KR20150084328A - 태양전지 모듈 - Google Patents

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KR20150084328A
KR20150084328A KR1020140004228A KR20140004228A KR20150084328A KR 20150084328 A KR20150084328 A KR 20150084328A KR 1020140004228 A KR1020140004228 A KR 1020140004228A KR 20140004228 A KR20140004228 A KR 20140004228A KR 20150084328 A KR20150084328 A KR 20150084328A
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이기원
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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 태양전지 모듈은, 반도체 기판, 반도체 기판의 후면에 위치하는 제1 전극부 및 제2 전극부를 각각 포함하는 복수의 후면 접합 태양전지; 서로 이웃한 2개의 태양전지 중 어느 한 태양전지의 제1 전극부를 다른 한 태양전지의 제2 전극부에 전기적으로 연결하는 연결 부재; 및 연결 부재를 해당 전극부에 접합하는 접착제를 포함하고, 연결 부재는 관통 구멍(through hole)을 포함하는 절연 필름 및 관통 구멍 내에 위치한 배선 패턴을 포함하며, 절연 필름과 배선 패턴은 전면(front surface) 또는 후면(back surface) 중 적어도 한 면이 각각 서로 동일한 평면 상에 위치한다.

Description

태양전지 모듈{SOLAR CELL MODULE}
본 발명은 서로 인접한 2개의 후면 접합 태양전지를 전기적으로 연결하는 연결 부재를 구비한 태양전지 모듈에 관한 것이다.
최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예측되면서 이들을 대체할 신 재생 에너지에 대한 관심이 높아지고 있으며, 이에 따라, 태양 에너지로부터 전기 에너지를 생산하는 태양전지가 주목 받고 있다.
일반적인 태양전지는 p형과 n형처럼 서로 다른 도전성 타입(conductive type)의 반도체로 각각 이루어지는 기판(substrate) 및 에미터부(emitter layer), 그리고 기판과 에미터부에 각각 연결된 전극을 구비한다. 이때, 기판과 에미터부의 계면에는 p-n 접합이 형성된다.
이러한 태양전지에 빛이 입사되면 반도체 내부의 전자가 광전 효과(photoelectric effect)에 의해 자유전자(free electron)(이하, '전자'라 함)가 되고, 전자와 정공은 p-n 접합의 원리에 따라 n형 반도체와 p형 반도체 쪽으로, 예를 들어 에미터부와 기판 쪽으로 각각 이동한다. 그리고 이동한 전자와 정공은 기판 및 에미터부에 전기적으로 연결된 각각의 전극에 의해 수집된다.
한편, 근래에는 전자용 집전부 및 정공용 집전부를 기판의 후면, 즉 빛이 입사되지 않는 후면에 형성함으로써 수광 면적을 증가시켜 태양전지의 효율을 향상시키는 후면 접합(interdigitated back contact) 태양전지가 개발되고 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 신규한 구조의 연결 부재를 구비한 태양전지 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 태양전지 모듈은, 반도체 기판, 반도체 기판의 후면에 위치하는 제1 전극부 및 제2 전극부를 각각 포함하는 복수의 후면 접합 태양전지; 서로 이웃한 2개의 태양전지 중 어느 한 태양전지의 제1 전극부를 다른 한 태양전지의 제2 전극부에 전기적으로 연결하는 연결 부재; 및 연결 부재를 해당 전극부에 접합하는 접착제를 포함하고, 연결 부재는 관통 구멍(through hole)을 포함하는 절연 필름 및 관통 구멍 내에 위치한 배선 패턴을 포함하며, 절연 필름과 배선 패턴은 전면(front surface) 또는 후면(back surface) 중 적어도 한 면이 각각 서로 동일한 평면 상에 위치한다.
절연 필름과 배선 패턴은 서로 동일한 두께로 형성되거나, 서로 다른 두께로 형성될 수 있다.
절연 필름과 배선 패턴의 두께가 서로 동일한 경우에는 배선 패턴의 전면(front surface)과 절연 필름의 전면(front surface)이 제1 평면 상에 위치할 수 있고, 배선 패턴의 후면(back surface)과 절연 필름의 후면(back surface)이 서로 동일한 제2 평면 상에 위치할 수 있다.
이와는 달리, 절연 필름과 배선 패턴의 두께가 서로 다른 경우에는 배선 패턴의 전면(front surface)과 절연 필름의 전면(front surface)이 서로 동일한 제1 평면 상에 위치하거나, 배선 패턴의 후면(back surface)과 절연 필름의 후면(back surface)이 서로 동일한 제2 평면 상에 위치할 수 있다.
