KR20160025413A - 배선 기판 제조 방법 및 태양 전지 모듈의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 배선 기판 제조 방법 및 태양 전지 모듈의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일례에 따른 배선 기판 제조 방법은 절연성 부재의 일면에 접착층을 도포하고, 금속 호일층(metal foil)을 접착시키는 단계; 및 금속 호일층을 패터닝(patterning)하는 단계;를 포함한다.
본 발명의 일례에 따른 태양 전지 모듈의 제조 방법은 반도체 기판의 후면에 구비된 복수의 제1, 2 전극의 후면에 도전성 접착제를 도포하는 단계; 전술한 배선 기판의 절연성 부재를 복수의 제1, 2 전극의 후면에 배치하는 배치 단계; 도전성 접착제를 열처리하여 복수의 제1, 2 도전성 배선과 복수의 제1, 2 전극을 접속시키는 단계; 및 접착층을 선택적으로 식각하여 절연성 부재를 박리하는 박리 단계;를 포함한다.
또한, 본 발명의 다른 일례는 반도체 기판에 구비된 복수의 제1, 2 전극에 도전성 접착제를 도포하는 단계; 금속 호일층을 복수의 제1, 2 전극의 후면에 배치하고 접속시키는 단계; 및 금속 호일층을 선택적으로 식각하여 복수의 제1, 2 도전성 배선을 형성하는 단계;를 포함한다.

Description

배선 기판 제조 방법 및 태양 전지 모듈의 제조 방법{MANUFACTURING METHOD OF PATTERNED WIRE SUBSTRATE AND MANUFACTURING METHOD OF SOLAR CELL MODULE}
본 발명은 배선 기판 제조 방법 및 태양 전지 모듈의 제조 방법에 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.
여기서, 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.
여기서, 후면 컨텍 타입의 태양 전지는 전극이 모두 기판의 후면에 형성되므로, 기판의 후면에 형성된 전극을 인터커넥터나 별도의 도전성 금속을 통해 인접한 태양 전지의 전극에 직렬 연결하여 태양 전지 모듈을 형성할 수 있다.
본 발명은 제조 공정이 보다 용이한 배선 기판 제조 방법 및 태양 전지 모듈의 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일례에 따른 배선 기판 제조 방법은 절연성 부재의 일면에 접착층을 도포하고, 금속 호일층(metal foil)을 접착층에 접착시키는 접착 단계; 및 금속 호일층을 패터닝(patterning)하여 복수의 제1, 2 도전성 배선을 형성하는 패터닝 단계;를 포함한다.
여기서, 패터닝 단계는 금속 호일층을 금속 에칭액으로 선택적 식각하여 복수의 제1, 2 도전성 배선을 형성하거나, 금속 호일층의 일부분을 기계적으로 식각하여 복수의 제1, 2 도전성 배선을 형성할 수 있다.
여기서, 금속 호일층을 금속 에칭액으로 선택적 식각하는 방법은 금속 호일층 위에 식각 방지막을 패터닝하여 형성하는 단계; 및 금속 호일층에서 식각 방지막이 형성된 부분을 제외한 나머지 부분을 금속 에칭액으로 식각시키는 단계;를 포함할 수 있다.
여기서, 금속 에칭액은 금속만 식각시키고, 식각 방지막이나 접착층은 식각시키지 않을 수 있다.
이때, 금속 호일층은 5um ~ 300um 사이의 두께를 가지고, 금속 호일층은 Cu, Al, Ni 또는 Sn 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일례에 따른 태양 전지 모듈의 제조 방법은 반도체 기판의 후면에 복수의 제1 전극과 복수의 제2 전극이 서로 나란하게 형성된 태양 전지에서 복수의 제1, 2 전극의 후면에 도전성 접착제를 도포하는 단계; 전술한 제조 방법에 따라 제조된 배선 기판의 절연성 부재를 도전성 접착제가 도포된 복수의 제1, 2 전극의 후면에 배치하는 배치 단계; 도전성 접착제를 열처리하여 복수의 제1, 2 도전성 배선 각각을 복수의 제1, 2 전극 각각에 접속시키는 단계; 및 접속 단계 이후, 접착층을 선택적으로 식각하여 복수의 제1, 2 도전성 배선으로부터 절연성 부재를 박리하는 박리 단계;를 포함한다.
여기의 박리 단계에서, 접착층에만 선택적으로 반응하는 접착층 에칭액에 의해 접착층이 식각되고, 절연성 부재는 복수의 제1, 2 도전성 배선으로부터 분리될 수 있다.
이때, 접착층은 에폭시 수지 계열이나 실리콘 수지 계열을 포함하고, 접착층에칭액은 KOH 수용액, NaOH 수용액 또는 TMAH(Tetramethyl ammounium hydroxide) 수용액 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
아울러, 접속 단계의 열처리 온도는 80℃ ~ 300℃ 사이일 수 있다.
또한, 배치 단계 이전에, 반도체 기판의 후면에 도전성 접착제가 도포되지 않는 부분에 절연층을 도포하는 절연층 도포 단계;를 더 포함할 수 있다.
아울러, 절연성 부재 배치 단계에서, 복수의 제1, 2 도전성 배선은 길이 방향이 복수의 제1, 2 전극의 길이 방향과 교차하도록 배치되거나, 복수의 제1, 2 도전성 배선은 길이 방향과 복수의 제1, 2 전극의 길이 방향이 서로 동일한 방향으로 중첩하도록 배치될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일례에 따른 태양 전지 모듈의 제조 방법은 반도체 기판의 후면에 구비된 복수의 제1, 2 전극에 도전성 접착제를 도포하는 도전성 접착제 도포 단계; 금속 호일층을 도전성 접착제가 도포된 복수의 제1, 2 전극의 후면에 배치한 후 열처리하여 접속시키는 금속 호일층 접속 단계; 및 금속 호일층을 선택적으로 식각하여 복수의 제1, 2 도전성 배선을 형성하는 배선 형성 단계;를 포함한다.
여기서, 배선 형성 단계는 금속 에칭액을 이용하여 복수의 제1, 2 전극에 접속된 금속 호일층의 일부분을 선택적 식각하여 복수의 제1, 2 도전성 배선을 형성하거나, 복수의 제1, 2 전극에 접속된 금속 호일층의 일부분을 기계적으로 식각하여 복수의 제1, 2 도전성 배선을 형성할 수 있다.
여기서, 금속 호일층의 일부분을 금속 에칭액을 이용하여 선택적 식각하는 방법은 복수의 제1, 2 전극에 접속된 금속 호일층 위에 식각 방지막을 패터닝하여 형성하는 단계; 및 금속 호일층에서 식각 방지막이 형성된 부분을 제외한 나머지 부분을 금속 에칭액으로 선택적 식각하는 단계;를 포함할 수 있다.
또한, 금속 호일층의 일부분을 기계적으로 식각하는 방법은 레이저 빔 조사 장비 또는 드릴 장비 또는 커팅 장비를 이용하여 수행될 수 있다.
이와 같이 본 발명은 금속 호일층을 이용하여 배선 기판이나 태양 전지 모듈의 제조 방법을 보다 단순화할 수 있고, 제조 시간을 보다 단축할 수 있다.
도 1 내지 도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양 전지 모듈을 설명하기 위한 도이다.
도 9 내지 도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양 전지 모듈을 설명하기 위한 도이다.
도 11은 본 발명의 일례에 따른 태양 전지 모듈의 제조 방법 일례를 설명하기 위한 플로우 차트이다.
도 12 내지 도 15는 도 11에 기재된 제조 방법에 따라 앞서 설명한 태양 전지 모듈의 제1 실시예를 제조하는 방법을 설명하기 위한 도이다.
도 16 내지 도 19는 도 11에 기재된 제조 방법에 따라 앞서 설명한 태양 전지 모듈의 제2 실시예를 제조하는 방법을 설명하기 위한 도이다.
