KR20150100140A - 태양 전지와 그 제조 방법 및 태양 전지 모듈 - Google Patents

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KR20150100140A
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Abstract

본 발명은 태양 전지와 그 제조 방법 및 태양 전지 모듈에 관한 것이다.
본 발명의 일례에 따른 태양 전지는 후면에 서로 이격된 복수의 제1 전극과 복수의 제2 전극을 구비하는 반도체 기판; 및 복수의 제1 전극에 접속되는 제1 보조 전극 및 복수의 제2 전극에 접속되는 제2 보조 전극을 전면에 구비하는 절연성 부재;를 포함하고, 반도체 기판의 후면에서 제1, 2 보조 전극이 위치하지 않은 부분에는 절연성 부재가 구비되지 않는다.
아울러, 이와 같은 태양 전지의 제조 방법의 일례는 반도체 기판의 후면에 절연성 부재를 접속하는 접속 단계; 및 반도체 기판의 후면에 접속된 절연성 부재 중에서 제1, 2 보조 전극과 중첩되지 않은 부분을 제거하는 제거 단계;를 포함한다.
아울러, 이와 같은 태양 전지가 적용되는 태양 전지 모듈의 일례는 전면 투명 기판; 후면 기판; 및 반도체 기판 및 절연성 부재를 포함하는 태양 전지를 포함하고, 반도체 기판의 후면에서 제1, 2 보조 전극이 위치하지 않은 부분에는 절연성 부재가 구비되지 않는다.

Description

태양 전지와 그 제조 방법 및 태양 전지 모듈{SOLAR CELL AND MANUFACTURING METHOD THEREOF AND SOLAR CELL MODULE}
본 발명은 태양 전지와 그 제조 방법 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.
이와 같이 반도체 기판을 사용하는 태양 전지는 구조에 따라 컨벤셔널 타입, 후면 컨텍 타입 등 다양한 종류로 나눌 수 있다.
컨벤셔널 타입은 에미터부가 기판의 전면에 위치하고, 에미터부에 연결된 전극이 기판의 전면에, 기판에 연결되는 전극이 기판의 후면에 위치하며, 후면 컨텍 타입은 에미터부가 기판의 후면에 위치하며, 전극이 모두 기판의 후면에 위치한다.
본 발명은 태양 전지와 그 제조 방법 및 태양 전지 모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일례에 따른 태양 전지는 후면에 서로 이격된 복수의 제1 전극과 복수의 제2 전극을 구비하는 반도체 기판; 및 복수의 제1 전극에 접속되는 제1 보조 전극 및 복수의 제2 전극에 접속되는 제2 보조 전극을 전면에 구비하는 절연성 부재;를 포함하고, 반도체 기판의 후면에서 제1, 2 보조 전극이 위치하지 않은 부분에는 절연성 부재가 구비되지 않는다.
여기서, 절연성 부재는 제1 보조 전극에 중첩되는 제1 절연성 부재와 제2 보조 전극에 중첩되는 제2 절연성 부재를 포함하고, 제1 절연성 부재는 제2 절연성 부재와 공간적으로 이격되어 있을 수 있으며, 아울러, 제1, 2 절연성 부재 사이의 이격된 공간으로 반도체 기판의 후면이 노출될 수 있다.
여기서, 제1 보조 전극은 복수의 제1 전극과 접속되며, 제1 방향으로 뻗어 있는 복수 개의 제1 접속부와 복수 개의 제1 접속부의 끝단에 연결되며, 제2 방향으로 뻗어 있는 제1 패드부를 포함하고, 제2 보조 전극은 복수의 제2 전극과 접속되며, 제1 방향으로 뻗어 있는 복수 개의 제2 접속부와 복수 개의 제2 접속부의 끝단에 연결되며, 제2 방향으로 뻗어 있는 제2 패드부를 포함할 수 있다.
이때, 제1, 2 절연성 부재는 제1, 2 접속부 및 제1, 2 패드부와 중첩되는 부분에 형성되고, 제1, 2 접속부 및 제1, 2 패드부와 중첩되지 않는 부분에는 형성되지 않을 수 있다.