그리고 배선 패턴의 전면(front surface)과 절연 필름의 전면(front surface)이 서로 동일한 제1 평면 상에 위치하는 경우에는 배선 패턴의 후면(back surface)과 절연 필름의 후면(back surface)이 서로 다른 평면 상에 위치할 수 있으며, 배선 패턴의 후면(back surface)과 절연 필름의 후면(back surface)이 서로 동일한 제2 평면 상에 위치하는 경우에는 배선 패턴의 전면(front surface)과 절연 필름의 전면(front surface)이 서로 다른 평면 상에 위치할 수 있다.
한 예로, 제1 전극부는 제1 방향으로 연장된 복수의 제1 핑거 전극을 포함할 수 있고, 제2 전극부는 제1 방향으로 연장되며 반도체 기판의 후면에서 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 제1 전극과 번갈아 교대로 위치하는 복수의 제2 핑거 전극을 포함할 수 있다.
이러한 구성의 제1 전극부와 제2 전극부를 구비한 후면 접합 태양전지를 채용한 태양전지 모듈에서, 배선 패턴은 제1 핑거 전극과 중첩하며 제1 핑거 전극에 전기적으로 연결되는 제1 패턴부와, 제2 핑거 전극과 중첩하며 제2 핑거 전극에 전기적으로 연결되는 제2 패턴부를 포함할 수 있다.
그리고 배선 패턴은 서로 이웃한 2개의 태양전지 중 어느 한 태양전지의 제1 핑거 전극에 전기적으로 연결된 제1 패턴부를 다른 한 태양전지의 제2 핑거 전극에 전기적으로 연결된 제2 패턴부와 연결하는 연결 패턴을 더 포함할 수 있다.
그리고 제1 전극부는 제1 핑거 전극의 한쪽 단부를 물리적으로 연결하며 제1 패턴부와 중첩하여 제1 패턴부에 전기적으로 연결되는 제1 버스바 전극을 더 포함할 수 있고, 제2 전극부는 제2 핑거 전극의 한쪽 단부를 물리적으로 연결하며 제2 패턴부와 중첩하여 제2 패턴부에 전기적으로 연결되는 제2 버스바 전극을 더 포함할 수 있다.
다른 예로, 제1 전극부는 반도체 기판의 후면 중 제1 모서리 쪽에 위치하는 복수의 제1 전극용 접합부를 포함할 수 있고, 제2 전극부는 반도체 기판의 후면 중 제1 모서리와 마주하는 제2 모서리 쪽에 위치하는 복수의 제2 전극용 접합부를 포함할 수 있다.
이러한 구성의 제1 전극부와 제2 전극부를 구비한 후면 접합 태양전지를 채용한 태양전지 모듈에서, 배선 패턴은 어느 한 태양전지의 제1 전극용 접합부에 전기적으로 연결되는 제3 패턴, 다른 한 태양전지의 제2 전극용 접합부에 전기적으로 연결되는 제4 패턴 및 제3 패턴과 제4 패턴을 연결하는 연결 패턴을 포함할 수 있다.
제3 패턴과 제4 패턴은 절연 필름의 폭 방향 중심선에 대해 좌우 대칭으로 형성될 수 있으며, 제3 패턴 및 제4 패턴은 절연 필름의 길이방향으로 인쇄된 브릿지부(bridge)와 브릿지부에 연결된 적어도 1개의 탭부(tab portion)를 각각 포함할 수 있다.
연결 패턴은 제1 패턴의 브릿지부와 제2 패턴의 브릿지부를 연결할 수 있다.
이러한 구성의 배선 패턴을 갖는 연결 부재는 제3 패턴과 제4 패턴에 접합되어 제3 패턴과 제4 패턴을 전기적으로 연결하는 도전성 금속판을 더 포함할 수 있다.
이러한 특징에 의하면, 연결 부재의 배선 패턴이 절연 필름에 둘러싸여 있으므로, 열 팽창/수축으로 인해 연결 부재에 가해지는 스트레스를 절연 필름이 효과적으로 흡수할 수 있다.
따라서, 배선 패턴과 태양전지의 전극부 간의 접합 불량으로 인한 문제점을 억제할 수 있으며, 태양전지 모듈의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양전지 모듈의 주요부 단면도이다.
도 2는 도 1의 태양전지 모듈에 사용되는 후면 접합 태양전지의 주요부 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시한 태양전지의 한 예에 따른 전극 구조를 나타내는 태양전지의 평면도이다.
도 4는 도 2에 도시한 태양전지의 다른 예에 따른 전극 구조를 나타내는 태양전지의 평면도이다.
도 5는 도 2에 도시한 태양전지의 또 다른 예에 따른 전극 구조를 나타내는 태양전지의 평면도이다.
도 6은 도 3 내지 도 5에 도시한 태양전지를 구비한 태양전지 모듈에 사용이 가능한 연결 부재의 평면도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양전지 모듈의 주요부 단면도이다.