도 20 및 도 21은 태양 전지 모듈의 제조 방법에 적용되는 배선 기판(300)을 제조하는 방법의 일례에 대해서 설명하기 위한 도이다.
도 22 및 도 23은 본 발명의 다른 일례에 따른 태양 전지 모듈의 제조 방법을 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 일면일 수 있으며, 후면이라 함은 직사광이 입사되지 않거나, 직사광이 아닌 반사광이 입사될 수 있는 반도체 기판의 반대면일 수 있다.
이하에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 제조 방법에 따라 제조 되는 태양 전지 모듈의 일례에 대해 설명한다.
도 1 내지 도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양 전지 모듈을 설명하기 위한 도이다.
여기서, 도 1은 태양 전지 모듈에 포함되는 복수의 태양 전지가 인터커넥터(IC)에 연결된 모습을 위에서 바라본 모습이고, 도 2는 도 1에서 A영역의 제1 방향(x)에 따른 단면을 도시한 것이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양 전지 모듈은 반도체 기판(110)의 후면에 제1, 2 전극(C141, C142)을 구비한 복수의 태양 전지(C1, C2), 도전성 접착제(CA)를 통해 제1, 2 전극(C141, C142)에 접속되는 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2) 및 인터커넥터(IC)를 포함할 수 있다.
여기서, 제1, 2 태양 전지(C1, C2) 각각은 반도체 기판(110)의 후면에 구비된 제1, 2 전극(C141, C142)에 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2)이 도전성 접착제(CA)를 통해 접속되어 하나의 일체형 개별 소자로 형성될 수 있고, 이와 같은 하나의 일체형 개별 소자로 형성된 제1, 2 태양 전지(C1, C2)는 각각의 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2)에 인터커넥터(IC)가 접속되어 제1 방향(x)으로 직렬 연결될 수 있다.
여기서, 반도체 기판(110)은 입사되는 빛을 전기로 변환하기 위해 p-n 접합이 형성될 수 있으며, 후면에 복수의 제1 전극(C141)과 복수의 제2 전극(C142)이 형성될 수 있다.
아울러, 도 1 및 도 2에 도시된 제1 도전성 배선(EC1)과 제2 도전성 배선(EC2) 각각은 도전성 재질을 포함하여 형성될 수 있으며, 일례로, 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2)은 제1, 2 태양 전지(C1, C2) 각각의 제1, 2 전극(C141, C142)에 접속될 수 있다.
이와 같은 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2)은 5um ~ 300um 사이의 두께로 형성되고, 구리(Cu), 니켈(Ni), 주석(Sn) 및 은(Ag) 중 적어도 하나의 도전성 재질을 포함하여 형성될 수 있다.
아울러, 인터커넥터(IC)는 도전성 금속 재질을 포함하여 제1 태양 전지(C1)와 제2 태양 전지(C2)를 서로 전기적으로 연결시키는 기능을 하며, 일례로, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 인터커넥터(IC)는 제1 태양 전지(C1)에 접속된 제1 도전성 배선(EC1)과 제2 태양 전지(C2)에 접속된 제2 도전성 배선(EC2)에 접속되어 제1 태양 전지(C1)와 제2 태양 전지(C2)를 제1 방향(x)으로 직렬 연결시킬 수 있다.
그러나, 이와 다르게, 인터커넥터(IC)가 제1 태양 전지(C1)에 접속된 제2 도전성 배선(EC2)과 제2 태양 전지(C2)에 접속된 제1 도전성 배선(EC1)에 접속되어 제1 태양 전지(C1)와 제2 태양 전지(C2)를 제1 방향(x)으로 직렬 연결시키는 것도 가능하다.
이때, 인터커넥터(IC)와 제1 도전성 배선(EC1) 사이 및 인터커넥터(IC)와 제2 도전성 배선(EC2) 사이도 도전성 접착제(CA)에 의해 서로 접속될 수 있다.
여기서, 도전성 접착제(CA)는 주석(Sn)을 포함하는 솔더 페이스트나, 주석(Sn), 은(Ag) 또는 구리(Cu)와 같은 금속 입자가 절연성 수지 내에 포함되는 도전성 접착 페이스트(conductive adhesive paste) 또는 도전성 접착 필름(conductive adhesive film)이 이용될 수 있다.
여기서, 반도체 기판(110)의 후면에 구비된 제1, 2 전극(C141, C142)에 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2)이 접속되는 하나의 일체형 개별 소자에 대해 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 3은 제1, 2 전극(C141, C142)이 반도체 기판(110)의 후면에 구비된 태양 전지의 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 3은 본 발명의 일례에 따른 태양 전지의 일부 사시도의 일례이고, 도 4는 도 3의 태양 전지에서 제1, 2 전극(C141, C142)의 패턴과 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2)의 일례를 설명하기 위한 도로서, 도 4의 (a)는 반도체 기판(110)의 후면에 배치되는 제1 전극(C141)과 제2 전극(C142)의 패턴 일례 설명하기 위한 도이고, 도 4의 (b)는 제1, 2 전극(C141, C142)에 접속될 제1 도전성 배선(EC1)와 제2 도전성 배선(EC2)의 패턴 일례을 설명하기 위한 도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 태양 전지는 일례로 반도체 기판(110), 반사 방지막(130), 에미터부(121), 후면 전계부(back surface field;BSF, 172), 복수의 제1 전극(C141) 및 복수의 제2 전극(C142)을 포함할 수 있다.
여기서, 반사 방지막(130)과 후면 전계부(172)는 생략될 수도 있으나, 이하에서는 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 결정질 실리콘 재질로 형성되는 반도체 웨이퍼에 제1 도전성 타입의 불순물, 일례로 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 등과 같이 5가 원소의 불순물인 n형 도전성 타입의 불순물이 도핑되어 형성될 수 있다.
에미터부(121)는 전면과 마주보고 있는 반도체 기판(110)의 후면 내에 복수 개가 서로 이격되어 위치하며, 서로 나란한 제1 방향(x)으로 뻗어 있을 수 있다. 이와 같은 복수의 에미터부(121)는 반도체 기판(110)의 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입, 일례로 붕소(B), 갈륨(Ga), 인듐(In) 등과 같은 3가 원소의 불순물인 p형 도전성 타입의 불순물이 포함될 수 있다.
이에 따라 반도체 기판(110)과 에미터부(121)에 의해 p-n 접합이 형성될 수 있다.
그러나, 전술한 바와 달리, 반도체 기판(110)이 p형 도전성 타입의 불순물을 포함하고, 에미터부(121)가 n형 도전성 타입의 불순물을 포함하는 것도 가능하다.
후면 전계부(172)는 반도체 기판(110)의 후면 내부에 복수 개가 서로 이격되어 위치하며, 복수의 에미터부(121)와 나란한 제1 방향(x)으로 뻗어 있을 수 있다. 따라서, 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 제1 도전성 타입의 불순물이 반도체 기판(110)보다 고농도로 함유한 n++ 불순물부일 수 있다.
제1 전극(C141)은 에미터부(121)와 각각 물리적 및 전기적으로 연결되어 에미터부(121)를 따라서 반도체 기판(110)의 후면에 제1 방향(x)으로 길게 형성될 수 있다.
또한, 제2 전극(C142)은 복수의 후면 전계부(172)를 따라서 반도체 기판(110)의 후면에 제1 방향(x)으로 길게 형성될 수 있으며, 후면 전계부(172)를 통하여 반도체 기판(110)과 각각 물리적 및 전기적으로 연결될 수 있다.
여기서, 제1, 2 전극(C141, C142)은 서로 이격되어, 전기적으로 격리될 수 있으며, 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.
예를 들어 본 발명의 태양 전지 모듈에는 제1 전극(C141)의 일부 및 에미터부(121)가 반도체 기판(110)의 전면에 위치하고, 제1 전극(C141)의 일부가 반도체 기판(110)에 형성된 홀을 통해 반도체 기판(110)의 후면에 형성된 제1 전극(C141)의 나머지 일부와 연결되는 MWT 타입의 태양 전지도 적용이 가능하다.
