KR20170048460A - 메인 게이트가 없고 고효율의 후면 전극형 태양 전지 모듈, 어셈블리 및 그 제조공법 - Google Patents

메인 게이트가 없고 고효율의 후면 전극형 태양 전지 모듈, 어셈블리 및 그 제조공법 Download PDF

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원진 샤
위하이 쑨
위정 장
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졸리우드 (수조우) 선왓트 컴퍼니 리미티드
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Abstract

본 발명은 메인 게이트가 없고 고효율의 후면 전극형 태양 전지 모듈, 어셈블리 및 그 제조공법에 관한 것이다. 태양 전지 모듈은 셀(101, 102, 13)과 전기적 연결층을 포함하고, 셀(101, 102, 13)의 백라이트면에는 P형 도핑층(5)과 연결되는 P전극(51)과, N형 도핑층과 연결되는 N전극(41)을 구비하며, 전기적 연결층은 평행되게 배열된 복수의 전도선(43, 53)을 포함하고, 복수의 전도선(43, 53)은 P전극(51) 또는 N전극(41)과 각각 전기적으로 연결된다. 본 발명은, 메인 게이트가 없고 고효율의 후면 전극형 태양 전지 모듈, 어셈블리 및 그 제조공법을 더 제공하는데, 이는 P전극(51)과 N전극(41)의 단락을 효과적으로 방지할 수 있고 원가가 낮으며 고내파열성이고 고효율이며 고안정성을 가진다.

Description

메인 게이트가 없고 고효율의 후면 전극형 태양 전지 모듈, 어셈블리 및 그 제조공법{MAIN-GATE-FREE AND HIGH EFFICIENCY BACK CONTACT SOLAR CELL MODULE, ASSEMBLY AND PREPARATION PROCESS}
본 발명은 태양 전지 분야에 관한 것으로, 구체적으로 메인 게이트가 없고 고효율의 후면 전극형(back contact) 태양 전지 모듈, 어셈블리 및 그 제조공법에 관한 것이다.
에너지는 인류 활동의 물질 기초로써 인류 사회의 부단한 발전과 진보에 따라 에너지에 대한 수요가 날마다 증가되고 있다. 전통적인 화석 에너지는 재생될 수 없는 에너지에 속하므로 이미 사회 발전의 수요를 충족시키기 어렵기에 세계 각국에서는 새로운 에너지와 재생 에너지에 대한 연구와 이용이 날로 뜨거워지고 있다. 여기서 태양 에너지 발전 기술은 태양 광을 직접 전력으로 전환시키고 사용이 간단하며 친환경적으로 오염이 없고 에너지 이용률이 높은 등 우세를 가지기에 특히 보편적으로 주목을 받고 있다. 태양 에너지 발전은 큰 면적의 P-N 접합 다이오드를 사용하여 햇빛을 조사하는 경우에 광 생성 캐리어를 발생시켜 발전한다.
기존 기술에서 주도적인 위치를 점하고 대규모 상업화된 결정 실리콘 태양 전지는 그 이미터 영역과 이미터 영역 전극이 모두 전지의 정면(빛에 마주하는 면)에 위치하고, 즉 메인 게이트, 보조 게이트 라인은 모두 전지의 정면에 있다. 태양 에너지급 실리콘 재료는 전자 확산 거리가 비교적 짧고 발사 영역이 전지의 정면에 있기에 캐리어의 수집 효율을 향샹시키는데 유리하다. 그러나 전지 정면의 게이트 라인이 부분 햇빛(약 8%)을 차단하기에 태양 전지의 유효 수광 면적이 감소되고 이로 인하여 일부분의 전류가 손실된다. 또한 셀을 직렬 연결할 경우, 주석 도금 동 스트립으로 한 블록의 전지의 정면으로부터 다른 블록의 전지의 배면까지 용접시켜야 하고, 비교적 두꺼운 주석 도금 동 스크립을 사용하게 되면 너무 단단하여 셀이 부서질 수 있지만, 가늘고 넓은 주석 도금 동 스트립을 사용하게 되면 너무 많은 햇빛을 차단할 수 있게 된다. 따라서 어떤 종류의 주석 도금 용접 스트립을 사용하든 모두 직렬 연결 저항으로 인한 소모와 광학적 소모를 초래할 수 있고, 동시에 셀의 박편화에 불리하다. 상기와 같은 기술 문제를 해결하기 위하여, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 정면 전극을 전지의 배면에 이동시켜 메인 게이트가 없는 후면 전극형 태양 전지를 개발하고, 후면 전극형 태양 전지는 전지의 발사 영역 전극과 베이스 영역 전극이 모두 전지 배면에 위치한 태양 전지를 가리킨다. 후면 전극형 전지는 하기와 같은 많은 장점이 있다: ① 효율이 높아, 정면 게이트 라인 전극의 차광 손실을 완전히 해소함으로써 전지의 효율을 향상시킨다. ② 전지의 박편화를 실현할 수 있어, 직렬 연결하여 사용되는 금속 연결 장치가 모두 전지의 배면에 있기에 정면에서 배면까지 연결할 필요가 없고 더욱 얇은 실리콘 시트를 사용할 수 있음으로써 원가를 감소시킨다. ③ 미관이 더 좋아, 전지의 정면 색상이 균일하여 소비자의 심미요구를 만족시킨다.
후면 전극형 태양 전지는 MWT, EWT와 IBC 등 여러가지 구조를 포함한다. 후면 전극형 태양 전지의 대규모 상업화 생산의 관건은 어떻게 효율이 높고 원가가 낮게 후면 전극형 태양 전지를 직렬 연결하여 태양 에너지 어셈블리로 제조하는 가에 있다. MWT어셈블리의 통상적인 제조방법은 복합 전도 배면층 재료를 사용하여 전도 배면층 재료에 전도성 접착제를 인가하고 패키징 재료상에 대응되는 위치에서 펀칭하여 전도성 접착제로 하여금 패키징 재료를 관통하도록 하며 후면 전극형 태양 전지를 정확하게 패키징 재료에 안착시켜 전도 배면층 재료의 전도점과 후면 전극형 태양 전지의 전극이 전도성 접착제를 통해 접촉시킨 다음, 셀에 상층 EVA와 유리를 깔아 다시 전체 적층된 모듈을 뒤집어 적층기(laminating press)로 진입시켜 적층시킨다. 이러한 공법은 하기와 같은 단점이 있다: 1. 사용된 복합 전도 배면층 재료는 배면층 재료에서 복합 전도 금속 호일로 통상 동 호일이며, 동 호일에 대해 레이저 에칭 또는 화학 부식을 진행하여야 한다. 레이저 에칭이 간단한 패턴에 대해서 조작 가능하지만 복잡한 패턴에 대해서 에칭 속도가 느리고 생산 효율이 낮으며, 화학적 부식은 형상이 복잡하고 내식적인 마스크를 미리 제조해야 하는 것 외에 환경을 오염시키고 부식액의 고분자 기재에 대한 부식도 존재한다. 따라서 이런 방식으로 제조된 전도형 배면층 재료의 제조공법은 복잡하고 원가가 매우 높다. 2. 태양 전지 셀 후층의 패키징 재료에 대해 펀칭을 진행하여 전도성 접착제가 패키징 재료를 관통하기에 편리하도록 하여야 하는데, 패키징 재료는 통상적으로 점탄성체이므로 정확하게 펀칭하기에 난이도가 매우 높다. 3. 정확한 점접착제 설비로 전도성 접착제를 배면층 재료의 상응한 위치에 코팅하여 MWT과 같은 종류의 후면 접촉점이 비교적 적은 전지에 대해서도 조작할 수 있어야 하는데, IBC 등과 같은 후면 접촉점 면적이 작고 수량이 많은 후면 전극형 전지에는 점 접착제 설비로는 전혀 실현될 수 없다.
