KR20150084509A - 태양 전지 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 태양 전지에 관한 것이다.
본 발명의 일례에 따른 태양 전지는 반도체 기판; 반도체 기판의 후면에 서로 이격되어 형성되는 복수의 제1 전극과 복수의 제2 전극; 및 복수의 제1 전극에 접속하는 제1 보조 전극과 복수의 제2 전극에 접속하는 제2 보조 전극을 구비하는 절연성 부재;를 포함하고, 여기서, 제1 전극과 제2 전극의 두께는 서로 다르고, 제1 보조 전극과 제2 보조 전극의 두께는 서로 다르다.
본 발명의 일례에 따른 태양 전지는 반도체 기판; 반도체 기판의 후면에 서로 이격되어 형성되는 복수의 제1 전극과 복수의 제2 전극; 및 복수의 제1 전극에 접속하는 제1 보조 전극과 복수의 제2 전극에 접속하는 제2 보조 전극을 구비하는 절연성 부재;를 포함하고, 여기서, 제1 전극과 제2 전극의 두께는 서로 다르고, 제1 보조 전극과 제2 보조 전극의 두께는 서로 다르다.
Description
본 발명은 태양 전지에 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 태양 전지를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일례에 따른 태양 전지는 반도체 기판; 반도체 기판의 후면에 서로 이격되어 형성되는 복수의 제1 전극과 복수의 제2 전극; 및 복수의 제1 전극에 접속하는 제1 보조 전극과 복수의 제2 전극에 접속하는 제2 보조 전극을 구비하는 절연성 부재;를 포함하고, 여기서, 제1 전극과 제2 전극의 두께는 서로 다르고, 제1 보조 전극과 제2 보조 전극의 두께는 서로 다르다.
또한, 제1 전극과 제1 보조 전극은 반도체 기판의 후면으로부터 제1 높이에서 접속되고, 제2 전극과 제2 보조 전극은 반도체 기판의 후면으로부터 제1 높이와 다른 제2 높이에서 접속될 수 있다. 일례로, 제1 높이는 제2 높이보다 높을 수 있다.
일례로, 제1 전극의 두께는 제2 전극의 두께보다 크고, 제1 보조 전극의 두께는 제2 보조 전극의 두께보다 작을 수 있다.
이때, 제1 전극의 두께와 제1 보조 전극의 두께의 합은 제2 전극의 두께와 제2 보조 전극의 두께의 합과 오차범위 내에서 동일할 수 있다. 여기서, 오차 범위는 10% 이내일 수 있다.
아울러, 제1 전극과 제1 보조 전극 사이 및 제2 전극과 제2 보조 전극 사이는 도전성 재질의 전극 접착제에 의해 서로 접속될 수 있다.
보다 구체적으로, 제1 보조 전극은 제1 전극과 연결되는 제1 접속부와 일단이 제1 접속부의 끝단에 연결되며, 타단이 인터커넥터와 접속되는 제1 패드부를 포함하고, 제2 보조 전극은 제2 전극과 연결되는 제2 접속부와 일단이 제2 접속부의 끝단에 연결되며, 타단이 인터커넥터와 접속되는 제2 패드부를 포함할 수 있다.
이때, 복수의 제1, 2 전극 각각은 제1 방향으로 연장되고, 제1, 2 접속부 각각은 복수 개이며, 제1 방향으로 연장되며, 제1, 2 패드부는 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장될 수 있다.
여기서, 제1 접속부의 두께는 제2 접속부와 다를 수 있고, 일례로, 제1 접속부의 두께는 제2 접속부의 두께보다 작을 수 있다.
아울러, 제1 패드부의 두께는 제2 패드부의 두께와 다를 수 있고, 일례로, 제1 패드부의 두께는 제2 패드부의 두께보다 작을 수 있다.
이때, 제1 접속부의 두께와 제1 패드부의 두께는 서로 동일하고, 제2 접속부의 두께와 제2 패드부의 두께는 서로 동일할 수 있다.
