 제1 방향으로 연장되는 제1 보조 전극의 끝단에 제1 방향과 교차되는 제2 방향으로 뻗어 있는 제1 보조 전극 패드를 더 구비하고, 제1 방향으로 연장되는 제2 보조 전극의 끝단에 제2 방향으로 뻗어 있는 제2 보조 전극 패드를 더 구비할 수 있다.
여기의 제1 태양 전지 및 제2 태양 전지 각각에서, 제2 보조 전극 패드와 제1 보조 전극 패드 각각은 반도체 기판이 중첩되는 제1 영역과, 반도체 기판이 중첩되지 않는 제2 영역을 포함할 수 있다.
여기서, 제1 태양 전지에 포함되는 제1 보조 전극 패드와 제2 태양 전지에 포함되는 제2 보조 전극 패드는 서로 이격될 수 있다. 이때, 인터커넥터는 제1 태양 전지의 제1 보조 전극 패드와 제2 태양 전지의 제2 보조 전극 패드를 전기적으로 연결시키거나, 제1 태양 전지의 제1 보조 전극 패드와 제2 태양 전지의 제2 보조 전극 패드를 전기적으로 연결시킬 수 있다.
보다 구체적으로, 제1 태양 전지 및 제2 태양 전지 각각에서, 제1 보조 전극 패드의 제2 영역과 제2 보조 전극 패드의 제2 영역이 인터커넥터와 중첩되어 연결될 수 있다.
이때, 제1 태양 전지 및 제2 태양 전지 각각에서, 인터커넥터와 제1 보조 전극 패드, 또는 인터커넥터와 제2 보조 전극 패드는 제2 도전성 연결재에 의해 전기적으로 연결될 수 있다. 그러나, 인터커넥터와 제1 보조 전극 패드, 또는 ?터커넥터와 제2 보조 전극 패드는 물리적으로 직접 접촉하여 전기적으로 연결되는 것도 가능하다.
아울러, 인터커넥터의 전면 표면에는 요철이 형성되어 있고, 두께가 균일하지 않을 수 있고, 이와 다르게, 인터커넥터는 두께가 균일하고, 지그재그(zigzag) 형태를 갖는 것도 가능하다.
또한, 태양 전지 모듈은 하나의 일체형 개별 소자를 형성하는 복수의 태양 전지가 인터커넥터에 의해 제1 방향으로 직렬로 연결되는 각각의 제1 셀 스트링과 제2 셀 스트링을 포함하고, 제1 셀 스트링과 제2 셀 스트링을 제2 방향으로 직렬로 연결시키는 도전성 리본(ribbon);을 더 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, 제1 셀 스트링의 마지막 태양 전지의 제1 보조 전극 패드는 제2 셀 스트링의 마지막 태양 전지의 제2 보조 전극 패드와 도전성 리본을 통하여 연결되거나, 제1 셀 스트링의 마지막 태양 전지의 제2 보조 전극 패드는 제2 셀 스트링의 마지막 태양 전지의 제1 보조 전극 패드와 도전성 리본을 통하여 연결될 수 있다.
이때, 제1 셀 스트링 또는 제2 셀 스트링의 마지막 태양 전지에서 제1 보조 전극 패드의 전면 또는 제2 보조 전극 패드의 전면에 리본이 연결될 수 있다.
그러나, 이와 다르게, 제1 셀 스트링 또는 제2 셀 스트링의 마지막 태양 전지에서 제1 보조 전극 패드 또는 제2 보조 전극 패드는 절연성 부재의 후면 일부분까지 덮도록 형성되어 있고, 리본은 절연성 부재의 후면 일부분에 형성된 제1 보조 전극 패드 또는 제2 보조 전극 패드에 연결되는 것도 가능하다.
또한, 이와 다르게, 제1 셀 스트링 또는 제2 셀 스트링의 마지막 태양 전지에서 리본이 연결되는 제1 보조 전극 패드 또는 제2 보조 전극 패드는 절연성 부재의 길이보다 더 긴 부분을 더 포함하고, 더 긴 부분에 리본이 연결되는 것도 가능하다.
또한, 이와 다르게, 제1 셀 스트링 또는 제2 셀 스트링의 마지막 태양 전지는 제1 태양 전지 및 제2 태양 전지에서 절연성 부재가 제거된 태양 전지이고, 마지막 태양 전지의 제1 보조 전극 패드 또는 제2 보조 전극 패드의 후면 위에 리본이 연결되는 것도 가능하다.
또한, 이와 같은 태양 전지 모듈에 적용되는 태양 전지의 일례는 반도체 기판; 반도체 기판의 후면에 형성되는 복수의 제1 전극; 반도체 기판의 후면에서 복수의 제1 전극과 이격되어 나란하게 형성된 복수의 제2 전극; 복수의 제1 전극과 연결되는 제1 보조 전극과, 복수의 제2 전극과 연결되는 제2 보조 전극을 포함하는 절연성 부재;를 포함하고, 절연성 부재와 반도체 기판은 각각 낱개로 접속되어 하나의 일체형 개별소자를 형성한다.
여기의 제1 태양 전지 및 제2 태양 전지 각각에서, 절연성 부재의 면적은 반도체 기판의 면적보다 동일하거나 크고, 반도체 기판 면적의 2배 보다 작을 수 있다. 일례로, 절연성 부재에서 제1 보조 전극과 제2 보조 전극이 연장되는 길이 방향인 제1 방향의 길이는 반도체 기판의 제1 방향의 길이와 같거나 길 수 있고, 2배보다 짧을 수 있다.
이와 같이, 제1 보조 전극 및 제2 보조 전극 각각은 제1 방향으로 연장되고, 제1 방향으로 연장되는 제1 보조 전극의 끝단에 제1 방향과 교차되는 제2 방향으로 뻗어 있는 제1 보조 전극 패드를 더 구비하고, 제1 방향으로 연장되는 제2 보조 전극의 끝단에 제2 방향으로 뻗어 있는 제2 보조 전극 패드를 더 구비할 수 있다.
또한, 제1 보조 전극 및 제2 보조 전극 각각의 두께는 복수의 제1 전극 및 복수의 제2 전극 각각의 두께보다 두꺼울 수 있다.
여기서, 제1 전극과 제1 보조 전극 사이, 및 제2 전극과 제2 보조 전극 사이는 제1 도전성 연결재에 의해 서로 전기적으로 연결될 수 있으며, 제1 전극과 제2 전극 사이, 및 제1 보조 전극과 제2 보조 전극 사이에는 절연층이 형성될 수 있다.
구체적 일례로, 제1 보조 전극 및 제2 보조 전극 각각은 복수 개로 형성되고, 제1 방향으로 뻗어 있으며, 복수의 제1 전극 및 복수의 제2 전극 각각은 제1 방향 또는 제2 방향으로 길게 뻗어 있는 경우, 제1 보조 전극 각각의 적어도 일부분은 복수의 제1 전극과 중첩된 부분에서 제1 도전성 연결재에 의해 연결되고, 복수 개의 제2 보조 전극 각각의 적어도 일부분은 복수의 제2 전극과 중첩된 부분에서 제1 도전성 연결재에 의해 연결될 수 있다.
또한, 다른 일례로, 제1 보조 전극과 제2 보조 전극 각각은 하나의 통 전극(sheet electrode)으로 형성되고, 서로 이격되어 위치할 수 있고, 이와 같은 경우, 하나의 제1 보조 전극과 복수의 제1 전극은 서로 중첩된 부분에서 제1 도전성 연결재에 의해 서로 연결되고, 하나의 제2 보조 전극과 복수의 제2 전극은 서로 중첩된 부분에서 제1 도전성 연결재에 의해 서로 연결되며, 하나의 제1 보조 전극과 복수의 제2 전극은 서로 중첩된 부분에서 절연층에 의해 서로 절연되고, 하나의 제2 보조 전극과 복수의 제2 전극은 서로 중첩된 부분에서 절연층에 의해 서로 절연될 수 있다.
이와 같이 본 발명에 따른 태양 전지는 하나의 반도체 기판에 후면에 상대적으로 두껍게 형성된 제1 보조 전극과 제2 보조 전극이 형성되어, 태양 전지의 효율, 제조 공정 및 수율을 보다 향상시킬 수 있다.
아울러, 본 발명에 따른 태양 전지 모듈은 반도체 기판과 절연성 부재가 각각 낱개로 접속되어 하나의 일체형 개별 소자로 형성되는 태양 전지를 이용함으로써, 태양 전지 모듈의 제조 공정을 보다 단순화할 수 있고, 공정 중 일부 태양 전지의 결함시 교체를 용이하게 할 수 있어 태양 전지 모듈의 수율을 보다 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 태양 전지 모듈에 대한 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 2 및 도 3은 도 1에 도시된 태양 전지 모듈에 적용될 수 있는 태양 전지의 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 4 내지 도 7c는 도 1의 태양 전지 모듈에서 반도체 기판과 절연성 부재가 각각 낱개로 형성된 하나의 일체형 개별 소자에 관한 제1 실시예를 설명하기 위한 도이다.
도 8 내지 도 10d는 도 1의 태양 전지 모듈에서 반도체 기판과 절연성 부재가 각각 낱개로 형성된 하나의 일체형 개별 소자에 관한 제2 실시예를 설명하기 위한 도이다.
도 11 내지 도 13d는 도 1의 태양 전지 모듈에서 반도체 기판과 절연성 부재가 각각 낱개로 형성된 하나의 일체형 개별 소자에 관한 제3 실시예를 설명하기 위한 도이다.
도 14 내지 도 16b는 도 1의 태양 전지 모듈에서 반도체 기판과 절연성 부재가 각각 낱개로 형성된 하나의 일체형 개별 소자에 관한 제4 실시예를 설명하기 위한 도이다.
도 17 내지 도 19는 도 1의 태양 전지 모듈에서 하나의 일체형 개별 소자를 형성하기 위해 반도체 기판과 절연성 부재를 접속하는 방법에 관한 제1 실시예를 설명하기 위한 도이다.
도 20 내지 도 22는 도 1의 태양 전지 모듈에서 하나의 일체형 개별 소자를 형성하기 위해 반도체 기판과 절연성 부재를 접속하는 방법에 관한 제2 실시예를 설명하기 위한 도이다.
도 23a 내지 도 24는 도 1에 도시된 태양 전지 모듈에서 인터커넥터(IC)를 통하여 하나의 일체형 개별 소자로 형성된 각 태양 전지를 서로 연결한 구조를 설명하기 위한 도이다.
도 25는 도 1에 도시된 태양 전지 모듈에서 인터커넥터(IC)를 통하여 하나의 일체형 개별 소자로 형성된 각 태양 전지를 서로 연결한 구조의 다른 예를 설명하기 위한 도이다.
도 26은 도 1에 도시된 태양 전지 모듈에서 광학적 게인을 높이기 위하여 제1 실시예에 따른 인터커넥터(IC) 를 설명하기 위한 도이다.
도 27은 도 1에 도시된 태양 전지 모듈에서 광학적 게인 향상과 함께 절연성 부재의 열팽창 신축에 대응하기 위하여 제2 실시예에 따른 인터커넥터(IC)를 설명하기 위한 도이다.
도 28은 도 1에 도시된 태양 전지 모듈의 전체 평면 구조에 관한 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 29 내지 도 31는 도 28의 29-29 라인에 따른 단면을 도시한 것으로, 도전성 리본의 연결을 위해 셀 스트링에서 마지막 태양 전지의 구조를 변경한 제1 내지 제3 실시예를 설명하기 위한 도이다.
도 32a 및 도 32b는 도 28에 따른 태양 전지 모듈에서, 도전성 리본의 연결을 위해 셀 스트링에서 마지막 태양 전지에 포함되는 절연성 부재를 제거한 제4 실시예를 설명하기 위한 도이다.
도 33a 및 도 33b는 도 28에 따른 태양 전지 모듈에서, 마지막 태양 전지의 구조를 변경하지 않은 제5 실시예를 설명하기 위한 도이다.
도 34a 내지 도 34g는 본 발명에 따라 태양 전지를 하나의 일체형 개별 소자로 제조하는 방법과 셀 스트링를 제조하는 방법의 일례에 대해 설명하기 위한 도이다.
도 35a 내지 도 35g는 도 1 및 도 28에 도시된 태양 전지 모듈의 제조 방법에 관한 제1 실시예를 설명하기 위한 도이다.
도 36a 및 도 36b는 도 1 및 도 28에 도시된 태양 전지 모듈의 제조 방법에 관한 제2 실시예를 설명하기 위한 도이다.
도 37a 내지 도 37g는 도 1 및 도 28에 도시된 태양 전지 모듈의 제조 방법에 관한 제3 실시예를 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.
이하에서, 전면이라 함은 직사광이 입사되는 반도체 기판의 일면 또는 전면 유리 기판의 일면 일 수 있으며, 후면이라 함은 직사광이 입사되지 않거나, 직사광이 아닌 반사광이 입사될 수 있는 반도체 기판 및 전면 유리 기판의 일면의 반대면일 수 있다.
이하에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 및 태양 전지 모듈에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 태양 전지 모듈에 대한 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 태양 전지 모듈은 전면 유리 기판(FG), 상부 봉지재(EC1), 제1 태양 전지(Cell-a)와 제2 태양 전지(Cell-b)를 포함하는 복수의 태양 전지, 제1 태양 전지(Cell-a)와 제2 태양 전지(Cell-b)를 전기적으로 서로 연결하는 인터커넥터(IC), 하부 봉지재(EC2), 및 후면 시트(BS)를 포함할 수 있다.
이와 같은 도 1에서는 설명을 위해 태양 전지 모듈의 일부 단면도를 도시하면서, 전면 유리 기판(FG), 상부 봉지재(EC1), 복수의 태양 전지, 하부 봉지재(EC2), 후면 시트(BS)가 상하로 이격된 것으로 도시하였으나, 이와 같은 태양 전지 모듈의 구성 요소는 라미네이팅 과정에 의해 태양 전지 모듈의 각 구성 요소간 상하로 이격된 공간이 없이 전체가 일체화될 수 있다.
여기서, 제1 태양 전지(Cell-a)와 제2 태양 전지(Cell-b)를 포함하는 복수의 태양 전지 각각은 반도체 기판(110)의 후면에 형성되는 복수의 제1 전극(C141), 반도체 기판(110)의 후면에 형성되는 복수의 제2 전극(C142), 복수의 제1 전극(C141)에 연결되는 제1 보조 전극(P141), 복수의 제2 전극(C142)에 연결되는 제2 보조 전극(P142), 및 제1 보조 전극(P141) 및 제2 보조 전극(P142)의 후면에 배치되는 절연성 부재(200)를 포함한다. 이에 대한 자세한 설명은 후술한다.
이와 같은, 제1 태양 전지(Cell-a)와 제2 태양 전지(Cell-b)를 포함하는 복수의 태양 전지 각각은 반도체 기판(110)과 절연성 부재(200)는 각각 낱개로 접속되어 하나의 개별 소자를 형성할 수 있다.
즉, 복수의 태양 전지 중 적어도 제1 태양 전지(Cell-a)와 제2 태양 전지(Cell-b) 각각은 하나의 절연성 부재(200)에 하나의 반도체 기판(110)만 부착되어 접속될 수 있고, 이로 인하여 제1 태양 전지(Cell-a)와 제2 태양 전지(Cell-b) 각각은 하나의 절연성 부재(200)과 하나의 반도체 기판(110)이 일체화된 하나의 개별 소자로 형성될 수 있다.
아울러, 이와 같이 하나의 일체형 개별 소자를 형성되는 제1 태양 전지(Cell-a)와 제2 태양 전지(Cell-b) 각각은 인터커넥터(IC)에 의해 전기적으로 서로 연결될 수 있다.
아울러, 제1 태양 전지(Cell-a)와 제2 태양 전지(Cell-b)를 포함하는 복수의 태양 전지 각각이 인터커넥터(IC)에 의해 서로 연결되어 셀 스트링으로 형성될 수 있다.
이와 같은 제1 태양 전지(Cell-a)와 제2 태양 전지(Cell-b) 각각의 상세 구조, 하나의 절연성 부재(200)에 하나의 반도체 기판(110)를 일체화하여 하나의 개별 소자를 형성하는 방법, 인터커넥터(IC)에 의해 복수의 태양 전지가 연결된 셀 스트링의 구조에 대한 구체적인 설명은 전면 유리 기판(FG), 상부 봉지재(EC1), 하부 봉지재(EC2), 및 후면 시트(BS)에 대해 먼저 설명한 이후 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 전면 유리 기판(FG)은 인터커넥터(IC)에 의해 제1 태양 전지(Cell-a) 및 제2 태양 전지(Cell-b)가 서로 연결되는 셀 스트링의 전면 위에 위치할 수 있으며, 투과율이 높고 파손을 방지하기 위해 강화 유리 등으로 이루어질 수 있다. 이때, 강화 유리는 철 성분 함량이 낮은 저철분 강화 유리(low iron tempered glass)일 수 있으며, 도시되지는 않았지만, 빛의 산란 효과를 높이기 위해서 내측면은 엠보싱(embossing)처리가 행해질 수 있다.
