KR20150092603A - 태양 전지 모듈 - Google Patents

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KR20150092603A
KR20150092603A KR1020140013174A KR20140013174A KR20150092603A KR 20150092603 A KR20150092603 A KR 20150092603A KR 1020140013174 A KR1020140013174 A KR 1020140013174A KR 20140013174 A KR20140013174 A KR 20140013174A KR 20150092603 A KR20150092603 A KR 20150092603A
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solar cell
substrate
interconnector
solar cells
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양혜영
유정훈
우태기
김민표
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명은 태양 전지 모듈에 관한 것이다.
본 발명에 따른 태양 전지 모듈의 일례는 전면 모듈 기판; 전면 모듈 기판과 마주보도록 배치되는 후면 모듈 기판; 및 전면 모듈 기판과 후면 모듈 기판 사이에 배치되는 복수의 태양 전지;를 포함하고, 후면 모듈 기판에는 복수의 태양 전지를 서로 전기적으로 직렬 연결하는 인터커넥터가 구비된다.

Description

태양 전지 모듈{SOLAR CELL MODULE}
본 발명은 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 복수 개 연결하여 전기적으로 접속하는 모듈화 기술도 진행되고 있다.
이와 같은 모듈과 기술에는 복수 개의 태양전지 셀을 금속 인터커넥터로 전기적으로 연결하는 방법과, 미리 배선이 형성된 배선기판을 이용해 전기적으로 연결하는 방법이 대표적이다.
본 발명은 태양 전지 모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 태양 전지 모듈의 일례는 전면 모듈 기판; 전면 모듈 기판과 마주보도록 배치되는 후면 모듈 기판; 및 전면 모듈 기판과 후면 모듈 기판 사이에 배치되는 복수의 태양 전지;를 포함하고, 후면 모듈 기판에는 복수의 태양 전지를 서로 전기적으로 직렬 연결하는 인터커넥터가 구비된다.
여기서, 후면 모듈 기판은 태양 전지 모듈의 가장 바깥쪽 후면에 위치할 수 있다.
또한, 태양 전지 모듈은 전면 모듈 기판과 후면 모듈 기판 사이에 봉지재;를 더 포함하고, 봉지재는 전면 모듈 기판과 복수의 태양 전지 사이에 배치되고, 후면 모듈 기판과 인터커넥터 사이에는 배치되지 않을 수 있다. 즉, 인터커넥터는 후면 모듈 기판에 직접 패터닝될 수 있다.
또한, 후면 모듈 기판에서 인터커넥터가 패터닝되지 않은 영역에는 절연층이 구비될 수 있다.
또한, 후면 모듈 기판은 폴리머 계열의 물질, 유리 계열의 물질 및 세라믹 계열의 물질 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있고, 일례로, 후면 모듈 기판은 유리 기판으로 형성될 수 있다.
또한, 후면 모듈 기판은 유연성을 가질 수 있다.
여기서, 후면 모듈 기판의 최대 두께는 5mm 이내일 수 있다.
또한, 복수의 태양 전지는 서로 바로 인접하는 제1 태양 전지와 제2 태양 전지를 포함하고, 제1, 2 태양 전지 각각은 p-n 접합이 형성된 반도체 기판; 및 반도체 기판의 후면에 서로 이격되어 배치되는 복수의 제1, 2 전극;을 포함할 수 있다.
이때, 인터커넥터의 패턴 형태는 제1 태양 전지의 제1 전극과 제2 태양 전지의 제2 전극을 서로 전기적으로 연결하는 형태를 가질 수 있다.
본 발명에 따른 태양 전지 모듈은 인터커넥터가 미리 패터닝된 후면 모듈 기판을 사용함으로써, 인터커넥터와 후면 모듈 기판에 별도의 봉지재를 사용하지 않을 수 있어 제조 비용을 보다 절감할 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 적용된 태양 전지의 일례를 설명하기 위한 도이다.도 4는 도 1에 도시된 태양 전지 모듈에서 후면 모듈 기판의 전면에 구비되는 인터커넥터의 패턴에 대해 설명하기 위한 도이다.