아울러, 이와 같은 태양 전지의 제조 방법의 일례는 서로 이격된 복수의 제1 전극과 복수의 제2 전극을 구비하는 반도체 기판의 후면에 서로 이격된 제1 보조 전극과 제2 보조 전극을 함께 구비하는 절연성 부재를 접속하여, 복수의 제1 전극과 제1 보조 전극을 접속하고, 복수의 제2 전극과 제2 보조 전극을 접속하는 접속 단계; 및 반도체 기판의 후면에 접속된 절연성 부재 중에서 제1, 2 보조 전극과 중첩되지 않은 부분을 제거하는 제거 단계;를 포함한다.
여기서, 제거 단계는 레이저를 이용하여 수행될 수 있고, 제거 단계에 의해 절연성 부재는 제1 보조 전극에 중첩되는 제1 절연성 부재와 제2 보조 전극에 중첩되는 제2 절연성 부재로 나누어져, 제1 절연성 부재는 제2 절연성 부재와 공간적으로 이격될 수 있다.
아울러, 이와 같은 태양 전지가 적용되는 태양 전지 모듈의 일례는 전면 투명 기판; 전면 투명 기판과 마주보도록 배치되는 후면 기판; 및 전면 투명 기판과 후면 기판 사이에 배치되며, 후면에 서로 이격된 복수의 제1 전극과 복수의 제2 전극을 구비하는 반도체 기판 및 복수의 제1 전극에 접속되는 제1 보조 전극 및 복수의 제2 전극에 접속되는 제2 보조 전극을 전면에 구비하는 절연성 부재를 포함하는 태양 전지를 포함하고, 반도체 기판의 후면에서 제1, 2 보조 전극이 위치하지 않은 부분에는 절연성 부재가 구비되지 않는다.
여기서, 제1, 2 보조 전극은 바로 이웃한 태양 전지의 다른 극성의 전극에 연결되는 전극 와이어 형태일 수 있다.
아울러, 태양 전지 모듈은 이웃한 태양 전지의 반도체 기판 사이에 형성되는 별도의 금속성 인터커넥터를 더 포함하고, 제1, 2 보조 전극 각각은 별도의 금속성 인터커넥터에 연결될 수 있다.
여기서, 절연성 부재는 제1 보조 전극에 중첩되는 제1 절연성 부재와 제2 보조 전극에 중첩되는 제2 절연성 부재를 포함하고, 제1 절연성 부재는 제2 절연성 부재와 공간적으로 이격될 수 있다.
따라서, 제1, 2 절연성 부재 사이에는 반도체 기판의 후면이 노출될 수 있다.
그래서, 태양 전지 모듈이 태양 전지와 전면 투명 기판 사이에 배치되는 제1 봉지재; 및 태양 전지와 후면 기판 사이에 배치되는 제2 봉지재;를 더 포함하는 경우, 제2 봉지재는 태양 전지의 반도체 기판의 후면 중에서 제1 절연성 부재와 제2 절연성 부재 사이의 이격된 공간에 충진될 수 있다.
본 발명에 따른 태양 전지는 반도체 기판의 후면에서 제1, 2 보조 전극이 위치하지 않은 부분에 절연성 부재가 형성되지 않도록 하여, 제1, 2 보조 전극 사이의 단락을 원천적으로 방지할 수 있다.
도 1 내지 도 3c는 본 발명에 따른 태양 전지의 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 4 내지 도 8은 도 1 내지 도 3c에 도시된 태양 전지의 제조 방법의 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 9는 도 1 내지 도 3c에 도시된 태양 전지를 이용한 태양 전지 모듈의 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 일면일 수 있으며, 후면이라 함은 직사광이 입사되지 않거나, 직사광이 아닌 반사광이 입사될 수 있는 태양 전지의 반대면일 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명에 따른 태양 전지에 대해 설명한다.
도 1 내지 도 3c는 본 발명에 따른 태양 전지의 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 1은 본 발명의 일례에 따른 태양 전지의 일부 사시도의 일례이고, 도 2는 본 발명의 일례에 따른 태양 전지의 후면 전체 모습이고, 도 3a는 도 2에서 3a-3a 라인에 따른 단면이고, 도 3b는 도 2에서 3b-3b 라인에 따른 단면이고, 도 3c는 도 2에서 3c-3c 라인에 따른 단면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 태양 전지의 일례는 반도체 기판(110), 에미터부(121), 후면 전계부(back surface field;BSF, 172), 복수의 제1 전극(C141), 복수의 제2 전극(C142), 제1 보조 전극(P141) 및 제2 보조 전극(P142) 및 절연성 부재(200)를 포함할 수 있다.