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.
이와 같은 태양 전지에서, 제1, 2 전극(C141, C142) 각각의 두께(TC) 대비 폭(WC)의 비가 1: 200 ~ 1500 사이일 수 있다.
즉, 일례로, 도 4의 (b)를 참조하면, 복수의 제1, 2 전극(C141, C142) 각각의 두께(TC)는 0.2㎛ ~ 1㎛ 사이로 형성될 수 있으며, 복수의 제1, 2 전극(C141, C142) 각각은 폭(WC)은 200㎛ ~ 300㎛ 사이로 형성될 수 있다.
이와 같이, 제1, 2 전극(C141, C142) 각각의 두께(TC) 대비 폭(WC)의 비가 1: 200 ~ 1500 사이가 되도록 함으로써, 태양 전지의 제조 비용을 최소화할 수 있다.
이와 같은 경우, 제1, 2 전극(C141, C142)의 각 단면적이 과도하게 줄어들어, 제1, 2 전극(C141, C142) 각각의 저항이 문제될 수 있으나, 이와 같은 저항은 제1, 2 전극(C141, C142) 각각에 접속되어, 보조 전극으로서 역할을 하는 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2)에 의해 해소될 수 있다.
즉, 제1, 2 전극(C141, C142) 각각의 두께(TC)를 매우 얇게 형성함으로써, 태양 전지의 제조 시간과 제조 비용을 줄일 수 있고, 상대적으로 증가된 제1, 2 전극(C141, C142)의 저항을 도전성 접착제(CA)를 통하여 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2)을 접속시킴으로써, 해소할 수 있다.
이와 같은 복수의 제1, 2 전극(C141, C142)은 일례로, 스퍼터링 방식으로 제조될 수 있다.
제1 도전성 배선(EC1)는 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 제1 접속부(EC1-F)와 제1 패드부(EC1-B)를 포함하고, 제1 접속부(EC1-F)는 제1 방향(x)으로 길게 형성되어 복수의 제1 전극(C141)에 도전성 접착제(CA)를 통하여 접속되며, 제1 패드부(EC1-B)는 제2 방향(y)으로 길게 형성되어, 일단이 제1 접속부(EC1-F)의 끝단에 연결될 수 있다.
제2 도전성 배선(EC2)는 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 제2 접속부(EC2-F)와 제2 패드부(EC2-B)를 포함하고, 제2 접속부(EC2-F)는 제1 접속부(EC1-F)와 이격되어 제1 방향(x)으로 길게 형성되고, 복수의 제2 전극(C142)에 도전성 접착제(CA)를 통하여 접속되며, 제2 패드부(EC2-B)는 제2 방향(y)으로 길게 형성되어, 일단이 제2 접속부(EC2-F)의 끝단에 연결될 수 있다.
여기서, 제1 접속부(EC1-F)와 제2 패드부(EC2-B)는 서로 이격되고, 제2 접속부(EC2-F)와 제1 패드부(EC1-B)도 서로 이격될 수 있다.
이와 같은 제1 도전성 배선(EC1)는 도전성 접착제(CA)를 통하여 제1 전극(C141)에 전기적으로 연결될 수 있으며, 제2 도전성 배선(EC2)도 도전성 접착제(CA)를 통하여 제2 전극(C142)에 전기적으로 연결될 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 태양 전지는 반도체 기판(110)의 후면에 복수의 제1 전극(C141) 및 복수의 제2 전극(C142)이 미리 형성된 상태에서, 제1 도전성 배선(EC1)와 제2 도전성 배선(EC2)이 복수의 제1 전극(C141) 및 복수의 제2 전극(C142)에 접속되어 하나의 개별 소자로 형성될 수 있다.
도 5a는 도 3 및 도 4에서 설명한 태양 전지와 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2)이 서로 접속된 상태의 일부 사시도를 도시한 것이고, 도 5b는 도 3 및 도 4에서 설명한 태양 전지와 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2)이 서로 접속된 상태의 평면도이다. 여기의 도 5b에서는 이해의 편의를 위해 도 5a에 도시된 도전성 접착제(CA)와 절연층(IL)에 대한 도시를 생략하였다.
아울러, 도 6은 도 5에서 cy1-cy1 라인의 단면을 도시한 것이고, 도 7는 도 5에서 cx1-cx1 라인의 단면을 도시한 것이고, 도 8는 도 5에서 cx2-cx2 라인의 단면을 도시한 것이다.
본 발명에 따른 태양 전지는 반도체 기판(110)의 후면에 복수의 제1 전극(C141) 및 복수의 제2 전극(C142)이 미리 형성된 상태에서, 제1 도전성 배선(EC1)은 제1 전극(C141)에 도전성 접착제(CA)를 통해 접속되고, 제2 도전성 배선(EC2)은 제2 전극(C142)에 도전성 접착제(CA)를 통해 접속되어 하나의 개별 소자로 형성될 수 있다.
구체적으로, 앞에서 설명한 바와 같이, 도 5a 및 도 5b에 도시된 것처럼, 반도체 기판(110)의 후면에 복수의 제1, 2 전극(C141, C142)이 태양 전지의 직렬 연결 방향과 동일한 제1 방향(x)으로 배치되어 형성된 경우, 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2)의 제1, 2 접속부(EC1-F, EC2-F) 각각은 제1, 2 전극(C141, C142)의 길이 방향과 동일한 방향으로 배치되어 접속될 수 있다.
그러나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 이와 다르게, 제1, 2 접속부(EC1-F, EC2-F)가 제1, 2 전극(C141, C142)과 교차하는 방향으로 배치되어 접속되는 것도 가능하다.
이와 같은 경우, 제1 접속부(EC1-F)는 제1 전극(C141)과 중첩되는 부분에서 서로 전기적으로 연결될 수 있고, 제2 접속부(EC2-F)는 제2 전극(C142)과 중첩되는 부분에서 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 아울러, 제1 접속부(EC1-F)와 제2 전극(C142) 사이 및 제2 접속부(EC2-F)와 제1 전극(C141) 사이에는 절연층(IL)이 형성될 수 있다.
이하에서는 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 제1, 2 접속부(EC1-F, EC2-F) 각각이 제1, 2 전극(C141, C142)의 길이 방향과 동일한 방향으로 배치되어 접속된 경우를 일례로 설명한다.
이와 같이, 제1, 2 접속부(EC1-F, EC2-F) 각각이 제1, 2 전극(C141, C142)의 길이 방향과 동일한 제1 방향(x)으로 배치되어 접속된 경우, 도 6에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(110)의 후면에 형성된 제1 전극(C141)과 절연성 부재(200)의 전면에 형성된 제1 접속부(EC1-F)는 서로 중첩되며, 도전성 접착제(CA)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(EC2-F)도 서로 중첩되며, 도전성 접착제(CA)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(EC1-F)와 제2 접속부(EC2-F) 사이의 이격된 공간에도 절연층(IL)이 채워질 수 있다.
아울러, 도 7에 도시된 바와 같이, 제2 접속부(EC2-F)와 제1 패드부(EC1-B) 사이의 이격된 공간에도 절연층(IL)이 채워질 수 있으며, 도 8에 도시된 바와 같이, 제1 접속부(EC1-F)와 제2 패드부(EC2-B) 사이의 이격된 공간에도 절연층(IL)이 채워질 수 있다.
여기서, 절연층(IL)은 절연성 재질이면 어떠한 것이든 상관 없으며, 일례로, 에폭시(epoxy) 계열이나 실리콘(silicon) 계열의 절연성 수지가 사용될 수 있다.
아울러, 도 5b, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 제1 패드부(EC1-B)와 제2 패드부(EC2-B) 각각은 반도체 기판(110)과 중첩되지 않는 노출 영역(PS1, PS2)을 포함할 수 있다.
이와 같이, 인터커넥터(IC)와 연결될 수 있는 공간을 확보하기 위하여 마련된 제1 패드부(EC1-B)의 노출 영역(PS1) 및 제2 패드부(EC2-B)의 노출 영역(PS2)에 인터커넥터(IC)가 연결될 수 있다.