IBC기술은 P-N 접합을 전지의 배면에 안착시키고 정면에는 어떠한 차단도 없고 동시에 전자 수집의 거리를 감소시키기에 셀의 효율을 크게 향상시킬 수 있다. IBC전지는 정면에 얕은 확산, 가벼운 도핑과 SiO2 패시베이션층 등 기술을 사용하여 복합 손실을 감소시키고 전지의 배면에서 확산 영역을 비교적 작은 영역으로 한정시키며 이런 확산 영역은 전지의 배면에서 점 격자 배열시키고 확산 영역 금속 접촉은 매우 작은 범위 내로 한정되며 수량이 많은 가늘고 작은 접촉점으로 나타난다. IBC전지는 전지의 배면의 무거운 확산 영역의 면적을 감소시키고 도핑 영역의 포화 암전류가 크게 감소될 수 있으며 개로 전압과 전환 효율을 향상시킨다. 동시에 수량이 많은 소접촉점으로 전류를 수집하여 전류가 배면 표면에서의 전송 거리를 감소시키고 어셈블리의 직렬 연결 내부 저항을 크게 감소시킨다.
IBC후면 전극형 전지는 통상적인 태양 전지가 실현하기 어려운 고효율을 구비하기에 업계에서 주목을 받고 있고 이미 새로운 태양 전지 기술의 연구 이슈로 되었다. 그러나 기존 기술에서 IBC태양 전지 모듈 P-N 접합 위치는 비교적 가깝게 인접하고 모두 셀의 배면에 위치하여 IBC전지 모듈에 직렬 연결을 진행하여 어셈블리로 제조하기 어렵다. 상기 문제를 해결하기 위하여 기존 기술에서는 여러 종류의 IBC메인 게이트가 없는 후면 전극형 태양 전지의 개선이 제기되었는데 Sunpower회사는 인접한 P 또는 N 이미터 전극을 실버 페이스트 스크린 인쇄를 통해 가는 게이트 라인으로 연결시켜 최종적으로 전류를 셀의 테두리까지 가이드하고 셀의 테두리에서 비교적 큰 용접점을 인쇄하여 다시 연결 스트립을 이용하여 직렬 용접시키며, 현재 태양 에너지 영역에서는 계속 스크린 인쇄 기술을 사용하여 전류의 합류를 형성하는데, 예를 들어 최신 출원된 특허 201310260260.8, 201310606634.7, 201410038687.8, 201410115631.8이 있다.
특허 WO2011143341A2에서는 메인 게이트가 없는 후면 전극형 태양 전지를 공개하였는데, 이는 기판을 포함하고, 복수개의 인접한 P도핑층과 N도핑층이 기판의 배면에 위치되며, P도핑층과 N도핑층은 금속 접촉층과 적층되고, P도핑층과 N도핑층은 금속 접촉층 사이에는 패시베이션층이 설치되어 있으며, 상기 패시베이션층에는 대량의 나노 연결홀이 구비되고, 상기 나노 연결홀은 P도핑층과 N도핑층과 금속 접촉층을 연결시키지만; 상기 발명은 나노홀을 이용하여 금속 접촉층을 연결시키므로 저항을 증가시킬 수 있으며 제조공법이 복잡하고 제조 기기에 대해 비교적 높은 요구가 있으며, 상기 발명은 복수개의 태양 전지와 전기적 연결층을 하나의 모듈로 집적시킬 수 없다. 셀을 집적하여 태양 전지 모듈을 실현하는 것은 어셈블리를 조립하기 편리할 뿐만 아니라 모듈 사이의 직렬 연결하기 편리함으로써, 태양 전지 모듈에서 셀의 직렬 연결 방식을 편리하게 조절할 수 있고 어셈블리의 연결 저항을 감소시킬 수 있다.
특허US20110041908 A1에서는 배면에 가늘고 긴 교차 형태의 이미터 전극 영역과 베이스 전극 영역을 구비하는 후면 전극형 형식의 태양 전지 및 그 생산방법을 공개하였는데, 이는 반도체 기판을 가지고, 반도체 기판의 배면 표면에 가늘고 긴 베이스 전극 영역과 가늘고 긴 이미터 전극 영역이 설치되며, 베이스 전극 영역은 베이스 전극 반도체 유형이고, 이미터 전극 영역에 상기 베이스 전극 반도체 유형과 반대되는 이미터 전극 반도체 유형이 설치되며; 가늘고 긴 이미터 전극 영역에 이미터 전극 영역을 전기적 연결시키기 위한 가늘고 긴 이미터 전극이 설치되고, 가늘고 긴 베이스 전극 영역에 베이스 전극 영역을 전기적 연결시키기 위한 가늘고 긴 베이스 전극이 설치되며; 여기서, 가늘고 긴 이미터 전극 영역은 가늘고 긴 이미터 전극보다 작은 구조 폭을 구비하고, 여기서 가늘고 긴 베이스 전극 영역은 상기 가늘고 긴 베이스 전극보다 작은 구조 폭을 구비한다. 상기 발명은 가늘고 긴 전도 부재를 사용하여 태양 전지가 양호한 집전 성능을 구비하도록 하지만, 대량의 전도 부재를 설치하여 효과적으로 전류를 수집하여야 하므로, 제조 원가를 증가시키고 공법 단계가 복잡해진다.
특허 EP2709162A1에서는 태양 전지를 공개하였는데, 메인 게이트가 없는 후면 전극형 태양 전지에 적용되고, 서로 분리되고 교차되어 배열되는 전극 접촉 유닛을 공개하였고, 세로 방향으로의 연결체로 전극 접촉 유닛을 연결시켜 “工"형태 전극 구조를 형성하지만, 이런 구조는 셀에서 두 번 연결을 진행하였는데, 첫 번째는 셀과 전극 접촉 유닛을 연결한 다음, 연결체를 통해 전극 접촉 유닛을 더 연결하여야 하며, 두 번째의 연결은 공법상의 복잡성을 초래하고, 과다한 전극 접촉점을 조성하며, "연결 단절"거나 "연결 오류"를 일으켜 메인 게이트가 없는 후면 전극형 태양 전지의 전체 성능에 불리할 수 있다.
현재 상기 분야의 발명에서는 가는 게이트 라인을 사용하여 전류를 수집하기에, 5촌의 셀에서 사용될 수 있으나, 기존 기술에서 보편적으로 유행하는 6촌 또는 더 큰 실리콘 시트일 경우 직렬 연결 저항의 상승과 충전 인자가 하강하는 등 문제가 생기므로, 제조된 에셈블리의 전력의 심각한 저하를 초래한다. 기존 기술에서 IBC전지는 인접한 P 또는 N 이미터 전극 사이에서 비교적 넓은 실버 페이스트 게이트 라인을 스크린 인쇄하여 직렬 연결 저항을 감소시킬 수 있으나, 은 사용량의 증가로 인해 원가의 급속한 상승을 일으키는 동시에 넓은 게이트 라인도 P-N 사이의 절연 효과를 나쁘게 하여 쉽게 누전되는 문제를 일으킬 수 있다.
본 발명의 목적은 기존 기술의 부족한 부분에 대해 P전극과 N전극의 단락을 효과적으로 방지할 수 있고 고내파열성이고 고효율이며 고안정성의 메인 게이트가 없고 고효율의 후면 전극형 태양 전지 모듈, 어셈블리 및 그 제조공법을 제공하는 동시에 제조공법이 간단하고, 원가가 크게 감소되는 장점을 구비한다.