도 8은 도 7에 도시한 태양전지의 한 예에 따른 전극 구조를 나타내는 태양전지의 평면도이다.
도 9는 도 7의 태양전지 모듈에 사용된 연결 부재의 제1 실시예에 따른 평면도이다.
도 10은 도 7의 태양전지 모듈에 사용된 연결 부재의 제2 실시예에 따른 평면도이다.
도 11은 도 7의 태양전지 모듈에 사용된 연결 부재의 제3 실시예에 따른 평면도이다.
도 12는 도 11의 제2 방향 단면도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해될 수 있다.
본 발명을 설명함에 있어서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지 않을 수 있다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용될 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
"및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함할 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "결합되어" 있다고 언급되는 경우는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 결합되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해될 수 있다.
반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 결합되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로서, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해될 수 있다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석될 수 있으며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않을 수 있다.
아울러, 이하의 실시예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것으로서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
이하의 실시예에서는 서로 다른 극성을 갖는 제1 전극부와 제2 전극부가 모두 반도체 기판의 후면에 위치한 후면 접합 태양전지에 대해 설명하지만, 본 발명은 MWT(Metal Wrap Through) 구조의 태양전지에도 적용이 가능하다.
그러면 도 1 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양전지 모듈에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양전지 모듈의 주요부 단면도이고, 도 2는 도 1의 태양전지 모듈에 사용되는 후면 접합 태양전지의 주요부 단면도이며, 도 3은 도 2에 도시한 태양전지의 한 예에 따른 전극 구조를 나타내는 태양전지의 평면도이다.
그리고 도 4는 도 2에 도시한 태양전지의 다른 예에 따른 전극 구조를 나타내는 태양전지의 평면도이고, 도 5는 도 3 및 도 4에 도시한 태양전지를 구비한 태양전지 모듈에 사용이 가능한 연결 부재의 평면도이다.
그리고 도 6은 도 2에 도시한 태양전지의 또 다른 예에 따른 전극 구조를 나타내는 태양전지의 평면도이고, 도 7은 도 3, 도 4 및 도 6에 도시한 태양전지를 구비한 태양전지 모듈에 사용이 가능한 연결 부재의 평면도이다.
먼저 도 2를 참고하여 후면 접합 태양전지에 대해 설명하면, 후면 접합 태양전지(100)는 제1 도전성 타입의 반도체 기판(110), 반도체 기판(110)의 수광면, 예컨대 전면(front surface)에 형성된 전면 유전층(120), 전면 유전층(120) 위에 형성된 반사 방지막(130), 반도체 기판(110)의 다른 면, 즉 후면(back surface)에 형성되어 있고 제1 도전성 타입의 불순물이 고농도로 도핑된 제1 도핑부(141), 제1 도핑부(141)와 이웃한 위치에서 반도체 기판(110)의 후면에 형성되고 제1 도전성 타입과 반대 타입인 제2 도전성 타입의 불순물이 고농도로 도핑된 제2 도핑부(142), 제1 도핑부(141)와 제2 도핑부(142)의 일부를 노출하는 후면 유전층(150), 후면 유전층(150)에 의해 노출된 제1 도핑부(141)와 전기적으로 연결되는 제1 전극부(160), 후면 유전층(150)에 의해 노출된 제2 도핑부(142)와 전기적으로 연결되는 제2 전극부(170)를 포함한다.
반도체 기판(110)의 수광면은 복수 개의 요철(111)을 구비한 텍스처링 표면(texturing surface)으로 형성될 수 있다. 이 경우, 전면 유전층(120) 및 반사 방지막(130)도 텍스처링 표면으로 형성될 수 있다.
반도체 기판(110)은 제1 도전성 타입, 예를 들어 n형의 단결정질 실리콘으로 이루어질 수 있다. 하지만 이와는 달리, 반도체 기판(110)은 p형의 도전성 타입을 가질 수 있고, 다결정 실리콘으로 이루어질 수 있다. 또한 반도체 기판(110)은 실리콘 이외의 다른 반도체 물질로 이루어질 수도 있다.
반도체 기판(110)의 수광면이 복수의 요철(111)을 구비하는 텍스처링(texturing) 표면으로 형성되면, 빛의 흡수율이 증가되어 태양전지의 효율이 향상된다.
복수의 요철(111)이 형성된 반도체 기판(110)의 수광면에 형성된 전면 유전층(120)은 입사되는 빛에 의해 분리된 전자와 정공이 반도체 기판(110)의 수광면 표면에서 재결합되어 소멸하는 것을 억제하는 보호막(passivation layer)으로 작용할 수 있다.