이와 같이 본 발명에 따른 태양 전지는 반도체 기판의 후면에 배치되는 제1, 2 전극의 두께를 서로 다르게 형성되고, 절연성 부재에 구비되는 제1, 2 보조 전극의 두께를 서로 다르게 형성됨으로써, 반도체 기판과 절연성 부재가 서로 접속되어 하나의 개별 소자로 형성되는 태양 전지의 제조 공정에서 얼라인 공정을 보다 용이하게 수행할 수 있는 구조를 제공한다.
도 1은 본 발명의 일례에 따른 태양 전지의 일부 사시도의 일례이다.
도 2는 도 1에 도시한 태양 전지를 라인 2-2를 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 3은 도 1 및 도 2에서 설명한 태양 전지에서 각각 낱개로 접속될 반도체 기판(110)과 절연성 부재(200)의 전극 패턴에 관한 일례를 설명하기 위한 도로서,
도 4는 도 3에 도시된 반도체 기판(110)과 절연성 부재(200)가 각각 낱개로 서로 접속된 상태를 설명하기 위한 도이다.
도 5a는 도 4에서 5a-5a 라인의 단면을 도시한 것이다.
도 5b는 도 4에서 5b-5b 라인의 단면을 도시한 것이다.
도 5c는 도 4에서 5c-5c 라인의 단면을 도시한 것이다.
도 2는 도 1에 도시한 태양 전지를 라인 2-2를 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 3은 도 1 및 도 2에서 설명한 태양 전지에서 각각 낱개로 접속될 반도체 기판(110)과 절연성 부재(200)의 전극 패턴에 관한 일례를 설명하기 위한 도로서,
도 4는 도 3에 도시된 반도체 기판(110)과 절연성 부재(200)가 각각 낱개로 서로 접속된 상태를 설명하기 위한 도이다.
도 5a는 도 4에서 5a-5a 라인의 단면을 도시한 것이다.
도 5b는 도 4에서 5b-5b 라인의 단면을 도시한 것이다.
도 5c는 도 4에서 5c-5c 라인의 단면을 도시한 것이다.
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 태양 전지의 일면일 수 있으며, 후면이라 함은 직사광이 입사되지 않거나, 직사광이 아닌 반사광이 입사될 수 있는 태양 전지의 반대면일 수 있다.
이하에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 따른 태양전지에 대하여 설명한다.
도 1 내지 도 3은 본 발명에 따른 태양 전지의 일례를 설명하기 위한 도이다.
여기서, 도 1은 본 발명의 일례에 따른 태양 전지의 일부 사시도의 일례이고, 도 2는 도 1에 도시한 태양 전지를 라인 2-2를 따라 잘라 도시한 단면도이다.
아울러, 도 3은 도 1 및 도 2에서 설명한 태양 전지에서 각각 낱개로 접속될 반도체 기판(110)과 절연성 부재(200)의 전극 패턴에 관한 일례를 설명하기 위한 도로서, 여기서, 도 3의 (a)는 반도체 기판(110)의 후면에 배치되는 제1 전극(C141)과 제2 전극(C142)의 패턴 일례 설명하기 위한 도이고, 도 3의 (b)는 도 3의 (a)에서 3(b)-3(b) 라인에 따른 단면도이고, 도 3의 (c)는 절연성 부재(200)의 전면에 배치되는 제1 보조 전극(P141)과 제2 보조 전극(P142)의 패턴 일례을 설명하기 위한 도이고, 도 3의 (d)는 도 3의 (c)에서 3(d)-3(d) 라인에 따른 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참고로 하면, 본 발명에 따른 태양 전지의 일례는 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)를 포함할 수 있다.
