KR20160034100A - 태양 전지 모듈 - Google Patents

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KR20160034100A
KR20160034100A KR1020140125189A KR20140125189A KR20160034100A KR 20160034100 A KR20160034100 A KR 20160034100A KR 1020140125189 A KR1020140125189 A KR 1020140125189A KR 20140125189 A KR20140125189 A KR 20140125189A KR 20160034100 A KR20160034100 A KR 20160034100A
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semiconductor substrate
conductive
electrodes
interconnector
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김보중
우태기
장대희
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명은 태양 전지 모듈에 관한 것이다.
본 발명의 일례에 따른 태양 전지 모듈은 전면으로 빛을 입사받는 반도체 기판 및 반도체 기판의 후면에 서로 이격되어 형성되는 복수의 제1 전극과 복수의 제2 전극을 구비하는 제1, 2 태양 전지; 제1, 2 태양 전지 각각에 구비된 복수의 제1 전극에 접속하는 제1 도전성 배선과 복수의 제2 전극에 접속하는 제2 도전성 배선; 및 제1 태양 전지에 접속한 제1 도전성 배선과 제2 태양 전지에 접속한 제2 도전성 배선을 서로 제1 방향으로 연결시키는 인터커넥터;를 포함하고, 인터커넥터는 제1 열팽창 계수를 갖는 도전성 재질의 바디부와 바디부의 전면에 위치하고, 제1 열팽창 계수보다 더 높은 제2 열팽창 계수를 갖는 코팅부;를 포함한다.

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.
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 태양 전지 모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일례에 따른 태양 전지 모듈은 전면으로 빛을 입사받는 반도체 기판 및 반도체 기판의 후면에 서로 이격되어 형성되는 복수의 제1 전극과 복수의 제2 전극을 구비하는 제1, 2 태양 전지; 제1, 2 태양 전지 각각에 구비된 복수의 제1 전극에 접속하는 제1 도전성 배선과 복수의 제2 전극에 접속하는 제2 도전성 배선; 및 제1 태양 전지에 접속한 제1 도전성 배선과 제2 태양 전지에 접속한 제2 도전성 배선을 서로 제1 방향으로 연결시키는 인터커넥터;를 포함하고, 인터커넥터는 제1 열팽창 계수를 갖는 도전성 재질의 바디부와 바디부의 전면에 위치하고, 제1 열팽창 계수보다 더 높은 제2 열팽창 계수를 갖는 코팅부;를 포함한다.
아울러, 코팅부의 탄성 계수도 바디부의 탄성 계수보다 높을 수 있다.
또한, 코팅부의 두께는 바디부의 두께보다 작을 수 있으며, 일례로, 코팅부의 두께는 5um ~ 100um 사이이고, 바디부의 두께는 코팅부의 두께보다 큰 범위 중에서 50um ~ 300um 사이일 수 있다.
또한, 바디부는 금속 재질을 포함하고, 코팅부는 절연성 재질을 포함하할 수 있다.
또한, 코팅부의 전면에는 금속 반사층이 더 포함될 수 있고, 이와 같은 금속 반사층의 전면에는 복수 개의 요철이 구비될 수 있다.
아울러, 인터커넥터의 바디부에 제1 태양 전지에 접속한 제1 도전성 배선과 제2 태양 전지에 접속한 제2 도전성 배선이 접속될 수 있다.
여기서, 제1, 2 도전성 배선 각각은 제1 방향으로 길게 배치되고, 인터커넥터의 길이 방향은 제1 방향에 교차하는 제2 방향일 수 있다.
또한, 제1, 2 도전성 배선 각각은 제1 방향을 따라 길게 형성되는 복수의 핑거부와 복수의 핑거부가 공통으로 연결되고, 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 길게 형성되는 패드부을 포함할 수 있다.
이와 같이 본 발명에 따른 태양 전지 모듈은 제1 열팽창 계수를 갖는 도전성 재질의 바디부와 상기 바디부의 전면에 위치하고, 상기 제1 열팽창 계수보다 더 높은 제2 열팽창 계수를 갖는 코팅부를 포함하여 구성됨으로써, 반도체 기판의 밴딩을 완화할 수 있으며, 태양 전지 모듈의 제조 공정을 보다 용이하게 할 수 있다.
도 1a 내지 도 5는 본 발명에 따른 태양 전지 모듈의 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 인터커넥터(IC)에 따른 효과를 설명하기 위한 도이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 인터커넥터(IC)의 다양한 변형예를 설명하기 위한 도이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양 전지 모듈을 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.