상기 목적을 실현하기 위하여 본 발명이 채용한 기술방안은 다음과 같다:
메인 게이트가 없고 고효율의 후면 전극형 태양 전지 모듈에 있어서, 상기 태양 전지 모듈은 셀과 전기적 연결층을 포함하고, 상기 셀의 백라이트면에는 P형 도핑층과 연결되는 P전극과, N형 도핑층과 연결되는 N전극을 구비하며, 상기 전기적 연결층은 평행되게 배열된 복수의 전도선을 포함하고, 상기 복수의 전도선은 상기 P전극 또는 N전극과 각각 전기적 연결된다.
상기 P전극은 점상 P전극 또는 선형 P전극이고, 상기 N전극은 점상 N전극 또는 선형 N전극이다.
상기 점상 P전극의 직경은 0.4mm~1.5mm이고, 동일한 전도선에 연결된 두 개의 인접한 상기 점상 P전극 사이의 거리는 0.7mm~10mm이며, 상기 선형 P전극의 폭은 0.4mm~1.5mm이고; 상기 점상 N전극의 직경은 0.4mm~1.5mm이며, 동일한 전도선에 연결된 두 개의 인접한 상기 점상 N전극 사이의 거리는 0.7mm~10mm이고, 상기 선형 N전극의 폭은 0.4mm~1.5mm이다.
상기 점상 P전극과 상기 점상 N전극의 전체 개수는 1000~40000개이다.
상기 점상 전극 또는 선형 전극은 실버 페이스트, 전도성 접착제, 고분자 전도 재료 또는 주석 솔더 중 어느 한 종류이다.
상기 P전극와 연결되는 전도선과, 상기 N전극과 연결되는 전도선 사이의 거리는0.1mm~20mm이다.
상기 전도선의 재료는 동, 알루미늄, 강철, 동 클래드 알루미늄 또는 동 클래드 강철 중 어느 한 종류 또는 여러 종류의 조합이고; 상기 전도선의 횡단면 형상은 원형, 사각형 또는 타원형 중 어느 한 종류 또는 여러 종류의 조합이며; 상기 전도선의 횡단면 형상의 외접원의 직경은 0.05mm~1.5mm이다.
상기 전도선의 표면에 산화 방지 도금층 재료가 도금되거나 전도성 접착제가 코팅된다.
상기 산화 방지 도금층재료는 주석, 주석-납 합금, 주석-비스무트 합금 또는 주석-납-은 합금 중 어느 한 종류이고, 전도선의 도금층 또는 전도성 접착제층의 두께는 5μm~50μm이다.
상기 전도성 접착제는 저저항률 전도성 접착제이고, 그 주요 성분은 전도 입자와 고분자 접착제이다.
상기 전도성 접착제 중의 전도 입자는 금, 은, 동, 금 도금 니켈, 은 도금 니켈, 은 도금 동 중 어느 한 종류 또는 여러 종류의 조합이고; 상기 전도 입자의 형상은 구형, 편상, 올리브 형상, 바늘 형상 중 어느 한 종류 또는 여러 종류의 조합이며; 전도 입자의 입경은 0.01μm~5μm이다.
상기 전도성 접착제 중의 고분자 접착제는 에폭시 수지, 폴리우레탄 수지, 아크릴 수지 또는 유기 실리콘 수지 중 어느 한 종류 또는 두 종류 조합이고 접착제는 열경화 또는 광경화를 진행할 수 있다.
상기 전도선의 수량은 10개~500개이다.
상기 전기적 연결층에는 P부스바(busbar) 전극과 N부스바 전극이 설치되어 있고, 상기 P부스바 전극과 상기 N부스바 전극은 상기 전기적 연결층의 양측에 설치된다.
상기 부스바 전극의 표면은 요철 형상을 가진다.
상기 P전극와 상기 N전극 사이의 절연층에는 열가소성 수지 또는 열경화성 수지가 설치되어 있다.
상기 수지는 에틸렌초산비닐 공중합체, 폴리올레핀 수지, 에폭시 수지, 폴리우레탄 수지, 아크릴 수지, 유기 실리콘 수지 중 어느 한 종류 또는 두 종류의 조합이다.
메인 게이트가 없고 고효율의 후면 전극형 태양 전지 어셈블리에 있어서, 위로부터 아래로 연결되는 전면층 재료, 패키징 재료, 태양 전지층, 패키징 재료, 배면층 재료를 포함하고 상기 태양 전지층은 복수의 태양 전지 모듈을 포함하고, 상기 태양 전지 모듈은 상술한 태양 전지 모듈이며, 인접한 상기 태양 전지 모듈은 전기적 연결층 양측의 부스바를 통해 전기적 연결된다.
메인 게이트가 없고 고효율의 후면 전극형 태양 전지 어셈블리에 포함되는 셀의 개수, 전지 모듈의 개수, 전지 모듈 내의 셀 개수의 수량은 하기와 같은 공식으로 한정될 수 있으며: Z는 전지 어셈블리에서 전체 셀의 개수를 대표하고, Y는 상기 전지 모듈의 개수를 대표하며, X는 상기 전지 모듈에 포함되는 셀의 개수를 대표하고, 여기서 1≤Y≤X≤Z; X×Y＝Z; X＝1일 경우, 하나의 전도선의 길이는 하나의 셀의 길이이며; Y＝1일 경우, 일체형으로 연결되고, 즉 하나의 전도선은 전지 어셈블리의 모든 셀을 연결한다.
매 하나의 상기 태양 전지 모듈 내의 태양 전지 셀은 서로 직렬 연결되고; 태양 전지 모듈 사이는 순차적으로 직렬 연결되며 매 하나의 태양 전지 모듈 내의 태양 전지 셀의 수량이 같다.
상기 태양 전지층의 셀 개수는 1~120개이고, 1~120개의 전지 모듈을 포함하며, 상기 전지 모듈은 1~120개의 셀을 포함한다.
상기 부스바 사이는 전도성 매질을 통해 연결된다.
상기 전도성 매질은 실버 페이스트, 전도성 접착제 또는 주석 솔더 중 어느 한 종류를 포함한다.
메인 게이트가 없고 고효율의 후면 전극형 태양 전지 어셈블리의 제조방법은 하기와 같은 단계를 포함한다:
1 단계: 평행되게 배열된 복수의 전도선을 팽팽하게 당겨 매 하나의 전도선을 셀 배면의 P전극 및 N전극과 각각 전기적으로 연결시키고; 상기 P부스바 전극과 상기 N부스바 전극을 상기 전기적 연결층 양측에 설치하여 태양 전지 모듈을 제조하는, 태양 전지 모듈 제조 단계;
2 단계: 1단계에서 제조된 태양 전지 모듈을 부스바 전극을 통해 전기적으로 연결시켜 태양 전지층을 제조하는, 태양 전지층 제조 단계;
3단계: 전면층 재료, 패키징 재료, 태양 전지층, 패키징 재료, 배면층 재료의 순서로 적층시켜 전지 어셈블리를 얻는 단계.
메인 게이트가 없고 고효율의 후면 전극형 태양 전지 어셈블리의 제조방법에서, 1단계에서 상기 셀의 P전극과 N전극은 수평면에서 거울면 대칭 구조를 구비하고, 셀의 수량이 1개보다 클 경우, 셀의 조립방식은, 첫 번째 셀과 전기적 연결층을 연결시킨 후, 두 번째 셀을 수평면에서 180° 회전시키고, 두 개의 셀 테두리에 대해 맞춤을 진행하여 두 번째 셀의P전극과 첫 번째 셀의 N전극이 하나의 전도선에 있도록 한 다음, 세 번째 후면 전극형 전지를 정상적으로 안착시켜 세 번째 셀의 P전극과 두 번째 셀의 N전극이 하나의 전도선에 있도록 하고, 상기 조작을 중복하여 직렬 연결 구조를 형성하여 태양 전지층을 형성한다.