여기서, 반사 방지막(130), 후면 전계부(172) 및 절연성 부재(200)는 생략될 수도 있으나, 이하에서는 도 1 및 도 2에 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 벌크형 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 가질 수 있다. 반사 방지막(130)은 반도체 기판(110)의 입사면 상부에 위치하며, 한층 또는 복수 층으로 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. 따라서, 에미터부(121)는 반도체 기판(110)과 p-n 접합을 형성할 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.
복수의 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 1 및 도 2에 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 또는 증착 공정을 통하여 고농도로 함유되어 형성될 수 있다.
복수의 제1 전극(C141)은 에미터부(121) 또는 후면 전계부(172) 중 어느 하나와 연결될 수 있다. 일례로, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 복수의 제1 전극(C141)은 에미터부(121)와 각각 물리적 및 전기적으로 연결되어 에미터부(121)를 따라서 서로 이격되어 연장될 수 있다. 따라서, 에미터부(121)가 제1 방향(x)으로 연장된 경우, 제1 전극(C141)도 제1 방향(x)으로 연장될 수 있고, 에미터부(121)가 제2 방향(y)으로 연장된 경우, 제1 전극(C141)도 제2 방향(y)으로 연장될 수 있다.
또한, 복수의 제2 전극(C142)은 에미터부(121) 또는 후면 전계부(172) 중 나머지 하나와 연결될 수 있다. 일례로, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 복수의 제2 전극(C142)은 후면 전계부(172)에 연결될 수 있다(만약 후면 전계부(172)가 생략된 경우, 복수의 제2 전극(C142)은 반도체 기판(110)과 직접 연결될 수 있다). 이에 따라, 복수의 제2 전극(C142)은 후면 전계부(172)를 통하여 반도체 기판(110)과 각각 물리적 및 전기적으로 연결될 수 있으며, 복수의 후면 전계부(172)를 따라서 연장될 수 있다.
따라서, 후면 전계부(172)가 제1 방향(x)으로 연장된 경우, 제2 전극(C142)도 제1 방향(x)으로 연장될 수 있고, 후면 전계부(172)가 제2 방향(y)으로 연장된 경우, 제2 전극(C142)도 제2 방향(y)으로 연장될 수 있다.
여기서, 반도체 기판(110)의 후면 상에서 제1 전극(C141)과 제2 전극(C142)은 서로 물리적으로 이격되어, 전기적으로 격리되어 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, 전자를 수집할 수 있다.
제1 보조 전극(P141)은 도 3의 (c)에 도시된 바와 같이, 제1 접속부(PC141)와 제1 패드부(PP141)를 포함하고, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 접속부(PC141)는 복수의 제1 전극(C141)과 연결되며, 제1 패드부(PP141)는 도 3에 도시된 바와 같이, 일단이 제1 접속부(PC141)의 끝단에 연결되며, 타단이 인터커넥터(미도시)와 접속될 수 있다.
이와 같은 제1 접속부(PC141)는 도 3의 (c)에 도시된 바와 같이, 복수 개로 형성되어 각각이 복수 개의 제1 전극(C141)에 접속될 수도 있다. 이때, 제1 접속부(PC141)는 복수의 제1 전극(C141)과 동일한 제1 방향(x)으로 형성될 수 있다.
제2 보조 전극(P142)은 도 3의 (c)에 도시된 바와 같이, 제2 접속부(PC142)와 제2 패드부(PP142)를 포함할 수 있다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 제2 접속부(PC142)는 복수의 제2 전극(C142)과 연결되며, 제2 패드부(PP142)는 도 3에 도시된 바와 같이, 일단이 제2 접속부(PC142)의 끝단에 연결되며, 타단이 인터커넥터(미도시)와 접속될 수 있다.