도 5 및 도 6은 도 4에 도시된 인터커넥터의 패턴에 도 2 및 3에서 일례로 설명한 태양 전지가 연결되는 연결 관계를 설명하기 위한 도이다.
도 7a 내지 도 7c는 도 1에 도시된 태양 전지 모듈의 제조 방법 일례에 대해 설명하기 위한 도이다.
도 8은 본 발명에 따른 태양 전지 모듈에서 인터커넥터의 다른 일례를 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 태양 전지의 일면 일 수 있으며, 후면이라 함은 직사광이 입사되지 않거나, 직사광이 아닌 반사광이 입사될 수 있는 태양 전지의 반대쪽 면일 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 모듈 기판(FG), 봉지재(EC), 복수의 태양 전지(CE), 및 후면 모듈 기판(BS)을 포함할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 태양 전지 모듈은 전면 모듈 기판(FG)과 후면 모듈 기판(BS) 사이에 복수의 태양 전지(CE)가 위치하여 형성될 수 있다.
여기서, 전면 모듈 기판(FG)은 태양 전지 모듈의 최외곽 전면에 위치할 수 있고, 후면 모듈 기판(BS)은 태양 전지 모듈의 가장 바깥쪽 후면에 위치할 수 있다.
여기서, 전면 모듈 기판(FG)은 복수의 태양 전지(CE) 전면에 위치하며, 투과율이 높고 파손을 방지하기 위해 강화 유리 등으로 이루어질 수 있다.
봉지재(EC)는 전면 모듈 기판(FG)과 후면 모듈 기판(BS) 사이에 위치하며, 보다 구체적으로 전면 모듈 기판(FG)과 복수의 태양 전지(CE) 사이에 위치할 수 있다.
이와 같은 봉지재(EC)는 습기 침투로 인한 금속의 부식 등을 방지하고 태양 전지 모듈(100)을 충격으로부터 보호하는 재질로 형성될 수 있다.
이러한 봉지재(EC)는 도 1에 도시된 바와 같이, 복수의 태양 전지(CE)의 전면에 각각 배치된 상태에서 라미네이션 공정(lamination process) 시에 복수의 태양 전지(CE)와 일체화될 수 있다.
이러한 봉지재(EC)는 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA, ethylene vinyl acetate)와 같이 완충 작용을 하는 절연성 재질로 이루어질 수 있다.
아울러, 후면 모듈 기판(BS)는 복수의 태양 전지(CE) 후면에 위치하고, 태양 전지 모듈의 후면으로 습기가 침투하는 것을 방지할 수 있다.
이와 같은 후면 모듈 기판(BS)의 전면에는 복수의 태양 전지(CE)를 서로 전기적으로 직렬 연결하는 인터커넥터(PIC)가 직접 패터닝되어 구비될 수 있다.
따라서, 인터커넥터(PIC)는 후면 모듈 기판(BS)에 직접 접촉될 수 있으며, 전술한 봉지재(EC)는 후면 모듈 기판(BS)과 인터커넥터(PIC) 사이에는 배치되지 않을 수 있다.
그러나, 후면 모듈 기판(BS)에서 인터커넥터(PIC)가 패터닝되지 않은 영역에는 절연층(IL)이 더 형성될 수 있다. 이때, 절연층(IL)의 재질은 전술한 봉지재(EC)의 재질과 동일한 물질일 수도 있고, 다른 종류의 절연성 재질일 수도 있다.
여기서, 후면 모듈 기판(BS)에 직접 패터닝되는 인터커넥터(PIC)는 도전성 재질이면 어떠한 것도 무방하다. 일례로, 인터커넥터(PIC)는 구리(Cu)를 포함할 수 있고, 이에 더하여 복수의 태양 전지(CE) 후면에 구비되는 복수의 전극과의 접착력을 보다 향상시키기 위하여 주석(Sn)이나 납(Pb)이 더 포함되는 것도 가능하다.