본 발명에 따른 제1 패드부(EC1-B)와 제2 패드부(EC2-B) 각각은 노출 영역(PS1, PS2)을 구비함으로써, 인터커넥터(IC)를 보다 용이하게 연결할 수 있으며, 아울러, 인터커넥터(IC)를 연결할 때에, 반도체 기판(110)에 대한 열팽창 스트레스를 최소화할 수 있다.
지금까지는 본 발명에 따른 태양 전지 모듈의 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2)이 별도의 인터커넥터(IC)와 접속하는 제1 패드부(EC1-B)와 제2 패드부(EC2-B)를 구비하고, 본 발명에 따른 태양 전지 모듈의 태양 전지가 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2)에 접속된 인터커넥터(IC)에 서로 직렬 연결되는 구조를 일례로 설명하였지만, 이와 다르게, 본 발명에 따른 태양 전지 모듈의 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2)이 와이어나 리본 형태로 구비될 수도 있고, 별도의 인터커넥터(IC) 없이 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2)에 의해 태양 전지가 서로 직렬 연결될 수도 있는데, 이에 대하여 이하에서 설명한다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양 전지 모듈의 일례를 설명하기 위한 평면도이고, 도 10은 도 9에서 CX3-CX3 라인에 따른 단면도이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양 전지 모듈은 복수의 태양 전지(C1 ~ C3), 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2) 및 도전성 접착제(CA)를 포함한다.
여기서, 복수의 태양 전지(C1 ~ C3)는 일례로, 도 9에 도시된 바와 같이, 제1, 2, 3 태양 전지(C1 ~ C3)를 포함할 수 있으며, 복수의 태양 전지(C1 ~ C3) 각각은 p-n 접합이 형성된 반도체 기판(110)과 반도체 기판(110)의 후면에 서로 이격되어 형성되는 복수의 제1, 2 전극(C141, C142)을 포함할 수 있다.
제2 실시예에 따른 태양 전지 모듈에 적용되는 태양 전지는 제2 실시예에 따른 태양 전지 모듈에 적용되는 태양 전지와 동일하므로, 태양 전지의 구체적인 구조에 대한 설명은 생략하고, 다른 부분을 위주로 설명한다.
제2 실시예에 따른 태양 전지 모듈에서 복수의 태양 전지(C1 ~ C3) 각각은 제1 방향(x)으로 순차적으로 배열될 수 있으며, 반도체 기판(110)의 후면에 형성되는 복수의 제1, 2 전극(C141, C142)은 앞선 제1 실시예에서 설명한 바와 다르게, 제1 방향(x)과 교차하는 제2 방향(y)으로 길게 형성될 수 있다.
제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2) 각각은 복수의 태양 전지(C1 ~ C3) 각각에 형성된 복수의 제1, 2 전극(C141, C142) 중 어느 하나의 셀 전극(C141 or C142)에 접속되어, 복수의 태양 전지(C1 ~ C3)를 서로 직렬 연결하는 기능을 할 수 있다.
이와 같은 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2)는 도 9에 도시된 바와 같이, 복수의 제1, 2 전극(C141, C142)과 교차하는 제1 방향(x)으로 길게 배치되어 형성될 수 있다.
이와 같이, 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2)가 복수의 제1, 2 전극(C141, C142)과 교차하는 제1 방향(x)으로 배치되도록 함으로써, 얼라인을 보다 용이하게 할 수 있다.
여기서, 제1 도전성 배선(EC1)는 제1 태양 전지(C1)와 제2 태양 전지(C2)를 서로 직렬 연결 시킬 수 있으며, 제2 도전성 배선(EC2)는 제2 태양 전지(C2)와 제3 태양 전지(C3)를 서로 직렬 연결시킬 수 있다.
보다 구체적 일례로, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 제1 도전성 배선(EC1)는 도전성 접착제(CA)를 통해 제2 태양 전지(C2)에 구비된 복수의 제1 전극(C141)과 제1 태양 전지(C1)에 구비된 복수의 제2 전극(C142)과 접속될 수 있고, 제2 도전성 배선(EC2)는 도전성 접착제(CA)를 통해 제2 태양 전지(C2)에 구비된 복수의 제2 전극(C142)과 제3 태양 전지(C3)에 구비된 복수의 제1 전극(C141)과 접속될 수 있다.
또한, 제1, 2, 3 태양 전지(C1 ~ C3) 각각에서 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2)와 접속되지 않는 복수 개의 제1, 2 전극(C141, C142)과 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2) 사이에는 절연층(IL)이 위치할 수 있다.
보다 구체적 일례로, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 제2 태양 전지(C2)에서 절연층(IL)은 제1 도전성 배선(EC1)와 복수의 제2 전극(C142) 사이 및 제2 도전성 배선(EC2)와 복수의 제1 전극(C141) 사이에 위치할 수 있다.
이에 따라, 제1 도전성 배선(EC1)와 복수의 제2 전극(C142) 사이 및 제2 도전성 배선(EC2)와 복수의 제1 전극(C141) 사이의 불필요한 단락이나 션트(shunt)를 보다 효과적으로 방지할 수 있다.
이와 같은 절연층(IL)은 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2)가 미리 구비된 절연성 부재(200)를 복수의 태양 전지(C1 ~ C3) 각각에 접속시키기 이전에 미리 반도체 기판(110)의 후면에 도포될 수 있다.
여기서, 도전성 접착제(CA) 및 절연층(IL)의 재질은 앞선 제1 실시예에서 설명한 바와 동일할 수 있다.
지금까지는 본 발명에 따른 태양 전지 모듈의 구조에 대해서 설명하였으나, 이하에서는 이와 같은 태양 전지 모듈의 제조 방법에 대해서 설명한다.
도 11은 본 발명의 일례에 따른 태양 전지 모듈의 제조 방법을 설명하기 위한 플로우 차트이고, 도 12 내지 도 15는 도 11에 기재된 제조 방법에 따라 앞서 설명한 태양 전지 모듈의 제1 실시예를 제조하는 방법을 설명하기 위한 도이고, 도 16 내지 도 19는 도 11에 기재된 제조 방법에 따라 앞서 설명한 태양 전지 모듈의 제2 실시예를 제조하는 방법을 설명하기 위한 도이다.
먼저, 도 11에 기재된 바와 같이, 본 발명에 따른 태양 전지 제조 방법은 도전성 접착제 도포 단계(S1), 절연층 도포 단계(S2), 배치 단계(S3), 접속 단계(S4), 박리 단계(S5) 및 라미네이션 단계(S6)를 포함할 수 있다.
여기서, 절연층 도포 단계(S2)는 경우에 따라 생략되는 것도 가능하나, 포함된 경우를 전제로 설명한다.
이하에서는 먼저, 도 11과 도 12 내지 도 15를 참조하여, 앞서 설명한 태양 전지 모듈의 제1 실시예를 제조하는 방법을 설명하고, 이후, 도 11과 도 16 내지 도 19를 참조하여, 앞서 설명한 태양 전지 모듈의 제2 실시예를 제조하는 방법을 설명한다.
태양 전지 모듈의 제1 실시예를 본 발명의 제조 방법에 따라 제조하기 위해서는 먼저, 도 12의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2)이 구비된 절연성 부재(200)를 준비할 수 있다.
여기서, 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2)의 평면 패턴은 앞선 도 4의 (b)에서 설명한 바와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.
이와 같은 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2)은 도 12의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 절연성 부재(200)의 일면에 접착층(TCA)에 의해 접착된 상태로 구비될 수 있다.
여기서, 절연성 부재(200) 위에 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2)의 패턴을 형성하는 방법은 절연성 부재(200) 위에 먼저 접착층(TCA)을 형성한 상태에서 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2)을 형성하는 페이스트를 인쇄한 후 열처리하여 경화시킨 이후, 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2)의 일부분을 에칭하여 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2)의 패턴을 형성할 수 있다. 또는 절연성 부재(200) 위에 먼저 접착층(TCA)을 형성한 상태에서 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2)의 패턴이 형성되도록 인쇄한 이후 열처리하여 경화하는 것도 가능하다.