이와 같은 제2 접속부(PC142)도 도시된 바와 같이, 복수 개로 형성되어 각각이 복수 개의 제2 전극(C142)에 접속될 수 있다. 이때, 제2 접속부(PC142)는 복수의 제2 전극(C142)과 동일한 제1 방향(x)으로 형성될 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, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 보조 전극(P141)은 도전성 재질의 전극 접착제(ECA)를 통하여 제1 전극(C141)에 전기적으로 연결될 수 있으며, 제2 보조 전극(P142)은 도전성 재질의 전극 접착제(ECA)를 통하여 제2 전극(C142)에 전기적으로 연결될 수 있다. 이와 같은 전극 접착제는 솔더 페이스트, 수지 재질에 금속 입자가 포함된 도전성 패이스트(conductive paste) 또는 도전성 필름(conductive film)이 이용될 수 있다.
또한, 도 1 및 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이, 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.
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 전극 접착제(ECA)보다 높은 것이 바람직할 수 있다. 보다 구체적으로 일례로, 절연성 부재(200)는 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 전지는 절연성 부재(200)의 전면에 제1 보조 전극(P141)과 제2 보조 전극(P142)이 미리 형성되고, 반도체 기판(110)의 후면에 복수의 제1 전극(C141) 및 복수의 제2 전극(C142)이 미리 형성된 상태에서, 절연성 부재(200)와 반도체 기판(110)이 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.
이와 같은 방식은 반도체 기판(110)의 후면의 제1, 2 전극(C141, C142)의 두께(TC2)를 보다 얇게 형성하는 대신, 제1, 2 보조 전극(P141, P142)으로 제1, 2 전극(C141, C142)의 얇은 두께를 보상하므로, 전극의 저항을 보다 낮추면서, 태양 전지 제조 공정 시간을 보다 단축할 수 있다.
아울러, 이와 같은 구조는 반도체 기판(110)에 대한 열팽창 스트레스를 보다 감소시킬 수 있어, 태양 전지의 효율을 보다 향상시킬 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 구조로 제조된 본 발명에 따른 태양 전지에서 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.
지금까지는 반도체 기판(110)이 결정질 실리콘 반도체 기판(110)이고, 에미터부(121)와 후면 전계부(172)가 확산 공정을 통하여 형성된 경우를 예로 설명하였다.
그러나, 이와 다르게 비정질 실리콘 재질로 형성된 에미터부(121)와 후면 전계부(172)가 결정질 반도체 기판(110)과 접합하는 이종 접합 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 구조의 태양 전지에서도 본 발명이 동일하게 적용될 수 있다.
여기서, 반도체 기판(110)의 후면에 형성되는 제1 전극(C141) 및 제2 전극(C142)의 패턴과, 절연성 부재(200)의 전면에 형성되는 제1 보조 전극(P141) 및 제2 보조 전극(P142)의 패턴에 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 3의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 도 1 및 도 2에서 설명한 태양 전지의 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.
아울러, 도 3의 (c) 및 (d)에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 절연성 부재(200)의 전면에는 제1 보조 전극(P141)과 제2 보조 전극(P142)이 형성될 수 있다.
여기서, 전술한 바와 같이, 제1 보조 전극(P141)은 복수 개의 제1 접속부(PC141)와 제1 패드부(PP141)를 포함하고, 도 3의 (c)에 도시된 바와 같이, 복수 개의 제1 접속부(PC141)는 제1 방향(x)으로 길게 형성될 수 있으며, 제1 패드부(PP141)는 제2 방향(y)으로 길게 형성되며, 일단이 복수 개의 제1 접속부(PC141)의 끝단에 연결되며, 타단은 인터커넥터(미도시)에 접속될 수 있다.
아울러, 제2 보조 전극(P142)도 복수 개의 제2 접속부(PC142)와 제2 패드부(PP142)를 포함하고, 도 3의 (c)에 도시된 바와 같이, 복수 개의 제2 접속부(PC142)는 제1 접속부(PC141)와 이격되어 제1 방향(x)으로 길게 형성될 수 있으며, 제2 패드부(PP142)는 제2 방향(y)으로 길게 형성되며, 일단이 복수 개의 제2 접속부(PC142)의 끝단에 연결되며, 타단은 인터커넥터(미도시)에 접속될 수 있다.