상부 봉지재(EC1)는 전면 유리 기판(FG)과 셀 스트링 사이에 위치할 수 있으며, 하부 봉지재(EC2)는 셀 스트링의 후면, 즉 후면 시트(BS)와 셀 스트링 사이에 위치할 수 있다.
이와 같은 상부 봉지재(EC1) 및 하부 봉지재(EC2)는 습기 침투로 인한 금속의 부식 등을 방지하고 태양 전지 모듈(100)을 충격으로부터 보호하는 재질로 형성될 수 있다.
이러한 상부 봉지재(EC1) 및 하부 봉지재(EC2)는 도 1에 도시된 바와 같이, 복수의 태양 전지의 전면 및 후면에 각각 배치된 상태에서 라미네이션 공정(lamination process) 시에 복수의 태양 전지와 일체화될 수 있다.
이러한 상부 봉지재(EC1) 및 하부 봉지재(EC2)는 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA, ethylene vinyl acetate) 등으로 이루어질 수 있다.
아울러, 후면 시트(BS)는 시트 형태로 하부 봉지재(EC2)의 후면에 위치하고, 태양 전지 모듈의 후면으로 습기가 침투하는 것을 방지할 수 있으며, 후면 시트(BS) 대신 유리 기판이 사용될 수도 있으나, 후면 시트(BS)가 사용되는 경우, 태양 전지 모듈의 제조 비용 및 무게를 보다 경감할 수 있다.
이와 같이, 후면 시트(BS)이 시트 형태로 형성된 경우, EP/PE/FP (fluoropolymer/polyeaster/fluoropolymer)와 같은 절연 물질로 이루어질 수 있다.
이하에서는 전술한 제1 태양 전지(Cell-a) 및 제2 태양 전지(Cell-b) 각각의 상세한 구조에 대해 설명한다.
도 2 및 도 3은 도 1에 도시된 태양 전지 모듈에 적용될 수 있는 태양 전지의 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 2는 본 발명의 일례에 따른 태양 전지의 일부 사시도의 일례이고, 도 3은 도 2에 도시한 태양 전지를 3-3선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 2 및 도 3를 참고로 하면, 본 발명에 따른 태양 전지의 일례(1)는 반도체 기판(110), 반사 방지막(130), 에미터부(121), 후면 전계부(back surface field;BSF, 172), 복수의 제1 전극(C141), 복수의 제2 전극(C142), 제1 보조 전극(P141), 제2 보조 전극(P142) 및 절연성 부재(200)을 구비할 수 있다.
여기서, 반사 방지막(130)과 후면 전계부(172)는 생략될 수도 있으며, 아울러, 반사 방지막(130)과 빛이 입사되는 반도체 기판(110) 사이에 위치하며, 반도체 기판(110)과 동일한 도전성 타입의 불순물이 반도체 기판(110)보다 높은 농도로 함유된 불순물부인 전면 전계부를 더 구비하는 것도 가능하다.
이하에서는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 반사 방지막(130)과 후면 전계부(172)가 포함된 것을 일례로 설명한다.
반도체 기판(110)은 제1 도전성 타입, 예를 들어 n형 도전성 타입의 실리콘으로 이루어진 반도체 기판(110)일 수 있다. 이와 같은 반도체 기판(110)은 실리콘 재질로 형성되는 웨이퍼에 제1 도전성 타입의 불순물이 도핑되어 형성될 수 있다.
이러한 반도체 기판(110)의 상부 표면은 텍스처링되어 요철면인 텍스처링 표면(textured surface)을 가진다. 반사 방지막(130)은 반도체 기판(110)의 입사면 상부에 위치하며, 한층 또는 복수층으로 이루어질 수 있으며, 수소화된 실리콘 질화막(SiNx:H) 등으로 이루어질 수 있다. 아울러, 추가적으로 반도체 기판(110)의 전면에 전면 전계부 등이 더 형성되는 것도 가능하다.
에미터부(121)는 전면과 마주보고 있는 반도체 기판(110)의 후면 내에 서로 이격되어 위치하며, 서로 나란한 방향으로 뻗어 있다. 이와 같은 에미터부(121)는 복수 개일 수 있으며, 복수의 에미터부(121)는 반도체 기판(110)의 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입일 수 있다.
이와 같은 복수의 에미터부(121)는 결정질 실리콘 반도체 기판(110)의 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입인 p형의 불순물이 확산 공정을 통하여 고농도로 함유되어 형성될 수 있다.
후면 전계부(172)는 반도체 기판(110)의 후면 내부에 복수 개가 위치할 수 있으며, 복수의 에미터부(121)와 나란한 방향으로 이격되어 형성되며 복수의 에미터부(121)와 동일한 방향으로 뻗어 있다. 따라서, 도 2 및 도 3에 도시한 것처럼, 반도체 기판(110)의 후면에서 복수의 에미터부(121)와 복수의 후면 전계부(172)는 교대로 위치한다.
복수의 후면 전계부(172)는 반도체 기판(110)과 동일한 도전성 타입의 불순물이 반도체 기판(110)보다 고농도로 함유한 불순물, 예를 들어 n++ 부이다. 이와 같은 복수의 후면 전계부(172)는 결정질 실리콘 반도체 기판(110)과 동일한 도전성 타입의 불순물(n++)이 확산 공정을 통하여 고농도로 함유되어 형성될 수 있다.
복수의 제1 전극(C141)은 복수의 에미터부(121)와 각각 물리적 및 전기적으로 연결되어 복수의 에미터부(121)를 따라서 연장된다.
따라서, 복수의 에미터부(121)가 제1 방향을 따라 형성된 경우, 복수의 제1 전극(C141)도 제1 방향을 따라 형성될 수 있으며, 복수의 에미터부(121)가 제2 방향을 따라 형성된 경우, 복수의 제1 전극(C141)도 제1 방향을 따라 형성될 수 있다.
또한, 복수의 제2 전극(C142)은 후면 전계부(172)를 통하여 반도체 기판(110)과 각각 물리적 및 전기적으로 연결되어 복수의 후면 전계부(172)를 따라서 연장된다.
여기서, 반도체 기판(110)의 후면 상에서 제1 전극(C141)과 제2 전극(C142)은 서로 물리적으로 이격되어, 전기적으로 격리되어 있다.
따라서, 복수의 후면 전계부(172)가 제1 방향으로 형성된 경우, 복수의 제2 전극(C142)은 복수의 제1 전극(C141)과 이격되어 제1 방향으로 형성될 수 있으며, 복수의 후면 전계부(172)가 제2 방향으로 형성된 경우, 복수의 제2 전극(C142)은 복수의 제1 전극(C141)과 이격되어 제2 방향으로 형성될 수 있다.
따라서, 에미터부(121) 상에 형성된 제1 전극(C141)은 해당 에미터부(121)쪽으로 이동한 전하, 예를 들어, 정공을 수집하고, 후면 전계부(172) 상에 형성된 제2 전극(C142)은 해당 후면 전계부(172)쪽으로 이동한 전하, 예를 들어, 전자을 수집한다.
제1 보조 전극(P141)은 복수의 제1 전극(C141)의 후면에 전기적으로 연결되어 형성될 수 있다. 이와 같은 제1 보조 전극(P141)은 복수 개로 형성될 수도 있고, 하나의 통 전극 형태로 형성될 수도 있다.
여기서, 제1 보조 전극(P141)이 복수 개로 형성된 경우, 제1 보조 전극(P141)은 복수의 제1 전극(C141)과 동일한 방향으로 형성될 수도 있고, 교차하는 방향으로 형성될 수도 있다.
이와 같은 제1 보조 전극(P141)은 제1 전극(C141)과 중첩되는 부분에서 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
제2 보조 전극(P142)은 복수의 제2 전극(C142)의 후면에 전기적으로 연결되어 형성될 수 있다.
이와 같은 제2 보조 전극(P142)도 복수 개로 형성될 수도 있고, 하나의 통 전극 형태로 형성될 수도 있다.
여기서, 제2 보조 전극(P142)이 복수 개로 형성된 경우, 제2 보조 전극(P142)은 복수의 제2 전극(C142)과 동일한 방향으로 형성될 수도 있고, 교차하는 방향으로 형성될 수도 있다.
이와 같은, 제2 보조 전극(P142)은 제2 전극(C142)과 중첩되는 부분에서 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
이와 같은 제1 보조 전극(P141) 및 제2 보조 전극(P142)의 재질은 Cu, Au, Ag, Al 중 적어도 어느 하나를 포함하여 형성될 수 있다.
아울러, 전술한 제1 보조 전극(P141)은 제1 도전성 연결재(CA1)를 통하여 제1 전극(C141)에 전기적으로 연결될 수 있으며, 제2 보조 전극(P142)은 제1 도전성 연결재(CA1)를 통하여 제2 전극(C142)에 전기적으로 연결될 수 있다.
이와 같은 제1 도전성 연결재(CA1)의 재질은 전도성 물질이면, 특별한 제한이 없으나, 바람직하게는 상대적으로 낮은 온도인 130℃ ~ 250℃에서도 녹는점이 형성되는 도전성 물질이면 충분하고, 일례로, 솔더 페이스트(solder paste), 금속 입자를 포함하는 도전성 접착재, 탄소 나노 튜브(carbon nano tube, CNT), 탄소를 포함하는 전도성 입자, wire, needle 등이 이용될 수 있다.
또한, 전술한 제1 전극(C141)과 제2 전극(C142) 사이 및 제1 보조 전극(P141)과 제2 보조 전극(P142) 사이에는 단락을 방지하는 절연층(IL)이 위치할 수 있다. 이와 같은 절연층(IL)은 에폭시 수지일 수 있다.
아울러, 도 2 및 도 3에서는 제1 전극(C141)과 제1 보조 전극(P141)이 중첩되고, 제2 전극(C142)과 제2 보조 전극(P142)이 중첩되는 경우만 도시하고 있으나, 이와 다르게 제1 전극(C141)과 제2 보조 전극(P142)이 중첩될 수 있고, 제2 전극(C142)과 제1 보조 전극(P141)이 중첩되어 위치할 수도 있다. 이와 같은 경우, 제1 전극(C141)과 제2 보조 전극(P142) 사이 및 제2 전극(C142)과 제2 보조 전극(P142) 사이에는 단락을 방지하기 위하여 절연층(IL)이 위치할 수 있다.
아울러, 도 2 및 도 3에서는 제1 보조 전극(P141)과 제2 보조 전극(P142)이 복수 개인 경우를 일례로 도시하고 있으나, 이와 다르게, 제1 보조 전극(P141)과 제2 보조 전극(P142)은 하나의 통 전극(sheet electrode)으로 형성될 수도 있다.
이와 같은 제1 보조 전극(P141)과 제2 보조 전극(P142)은 반도체 제조 공정이 이용되지 않고, 제1 도전성 연결재(CA1)에 130℃ ~ 250℃ 사이의 열과 압력을 가하는 열처리 공정에 의해 형성될 수 있다.
아울러, 도 2 및 도 3에는 도시되지는 않았지만, 제1 보조 전극(P141)의 끝단에는 태양 전지의 직렬 연결을 위한 제1 보조 전극 패드(PP141)가 전기적으로 연결되어 형성될 수 있고, 제2 보조 전극(P142)의 끝단에는 태양 전지의 직렬 연결을 위한 제2 보조 전극 패드(PP142)가 전기적으로 연결되어 형성될 수 있다. 이와 같은 제1 보조 전극 패드(PP141) 및 제2 보조 전극 패드(PP142)의 재질과 두께는 제1 보조 전극(P141) 및 제2 보조 전극(P142)과 동일할 수 있다.
절연성 부재(200)는 제1 보조 전극(P141)과 제2 보조 전극(P142)의 후면에 배치될 수 있다.
이와 같은 절연성 부재(200)의 재질은 절연성 재질이면 특별한 제한이 없으나, 상대적으로 녹는점이 제1 도전성 연결재(CA1)보다 높은 것이 바람직할 수 있으며, 일례로, 절연성 부재(200)의 녹는점은 300℃ 이상이 되는 절연성 재질로 형성될 수 있다. 보다 구체적으로 일례로, 고온에 대해 내열성 있는 polyimide, epoxy-glass, polyester, BT(bismaleimide triazine) 레진 중 적어도 하나의 재질을 포함하여 형성될 수 있다.
이와 같은 절연성 부재(200)는 유연한(flexible) 필름 형태로 형성되거나 유연하지 않고 단단한 플레이트(plate) 형태로 형성될 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 태양 전지에서, 절연성 부재(200)와 반도체 기판(110)은 각각 낱개로 접속되어 하나의 개별 소자로 형성될 수 있다. 즉, 하나의 절연성 부재(200)에 부착되어 접속되는 반도체 기판(110)은 하나일 수 있고, 이와 같은 하나의 절연성 부재(200)와 하나의 반도체 기판(110)은 서로 부착되어 하나의 일체형 개별 소자로 형성되어 하나의 태양 전지 셀을 형성할 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 하나의 절연성 부재(200)와 하나의 반도체 기판(110)을 서로 부착하여 하나의 일체형 개별 소자로 형성하는 공정에 의해, 하나의 반도체 기판(110)의 후면에 형성된 복수의 제1 전극(C141)과 복수의 제2 전극(C142) 각각은 하나의 절연성 부재(200)의 전면에 형성된 제1 보조 전극(P141) 및 제2 보조 전극(P142)과 부착되어 전기적으로 서로 연결될 수 있다. 이에 대한 보다 구체적인 설명은 후술한다.
이와 같은 본 발명에 따른 태양 전지에서, 제1 보조 전극(P141) 및 제2 보조 전극(P142) 각각의 두께(T2)는 제1 전극(C141) 및 제2 전극(C142) 각각의 두께(T1)보다 클 수 있다. 일례로, 제1 보조 전극(P141) 및 제2 보조 전극(P142) 각각의 두께(T2)는 10㎛ ~ 900㎛ 사이로 형성될 수 있다.
여기서, 제1 보조 전극(P141) 및 제2 보조 전극(P142) 각각의 두께(T2)를 10㎛보다 크게 하는 것은 적절한 최소 저항을 확보하기 위함이고, 900㎛보다 작게 하는 것은 적절한 최소 저항을 확보한 상태에서 필요 이상의 두께로 형성되지 않도록 하여, 제조 비용을 절감하기 위함이다.
이와 같이, 제1 보조 전극(P141)과 제2 보조 전극(P142)의 두께(T2)를 제1 전극(C141) 및 제2 전극(C142) 각각의 두께(T1)보다 크게 함으로써, 태양 전지 제조 공정 시간을 보다 단축할 수 있고, 제1 전극(C141)과 제2 전극(C142)을 반도체 기판(110)의 후면에 바로 형성하는 것보다 기판에 대한 열팽창 스트레스를 보다 감소시킬 수 있어, 태양 전지의 효율을 보다 향상시킬 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
일반적으로 반도체 기판의 후면에 형성되는 에미터부, 후면 전계부, 에미터부에 연결되는 제1 전극 및 후면 전계부에 연결되는 제2 전극은 반도체 공정에 의해 형성될 수 있고, 이와 같은 반도체 공정 중, 제1 전극과 제2 전극은 반도체 기판의 후면에 직접 접촉되거나 매우 근접하여 주로 도금, PVD 증착 또는 고온의 열처리 과정으로 형성될 수 있다.
이와 같은 경우, 제1 전극과 제2 전극의 저항을 충분히 낮게 확보하기 위해서는 제1 전극 및 제2 전극의 두께를 충분히 두껍게 형성하여야 한다.
그러나, 제1 전극 및 제2 전극의 두께를 두껍게 형성하는 경우, 도전성 금속 물질을 포함하는 제1 전극 및 제2 전극의 열팽창 계수가 반도체 기판(110)의 열팽창 계수보다 과도하게 커질 수 있다.
따라서, 반도체 기판(110)의 후면에 고온의 열처리 과정으로 제1 전극 및 제2 전극을 형성하는 공정 중에, 제1 전극 및 제2 전극이 수축할 때, 반도체 기판(110)이 열팽창 스트레스를 견디지 못하여, 반도체 기판(110)에 균열(fracture)이나 크렉(crack)이 발생할 가능성이 커지고, 이로 인하여 태양 전지 제조 공정의 수율이 저하되거나, 태양 전지의 효율이 저하될 수 있다.