이에 더하여, 전면 유전층(120)이 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 등과 같이 5가 원소의 불순물을 반도체 기판(110)보다 고농도로 함유하는 경우, 전면 유전층(120)은 BSF(back surface field)와 유사한 FSF(front surface field)로 작용할 수 있다.
전면 유전층(120)의 표면에 형성된 반사 방지막(130)은 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산화물(SiO2), 실리콘 산화질화물(SiOxNy), 또는 이산화 티탄(TiO2) 중에서 선택된 하나의 물질을 포함하는 단층(single layer) 구조 또는 상기 단층이 2층 이상 적층된 다층(multi layer) 구조로 형성될 수 있다.
반사 방지막(130)은 입사되는 태양 광의 반사율을 줄이고 특정한 파장 영역의 선택성을 증가시켜, 태양전지의 효율을 높인다.
반도체 기판(110)의 후면에 형성된 복수의 제1 도핑부(141)에는 n형 불순물이 반도체 기판(110)보다 높은 고농도로 도핑되어 있으며, 복수의 제2 도핑부(142)에는 p형 불순물이 고농도로 도핑되어 있다. 따라서 제2 도핑부(142)는 n형의 반도체 기판(110)과 p-n 접합을 형성한다.
제1 도핑부(141)와 제2 도핑부(142)는 캐리어(전자와 정공)들의 이동 통로로서 작용한다.
제1 도핑부(141)와 제2 도핑부(142)의 일부분을 노출하는 후면 유전층(150)은 실리콘 산화막(SiO2), 실리콘 질화막(SiNx) 또는 이들의 조합 등으로 형성될 수 있다.
후면 유전층(150)은 단층 구조 또는 다층 구조로 형성될 수 있다.
후면 유전층(150)으로 덮여지지 않은 제1 도핑부(141)와 이 제1 도핑부(141)에 인접한 후면 유전층(150) 부분 위에는 제1 전극부(160)가 위치하고, 후면 유전층(150)으로 덮여지지 않은 제2 도핑부(142)와 이 제2 도핑부(142)에 인접한 후면 유전층(150) 부분 위에는 제2 전극부(170)가 위치한다.
이러한 구성의 후면 접합 태양전지에 있어서, 도 3에 도시한 바와 같이, 제1 전극부(160)는 제1 방향(X-X')으로 연장된 복수의 제1 핑거 전극(160a)으로만 구성될 수 있고, 제2 전극부(170)는 제1 방향으로 연장되며 제1 핑거 전극(160a)의 사이에 위치하는 복수의 제2 핑거 전극(170a)으로만 구성될 수 있다.
즉, 도 3에 도시한 전극 구조를 갖는 후면 접합 태양전지는 복수의 제1 핑거 전극(160a)을 전기적으로 연결하기 위한 버스바 전극과 복수의 제2 핑거 전극(170a)을 전기적으로 연결하기 위한 버스바 전극을 구비하지 않는 논-버스바(non-Busbar) 구조로 구성된다.
이와는 달리, 도 4에 도시한 바와 같이, 제1 전극부(160)는 제1 방향을 따라 일정한 간격으로 형성된 복수의 제1 도트 전극(160b)으로만 구성될 수 있고, 제2 전극부(170)는 제1 방향을 따라 일정한 간격으로 형성되며 제1 도트 전극 형성 영역 사이에 위치하는 복수의 제2 도트 전극(170b)로만 구성될 수 있다.
도 4에 도시한 전극 구조를 구비한 후면 접합 태양전지는 도 3에 도시한 후면 접합 태양전지와 마찬가지로 논-버스바 구조로 형성된다.
이와는 달리, 도 5에 도시한 바와 같이, 제1 전극부(160)는 제1 방향으로 연장된 복수의 제1 핑거 전극(160a)과, 제1 방향과 교차하는 제2 방향(Y-Y')으로 연장되어 복수의 제1 핑거 전극(160a)의 한쪽 단부를 연결하는 제1 버스바 전극(160c)으로 구성될 수 있고, 제2 전극부(170)는 제1 방향으로 연장된 복수의 제2 핑거 전극(170a)과, 제1 방향과 교차하는 제2 방향(Y-Y')으로 연장되어 복수의 제2 핑거 전극(170a)의 한쪽 단부를 연결하는 제2 버스바 전극(170c)으로 구성될 수 있다.
이러한 구성의 후면 접합 태양전지를 구비한 도 1의 태양전지 모듈은 서로 인접한 2개의 후면 접합 태양전지를 전기적으로 연결하기 위한 연결 부재(200)를 포함한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 서로 인접한 2개의 후면 접합 태양전지 중 어느 한 태양전지를 제1 태양전지(100A)라 하고, 다른 한 태양전지를 제2 태양전지(100B)라 한다.