메인 게이트가 없고 고효율의 후면 전극형 태양 전지 어셈블리의 제조방법에서, 상기 1단계에서 셀과 전도선의 전기적 연결 방식은, 스크린 인쇄를 통해 셀의 P형 도핑층과 N형 도핑층에 전도성 접착제를 코팅하고, 상기 전도성 접착제는 가열 과정에서 경화되어 P전극과 N전극을 형성할 수 있으며, 가열을 거친 후 상기 전도선이 상기 P전극 또는 상기 N전극과 함께 상기 전도성 접착제를 통해 옴 접촉을 형성하도록 하여 전도선과 셀의 전기적 연결을 실현하는 방식이다.
셀과 전도선의 다른 종류의 전기적 연결 방식은, 전도선에 도금공법으로 저용융점 재료를 도금하고, 가열 과정을 거친 후 상기 전도선이 상기 P형 도핑층 또는 상기 N형 도핑층과 함께 저용융점 재료를 통해 융화 용접 고정시켜 P전극과 N전극을 형성하도록 하여 전도선과 셀의 전기적 연결을 실현하는 방식이며, 상기 저용융점 재료는 주석 솔더, 주석-납 합금, 주석-비스무트 합금 또는 주석-납-은 합금 중 어느 한 종류이다.
상기 가열 과정에서 셀의 정면에 가열 패드를 사용하고; 상기 가열 패드의 가열 온도는 40℃~80℃이다.
상기 가열 방식은 적외선 복사, 저항선 가열 또는 열풍 가열 중 어느 한 종류 또는 여러 종류의 조합이고, 가열 온도는 150℃~500℃이다.
상기 도금 공법은 열용융, 전기 도금 또는 화학 도금 중 어느 한 종류이다.
상기 기술방안을 사용함으로써 본 발명은 기존 기술과 비교할 때 하기와 같은 장점이 있다:
1. 본 발명은 정면 게이트 라인 전극의 차광 손실을 제거하여 전지의 효율을 향상시켰다;
2. 본 발명은 전지의 박편화를 실현할 수 있고 직렬 연결되어 사용되는 금속 연결 부재는 모두 전지의 배면에 구비되어 기존 전지의 정면으로부터 배면까지의 연결을 제거시킴으로써, 더욱 얇은 실리콘 시트를 사용할 수 있어, 원가를 감소시킨다;
3. 본 발명의 후면 전극형 태양 전지는 보편적으로 MWT, EWT와 IBC 등 여러 종류의 구조에 적용되고 실용성이 더욱 강하다;
4. 본 발명의 기술에 따라 생산되는 어셈블리 집적의 광발전 시스템은 하나의 셀로 인한 파열이 발생되고 일정한 전류가 손실되어 전체 직렬 연결된 전류가 현저히 감소되는 문제를 철저하게 방지하고, 이런 발명이 제기한 메인 게이트가 없는 후방 배선 기술은 전도체와 셀 사이의 멀티포인트 연결을 실현함으로써, 전체 시스템이 생산 제조, 운수, 장착과 사용 과정에서 발생되는 파열과 미세파열에 대해 아주 높은 용인도를 가지고 매우 좋은 전체적 성능을 구현한다;
5. 본 발명에서 태양 전지 전극과 전기적 연결층은 멀티포인트 분산식으로 접촉되어, 전자 수집 거리를 감소시키며, 어셈블리의 직렬 연결 저항을 대폭 감소시킨다.
6. 본 발명은 메인 게이트가 없는 배선 기술을 사용하여 전기적 연결층을 제조하고 전지 전자의 수집을 실현하여 제조공법을 더욱 간단하게 하며, 태양 전지의 생산 원가를 크게 감소시켰다;
7. 본 발명에서 사용된 후면 전극형 태양 전지는 메인 게이트가 필요 없고, 실버 페이스트의 사용량을 크게 감소시키며, 후면 전극형 전지의 제조 원가를 현저하게 감소시킨다;
8. 본 발명의 부스바 전극에 요철 형상의 설치는 전극의 접촉 면적을 크게 증가시키고 저항을 감소시킨다.
본 발명의 기술은 전도체와 셀 사이의 용접을 실현할 수 있고, 어셈블리의 장기적인 신뢰성을 대폭 향상시킬 수 있다. 이런 기술로 제조된 어셈블리에서, IBC전지와 전도체 사이는 멀티포인트 연결되고, 연결점의 분포는 더욱 밀집되며, 몇천에서 심지어 몇만개까지 될 수 있고, 실리콘 시트의 파열과 미세파열 부위로부터 전류 전도의 경로가 더 최적화되므로, 미세파열에 의해 발생된 손실이 크게 감소되기에 제품의 질을 향상킨다. 통상적으로 광발전 시스템에서, 셀은 파열 발생 후 셀에서의 부분 영역은 메인 게이트와 이탈하게 되고, 이 영역에서 발생된 전류는 수집될 수 없게 된다. 광발전 시스템은 직렬 연결의 방식을 사용하여 기판을 형성하고, 현저한 버킷 효과(Buckets effect)를 구비하며, 하나의 셀에 파열이 발생하여 일정한 전류가 손실 되었을 경우 전체 직렬 연결된 전류는 현저한 감소가 발생되어 전체 직렬 연결된 발전 효율이 대폭 감소된다. 상기 기술을 사용하여 생산된 어셈블리 집성된 광발전 시스템은 완벽하게 이런 문제의 발생을 방지할 수 있고, 이 발명에서 제기된 메인 게이트가 없는 후면 배선 기술은 전도체와 셀 사이의 멀티포인트 연결을 실현하여 전체 광발전 시스템으로 하여금 생산 제조, 운수, 장착과 사용과정에서 생성된 파열과 미세파열 흔적에 대해 매우 높은 용인성을 구비하도록 한다. 간단한 예를 들어 설명하면, 기존의 기술로 생산된 태양 전지 어셈블리는 보통의 유리와 같고, 하나의 점이 부딪쳐 깨어지면 전체 유리가 깨어지나, 메인 게이트가 없는 후면 배선 기술로 생산된 어셈블리는 합판 안전 유리와 같기에 하나의 점이 깨어져 외관상으로 보기 좋지 않지만 전체적으로 유리의 바람을 막고 비를 막는 기능은 남아있다. 이런 기술은 전통적인 전지 직렬 연결 공법을 넘어서, 전지의 배치가 더 자유로우며 더 밀집되고, 상기 기술을 사용한 어셈블리가 더 작고 더 가볍게 될수 있으며, 하류 프로젝트의 개발에 있어서, 이는 장착할 시 더 작은 면적을 점유하고, 지붕의 하중을 지지하는 요구가 더 낮게 되며, 인건 비용도 더 낮게 되는 것을 의미한다. 메인 게이트가 없는 후면 배선 기술은 원가가 낮고 고효율의 후면 전극형 태양 전지의 연결 문제를 해결할 수 있고, 동선을 통해 은 메인 게이트를 대체하여 원가를 감소시키며, 후면 전극형 태양 전지의 진정한 공업화 규모의 생산을 실현하고 효율을 향상시키는 동시에 원가를 감소시키며, 광발전 시스템에 효율이 더 높고 원가가 더 낮으며 안정성이 더 높고 내파열성이 더 뛰어난 광발전 어셈블리를 제공하며, 광발전 시스템과 기존의 에너지 자원의 경쟁력을 크게 향상시킨다.