아울러, 이하의 설명에서, 서로 다른 두 구성 요소의 길이나 폭이 동일하다는 의미는 10%의 오차 범위 이내에서 서로 동일한 것을 의미한다.
이하에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 모듈에 대하여 설명한다.
도 1a 내지 도 5는 본 발명에 따른 태양 전지 모듈의 일례를 설명하기 위한 도이다.
여기서, 도 1a는 본 발명의 일례에 따른 태양 전지 모듈의 일부 사시도이고, 도 1b는 도 1a에 도시된 태양 전지 모듈의 후면 모습을 도시한 것이고, 도 2는 도 1b에서 csx1-csx1 라인에 따른 단면을 도시한 것이고, 도 3은 도 1b에서 csy1-csy1 라인에 따른 단면을 도시한 것이고, 도 4는 도 1a 내지 도 2에 도시된 태양 전지 모듈에 적용되는 태양 전지의 일례를 설명하기 위한 도이고, 도 5는 도 4에 도시된 태양 전지의 후면 패턴을 설명하기 위한 도이다.
도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일례에 따른 태양 전지 모듈은 제1, 2 태양 전지(C1, C2), 제1, 2 도전성 배선(CW1, CW2), 인터커넥터(IC)를 포함한다.
여기서, 제1, 2 태양 전지(C1, C2)는 태양 전지 모듈에 포함되는 복수의 태양 전지 중에서 서로 인접하여 위치한 두 개의 태양 전지를 임의로 선택된 태양 전지를 의미한다.
여기서, 제1, 2 태양 전지(C1, C2)는 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 제1 방향(x)으로 배치되어 서로 전기적으로 직렬 연결될 수 있으며, 제1, 2 태양 전지(C1, C2) 각각은 전면으로 빛을 입사받는 반도체 기판(110) 및 반도체 기판(110)의 후면에 서로 이격되어 형성되는 복수의 제1 전극(C141)과 복수의 제2 전극(C142)을 구비할 수 있다.
여기서, 복수의 제1, 2 전극(C141, C142) 각각의 길이 방향은 제1 방향(x)과 교차하는 제2 방향(y)일 수 있다.
이와 같은 태양 전지의 구체적인 구조에 대해서는 태양 전지 모듈의 전체적인 구조를 먼저 설명한 이후에 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한다.
다음, 제1 도전성 배선(CW1)과 제2 도전성 배선(CW2)은 제1, 2 태양 전지(C1, C2) 각각에 접속될 수 있고, 제1, 2 도전성 배선(CW1, CW2) 각각은 복수 개일 수 있으며, 단면이 원형인 와이어이거나, 두께보다 폭이 더 넓은 리본 형태일 수 있다.
아울러, 제1, 2 도전성 배선(CW1, CW2) 각각은 제1, 2 태양 전지(C1, C2)의 직렬 연결 방향과 동일한 제1 방향(x)으로 길게 배치될 수 있다.
이와 같은 제1, 2 태양 전지(C1, C2) 각각에서, 복수 개의 제1 도전성 배선(CW1)은 구비된 복수의 제1 전극(C141)에 접속하고, 복수 개의 제2 도전성 배선(CW2)은 제1, 2 태양 전지(C1, C2) 각각에 구비된 복수의 제2 전극(C142)에 접속할 수 있다.
보다 구체적으로, 도 1a 및 도 2에 도시된 바와 같이, 제1, 2 태양 전지(C1, C2) 각각에서, 복수 개의 제1 도전성 배선(CW1)은 복수 개의 제1 전극(C141)과 중첩되는 부분에서 도전성 접착제(CA)를 통하여 복수의 제1 전극(C141)에 접속하고, 복수의 제2 전극(C142)과 중첩되는 부분에서는 제1 도전성 배선(CW1)과 제2 전극(C142) 사이에 형성된 절연층(IL)에 의해 서로 절연될 수 있다.
아울러, 복수 개의 제2 도전성 배선(CW2)은 복수 개의 제2 전극(C142)과 중첩되는 부분에서 도전성 접착제(CA)를 통하여 복수의 제2 전극(C142)에 접속하고, 복수의 제1 전극(C141)과 중첩되는 부분에서는 제2 도전성 배선(CW2)과 제1 전극(C141) 사이에 형성된 절연층(IL)에 의해 서로 절연될 수 있다.