본 실시예의 연결 부재(200)는 제1 태양전지(100A)의 제2 전극부(170)를 제2 태양전지(100B)의 제1 전극부(160)에 전기적으로 연결하기 위해 사용된다.
본 실시예에서, 연결 부재(200)는 관통 구멍(through hole)(211)을 포함하는 절연 필름(210) 및 관통 구멍(211) 내에 위치한 배선 패턴(220)을 포함한다.
절연 필름(210)은 태양전지 모듈에 구비되는 복수, 예를 들어 12개의 태양전지(100)의 크기를 합한 크기보다 더 크게 형성되며, 배선 패턴(220)은 복수의 태양전지(100)를 직렬로 접속한다.
도 3 내지 도 5에 도시한 태양전지의 전극부 구조에 대응하여, 배선 패턴(220)은 복수의 제1 핑거 전극(160a) 또는 복수의 제1 도트 전극(160b)과 대응하는 위치에 형성된 제1 패턴(221)과, 복수의 제2 핑거 전극(170a) 또는 복수의 제2 도트 전극(170b)과 대응하는 위치에 형성된 제2 패턴(223)과, 서로 이웃한 2개의 태양전지(100A, 100B) 중 어느 한 태양전지에 대응하는 위치에 형성된 제1 패턴(221)을 다른 한 태양전지에 대응하는 위치에 형성된 제2 패턴(223)과 연결하는 연결 패턴(225)과, 도 6에서 가장 좌측 열의 첫 번째 행에 배치된 태양전지에 대응하는 위치에 형성된 제1 패턴(221)을 연결하는 인출 패턴(227)과, 가장 우측 열의 첫 번째 행에 배치된 태양전지에 대응하는 위치에 형성된 제2 패턴(223)을 연결하는 인출 패턴(229)을 포함한다.
이러한 구성의 배선 패턴(220)은 저융점 땜납이나 저온 경화형의 도전성 접착제(180)에 의해 태양전지의 해당 전극부에 접합될 수 있으며, 도전성 접착제(180)는 열 경화성 수지 및 수지 내에 분산된 복수의 도전성 입자를 포함할 수 있다
이러한 구성의 연결 부재에 있어서, 절연 필름(210)의 두께(T1)와 배선 패턴(220)의 두께(T2)는 서로 동일한 크기로 형성되거나, 서로 다른 크기로 형성될 수 있다.
그리고 절연 필름(210)과 배선 패턴(220)은 전면(front surface)이 각각 서로 동일한 제1 평면(S1) 상에 위치할 수 있다. 이와는 달리, 절연 필름(210)과 배선 패턴(220)은 후면(back surface)이 각각 서로 동일한 제2 평면(S1) 상에 위치할 수 있다. 이와는 달리, 절연 필름(210)과 배선 패턴(220)은 전면(front surface)이 각각 서로 동일한 제1 평면(S1) 상에 위치하고, 후면(back surface)이 각각 서로 동일한 제2 평면(S1) 상에 위치할 수 있다
보다 구체적으로, 절연 필름(210)의 두께(T1)과 배선 패턴(220)의 두께(T2)는 도 1에 도시한 바와 같이 서로 동일할 수 있다.
이때, 배선 패턴(220)의 전면(front surface)과 절연 필름(210)의 전면(front surface)은 서로 동일한 제1 평면(S1) 상에 위치하며, 배선 패턴(220)의 후면(back surface)과 절연 필름(210)의 후면(back surface)은 서로 동일한 제2 평면(S2) 상에 위치한다.
여기에서, 전면(front surface)은 도 1의 "Z" 방향으로 위치하는 면을 말하고, 후면(back surface)은 도 1의 "Z'" 방향으로 위치하는 면을 말한다.
이와는 달리, 절연 필름(210)의 두께(T1)과 배선 패턴(220)의 두께(T2)가 서로 다른 경우에는 배선 패턴(220)의 전면(front surface)과 절연 필름(210)의 전면(front surface)이 서로 동일한 제1 평면(S1) 상에 위치하거나, 배선 패턴(220)의 후면(back surface)과 절연 필름(210)의 후면(back surface)이 서로 동일한 제2 평면(S2) 상에 위치할 수 있다.
한 예로, 배선 패턴(220)의 전면(front surface)과 절연 필름(210)의 전면(front surface)이 제1 평면(S1) 상에 위치하는 경우에는 배선 패턴(220)의 후면(back surface)과 절연 필름(210)의 후면(back surface)이 서로 다른 평면 상에 위치할 수 있다.
이때, 절연 필름(210)의 후면이 도 1에 도시한 "Z'" 방향 쪽으로 배선 패턴(220)의 후면보다 더 돌출되거나, 배선 패턴(220)의 후면이 "Z'" 방향 쪽으로 절연 필름(210)의 후면보다 더 돌출될 수 있다.