여기서, 비록 도시되지는 않았지만, 빛이 입사되는 반도체 기판(110)의 전면에는 반사 방지막(미도시)을 더 구비하는 것도 가능하다.
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 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 타입, 일례로 n형 타입의 불순물이 포함될 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 1에 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 반도체 기판(110)의 후면에 위치하며, 도 1에 도시된 바와 같이, 에미터부(121)와 각각 물리적 및 전기적으로 연결되어 에미터부(121)를 따라서 서로 이격되어 연장된다. 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)도 복수의 제1 전극(C141)과 이격되어 반도체 기판(110)의 후면에 위치하며, 후면 전계부(172)를 통하여 반도체 기판(110)과 각각 물리적 및 전기적으로 연결되어 복수의 후면 전계부(172)를 따라서 연장된다.
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 반도체 기판(110)의 후면에 위치하며, 복수의 제1 전극(C141)에 접속된다. 이와 같은 제1 보조 전극(P141)은 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 접속부(PC141)와 제1 패드부(PP141)를 포함할 수 있다.
구체적으로 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 접속부(PC141)는 복수 개로 형성되어 각각이 복수의 제1 전극(C141)과 연결되며, 제1 방향(x)으로 길게 형성될 수 있다.
아울러, 제1 패드부(PP141)는 도 2에 도시된 바와 같이, 일단이 제1 접속부(PC141)의 끝단에 연결되어 제2 방향(y)으로 길게 형성되며, 타단이 인터커넥터(미도시)와 접속될 수 있다.
제2 보조 전극(P142)은 반도체 기판(110)의 후면에 제1 보조 전극(P141)과 이격되어 형성되며, 도 2에 도시된 바와 같이, 제2 접속부(PC142)와 제2 패드부(PP142)를 포함할 수 있다.
여기서, 제2 접속부(PC142)는 복수 개로 형성되어 각각이 복수의 제2 전극(C142)과 연결되며, 제1 방향(x)으로 길게 형성될 수 있다.
또한, 제2 패드부(PP142)는 도 2에 도시된 바와 같이, 일단이 제2 접속부(PC142)의 끝단에 연결되어 제2 방향(y)으로 길게 형성되며, 타단이 인터커넥터(미도시)와 접속될 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 2에 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 제2 영역(PP141-S2, PP142-S2)을 포함할 수 있다.
이와 같이, 인터커넥터(미도시)와 연결될 수 있는 공간을 확보하기 위하여 마련된 제1 패드부(PP141)의 제2 영역(PP141-S2) 및 제2 패드부(PP142)의 제2 영역(PP142-S2)에 인터커넥터(미도시)가 연결될 수 있다.
본 발명에 따른 제1 패드부(PP141)와 제2 패드부(PP142) 각각은 제2 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, 도 1에 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 접착제(ECA)의 재질은 전도성 물질이면, 특별한 제한이 없으나, 상대적으로 낮은 온도인 140℃ ~ 180℃에서 녹는점이 형성되는 도전성 물질이 더 바람직하다. 그러나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 녹는점은 달라질 수도 있다.
일례로, 전극 접착제(ECA)는 솔더 페이스트 또는 도전성 금속 입자가 절연성 수지 내에 포함되는 도전성 페이스트(conductive paste)나 도전성 접착 필름(conductive adhesive film)이 등이 이용될 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 높은 것이 바람직할 수 있으며, 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 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 접속되어 하나의 개별 소자로 형성될 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 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 접속 단계를 보다 용이하게 도와줄 수 있다.
따라서, 이와 같은 절연성 부재(200)는 접속 단계에 의해 제1, 2 전극(C141, C142)에 제1, 2 보조 전극(P141, P142)이 각각 접속된 이후, 일부분이 제거될 수 있다.
구체적으로 본 발명에 따른 절연성 부재(200)는 도 1에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(110)의 후면에서 제1, 2 보조 전극(P141, P142)이 위치하지 않은 부분에는 구비되지 않을 수 있다.
즉, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 절연성 부재(200)는 제1 보조 전극(P141)에 중첩되는 제1 절연성 부재(200A)와 제2 보조 전극(P142)에 중첩되는 제2 절연성 부재(200B)를 포함할 수 있고, 제1 절연성 부재(200A)는 제2 절연성 부재(200B)와 공간적으로 이격될 수 있다.