아울러, 제1 전극이나 제2 전극을 도금이나 PVD 증착으로 형성할 경우, 제1 전극이나 제2 전극의 성장 속도가 매우 작아, 태양 전지의 제조 공정 시간이 과도하게 늘어날 수 있다.
그러나, 본원 발명에 따른 태양 전지(1)는 반도체 기판(110)의 후면에 상대적으로 작은 두께(T1)로 제1 전극(C141)과 제2 전극(C142)을 형성한 상태에서, 절연성 부재(200)의 전면에 상대적으로 큰 두께(T2)로 형성된 제1 보조 전극(P141)과 제2 보조 전극(P142)을 제1 전극(C141) 및 제2 전극(C142)과 중첩되도록 위치시킨 이후, 제1 도전성 연결재(CA1)에 상대적으로 낮은 130℃ ~ 250℃ 사이의 열과 압력을 가하는 열처리 공정으로 하나의 절연성 부재(200)와 하나의 반도체 기판(110)을 서로 부착하여 하나의 일체형 개별 소자로 형성할 수 있어, 반도체 기판(110)에 균열(fracture)이나 크렉(crack)이 발생되는 것을 방지할 수 있으며, 동시에 반도체 기판(110)의 후면에 형성되는 전극의 저항을 크게 낮출 수 있다.
아울러, 본 발명에 따른 태양 전지(1)는 제1 전극(C141) 및 제2 전극(C142)의 두께(T1)를 상대적으로 작게 하여 상대적으로 공정 시간이 긴 반도체 제조 공정 시간을 최소로 할 수 있고, 한번의 열처리 공정으로 제1 전극(C141)과 제1 보조 전극(P141)을, 제2 전극(C142)과 제2 보조 전극(P142)을 서로 연결시킬 수 있어, 태양 전지의 제조 공정 시간을 보다 단축할 수 있다.
이때, 절연성 부재(200)는 제1 보조 전극(P141)과 제2 보조 전극(P142)을 반도체 기판(110)의 후면에 형성된 제1 전극(C141)과 제2 전극(C142)에 접착시킬 때에, 공정을 보다 용이하게 도와주는 역할을 한다.
즉, 반도체 제조 공정으로 제1 전극(C141)과 제2 전극(C142)이 형성된 반도체 기판(110)의 후면에 제1 보조 전극(P141)과 제2 보조 전극(P142)이 형성된 절연성 부재(200)의 전면을 부착시켜 접속시킬 때에, 절연성 부재(200)는 얼라인 공정이나 접착 공정을 보다 용이하게 도와줄 수 있다.
이와 같은 방법으로 제조된 본 발명에 따른 태양 전지(1)에서 제1 보조 전극(P141)을 통하여 수집된 정공과 제2 보조 전극(P142)을 통하여 수집된 전자는 외부의 회로 장치를 통하여 외부 장치의 전력으로 이용될 수 있다.
이와 같이 후면 접합 구조의 태양 전지의 동작은 다음과 같다.
태양 전지(1)로 빛이 조사되어 반사 방지막(130)을 통과하여 반도체 기판(110)으로 입사되면 빛 에너지에 의해 반도체 기판(110)에서 전자-정공 쌍이 발생한다.
이들 전자-정공 쌍은 반도체 기판(110)과 에미터부(121)의 p-n 접합에 의해 서로 분리되어 정공은 p형의 도전성 타입을 갖는 복수의 에미터부(121)쪽으로 이동하고, 전자는 n형의 도전성 타입을 갖는 복수의 후면 전계부(172)쪽으로 이동하여, 각각 제1 보조 전극(P141)과 에 제2 보조 전극(P142)에 의해 수집된다. 이러한 제1 보조 전극(P141)과 에 제2 보조 전극(P142)을 도선으로 연결하면 전류가 흐르게 되고, 이를 외부에서 전력으로 이용하게 된다.
지금까지는 반도체 기판(110)이 단결정 실리콘 반도체 기판(110)이고, 에미터부(121)와 후면 전계부(172)가 확산 공정을 통하여 형성된 경우를 예로 설명하였다.
그러나, 이와 다르게 에미터부(121)와 후면 전계부(172)가 비정질 실리콘 재질로 형성된 후면 접합 hybrid 태양 전지나, 에미터부(121)가 반도체 기판(110)의 전면에 위치하고, 반도체 기판(110)에 형성된 복수의 비아홀을 통해 반도체 기판(110)의 후면에 형성된 제1 전극(C141)과 연결되는 MWT 구조의 태양 전지에서도 본 발명이 동일하게 적용될 수 있다.
이하에서는 하나의 반도체 기판(110)과 하나의 절연성 부재(200)가 서로 일체로 접속되어 하나의 개별 소자로 형성되는 다양한 실시예에 대해 설명한다.
도 4 내지 도 7c는 도 1의 태양 전지 모듈에서 반도체 기판과 절연성 부재가 각각 낱개로 형성된 하나의 일체형 개별 소자에 관한 제1 실시예를 설명하기 위한 도이다.
도 4의 (a)는 제1 전극(C141)과 제2 전극(C142)이 후면에 배치되는 반도체 기판(110)의 일례 설명하기 위한 도이고, 도 4의 (b)는 도 4의 (a)에서 4(b)-4(b) 라인에 따른 단면도이고, 도 4의 (c)는 제1 보조 전극(P141)과 제2 보조 전극(P142)이 전면에 배치되는 절연성 부재(200)의 일례을 설명하기 위한 도이고, 도 4의 (d)는 도 4의 (c)에서 4(d)-4(d) 라인에 따른 단면도이다.
도 4 내지 도 7c에 도시된 태양 전지는 앞서 설명한 태양 전지가 적용될 수 있다. 아울러, 이외에도, 반도체 기판(110)의 후면에 제1 전극(C141)과 제2 전극(C142)이 위치하는 태양 전지는 어떠한 태양 전지라도 적용이 가능하다.
도 4의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같은 하나의 반도체 기판(110)의 후면에 도 4의 (c) 및 (d)에 도시된 바와 같은 하나의 절연성 부재(200)의 전면이 부착되어 접속됨으로써, 본 발명에 따른 태양 전지는 하나의 일체형 개별 소자를 형성할 수 있다.
이때, 도 4의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(110)의 후면에는 복수 개의 제1 전극(C141)과 복수 개의 제2 전극(C142)이 서로 이격되어 제1 방향(x)으로 길게 형성될 수 있다.
여기서, 제1 전극(C141)과 제2 전극(C142)의 폭(WC142)이 서로 동일한 경우를 일례로 도시하였으나, 이와 다르게, 제1 전극(C141)과 제2 전극(C142)의 폭(WC142)이 서로 다르게 형성될 수도 있다.
아울러, 본 발명에 따른 절연성 부재(200)의 전면에는 도 4의 (c) 및 (d)에 도시된 바와 같이, 복수 개의 제1 전극(C141)과 복수 개의 제2 전극(C142)이 서로 이격되어 제1 방향(x)으로 길게 형성될 수 있다.
아울러, 절연성 부재(200)의 전면에서 제1 방향(x)으로 형성된 복수 개의 제1 보조 전극(P141)의 끝단에는 제2 방향으로 뻗어 있는 제1 보조 전극 패드(PP141)가 더 구비되고, 제1 보조 전극 패드(PP141)은 복수 개의 제1 보조 전극(P141)의 끝단에 연결될 수 있다.
또한, 절연성 부재(200)의 전면에서 제1 방향(x)으로 형성된 복수 개의 제2 보조 전극(P142)의 끝단에는 제2 방향으로 뻗어 있는 제2 보조 전극 패드(PP142)가 더 구비되고, 제2 보조 전극 패드(PP142)는 복수 개의 제2 보조 전극(P142)의 끝단에 연결될 수 있다.
여기서, 제1 보조 전극 패드(PP141) 및 제2 보조 전극 패드(PP142) 각각의 제1 방향(x)으로의 끝단은 도 4의 (c)에 도시된 바와 같이, 일례로, 절연성 부재(200)의 끝단까지 형성될 수 있다. 그러나, 반드시 이에 한정된 것은 아니고, 도 4의 (c)에 도시된 바와 다르게, 제1 보조 전극 패드(PP141) 및 제2 보조 전극 패드(PP142) 각각의 제1 방향(x)으로의 끝단이 절연성 부재(200)의 끝단보다 더 돌출되어 형성되는 것도 가능하다.
아울러, 이하의 반도체 기판(110)과 절연성 부재(200)가 각각 낱개로 형성된 하나의 일체형 개별 소자에 관한 제2 실시예 내지 제4 실시예에서는 설명의 편의상 제1 보조 전극 패드(PP141) 및 제2 보조 전극 패드(PP142) 각각의 끝단이 절연성 부재(200)의 끝단까지 형성된 경우를 일례로 설명하였으나, 전술한 바와 같이, 제2 실시예 내지 제4 실시예에서도 제1 보조 전극 패드(PP141) 및 제2 보조 전극 패드(PP142) 각각의 끝단이 절연성 부재(200)의 끝단보다 더 돌출되어 형성될 수 있다.
아울러, 제1 보조 전극 패드(PP141) 및 제2 보조 전극 패드(PP142) 각각의 끝단이 절연성 부재(200)의 끝단보다 더 돌출되어 형성되는 경우는 도 24에서 보다 구체적으로 설명한다.
여기서, 제1 보조 전극(P141)과 제2 보조 전극 패드(PP142)는 서로 이격되고, 제2 보조 전극(P142)과 제1 보조 전극 패드(PP141)는 서로 이격될 수 있다.
따라서, 절연성 부재(200)의 전면에 형성된 제1 보조 전극(P141)과 제1 보조 전극 패드(PP141)는 하나의 빗(comb) 모양을 형성하고, 제2 보조 전극(P142)과 제2 보조 전극 패드(PP142)는 다른 하나의 빗(comb) 모양을 형성하면서, 두 개의 빗이 서로 마주보고 있는 형태를 가질 수 있다.
따라서, 절연성 부재(200)의 전면에서, 제1 방향(x)의 양끝단 중 일단에는 제2 방향(y)으로 제1 보조 전극 패드(PP141)가 형성되고, 타단에는 제2 보조 전극 패드(PP142)가 각각 제2 방향(y)으로 형성될 수 있다. 이와 같은 제1 보조 전극 패드(PP141) 및 제2 보조 전극 패드(PP142)에는 태양 전지를 서로 연결하기 위한 인터커넥터(IC)가 전기적으로 연결되거나, 복수의 태양 전지가 직렬 연결된 셀 스트링을 서로 연결하기 위한 리본이 전기적으로 연결될 수 있다.
이와 같은 제1 보조 전극(P141) 및 제2 보조 전극(P142) 각각의 두께(T2)는 복수의 제2 전극(C142) 및 복수의 제1 전극(C141) 각각의 두께(T1)보다 두꺼울 수 있다.
아울러, 제1 보조 전극 패드(PP141) 및 제2 보조 전극 패드(PP142) 각각의 두께는 제1 보조 전극(P141) 및 제2 보조 전극(P142) 각각의 두께(T2)와 동일하거나 다를 수 있다. 이하에서는 두께가 동일한 경우를 일례로 설명한다.
아울러, 본 발명에 따른 태양 전지는 하나의 반도체 기판(110)의 후면에 하나의 절연성 부재(200)의 전면이 부착되어 접속됨으로써, 하나의 일체형 개별 소자를 형성할 수있다. 즉, 절연성 부재(200)와 반도체 기판(110)은 1:1로 결합 또는 부착될 수 있다.
여기서, 본 발명에 따른 절연성 부재(200)는 인접한 다른 태양 전지의 반도체 기판(110)과 중첩되지 않을 수 있다.
따라서, 복수 개의 태양 전지를 서로 연결할 때에, 각 태양 전지에 포함되는 절연성 부재(200)는 인접한 다른 태양 전지와 중첩되지 않고 이격되어 형성될 수 있다.
이와 같이 본 발명에 따른 태양 전지는 하나의 반도체 기판(110)에 하나의 절연성 부재(200)만 결합되어, 하나의 일체형 개별 소자를 형성함으로써, 태양 전지 모듈 제조 공정을 보다 용이하게 할 수 있으며, 태양 전지 모듈 제조 공정 중에 어느 하나의 태양 전지에 포함된 반도체 기판(110)이 파손되거나 결함이 발생하더라도 하나의 일체형 개별 소자로 형성되는 해당 태양 전지만 교체할 수 있고, 공정 수율을 보다 향상시킬 수 있다.
아울러, 이와 같이, 하나의 일체형 개별 소자로 형성되는 태양 전지는 태양 전지나 태양 전지 모듈을 제조할 때에, 반도체 기판(110)에 가해지는 열팽창 스트레스를 최소화할 수 있다.
이를 위해 절연성 부재(200)의 면적은 반도체 기판(110)의 면적과 동일하거나 크고, 반도체 기판(110) 면적의 2배 보다 작게 할 수 있다.
일례로, 절연성 부재(200)에서 제1 보조 전극(P141)과 제2 보조 전극(P142)이 연장되는 길이 방향인 제1 방향(x)의 길이(lx200)는 반도체 기판(110)의 제1 방향(x)의 길이(lx110)와 같거나 길 수 있고 2배보다 짧을 수 있다.
아울러, 절연성 부재(200)의 면적이 반도체 기판(110)의 면적과 동일하거나 크고, 반도체 기판(110) 면적의 2배 보다 작은 범위에서, 절연성 부재(200)에서 제2 방향(y)의 길이(ly200)도 반도체 기판(110)의 제2 방향(y)의 길이(ly110)와 같거나 길 수 있고 2배보다 짧을 수 있다.
여기서, 절연성 부재(200)의 면적을 반도체 기판(110)의 면적과 동일하거나 크게 함으로써, 태양 전지와 태양 전지를 서로 연결할 때에, 절연성 부재(200)의 전면에 인터커넥터(IC)가 부착될 수 있는 영역을 충분히 확보할 수 있다.
아울러, 절연성 부재(200)의 면적을 반도체 기판(110)의 면적의 2배보다 작게 함으로써, 절연성 부재(200)의 전면에 형성된 제1 보조 전극(P141)과 제2 보조 전극(P142)을 반도체 기판(110)의 후면에 형성된 제1 전극(C141)과 제2 전극(C142)에 부착할 때에, 반도체 기판(110)에 가해지는 열팽창 스트레스를 최소화할 수 있다.
일례로, 절연성 부재(200)의 면적이 과도하게 큰 경우, 절연성 부재(200)의 면 방향의 길이(lx200 or ly200)가 증가할 수 있다. 이와 같은 경우, 반도체 기판(110)의 후면에 절연성 부재(200)을 부착하기 위해 열처리를 수행하는 경우, 절연성 부재(200)가 팽창 및 수축 길이가 반도체 기판(110)의 팽창 및 수축 길이보다 과도하게 길어질 수 있다. 이에 따라, 반도체 기판(110)은 열팽창 스트레스를 상대적으로 크게 받아 크렉 등이 발생할 수 있는데, 전술한 바와 같이, 절연성 부재(200)의 면적을 반도체 기판(110)의 면적보다 2배 이하로 설정하면, 반도체 기판(110)이 받는 열팽창 스트레스를 보다 낮출 수 있다.
이를 위해, 일례로 절연성 부재(200)의 면적이 반도체 기판(110)의 면적보다 2배 이하가 되도록 하면서, 절연성 부재(200)에서 제1 보조 전극(P141)과 제2 보조 전극(P142)이 길이 방향과 동일한 제1 방향(x)의 길이(lx200)는 반도체 기판(110)의 제1 방향(x)의 길이(lx110)보다 길게 형성할 수 있고, 절연성 부재(200)에서 제1 방향(x)과 교차하는 제2 방향(y)의 길이(ly200)는 반도체 기판(110)의 제2 방향(y)의 길이(ly110)와 같게 하거나 더 길게 할 수 있다.
이와 같은 반도체 기판(110)의 후면과 절연성 부재(200)의 전면은 서로 부착되어, 제1 전극(C141)과 제1 보조 전극(P141)이 서로 연결되고, 제2 전극(C142)과 제2 보조 전극(P142)이 서로 연결될 수 있다.
도 5은 도 4에 도시된 반도체 기판(110)의 후면에 제1 보조 전극(P141)과 제1 보조 전극 패드(PP141), 및 제2 보조 전극(P142)과 제2 보조 전극 패드(PP142)가 부착된 모습을 반도체 기판(110)의 후면에서 바라본 모습이다. 도 5에서는 설명의 편의상 절연성 부재(200)에 대한 도시는 생략하였다.