여기서, 후면 모듈 기판(BS)은 유연하거나 유연하지 않은 시트 또는 기판 형태로 형성될 수 있으며, 후면 모듈 기판(BS)의 재질은 폴리머 계열의 물질, 유리 계열의 물질 및 세라믹 계열의 물질 중 적어도 어느 하나를 포함하여 형성될 수 있다.
일례로, 후면 모듈 기판(BS)이 시트 형태로 형성된 경우, EP/PE/FP (fluoropolymer/polyeaster/fluoropolymer)와 같은 폴리머 계열의 절연 물질로 이루어질 수 있고, 후면 모듈 기판(BS)이 기판 형태로 형성되는 경우, 후면 모듈 기판(BS)은 유리 기판으로 형성될 수도 있다.
아울러, 이와 같은 후면 모듈 기판(BS)은 폴리머 계열의 물질에 세라믹 계열의 물질이 더 혼합되거나, 유리 계열의 물질에 세라믹 계열의 물질이 더 혼합되는 것도 가능하고, 폴리머 계열의 물질에 글래스 섬유(glass fiber)와 같은 유리 계열의 물질이 혼합되는 것도 가능하다.
여기서, 후면 모듈 기판(BS)에 세라믹 계열의 물질이나 유리 계열의 물질이 포함되도록 하는 이유는 복수의 태양 전지(CE) 각각을 후면 모듈 기판(BS)에 구비된 인터커넥터(PIC)에 접속시킬 때에, 후면 모듈 기판(BS)에 인터커넥터(PIC)의 열팽창 계수보다 상대적으로 열팽창 계수가 작은 세라믹 계열의 물질이나 유리 계열의 물질이 포함되도록 하여, 태양 전지에 형성된 전극과 인터커넥터(PIC) 사이의 얼라인이 틀어지는 것을 최소화하기 위함이다.
이와 같은 후면 모듈 기판(BS)의 두께는 최대 5mm 이하가 되도록 할 수 있다. 후면 모듈 기판(BS)의 최대 두께를 5mm 이하에서 형성하면, 전술한 습기 침투 방지 효과와 후면 모듈 기판(BS)의 강도를 원하는 수준으로 유지하면서, 태양 전지 모듈의 무게가 과도하게 커지지 않게 할 수 있다.
다음, 복수의 태양 전지(CE)는 외부로부터 빛을 입사받아 전기를 생산하는 태양광 소자이면 어떠한 구조를 갖더라도 무방하다.
즉, 복수의 태양 전지(CE) 각각은 최소한 빛을 생산하기 위하여 p-n 접합이 형성된 웨이퍼 형태의 반도체 기판(미도시)을 포함할 수 있으며, 반도체 기판(미도시)의 후면에는 서로 이격되어 배치되는 복수의 제1, 2 전극(미도시)이 형성될 수 있다.
이와 같은 태양 전지에 대해서 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
다음의 도 2 및 도 3은 도 1에 도시된 태양 전지 모듈에 적용된 태양 전지의 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 2는 본 발명의 일례에 따른 태양 전지의 일부 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 태양 전지에서 제1 전극(C141) 및 제2 전극(C142)의 패턴을 설명하기 위한 도이다.
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), 제1 전극(C141) 및 제2 전극(C142)을 포함할 수 있다.
여기서, 반사 방지막(130)과 후면 전계부(172)는 생략될 수도 있으나, 이하에서는 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 반도체 기판(110)일 수 있다. 이와 같은 반도체 기판(110)은 실리콘 재질로 형성되는 웨이퍼에 제1 도전성 타입의 불순물이 도핑되어 형성될 수 있다.
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 타입, 일례로 p형 도전성 타입의 불순물이 포함될 수 있다.
이에 따라 반도체 기판(110)과 에미터부(121)에 의해 p-n 접합이 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 2에 도시한 것처럼, 반도체 기판(110)의 후면에서 복수의 에미터부(121)와 복수의 후면 전계부(172)는 교대로 위치할 수 있다.