따라서, 제1, 2 절연성 부재(200A, 200B)는 제1, 2 접속부(PC141, PC142) 및 제1, 2 패드부(PP141, PP142)와 중첩되는 부분에 형성될 수 있으며, 아울러, 제1, 2 접속부(PC141, PC142) 및 제1, 2 패드부(PP141, PP142)와 중첩되지 않는 부분에는 형성되지 않을 수 있다.
따라서, 제1, 2 절연성 부재(200A, 200B) 사이의 이격된 공간으로 반도체 기판(110)의 후면이 노출될 수 있다.
따라서, 도 2에서, 제2 방향(y)과 나란한 3a-3a 라인에 따른 단면을 보면 도 3a에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(110)의 후면에 형성된 제1 전극(C141)과 제1 절연성 부재(200A)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 제2 절연성 부재(200B)의 전면에 형성된 제2 접속부(PC142)도 서로 중첩되며, 전극 접착제(ECA)에 의해 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
여기서, 제1 전극(C141)과 제2 전극(C142) 사이는 서로 이격될 수 있고, 제1 접속부(PC141)와 제2 접속부(PC142) 사이도 서로 이격될 수 있다.
따라서, 제1, 2 절연성 부재(200A, 200B) 사이의 이격된 공간으로 반도체 기판(110)의 후면이 노출될 수 있다.
아울러, 도 2에서 제1 방향(x)과 나란한 제1 보조 전극(P141)의 단면을 보면, 도 3b에 도시된 바와 같이, 제1 접속부(PC141)와 제2 패드부(PP142)는 서로 이격될 수 있고, 아울러, 제1 접속부(PC141)의 후면 위에 형성된 제1 절연성 부재(200A)와 제2 패드부(PP142)의 후면 위에 형성된 제2 절연성 부재(200B)도 서로 이격될 수 있다.
또한, 도 2에서 제1 방향(x)과 나란한 제2 보조 전극(P142)의 단면을 보면, 도 3b에 도시된 바와 같이, 제2 접속부(PC142)와 제1 패드부(PP141)도 서로 이격될 수 있고, 아울러, 제1 패드부(PP141)의 후면 위에 형성된 제1 절연성 부재(200A)와 제2 접속부(PC142)의 후면 위에 형성된 제2 절연성 부재(200B)도 서로 이격될 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 태양 전지는 반도체 기판(110)의 후면에서 제1, 2 보조 전극(P141, P142)이 위치하지 않은 부분에 절연성 부재(200)가 형성되지 않도록 하여, 제1, 2 보조 전극(P141, P142) 사이의 단락을 원천적으로 방지할 수 있다.
아울러, 태양 전지가 태양 전지 모듈에 적용되는 경우, 태양 전지 모듈의 동작 중에 발생되는 열로 인하여, 상대적으로 열팽창 계수가 큰 절연성 부재(200)가 열수축 또는 팽창을 일으켜 태양 전지의 변형이 발생할 수 있으나, 본 발명에 따른 태양 전지는 절연성 부재(200)의 형성 영역을 최소화함으로써, 절연성 부재(200)의 열수축 및 팽창 길이를 보다 완화하여, 태양 전지 모듈의 장기 신뢰성을 보다 확보할 수 있다.
지금까지는 본 발명에 따른 태양 전지의 구조에 대해서 설명하였으나, 이하에서는 이와 같은 태양 전지를 제조하는 방법에 대해 설명한다.
도 4 내지 도 8은 도 1 내지 도 3c에 도시된 태양 전지의 제조 방법의 일례를 설명하기 위한 도이다.
본 발명에 따른 태양 전지 제조 방법은 서로 이격된 복수의 제1 전극(C141)과 복수의 제2 전극(C142)을 구비하는 반도체 기판(110)의 후면에 서로 이격된 제1 보조 전극(P141)과 제2 보조 전극(P142)을 함께 구비하는 절연성 부재(200)를 접속하는 접속 단계와, 반도체 기판(110)의 후면에 접속된 절연성 부재(200) 중에서 제1, 2 보조 전극(P141, P142)과 중첩되지 않은 부분을 제거하는 제거 단계를 포함할 수 있다.
구체적으로, 반도체 기판(110)의 후면에 절연성 부재(200)를 접속하기 위하여, 먼저, 후면에 제1, 2 전극(C141, C142)이 구비된 반도체 기판(110)에서 각각의 제1, 2 전극(C141, C142) 위에 전극 접착제(ECA)를 형성하기 위한 페이스트(ECAP)를 도포할 수 있다(S1).