여기서, 제1 접속부(PC141)와 제2 패드부(PP142)는 서로 이격되고, 제2 접속부(PC142)와 제1 패드부(PP141)도 서로 이격될 수 있다.
따라서, 절연성 부재(200)의 전면에서, 제1 방향(x)의 양끝단 중 일단에는 제1 패드부(PP141)가 형성되고, 타단에는 제2 패드부(PP142)가 형성될 수 있다.
도 3의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같은 하나의 반도체 기판(110)의 후면에 도 3의 (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. 즉, 절연성 부재(200)와 반도체 기판(110)은 1:1로 결합 또는 부착될 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 제조 공정시 반도체 기판(110)에 가해지는 열팽창 스트레스를 최소화할 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(미도시)가 부착될 수 있는 영역을 충분히 확보할 수 있다. 이를 위해, 절연성 부재(200)의 면적은 반도체 기판(110)의 면적보다 클 수 있다.
이를 위해, 절연성 부재(200)의 제1 방향(x)으로의 길이를 반도체 기판(110)의 제1 방향(x)으로의 길이보다 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.
또한, 본 발명에 따른 태양 전지 구조에서, 제1 전극(C141)과 제2 전극(C142)의 두께(TC2)는 서로 다르고, 제1 보조 전극(P141)과 제2 보조 전극(P142)의 두께(TP2)도 서로 다를 수 있다.
즉, 제1 전극(C141)의 두께(TC1)가 제2 전극(C142)의 두께(TC2)보다 클 수도 있고, 작을 수도 있으며, 제1 보조 전극(P141)의 두께(TP1)가 제2 보조 전극(P142)의 두께(TP2)보다 클 수도 있고, 작을 수도 있다.
여기의 도 1 내지 도 3에서는 제1 전극(C141)의 두께(TC1)가 제2 전극(C142)의 두께(TC2)보다 크고, 제1 보조 전극(P141)의 두께(TP1)가 제2 보조 전극(P142)의 두께(TP2)보다 작은 경우를 일례로 도시하였으나, 이와 반대로도 형성될 수 있다. 이하에서는 도 1 내지 도 3에 도시된 경우를 일례로 설명한다.
이는 제1, 2 보조 전극(P141, P142)이 형성된 절연성 부재(200)를 제1, 2 전극(C141, C142)이 형성된 반도체 기판(110)의 후면에 접착시킬 때에, 제1 보조 전극(P141)을 제1 전극(C141)에 일치하도록 배치시키고, 제2 보조 전극(P142)을 제2 전극(C142)에 일치하도록 배치시키는 얼라인 공정을 보다 용이하게 하기 위함이다.
따라서, 제1 전극(C141)의 두께(TC1)가 제2 전극(C142)의 두께(TC2)보다 큰 경우, 제1 보조 전극(P141)의 두께(TP1)는 제2 보조 전극(P142)의 두께(TP2)보다 작게 형성될 수 있으며, 이와 반대로, 제1 전극(C141)의 두께(TC1)가 제2 전극(C142)의 두께(TC2)보다 작은 경우, 제1 보조 전극(P141)의 두께(TP1)는 제2 보조 전극(P142)의 두께(TP2)보다 크게 형성될 수 있다.
이에 따라, 제1, 2 전극(C141, C142)과 제1, 2 보조 전극(P141, P142) 사이에 얼라인이 올바르게 된 경우, 절연성 부재(200)는 반도체 기판(110)의 후면에 고정된 것처럼, 반도체 기판(110)의 후면 상에서 움직일 수 있는 폭이 작아져, 제1, 2 전극(C141, C142)과 제1, 2 보조 전극(P141, P142) 사이에 얼라인이 일치되었는지 여부를 보다 용이하고 쉽게 인식할 수 있다.