도 5에 도시된 바와 같이, 기판의 후면에서 제1 전극(C141)과 제1 보조 전극(P141)은 제1 방향(x)으로 서로 중첩하여 연결 및 접속될 수 있으며, 제2 전극(C142)과 제2 보조 전극(P142)도 제1 방향(x)으로 서로 중첩하여 연결 및 접속될 수 있다.
이때, 제1 보조 전극 패드(PP141)와 제2 보조 전극 패드(PP142) 각각은 반도체 기판(110)과 중첩되는 제1 영역(PP141-S1, PP142-S1)과, 반도체 기판(110)과 중첩되지 않는 제2 영역(PP141-S2, PP142-S2)을 포함할 수 있다.
여기서, 제1 보조 전극 패드(PP141)의 제1 영역(PP141-S1)에서는 복수의 제1 보조 전극(P141)과 연결되고, 제2 영역(PP141-S2)은 인터커넥터(IC)와 연결될 수 있는 공간을 확보하기 위하여 반도체 기판(110)과 중첩되지 않고 밖으로 노출될 수 있다. 아울러, 제2 보조 전극 패드(PP142)의 제1 영역(PP142-S1)에서는 복수의 제2 보조 전극(P142)과 연결되고, 제2 영역(PP142-S2)은 인터커넥터(IC)와 연결될 수 있는 공간을 확보하기 위하여 반도체 기판(110)과 중첩되지 않고 밖으로 노출될 수 있다.
본 발명에 따른 제1 보조 전극 패드(PP141)와 제2 보조 전극 패드(PP142) 각각은 제2 영역(PP141-S2, PP142-S2)을 구비함으로써, 인터커넥터(IC)를 보다 용이하게 연결할 수 있으며, 아울러, 인터커넥터(IC)를 태양 전지에 연결할 때에, 반도체 기판(110)에 대한 열팽창 스트레스를 최소화할 수 있다.
도 6는 도 5에서 도시된 구조에서, 절연성 부재(200)가 추가된 모습을 전면에서 도시한 것이고, 도 7a는 도 6에서 제2 방향(y)으로 7a-7a 라인의 단면을 도시한 것이고, 도 7b는 6에서 제2 보조 전극(P142)과 중첩되도록 제1 방향(x)으로 7b-7b 라인의 단면을 도시한 것이고, 도 7c는 6에서 제1 보조 전극(P141)과 중첩되도록 제1 방향(x)으로 7c-7c 라인의 단면을 도시한 것이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 하나의 반도체 기판(110)이 하나의 절연성 부재(200)에 완전히 중첩되어 하나의 태양 전지 개별 소자가 형성될 수 있으며, 제1 보조 전극 패드(PP141)와 제2 보조 전극 패드(PP142) 각각은 반도체 기판(110)과 중첩되지 않는 제2 영역(PP141-S2, PP142-S2)이 반도체 기판(110)의 밖으로 노출될 수 있고, 이와 같은 제2 영역(PP141-S2, PP142-S2)에 인터커넥터(IC)가 연결될 수 있다.
이때, 도 7a에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(110)의 후면에 형성된 제1 전극(C141)과 절연성 부재(200)의 전면에 형성된 제1 보조 전극(P141)은 서로 중첩되며, 제1 도전성 연결재(CA1)에 의해 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
아울러, 반도체 기판(110)의 후면에 형성된 제2 전극(C142)과 절연성 부재(200)의 전면에 형성된 제2 보조 전극(P142)도 서로 중첩되며, 제1 도전성 연결재(CA1)에 의해 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 제1 전극(C141)과 제2 전극(C142) 사이의 서로 이격된 공간에는 절연층(IL)이 채워질 수 있고, 제1 보조 전극(P141)과 제2 보조 전극(P142) 사이의 이격된 공간에도 절연층(IL)이 채워질 수 있다.
아울러, 도 7b에 도시된 바와 같이, 제2 보조 전극(P142)과 제1 전극(C141) 패드 사이의 이격된 공간에도 절연층(IL)이 채워질 수 있으며, 도 7c에 도시된 바와 같이, 제1 보조 전극(P141)과 제2 전극(C142) 패드 사이의 이격된 공간에도 절연층(IL)이 채워질 수 있다.
지금까지는 반도체 기판(110)에 형성된 제1 전극(C141) 및 제2 전극(C142)은 절연성 부재(200)에 형성된 제1 보조 전극(P141) 및 제2 보조 전극(P142)과 나란한 방향으로 중첩되어 연결되는 경우에 대해 설명하였으나, 반도체 기판(110)에 형성된 제1 전극(C141) 및 제2 전극(C142)은 절연성 부재(200)에 형성된 제1 보조 전극(P141) 및 제2 보조 전극(P142)과 교차하는 방향으로 중첩되어 연결될 수도 있다. 이에 대해 설명하면 다음과 같다.
도 8 내지 도 10d는 도 1의 태양 전지 모듈에서 반도체 기판과 절연성 부재가 각각 낱개로 형성된 하나의 일체형 개별 소자에 관한 제2 실시예를 설명하기 위한 도이다.
도 8 내지 도 10d에서는 앞서 설명한 바와 동일한 내용에 대해서는 설명을 생략하고, 다른 부분에 대해서만 설명한다.
도 9은 도 8에 도시된 반도체 기판(110)의 후면에 절연성 부재(200)가 부착되어 하나의 일체형 개별 소자로 형성된 태양 전지의 평면도이고, 도 10a는 도 9에서 도시된 제2 전극(C142)과 중첩되도록 제2 방향(y)으로 10a-10a 라인의 단면을 도시한 것이고, 도 10b는 도 9에서 도시된 제1 전극(C141)과 중첩되도록 제2 방향(y)으로 10b-10b 라인의 단면을 도시한 것이고, 도 10c는 도 9에서 도시된 제2 보조 전극(P142)과 중첩되도록 제1 방향(x)으로 10c-10c 라인의 단면을 도시한 것이고, 도 10d는 도 9에서 도시된 제1 보조 전극(P141)과 중첩되도록 제1 방향(x)으로 10d-10d 라인의 단면을 도시한 것이다.
본 발명에 따라, 반도체 기판(110)과 절연성 부재(200)가 각각 낱개로 접속되어 하나의 일체형 개별 소자를 형성하는 태양 전지는 도 8의 (a)에 도시된 바와 같이, 제1 전극(C141)과 제2 전극(C142)이 제2 방향(y)으로 형성된 반도체 기판(110)의 후면에, 도 8의 (b)에 도시된 바와 같이, 제1 보조 전극(P141)과 제2 보조 전극(P142)이 제1 방향(x)으로 형성된 절연성 부재(200)의 전면이 부착되어 형성될 수도 있다.
이와 같이 연결된 경우, 도 9에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(110)의 전면에서 보았을 때에, 제1 전극(C141), 제1 보조 전극(P141), 제2 전극(C142) 및 제2 보조 전극(P142)은 격자 형태를 형성할 수 있다.
이때에, 도 10a에 도시된 바와 같이, 제2 방향(y)으로 뻗어 있는 제2 전극(C142)과 제1 방향(x)으로 뻗어 있는 제2 보조 전극(P142)이 서로 교차하여 중첩된 부분은 제1 도전성 연결재(CA1)에 의해 서로 연결될 수 있으며, 제2 전극(C142)과 제1 보조 전극(P141)이 서로 교차하여 중첩된 부분은 절연층(IL)이 채워서 서로 절연될 수 있다.
또한, 도 10b에 도시된 바와 같이, 제2 방향(y)으로 뻗어 있는 제1 전극(C141)과 제1 방향(x)으로 뻗어 있는 제1 보조 전극(P141)이 서로 교차하여 중첩된 부분은 제1 도전성 연결재(CA1)에 의해 서로 연결될 수 있으며, 제1 전극(C141)과 제2 보조 전극(P142)이 서로 교차하여 중첩된 부분은 절연층(IL)이 채워서 서로 절연될 수 있다.
아울러, 도 10c에 도시된 바와 같이, 제2 보조 전극(P142)과 제1 보조 전극 패드(PP141) 사이의 이격된 공간에도 절연층(IL)이 채워질 수 있고, 제2 보조 전극 패드(PP142)에서 반도체 기판(110)과 중첩되지 않는 제2 영역이 외부로 노출될 수 있다. .
아울러, 도 10d에 도시된 바와 같이, 제1 보조 전극(P141)과 제2 보조 전극 패드(PP142) 사이의 이격된 공간에도 절연층(IL)이 채워질 수 있고, 제1 보조 전극 패드(PP141)에서 반도체 기판(110)과 중첩되지 않는 제2 영역이 외부로 노출될 수 있다.
도 11 내지 도 13d는 도 1의 태양 전지 모듈에서 반도체 기판과 절연성 부재가 각각 낱개로 형성된 하나의 일체형 개별 소자에 관한 제3 실시예를 설명하기 위한 도이다.
도 11 내지 도 13d에서는 앞서 설명한 바와 동일한 내용에 대해서는 설명을 생략하고, 다른 부분에 대해서만 설명한다.
여기서, 도 11의 (a) 및 (b)는 반도체 기판(110)의 후면에 제1 전극(C141)과 제2 전극(C142)이 제1 방향(x)으로 형성된 경우를 도시한 것이고, 도 11의 (c) 및 (d)는 절연성 부재(200)의 전면에 각각의 제1 보조 전극(P141)과 제2 보조 전극(P142)이 통 전극(sheelt electrode)으로 형성된 경우를 도시한 것이다.
도 12는 도 11에 도시된 반도체 기판(110)의 후면에 절연성 부재(200)가 부착된 형상의 평면도이고, 도 13a는 도 12에서 제2 보조 전극(P142)과 중첩되도록 제2 방향(y)으로 13a-13a 라인의 단면을 도시한 것이고, 도 13b는 도 12에서 제1 보조 전극(P141)과 중첩되도록 제2 방향(y)으로 13b-13b 라인의 단면을 도시한 것이고, 도 13c는 도 12에서 제2 전극(C142)과 중첩되도록 제1 방향(x)으로 13c-13c 라인의 단면을 도시한 것이고, 도 13d는 도 12에서 제1 전극(C141)과 중첩되도록 제1 방향(x)으로 13d-13d 라인의 단면을 도시한 것이다.
본 발명에 따라, 반도체 기판(110)과 절연성 부재(200)가 각각 낱개로 접속되어 하나의 일체형 개별 소자를 형성하는 태양 전지는 도 11의 (a)에 도시된 바와 같이, 제1 전극(C141)과 제2 전극(C142)이 제1 방향(x)으로 형성된 반도체 기판(110)의 후면에, 도 11의 (b)에 도시된 바와 같이, 제1 보조 전극(P141)과 제2 보조 전극(P142)이 제2 방향(y)을 따라 하나의 통전극으로 형성된 절연성 부재(200)의 전면이 부착되어 형성될 수도 있다.
이때, 제1 보조 전극(P141)과 제2 보조 전극(P142) 각각은 절연성 부재(200)의 가운데에서 제2 방향(y)과 나란하게 서로 GP1 간격만큼 이격되어 위치할 수 있다.
구체적으로, 절연성 부재(200)을 반도체 기판(110)에 부착시킬 때에, 도 12에서 제1 보조 전극(P141)과 중첩하는 제1 전극(C141) 및 제2 전극(C142)의 부분 중에서, 제1 전극(C141) 위에는 제1 도전성 연결재(CA1)를 도포하고, 제2 전극(C142) 위에는 절연층(IL)을 도포하고, 제2 보조 전극(P142)과 중첩하는 제1 전극(C141) 및 제2 전극(C142)의 부분 중에서, 제2 전극(C142) 위에는 제1 도전성 연결재(CA1)를 도포하고, 제1 전극(C141) 위에는 절연층(IL)을 도포한 상태에서, 절연성 부재(200)을 반도체 기판(110)에 부착할 수 있다.
이와 같이, 절연성 부재(200)을 반도체 기판(110)에 부착시킨 상태의 평면은 도 12와 같다.
여기서, 도 13a에 도시된 바와 같이, 제2 보조 전극(P142)과 중첩하는 부분에서는 제2 보조 전극(P142)과 제2 전극(C142)이 제1 도전성 연결재(CA1)에 의해 서로 전기적으로 연결되고, 제2 보조 전극(P142)과 제1 전극(C141)은 절연층(IL)에 의해 서로 절연될 수 있다.
아울러, 도 13b에 도시된 바와 같이, 제1 보조 전극(P141)과 중첩하는 부분에서는 제1 보조 전극(P141)과 제1 전극(C141)이 제1 도전성 연결재(CA1)에 의해 서로 전기적으로 연결되고, 제1 보조 전극(P141)과 제2 전극(C142)은 절연층(IL)에 의해 서로 절연될 수 있다.
아울러, 제1 방향(x)의 단면을 살펴보면, 도 13c에 도시된 바와 같이, 제1 방향(x)으로 뻗어 있는 제2 전극(C142)에서 제2 보조 전극(P142)과 중첩되는 부분은 제1 도전성 연결재(CA1)에 의해 제2 보조 전극(P142)에 전기적으로 연결되고, 제1 보조 전극(P141)과 중첩되는 부분은 절연층(IL)에 의해 제1 보조 전극(P141)과 절연될 수 있다.
아울러, 도 13d에 도시된 바와 같이, 제1 방향(x)으로 뻗어 있는 제1 전극(C141)에서 제1 보조 전극(P141)과 중첩되는 부분은 제1 도전성 연결재(CA1)에 의해 제1 보조 전극(P141)에 전기적으로 연결되고, 제2 보조 전극(P142)과 중첩되는 부분은 절연층(IL)에 의해 제1 보조 전극(P141)과 절연될 수 있다.
이때, 제1 보조 전극(P141)과 제2 보조 전극(P142) 사이에도 절연층(IL)이 형성될 수 있다.
도 14 내지 도 16b는 도 1의 태양 전지 모듈에서 반도체 기판과 절연성 부재가 각각 낱개로 형성된 하나의 일체형 개별 소자에 관한 제4 실시예를 설명하기 위한 도이다.
도 14 내지 도 16b에서는 앞서 설명한 바와 동일한 내용에 대해서는 설명을 생략하고, 다른 부분에 대해서만 설명한다.
여기서, 도 14의 (a) 및 (b)는 반도체 기판(110)의 후면에 제1 전극(C141)과 제2 전극(C142)이 제2 방향(y)으로 형성된 경우를 도시한 것이고, 도 14의 (c) 및 (d)는 절연성 부재(200)의 전면에 각각의 제1 보조 전극(P141)과 제2 보조 전극(P142)이 제1 방향(x)으로 통 전극(sheelt electrode)으로 형성된 경우를 도시한 것이다.
도 15은 도 14에 도시된 반도체 기판(110)의 후면에 절연성 부재(200)가 부착된 형상의 평면도이고, 도 16a는 도 15에서 제2 보조 전극(P142)과 중첩되도록 제1 방향(x)을 따라 16a-16a 라인의 단면을 도시한 것이고, 도 16b는 도 15에서 제1 보조 전극(P141)과 중첩되도록 제1 방향(x)을 따라 16b-16b 라인의 단면을 도시한 것이다.
도 14의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(110)의 후면에 제1 전극(C141)과 제2 전극(C142)이 제2 방향(y)으로 형성될 수 있으며, 제2 방향(y)으로 형성된 제1 전극(C141)과 제2 전극(C142)이, 도 14의 (c) 및 (d)에 도시된 바와 같이, 제1 방향(x)을 따라 하나의 통전극으로 형성된 제1 보조 전극(P141)과 제2 보조 전극(P142)에 교차하도록 연결될 수 있다.
본 발명에 따라, 반도체 기판(110)과 절연성 부재(200)가 각각 낱개로 접속되어 하나의 일체형 개별 소자를 형성하는 태양 전지는 도 14의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 제1 전극(C141)과 제2 전극(C142)이 제2 방향(y)으로 형성된 반도체 기판(110)의 후면에, 도 14의 (c) 및 (d)에 도시된 바와 같이, 제1 보조 전극(P141)과 제2 보조 전극(P142)이 제1 방향(x)을 따라 하나의 통전극으로 형성된 절연성 부재(200)의 전면이 부착되어 형성될 수도 있다.
이때, 제1 보조 전극(P141)과 제2 보조 전극(P142) 각각은 절연성 부재(200)의 가운데를 따라 제1 방향(x)과 나란하게 서로 GP2 간격만큼 이격되어 위치할 수 있다.