본 발명에서 사용된 메인 게이트가 없고 고효율의 후면 전극형 태양 전지는 전체 구조가 통상적인 후면 전극형 태양 전지와 기본적으로 일치하나, 후면 전극형 태양 전지는 실버 페이스트 소결과 효율 등급을 나누는 테스트를 한 후 그 발사 영역 전극과 베이스 영역 전극 사이의 절연층 측에 열가소성 또는 열경화성의 수지를 스크린 인쇄한다. 이런 수지는 한편으로는 절연 이미터 영역 전극과 베이스 영역 전극을 분리시키는 작용을 하고, 다른 한편으로는 적층 과정에서 후면 전극형 태양 전지 셀과 배면층 재료를 접착시키는 작용을 한다.
도1은 점상 메인 게이트가 없고 고효율의 후면 전극형 태양 전지 셀의 배면 개략도이다.
도2는 선형 메인 게이트가 없고 고효율의 후면 전극형 태양 전지 셀의 배면 개략도이다.
도3은 전도선 단면도(도3a는 2층의 재료를 구비하는 전도선 단면도이고, 도3b는 3층의 재료를 구비하는 전도선 단면도)이다.
도4는 실시예1과 실시예2의 메인 게이트가 없고 고효율의 후면 전극형 태양 전지 모듈의 단면도이다.
도5는 실시예1과 실시예2의 메인 게이트가 없고 고효율의 후면 전극형 태양 전지 모듈을 포함한 태양 전지 어셈블리의 국부 단면도이다.
도6은 태양 전지 어셈블리의 태양 전지층의 국부 개략도이다.
도7은 직렬 연결 전지의 국부 개략도이다.
도8은 실시예1과 실시예3의 셀 모듈의 국부 개략도이다.
도9는 실시예2의 셀 모듈의 국부 개략도이다.
도10은 실시예3의 메인 게이트가 없고 고효율의 후면 전극형 태양 전지 모듈의 단면도이다.
도11은 실시예3의 메인 게이트가 없고 고효율의 후면 전극형 태양 전지 모듈을 포함한 태양 전지 어셈블리의 국부 단면도이다.
실시예1
도1과 도4에 도시된 바와 같이, 메인 게이트가 없고 고효율의 후면 전극형 태양 전지 모듈은, 셀과 전기적 연결층을 포함하고, 셀은 N형 단결정 실리콘 기판(6)을 포함하며, N형 단결정 실리콘 기판(6)의 배면에는 P형 도핑층(5)과 연결되는 P전극과, N형 도핑층(4)과 연결되는 N전극이 구비되고, P전극과 N전극 사이의 절연층(7)에는 열가소성 수지 또는 열경화성 수지가 설치되어 있다. 여기서, P전극은 점상 P전극(51)이고, N전극은 점상 N전극(41)이며, 점상 P전극(51)과 점상 N전극(41)은 상호 교차되어 배열되고, 점상 P전극(51)과 점상 N전극(41)의 전체 개수는 2080개이다. 점상 P전극(51)의 직경은 0.8mm이고, 인접한 점상 P전극(51) 사이의 거리는 1.5mm이다. 점상 N전극(41)의 직경은 0.7mm이고 인접한 점상 N전극(41) 사이의 거리는 1.5mm이며, 점상 P전극(51) 연결선과 점상 N전극(41) 연결선 사이의 중심 거리는 15mm이다. 전극 점촉점은 주석 솔더 재료이다. 전지 전환 효율은 20.2％이다.
도5에 도시된 바와 같이, 상기 메인 게이트가 없고 고효율의 후면 전극형 태양 전지 모듈의 태양 전지 어셈블리는 위로부터 아래로 연결되는 전면층 재료(8), 태양 전지층(10), 배면층 재료(81)를 포함한다. 도6에 도시된 바와 같이, 태양 전지층(10)은 복수의 상기 태양 전지 모듈을 포함한다.
도8에 도시된 바와 같이, 상기 메인 게이트가 없고 고효율의 후면 전극형 태양 전지 모듈을 포함한 태양 전지 어셈블리의 제조방법은 하기와 같은 단계를 포함한다.
1. 메인 게이트가 없고 고효율의 후면 전극형 태양 전지 모듈의 제조: 도7에 도시된 바와 같이, 10개의 길이가 154mm이고 직경이 1.3mm인 전도선을 순차적으로 팽팽하게 당겨, 첫 번째 후면 전극형 셀(101)의 배면 패턴에 따라 각각 전기 용접 인두로 전도선과 셀 배면의 점상 P전극을 용접시켜 P전도선(53)을 형성하고; 다시 10개의 길이가 298mm인 같은 유형의 전도선을 팽팽하게 당겨, 첫 번째 후면 전극형 셀(101)의 배면 패턴에 따라 각각 전기 용접 인두로 전도선과 셀 배면의 점상 N전극을 용접시켜 N전도선(43)을 형성한다. 도3의 도3b에 도시된 바와 같이, 전도선은 3층 구조를 구비하는 주석 도금 금속사이고, 가장 내층 철사(3)의 직경은 0.8mm이고, 중간층 동층의 두께는 0.2mm이며, 가장 외층은 주석 도금층이고, 두께는 0.3mm이다. 주석 도금 금속사의 횡단면은 원형이고 직경은 1.3mm이다.
2. 전기적 연결층의 제조: 도7에 도시된 바와 같이, 상기 첫 번째 후면 전극형 셀(101)을 설치한 기초에서, 두 번째 후면 전극형 셀(102)을 수평면에서 180° 회전시켜 상기 메인 게이트가 없고 고효율의 후면 전극형 태양 전지 모듈의 테두리와 자리 맞춤되도록 하여, 두 번째 후면 전극형 셀(102)의 점상 P전극(51)을 첫 번째 후면 전극형 셀(101)의 점상 N전극(41)상에 용접된 주석 도금 금속사를 용접한 연장된 위치에 바로 위치시키며, 이때 이런 주석 도금 금속사를 두 번째 후면 전극형 셀(102)의 점상 P전극(51)에 용접한다. 다시 10개의 길이가 298mm인 같은 유형의 주석 도금 금속사를 후면 전극형 전지의 배면 패턴에 따라 두 번째 후면 전극형 셀(102)의 점상 N전극(41)에 용접한 다음, 세 번째 후면 전극형 셀(103)를 정상적으로 안착시켜, 세 번째 후면 전극형 셀(103)의 점상 P전극(51)이 두 번째 후면 전극형 셀(102)의 점상 N전극(41)에 용접된 주석 도금 금속사의 연장선과 중합되고 용접되도록 한다. 순차적으로 유추하여 도7에 도시된 바와 같은 직렬 연결 구조를 형성한다. 용접 온도는 300~400℃이고, 용접 과정에서 셀의 정면에 전지의 양면 온도차가 너무 커 셀이 부서지거나 파열되는 것을 예방하기 위해 가열 패드를 사용할 수 있으며, 가열 패드의 온도는 40~80℃로 제어한다. 도8에 도시된 바와 같이, 도6에 도시된 바와 같은 제조 완성된 직렬 연결 구조에 횡단면 면적이 8×0.22mm인 통용 부스바를 사용하여 직렬 연결시키고, P부스바 전극(92)을 통해 P전도선(53)을 연결시키고, N부스바(91)를 통해 N전도선(43)을 연결시켜, 4열을 제작하고, 매 열에 8개로 모두 32개의 후면 전극형 셀 모듈을 제조한다.