이에 따라, 본 발명은 제1 전극(C141)과 제1 보조 전극(P141)은 반도체 기판(110)의 후면으로부터 제1 높이(TC1)에서 전극 접착제(ECA)에 의해 상호 접속되고, 제2 전극(C142)과 제2 보조 전극(P142)은 반도체 기판(110)의 후면으로부터 제1 높이(TC1)와 다른 제2 높이(TC2)에서 전극 접착제(ECA)에 의해 상호 접속될 수 있다. 이때, 일례로, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 높이(TC1)는 제2 높이(TC2)보다 높을 수 있다. 여기서, 제1 높이(TC1)와 제2 높이(TC2) 각각은 제1, 2 전극(C141, C142)의 두께와 동일할 수 있다.
따라서, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 일례로, 제1 전극(C141)의 두께(TC1)는 제2 전극(C142)의 두께(TC2)보다 크고, 제1 보조 전극(P141)의 두께(TP1)는 제2 보조 전극(P142)의 두께(TP2)보다 작을 수 있다.
아울러, 제1 전극(C141)의 두께(TC1)와 제1 보조 전극(P141)의 두께(TP1)의 합은 제2 전극(C142)의 두께(TC2)와 제2 보조 전극(P142)의 두께(TP2)의 합과 오차범위 내에서 동일할 수 있다. 이때의 오차 범위는 10% 이내일 수 있다. 즉, 예를 들어, 제1 전극(C141)과 제1 보조 전극(P141)의 두께(TP1) 합이 50㎛인 경우, 제2 전극(C142)과 제2 보조 전극(P142)의 두께(TP2) 합도 50㎛의 10% 범위 이내인 45㎛ ~ 55㎛ 사이에서 형성될 수 있다.
이에 따라, 본 발명은 제1, 2 보조 전극(P141, P142)이 형성된 절연성 부재(200)를 제1, 2 전극(C141, C142)이 형성된 반도체 기판(110)의 후면에 접착시킬 때에, 얼라인을 보다 용이하게 할 수 있다.
도 4는 도 3에 도시된 반도체 기판(110)과 절연성 부재(200)가 각각 낱개로 서로 접속된 상태를 설명하기 위한 도이고, 도 5a는 도 4에서 5a-5a 라인의 단면을 도시한 것이고, 도 5b는 도 4에서 5b-5b 라인의 단면을 도시한 것이고, 도 5c는 도 4에서 5c-5c 라인의 단면을 도시한 것이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 하나의 반도체 기판(110)이 하나의 절연성 부재(200)에 완전히 중첩되어 하나의 태양 전지 개별 소자가 형성될 수 있다.
예를 들어, 도 5a에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(110)의 후면에 형성된 제1 전극(C141)과 절연성 부재(200)의 전면에 형성된 제1 접속부(PC141)는 서로 중첩되며, 전극 접착제(ECA)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 접속부(PC142)도 서로 중첩되며, 전극 접착제(ECA)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 접속부(PC141)와 제2 접속부(PC142) 사이의 이격된 공간에도 절연층(IL)이 채워질 수 있다.
여기서, 반도체 기판(110)의 후면에 형성되는 제1, 2 전극(C141, C142)과의 얼라인을 보다 용이하게 하기 위하여, 도 5a 내지 도 5c에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 제1 접속부(PC141)의 두께(TC1)는 제2 접속부(PC142)와 다를 수 있다. 일례로, 제1 접속부(PC141)의 두께(TC1)는 제2 접속부(PC142)의 두께(TC2)보다 작을 수 있다.
아울러, 도 5b에 도시된 바와 같이, 제2 접속부(PC142)와 제1 패드부(PP141) 사이의 이격된 공간에도 절연층(IL)이 채워질 수 있으며, 도 5c에 도시된 바와 같이, 제1 접속부(PC141)와 제2 패드부(PP142) 사이의 이격된 공간에도 절연층(IL)이 채워질 수 있다.