여기서, 도전성 접착제(CA)는 녹는점이 110℃ ~ 300℃ 사이의 금속 재질이 이용될 수 있으며, 보다 구체적으로, 주석(Sn)과 같은 포함되는 솔더 패이스트, 절연 수지 내에 주석(Sn)이나 은(Ag)와 같은 금속이 포함되는 도전성 패이스트 또는 도전성 접착 필름이 이용될 수 있다.
아울러, 절연층(IL)은 절연성 재질이면 어떠한 것이든 상관 없으며, 일례로, 에폭시(epoxy) 계열이나 실리콘(silicone) 계열의 절연성 수지가 사용될 수 있다.
이때, 도 1b에 도시된 바와 같이, 태양 전지 모듈을 후면에서 보았을 때, 제1, 2 도전성 배선(CW1, CW2) 각각의 한쪽 끝단은 반도체 기판(110)의 영역 밖으로 더 돌출되도록 배치될 수 있다.
이와 같이, 반도체 기판(110)의 영역 밖으로 더 돌출된 제1, 2 도전성 배선(CW1, CW2)의 한쪽 끝단에 제1, 2 태양 전지(C1, C2)를 서로 직렬 연결시키기 위한 인터커넥터(IC)가 접속될 수 있다.
따라서, 인터커넥터(IC)는 제1 태양 전지(C1)에 접속한 제1 도전성 배선(CW1)과 제2 태양 전지(C2)에 접속한 제2 도전성 배선(CW2)을 서로 제1 방향(x)으로 직렬 연결시킬 수 할 수 있다.
이와 같은 인터커넥터(IC)는 도 1b에 도시된 바와 같이, 제1 방향(x)으로의 길이보다 제1 방향(x)에 교차하는 제2 방향(y)으로의 길이가 더 길 수 있다.
이와 같은 인터커넥터(IC)의 단면을 살펴보면, 도 3에 도시된 바와 같이, 바디부(BD)와 바디부(BD)의 전면에 위치하는 코팅부(CT)를 포함할 수 있다.
여기서, 바디부(BD)는 제1 열팽창 계수를 갖고, 코팅부(CT)는 제1 열팽창 계수보다 더 높은 제2 열팽창 계수를 가질 수 있다.
이와 같이, 인터커넥터(IC)에서 바디부(BD)의 전면에 열팽창 계수가 더 높은 코팅부(CT)를 구비하는 것은 제1, 2 도전성 배선(CW1, CW2)을 반도체 기판(110)의 후면에 접속하면 반도체 기판(110)이 휘어지는 밴딩 현상이 발생하게 되는데, 제1, 2 도전성 배선(CW1, CW2)이 접속된 복수의 태양 전지를 인터커넥터(IC)로 연결하는 태빙(tabbing) 공정에서 이와 같은 반도체 기판(110)의 밴딩을 완화하기 위해서이다.
이에 대한 보다 구체적인 설명은 이후의 도 6 및 도 7을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.
이와 같이 반도체 기판(110)의 밴딩이 완화되면 태빙 공정 이후, 복수의 태양 전지가 인터커넥터(IC)로 연결된 셀 스트링을 모듈화하는 라미네이션 공정을 보다 용이하게 수행할 수 있다.
아울러, 코팅부(CT)의 탄성 계수는 바디부(BD)의 탄성 계수보다 더 높을 수 있다. 이와 같이 코팅부(CT)의 탄성 계수를 바디부(BD)의 탄성 계수보다 더 높게 함으로써, 반도체 기판(110)의 배딩을 완화하는데 더 도움이 될 수 있다.
여기서, 코팅부(CT)의 두께(T1)는 바디부(BD)의 두께(T2)보다 작게 할 수 있다. 일례로, 코팅부(CT)의 두께(T1)는 5um ~ 100um 사이이고, 바디부(BD)의 두께(T2)는 코팅부(CT)의 두께(T1)보다 큰 범위 중에서 50um ~ 300um 사이일 수 있다.
이와 같이, 코팅부(CT)의 두께(T1)를 바디부(BD)의 두께(T2)보다 작게 하되, 이와 같은 수치 범위로 한정하는 것은 코팅부(CT)의 두께(T1)에 따라, 코팅부(CT)의 열팽창 계수나 탄성 계수가 영향을 받을 수 있고, 코팅부(CT)의 두께(T1)가 과도하게 증가하는 경우, 인터커넥터(IC)가 반도체 기판(110)의 밴딩을 완화하는 것을 넘어서, 반도체 기판(110)을 오히려 반대 방향으로 밴딩시킬 수도 있는데, 이를 방지하기 위함이다.