구체적으로, 절연성 부재(200)을 반도체 기판(110)에 부착시킬 때에, 도 15에서 제1 방향(x)으로 뻗어 있는 제1 보조 전극(P141)과 중첩하는 제1 전극(C141) 및 제2 전극(C142)의 부분 중에서, 제1 전극(C141) 위에는 제1 도전성 연결재(CA1)를 도포하고, 제2 전극(C142) 위에는 절연층(IL)을 도포하고, 제1 방향(x)으로 뻗어 있는 제2 보조 전극(P142)과 중첩하는 제1 전극(C141) 및 제2 전극(C142)의 부분 중에서, 제2 전극(C142) 위에는 제1 도전성 연결재(CA1)를 도포하고, 제1 전극(C141) 위에는 절연층(IL)을 도포한 상태에서, 절연성 부재(200)을 반도체 기판(110)에 부착할 수 있다.
이와 같이, 절연성 부재(200)을 반도체 기판(110)에 부착시킨 상태의 평면은 도 15와 같다.
따라서, 도 16a에 도시된 바와 같이, 제2 보조 전극(P142)과 중첩하는 부분에서는 제2 보조 전극(P142)과 제2 전극(C142)이 제1 도전성 연결재(CA1)에 의해 서로 전기적으로 연결되고, 제2 보조 전극(P142)과 제1 전극(C141)은 절연층(IL)에 의해 서로 절연될 수 있다.
아울러, 도 16b에 도시된 바와 같이, 제1 보조 전극(P141)과 중첩하는 부분에서는 제1 보조 전극(P141)과 제1 전극(C141)이 제1 도전성 연결재(CA1)에 의해 서로 전기적으로 연결되고, 제1 보조 전극(P141)과 제2 전극(C142)은 절연층(IL)에 의해 서로 절연될 수 있다.
이와 같이, 도 11 내지 도 16b에 도시된 바와 같이, 각각의 제1 보조 전극(P141)과 제2 보조 전극(P142)이 하나의 통전극으로 형성되는 경우, 정교한 얼라인 요구하지 않고, 얼라인을 맞추기가 매우 용이하므로, 태양 전지의 제조 시간을 보다 단축할 수 있다.
제1 도전성 연결재(CA1)를 통하여 반도체 기판(110)과 절연성 부재(200)을 서로 연결하는 방법에 대해서 설명한다. 이를 위해, 하나의 반도체 기판(110)과 하나의 절연성 부재(200)가 접속되어 형성되는 하나의 개별 소자의 제1 실시예를 일례로 설명한다.
도 17 내지 도 19는 도 1의 태양 전지 모듈에서 하나의 일체형 개별 소자를 형성하기 위해 반도체 기판과 절연성 부재를 접속하는 방법에 관한 제1 실시예를 설명하기 위한 도이다.
도 17의 (a)는 반도체 기판(110)의 제1 전극(C141) 및 제2 전극(C142) 위에 제1 도전성 연결재(CA1)가 도포된 경우이고, 도 17의 (b)는 도 17의 (a)에서 17(b)-17(b) 라인에 따른 단면이다.
본 발명에 따라 반도체 기판(110)과 절연성 부재(200)를 각각 낱개로 접속된 하나의 일체형 개별 소자로 형성된 태양 전지를 형성하는 방법은 다음과 같다.
먼저, 도 17의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 제1 방향(x)으로 서로 이격되어 형성된 제1 전극(C141)과 제2 전극(C142) 사이에는 절연층(IL)을 형성하는 절연 재료(IL’)가 도포될 수 있으며, 제1 전극(C141) 및 제2 전극(C142) 각각의 후면 위에는 제1 도전성 연결재(CA1)를 형성하기 위한 제1 도전성 연결 재료(CA1’)가 제1 방향(x)으로 이격되어 복수 개가 배열될 수 있다. 그러나, 도시된 바와 다르게, 제1 도전성 연결 재료(CA1’)가 제1 전극(C141) 및 제2 전극(C142) 각각의 후면 위에 이격되지 않고 길게 연속적으로 도포되는 것도 가능하다.
이때, 제1 도전성 연결 재료(CA1’)는 볼(ball) 타입 또는 스터드(stud) 타입의 형상일 수 있으며, Sn, Cu, Ag 및 Bi 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있고, 일례로, 솔더 볼로 형성될 수 있다.
이때, 제1 도전성 연결 재료(CA1’)의 직경(RCA1’)은 제1 전극(C141)의 폭(WC141)이나 제2 전극(C142)의 폭(WC142)보다 작을 수 있으며, 일례로, 제1 도전성 연결 재료(CA1’)의 직경(RCA1’)은 제1 전극(C141)의 폭(WC141)이나 제2 전극(C142)의 폭(WC142)의 5% ~ 95% 범위일 수 있으며, 구체적으로는 5㎛ ~ 100㎛ 사이의 직경으로 형성될 수 있다.
여기서, 제1 도전성 연결 재료(CA1’)의 녹는점은 절연성 부재(200)의 녹는점보다 낮을 수 있다. 일례로, 제1 도전성 연결 재료(CA1’)의 녹는점이 130℃ ~ 250℃ 사이라면, 절연성 부재(200)의 녹는점은 이보다 높고, 일례로, 300℃ 이상일 수 있다.
아울러, 제1 전극(C141)과 제2 전극(C142) 사이에 도포되는 절연 재료(IL’)는 에폭시 수지일 수 있다. 이와 같은 절연 재료(IL’)의 녹는점은 제1 도전성 연결 재료(CA1’)의 녹는점과 동일하거나 더 낮을 수 있다.
이와 같이 절연 재료(IL’)과 제1 도전성 연결 재료(CA1’)가 형성된 반도체 기판(110)의 후면에 도 18에 도시된 바와 같이, 제1 전극(C141)과 제1 보조 전극(P141)이 서로 중첩하고, 제2 전극(C142)과 제2 보조 전극(P142)이 서로 중첩되도록 얼라인하여, 반도체 기판(110)의 후면 위에 절연성 부재(200)의 전면을 부착하기 위한 솔더링(soldering) 공정을 수행할 수 있다.
이와 같은 솔더링 공정시, 절연성 부재(200)에 130℃ ~ 250℃ 사이의 열처리 공정이 수행되면서, 적절한 압력을 가하는 가압 공정이 병행하여 가할 수 있다.
이때, 열처리 공정은 고온의 공기를 지속적으로 제1 도전성 연결 재료(CA1’)에 가하거나, 반도체 기판(110)을 전술한 온도가 가해지는 플레이드(plate) 위에 위치시킨 상태에서 수행될 수 있다.
이에 따라, 도 19에 도시된 바와 같이, 제1 도전성 연결 재료(CA1’)는 솔더링 공정에 의해 제1 전극(C141)과 제1 보조 전극(P141) 사이에 넓게 퍼지면서, 제1 전극(C141)과 제1 보조 전극(P141)을 서로 연결하는 제1 도전성 연결재(CA1)를 형성할 수 있다. 아울러, 동일하게 제2 전극(C142)과 제2 보조 전극(P142)도 연결될 수 있다.
또한, 절연 재료(IL’)도 솔더링 공정에 의해 제1 전극(C141)과 제2 전극(C142), 및 제1 보조 전극(P141)과 제2 보조 전극(P142) 사이의 빈 공간을 채우면서 절연층(IL)이 형성될 수 있다.
이와 같은 방법은 제1 보조 전극(P141)과 제2 보조 전극(P142)을 반도체 기판(110)의 후면에 형성할 때에, 반도체 기판(110)에 대한 열팽창 스트레스를 최소화할 수 있으며, 반도체 기판(110)의 전극을 보다 두껍게 형성할 수 있어, 전극의 저항을 최소화할 수 있다. 이에 따라 단락 전류를 보다 향상시킬 수 있다.
도 20 내지 도 22는 도 1의 태양 전지 모듈에서 하나의 일체형 개별 소자를 형성하기 위해 반도체 기판과 절연성 부재를 접속하는 방법에 관한 제2 실시예를 설명하기 위한 도이다.
앞선, 방법과는 다르게, 제1 도전성 연결재(CA1)를 형성하기 위해 도 20에 도시된 바와 같이, 도전성 접착층(PCA1+BIL)이 이용될 수 있다.
구체적으로, 이와 같은 도전성 접착층(PCA1+BIL)은 절연성 물질의 기지(BIL) 내에 복수의 도전성 금속 입자(PCA1)가 분포된 것일 수 있다. 이와 같은 도전성 금속 입자(PCA1)의 크기 내지 직경(RPCA1)은 제1 전극(C141) 및 제2 전극(C142) 사이의 간격보다 작을 수 있으며, 및/또는 제1 보조 전극(P141) 및 제2 보조 전극(P142) 사이의 간격보다 작을 수 있다. 일례로, 도전성 금속 입자(PCA1)의 직경(RPCA1)은 제1 전극(C141) 및 제2 전극(C142) 사이의 간격(DCE) 또는 제1 보조 전극(P141) 및 제2 보조 전극(P142) 사이의 간격의 대략 5% 내지 50% 사이로 형성될 수 있다. 그러나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
이와 같은 도전성 접착층(PCA1+BIL)은 도 20에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(110)의 후면에 형성된 제1 전극(C141) 및 제2 전극(C142) 위에 도포될 수 있다.
이후, 도 21에 도시된 바와 같이, 절연성 부재(200)의 전면에 형성된 제1 보조 전극(P141) 및 제2 보조 전극(P142)을 제1 전극(C141) 및 제2 전극(C142)에 중첩되도록 얼라인하여 적절한 압력과 열을 가함으로써, 절연성 부재(200)을 반도체 기판(110)의 후면에 부착할 수 있다. 이때에, 가하는 열의 온도는 전술한 130℃ ~ 250℃ 사이보다 낮을 수도 있다.
이에 따라, 도 22에 도시된 바와 같이, 제1 전극(C141)과 제1 보조 전극(P141)이 중첩되는 부분 및 제2 전극(C142)과 제2 보조 전극(P142)이 중첩되는 부분에서는 복수의 도전성 금속 입자(PCA1)가 서로 밀착되어 제1 도전성 연결재(CA1)를 형성할 수 있으며, 중첩되지 않는 부분에서는 절연성 물질의 기지(BIL) 내에서 도전성 금속 입자(PCA1)가 이격되어 있어 절연층(IL)이 형성될 수 있다.
지금까지는 반도체 기판(110)과 절연성 부재(200)가 각각 낱개로 접속된 여러 가지 구조와 반도체 기판(110)과 절연성 부재(200)를 각각 낱개로 접속시키는 방법에 대해서 대해서만 설명하였으나, 이하에서는 복수 개의 태양 전지가 인터커넥터(IC)를 통하여 서로 연결되는 구조 및 방법에 대해 설명한다.
도 23a 내지 도 24는 도 1에 도시된 태양 전지 모듈에서 인터커넥터(IC)를 통하여 하나의 일체형 개별 소자로 형성된 각 태양 전지를 서로 연결한 구조의 예를 설명하기 위한 도이다.
여기서, 도 23a은 하나의 일체형 개별 소자로 형성되는 각각의 태양 전지가 인터커넥터(IC)를 통하여 서로 연결되는 셀 스트링 구조에 관한 제1 실시예를 설명하기 위한 도이고, 도 23b는 제2 실시예를 설명하기 위한 도이고, 도 24는 하나의 일체형 개별 소자로 형성되는 각각의 태양 전지가 인터커넥터(IC)에 의해 연결된 경우, 이를 전면과 후면에서 바라본 형상으로, 도 24의 (a)는 전면, (b)는 후면에서 바라본 형상이다.
먼저, 본 발명에 따른 태양 전지 모듈에 적용되는 제1 태양 전지(Cell-a) 및 제2 태양 전지(Cell-b)는 앞서 설명한 태양 전지 중 어느 하나가 적용될 수 있다.
따라서, 도 23a 내지 도 24에 도시된 제1 태양 전지(Cell-a)와 제2 태양 전지(Cell-b) 각각은 비록 일부가 도시되지는 않았지만, 반도체 기판(110), 에미터부(121), 후면 전계부(172), 제1 전극(C141)과 제2 전극(C142), 제1 보조 전극(P141)과 제2 보조 전극(P142), 제1 보조 전극 패드(PP141)와 제2 보조 전극 패드(PP142), 및 절연성 부재(200)을 포함할 수 있다.
또한, 각각의 태양 전지에 구비된 제2 보조 전극 패드(PP142)와 제1 보조 전극 패드(PP141) 각각은 반도체 기판(110)이 중첩되는 제1 영역과, 반도체 기판(110)이 중첩되지 않는 제2 영역을 포함할 수 있다.
아울러, 이외에 앞에서 설명한 모든 태양 전지의 구조가 필요에 따라 적용 가능하며, 이에 대한 구체적인 설명은 이미 앞에서 설명하였으므로 생략한다.
이와 같이, 본 발명에 따른 태양 전지 모듈에 적용되는 제1 태양 전지(Cell-a) 및 제2 태양 전지(Cell-b) 각각은 하나의 절연성 부재(200)와 반도체 기판(110)이 각각 낱개로 접속되어 하나의 일체형 개별 소자로 형성될 수 있다.
이에 따라, 하나의 절연성 부재(200)에 여러 개의 반도체 기판(110)이 부착되는 구조와 비교하여, 본 발명은 태양 전지 모듈 제조 공정 중에 어느 하나의 태양 전지가 파손되거나 결함이 발생해도, 해당 태양 전지만 교체할 수 있어, 공정 수율을 보다 향상시킬 수 있다.
또한, 전면 유리 기판(FG) 크기에 제한 없이 태양 전지 모듈을 용이하게 형성할 수 있다.
여기서, 제1 태양 전지(Cell-a)의 절연성 부재(200)는 제2 태양 전지(Cell-b)의 반도체 기판(110)과 중첩되지 않고, 제2 태양 전지(Cell-b)의 절연성 부재(200)는 제1 태양 전지(Cell-a)의 반도체 기판(110)과 중첩되지 않을 수 있다.
따라서, 제1 태양 전지(Cell-a)에 포함되는 제1 보조 전극 패드(PP141)와 제2 태양 전지(Cell-b)에 포함되는 제2 보조 전극 패드(PP142)는 서로 이격될 수 있다.
이와 같은 제1 태양 전지(Cell-a)와 제2 태양 전지(Cell-b)가 서로 연결되는 태양 전지 모듈은 도 23a에 도시된 바와 같이, 인터커넥터(IC)를 통하여 서로 연결될 수 있다.
즉, 인터커넥터(IC)는 제1 태양 전지(Cell-a)의 제2 보조 전극 패드(PP142)와 제2 태양 전지(Cell-b)의 제1 보조 전극 패드(PP141)를 전기적으로 연결시키거나, 제1 태양 전지(Cell-a)의 제1 보조 전극 패드(PP141)와 제2 태양 전지(Cell-b)의 제2 보조 전극 패드(PP142)를 전기적으로 연결시킬 수 있다.
구체적 일례로, 제1 태양 전지(Cell-a) 및 제2 태양 전지(Cell-b) 각각의 절연성 부재(200)는 인터커넥터(IC)와 중첩되고, 인터커넥터(IC)는 제1 태양 전지(Cell-a)의 절연성 부재(200)의 일단에 형성되는 제1 보조 전극 패드(PP141)의 영역 중에서, 제1 태양 전지(Cell-a)의 반도체 기판(110) 밖으로 노출된 제1 보조 전극 패드(PP141)의 제2 영역(PP141-S2)과 중첩되어 일단이 연결되고, 제2 태양 전지(Cell-b)의 절연성 부재(200)의 타단에 형성되는 제2 보조 전극 패드(PP142)의 영역 중에서, 제2 태양 전지(Cell-b)의 반도체 기판(110) 밖으로 노출된 제2 보조 전극 패드(PP142)의 제2 영역(PP142-S2)과 중첩되어 타단이 연결될 수 있다.
이때, 도 23a에 도시된 바와 같이, 인터커넥터(IC)와 제1 보조 전극 패드(PP141), 또는 인터커넥터(IC)와 제2 보조 전극 패드(PP142)는 제2 도전성 연결재(CA2)에 의해 전기적으로 연결될 수 있다. 여기서, 제2 도전성 연결재(CA2)는 앞서 설명한 제1 도전성 연결재(CA1)와 동일한 재질로 연결될 수 있다. 여기서, 인터커넥터(IC)는 도전성 금속을 포함하여 형성될 수 있으며, 일례로, Cu, Au, Ag 또는 Al 중 적어도 하나를 포함하여 형성될 수 있다. 아울러, 제2 도전성 연결재(CA2)는 앞서 설명한 제1 도전성 연결재(CA1)와 동일한 재질이 이용될 수 있다.
또는, 도 23a과 다르게, 도 23b과 같이, 도 23b에 도시된 바와 같이, 인터커넥터(IC)와 제1 보조 전극 패드(PP141), 또는 인터커넥터(IC)와 제2 보조 전극 패드(PP142)는 열과 압력으로, 별도의 제2 도전성 연결재(CA2) 없이, 물리적으로 직접 접촉하여 전기적으로 연결될 수도 있다.