여기서, 전극 접착제(ECA)를 형성하기 위한 페이스트(ECAP)는 솔더 페이스트 또는 도전성 도전성 페이스트(conductive paste)나 도전성 접착 필름(conductive adhesive film) 중 어느 하나가 이용될 수 있다.
이후, 6a 도시된 바와 같이 제1, 2 보조 전극(P141, P142)이 구비된 절연성 부재(200)를 반도체 기판(110)의 후면에 도 6b에 도시된 바와 같이, 얼라인하여 배치할 수 있다(S2).
이때의 절연성 부재(200)는 도 6a에 도시된 바와 같이, 제1, 2 보조 전극(P141, P142)이 위치하는 부분뿐만 제1, 2 보조 전극(P141, P142)이 위치하지 않는 부분까지 형성된 것일 수 있다. 이와 같은 절연성 부재(200)는 전술한 바와 같이, 접속 공정을 보다 용이하게 해주는 역할을 한다. 이때의 제1, 2 보조 전극(P141, P142)의 패턴은 앞서 설명한 바와 동일할 수 있다.
이후, 도 7에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(110)과 절연성 부재(200)를 열처리 하여, 페이스트(ECAP)를 경화시켜 전극 접착제(ECA)를 형성하고, 이에 따라 복수의 제1 전극(C141)과 제1 보조 전극(P141)을 서로 접속시키고, 복수의 제2 전극(C142)과 제2 보조 전극(P142)을 서로 접속시킬 수 있다(S3).
이때의 열처리 공정은 10분에서 20분 사이에서 수행될 수 있으며, 열처리 공정의 온도는 일례로, 140℃ ~ 180℃ 사이일 수 있다.
이와 같이, 반도체 기판(110)과 절연성 부재(200)가 서로 접속된 상태에서, 반도체 기판(110)의 후면에 접속된 절연성 부재(200) 중에서 제1, 2 보조 전극(P141, P142)이 형성되지 않은 부분을 제거할 수 있다(S4).
즉, 도 8에 도시된 바와 같이, 절연성 부재(200) 중에서 제1, 2 보조 전극(P141, P142)이 위치하지 않거나 중첩되지 않은 부분(ANO)이 제거될 수 있다.
이와 같은 제거 단계는 레이저 조사 장치(LBA)를 이용하여, 레이저를 국부적 및 선택적으로 ANO 부분에 조사하여 수행될 수 있다.
이와 같은 제거 단계에 의해 절연성 부재(200)는 앞선 도 1 내지 도 3c에서 설명한 바와 같이, 제1 보조 전극(P141)에 중첩되는 제1 절연성 부재(200A)와 제2 보조 전극(P142)에 중첩되는 제2 절연성 부재(200B)로 나누어질 수 있다.
따라서, 이와 같은 제거 단계에 의해, 제1, 2 절연성 부재(200A, 200B) 사이로 반도체 기판(110)의 후면이 노출될 수 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 태양 전지가 적용되는 태양 전지 모듈의 일례에 대해서 설명한다.
도 9는 도 1 내지 도 3c에 도시된 태양 전지를 이용한 태양 전지 모듈의 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 태양 전지 모듈은 전면 투명 기판(FG), 제1 봉지재(EC1), 복수의 태양 전지(CE), 제2 봉지재(EC2) 및 후면 시트(BS)를 포함할 수 있다.
여기서, 전면 투명 기판(FG)은 복수의 태양 전지(CE)의 전면 위에 위치할 수 있으며, 투과율이 높고 파손을 방지하기 위해 강화 유리 등으로 이루어질 수 있다.
제1 봉지재(EC1)는 전면 투명 기판(FG)과 복수의 태양 전지(CE) 사이에 위치할 수 있으며, 제2 봉지재(EC2)는 복수의 태양 전지(CE)의 후면, 즉 후면 시트(BS)와 복수의 태양 전지(CE) 사이에 위치할 수 있다.
이와 같은 제1 봉지재(EC1) 및 제2 봉지재(EC2)는 습기 침투로 인한 금속의 부식 등을 방지하고 태양 전지 모듈(100)을 충격으로부터 보호하는 재질로 형성될 수 있다.
이러한 제1 봉지재(EC1) 및 제2 봉지재(EC2)는 도 9에 도시된 바와 같이, 복수의 태양 전지(CE)의 전면 및 후면에 각각 배치된 상태에서 라미네이션 공정(lamination process) 시에 복수의 태양 전지(CE)와 일체화될 수 있다.