여기서, 바디부(BD)는 구리(Cu)나 은(Ag)와 같이 전도성이 양호한 금속 재질을 포함하여 형성될 수 있으며, 코팅부(CT)는 바디부(BD)의 열팽창 계수나 탄성 계수보다 더 높은 열팽창 계수나 탄성 계수를 갖도록 하기 위하여, 절연성 재질을 포함할 수 있으며, 절연성 재질은 구체적 일례로, 실리콘 계열의 수지, 아크릴 계열의 수지 또는 에폭시 계열의 수지 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
이와 같은 인터커넥터(IC)는 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 태양 전지(C1)에 접속한 제1 도전성 배선(CW1)과 제2 태양 전지(C2)에 접속한 제2 도전성 배선(CW2)이 바디부(BD)의 후면에 도전성 접착층(CAL)을 통하여 접속될 수 있다.
이와 같은 도전성 접착층(CAL)은 바디부(BD)의 후면에 미리 코팅된 상태에서 제1, 2 도전성 배선(CW1, CW2)에 접착되어 형성될 수도 있고, 태빙 공정시 바디부(BD)의 후면에 도전성 접착층(CAL)을 형성하기 위한 패이스트를 도포하는 공정을 통하여 형성될 수도 있다. 이와 같은 도전성 접착층(CAL)은 주석(Sn)을 포함하는 금속 재질로 형성될 수 있다.
이와 같은 태양 전지 모듈에 적용 가능한 태양 전지는 도 4 및 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 4 및 도 5에 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 4 및 도 5에 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 n형 도전성 타입의 불순물이 도핑되어 형성될 수 있다.
에미터부(121)는 전면과 마주보고 있는 반도체 기판(110)의 후면에 복수 개가 서로 이격되어 위치하며, 태양 전지의 직렬 연결 방향인 제1 방향(x)과 교차하는 제2 방향(y)으로 길게 뻗어 있을 수 있다.
이와 같은 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 후면에 복수 개가 서로 이격되어 위치하며, 복수의 에미터부(121)와 나란한 제2 방향(y)으로 뻗어 있다. 따라서, 도 4 및 도 5에 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++ 불순물 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 제2 방향(y)으로 길게 형성될 수 있다.
또한, 복수의 제2 전극(C142)은 복수의 후면 전계부(172)를 따라서 반도체 기판(110)의 후면에 제2 방향(y)으로 길게 형성되며, 후면 전계부(172)를 통하여 반도체 기판(110)과 각각 물리적 및 전기적으로 연결될 수 있다.
여기서, 복수의 제1 전극(C141)과 제2 전극(C142) 각각은 도 5에 도시된 바와 같이, 제2 방향(y)으로 길게 뻗어 있을 수 있으며, 복수의 제1 전극(C141)과 제2 전극(C142) 각각은 제1 방향(x)으로 서로 이격되어 배열될 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.
본 발명에 따른 태양 전지 모듈에 적용된 태양 전지는 반드시 도 4 및 도 5에만 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 같이, 도 4 및 도 5에서 설명한 태양 전지는 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 복수 개가 제1 방향(x)으로 배열되어 직렬 연결될 수 있다. 즉, 일례로, 제1 태양 전지(C1)와 제2 태양 전지(C2)는 제1 방향(x)으로 배열될 수 있다.
이때, 제1, 2 태양 전지(C1, C2)에 구비되는 복수의 제1, 2 전극(C141, C142)의 길이 방향이 제2 방향(y)으로 향하도록 배치될 수 있고, 제1, 2 도전성 배선(CW1, CW2)은 길이 방향이 제1 방향(x)이 되도록 제1, 2 태양 전지(C1, C2) 각각의 반도체 기판(110)의 후면에 접속될 수 있다.
한편, 도 1a 내지 도 5에 도시된 설명한 태양 전지 모듈에서 인터커넥터(IC)가 제1 열팽창 계수를 갖는 바디부(BD)와 제1 열팽창 계수보다 높은 제2 열팽창 계수를 갖는 코팅부(CT)를 포함하도록 구성하는 이유를 도 6 및 도 7을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 6 및 도 7은 도 3에서 설명한 인터커넥터(IC)에 따른 효과를 설명하기 위한 도이다.
구체적으로, 도 6의 (a)는 반도체 기판(110)의 후면에 제1, 2 도전성 배선(CW1, CW2)을 접속시키기 위해 열처리 하는 경우 반도체 기판(110)의 밴딩 방향을 설명하기 위한 도이고, 도 6의 (b)는 도 3에서 전술한 바디부(BD)와 코팅부(CT)를 구비한 인터커넥터(IC)를 열처리 하는 경우 인터커넥터(IC)의 밴딩 방향을 설명하기 위한 도이다.