3. 메인 게이트가 없고 고효율의 후면 전극형 태양 전지 어셈블리의 제조: 전면층 재료(8), 패키징 재료(82), 태양 전지층(10), 패키징 재료(82)와 배면층 재료(81)의 순서에 따라 순차적으로 적층하여 외관 검사를 진행하고, 여기서 패키징 재료(82)는 EVA이며, 적층된 후의 모듈을 적층기에 공급하여 적층시키고, 적층 파라미터는 EVA의 황화 특성에 따라 설정되며, 통상적으로 145℃에서 16분 동안 적층시키는 것이다. 마지막으로 적층된 모듈에 금속 프레임을 장착하고 접합박스를 장착하여 전력 테스트와 외관 검사를 진행한다.
상기 32개의 후면 전극형 어셈블리의 전력의 파라미터는 하기와 같다:
개로 전압 Uoc(V) 22.25
단락 전류 Isc(A) 9.25
작업 전압 μmp(V) 17.27
작업 전류 Imp(A) 9.08
최대 전력 Pmax(W) 156.78
충전 인자 76.18％
실시예2
도1과 도4에 도시된 바와 같이, 메인 게이트가 없고 고효율의 후면 전극형 태양 전지 모듈은, 셀과 전기적 연결층을 포함하고, 셀은 N형 단결정 실리콘 기판(6)를 포함하며, N형 단결정 실리콘 기판(6)의 배면에는 P형 도핑층(5)과 연결되는 P전극과, N형 도핑층(4)과 연결되는 N전극이 구비되고, P전극과 N전극 사이에는 절연층(7)이 설치되어 있으며, 절연층(7)은 열가소성 수지 또는 열경화성 수지이다. 도1에 도시된 바와 같이, P전극은 점상 P전극(51)이고, N전극은 점상 N전극(41)이며, 점상 P전극(51)과 점상 N전극(41)은 서로 교차되어 배열되고, 점상 P전극(51)과 점상 N전극(41)의 전체 개수는 24200개이다. 점상 P전극(51)의 직경은 0.5mm이고, 인접한 점상 P전극(51) 사이의 거리는 1.4mm이다. 점상 N전극(41)의 직경은 0.4mm이고, 인접한 점상 N전극(41) 사이의 거리는 1.4mm이며, 점상 P전극(51) 연결선과 점상 N전극(41) 연결선 사이의 중심 거리는 0.7mm이다. 전극 접촉점은 주석 솔더 재료이다. 전지 전환 효율은 20.3％이다.
도5에 도시된 바와 같이, 상기 메인 게이트가 없고 고효율의 후면 전극형 태양 전지 모듈을 포함하는 태양 전지 어셈블리는 위로부터 아래로 연결되는 전면층 재료(8), 태양 전지층(10), 배면층 재료(81)를 포함한다. 도6에 도시된 바와 같이 태양 전지층(10)은 복수의 상기 메인 게이트가 없고 고효율의 후면 전극형 태양 전지 모듈을 포함한다.
도9에 도시된 바와 같이 상기 메인 게이트가 없고 고효율의 후면 전극형 태양 전지 모듈을 포함한 태양 전지 어셈블리의 제조방법은 하기와 같은 단계를 포함한다:
1. 메인 게이트가 없고 고효율의 후면 전극형 태양 전지 모듈의 제조: 도9에 도시된 바와 같이, 101개의 길이가 154mm이고 직경이 0.3mm인 전도선을 순차적으로 팽팽하게 당겨, 첫 번째 후면 전극형 셀(101)의 배면 패턴에 따라 각각 적외선 가열로 전도선과 셀 배면의 점상 P전극(51)을 용접시켜 P전도선(53)을 형성하고; 다음 110개의 길이가 154mm인 같은 유형의 전도선을 팽팽하게 당겨, 첫 번째 후면 전극형 셀(101)의 배면 패턴에 따라 각각 전기 용접 인두로 전도선과 셀 배면의 점상 N전극(41)을 용접시켜 N전도선(43)을 형성하여 전기적 연결층을 제조하고, 전기적 연결층 양측에 횡단면 면적이 5×0.22mm인 통용인 부스바를 사용하여 각각P부스바 전극(92)을 통해 점상 P전극(51)과 연결되는 전도선을 연결시키고, N부스바 전극(91)을 통해 점상 N전극과 연결되는 전도선을 연결시킨다. 도3의 도3a에 도시된 바와 같이, 전도선은 2층 구조를 구비하는 주석 도금 금속사이고, 내층은 동층이고, 직경은 0.25mm이며, 외층은 주석 도금층이고, 두께는 0.025mm이며, 주석층 합금의 성분은 60%가 주석이고 40%가 납인 주석-납 60/40이다. 주석 도금 금속사의 횡단면은 원형이고, 직경은 0.28mm이다.
2. 태양 전지층(10)의 제조: 10개 블록의 상기 제조된 메인 게이트가 없고 고효율의 후면 전극형 태양 전지 모듈 테두리에 대해 자리 맞춤을 진행하여 배열시켜, 태양 전지 모듈의 P부스바 전극(92)으로 하여금 인접한 태양 전지의 N부스바 전극(91)과 자리 맞춤되도록 하며, 전도성 매질을 통해 연결시키고, 전도성 매질은 주석 솔더고, 용접 온도는 300~400℃이, 도9에 도시된 바와 같은 태양 전지 열을 형성한다. 순차적으로 유추하여 6개의 메인 게이트가 없고 고효율의 후면 전극형 태양 전지 열을 제조하며, 매 열의 메인 게이트가 없고 고효율의 후면 전극형 태양 전지 모듈의 좌우 양단의 P부스바 전극(92)을 직렬 연결시키며, 매 열의 메인 게이트가 없고 고효율의 후면 전극형 태양 전지 모듈의 좌우 양단의 N부스바 전극(91)을 직렬 연결시켜, 6열을 제작하며, 매 열에 10개로 모두 60개의 메인 게이트가 없고 고효율의 후면 전극형 태양 전지층(10)을 제조한다. 여기서 사용된 부스바는 횡단면 면적이 8×0.22mm인 통상적인 부스바이다.
3. 태양 전지 어셈블리의 제조: 전면층 재료(8), EVA, 태양 전지층(10), EVA와 배면층 재료(81)의 순서에 따라 순차적으로 적층하여 외관 검사를 진행하고, 적층된 후의 모듈을 적층기에 공급하여 적층시키고, 적층 파라미터는 EVA의 황화 특성에 따라 설정되며, 통상적으로 145℃에서 16분 동안 적층시키는 것이다. 마지막으로 적층 완성된 모듈에 금속 프레임을 장착하고 접합박스를 장착하여 전력 테스트와 외관 검사를 진행한다.
상기 60개의 후면 전극형 어셈블리의 전력의 파라미터는 하기와 같다.