복수의 후면 전계부(172)는 반도체 기판(110)과 동일한 도전성 타입의 불순물이 반도체 기판(110)보다 고농도로 함유한 불순물, 예를 들어 n++ 부일 수 있다.
복수의 제1 전극(C141)은 에미터부(121)와 각각 물리적 및 전기적으로 연결되어 에미터부(121)를 따라서 반도체 기판(110)의 후면에 형성될 수 있다.
또한, 복수의 제2 전극(C142)은 복수의 후면 전계부(172)를 따라서 반도체 기판(110)의 후면에 형성되며, 후면 전계부(172)를 통하여 반도체 기판(110)과 각각 물리적 및 전기적으로 연결될 수 있다.
여기서, 반도체 기판(110)의 후면 상에서 제1 전극(C141)과 제2 전극(C142)은 서로 물리적으로 이격되어, 전기적으로 격리될 수 있다.
이와 같은 구조로 제조된 본 발명에 따른 태양 전지에서 제1 전극(C141)을 통하여 수집된 정공과 제2 전극(C142)을 통하여 수집된 전자는 외부의 회로 장치를 통하여 외부 장치의 전력으로 이용될 수 있다.
여기서, 복수의 제1 전극(C141)의 각각은 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 방향(x)으로 뻗어 있을 수 있으며, 복수의 제1 전극(C141) 각각은 제1 방향(x)과 교차하는 제2 방향(y)으로 서로 이격되어 배열될 수 있다.
아울러, 복수의 제2 전극(C142) 각각도 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 방향(x)으로 뻗어 있을 수 있으며, 복수의 제2 전극(C142) 각각은 제1 방향(x)과 교차하는 제2 방향(y)으로 서로 이격되어 배열될 수 있다.
아울러, 복수의 제1, 2 전극(C141, C142)은 서로 이격될 수 있으며, 제1 전극(C141)과 제2 전극(C142)이 서로 교번하여 배치될 수 있다.
본 발명에 따른 태양 전지 모듈에 적용된 태양 전지는 반드시 도 2 및 도 3에만 한정하지 않으며, 태양 전지에 구비되는 제1, 2 전극(C141, C142)이 반도체 기판(110)의 후면에만 형성되는 점을 제외하고 다른 구성 요소는 얼마든지 변경이 가능하다.
일례로, 각각의 제1, 2 전극(C141, C142)은 제1 방향(x)으로 뻗어 있지 않고, 제1 방향(x)으로 서로 이격되어 도트 형태로 배열되는 것도 가능하고, 아울러, 반도체 기판(110)의 후면에서 제1 방향(x)의 어느 한 끝단에는 복수의 제1 전극(C141) 모두와 공통으로 연결되도록 제2 방향(y)으로 뻗어 있는 제1 패드부가 더 구비되는 것도 가능하며, 반도체 기판(110)의 후면에서 제1 방향(x)의 나머지 한 끝단에는 복수의 제2 전극(C142) 모두와 공통으로 연결되도록 제2 방향(y)으로 뻗어 있는 제2 패드부가 더 구비되는 것도 가능하다.
이와 같은 복수의 태양 전지(CE)는 도 1에 도시된 바와 같이, 서로 이격되어 형성될 수 있으며, 이와 같이 서로 이격된 태양 전지는 후면 모듈 기판(BS)에 구비된 인터커넥터(PIC)에 의해 서로 전기적으로 접속되어 직렬 연결될 수 있다.
이와 같이, 후면 모듈 기판(BS)에 구비되는 인터커넥터(PIC)의 패턴의 일례에 대해 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 4는 도 1에 도시된 태양 전지 모듈에서 후면 모듈 기판(BS)의 전면에 구비되는 인터커넥터(PIC)의 패턴에 대해 설명하기 위한 도이다.
본 발명에 따른 후면 모듈 기판(BS)의 전면에는 도 4에 도시된 바와 같은 인터커넥터(PIC)가 패터닝되어 구비될 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 후면 모듈 기판(BS) 위에 구비되는 인터커넥터(PIC)는 복수 개의 서로 이격된 패턴으로 형성될 수 있으며, 각 인터커넥터(PIC)는 도 4에 도시된 바와 같이, 바디부(ICB)와 복수 개의 제1, 2 접속부(ICC1, ICC2)를 포함할 수 있다.