아울러, 도 7의 (a)는 반도체 기판(110)이 밴딩된 상태의 제1, 2 태양 전지(C1, C2)에 인터커넥터(IC)를 접속시키는 경우를 설명하기 위한 도이고, 도 7의 (b)는 제1, 2 태양 전지(C1, C2)에 인터커넥터(IC)를 접속시킨 이후, 반도체 기판(110)의 밴딩이 완화된 상태를 설명하기 위한 도이다.
도 6의 (a)에 도시된 바와 같이, 태양 전지 각각에 구비된 반도체 기판(110)의 후면에 제1 방향(x)으로 길게 뻗어 있는 제1, 2 도전성 배선(CW1, CW2)을 접속시킨 경우, 반도체 기판(110)에서 제1 방향(x)의 양끝단은 제1, 2 도전성 배선(CW1, CW2)의 수축력에 의해 FW의 힘을 받고, 이로 인하여 (-)z 방향으로 밴딩될 수 있다.
여기서, 반도체 기판(110)의 양끝단이 (-)z 방향으로 밴딩되는 이유는 반도체 기판(110)의 열팽창 계수와 제1, 2 도전성 배선(CW1, CW2)의 열팽창 계수 차이 때문이다.
즉, 실리콘 웨이퍼를 이용해 형성되는 반도체 기판(110)의 열팽창 계수가 금속성의 제1, 2 도전성 배선(CW1, CW2)의 열팽창 계수보다 매우 작아, 제1, 2 도전성 배선(CW1, CW2)을 반도체 기판(110)의 후면에 열처리를 수반하는 태빙 공정을 통해 접속시키는 경우, 열이 냉각되는 과정에서 제1, 2 도전성 배선(CW1, CW2)이 반도체 기판(110)보다 상대적으로 많이 수축되기 때문이다.
이와 같은 경우, 제1, 2 도전성 배선(CW1, CW2)의 길이 방향인 제1 방향(x)으로의 수축이 반도체 기판(110)의 밴딩에 영향을 미치게 되고, 이에 따라, 반도체 기판(110)에서 제1 방향(x)의 양끝단이 제1, 2 도전성 배선(CW1, CW2)의 수축력에 의해 아래 방향인 (-)z 방향으로 밴딩될 수 있다.
이와 같은 밴딩에 의해 반도체 기판(110)이 포함된 태양 전지도 전체적으로 가운데 부분이 볼록하게 밴딩될 수 있고, 이와 같이 밴딩된 높이(BH)는 반도체 기판(110)의 제1 방향(x)의 양 끝단을 기준으로 1㎝ ~ 4㎝에 이를 수 있다.
이와 같이 반도체 기판(110)이 밴딩된 경우, 인터커넥터(IC)로 복수의 태양 전지를 직렬 연결하더라도, 반도체 기판(110)의 밴딩으로 인하여 복수의 태양 전지를 모듈화시키는 라미네이션 공정을 진행하는데 어려움이 커지게 되고, 심한 경우에는 라미네이션 공정을 진행하는 것이 불가능해질 수 있다.
그러나, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이, 인터커넥터(IC)가 제1 열팽창 계수를 갖는 바디부(BD)와 바디부(BD)의 전면에 제1 열팽창 계수보다 높은 제2 열팽창 계수를 갖는 코팅부(CT)를 포함하도록 하면, 열처리 공정시 인터커넥터(IC)의 전면에 상대적으로 열팽창 계수가 큰 코팅부(CT)가 위치하므로, 인터커넥터(IC)의 길이 방향인 제2 방향(y)의 양 끝단이 FI의 힘을 받고, 이로 인하여 (+)z 방향으로 밴딩될 수 있다.
여기서, 인터커넥터(IC)가 밴딩되는 이유는 인터커넥터(IC)의 바디부(BD)와 코팅부(CT)의 열팽창 계수 차이 때문이고, 인터커넥터(IC)가 (+)z 방향으로 밴딩되는 이유는 상대적으로 열팽창 계수가 큰 코팅부(CT)가 열팽창 계수가 작은 바디부(BD)의 전면에 위치하여, 코팅부(CT)의 수축 길이가 바디부(BD)의 수축 길이보다 크기 때문이다.