여기서, 절연성 부재(200)의 크기는 태양 전지에 포함되는 반도체 기판(110)의 크기보다 조금 더 클 수 있다. 일례로, 절연성 부재(200)의 제1 방향(x)으로의 길이는 반도체 기판(110)의 제1 방향(x)으로의 길이보다 길 수 있다.
여기서, 접착층(TCA)은 절연성 부재(200)의 거의 전체면에 형성될 수 있다, 따라서, 절연성 부재(200)의 일면 중에서 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2)이 형성되는 부분과 형성되지 않는 부분에도 접착층(TCA)이 형성될 수 있다.
이와 같은, 접착층(TCA)은 박리 단계(S5)에서 선택적으로 식각되어 제거될 수 있다. 일례로, 접착층(TCA)은 에폭시 수지 계열이나 실리콘 수지 계열을 포함할 수 있고, 일례로, 에폭시 아크릴레이트(Epoxy acrylate) 수지 계열을 포함하여 형성될 수 있는데, 박리 단계(S5)에서는 에폭시 아크릴레이트에만 선택적으로 반응하는 KOH 수용액, NaOH 수용액 또는 TMAH(Tetramethyl ammounium hydroxide) 수용액 중 어느 하나를 포함하는 접착층 에칭액을 사용하여 접착층(TCA)을 제거할 수 있다. 그러나, 접착층(TCA)의 재질은 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 선택적으로 반응하는 에칭액이 별도로 있는 경우, 이와 다른 재질도 얼마든지 사용 가능하다.
본 발명에서는 접착층(TCA)이 전술한 바와 같이, 에폭시 아크릴레이트를 포함하는 경우를 일례로 설명한다.
이와 같이, 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2)이 절연성 부재(200)에 미리 구비된 경우, 제1, 2 전극(C141, C142) 위에 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2)을 배치할 때, 제1, 2 전극(C141, C142)과 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2) 사이의 얼라인(Align)을 보다 용이하게 할 수 있다.
이와 같이, 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2)이 형성된 절연성 부재(200)가 구비된 상태에서, 도 13에 도시된 바와 같이, 태양 전지에 구비된 반도체 기판(110)의 후면에 구비된 제1, 2 전극(C141, C142)의 후면 위에 도전성 접착제 페이스트(CAP)를 도포하는 도전성 접착제 도포 단계(S1)를 수행하고, 반도체 기판(110)의 후면 중에서 도전성 접착제(CA)가 도포되지 않은 부분에 절연층 페이스트(ILP)를 도포하는 절연층 도포 단계(S2)가 수행될 수 있다.
보다 구체적으로, 제1 실시예의 경우, 복수의 제1, 2 전극(C141, C142) 각각의 후면 위에 도전성 접착제 페이스트(CAP)를 도포하고, 제1, 2 전극(C141, C142) 사이의 반도체 기판(110)의 후면 위에는 절연층 페이스트(ILP)를 도포할 수 있다.
여기서, 태양 전지의 구조는 앞선 도 3 및 도 4의 (a)에서 설명한 바와 동일하므로 생략한다.
도 11에서는 도전성 접착제 도포 단계(S1) 이후에 절연층 도포 단계(S2)가 수행되는 경우를 일례로 기재하였으나, 이와 다르게 절연층 도포 단계(S2)가 먼저 수행되고 도전성 접착제 도포 단계(S1)가 수행되어도 무방하다.
이와 같이, 도전성 접착제 도포 단계(S1)와 절연층 도포 단계(S2)가 수행된 이후, 도 13에 도시된 바와 같이, 복수의 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2)이 접착층(TCA)에 의해 접착되어 있는 절연성 부재(200)를 도전성 접착제(CA)가 도포된 복수의 제1, 2 전극(C141, C142)의 후면에 화살표 방향으로 배치할 수 있다.
이때, 도 5b에서 설명한 바와 같은 태양 전지 개별 소자를 형성하기 위해, 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2)에 포함되는 제1, 2 접속부(EC1-F, EC2-F)의 길이 방향이 제1, 2 전극(C141, C142)의 길이 방향과 동일하게 위치하도록 절연성 부재(200)를 반도체 기판(110)의 후면 위에 배치시킬 수 있다.
그러나, 이와 다르게, 제1, 2 전극(C141, C142)의 길이 방향과 제1, 2 접속부(EC1-F, EC2-F)의 길이 방향이 서로 교차하도록 배치하는 것도 가능하다. 다만 이와 같은 경우, 도전성 접착제 페이스트(CAP)와 절연층 페이스트(ILP)의 도포 위치가 달라질 수 있다. 즉, 도전성 접착제 페이스트(CAP)는 제1 전극(C141)과 제1 접속부(EC1-F)가 중첩되는 사이의 부분과 제2 전극(C142)과 제2 접속부(EC2-F)가 중첩되는 사이의 부분에 도포될 수 있고, 절연층 페이스트(ILP)는 제1 전극(C141)과 제2 전극(C142) 사이의 부분, 제1 전극(C141)과 제2 접속부(EC2-F)가 중첩되는 사이의 부분, 및 제2 전극(C142)과 제1 접속부(EC1-F)가 중첩되는 사이의 부분에 도포될 수 있다.
도 13과 같이 절연성 부재(200)가 반도체 기판(110)의 후면 위에 배치된 이후, 접속 단계(S4)에서는 도 14와 같이 도전성 접착제(CA)를 열처리하여 복수의 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2) 각각을 복수의 제1, 2 전극(C141, C142) 각각에 접속시킬 수 있다.
이와 같은 접속 단계(S4)에서의 열처리 온도는 80℃ ~ 300℃ 사이일 수 있다.
이와 같은 접속 단계(S4)에 의해 도전성 접착제 페이스트(CAP)와 절연층 페이스트(ILP)가 경화된 도전성 접착제(CA)와 절연층(IL)이 형성될 수 있다. 아울러, 접착층(TCA)의 에폭시 아크릴레이트도 함께 경화될 수 있다.
이와 같은 접속 단계(S4)에서의 열처리는 다양한 방법으로 수행될 수 있다. 일례로, 열처리 온도가 상대적으로 낮은 가접합 단계와 열처리 온도가 상대적으로 높은 본접합 단계로 구분될 수도 있고, 이외에 다양한 방법으로 처리가 가능하다.
이와 같은 접속 단계(S4)가 완료된 이후, 접착층(TCA)을 선택적으로 식각하여 복수의 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2)으로부터 절연성 부재(200)를 박리하는 박리 단계(S5)가 수행될 수 있다.
이와 같은 박리 단계(S5)에서는 접착층(TCA)에만 선택적으로 반응하는 접착층 에칭액에 의해 접착층(TCA)이 식각되어, 도 15에 도시된 바와 같이, 절연성 부재(200)는 복수의 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2)으로부터 분리될 수 있다.
이때, 박리 단계(S5)에서 사용되는 접착층 에칭액은 에폭시 아크릴레이트에만 선택적으로 반응하는 KOH 수용액, NaOH 수용액 또는 TMAH(Tetramethyl ammounium hydroxide) 수용액 중 어느 하나를 포함하는 접착층 에칭액을 사용할 수 있다.
전술한 바와 같은 접착층 에칭액은 접속 단계(S4)에서의 열처리 단계에 의해 경화된 에폭시 아크릴레이트의 화학적 체인을 분해시켜 끊어버릴 수 있다. 이에 따라 박리 단계(S5)에서의 접착층 에칭액은 접착층(TCA)에만 선택적으로 반응하여 접착층(TCA)을 제거할 수 있고, 이에 따라 절연성 부재(200)도 복수의 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2)으로부터 분리될 수 있다.