아울러, 도 4, 도 5b 및 도 5c에 도시된 바와 같이, 제1 패드부(PP141)와 제2 패드부(PP142) 각각은 반도체 기판(110)과 중첩되는 제1 영역(PP141-S1, PP142-S1)과, 반도체 기판(110)과 중첩되지 않는 노출 영역(PP141-S2, PP142-S2)을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 제1 패드부(PP141)와 제2 패드부(PP142) 각각은 노출 영역(PP141-S2, PP142-S2)을 구비함으로써, 인터커넥터(미도시)를 보다 용이하게 연결할 수 있으며, 아울러, 인터커넥터(미도시)를 연결할 때에, 반도체 기판(110)에 대한 열팽창 스트레스를 최소화할 수 있다.
아울러, 전술한 바와 같이, 복수의 태양 전지를 연결하기 위해 이와 같은 제1 패드부(PP141) 또는 제2 패드부(PP142)에 인터커넥터(미도시)가 접속될 수 있다.
아울러, 여기서, 도 5b에 도시된 바와 같이, 제2 접속부(PC142)의 두께(TC2)와 제2 패드부(PP142)의 두께(TP2)는 서로 동일하고, 도 5c에 도시된 바와 같이, 제1 접속부(PC141)의 두께(TC1)와 제1 패드부(PP141)의 두께(TP1)는 서로 동일할 수 있다.
이때, 제1 패드부(PP141)의 두께(TP1)는 제2 패드부(PP142)의 두께(TP2)와 다를 수 있으며, 일례로, 제1 패드부(PP141)의 두께(TP1)는 제2 패드부(PP142)의 두께(TP2)보다 작을 수 있다.
이에 따라, 본 발명에 따른 태양 전지는 제1, 2 보조 전극(P141, P142)의 두께(TP2)가 다르게 형성되므로, 인터커넥터(미도시)를 이용하여 복수의 태양 전지를 서로 전기적으로 연결시킬 때에, 각 태양 전지의 직렬 연결 방향을 보다 쉽게 구별할 수 있다.
즉, 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 각 태양 전지에서 반도체 기판(110)의 밖으로 노출된 부분의 양쪽의 제1, 2 보조 전극(P141, P142) 중 두께가 얇은 제1 패드부(PP141)를 (+) 전극, 두께가 두꺼운 제2 패드부(PP142)를 (-) 전극으로 지정한 경우, 인터커넥터(미도시)를 각 태양 전지에 연결할 때에, 반도체 기판(110)의 밖으로 노출된 부분의 제1, 2 패드부(PP141, PP142)의 두께만으로도 (+) 전극과 (-) 전극을 구별할 수 있어, 인터커넥터(미도시)의 연결을 보다 용이하게 할 수 있다.
아울러, 지금까지는 제1 패드부(PP141)와 제2 패드부(PP142)가 각각 하나로만 형성된 경우를 일례로 설명하였으나, 이와 다르게, 제1 패드부(PP141)와 제2 패드부(PP142)가 각각 복수 개로 형성될 수도 있다. 복수 개로 형성된 제1 패드부(PP141) 또는 제2 패드부(PP142) 각각에 복수 개의 제1 접속부(PC141) 또는 복수 개의 제2 접속부(PC142)가 연결될 수도 있다.