아울러, 인터커넥터(IC)의 제2 방향(y)의 양 끝단이 밴딩되는 이유는 인터커넥터(IC)의 길이 방향이 제2 방향(y)으로 형성되고, 코팅부(CT)의 길이 방향인 제2 방향(y)으로 코팅부(CT)의 수축력이 작용하고, 이 수축력이 인터커넥터(IC)를 (+)z 방향으로 밴딩시키는 FI의 힘으로 작용하기 때문이다.
이와 같이 인터커넥터(IC)에 작용하는 힘 FI은 도 6의 (a)에서 반도체 기판(110)에 작용하는 힘 FW와 반대 방향으로 작용하기 때문에 반도체 기판(110)의 밴딩을 완화시키거나 방지할 수 있다.
보다 구체적으로, 각 태양 전지에 구비된 반도체 기판(110)의 후면에 제1, 2 도전성 배선(CW1, CW2)을 접속시키면, 도 7의 (a)에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(110)은 밴딩된 상태가 될 수 있고, 이와 같이 밴딩된 상태의 반도체 기판(110)에 접속된 제1, 2 도전성 배선(CW1, CW2)을 열처리 공정을 수반하는 태빙(tabbing) 공정을 통하여 인터커넥터(IC)에 접속시키면, 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이, 인터커넥터(IC)에 작용하는 힘 FI는 제1, 2 도전성 배선(CW1, CW2)을 통하여 각 반도체 기판(110)에 전달되어, 반도체 기판(110)의 밴딩을 완화될 수 있다.
참고로, 여기서, 열처리 공정을 수반하는 태빙(tabbing) 공정의 열처리 온도는 110℃ ~ 300℃ 사이일 수 있다.
이하에서는 이와 같이, 반도체 기판(110)의 밴딩을 완화시키는 기능을 하는 인터커넥터(IC)의 다양한 변형예에 대해 설명한다.
도 8 및 도 9는 도 3에서 전술한 인터커넥터(IC)의 다양한 변형예를 설명하기 위한 도이다.
도 3에서는 인터커넥터(IC)의 바디부(BD) 전면에 절연성 재질의 코팅부(CT)만 형성된 경우를 일례로 설명하였으나, 도 8의 (a)에 도시된 바와 같이, 코팅부(CT)의 전면에는 코팅부(CT)의 전면에는 인터커넥터(IC)로 입사되는 빛의 반사율을 증가시키기 위하여 금속 반사층(RFL)이 더 포함될 수 있고, 아울러, 도 8의 (b)에 도시된 바와 같이, 인터커넥터(IC)로 입사되는 빛의 난반사와 반사각을 증가시키기 위하여 금속 반사층(RFL)의 금속 반사층(RFL)의 전면에는 복수 개의 요철이 형성될 수 있다.
여기서, 금속 반사층(RFL)도 인터커넥터(IC)의 바디부(BD)보다 열팽창 계수가 더 클 수 있다. 이와 같은 금속 반사층(RFL)은 반사율이 양호한 은(Ag), 주석(Sn)과 같은 금속 물질이 포함되어 형성될 수 있다.
아울러, 도 8의 (c)에 도시된 바와 같이, 바디부(BD)의 전면에 위치하는 코팅부(CT)는 제1 방향(x)으로의 가운데 부분이 이격될 수도 있으며, 도 8의 (d)에 도시된 바와 같이, 전술한 금속 반사층(RFL)은 이격된 코팅부(CT) 중 어느 하나의 코팅부(CT) 위에만 형성되는 것도 가능하고, 도 8의 (d)와 다르게 이격된 코팅부(CT) 각각의 전면 위에 모두 형성되는 것도 가능하다.
아울러, 도 9의 (a)에 도시된 바와 같이, 인터커넥터(IC)를 전면에서 보았을 때, 코팅부(CT)가 인터커넥터(IC)의 바디부(BD) 위에 하나로 형성되는 것도 가능하나, 도 9의 (b)에 도시된 바와 같이, 인터커넥터(IC)의 길이 방향인 제2 방향(y)을 따라 코팅부(CT)가 복수 개(CT1, CT2, CT3)로 나누어져 이격되어 형성되거나, 도 9의 (c)에 도시된 바와 같이, 인터커넥터(IC)의 폭 방향인 제1 방향(x)을 따라 코팅부(CT)가 복수 개(CT1, CT2)로 나누어져 이격되어 형성되는 것도 가능하다.
또한, 도 9의 (d)에 도시된 바와 같이, 코팅부(CT)가 인터커넥터(IC)의 바디부(BD) 위에 하나로 형성되되, 바디부(BD)의 일부분이 노출되도록 적어도 하나의 개구홀(HCT)가 형성될 수도 있다.