여기서, 바디부(ICB)는 제2 방향(y)으로 뻗어 있을 수 있으며, 제1 접속부(ICC1)는 바디부(ICB)로부터 어느 한쪽의 제1 방향(x)으로 뻗어 있을 수 있으며, 제2 접속부(ICC2)는 바디부(ICB)로부터 제1 접속부(ICC1)가 형성되지 않은 반대쪽의 제1 방향(x)으로 뻗어 있을 수 있다.
그러나, 도 4에 도시된 인터커넥터(PIC)의 패턴은 일례이고, 인터커넥터(PIC)의 패턴은 서로 인접한 두 개의 태양 전지를 서로 직렬로 연결할 수 있는 구조이기만 하면, 도 4에 도시된 바와 다르게 형성되는 것도 얼마든지 가능하다.
일례로, 도 4에서 바디부(ICB)가 생략되는 것도 가능하다. 이와 같은 경우에는 복수 개의 제1, 2 접속부(ICC1, ICC2)가 직접 서로 연결될 수 있다.
여기서, 복수 개의 패턴으로 형성되는 각 인터커넥터(PIC) 사이의 이격된 공간으로 노출되는 후면 모듈 기판(BS)의 전면에는 앞선 도 1에서 전술했던 절연층(IL)이 형성될 수 있다. 그러나, 이와 같은 절연층(IL)은 생략될 수도 있다.
이와 같은 후면 모듈 기판(BS)에 도 4와 같이 서로 이격된 복수 개의 인터커넥터(PIC)가 패터닝되어 구비된 상태에서 AC 영역에 복수 개의 태양 전지 각각이 배치될 수 있다.
이와 같은 경우, 인터커넥터(PIC)와 각각의 태양 전지에 구비된 제1, 2 전극(C141, C142) 사이의 연결 관계는 다음과 같을 수 있다.
도 5 및 도 6은 도 4에 도시된 인터커넥터(PIC)의 패턴에 도 2 및 3에서 일례로 설명한 태양 전지가 연결되는 연결 관계를 설명하기 위한 도이다.
여기서, 도 5는 후면 모듈 기판(BS)의 전면에 복수의 셀이 배치된 상태의 평면도이고, 도 6은 도 5에서 6-6라인에 따른 단면도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 도 4에서 설명한 후면 모듈 기판(BS)의 전면 위에 복수 개의 태양 전지(CE)가 배치될 수 있다.
이때, 복수 개의 태양 전지(CE) 각각은 제1, 2 전극(C141, C142)의 길이 방향이 인터커넥터(PIC)의 제1, 2 접속부(ICC1, ICC2)의 길이 방향과 일치하고, 복수의 제1, 2 전극(C141, C142)이 복수의 제1, 2 접속부(ICC1, ICC2) 각각과 중첩되도록 얼라인된 상태에서 배치될 수 있다.
이에 따라, 각 인터커넥터(PIC)는 서로 인접한 태양 전지(CE)를 서로 직렬로 연결할 수 있다.
예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 서로 인접한 태양 전지 중 어느 한 태양 전지를 제1 태양 전지(CE1), 나머지 한 태양 전지를 제2 태양 전지(CE2)라고 명명할 때에, 각 인터커넥터(PIC)의 제1 접속부(ICC1)는 제1 태양 전지(CE1)의 제1 전극(C141)과 접속되고, 제2 접속부(ICC2)는 제2 태양 전지(CE2)의 제2 전극(C142)과 접속될 수 있다.
이에 따라, 각 인터커넥터(PIC)를 통하여 제1 태양 전지(CE1)의 제1 전극(C141)은 제2 태양 전지(CE2)의 제2 전극(C142)과 직렬로 연결될 수 있다.