개로 전압 Uoc(V) 40.36
단락 전류 Isc(A) 9.34
작업 전압 μmp(V) 31.78
작업 전류 Imp(A) 9.25
최대 전력 Pmax(W) 293.96
충전 인자 77.98％
실시예3
도2와 도4에 도시된 바와 같이, 메인 게이트가 없고 고효율의 후면 전극형 태양 전지 모듈은, 셀과 전기적 연결층을 포함하며, 셀은 N형 단결정 실리콘 기판(6)를 포함하고, 그 배면에는 P형 도핑층(5)과 N형 도핑층(4)이 구비되며, 여기서 P형 도핑층(5)에는 선형 P전극 영역(52)이 설치되고, N형 도핑층(4)에는 선형 N전극 영역(42)이 설치되며, 선형 P전극 영역(52)과 선형 N전극 영역(42)은 교차되어 배열된다. 선형 P전극 영역(52)의 폭은 0.7mm이고, 인접한 선형 P전극 영역(52) 사이의 거리는 1.5mm이다. 선형 N전극 영역(42)의 폭은 0.5mm이고, 인접한 선형 N전극 영역(42) 사이의 거리는 1.5mm이며, 선형 P전극 영역(52)과 선형 N전극 영역(42) 사이의 중심 거리는 2.0mm이다. 전지 전환 효율은 20.5％이다. 선형 P전극 영역(52)과 선형 N전극 영역(42) 사이에는 절연층(7)이 설치되어 있고, 절연층(7)은 열가소성 수지 또는 열경화성 수지이다. 전기적 연결층은 평행 배열된 복수의 전도선을 포함하고, 상기 복수의 전도선은 선형 P전극 영역(52) 또는 선형 N전극 영역(42)에 각각 전기적으로 연결되며, 선형 P전극(54) 또는 선형 N전극(44)을 형성한다.
도10에 도시된 바와 같이, 상기 메인 게이트가 없고 고효율의 후면 전극형 태양 전지 모듈의 태양 전지 어셈블리는 위로부터 아래로 연결되는 전면층 재료(8), 태양 전지층(10), 배면층 재료(81)를 포함한다. 도6에 도시된 바와 같이, 태양 전지층(10)은 복수의 상기 메인 게이트가 없고 고효율의 후면 전극형 태양 전지 모듈을 포함한다.
도9에 도시된 바와 같이, 상기 메인 게이트가 없고 고효율의 후면 전극형 태양 전지 모듈을 포함한 태양 전지 어셈블리의 제조방법은 하기와 같은 단계를 포함한다.
1. 면접촉 태양 전지 모듈의 제조: 도7에 도시된 바와 같이, 100개의 길이가 154mm이고 직경이 0.33mm인 2층 구조를 구비하는 주석 도금 금속사를 순차적으로 팽팽하게 당겨, 첫 번째 후면 전극형 셀(101)의 선형 P전극 영역상에 안착시키고, 다음 두 번째 후면 전극형 셀(102)을 수평면에서 180° 회전시켜, 두 개의 셀 테두리가 자리 맞춤되도록 하고, 다시 100개의 길이가 298mm인 같은 유형의 주석 도금 금속사를 후면 전극형 전지의 배면 패턴에 따라 첫 번째 후면 전극형 셀(101)의 선형 N전극 영역(42)에 안착시키고, 동시에 이런 전도선도 반드시 두 번째 후면 전극형 셀(102)의 선형 P전극 영역(52)에 대응되게 배열되어야 한다. 정상적으로 세 번째 후면 전극형 셀(103)을 안착시켜, 두 번째 후면 전극형 셀(102)의 선형 N전극 영역(42)과 세 번째 후면 전극형 셀(103)의 선형 P전극 영역(52)이 자리 맞춤되도록 하며, 상기 선형 직선에 100개의 길이가 298mm인 2층 구조의 직경이 0.33mm인 주석 도금 금속사를 안착시킨다. 다음 100개의 길이가 154mm인 2층 구조의 직경이0.33mm인 주석 도금 금속사를 세 번째 후면 전극형 셀(103)의 선형 N전극 영역(42)에 안착시키며, 동시에 본 실시예의 태양 전지 모듈의 좌우 양단이 2mm인 외연 전도선을 구비하도록 확보하여, 부스바와의 용접에 사용된다. 마지막으로 배열된 3개의 후면 전극형 셀과 주석 도금 금속사에 미소한 압력을 인가하고, 열풍으로 가열하여, 주석 도금 금속사의 주석-납 용접 재료가 융화되도록 하며, 후면 전극형 셀 상의 전극 영역과 오옴 연결되도록 하고, 선형 P전극 영역(52)에 선형 P전극(54)을 형성하며, 선형 N전극 영역(42)에 선형 N전극(44)을 형성하고, 마지막으로 도8에 도시된 바와 같은 직렬 연결 구조를 형성하고, 상기 직렬 연결 구조는 하나의 태양 전지 모듈이다. 열풍 가열 온도는 300~400℃이다. 도3의 3a부분에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 전도선은 2층 구조를 구비하는 주석 도금 금속사이고, 내층은 동층이고, 직경은 0.3mm이며, 외층은 주석 도금층이고, 두께는 0.025mm이며, 주석층의 합금 성분은 60%가 주석이고 40%가 납인 주석-납 60/40이다. 주석 도금 금속사의 횡단면은 원형이고, 직경은 0.33mm이다.
2. 태양 전지층(10)의 제조: 3개의 상기 제조된 태양 전지 모듈을 횡단면 면적이 4×0.3mm인 통용 부스바를 사용하여 직렬 연결시키고, 선형 P전극(54)과 연결되는 P전도선(53)을 부스바 전극(92)을 통해 연결시키며, 선형 N전극(44)과 연결되는 N전도선(43)을 N부스바 전극(91)을 통해 연결시켜, 3열을 제작하며, 매 열에 3개로 모두 9개의 태양 전지층(10)을 제조한다;
3. 메인 게이트가 없고 고효율의 후면 전극형 태양 전지 어셈블리의 제조: 전면층 재료(8), 패키징 재료(82), 태양 전지층(10), 패키징 재료(82)와 배면층 재료(81)의 순서에 따라 순차적으로 적층하여 외관 검사를 진행하고, 여기서 패키징 재료(82)는 EVA이며, 적층된 후의 모듈을 적층기에 공급하여 적층시키고, 적층 파라미터는 EVA의 황화 특성에 따라 설정되며, 통상적으로 145℃에서 16분 동안 적층시키는 것이다. 마지막으로 적층 완성된 모듈에 금속 프레임을 장착하고 접합박스를 장착하여 전력 테스트와 외관 검사를 진행한다.
상기 9개의 후면 전극형 어셈블리의 전력의 파라미터는 하기와 같다:
개로 전압 Uoc(V) 6.21
단락 전류 Isc(A) 9.28
작업 전압 μmp(V) 4.89
작업 전류 Imp(A) 9.06
최대 전력 Pmax(W) 44.30
충전 인자 76.87％。
실시예1~3의 실험 파라미터로부터 알 수 있듯이, 본 발명으로부터 제조된 메인 게이트가 없고 고효율의 후면 전극형 태양 전지 모듈로 구성된 태양 전지 어셈블리는 모두 아주 높은 충전 인자를 얻을 수 있음으로써, 어셈블리의 발전 효율을 향상시킨다. P전극과 N전극 사이의 단락을 효과적으로 방지할 수 있고 내파열성이며 고효율이고 고안정성이며, 동시에 상기 기술은 제조공법이 간단하고, 원가가 크게 감소되는 장점을 구비한다.
상기 상세한 설명은 본 발명의 실시 가능한 실시예에 대한 구체적인 설명일 뿐, 상기 실시예는 본 발명의 특허범위를 한정하는 것은 아니고, 본 발명의 균등한 실시 또는 변경을 벗어나지 아니하는 한 모두 본 발명의 특허범위 내에 포함되어야 한다.
또한, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 청구항에서 공개된 범위와 사상 내에서 기타 형식과 세부 사항에서 여러가지 수정, 추가와 교체를 진행할 수 있다. 물론 이런 본 발명의 사상에 따라 진행된 여러가지 수정, 추가와 교체 등 변화는 모두 본 발명이 보호받고자 하는 범위 내에 포함되어야 한다.