또한, 인터커넥터(IC)를 전면에서 보았을 때, 도 9의 (e) 및 (f)와 같이, 인터커넥터(IC)에서 코팅부(CT)는 하나로 형성되되, 인터커넥터(IC)의 길이 방향인 제2 방향(y)을 바디부(BD)가 두 개(BD1, BD2) 또는 세 개(BD1, BD2, BD3)로 나누어져 이격되어 형성되는 것도 가능하다.
이 외에도, 본 발명에 따른 인터커넥터(IC)는 제1 열팽창 계수를 갖는 도전성 재질의 바디부(BD)와 바디부(BD)의 전면에 제1 열팽창 계수보다 더 높은 제2 열팽창 계수를 갖는 코팅부(CT)가 위치하기만 하면, 어떠한 형태로도 변형될 수 있다.
지금까지, 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양 전지 모듈에서는 각 태양 전지에 구비된 제1, 2 전극(C141, C142)의 길이 방향이 제2 방향(y)으로 배치되는 경우를 일례로 설명하였으나, 이와 다르게 제1, 2 전극(C141, C142)이 태양 전지의 직렬 연결 방향인 제1 방향(x)으로 배열되도록 태양 전지가 배치될 수도 있다.
이와 같은 경우에도, 제1 열팽창 계수를 갖는 도전성 재질의 바디부(BD)와 바디부(BD)의 전면에 제1 열팽창 계수보다 더 높은 제2 열팽창 계수를 갖는 코팅부(CT)가 위치하는 인터커넥터(IC)가 사용될 수 있다.
이와 같이, 제1, 2 전극(C141, C142)의 길이 방향이 제1 방향(x)으로 배치되는 경우에는 제1, 2 도전성 배선(CW1, CW2)이 앞선 제1 실시예와는 다른 형상을 가질 수 있다. 이에 대해 구체적으로 도 10을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양 전지 모듈을 설명하기 위한 도이다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 태양 전지 모듈은 도 1a 및 도 5에서 설명한 태양 전지 모듈에서 도 10에 도시된 태양 전지와 제1, 2 도전성 배선(CW1, CW2)이 대신 사용될 수 있다. 따라서, 도 10에서는 본 발명의 제1 실시예에서 설명한 내용과 중복되는 내용에 대한 설명은 생략한다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 태양 전지 모듈은 도 10에 도시된 태양 전지와 같이, 제1, 2 전극(C141, C142)의 길이 방향이 태양 전지의 직렬 연결 방향인 제1 방향(x)으로 향하도록 각각의 태양 전지가 배치될 수 있다.
따라서, 도 10에서는 도시되지 않았지만, 제1 전극(C141)에 연결되는 에미터부(121)와 제2 전극(C142)에 연결되는 후면 전계부(172)도 제1 방향(x)으로 길게 형성될 수 있다.
아울러, 도 10과 같이 제1, 2 전극(C141, C142)의 길이 방향이 제1 방향(x)으로 향하도록 각각의 태양 전지가 배치된 경우, 제1, 2 도전성 배선(CW1, CW2) 각각은 제1 방향(x)을 따라 길게 형성되는 복수의 제1, 2 핑거부(CW1-F, CW2-F)와 복수의 제1, 2 핑거부(CW1-F, CW2-F)가 공통으로 연결되고, 제1 방향(x)과 교차하는 제2 방향(y)으로 길게 형성되는 제1, 2 패드부(CW1-B, CW2-B)을 포함하여 구성될 수 있다.
보다 구체적으로, 제1 도전성 배선(CW1)에서 복수의 제1 핑거부(CW1-F)는 제1 방향(x)을 따라 길게 형성되고, 복수의 제1 핑거부(CW1-F) 각각은 복수의 제1 전극(C141) 각각에 도전성 접착제(CA)를 통하여 접속될 수 있고, 제1 패드부(CW1-B)는 제2 방향(y)으로 길게 형성되어 복수의 제1 핑거부(CW1-F)에 공통으로 연결될 수 있다.
이와 같은 제1 패드부(CW1-B)의 일부는 반도체 기판(110)을 전면에서 바라보았을 때, 반도체 기판(110)과 중첩되지 않고, 반도체 기판(110)의 밖으로 노출되는 제1 노출 영역(PS1)을 구비할 수 있다.