따라서, 이때, 어느 한 태양 전지의 제1 전극(C141)에 접속되는 인터커넥터(PIC)와 동일한 태양 전지의 제2 전극(C142)에 접속되는 인터커넥터(PIC)는 서로 다른 것일 수 있다.
제2 태양 전지(CE2)를 일례로 설명하면, 제2 태양 전지(CE2)에서 제1 전극(C141)에는 제1 인터커넥터(PIC1)가 접속될 수 있고, 제2 태양 전지(CE)에서 제2 전극(C142)에는 제2 인터커넥터(PIC2)가 접속될 수 있다.
이때, 인터커넥터(PIC)와 태양 전지(CE)가 연결된 단면의 구조를 보면 다음의 도 6과 같다.
도 6에 도시된 바와 같이, 태양 전지(CE)의 제1 전극(C141)에는 제1 인터커넥터(PIC1)가 접속되고, 제2 전극(C142)에는 제2 인터커넥터(PIC2)가 접속될 수 있다.
이때, 태양 전지(CE)의 제1, 2 전극(C141, C142)과 제1, 2 인터커넥터(PIC1, PIC2)는 도전성 재질의 접착제(ECA)를 통하여 서로 접속될 수 있다.
이와 같은 도전성 재질의 접착제(ECA)는 일례로, 솔더 패이스트(solder paste), 도전성 패이스트(conductive paste) 또는 도전성 필름(conductiove film)이 이용될 수 있다.
아울러, 앞선 도 1 및 도 4에서 전술했던 바와 같이, 각 인터커넥터(PIC1, PIC2) 사이의 이격된 공간에는 절연층(IL)이 형성될 수 있으며, 이와 같은 절연층(IL)은 후면 모듈 기판(BS)의 전면에 복수 개의 태양 전지(CE)가 접속될 때에, 제1, 2 전극(C141, C142) 사이의 이격된 공간으로 노출되는 반도체 기판(110)의 후면에까지 채워질 수 있다.
따라서, 절연층(IL)은 후면 모듈 기판(BS)에서 각 인터커넥터(PIC1, PIC2) 사이의 이격된 공간뿐만 아니라, 반도체 기판(110)에서 제1, 2 전극(C141, C142) 사이의 이격된 공간에도 형성될 수 있다.
지금까지는 본 발명에 따른 태양 전지(CE) 모듈의 일례에 대해서만 설명하였으나, 이하에서는 이와 같은 태양 전지(CE) 모듈을 형성하는 방법의 일례에 대해서 설명한다.
도 7a 내지 도 7c는 도 1에 도시된 태양 전지(CE) 모듈의 제조 방법 일례에 대해 설명하기 위한 도이다.
먼저, 도 7a에 도시된 바와 같이, 복수 개의 인터커넥터(PIC) 패턴이 구비되는 후면 모듈 기판(BS)을 준비한다.
이와 같이 후면 모듈 기판(BS)의 전면에 구비되는 복수 개의 인터커넥터(PIC) 패턴은 일례로 도 4에 도시된 바와 같을 수 있다.
여기서, 후면 모듈 기판(BS)의 전면에 인터커넥터(PIC) 패턴을 형성하는 방법은 어떠한 방법을 사용해도 무방하다. 일례로, 프린팅 방법이 이용될 수도 있다.
이와 같이, 복수 개의 인터커넥터(PIC) 패턴이 구비된 후면 모듈 기판(BS) 위에 도전성 재질의 접착제(ECA)가 도포될 수 있다. 이와 같은 접착제(ECA)는 앞선 도 6에서 설명한 바와 같다.
이후, 복수 개의 인터커넥터(PIC) 패턴이 구비된 후면 모듈 기판(BS) 위에 도 7b에 도시된 바와 같이, 복수 개의 태양 전지(CE)를 얼라인하여 배치될 수 있다.
여기서, 복수 개의 태양 전지(CE)를 얼라인하여 배치한 형태는 도 5에 도시된 바와 같을 수 있다.