아울러, 도 23a 및 도 23b에 도시된 바와 같이, 인터커넥터(IC)와 제1 태양 전지(Cell-a)의 반도체 기판(110) 사이 또는 인터커넥터(IC)와 제2 태양 전지(Cell-b)의 반도체 기판(110) 사이는 서로 이격될 수 있다. 그러나, 이는 필수적인 것이 아니고, 인터커넥터(IC)와 반도체 기판(110) 사이가 이격되지 않고 형성되는 것도 가능하다.
그러나, 인터커넥터(IC)와 반도체 기판(110) 사이가 이격되는 경우, 반도체 기판(110)에 대한 열팽창 스트레스를 최소화할 수 있고, 인터커넥터(IC)를 통하여, 태양 전지 모듈의 광학적 게인(optical gain)을 보다 증가시킬 수 있으므로, 이하에서는 인터커넥터(IC)와 반도체 기판(110) 사이가 이격되는 경우를 일례로 설명한다.
인터커넥터(IC)와 반도체 기판(110) 사이가 이격되는 경우, 도 23a 내지 도 24에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 태양 전지 모듈은 인터커넥터(IC)와 제1 태양 전지(Cell-a)의 반도체 기판(110) 사이가 제1 간격(GSI1)만큼 이격되고, 인터커넥터(IC)와 제2 태양 전지(Cell-b)의 반도체 기판(110) 사이가 제2 간격(GSI2)만큼 이격될 수 있다.
아울러, 인터커넥터(IC)는 제1 태양 전지(Cell-a)의 절연성 부재(200) 및 제2 태양 전지(Cell-b)의 절연성 부재(200)과 중첩될 수 있다.
따라서, 제1 태양 전지(Cell-a) 및 제2 태양 전지(Cell-b)를 전면에서 보았을 때에, 도 24의 (a)에 도시된 바와 같이, 인터커넥터(IC)는 제1 태양 전지(Cell-a) 및 제2 태양 전지(Cell-b)의 절연성 부재(200)의 전면에 부착될 수 있고, 후면에서 보았을 때에, 인터커넥터(IC)의 양 끝단 일부는 제1 태양 전지(Cell-a) 및 제2 태양 전지(Cell-b)의 절연성 부재(200)에 중첩되어 가려질 수 있다.
이에 따라, 제1 태양 전지(Cell-a)와 제2 태양 전지(Cell-b)의 반도체 기판(110)에 직접 인터커넥터(IC)를 연결하지 않고, 절연성 부재(200)을 통하여 반도체 기판(110)과 이격되도록 인터커넥터(IC)를 연결하므로, 인터커넥터(IC)와 제1 태양 전지(Cell-a) 또는 인터커넥터(IC)와 제2 태양 전지(Cell-b)를 연결할 때에, 반도체 기판(110)에 직접적으로 열을 가할 필요가 없어, 각 태양 전지의 반도체 기판(110)에 대한 열팽창 스트레스를 최소로 할 수 있다.
또한, 제1 태양 전지(Cell-a)와 제2 태양 전지(Cell-b) 사이의 거리를 보다 자유롭게 설정할 수 있어, 태양 전지 모듈의 크기에 따른 제약에서 보다 자유로울 수 있다.
아울러, 제1 태양 전지(Cell-a)의 반도체 기판(110)과 제2 태양 전지(Cell-b)의 반도체 기판(110) 사이로 입사되는 빛을 반사하고, 반사된 빛은 전면 유리 기판(FG)에 의해 다시 제1 태양 전지(Cell-a)의 반도체 기판(110)과 제2 태양 전지(Cell-b)의 반도체 기판(110)으로 입사되도록 하여, 광학적 게인(optical gain)을 보다 증가시킬 수 있다. 이에 따라, 태양 전지의 효율을 보다 증가시킬 수 있다.
여기서, 제1 태양 전지(Cell-a)의 반도체 기판(110)과 인터커넥터(IC) 사이의 제1 간격(GSI1)과 제2 태양 전지(Cell-b)의 반도체 기판(110)과 인터커넥터(IC) 사이의 제2 간격(GSI2)은 서로 동일하거나 다를 수 있으며, 각 반도체 기판(110)의 밖으로 노출된 제1 보조 전극 패드(PP141)의 제2 영역(PP141-S2)의 폭이나, 제2 보조 전극 패드(PP142)의 제2 영역(PP142-S2)의 폭의 크기에 따라 자유롭게 설정될 수 있다.
도 23a 내지 도 24에서는 인터커넥터(IC)가 제1 보조 전극 패드(PP141) 및 제2 보조 전극 패드(PP142)의 전면에 접속되는 것을 일례로 도시하였지만, 이와 같은 인터커넥터(IC)는 제1 보조 전극 패드(PP141) 및 제2 보조 전극 패드(PP142)의 후면에 접속되는 것도 가능하다.
도 25는 도 1에 도시된 태양 전지 모듈에서 인터커넥터(IC)를 통하여 하나의 일체형 개별 소자로 형성된 각 태양 전지를 서로 연결한 구조의 다른 예를 설명하기 위한 도이다.
도 25에 도시된 바와 같이, 인터커넥터(IC)는 제1 보조 전극 패드(PP141) 및 제2 보조 전극 패드(PP142)의 후면에 접속되는 것도 가능하다.
이때, 도 1에 도시된 태양 전지 모듈에 적용되는 태양 전지는 도 4에서 간략하게 전술한 것처럼, 도 25에 도시된 바와 같이, 제1 보조 전극 패드(PP141) 및 제2 보조 전극 패드(PP142) 각각의 제1 방향(x)으로의 끝단이 절연성 부재(200)의 끝단보다 더 돌출되어 형성된 것이 적용될 수 있다.
이와 같이, 제1 보조 전극 패드(PP141) 및 제2 보조 전극 패드(PP142) 각각의 끝단이 절연성 부재(200)의 끝단보다 더 돌출되어 형성됨에 따라, 제1 보조 전극 패드(PP141) 및 제2 보조 전극 패드(PP142)의 후면이 외부로 노출될 수 있으며, 이에 따라, 인터커넥터(IC)를 제1 보조 전극 패드(PP141) 및 제2 보조 전극 패드(PP142)의 후면에 접속시킬 수 있다.
이와 같은 경우, 인터커넥터(IC)를 제1 보조 전극 패드(PP141) 및 제2 보조 전극 패드(PP142)의 후면에 접속시키는 경우, 제2 도전성 연결재(CA2)가 원하지 않게 넓게 퍼지더라도, 제2 도전성 연결재(CA2)에 의해 제1 보조 전극 패드(PP141)와 제2 보조 전극(P142)이 서로 단락되거나 제2 보조 전극 패드(PP142)와 제1 보조 전극(P141)이 서로 단락될 염려가 없어, 태양 전지 모듈의 제조 공정을 보다 용이하게 할 수 있을 뿐만 아니라, 공정 수율을 보다 향상시킬 수 있다.이와 같이, 제1 보조 전극 패드(PP141) 및 제2 보조 전극 패드(PP142) 각각의 끝단이 절연성 부재(200)의 끝단보다 더 돌출된 구조는 반도체 기판(110)에 절연성 부재(200)를 일체로 부착시킨 다음, 절연성 부재(200)의 끝단을 제거함으로써 형성할 수 있다.
도 23a 내지 도 25에서는 인터커넥터(IC)의 전면이 평탄한 면을 가지는 경우를 일례로 설명하였으나, 인터커넥터(IC)의 전면이 요철을 구비할 수도 있다.
도 26은 도 1에 도시된 태양 전지 모듈에서 광학적 게인을 높이기 위하여 제1 실시예에 따른 인터커넥터(IC) 를 설명하기 위한 도이다.
도 26에 도시된 바와 같이, 제1 실시예에 따른 인터커넥터(ICA)의 전면 표면에는 요철이 형성되어 있고, 두께가 균일하지 않을 수 있다. 이에 따라, 태양 전지 모듈의 전면 유리 기판(FG)을 통하여, 제1 태양 전지(Cell-a)와 제2 태양 전지(Cell-b) 사이의 공간으로 입사되는 빛이 인터커넥터(ICA)의 전면에 구비된 요철과 전면 유리 기판(FG)에 의해 반사되어, 제1 태양 전지(Cell-a)와 제2 태양 전지(Cell-b)의 반도체 기판(110)으로 다시 입사되도록 할 수 있다.
이에 따라, 제1 태양 전지(Cell-a)와 제2 태양 전지(Cell-b)의 사이의 이격된 공간으로 입사되는 빛으로도 전력을 생산할 수 있어, 태양 전지 모듈의 광전 변환 효율을 보다 향상시킬 수 있다.
도 27은 도 1에 도시된 태양 전지 모듈에서 광학적 게인 향상과 함께 절연성 부재의 열팽창 신축에 대응하기 위하여 제2 실시예에 따른 인터커넥터(IC)를 설명하기 위한 도이다.
도 27에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 인터커넥터(ICB)의 단면은 지그재그(zigzag) 형태를 가질 수 있고, 이때, 인터커넥터(IC)의 단면 두께는 균일할 수 있다.
이와 같은 경우, 본 발명의 제2 실시예에 따른 인터커넥터(ICB)는 도 26에서 설명한 반사 기능뿐만 아니라 제1 태양 전지(Cell-a) 및 제2 태양 전지(Cell-b)의 절연성 부재(200)의 열팽창 및 열수축에 따른 신축에 대응할 수 있다.
구체적으로, 태양 전지 모듈이 동작 중에 태양 전지 모듈 내부의 온도가 상승하여, 제1 태양 전지(Cell-a) 및 제2 태양 전지(Cell-b)의 절연성 부재(200)가 제1 방향(x)으로 열팽창하거나 수축할 수 있다.
따라서, 제1 태양 전지(Cell-a)의 절연성 부재(200)와 제2 태양 전지(Cell-b)의 절연성 부재(200) 사이의 이격된 간격이 줄어들거나 늘어날 수 있는데, 이와 같은 경우, 도 27에 도시된 바와 같은 인터커넥터(IC)는 제1 태양 전지(Cell-a)의 절연성 부재(200)와 제2 태양 전지(Cell-b)의 절연성 부재(200)의 신축에 대응하여 길이가 제1 방향(x)으로 늘어나거나 감소할 수 있다. 이에 따라, 태양 전지 모듈의 내구성을 보다 향상시킬 수 있다.
도 28은 도 1에 도시된 태양 전지 모듈의 전체 평면 구조에 관한 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 28의 (a)에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 태양 전지 모듈은 반도체 기판(110)과 절연성 부재(200)가 각각 낱개로 접속되어 하나의 일체형 개별 소자로 형성된 복수의 태양 전지 각각이 제1 방향(x)으로 직렬로 연결되는 셀 스트링이 전면 유리 기판(FG)의 후면 위에 배치될 수 있다.
구체적으로, 복수의 셀 스트링(ST-1, ST-2, ST-3)에 포함되는 각각의 반도체 기판(110)의 전면은 전면 유리 기판(FG)의 후면을 향하도록 배치되며, 절연성 부재(200)는 전면 유리 기판(FG)의 반대 방향을 향하도록 배치될 수 있다.
아울러, 도 28의 (b)에 도시된 바와 같이, 이와 같은 셀 스트링은 제1 셀 스트링(ST-1)과 제2 셀 스트링(ST-2)을 포함할 수 있으며, 전면 유리 기판(FG)의 전면 위에 배치될 수 있다.
여기서, 본 발명에 따른 태양 전지 모듈은 제1 방향(x)으로 뻗어 있는 제1 셀 스트링(ST-1)과 제2 셀 스트링(ST-2)을 제2 방향(y)으로 직렬로 연결시키는 도전성 리본(RB1, RB2)을 더 포함할 수 있다.
구체적 일례로, 도 28의 (b)에서, 제2 방향(y)으로 형성된 제1 도전성 리본(RB1)은 제1 셀 스트링(ST-1)의 마지막 태양 전지(Cell-a)에 포함되는 제1 보조 전극 패드(PP141)와 제2 셀 스트링(ST-2)의 마지막 태양 전지(Cell-e)에 포함되는 제2 보조 전극 패드(PP142)를 서로 연결시킬 수 있다.
제2 도전성 리본(RB2)은 제2 셀 스트링(ST-2)의 반대쪽 마지막 태양 전지(Cell-h)에 포함되는 제1 보조 전극 패드(PP141)와 제3 셀 스트링의 마지막 태양 전지(Cell-l)에 포함되는 제2 보조 전극 패드(PP142)를 서로 연결시킬 수 있다.
이때, 도 28의 (a)에 도시된 바와 같이, 각 셀 스트링은 반도체 기판(110)이 전면 유리 기판(FG)을 향하도록 배치되므로, 절연성 부재(200)의 전면에 형성된 제1 보조 전극 패드(PP141)나 제2 보조 전극 패드(PP142)가 보이지 않을 수 있으며, 이로 인하여, 태양 전지 모듈의 제조 공정이 상대적으로 까다로울 수 있다.
그러나, 본 발명은 셀 스트링의 마지막에 포함되는 제1 보조 전극 패드(PP141)나 제2 보조 전극 패드(PP142) 또는 절연성 부재(200) 등의 일부 구조를 변경하여, 태양 전지 모듈의 제조 공정에서, 도전성 리본(RB1, RB2)을 보다 용이하게 연결할 수 있다.
이하에서는 도전성 리본으로 복수의 셀 스트링(ST-1, ST-2, ST-3)을 보다 용이하게 연결할 수 있는 마지막 태양 전지의 구조를 설명한다.
도 29 내지 도 31는 도 28의 29-29 라인에 따른 단면을 도시한 것으로, 도전성 리본의 연결을 위해 셀 스트링에서 마지막 태양 전지의 구조를 변경한 제1 내지 제3 실시예를 설명하기 위한 도이다.
본 발명에 따라, 리본(RB1, RB2)을 통하여 복수의 셀 스트링(ST-1, ST-2, ST-3)을 서로 연결하는 제1 실시예는 도 29와 같다.
각 셀 스트링(ST-1, ST-2, ST-3)의 마지막에 위치하는 태양 전지는 제1 보조 전극 패드(PP141) 또는 제2 보조 전극 패드(PP142)와 중첩되는 절연성 부재(200)의 일부 영역이 제1 보조 전극 패드(PP141) 또는 제2 보조 전극 패드(PP142)가 노출되도록 접혀진 부분(200’)을 포함할 수 있고, 도전성 리본은 이와 같이 절연성 부재(200)가 접혀짐으로써 노출되는 제1 보조 전극 패드(PP141) 또는 제2 보조 전극 패드(PP142)의 부분에 부착될 수 있다.
일례로, 도 29에 도시된 바와 같이, 제1 셀 스트링(ST-1)의 가장 마지막에 위치하는 태양 전지(Cell-a)에서, 제2 보조 전극 패드(PP142)와 중첩되는 절연성 부재(200)의 일부분(WST1)을 분리하여 접으면, 제2 보조 전극 패드(PP142)의 후면 일부분(WST1)이 외부로 노출될 수 있다.
이와 같이, 제2 보조 전극 패드(PP142)의 후면 일부분(WST1)이 외부로 노출된 영역에 제1 도전성 리본(RB1)을 용이하게 연결할 수 있다. 아울러, 도 28에서 제2 셀 스트링(ST-2)의 가장 마지막에 위치하는 태양 전지(Cell-e)도 제1 보조 전극 패드(PP141)의 후면 일부분이 외부로 노출되는 구조를 가질 수 있다.
여기서, 제2 보조 전극 패드(PP142)의 노출된 후면 부분의 폭(WST1)은 절연성 부재(200)의 접혀진 부분의 폭(WST1)과 동일할 수 있다. 아울러, 도 29에 도시된 바와 같이, 제2 보조 전극 패드(PP142)의 노출된 후면 부분의 폭(WST1)은 리본(RB1)의 폭(WRB1)과 동일할 수 있다. 그러나, 반드시 이에 한정되지는 않고, 제2 보조 전극 패드(PP142)의 노출된 후면 부분의 폭(WST1)과 비교하여, 리본(RB1)의 폭(WRB1)이 더 크거나 작을 수 있다.
또한, 도전성 리본의 연결을 보다 용이하게 하기 위해 각 셀 스트링에서 마지막 태양 전지의 구조를 변경한 제2 실시예는 다음과 같다.
도 28에서, 각 셀 스트링(ST-1, ST-2, ST-3)의 마지막 태양 전지에 포함되는 제1 보조 전극 패드(PP141) 또는 제2 보조 전극 패드(PP142)는 절연성 부재(200)의 후면 일부분을 덮도록 연장되는 부분을 더 포함할 수 있고, 절연성 부재(200)의 후면 일부분 형성된 제1 보조 전극 패드(PP141) 또는 제2 보조 전극 패드(PP142)에 도전성 리본(RB1, RB2)이 연결될 수 있다.