이와 같은 박리 단계(S5)가 완료된 이후, 복수의 태양 전지가 직렬 연결된 스트링이 완성될 수 있다.
이후, 복수의 태양 전지를 전면 투명 기판(미도시)과 후면 시트(미도시) 사이의 봉지재(미도시) 내에 모듈화시키는 라미네이션 공정이 수행될 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 태양 전지 모듈의 제조 방법은 제조 공정을 단순화시켜 태양 전지 모듈의 제조 비용을 절감시킬 수 있다.
지금까지는 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양 전지 모듈의 제조 방법에 대해서 설명하였으나, 이하에서는 도 11 및 도 16 내지 도 19를 참조하여, 제2 실시예에 따른 태양 전지 모듈의 제조 방법에 대해 설명한다.
이와 같은 제2 실시예에 따른 태양 전지 모듈의 제조 방법에 대한 설명에서는 앞선 제1 실시예에 따른 태양 전지 모듈의 제조 방법에서 설명한 내용과 내용상 양립 불가능하거나 충돌하는 경우를 제외하고 특별한 설명이 없는 경우 함께 적용되는 것을 전제로 한다.
이와 같은 제2 실시예에 따른 태양 전지 모듈의 제조 방법에서는 도 16에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(110)의 후면에 형성된 제1, 2 전극(C141, C142)의 길이 방향이 제2 방향(y)으로 향하도록 태양 전지를 배치할 수 있다.
이와 같이, 태양 전지를 배치한 상태에서, 도 11에 기재된 도전성 접착제 도포 단계(S1)에서는 도 16에 도시된 바와 같이, 복수의 제1, 2 전극(C141, C142)의 후면 중에서 복수의 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2)이 접속되어야 할 부분 위에 도전성 접착제 페이스트(CAP)가 도포될 수 있다.
즉, 도전성 접착제(CA)는 복수의 제1 전극(C141)의 후면 중에서 제1 도전성 배선(EC1)과 제1 전극(C141)이 중첩될 부분과 복수의 제2 전극(C142)의 후면 중에서 제2 도전성 배선(EC2)과 제2 전극(C142)이 중첩될 부분에 도포될 수 있다.
다음, 절연층(IL) 형성 단계에서는 복수의 제1, 2 전극(C141, C142)의 후면 중에서 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2)과 제1, 2 전극(C141, C142)이 서로 절연되어야 할 부분 위에 절연층 페이스트(ILP)가 도포될 수 있다.
즉, 절연층 페이스트(ILP)는 복수의 제1 전극(C141)의 후면 중에서 제2 도전성 배선(EC2)과 제1 전극(C141)이 중첩될 부분 위와 복수의 제2 전극(C142)의 후면 중에서 제1 도전성 배선(EC1)과 제2 전극(C142)이 중첩될 부분 위에 도포될 수 있다.
이후, 절연성 부재(200) 배치 단계(S3)에서는 도전성 접착제(CA)가 도포된 복수의 제1, 2 전극(C141, C142)의 후면이 복수의 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2)이 접착되어 있는 도 17과 같은 절연성 부재(200) 위에 배치될 수 있다.
여기서, 절연성 부재(200) 위에 접착된 복수의 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2)은 도 17의 (a)에 도시된 바와 같이, 제1 방향(x)으로 길게 형성된 패턴을 가질 수 있다.
아울러, 이와 같은 복수의 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2)은 도 17의 (b)에 도시된 바와 같이, 접착층(TCA)에 의해 절연성 부재(200)에 부착된 상태일 수 있다. 여기서, 접착층(TCA)은 에폭시 아크릴레이트를 포함하여 형성될 수 있다.
이와 같은 접착층(TCA)은 절연성 부재(200)의 거의 전체면에 형성될 수 있다, 따라서, 절연성 부재(200)의 일면 중에서 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2)이 형성되는 부분과 형성되지 않는 부분에도 접착층(TCA)이 형성될 수 있다.
여기서, 절연성 부재(200)의 크기는 도 17의 (a)에 도시된 바와 같이, 제1 방향(x)으로 길게 뻗어 있을 수 있으며, 복수의 태양 전지가 배치될 수 있는 크기를 가질 수 있다.
일례로, 태양 전지의 반도체 기판(110)은 도 17의 (a)에 도시된 AC1 영역 내지 AC4 영역에 각각 배치될 수 있다.
이와 같은 경우, 복수의 태양 전지(C1, C2)가 AC1 영역 내지 AC4 영역에 각각 배치되어 복수의 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2)에 접속되어 하나의 스트링을 형성할 수 있다.
이와 같이, 반도체 기판(110)을 절연성 부재(200) 위에 배치할 때, 반도체 기판(110)의 후면에 구비된 복수의 제1, 2 전극(C141, C142)의 길이 방향이 복수의 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2)의 길이 방향인 제1 방향(x)과 교차하는 제2 방향(y)이 반도체 기판(110)을 되도록 배치할 수 있다.
이후, 접속 단계(S4)에서 도전성 접착제(CA)를 열처리하여, 도 18에 도시된 바와 같이, 복수의 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2) 각각을 복수의 제1, 2 전극(C141, C142) 각각에 접속시킬 수 있다.
이와 같은 접속 단계(S4)에서의 열처리 온도는 80℃ ~ 300℃ 사이일 수 있다.
이와 같은 접속 단계(S4)에 의해 도전성 접착제 페이스트(CAP)와 절연층 페이스트(ILP)가 경화된 도전성 접착제(CA)와 절연층(IL)이 형성될 수 있다. 아울러, 접착층(TCA)의 에폭시 아크릴레이트도 함께 경화될 수 있다.
이와 같은 접속 단계(S4)가 완료된 이후, 접착층(TCA)을 선택적으로 식각하여 복수의 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2)으로부터 절연성 부재(200)를 박리하는 박리 단계(S5)가 수행될 수 있다.
이와 같은 박리 단계(S5)에서는 접착층(TCA)에만 선택적으로 반응하는 접착층 에칭액에 의해 접착층(TCA)이 식각되어, 도 18에서 절연성 부재(200)가 복수의 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2)으로부터 분리될 수 있다.
이와 같은, 박리 단계(S5)에서 사용되는 접착층 에칭액은 에폭시 아크릴레이트에만 선택적으로 반응하는 KOH 수용액, NaOH 수용액 또는 TMAH(Tetramethyl ammounium hydroxide) 수용액 중 어느 하나를 포함하는 접착층 에칭액을 사용할 수 있다.
이와 같은 박리 단계(S5)가 완료된 이후, 복수의 태양 전지가 직렬 연결된 스트링이 완성될 수 있다.
이후, 도 19에 도시된 바와 같이, 태양 전지를 전면 투명 기판(FG)과 후면 시트(BS) 사이의 에바 재질의 제1, 2 봉지재(EVA1, EVA2) 내에 모듈화시키는 라미네이션 공정이 수행될 수 있다.
도 11 내지 도 19에서는 본 발명의 일례에 따른 태양 전지 모듈의 제조 방법에 대해서만 설명하였으나, 이하의 도 20 및 도 21에서는 태양 전지 모듈의 제조 방법에 적용되는 배선 기판(300)을 제조하는 방법의 일례에 대해서 설명한다.
이하의 도 20 및 도 21에서 설명하는 배선 기판(300)은 절연성 부재(200) 위에 패터닝된 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2)이 접착층(TCA)을 통해 접착된 구조를 가지며, 여기서, 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2)의 패턴은 앞선 도 12 또는 도 17에서 설명한 바와 같은 패턴을 가질 수 있다.
따라서, 도 20 및 도 21에 의해 제조되는 배선 기판(300)은 본 발명의 일례에 따른 태양 전지 모듈의 제조 방법에 사용될 수 있다.
도 20은 금속 에칭액을 이용하여 절연성 부재(200) 위에 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2)을 형성하여 배선 기판(300)을 제조하는 방법의 일례를 설명하기 위한 도이고, 도 21은 기계적 식각 방법을 이용하여 절연성 부재(200) 위에 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2)을 형성하여 배선 기판(300)을 제조하는 방법의 일례를 설명하기 위한 도이다.