이와 같이, 복수 개의 태양 전지(CE)가 후면 모듈 기판(BS) 위에 배치된 상태에서 후면 모듈 기판(BS)의 후면을 열처리 하여 각 인터커넥터(PIC)와 복수 개의 태양 전지(CE)에 구비된 제1, 2 전극(C141, C142)이 접착제(ECA)를 통하여 접속되도록 할 수 있다.
이때의 열처리 온도는 일례로, 대략 120℃ ~ 180℃ 사이일 수 있다. 이와 같은 열처리 공정에 의해 접착제(ECA)는 경화되어, 제1, 2 전극(C141, C142) 각각이 각각의 인터커넥터(PIC)에 접속되어 고정될 수 있다.
이와 같은 열처리 공정 중에 금속 재질을 포함하는 인터커넥터(PIC)와 태양 전지(CE)에 포함되는 반도체 기판(110) 사이의 열팽창 계수 차이로 인하여 냉각 과정 중에 태양 전지(CE)가 밴딩될 수 있다.
그러나, 본 발명과 같이, 후면 모듈 기판(BS)에 상대적으로 열팽창 계수가 작은 유리 계열의 물질 또는 세라믹 계열의 물질을 함유하도록 하면, 상대적으로 열팽창 계수가 큰 인터커넥터(PIC)를 사이에 두고, 상대적으로 열팽창 계수가 작은 반도체 기판(110)과 후면 모듈 기판(BS)이 위치하므로, 반도체 기판(110)의 밴딩을 크게 줄일 수 있다.
다음, 도 7c에 도시된 바와 같이, 전면 모듈 기판(FG) 위에 봉지재(EC)를 도포한 상태에서, 각 태양 전지(CE)가 고정된 후면 모듈 기판(BS)을 뒤집어 복수의 태양 전지(CE)의 전면이 전면 모듈 기판(FG)을 향하도록 화살표 방향으로 배치할 수 있다.
이와 같이 배치된 상태에서, 라미네이션 공정을 통하여 전면 모듈 기판(FG), 복수의 태양 전지(CE) 및 후면 모듈 기판(BS)이 일체화될 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 태양 전지(CE) 모듈은 인터커넥터(PIC)가 미리 패터닝된 후면 모듈 기판(BS)을 사용함으로써, 인터커넥터(PIC)와 후면 모듈 기판(BS)에 별도의 봉지재(EC)를 사용하지 않을 수 있어 제조 비용을 보다 절감할 수 있고, 태양 전지(CE) 모듈의 제조 공정을 보다 단순화할 수 있다.
아울러, 후면 모듈 기판(BS)에 유리 계열의 물질이나 세라믹 계열의 물질이 포함되도록 함으로써, 태양 전지(CE)를 후면 모듈 기판(BS) 위에 형성된 인터커넥터(PIC)에 접속할 때에, 얼라인이 틀어지는 것을 최소화할 수 있다.
지금까지는, 본 발명에 따른 태양 전지 모듈에서 후면 모듈 기판(BS) 상에 인터커넥터(PIC)가 패터닝되어 형성되고, 이와 같은 인터커넥터(PIC)는 바디부(ICB)와 복수 개의 제1, 2 접속부(ICC1, ICC2)를 구비한 경우를 일례로 설명하였지만, 후면 모듈 기판(BS) 상에 형성되는 인터커넥터의 구조는 이와 다르게 형성되는 것도 가능하다. 이에 대해 설명하면 다음과 같다.
도 8은 본 발명에 따른 태양 전지 모듈에서 인터커넥터의 다른 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 태양 전지 모듈에서 후면 모듈 기판(BS) 위에 직접 형성되는 인터커넥터(WIC)는 앞선 도 4 및 도 5에서 설명한 바와 다르게 바디부(ICB)를 구비하지 않을 수 있다.
즉, 이와 같은 인터커넥터(WIC)는 도 8에 도시된 바와 같이, 후면 모듈 기판(BS) 위에 복수 개의 도전성 와이어(wire)가 제1 방향(x)으로 길게 배치되어 형성될 수 있다.