다른 예로, 배선 패턴(220)의 후면(back surface)과 절연 필름(210)의 후면(back surface)이 서로 동일한 제2 평면(S2) 상에 위치하는 경우에는 배선 패턴(220)의 전면(front surface)과 절연 필름(210)의 전면(front surface)이 서로 다른 평면 상에 위치할 수 있다.
이때, 절연 필름(210)의 전면이 도 1에 도시한 "Z" 방향 쪽으로 배선 패턴(220)의 전면보다 더 돌출되거나, 배선 패턴(220)의 전면이 "Z" 방향 쪽으로 절연 필름(210)의 전면보다 더 돌출될 수 있다.
한편, 도 1에서, 도면부호 300은 태양전지 모듈의 전면 쪽에 위치하는 광 투과성 전면 기판을 나타내고, 도면부호 310은 태양전지 모듈의 후면 쪽에 위치하는 후면 시트(back sheet) 또는 후면 기판을 나타내며, 도면부호 320은 전면 기판(300)과 후면 기판(310) 사이에 위치하여 태양전지를 밀봉하는 밀봉재를 나타낸다.
이하, 도 7 내지 도 12를 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양전지 모듈에 대해 설명한다.
이하에서, 전술한 실시예와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하며, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 실시예의 태양전지 모듈에 구비되는 후면 접합 태양전지는 도 8에 도시한 바와 같이, 반도체 기판(110)의 후면 중 제1 모서리(E1) 쪽에서 복수의 제1 핑거 전극(160)을 연결하는 제1 버스바 전극(160c), 제1 모서리(E1) 쪽에 위치하며 제1 버스바 전극(160c)에 전기적으로 연결된 복수의 제1 전극용 패드(160d), 반도체 기판(110)의 후면 중 제2 모서리(E2) 쪽에서 복수의 제2 핑거 전극(170a)을 연결하는 제2 버스바 전극(170c), 및 제2 모서리(E2) 쪽에 위치하며 제2 버스바 전극(170c)에 전기적으로 연결된 복수의 제2 전극용 패드(170d)를 더 포함한다.
도 8에서, 제1 모서리(E1)는 반도체 기판(110)의 좌측 모서리를 말하고, 제2 모서리(E2)는 제1 모서리(E1)과 마주하는 반도체 기판(110)의 우측 모서리를 말한다.
이러한 구성의 후면 접합 태양전지를 구비한 태양전지 모듈은 서로 이웃한 2개의 태양전지(100A, 100B) 중 어느 한 태양전지(100A)의 제2 전극용 패드(170d)를 다른 한 태양전지(100B)의 제1 전극용 패드(160d)에 전기적으로 연결하기 위한 연결 부재(200A)를 포함한다.
본 실시예에서, 연결 부재(200A)는 서로 이웃한 태양전지의 사이 영역(A)에 위치하는 절연 필름(210A) 및 절연 필름(210A)의 관통 구멍에 위치하는 배선 패턴(220A)을 포함하며, 배선 패턴(220A)은 도 9에 도시한 바와 같이, 절연 필름(210A)의 길이방향, 즉 제2 방향(Y-Y')으로 연장된 브릿지부(220A-1)와, 브릿지부(220A-1)의 양쪽 단부 및 중심부에 위치하며 절연 필름(220A)의 폭방향, 즉 제1 방향(X-X')으로 형성된 3개의 탭부(220A-2)를 포함한다.
위에서 설명한 바와 달리, 배선 패턴(220A)은 도 10에 도시한 바와 같이, 제1 태양전지(100A)의 제2 전극용 패드(170d)에 전기적으로 연결되는 제3 패턴(221A)과, 제2 태양전지(100B)의 제1 집전부(160d)에 전기적으로 연결되는 제4 패턴(223A)과, 제3 패턴(221A)과 제4 패턴(223A)을 연결하는 연결 패턴(225A)을 포함할 수 있다.
제3 패턴(221A)과 제4 패턴(223A)은 절연 필름(210A)의 폭방향, 즉 제1 방향(X-X')의 중심선(CL)에 대해 좌우 대칭으로 형성되며, 절연 필름(210A)의 길이방향, 즉 제2 방향(Y-Y')으로 인쇄된 브릿지부(220A-1)과, 브릿지부(220A-1)에 연결된 적어도 1개의 탭부, 예를 들어 3개의 탭부(220A-2)를 각각 포함한다.
연결 패턴(225A)은 도 10에 도시한 바와 같이, 제3 패턴(221A)의 브릿지부(220A-1)와 제4 패턴(223A)의 브릿지부(220A-1)을 연결할 수 있다.