본 발명의 일례에 따라 배선 기판(300)을 제조하는 방법은 접착 단계와 패터닝 단계를 포함할 수 있고, 여기서 패터닝 단계는 도 20과 같이 금속 에칭액을 이용하거나 도 21과 같이 기계적 식각 방법을 이용할 수 있다.
도 20과 같이, 금속 에칭액을 이용하여 배선 기판(300)을 제조하는 방법에서 접착 단계는 도 20의 (a)에 도시된 바와 같이, 절연성 부재(200)의 일면 위에 접착층(TCA)을 도포하여 형성하고, 접착층(TCA) 위에 금속 호일층(metal foil, MF)을 배치한 후, 열처리하여 금속 호일층(MF)을 절연성 부재(200)의 일면에 접착시킬 수 있다.
여기서, 금속 호일층(MF)은 5um ~ 300um 사이의 두께를 가질 수 있으며, 금속 호일층(MF)의 재질은 Cu, Al, Ni 또는 Sn 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 실질적으로 금속 호일층(MF)의 재질은 앞선 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2)의 재질과 동일할 수 있다.
이후, 도 20의 (b) 내지 (d)와 같이 금속 에칭액을 이용하여 금속 호일층(MF)을 선택적으로 식각하여 금속 호일층(MF)을 패터닝함으로써, 복수의 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2)을 형성하는 패터닝 단계가 수행될 수 있다.
이를 위해, 도 20의 (b)에 도시된 바와 같이, 금속 호일층(MF) 위에 식각 방지막(AEL)을 패터닝하여 형성할 수 있다.
여기서, 식각 방지막(AEL)의 패턴은 앞선 도 12 또는 도 17에서 설명한 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2)의 패턴과 동일할 수 있다. 다만, 금속 에칭액에 의한 식각을 고려하여, 식각 방지막(AEL) 패턴의 폭을 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2) 패턴의 폭보다 조금 더 크게 형성할 수 있다.
이와 같이 식각 방지막(AEL)의 재질은 에폭시 수지 또는 실리콘 수지 계열일 수 있다.
이와 같이, 식각 방지막(AEL)이 금속 호일층(MF) 위에 패터닝된 상태에서, 금속 호일층(MF)에서 식각 방지막(AEL)이 형성된 부분을 제외한 나머지 부분(PMF)을 금속 에칭액으로 선택적으로 식각시켜, 도 20의 (c)에 도시된 바와 같이, 금속 호일층(MF)이 패터닝된 상태의 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2)을 형성하고, 이후, 도 20의 (d)에 도시된 바와 같이, 식각 방지막(AEL)을 제거할 수 있다.
이때, 금속 에칭액은 금속만 식각시키고, 식각 방지막(AEL)이나 접착층(TCA)은 식각시키지 않는 에칭액이 사용될 수 있다.
이와 같이 형성된 도 20의 (d)의 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2) 패턴은 앞선 도 12 또는 도 17에서 설명한 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2)의 패턴과 동일할 수 있다.
도 20에서는 배선 기판(300)의 금속 호일층(MF)을 금속 에칭액을 이용하여 선택적으로 식각하는 방법에 대해서 설명하였으나, 이와 다르게, 금속 호일층(MF)을 기계적으로 식각하여 패터닝하는 방법은 도 20의 (a)와 같이, 금속 호일층(MF)을 절연성 부재(200)의 일면에 접착시킨 상태에서, 도 21에 도시된 바와 같이, 레이저 빔 조사 장비 또는 드릴 장비 또는 커팅 장비와 같은 기계적 식각 장비(ME)를 이용하여 금속 호일층(MF)의 일부분(PMF)을 제거하여 도 20의 (d)와 같은 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2)의 패턴을 형성하는 것도 가능하다.
아울러, 본 발명은 도 20의 금속 에칭액을 이용한 선택적 식각 방법과 도 21의 기계적 식각 방법을 혼합하여 사용하는 것도 가능하다.
이와 같이, 금속 호일층(MF)을 이용하여 배선 기판(300)을 형성하는 방법은 절연성 부재(200) 위에 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2)을 형성하기 위한 금속 페이스트를 인쇄하여 형성하는 방법과 비교하여 제조 시간을 절감할 수 있다.
도 11 내지 도 21에서는 금속 호일층(MF)을 이용하여 형성된 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2)을 절연성 부재(200)의 일면에 미리 형성하여 태양 전지에 접속시키는 태양 전지 모듈의 제조 방법에 대해서 설명하였으나, 이와 다르게, 별도의 배선 기판(300)을 미리 형성하지 않고, 금속 호일층(MF)을 도전성 접착제(CA)를 이용하여 태양 전지의 제1, 2 전극(C141, C142)에 미리 접속시킨 이후, 금속 호일층(MF)을 선택적으로 식각하여 태양 전지 모듈을 형성하는 것도 가능하다. 이에 대해 도 22 및 도 23을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 22 및 도 23은 본 발명의 다른 일례에 따른 태양 전지 모듈의 제조 방법을 설명하기 위한 도이다.
별도의 배선 기판(300)을 미리 형성하지 않고, 금속 호일층(MF)을 도전성 접착제(CA)를 이용하여 태양 전지의 제1, 2 전극(C141, C142)에 미리 접속시킨 이후, 금속 호일층(MF)을 선택적으로 식각하여 태양 전지 모듈을 형성하는 방법에서도 식각 방법은 에칭액을 이용하거나 기계적 식각 방법이 이용될 수 있다.
도 22는 금속 호일층(MF)을 태양 전지의 제1, 2 전극(C141, C142)에 접속시킨 이후, 금속 에칭액을 이용하여 금속 호일층(MF)을 선택적으로 식각하는 방법의 일례를 설명하기 위한 도이고, 도 23은 금속 호일층(MF)을 태양 전지의 제1, 2 전극(C141, C142)에 접속시킨 이후, 기계적 식각 방법을 이용하여 금속 호일층(MF)을 선택적으로 식각하는 방법의 일례를 설명하기 위한 도이다.
본 발명의 다른 일례에 따른 태양 전지 모듈의 제조 방법은 도전성 접착제 도포 단계, 금속 호일층 접속 단계 및 배선 형성 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 도전성 접착제 도포 단계에서는 도 22의 (a)에 도시된 바와 같이, 반도체 기판의 후면에 구비된 제1, 2 전극(C141, C142) 각각의 위에 도전성 접착제 페이스트(CP)를 도포할 수 있다.
여기서, 도 22의 (a)에 도시된 태양 전지는 도 3 및 도 4에서 설명한 구조와 동일할 수 있다. 따라서, 도 22의 (a)에서는 제1, 2 전극(C141, C142)이 각각 하나인 경우만을 도시하였으나, 실질적으로는 복수 개이다.
이와 같은 도전성 접착제 도포 단계 이후 금속 호일층 접속 단계가 수행될 수 있다.
여기서의 금속 호일층은 앞선 도 20에서 설명한 금속 호일층과 두께와 재질이 동일할 수 있다.
금속 호일층 접속 단계에서는 도 22의 (b)에 도시된 바와 같이, 금속 호일층(MF)을 도전성 접착제(CA)가 도포된 복수의 제1, 2 전극(C141, C142)의 후면에 배치한 상태에서, 80℃ ~ 200℃ 사이로 대략 30초 ~ 1200초 정도 열처리하여, 도전성 접착제 페이스트(CP)를 경화시켜 도전성 접착제(CA)로 형성할 수 있다.
이에 따라 도 22의 (c)에 도시된 바와 같이, 도전성 접착제 페이스트(CP)가 경화된 도전성 접착제(CA)가 금속 호일층(MF)과 제1, 2 전극(C141, C142) 사이를 서로 접속시킬 수 있다.
이후, 배선 형성 단계에서는 금속 호일층(MF)을 선택적으로 식각하여 복수의 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2)을 형성할 수 있다.