이와 같은 복수 개의 도전성 와이어로 형성된 인터커넥터(WIC)는 도 8에 도시된 바와 같이, 서로 인접한 태양 전지(일례로, CE1, CE2)의 제1 전극(C141)과 제2 전극(C142)를 서로 전기적으로 연결시킬 수 있다.
따라서, 복수 개의 도전성 와이어로 형성된 인터커넥터(WIC)는 앞선 도 4 및 도 5에서 설명한 바와 다르게 바디부(ICB)를 구비하지 않을 수 있다.
이와 같이 복수 개의 도전성 와이어로 형성된 인터커넥터(WIC)는 복수 개의 도전성 와이어를 후면 모듈 기판(BS) 상에 직접 배치하여 형성될 수 있다.
이후, 복수 개의 태양 전지를 후면 모듈 기판(BS) 상에 배치된 인터커넥터(WIC)에 얼라인하여 도전성 인터커넥터 접착제로 접속하여 태양 전지 모듈을 형성시킬 수 있다.
이때, 도 8에 도시된 바와 같이, 각 태양 전지의 제1, 2 전극(C141, C142)의 길이 방향이 인터커넥터(WIC)의 길이 방향과 동일한 제1 방향(x)이 되도록 배치될 수 있다. 이때, 서로 인접한 태양 전지의 제1 전극(C141)과 제2 전극(C142)는 동일 선상에 위치할 수 있다.
그러나, 태양 전지의 배치 형태는 도 8과 다르게, 각 태양 전지(CE1, CE2, CE3)의 제1, 2 전극(C141, C142)의 길이 방향이 제2 방향(y)이 되도록 각 태양 전지(CE1, CE2, CE3)가 배치되는 것도 가능하다.
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 (11)

  1. 전면 모듈 기판;
    상기 전면 모듈 기판과 마주보도록 배치되는 후면 모듈 기판; 및
    상기 전면 모듈 기판과 상기 후면 모듈 기판 사이에 배치되는 복수의 태양 전지;를 포함하고,
    상기 후면 모듈 기판에는 상기 복수의 태양 전지를 서로 전기적으로 직렬 연결하는 인터커넥터가 구비되어 있는 태양 전지 모듈.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 후면 모듈 기판은 상기 태양 전지 모듈의 가장 바깥쪽 후면에 위치하는 태양 전지 모듈.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 태양 전지 모듈은 상기 전면 모듈 기판과 상기 후면 모듈 기판 사이에 봉지재;를 더 포함하고,
    상기 봉지재는 상기 전면 모듈 기판과 상기 복수의 태양 전지 사이에 배치되고, 상기 후면 모듈 기판과 상기 인터커넥터 사이에는 배치되지 않는 태양 전지 모듈.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 인터커넥터는 상기 후면 모듈 기판에 직접 패터닝된 태양 전지 모듈.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 후면 모듈 기판에서 상기 인터커넥터가 패터닝되지 않은 영역에는 절연층이 구비되는 태양 전지 모듈.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 후면 모듈 기판은 폴리머 계열의 물질, 유리 계열의 물질 및 세라믹 계열의 물질 중 적어도 어느 하나를 포함하는 태양 전지 모듈.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 후면 모듈 기판은 유리 기판인 태양 전지 모듈.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 후면 모듈 기판은 유연성을 가지는 태양 전지 모듈.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 후면 모듈 기판의 최대 두께는 5mm 이내인 태양 전지 모듈.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 태양 전지는 서로 바로 인접하는 제1 태양 전지와 제2 태양 전지를 포함하고,
    상기 제1, 2 태양 전지 각각은
    p-n 접합이 형성된 반도체 기판; 및
    상기 반도체 기판의 후면에 서로 이격되어 배치되는 복수의 제1, 2 전극;을 포함하는 태양 전지 모듈.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 인터커넥터의 패턴 형태는
    상기 제1 태양 전지의 제1 전극과 상기 제2 태양 전지의 제2 전극을 서로 전기적으로 연결하는 형태를 가지는 태양 전지 모듈.
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