그러나, 연결 패턴(225A)은 제3 패턴(221A)의 탭부(220A-2)와 제4 패턴(223A)의 탭부(220A-2)를 연결할 수도 있으며, 제3 패턴(221A)과 제4 패턴(223A)는 복수의 연결 패턴(225A)에 의해 연결될 수도 있다.
이와는 달리, 연결 부재(200A)는 도 11에 도시한 바와 같이 제3 패턴(221A)와 제4 패턴(223A)에 접합되는 도전성 금속판(227A)을 더 포함할 수 있다.
이때, 연결 부재(200A)의 도전 패턴(220A)은 도 9에 도시한 바와 같이 구성되거나, 도 10에 도시한 바와 같이 구성될 수 있지만, 도 11에 도시한 바와 같이 제3 및 제4 패턴(221A, 223A)만을 구비할 수도 있다. 즉, 도 10에 도시한 연결 부재(200A)의 구성에서 연결 패턴(225A)이 제거될 수도 있는데, 그 이유는 제3 패턴(221A)이 도전성 금속판(227A)에 의해 제4 패턴(223A)과 전기적으로 연결되기 때문이다.
도전성 금속판(227A)는 일자형(一字形)의 도전성 금속으로 형성될 수 있고, 도전성 금속판(227A)의 폭은 제1 태양전지(100A)와 제2 태양전지(100B)의 사이 영역(A)에 해당하는 공간의 크기 이하로 형성될 수 있다.
도전성 금속판(227A)의 후면(back surface)은 도시하지 않은 접착제에 의해 제3 패턴(221A) 및 제4 패턴(223A)과 접합될 수 있다.
이때, 도전성 금속판(227A)은 제3 패턴(221A)의 브릿지부(220A-1) 전체와 제4 패턴(223A)의 브릿지부(220A-1) 전체와 중첩할 수 있다. 이에 더하여, 도전성 금속판(227A)은 제3 패턴(221A)의 탭부(220A-2)의 일부 및 제4 패턴(223A)의 탭부(220A-2)의 일부와 더 중첩할 수 있다.
한편, 도 12에 도시한 바와 같이, 절연 필름(210A)의 두께(T1)과 배선 패턴(220A)의 두께(T2)는 서로 다르게 형성될 수 있다.
도 12는 도 11에 도시한 탭부(220A-2)의 제2 방향 단면도로서, 도시한 바와 같이 배선 패턴(220A)의 두께(T2)가 절연 필름(210A)의 두께(T1)보다 크게 형성된 경우, 배선 패턴(220A)의 전면(front surface)과 절연 필름(210A)의 전면(front surface)은 서로 동일한 제1 평면(S1) 상에 위치하며, 배선 패턴(220A)의 후면(back surface)은 "Z'" 방향 쪽으로 절연 필름(210A)의 후면보다 더 돌출된다.
도시하지는 않았지만, 절연 필름(210A)의 두께(T1)가 배선 패턴(220A)의 두께(T2)보다 크게 형성된 경우에는 절연 필름(210A)의 후면(back surface)이 "Z'" 방향 쪽으로 배선 패턴(220A)의 후면보다 더 돌출된다.
이와는 달리, 배선 패턴(220A)의 후면(back surface)과 절연 필름(210A)의 후면(back surface)이 서로 동일한 제2 평면 상에 위치할 수도 있으며, 이 경우, 절연 필름(210A)의 전면이 도 12에 도시한 "Z" 방향 쪽으로 배선 패턴(220A)의 전면보다 더 돌출되거나, 배선 패턴(220A)의 전면이 "Z" 방향 쪽으로 절연 필름(210A)의 전면보다 더 돌출될 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속한다.
100A: 제1 태양전지 100B: 제2 태양전지
200: 연결 부재 210: 절연 필름
220: 배선 패턴

Claims (16)

  1. 반도체 기판, 상기 반도체 기판의 후면에 위치하는 제1 전극부, 및 상기 반도체 기판의 후면에 위치하는 제2 전극부를 각각 포함하는 복수의 후면 접합 태양전지;
    서로 이웃한 2개의 태양전지 중 어느 한 태양전지의 제1 전극부를 다른 한 태양전지의 제2 전극부에 전기적으로 연결하는 연결 부재; 및
    상기 연결 부재를 해당 전극부에 접합하는 접착제
    를 포함하고,
    상기 연결 부재는 관통 구멍(through hole)을 포함하는 절연 필름 및 상기 관통 구멍 내에 위치한 배선 패턴을 포함하며,
    상기 절연 필름과 상기 배선 패턴은 전면(front surface) 또는 후면(back surface) 중 적어도 한 면이 각각 서로 동일한 평면 상에 위치하는 태양전지 모듈.
  2. 제1항에서,
    상기 절연 필름과 상기 배선 패턴이 서로 동일한 두께로 형성되는 태양전지 모듈.