일례로, 도 30에 도시된 바와 같이, 제1 셀 스트링(ST-1)의 마지막 태양 전지(Cell-a)는 제2 보조 전극 패드(PP142)는 전면 유리 기판(FG)을 향하는 절연성 부재(200)의 전면에 형성된 제1 부분(PP142-1)뿐만 아니라, 절연성 부재(200)의 측면에 형성된 제2 부분(PP142-2) 및 절연성 부재(200)의 후면 일부 영역(WST2)에 형성된 제3 부분(PP142-3)을 더 구비할 수 있다.
이에 따라, 제1 셀 스트링(ST-1)의 마지막 태양 전지(Cell-a)는 절연성 부재(200)의 전면이 전면 유리 기판(FG)을 향하도록 배치되더라도, 절연성 부재(200)의 후면 일부(WST2)에 제2 보조 전극 패드(PP142)의 제3 부분(PP142-3)이 노출되도록 구비되므로, 노출된 제3 부분(PP142-3)에 리본(RB1)이 용이하게 연결될 수 있다.
또한, 도전성 리본의 연결을 보다 용이하게 하기 위해 각 셀 스트링에서 마지막 태양 전지의 구조를 변경한 제3 실시예는 다음과 같다.
도 28에서, 각 셀 스트링(ST-1, ST-2, ST-3)의 마지막 태양 전지에 포함되는 제1 보조 전극 패드(PP141) 또는 제2 보조 전극 패드(PP142)는 절연성 부재(200)의 길이보다 더 긴 부분을 더 포함할 수 있고, 리본(RB1, RB2)은 절연성 부재(200)의 길이보다 더 길게 형성된 제1 보조 전극 패드(PP141) 또는 제2 보조 전극 패드(PP142)의 부분에 연결될 수 있다.
일례로, 도 31에 도시된 바와 같이, 제1 셀 스트링(ST-1)의 마지막 태양 전지(Cell-a)에서, 제2 보조 전극(P142)과 중첩하는 절연성 부재(200)의 일부 영역(WST3)을 제거함으로써, 제1 보조 전극 패드(PP141) 또는 제2 보조 전극 패드(PP142)를 절연성 부재(200)의 길이보다 더 길게 형성할 수 있다.
여기서, 절연성 부재(200)의 일부 영역(WST3)을 제거하는 방법은 다음과 같다.
태양 전지를 제조하는 과정 중에서, 셀 스트링의 마지막에 배치될 태양 전지를 임의로 선택하여, 선택된 태양 전지의 제1 보조 전극 패드(PP141) 또는 제2 보조 전극 패드(PP142)와 중첩되는 절연성 부재(200)의 끝단(WST3)을 국부적으로 고온 열처리(예를 들어, 레이저를 이용할 수 있음)하여, 제1 보조 전극 패드(PP141) 또는 제2 보조 전극 패드(PP142)의 후면 일부분(WST3)이 노출되도록 할 수 있다.
이와 같이, 제1 보조 전극 패드(PP141) 또는 제2 보조 전극 패드(PP142)의 후면 일부분(WST3)이 노출된 태양 전지를 각 셀 스트링의 마지막 태양 전지로 구성함으로써, 제1 보조 전극 패드(PP141) 또는 제2 보조 전극 패드(PP142)의 후면이 노출된 일부분(WST3)에 리본(RB1, RB2)을 용이하게 연결되어 각 셀 스트링이 직렬로 연결될 수 있다.
도 32a 및 도 32b는 도 28에 따른 태양 전지 모듈에서, 도전성 리본의 연결을 위해 셀 스트링에서 마지막 태양 전지에 포함되는 절연성 부재를 제거한 제4 실시예를 설명하기 위한 도이다.
도 32a에 도시된 바와 같이, 마지막 태양 전지의 구조를 변경한 제4 실시예는 각 셀 스트링의 마지막 태양 전지가 앞서 설명한 태양 전지와 다르게 절연성 부재(200)가 제거된 태양 전지일 수 있다.
따라서, 각 셀 스트링에서 마지막 태양 전지는 절연성 부재(200)가 없으므로, 제1 보조 전극 패드(PP141) 또는 제2 보조 전극 패드(PP142)의 후면이 외부로 노출될 수 있고, 리본(RB1, RB2)은 이와 같이 노출된 제1 보조 전극 패드(PP141) 또는 제2 보조 전극 패드(PP142)의 후면에 부착됨으로써, 각 셀 스트링이 직렬로 연결할 수 있다.
구체적으로, 도 32a의 (a)와 같이, 본 발명에 따른 각 셀 스트링의 마지막 태양 전지는 절연성 부재(200)가 제거될 수 있다. 이와 같은 경우, 셀 스트링의 마지막 태양 전지는 도 32a의 (b)와 같이, 전면 유리 기판(FG) 위에 배치되었을 때에, 마지막 태양 전지는 32b-32b 라인에 따른 단면을 도시한 도 32b와 같이, 전면 유리 기판(FG)의 반대 방향으로 향하는 제2 보조 전극 패드(PP142) 또는 제1 보조 전극 패드(PP141)의 후면이 그대로 노출될 수 있다.
이와 같은 경우, 각 스트링의 마지막 태양 전지에서 노출되는 제2 보조 전극 패드(PP142)의 후면과 제1 보조 전극 패드(PP141)의 후면이 리본(RB1, RB2)에 의해 서로 용이하게 연결될 수 있다.
지금까지는 리본의 연결을 보다 용이하게 하기 위하여, 각 셀 스트링의 마지막 태양 전지에 포함되는 제1 보조 전극 패드(PP141)나 제2 보조 전극 패드(PP142)의 후면의 적어도 일부분이 노출되도록 일부 구조가 변경되는 경우를 예들로 설명하였으나, 이와 다르게 마지막 태양 전지의 구조가 전혀 변경되지 않고도, 태양 전지 모듈의 제조 방법 변경을 통하여 리본을 보다 용이하게 연결할 수 있다.
이와 같이, 마지막 태양 전지의 구조가 전혀 변경되지 않은 예는 다음과 같다.
도 33a 및 도 33b는 도 28에 따른 태양 전지 모듈에서 마지막 태양 전지의 구조를 변경하지 않은 제5 실시예를 설명하기 위한 도이다.
도 33a에 도시된 바와 같이, 각 셀 스트링의 마지막 태양 전지에서 제1 보조 전극 패드(PP141)나 제2 보조 전극 패드(PP142)의 후면을 노출시키지 않고, 제1 보조 전극 패드(PP141)나 제2 보조 전극 패드(PP142)의 전면에 리본(RB1, RB2)을 연결하는 경우, 전면 유리 기판(FG) 위에 복수의 셀 스트링(ST-1, ST-2, ST-3)이 배치된 상태를 후면에서 보았을 때에, 리본(RB1, RB2)은 각 셀스트링의 마지막 태양 전지의 절연성 부재(200)에 가려지게 된다.
따라서, 도 33a에서 33b-33b 라인에 따른 단면을 보면, 도 33b에 도시된 바와 같이, 리본(RB1, RB2)이 제2 보조 전극 패드(PP142)의 전면과 전면 유리 기판(FG)의 후면 사이에 위치할 수 있다. 이와 같은 구조를 형성하는 방법에 대해서는 태양 전지 모듈의 제조 방법에 관한 제2 실시예 및 제3 실시예에서 후술한다.
지금까지는 본 발명에 따른 태양 전지 및 태양 전지 모듈의 구조에 대해서 살펴보았다. 이하에서는 이와 같은 태양 전지 및 태양 전지 모듈을 제조하는 방법에 대해서 설명한다.
도 34a 내지 도 34g는 본 발명에 따라 태양 전지를 하나의 일체형 개별 소자로 제조하는 방법과 셀 스트링를 제조하는 방법의 일례에 대해 설명하기 위한 도이다.
먼저, 도 34a의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 반도체 제조 공정을 통하여, 반도체 기판(110)의 후면에 제1 전극(C141)과 제2 전극(C142)을 형성할 수 있다.
여기서, 반도체 기판(110)에 형성되는 에미터부(121), 후면 전계부(172) 및 반사 방지막(130)에 대한 제조 방법은 특별한 한정이 없으며, 구조는 이미 앞선 도 2 내지 도 6에서 설명한 바와 동일하므로 생략한다.
다음, 제1 전극(C141)과 제2 전극(C142)이 형성된 하나의 반도체 기판(110)의 후면을 제1 보조 전극(P141)과 제2 보조 전극(P142)이 형성된 하나의 절연성 부재(200)의 전면에 부착하기 위하여, 도 34b에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(110)의 전면이 아래로 향하도록 한 후, 제1 전극(C141)과 제2 전극(C142) 각각의 후면 위에는 제1 도전성 연결재(CA1)를 도포하고, 제1 전극(C141)과 제2 전극(C142)이 이격되어 노출되는 반도체 기판(110)의 후면 위에는 절연층(IL)을 도포할 수 있다. 그러나, 제1 도전성 연결재와 절연층을 형성하는 공정은 이에 한정되는 것은 아니고 얼마든지 변경될 수 있다.
여기서, 도 34b에 도시된 바와 같이, 절연층(IL)을 제1 도전성 연결재(CA1)의 높이보다 높게 도포할 수 있다.
다음, 도 34c에 도시된 바와 같이, 절연성 부재(200)에 형성된 제1 보조 전극(P141)과 제2 보조 전극(P142)이 서로 중첩되도록 얼라인한 상태에서, 가압 및 가열 공정을 통하여 화살표 방향으로 절연성 부재(200)의 전면을 반도체 기판(110)의 후면 위에 부착할 수 있다.
이에 따라, 도 34d와 같이 반도체 기판(110)과 절연성 부재(200)가 각각 낱개로 접속되어 하나의 일체형 개별 소자로 형성되는 태양 전지를 제조 할 수 있다.
이후, 하나의 일체형 개별 소자로 형성되는 복수의 태양 전지를 인터커넥터(IC)로 서로 연결하기 위하여, 도 34d에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(110) 및 절연성 부재(200)의 전면이 위로 향하도록 배치할 수 있다.
즉, 도 34c에 따른 공정 이후, 도 34d에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(110)과 절연성 부재(200)을 합착하여 형성된 태양 전지를 뒤집을 수 있다.
이후, 도 34e에 도시된 바와 같이, 하나의 일체형 개별 소자로 형성되는 복수의 태양 전지 각각에서 반도체 기판(110) 밖으로 노출된 제1 보조 전극 패드(PP141) 및 제2 보조 전극 패드(PP142)의 제2 영역의 전면에 제2 도전성 연결재(CA2)를 도포할 수 있다.
다음, 하나의 일체형 개별 소자로 형성되는 복수의 태양 전지를 서로 직렬로 인접하도록 제1 방향(x)으로 배치한 상태에서, 적절한 가압 및 가열 공정과 함께 인터커넥터(IC)를 화살표 방향으로 부착시켜, 도 34f에 도시된 바와 같이, 복수의 태양 전지 각각의 제1 보조 전극 패드(PP141)와 제2 보조 전극 패드(PP142)를 서로 연결할 수 있다.
이와 같은 과정을 반복하여, 도 34g와 같이, 하나의 일체형 개별 소자로 형성되는 복수의 태양 전지가 직렬로 연결되는 셀 스트링(ST)이 형성될 수 있다.
이와 같은 셀 스트링(ST)을 전면에서 보면, 도 34g의 (a)와 같이, 인터커넥터(IC)와 함께 각 태양 전지(Cell-a ~ Cell-d)의 제1 보조 전극 패드(PP141)와 제2 보조 전극 패드(PP142)가 노출될 수 있으며, 셀 스트링(ST)을 후면에서 보면, 도 34g의 (b)와 같이, 제1 보조 전극 패드(PP141)와 제2 보조 전극 패드(PP142)는 절연성 부재(200)에 의해 가려질 수 있다.
여기서, 만약, 리본(RB1, RB2)으로 두 개의 셀 스트링(ST)을 직렬로 연결하는 것을 고려하여, 셀 스트링(ST)의 마지막 태양 전지(Cell-a, Cell-d)를 도 30에서 설명한 바와 같이 구성하면, 셀 스트링(ST)의 양쪽 마지막 태양 전지 중 하나(Cell-a)는 제2 보조 전극 패드(PP142)의 제3 부분(PP142-3)이 절연성 부재(200)의 후면 위에 형성되도록 할 수 있으며, 나머지 하나(Cell-d)는 제1 보조 전극 패드(PP141)의 제3 부분(PP141-3)이 절연성 부재(200)의 후면 일부분 위에 형성될 수 있다.
여기의 셀 스트링(ST) 제조 방법에서는 셀 스트링의 마지막 태양 전지에 관한 제2 실시예를 일례로 설명하고 있지만, 이외에도, 제1 실시예, 제3 실시예 내지 제5 실시예도 동일하게 적용될 수 있고, 다만, 셀 스트링의 마지막 태양 전지의 구조가 각 실시예에 따른 태양 전지로 구성될 수 있다.
이하에서는 태양 전지 모듈의 제조 방법에 관한 다양한 실시예를 설명한다.
도 35a 내지 도 35g는 도 1 및 도 28에 도시된 태양 전지 모듈의 제조 방법에 관한 제1 실시예를 설명하기 위한 도이다.
본 발명에 따른 태양 전지 모듈의 제조 방법에 관한 제1 실시예는 먼저, 도 35a에 도시된 바와 같이, 전면 유리 기판(FG)을 배치한 상태에서 전면 유리 기판(FG)의 후면에 상부 봉지재(EC1)를 도포할 수 있다.
이후, 도 35b에 도시된 바와 같이, 도 34g에서 설명한 셀 스트링이 상부 봉지재(EC1) 위에 배치될 수 있다. 이때, 도 35b에 도시된 바와 같이, 셀 스트링에 포함되는 제1 태양 전지(Cell-a)와 제2 태양 전지(Cell-b)의 반도체 기판(110)의 전면이 전면 유리 기판(FG)의 후면과 마주보도록 배치할 수 있다.
이에 따라, 도 35c에 도시된 바와 같이, 전면 유리 기판(FG)의 후면에 배치된 복수의 셀 스트링(ST-1, ST-2, ST-3)은 엎어진 상태로 배치되어, 절연성 부재(200)의 후면이 위로 향하도록 배치될 수 있다.
이에 따라, 도 35c 및 도 35d에 도시된 바와 같이, 각 셀 스트링(ST-1, ST-2, ST-3)의 마지막에 위치하는 태양 전지에서 절연성 부재(200)의 후면에 형성된 제1 보조 전극 패드(PP141) 또는 제2 보조 전극 패드(PP142)의 제3 부분(PP142-3, PP141-3)이 외부로 노출될 수 있다.
이후, 도 35e에 도시된 바와 같이, 복수의 셀 스트링(ST-1, ST-2, ST-3)의 마지막 태양 전지에서 제2 보조 전극 패드(PP142)의 제3 부분(PP142-3)과 제1 보조 전극 패드(PP141)의 제3 부분(PP141-3)을 리본(RB1, RB2)으로 연결할 수 있다.
이후, 도 35f에 도시된 바와 같이, 셀 스트링(ST)이 리본(RB1, RB2)으로 연결된 상태에서, 셀 스트링의 후면 위에 하부 봉지재(EC2)와 후면 시트(BS)를 배치한 후, 라미네이팅 공정을 통하여, 도 35g에 도시된 바와 같이, 태양 전지 모듈을 제조할 수 있다. 이때, 라미네이팅 공정시, 상부 봉지재(EC1)와 하부 봉지재(EC2)는 각 태양 전지 사이 및 각 셀 스트링 사이의 이격된 공간을 채울 수 있다.
지금까지는 리본(RB1, RB2)이 마지막 태양 전지에 포함되는 절연성 부재(200)의 후면 위에서 연결되는 태양 전지 제조 방법에 대해서 설명하였으나, 이와 다르게, 리본(RB1, RB2)이 마지막 태양 전지에 포함되는 절연성 부재(200)의 전면 위에서 연결되도록 할 수도 있다.
도 36a 및 도 36b는 도 1 및 도 28에 도시된 태양 전지 모듈의 제조 방법에 관한 제2 실시예를 설명하기 위한 도이다.
본 발명에 따른 태양 전지 모듈의 제조 방법에 관한 제2 실시예는 먼저, 도 35a 단계처럼, 전면 유리 기판(FG)의 후면 위에 상부 봉지재(EC1)가 도포된 상태에서, 도 36a에 도시된 바와 같이, 각 셀 스트링(ST-1, ST-2, ST-3)을 서로 연결하는 리본(RB1, RB2)을 먼저 상부 봉지재(EC1) 위에 배치할 수 있다.