이러한 제1 봉지재(EC1) 및 제2 봉지재(EC2)는 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA, ethylene vinyl acetate) 등으로 이루어질 수 있다.
아울러, 후면 시트(BS)는 시트 형태로 제2 봉지재(EC2)의 후면에 위치하고, 태양 전지 모듈의 후면으로 습기가 침투하는 것을 방지할 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.
여기서, 복수의 태양 전지(CE) 각각은 앞선 도 1 내지 도 3c에서 설명한 태양 전지(CE)가 적용될 수 있다.
따라서, 태양 전지(CE)는 반도체 기판(110)의 후면에서 제1, 2 보조 전극(P141, P142)이 위치하지 않은 부분에는 절연성 부재(200)가 구비되지 않을 수 있고, 절연성 부재(200)는 제1 보조 전극(P141)에 중첩되는 제1 절연성 부재(200A)와 제2 보조 전극(P142)에 중첩되는 제2 절연성 부재(200B)를 포함할 수 있다.
아울러, 제1 절연성 부재(200A)는 제2 절연성 부재(200B)와 공간적으로 이격될 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 태양 전지 모듈은 전술한 라미네이션 공정에 의해, 도 9에 도시된 바와 같이, 제2 봉지재(EC2)가 태양 전지(CE)의 반도체 기판(110)의 후면 중에서 제1 절연성 부재(200A)와 제2 절연성 부재(200B) 사이의 이격된 공간에까지 충진될 수 있다.
이에 따라, 각 태양 전지(CE)에서 제1, 2 전극(C141, C142) 사이 및 제1, 2 보조 전극(P141, P142) 사이에까지 제2 봉지재(EC2)가 충진되어, 제1, 2 전극(C141, C142) 사이 및 제1, 2 보조 전극(P141, P142) 사이의 절연 기능을 보다 향상시킬 수 있다.
아울러, 도 9에서는 도 1 내지 도 3c에 도시된 태양 전지를 이용한 태양 전지 모듈의 일례에 대해서만 설명하였다.
아울러, 도 1 내지 도 3c에서 설명된 태양 전지는 제1, 2 보조 전극(P141, P142)이 이웃한 태양 전지의 반도체 기판 사이에 형성되는 별도의 금속성 인터커넥터(미도시)에 연결되는 것으로 기재되어 있었다.
본 발명에 따른 태양 전지 모듈은 반드시 이와 같은 도 1 내지 도 3c에 도시된 태양 전지만 적용되는 것이 아니고, 이 외에도, 제1, 2 보조 전극(P141, P142)이 이웃한 태양 전지의 다른 극성의 전극에 연결되는 전극 와이어 형태인 경우에도 적용될 수 있다.
즉, 어느 한 태양 전지의 제1 전극(C141)에 제1 보조 전극(P141)이 접속된 경우, 제1 보조 전극(P141)은 이웃한 태양 전지의 제2 전극(C142)에 전기적으로 연결될 수 있다.
아울러, 어느 한 태양 전지의 제2 전극(C142)에 제2 보조 전극(P142)이 접속된 경우, 제2 보조 전극(P142)은 이웃한 태양 전지의 제1 전극(C141)에 전기적으로 연결될 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 (16)

  1. 후면에 서로 이격된 복수의 제1 전극과 복수의 제2 전극을 구비하는 반도체 기판; 및
    상기 복수의 제1 전극에 접속되는 제1 보조 전극 및 상기 복수의 제2 전극에 접속되는 제2 보조 전극을 전면에 구비하는 절연성 부재;를 포함하고,
    상기 반도체 기판의 후면에서 상기 제1, 2 보조 전극이 위치하지 않은 부분에는 상기 절연성 부재가 구비되지 않는 태양 전지.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 절연성 부재는
    상기 제1 보조 전극에 중첩되는 제1 절연성 부재와 상기 제2 보조 전극에 중첩되는 제2 절연성 부재를 포함하고,
    상기 제1 절연성 부재는 상기 제2 절연성 부재와 공간적으로 이격되어 있는 태양 전지.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제1, 2 절연성 부재 사이의 이격된 공간으로 상기 반도체 기판의 후면이 노출되는 태양 전지.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 보조 전극은
    상기 복수의 제1 전극과 접속되며, 상기 제1 방향으로 뻗어 있는 복수 개의 제1 접속부와
    상기 복수 개의 제1 접속부의 끝단에 연결되며, 상기 제2 방향으로 뻗어 있는 제1 패드부를 포함하고,
    상기 제2 보조 전극은
    상기 복수의 제2 전극과 접속되며, 상기 제1 방향으로 뻗어 있는 복수 개의 제2 접속부와
    상기 복수 개의 제2 접속부의 끝단에 연결되며, 상기 제2 방향으로 뻗어 있는 제2 패드부를 포함하는 태양 전지.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 제1, 2 절연성 부재는 상기 제1, 2 접속부 및 상기 제1, 2 패드부와 중첩되는 부분에 형성되는 태양 전지.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 제1 절연성 부재 또는 상기 제2 절연성 부재는 상기 제1, 2 접속부 및 상기 제1, 2 패드부와 중첩되지 않는 부분에는 형성되지 않는 태양 전지.