아울러, 도 1 내지 도 5c에서는 본 발명에 따른 태양 전지에서 절연성 부재(200)가 구비된 경우를 일례로 도시하고 설명하였으나, 이와 다르게, 절연성 부재(200)는 반도체 기판(110)의 후면에 절연성 부재(200)가 접속되어, 제1, 2 전극(C141, C142)과 제1, 2 보조 전극(P141, P142)이 서로 접속된 이후 제거될 수 있고, 이와 같이, 절연성 부재(200)가 제거된 상태에서 인터커넥터(미도시)가 도 1 내지 도 5에서 설명한 바와 같이 제1 보조 전극(P141) 또는 제2 보조 전극(P142)에 접속될 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 (15)
- 반도체 기판;
상기 반도체 기판의 후면에 서로 이격되어 형성되는 복수의 제1 전극과 복수의 제2 전극; 및
상기 복수의 제1 전극에 접속하는 제1 보조 전극과 상기 복수의 제2 전극에 접속하는 제2 보조 전극을 구비하는 절연성 부재;를 포함하고,
상기 제1 전극과 상기 제2 전극의 두께는 서로 다르고, 상기 제1 보조 전극과 상기 제2 보조 전극의 두께는 서로 다른 태양 전지. - 제1 항에 있어서,
상기 제1 전극과 상기 제1 보조 전극은 상기 반도체 기판의 후면으로부터 제1 높이에서 접속되고,
상기 제2 전극과 상기 제2 보조 전극은 상기 반도체 기판의 후면으로부터 상기 제1 높이와 다른 제2 높이에서 접속되는 태양 전지. - 제2 항에 있어서,
상기 제1 높이는 상기 제2 높이보다 높은 태양 전지. - 제1 항에 있어서,
상기 제1 전극의 두께는 상기 제2 전극의 두께보다 크고,
상기 제1 보조 전극의 두께는 상기 제2 보조 전극의 두께보다 작은 태양 전지. - 제1 항에 있어서,
상기 제1 전극의 두께와 상기 제1 보조 전극의 두께의 합은 상기 제2 전극의 두께와 상기 제2 보조 전극의 두께의 합과 오차범위 내에서 동일한 태양 전지. - 제1 항에 있어서,
상기 제1 전극과 상기 제1 보조 전극 사이 및 상기 제2 전극과 상기 제2 보조 전극 사이는 도전성 재질의 전극 접착제에 의해 서로 접속되는 태양 전지. - 제1 항에 있어서,
상기 제1 보조 전극은
상기 제1 전극과 연결되는 제1 접속부와
일단이 상기 제1 접속부의 끝단에 연결되며, 타단이 상기 인터커넥터와 접속되는 제1 패드부를 포함하고,
상기 제2 보조 전극은
상기 제2 전극과 연결되는 제2 접속부와
일단이 상기 제2 접속부의 끝단에 연결되며, 타단이 상기 인터커넥터와 접속되는 제2 패드부를 포함하는 태양 전지. - 제7 항에 있어서,
상기 복수의 제1, 2 전극 각각은 제1 방향으로 연장되는 태양 전지. - 제8 항에 있어서,
상기 제1, 2 접속부 각각은 복수 개이며, 상기 제1 방향으로 연장되고,
상기 제1, 2 패드부는 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장되는 태양 전지. - 제7 항에 있어서,
상기 제1 접속부의 두께는 상기 제2 접속부와 다른 태양 전지. - 제10 항에 있어서,
상기 제1 접속부의 두께는 상기 제2 접속부의 두께보다 작은 태양 전지. - 제7 항에 있어서,
상기 제1 패드부의 두께는 상기 제2 패드부의 두께와 다른 태양 전지. - 제12 항에 있어서,
상기 제1 패드부의 두께는 상기 제2 패드부의 두께보다 작은 태양 전지. - 제7 항에 있어서,
상기 제1 접속부의 두께와 상기 제1 패드부의 두께는 서로 동일하고,
상기 제2 접속부의 두께와 상기 제2 패드부의 두께는 서로 동일한 태양 전지. - 제5 항에 있어서,
상기 오차 범위는 10% 이내인 태양 전지.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020140004607A KR102162720B1 (ko) | 2014-01-14 | 2014-01-14 | 태양 전지 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU2020289882B1 (en) * | 2020-11-19 | 2021-08-26 | Jinko Green Energy (shanghai) Management Co., Ltd. | Back-contact solar cell and solar cell module including same |
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| US11380807B2 (en) | 2020-11-19 | 2022-07-05 | Jinko Green Energy (shanghai) Management Co., Ltd. | Back-contact solar cell and solar cell module including same |
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| Publication number | Publication date |
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| KR102162720B1 (ko) | 2020-10-07 |
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