이때, 리본(RB1, RB2)이 배치되는 위치는 각 셀 스트링(ST-1, ST-2, ST-3)에서 마지막 태양 전지에 포함되는 제1 보조 전극 패드(PP141)나 제2 보조 전극 패드(PP142)와 중첩되는 위치일 수 있다.
이후, 도 36b에 도시된 바와 같이, 각 셀 스트링(ST-1, ST-2, ST-3)에서 마지막 태양 전지에 포함되는 제1 보조 전극 패드(PP141)나 제2 보조 전극 패드(PP142)가 리본(RB1, RB2)에 중첩되도록 얼라인하여 배치할 수 있다.
이후의 단계는 도 35g 및 도 35g에서 설명한 바와 동일하므로 생략한다. 이와 같은 경우, 복수의 셀 스트링(ST-1, ST-2, ST-3)을 리본(RB1, RB2)을 통하여 연결되도록 하기 위하여, 복수의 셀 스트링(ST-1, ST-2, ST-3)의 마지막에 위치되는 태양 전지를 특별히 따로 제작할 필요가 없어, 태양 전지 및 태양 전지 모듈의 제조 공정을 보다 단순화할 수 있다.
지금까지는 전면 유리 기판(FG)을 먼저 배치한 이후, 셀 스트링(ST-1, ST-2, ST-3)을 전면 유리 기판(FG)의 후면에 배치하여 태양 전지 모듈을 제조하는 방법에 대해서 설명하였으나, 이와 다르게, 후면 시트(BS)과 하부 봉지재(EC2)를 먼저 배치한 상태에서, 셀 스트링(ST-1, ST-2, ST-3)의 전면이 위에 오도록 배치할 수도 있다. 이에 대해 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 37a 내지 도 37g는 도 1 및 도 28에 도시된 태양 전지 모듈의 제조 방법에 관한 제3 실시예를 설명하기 위한 도이다.
이하의 태양 전지 모듈 제조 방법에서는 후면 시트(BS)이 시트 형태로 형성된 경우를 일례로 설명한다. 그러나, 후면 시트(BS)이 플레이트(plate) 형태인 경우에도 동일한 방법이 적용될 수 있다.
태양 전지 모듈의 제조 방법에 관한 제3 실시예는 먼저, 도 37a에 도시된 바와 같이, 후면 시트(BS)을 먼저 배치한 상태에서 후면 시트(BS)의 전면에 하부 봉지재(EC2)를 도포할 수 있다.
이후, 도 37b 및 도 37c에 도시된 바와 같이, 각 셀 스트링(ST-1, ST-2, ST-3)에 포함되는 태양 전지의 반도체 기판(110)의 전면이 위로 향하도록 배치할 수 있다.
이에 따라, 도 37b에 도시된 바와 같이, 각 셀 스트링(ST-1, ST-2, ST-3)에 포함되는 복수의 태양 전지에서 각 반도체 기판(110) 및 절연성 부재(200)의 전면이 그대로 노출되어, 각 셀 스트링(ST-1, ST-2, ST-3)에 포함되는 마지막 태양 전지의 제1 보조 전극 패드(PP141)와 제2 보조 전극 패드(PP142)의 제2 영역도 자연스럽게 외부로 노출될 수 있다.
따라서, 제1 셀 스트링(ST-1)의 마지막 태양 전지(Cell-a)의 제2 보조 전극 패드(PP142) 및 제2 셀 스트링(ST-2)의 마지막 태양 전지(Cell-e)의 제2 보조 전극 패드(PP142)는 자연스럽게 외부로 노출될 수 있다.
따라서, 도 37d에 도시된 바와 같이, 각 셀 스트링(ST-1, ST-2, ST-3)의 마지막에 포함되는 태양 전지에서 외부로 노출된 제1 보조 전극 패드(PP141)와 제2 보조 전극 패드(PP142)가 리본(RB1)을 통하여 용이하게 연결될 수 있다.
이때, 리본(RB1, RB2)이 연결된 제1 스트링의 마지막 태양 전지의 단면은 도 37e와 같을 수 있다.
다음, 도 37f와 같이, 리본(RB1, RB2)과 각 셀 스트링(ST-1, ST-2, ST-3)의 전면 위에 상부 봉지재(EC1)를 도포하고, 도 37g와 같이, 전면 유리 기판(FG)을 상부 봉지재(EC1) 위에 배치한 다음, 라미네이팅 공정을 통하여, 태양 전지 모듈을 완성할 수 있다.
이와 같이, 제3 실시예에 따른 태양 전지 모듈 제조 방법은 제조 공정 중 각 셀 스트링(ST-1, ST-2, ST-3)에서 제1 보조 전극 패드(PP141)와 제2 보조 전극 패드(PP142)가 외부로 노출되므로, 리본(RB1, RB2)의 연결이 용이하여, 태양 전지 모듈의 제조 공정을 보다 용이하게 할 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 (32)

  1. 반도체 기판의 후면에 형성되는 복수의 제1 전극, 상기 반도체 기판의 상기 후면에 형성되는 복수의 제2 전극, 상기 복수의 제1 전극에 연결되는 제1 보조 전극, 상기 복수의 제2 전극에 연결되는 제2 보조 전극, 및 상기 제1 보조 전극 및 제2 보조 전극의 후면에 배치되는 절연성 부재를 포함하고, 상기 반도체 기판과 상기 절연성 부재는 각각 낱개로 접속되어 하나의 일체형 개별 소자를 형성하는 제1 태양 전지와 제2 태양 전지; 및
    상기 제1 태양 전지와 상기 제2 태양 전지를 전기적으로 서로 연결하는 인터커넥터;를 포함하는 태양 전지 모듈.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 태양 전지 모듈은
    상기 인터커넥터에 의해 상기 제1 태양 전지 및 상기 제2 태양 전지가 서로 연결되는 셀 스트링의 전면 위에 위치하는 전면 유리 기판;
    상기 전면 유리 기판과 상기 셀 스트링 사이에 위치하는 상부 봉지재;
    상기 셀 스트링의 후면에 위치하는 하부 봉지재; 및
    상기 하부 봉지재의 후면에 위치하는 후면 시트;를 더 포함하는 태양 전지 모듈.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 인터커넥터는
    상기 제1 태양 전지의 상기 반도체 기판 또는 상기 제2 태양 전지의 상기 반도체 기판과 중첩되지 않고 이격되어 있는 태양 전지 모듈.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 태양 전지 및 상기 제2 태양 전지 각각의 상기 절연성 부재는 상기 인터커넥터와 서로 중첩되는 태양 전지 모듈.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 태양 전지의 상기 절연성 부재와 상기 제2 태양 전지의 상기 절연성 부재는 서로 이격되어 있는 태양 전지 모듈.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 태양 전지의 절연성 부재는 상기 제2 태양 전지의 상기 반도체 기판과 중첩되지 않고,
    상기 제2 태양 전지의 절연성 부재는 상기 제1 태양 전지의 상기 반도체 기판과 중첩되지 않는 태양 전지 모듈.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 태양 전지 및 상기 제2 태양 전지 각각에서,
    상기 절연성 부재의 면적은 상기 반도체 기판의 면적보다 동일하거나 크고, 상기 반도체 기판 면적의 2배 보다 작은 태양 전지 모듈.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 태양 전지 및 상기 제2 태양 전지 각각에서,
    상기 제1 보조 전극 및 상기 제2 보조 전극 각각은 상기 제1 방향으로 연장되고,
    상기 제1 보조 전극은 상기 제1 방향으로 연장되는 끝단에 상기 제1 방향과 교차되는 제2 방향으로 뻗어 있는 제1 보조 전극 패드를 더 구비하고,
    상기 제2 보조 전극은 상기 제1 방향으로 연장되는 끝단에 상기 제2 방향으로 뻗어 있는 제2 보조 전극 패드를 더 구비하는 태양 전지 모듈.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 제1 태양 전지 및 상기 제2 태양 전지 각각에서,
    상기 제2 보조 전극 패드와 상기 제1 보조 전극 패드 각각은 상기 반도체 기판이 중첩되는 제1 영역과, 상기 반도체 기판이 중첩되지 않는 제2 영역을 포함하는 태양 전지 모듈.
  10. 제8 항에 있어서,
    상기 제1 태양 전지에 포함되는 제1 보조 전극 패드와 상기 제2 태양 전지에 포함되는 제2 보조 전극 패드는 서로 이격되어 있는 태양 전지 모듈.
  11. 제9 항에 있어서,
    상기 인터커넥터는
    상기 제1 태양 전지의 제1 보조 전극 패드와 상기 제2 태양 전지의 제2 보조 전극 패드를 전기적으로 연결시키거나,
    상기 제1 태양 전지의 제1 보조 전극 패드와 상기 제2 태양 전지의 제2 보조 전극 패드를 전기적으로 연결시키는 태양 전지 모듈.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 제1 태양 전지 및 상기 제2 태양 전지 각각에서,
    상기 제1 보조 전극 패드의 제2 영역과 상기 제2 보조 전극 패드의 상기 제2 영역은 상기 인터커넥터와 중첩되어 연결되는 태양 전지 모듈.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 제1 태양 전지 및 상기 제2 태양 전지 각각에서,
    상기 인터커넥터와 상기 제1 보조 전극 패드, 또는 상기 인터커넥터와 상기 제2 보조 전극 패드는 제2 도전성 연결재에 의해 전기적으로 연결되는 태양 전지 모듈.
  14. 제12 항에 있어서,
    상기 인터커넥터와 상기 제1 보조 전극 패드, 또는 상기 ?터커넥터와 상기 제2 보조 전극 패드는 물리적으로 직접 접촉하여 전기적으로 연결되는 태양 전지 모듈.
  15. 제1 항에 있어서,
    상기 인터커넥터의 전면 표면에는 요철이 형성되어 있고, 두께가 균일하지 않은 태양 전지 모듈.
  16. 제1 항에 있어서,
    상기 인터커넥터는 두께가 균일하고, 지그재그(zigzag) 형태를 갖는 태양 전지 모듈.
  17. 제1 항에 있어서,
    상기 태양 전지 모듈은
    상기 하나의 일체형 개별 소자를 형성하는 복수의 태양 전지가 상기 인터커넥터에 의해 제1 방향으로 직렬로 연결되는 각각의 제1 셀 스트링과 제2 셀 스트링을 포함하고,
    상기 제1 셀 스트링과 상기 제2 셀 스트링을 제2 방향으로 직렬로 연결시키는 도전성 리본(ribbon);을 더 포함하는 태양 전지 모듈.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 제1 셀 스트링의 마지막 태양 전지의 제1 보조 전극 패드는 상기 제2 셀 스트링의 마지막 태양 전지의 제2 보조 전극 패드와 상기 도전성 리본을 통하여 연결되거나,
    상기 제1 셀 스트링의 마지막 태양 전지의 제2 보조 전극 패드는 상기 제2 셀 스트링의 마지막 태양 전지의 제1 보조 전극 패드와 상기 도전성 리본을 통하여 연결되는 태양 전지 모듈.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 제1 셀 스트링 또는 상기 제2 셀 스트링의 마지막 태양 전지에서 제1 보조 전극 패드의 전면 또는 상기 제2 보조 전극 패드의 전면에 상기 리본이 연결되는 태양 전지 모듈.
  20. 제18 항에 있어서,
    상기 제1 셀 스트링 또는 상기 제2 셀 스트링의 마지막 태양 전지에서 상기 제1 보조 전극 패드 또는 상기 제2 보조 전극 패드는 상기 절연성 부재의 후면 일부분까지 덮도록 형성되어 있고,
    상기 리본은 상기 절연성 부재의 후면 일부분에 형성된 상기 제1 보조 전극 패드 또는 상기 제2 보조 전극 패드에 연결되는 태양 전지 모듈.
  21. 제18 항에 있어서,
    상기 제1 셀 스트링 또는 상기 제2 셀 스트링의 마지막 태양 전지에서 상기 리본이 연결되는 제1 보조 전극 패드 또는 상기 제2 보조 전극 패드는
    상기 절연성 부재의 길이보다 더 긴 부분을 더 포함하고, 상기 더 긴 부분에 상기 리본이 연결되는 태양 전지 모듈.
  22. 제18 항에 있어서,
    상기 제1 셀 스트링 또는 상기 제2 셀 스트링의 마지막 태양 전지는 상기 제1 태양 전지 및 상기 제2 태양 전지에서 상기 절연성 부재가 제거된 태양 전지이고,
    상기 마지막 태양 전지의 제1 보조 전극 패드 또는 상기 제2 보조 전극 패드의 후면 위에 상기 리본이 연결되는 태양 전지 모듈.
  23. 반도체 기판;
    상기 반도체 기판의 후면에 형성되는 복수의 제1 전극;
    상기 반도체 기판의 후면에서 상기 복수의 제1 전극과 이격되어 나란하게 형성된 복수의 제2 전극;
    상기 복수의 제1 전극과 연결되는 제1 보조 전극과, 상기 복수의 제2 전극과 연결되는 제2 보조 전극을 포함하는 절연성 부재;를 포함하고,
    상기 절연성 부재와 상기 반도체 기판은 각각 낱개로 접속되어 하나의 일체형 개별소자를 형성하는 태양 전지.
  24. 제23 항에 있어서,
    상기 절연성 부재의 면적은 상기 반도체 기판의 면적과 동일하거나 크고 상기 반도체 기판 면적의 2배 보다 작은 태양 전지.
  25. 제24 항에 있어서,
    상기 절연성 부재에서 상기 제1 보조 전극과 상기 제2 보조 전극이 연장되는 길이 방향인 제1 방향의 길이는 상기 반도체 기판의 상기 제1 방향의 길이와 같거나 길 수 있고, 2배보다 짧은 태양 전지.
  26. 제25 항에 있어서,
    상기 제1 보조 전극 및 상기 제2 보조 전극 각각은 상기 제1 방향으로 연장되고,
    상기 제1 보조 전극은 상기 제1 방향으로 연장되는 끝단에 상기 제1 방향과 교차되는 제2 방향으로 뻗어 있는 제1 보조 전극 패드를 더 구비하고,
    상기 제2 보조 전극은 상기 제1 방향으로 연장되는 끝단에 상기 제2 방향으로 뻗어 있는 제2 보조 전극 패드를 더 구비하는 태양 전지.
  27. 제23 항에 있어서,
    상기 제1 보조 전극 및 상기 제2 보조 전극 각각의 두께는 상기 복수의 제1 전극 및 상기 복수의 제2 전극 각각의 두께보다 두꺼운 태양 전지.
  28. 제23 항에 있어서,
    상기 제1 전극과 상기 제1 보조 전극 사이, 및 상기 제2 전극과 상기 제2 보조 전극 사이는 제1 도전성 연결재에 의해 서로 전기적으로 연결되는 태양 전지.
  29. 제28 항에 있어서,
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이, 및 상기 제1 보조 전극과 상기 제2 보조 전극 사이에는 절연층이 형성되는 태양 전지.
  30. 제28 항에 있어서,
    상기 제1 보조 전극 및 상기 제2 보조 전극 각각은 복수 개로 형성되고, 상기 제1 방향으로 뻗어 있으며,
    상기 복수의 제1 전극 및 상기 복수의 제2 전극 각각은 상기 제1 방향 또는 상기 제2 방향으로 길게 뻗어 있으며,
    상기 제1 보조 전극 각각의 적어도 일부분은 상기 복수의 제1 전극과 중첩된 부분에서 연결되고,
    상기 복수 개의 제2 보조 전극 각각의 적어도 일부분은 상기 복수의 제2 전극과 중첩된 부분에서 연결되는 태양 전지.
  31. 제29 항에 있어서,
    상기 제1 보조 전극과 상기 제2 보조 전극 각각은 하나의 통 전극(sheet electrode)으로 형성되고, 서로 이격되어 위치하는 태양 전지.
  32. 제31 항에 있어서,
    상기 하나의 제1 보조 전극과 상기 복수의 제1 전극은 서로 중첩된 부분에서 상기 제1 도전성 연결재에 의해 서로 연결되고, 상기 하나의 제2 보조 전극과 상기 복수의 제2 전극은 서로 중첩된 부분에서 상기 제1 도전성 연결재에 의해 서로 연결되며,
    상기 하나의 제1 보조 전극과 상기 복수의 제2 전극은 서로 중첩된 부분에서 상기 절연층에 의해 서로 절연되고, 상기 하나의 제2 보조 전극과 상기 복수의 제2 전극은 서로 중첩된 부분에서 상기 절연층에 의해 서로 절연되는 태양 전지.
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