  3. 제2항에서,
    상기 배선 패턴의 전면(front surface)과 상기 절연 필름의 전면(front surface)은 서로 동일한 제1 평면 상에 위치하며, 상기 배선 패턴의 후면(back surface)과 상기 절연 필름의 후면(back surface)은 서로 동일한 제2 평면 상에 위치하는 태양전지 모듈.
  4. 제1항에서,
    상기 절연 필름과 상기 배선 패턴이 서로 다른 두께로 형성되는 태양전지 모듈.
  5. 제4항에서,
    상기 배선 패턴의 전면(front surface)과 상기 절연 필름의 전면(front surface)은 서로 동일한 제1 평면 상에 위치하며, 상기 배선 패턴의 후면(back surface)과 상기 절연 필름의 후면(back surface)은 서로 다른 평면 상에 위치하는 태양전지 모듈.
  6. 제4항에서,
    상기 배선 패턴의 후면(back surface)과 상기 절연 필름의 후면(back surface)은 서로 동일한 제2 평면 상에 위치하며, 상기 배선 패턴의 전면(front surface)과 상기 절연 필름의 전면(front surface)은 서로 다른 평면 상에 위치하는 태양전지 모듈.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에서,
    상기 제1 전극부는 제1 방향으로 연장된 복수의 제1 핑거 전극을 포함하고, 상기 제2 전극부는 상기 제1 방향으로 연장되며 상기 반도체 기판의 후면에서 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 상기 제1 전극과 번갈아 교대로 위치하는 복수의 제2 핑거 전극을 포함하는 태양전지 모듈.
  8. 제7항에서,
    상기 배선 패턴은 상기 제1 핑거 전극과 중첩하며 상기 제1 핑거 전극에 전기적으로 연결되는 제1 패턴부와, 상기 제2 핑거 전극과 중첩하며 상기 제2 핑거 전극에 전기적으로 연결되는 제2 패턴부를 포함하는 태양전지 모듈.
  9. 제8항에서,
    상기 배선 패턴은 서로 이웃한 2개의 태양전지 중 어느 한 태양전지의 제1 핑거 전극에 전기적으로 연결된 제1 패턴부를 다른 한 태양전지의 제2 핑거 전극에 전기적으로 연결된 제2 패턴부와 연결하는 연결 패턴을 더 포함하는 태양전지 모듈.
  10. 제9항에서,
    상기 제1 전극부는 상기 제1 핑거 전극의 한쪽 단부를 물리적으로 연결하며 상기 제1 패턴부와 중첩하여 상기 제1 패턴부에 전기적으로 연결되는 제1 버스바 전극을 더 포함하고, 상기 제2 전극부는 상기 제2 핑거 전극의 한쪽 단부를 물리적으로 연결하며 상기 제2 패턴부와 중첩하여 상기 제2 패턴부에 전기적으로 연결되는 제2 버스바 전극을 더 포함하는 태양전지 모듈.
  11. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에서,
    상기 제1 전극부는 상기 반도체 기판의 후면 중 제1 모서리 쪽에 위치하는 복수의 제1 전극용 접합부를 포함하고, 상기 제2 전극부는 상기 반도체 기판의 후면 중 상기 제1 모서리와 마주하는 제2 모서리 쪽에 위치하는 복수의 제2 전극용 접합부를 포함하는 태양전지 모듈.
  12. 제11항에서,
    상기 배선 패턴은 상기 어느 한 태양전지의 제1 전극용 접합부에 전기적으로 연결되는 제3 패턴, 상기 다른 한 태양전지의 제2 전극용 접합부에 전기적으로 연결되는 제4 패턴 및 상기 제3 패턴과 상기 제4 패턴을 연결하는 연결 패턴을 포함하는 태양전지 모듈.
  13. 제12항에서,
    상기 제3 패턴과 상기 제4 패턴은 상기 절연 필름의 폭 방향 중심선에 대해 좌우 대칭으로 형성되는 태양전지 모듈.
  14. 제12항에서,
    상기 제3 패턴 및 상기 제4 패턴은 상기 절연 필름의 길이방향으로 인쇄된 브릿지부(bridge)와, 상기 브릿지부에 연결된 적어도 1개의 탭부(tab portion)를 각각 포함하는 태양전지 모듈.
  15. 제12항에서,
    상기 연결 패턴은 상기 제1 패턴의 브릿지부와 상기 제2 패턴의 브릿지부를 연결하는 태양전지 모듈.
  16. 제12항에서,
    상기 연결 부재는 상기 제3 패턴과 상기 제4 패턴에 접합되어 상기 제3 패턴과 상기 제4 패턴을 전기적으로 연결하는 도전성 금속판
    을 더 포함하는 태양전지 모듈.
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