이와 같은 배선 형성 단계는 금속 에칭액을 이용하여 복수의 제1, 2 전극(C141, C142)에 접속된 금속 호일층(MF)의 일부분을 선택적 식각하여 복수의 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2)을 형성하거나, 복수의 제1, 2 전극(C141, C142)에 접속된 금속 호일층(MF)의 일부분을 기계적으로 식각하여 복수의 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2)을 형성할 수 있다.
여기서, 금속 호일층(MF)의 일부분을 금속 에칭액을 이용하여 선택적 식각하는 방법은 금속 호일층(MF) 위에 식각 방지막(AEL)을 패터닝하는 단계와 금속 호일층(MF)의 일부분을 선택적 식각하는 단계를 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, 금속 호일층(MF) 위에 식각 방지막(AEL)을 패터닝하는 단계에서는 도 22의 (d)에 도시된 바와 같이, 복수의 제1, 2 전극(C141, C142)에 금속 호일층(MF)이 접속된 상태에서, 금속 호일층(MF) 위에 식각 방지막(AEL)을 패터닝하여 형성할 수 있다. 이때, 식각 방지막(AEL)의 패턴은 앞선 도 12 또는 도 17에서 설명한 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2)의 패턴과 동일할 수 있다.
이후, 금속 호일층(MF)의 일부분을 선택적 식각하는 단계에서는 금속 호일층(MF)에서 식각 방지막(AEL)이 형성된 부분을 제외한 나머지 부분(PMF)이 금속 에칭액에 의해 식각될 수 있다. 이에 따라 금속 호일층(MF)의 일부분만 선택적 식각될 수 있고, 이에 따라, 도 22의 (e)에 도시된 바와 같이, 금속 호일층(MF)이 패터닝된 복수의 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2)이 형성될 수 있다.
여기서, 도 22의 (e)에 도시된 바와 같은 복수의 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2)의 패턴은 앞선 도 12 또는 도 17에서 설명한 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2)의 패턴과 동일할 수 있다.
아울러, 금속 호일층(MF)의 일부분을 기계적으로 식각하는 방법은 도 22의 (c)와 같이 금속 호일층(MF)이 도전성 접착제(CA)에 의해 복수의 제1, 2 전극(C141, C142)에 접속된 상태에서, 도 23에 도시된 바와 같이, 레이저 빔 조사 장비 또는 드릴 장비 또는 커팅 장비와 같은 기계적 식각 장비(ME)를 이용하여 금속 호일층(MF)의 일부분(PMF)을 제거함으로써 수행될 수 있다.
이에 따라, 도 22의 (e)에 도시된 바와 같이, 금속 호일층(MF)이 패터닝된 복수의 제1, 2 도전성 배선(EC1, EC2)이 형성될 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 태양 전지 모듈의 제조 방법은 금속 호일층(MF)을 이용하여 태양 전지 모듈의 제조 방법을 보다 단순화할 수 있고, 제조 시간을 보다 단축할 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)

  1. 절연성 부재의 일면에 접착층을 도포하고, 금속 호일층(metal foil)을 상기 접착층에 접착시키는 접착 단계; 및
    상기 금속 호일층을 패터닝(patterning)하여 복수의 제1, 2 도전성 배선을 형성하는 패터닝 단계;를 포함하는 배선 기판 제조 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 패터닝 단계는
    상기 금속 호일층을 금속 에칭액으로 선택적 식각하여 상기 복수의 제1, 2 도전성 배선을 형성하거나,
    상기 금속 호일층의 일부분을 기계적으로 식각하여 상기 복수의 제1, 2 도전성 배선을 형성하는 배선 기판 제조 방법.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 금속 호일층을 금속 에칭액으로 선택적 식각하는 방법은
    상기 금속 호일층 위에 식각 방지막을 패터닝하여 형성하는 단계; 및
    상기 금속 호일층에서 식각 방지막이 형성된 부분을 제외한 나머지 부분을 상기 금속 에칭액으로 식각시키는 단계;를 포함하는 배선 기판 제조 방법.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 금속 에칭액은 금속만 식각시키고, 상기 식각 방지막이나 상기 접착층은 식각시키지 않는 배선 기판 제조 방법.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 금속 호일층은 5um ~ 300um 사이의 두께를 갖는 배선 기판 제조 방법.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 금속 호일층은 Cu, Al, Ni 또는 Sn 중 적어도 하나를 포함하는 배선 기판 제조 방법.
  7. 반도체 기판의 후면에 복수의 제1 전극과 복수의 제2 전극이 서로 나란하게 형성된 태양 전지에서 상기 복수의 제1, 2 전극의 후면에 도전성 접착제를 도포하는 단계;
    제1 항에 따라 제조된 배선 기판의 절연성 부재를 상기 도전성 접착제가 도포된 복수의 제1, 2 전극의 후면에 배치하는 배치 단계;
    상기 도전성 접착제를 열처리하여 상기 복수의 제1, 2 도전성 배선 각각을 상기 복수의 제1, 2 전극 각각에 접속시키는 단계; 및
    상기 접속 단계 이후, 상기 접착층을 선택적으로 식각하여 상기 복수의 제1, 2 도전성 배선으로부터 상기 절연성 부재를 박리하는 박리 단계;를 포함하는 태양 전지 모듈의 제조 방법.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 박리 단계에서,
    상기 접착층은 상기 접착층에만 선택적으로 반응하는 접착층 에칭액에 의해 선택적으로 식각되고,
    상기 접착층의 선택적 식각에 의해 상기 절연성 부재는 상기 복수의 제1, 2 도전성 배선으로부터 분리되는 태양 전지 모듈의 제조 방법.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 접착층 접착층은 에폭시 수지 계열이나 실리콘 수지 계열을 포함하는 제조 방법.
  10. 제8 항에 있어서,
    상기 접착층 에칭액은 KOH 수용액, NaOH 수용액 또는 TMAH(Tetramethyl ammounium hydroxide) 수용액 중 어느 하나를 포함하는 제조 방법.
  11. 제7 항에 있어서,
    상기 접속 단계의 열처리 온도는 80℃ ~ 300℃ 사이인 제조 방법.
  12. 반도체 기판의 후면에 구비된 복수의 제1, 2 전극에 도전성 접착제를 도포하는 도전성 접착제 도포 단계;
    금속 호일층을 상기 도전성 접착제가 도포된 상기 복수의 제1, 2 전극의 후면에 배치한 후 열처리하여 접속시키는 금속 호일층 접속 단계; 및
    상기 금속 호일층을 선택적으로 식각하여 복수의 제1, 2 도전성 배선을 형성하는 배선 형성 단계;를 포함하는 태양 전지 모듈의 제조 방법.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 배선 형성 단계는
    금속 에칭액을 이용하여 상기 복수의 제1, 2 전극에 접속된 상기 금속 호일층의 일부분을 선택적 식각하여 상기 복수의 제1, 2 도전성 배선을 형성하거나,
    상기 복수의 제1, 2 전극에 접속된 상기 금속 호일층의 일부분을 기계적으로 식각하여 상기 복수의 제1, 2 도전성 배선을 형성하는 태양 전지 모듈의 제조 방법.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 금속 호일층의 일부분을 금속 에칭액을 이용하여 선택적 식각하는 방법은
    상기 복수의 제1, 2 전극에 접속된 상기 금속 호일층 위에 식각 방지막을 패터닝하여 형성하는 단계; 및
    상기 금속 호일층에서 식각 방지막이 형성된 부분을 제외한 나머지 부분을 상기 금속 에칭액으로 선택적 식각하는 단계;를 포함하는 태양 전지 모듈의 제조 방법.
  15. 제13 항에 있어서,
    상기 금속 호일층의 일부분을 기계적으로 식각하는 방법은
    레이저 빔 조사 장비 또는 드릴 장비 또는 커팅 장비를 이용하여 수행되는 태양 전지 모듈의 제조 방법.
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