아울러, 제2 도전성 배선(CW2)에서 복수의 제2 핑거부(CW2-F)는 복수의 제1 핑거부(CW1-F)와 이격되어 제1 방향(x)을 따라 길게 형성되고, 복수의 제2 핑거부(CW2-F) 각각은 복수의 제2 전극(C142) 각각에 도전성 접착제(CA)를 통하여 접속될 수 있고, 제2 패드부(CW2-B)는 제2 방향(y)으로 길게 형성되어 복수의 제2 핑거부(CW2-F)에 공통으로 연결될 수 있다.
이와 같은 제2 패드부(CW2-B)의 일부는 반도체 기판(110)을 전면에서 바라보았을 때, 반도체 기판(110)과 중첩되지 않고, 반도체 기판(110)의 밖으로 노출되는 제2 노출 영역(PS2)을 구비할 수 있다.
이와 같이 제1, 2 도전성 배선(CW1, CW2)이 구비된 상태에서 앞선 제1 실시예에서 설명한 바와 같은 인터커넥터(IC)가 제1, 2 도전성 배선(CW1, CW2)에 구비된 제1, 2 패드부(CW1-B, CW2-B) 각각의 전면인 제1, 2 노출 영역(PS1, PS2)에 접속될 수 있다.
도 10에 도시된 바와 같이, 태양 전지의 후면에 제1, 2 도전성 배선(CW1, CW2)이 접속된 경우에도, 반도체 기판(110)의 후면에 구비된 복수의 제1, 2 전극(C141, C142)에 접속되는 복수의 제1, 2 핑거부(CW1-F, CW2-F)의 길이 방향이 제1 방향(x)이므로, 도 6 및 도 7에서 설명한 바와 같이, 반도체 기판(110)이 밴딩될 수 있다.
따라서, 도 3, 도 8 및 도 9에서 설명한 바와 같은 본 발명의 인터커넥터(IC)를 사용할 경우, 태양 전지의 밴딩을 완화하거나 방지할 수 있으며, 복수의 태양 전지를 모듈화시키는 라미네이션 공정을 보다 용이하게 진행할 수 있다.
따라서, 태양 전지 모듈의 제조 공정을 보다 용이하게 할 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 (11)

  1. 전면으로 빛을 입사받는 반도체 기판 및 상기 반도체 기판의 후면에 서로 이격되어 형성되는 복수의 제1 전극과 복수의 제2 전극을 구비하는 제1, 2 태양 전지;
    상기 제1, 2 태양 전지 각각에 구비된 상기 복수의 제1 전극에 접속하는 제1 도전성 배선과 상기 복수의 제2 전극에 접속하는 제2 도전성 배선; 및
    상기 제1 태양 전지에 접속한 상기 제1 도전성 배선과 상기 제2 태양 전지에 접속한 상기 제2 도전성 배선을 서로 제1 방향으로 연결시키는 인터커넥터;를 포함하고,
    상기 인터커넥터는 제1 열팽창 계수를 갖는 도전성 재질의 바디부와 상기 바디부의 전면에 위치하고, 상기 제1 열팽창 계수보다 더 높은 제2 열팽창 계수를 갖는 코팅부;를 포함하는 태양 전지 모듈.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 코팅부의 탄성 계수는 상기 바디부의 탄성 계수보다 높은 태양 전지 모듈.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 코팅부의 두께는 상기 바디부의 두께보다 작은 태양 전지 모듈.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 코팅부의 두께는 5um ~ 100um 사이이고, 상기 바디부의 두께는 상기 코팅부의 두께보다 큰 범위 중에서 50um ~ 300um 사이인 태양 전지 모듈.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 바디부는 금속 재질을 포함하고, 상기 코팅부는 절연성 재질을 포함하는 태양 전지 모듈.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 코팅부의 전면에는 금속 반사층이 더 포함되는 태양 전지 모듈.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 금속 반사층의 전면에는 복수 개의 요철을 구비하는 태양 전지 모듈.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 인터커넥터의 바디부에 상기 제1 태양 전지에 접속한 상기 제1 도전성 배선과 상기 제2 태양 전지에 접속한 상기 제2 도전성 배선이 접속되는 태양 전지 모듈.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 제1, 2 도전성 배선 각각은 상기 제1 방향으로 길게 배치되는 태양 전지 모듈.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 인터커넥터의 길이 방향은 상기 제1 방향에 교차하는 제2 방향인 태양 전지 모듈.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 제1, 2 도전성 배선 각각은 상기 제1 방향을 따라 길게 형성되는 복수의 핑거부와 상기 복수의 핑거부가 공통으로 연결되고, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 길게 형성되는 패드부을 포함하는 태양 전지 모듈.
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