  7. 서로 이격된 복수의 제1 전극과 복수의 제2 전극을 구비하는 반도체 기판의 후면에 서로 이격된 제1 보조 전극과 제2 보조 전극을 함께 구비하는 절연성 부재를 접속하여, 상기 복수의 제1 전극과 상기 제1 보조 전극을 접속하고, 상기 복수의 제2 전극과 상기 제2 보조 전극을 접속하는 접속 단계; 및
    상기 반도체 기판의 후면에 접속된 상기 절연성 부재 중에서 상기 제1, 2 보조 전극과 중첩되지 않은 부분을 제거하는 제거 단계;를 포함하는 태양 전지 제조 방법.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 제거 단계는 레이저를 이용하여 수행되는 태양 전지 제조 방법.
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 제거 단계에 의해 상기 절연성 부재는 상기 제1 보조 전극에 중첩되는 제1 절연성 부재와 상기 제2 보조 전극에 중첩되는 제2 절연성 부재로 나누어지는 태양 전지 제조 방법.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 제1 절연성 부재는 상기 제2 절연성 부재와 공간적으로 이격되는 태양 전지 제조 방법.
  11. 전면 투명 기판;
    상기 전면 투명 기판과 마주보도록 배치되는 후면 기판; 및
    상기 전면 투명 기판과 상기 후면 기판 사이에 배치되며, 후면에 서로 이격된 복수의 제1 전극과 복수의 제2 전극을 구비하는 반도체 기판 및 상기 복수의 제1 전극에 접속되는 제1 보조 전극 및 상기 복수의 제2 전극에 접속되는 제2 보조 전극을 전면에 구비하는 절연성 부재를 포함하는 태양 전지를 포함하고,
    상기 반도체 기판의 후면에서 상기 제1, 2 보조 전극이 위치하지 않은 부분에는 상기 절연성 부재가 구비되지 않는 태양 전지 모듈.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 제1, 2 보조 전극은 바로 이웃한 태양 전지의 다른 극성의 전극에 연결되는 전극 와이어 형태인 태양 전지 모듈.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 태양 전지 모듈은
    상기 이웃한 태양 전지의 반도체 기판 사이에 형성되는 별도의 금속성 인터커넥터를 더 포함하고,
    상기 제1, 2 보조 전극 각각은 상기 별도의 금속성 인터커넥터에 연결되는 태양 전지 모듈.
  14. 제11 항에 있어서,
    상기 절연성 부재는
    상기 제1 보조 전극에 중첩되는 제1 절연성 부재와 상기 제2 보조 전극에 중첩되는 제2 절연성 부재를 포함하고,
    상기 제1 절연성 부재는 상기 제2 절연성 부재와 공간적으로 이격되어 있는 태양 전지 모듈.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 제1, 2 절연성 부재 사이에는 상기 반도체 기판의 후면이 노출되는 태양 전지 모듈.
  16. 제14 항에 있어서,
    상기 태양 전지 모듈은
    상기 태양 전지와 상기 전면 투명 기판 사이에 배치되는 제1 봉지재; 및
    상기 태양 전지와 상기 후면 기판 사이에 배치되는 제2 봉지재;를 더 포함하고,
    상기 제2 봉지재는 상기 태양 전지의 상기 반도체 기판의 후면 중에서 상기 제1 절연성 부재와 상기 제2 절연성 부재 사이의 이격된 공간에 충진되는 태양 전지 모듈.
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