부호의 설명
1: 동, 알루미늄 또는 강철 등 금속재료
2: 1과 다른 알루미늄 또는 강철 등 금속재료
3: 주석, 주석-납, 주석-비스무트 또는 주석-납-은 금속 합금 용접 재료
4: N형 도핑층
41: 점상 N전극
42: 선형 N전극 영역
43: N전극과 연결된 N전도선
44: 선형 N전극
5: P형 도핑층
51: 점상 P전극
52: 선형 P전극 영역
53: P전극과 연결된 P전도선
54: 선형 P전극
6: N형 단결정 실리콘 기판
7: 절연층
8: 전면층 재료
81: 배면층 재료
82: 패키징 재료
9: 부스바 전극
91: N부스바 전극
92: P부스바 전극
10: 태양 전지층
101: 첫 번째 후면 전극형 셀
102: 두 번째 후면 전극형 셀
103: 세 번째 후면 전극형 셀

Claims (29)

  1. 셀과 전기적 연결층을 포함하고, 상기 셀의 백라이트면에는 P형 도핑층과 연결되는 P전극과, N형 도핑층과 연결되는 N전극을 구비하는, 메인 게이트가 없고 고효율의 후면 전극형 태양 전지 모듈에 있어서,
    상기 전기적 연결층은 평행 배열된 복수의 전도선을 포함하고, 상기 복수의 전도선은 상기 P전극 또는 상기N전극과 각각 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 메인 게이트가 없고 고효율의 후면 전극형 태양 전지 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 P전극은 점상 P전극 또는 선형 P전극이고, 상기 N전극은 점상 N전극 또는 선형 N전극인 것을 특징으로 하는 메인 게이트가 없고 고효율의 후면 전극형 태양 전지 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 점상 P전극의 직경은 0.4mm~1.5mm이고, 동일한 상기 전도선에 연결된 두 개의 인접한 상기 점상 P전극 사이의 거리는 0.7mm~10mm이며, 상기 선형 P전극의 폭은 0.4mm~1.5mm이고; 상기 점상 N전극의 직경은 0.4mm~1.5mm이며, 동일한 전도선에 연결된 두 개의 인접한 상기 점상 N전극 사이의 거리는 0.7mm~10mm이고, 상기 선형 N전극의 폭은 0.4mm~1.5mm인 것을 특징으로 하는 메인 게이트가 없고 고효율의 후면 전극형 태양 전지 모듈.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 점상 P전극과 상기 점상 N전극의 전체 개수는 1000~40000개인 것을 특징으로 하는 메인 게이트가 없고 고효율의 후면 전극형 태양 전지 모듈.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 점상 전극 또는 선형 전극은 실버 페이스트, 전도성 접착제, 고분자 전도 재료 또는 주석 솔더 중 어느 한 종류인 것을 특징으로 하는 메인 게이트가 없고 고효율의 후면 전극형 태양 전지 모듈.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 P전극과 서로 연결되는 전도선과, 상기 N전극과 서로 연결되는 전도선 사이의 거리는0.1mm~20mm인 것을 특징으로 하는 메인 게이트가 없고 고효율의 후면 전극형 태양 전지 모듈.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 전도선의 재료는 동, 알루미늄, 강철, 동 클래드 알루미늄 또는 동 클래드 강철 중 어느 한 종류 또는 여러 종류의 조합이고; 상기 전도선의 횡단면 형상은 원형, 사각형 또는 타원형 중 어느 한 종류 또는 여러 종류의 조합이며; 상기 전도선의 횡단면 형상의 외접원의 직경은 0.05mm~1.5mm인 것을 특징으로 하는 메인 게이트가 없고 고효율의 후면 전극형 태양 전지 모듈.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 전도선의 표면에 산화 방지 도금층 재료가 도금되거나 전도성 접착제가 코팅된 것을 특징으로 하는 메인 게이트가 없고 고효율의 후면 전극형 태양 전지 모듈.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 산화 방지 도금층 재료는 주석, 주석-납 합금, 주석-비스무트 합금 또는 주석-납-은 합금 중 어느 한 종류이고, 전도선의 도금층 또는 전도성 접착제층의 두께는 5μm~50μm인 것을 특징으로 하는 메인 게이트가 없고 고효율의 후면 전극형 태양 전지 모듈.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 전도성 접착제는 저저항률 전도성 접착제이고, 그 주요 성분은 전도 입자와 고분자 접착제인 것을 특징으로 하는 메인 게이트가 없고 고효율의 후면 전극형 태양 전지 모듈.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 전도성 접착제 중의 전도 입자는 금, 은, 동, 금 도금 니켈, 은 도금 니켈, 은 도금 동 중 어느 한 종류 또는 여러 종류의 조합이고; 상기 전도 입자의 형상은 구형, 편상, 올리브 형상, 바늘 형상 중 어느 한 종류 또는 여러 종류의 조합이며; 전도 입자의 입경은 0.01μm~5μm인 것을 특징으로 하는 메인 게이트가 없고 고효율의 후면 전극형 태양 전지 모듈.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 전도성 접착제 중의 고분자 접착제는 에폭시 수지, 폴리우레탄 수지, 아크릴 수지 또는 유기 실리콘 수지 중 어느 한 종류 또는 두 종류의 조합이고, 접착제는 열경화 또는 광경화를 진행할 수 있는 것을 특징으로 하는 메인 게이트가 없고 고효율의 후면 전극형 태양 전지 모듈.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 전도선의 수량은 10개~500개인 것을 특징으로 하는 메인 게이트가 없고 고효율의 후면 전극형 태양 전지 모듈.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 전기적 연결층에는 P부스바 전극과 N부스바 전극이 설치되어 있고, 상기 P부스바 전극과 상기 N부스바 전극은 상기 전기적 연결층의 양측에 설치되는 것을 특징으로 하는 메인 게이트가 없고 고효율의 후면 전극형 태양 전지 모듈.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 부스바 전극의 표면은 요철 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 메인 게이트가 없고 고효율의 후면 전극형 태양 전지 모듈.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 P전극와 상기 N전극 사이의 절연층에는 열가소성 수지 또는 열경화성 수지가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 메인 게이트가 없고 고효율의 후면 전극형 태양 전지 모듈.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 수지는 에틸렌초산비닐 공중합체, 폴리올레핀 수지, 에폭시 수지, 폴리우레탄 수지, 아크릴 수지, 유기 실리콘 수지 중 어느 한 종류 또는 두 종류의 조합인 것을 특징으로 하는 메인 게이트가 없고 고효율의 후면 전극형 태양 전지 모듈.
  18. 위로부터 아래로 연결되는 전면층 재료, 패키징 재료, 태양 전지층, 패키징 재료, 배면층 재료를 포함하는 메인 게이트가 없고 고효율의 후면 전극형 태양 전지 어셈블리에 있어서,
    상기 태양 전지층은 복수의 태양 전지 모듈을 포함하고, 상기 태양 전지 모듈은 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항의 태양 전지 모듈이며, 인접한 상기 태양 전지 모듈은 전기적 연결층 양측의 부스바를 통해 전기적 연결되는 것을 특징으로 하는 메인 게이트가 없고 고효율의 후면 전극형 태양 전지 어셈블리.
  19. 제18항에 있어서,
    매 하나의 상기 태양 전지 모듈 내의 태양 전지 셀은 서로 직렬 연결되고; 태양 전지 모듈 사이는 순차적으로 직렬 연결되며, 매 하나의 태양 전지 모듈 내의 태양 전지 셀의 수량이 같은 것을 특징으로 하는 메인 게이트가 없고 고효율의 후면 전극형 태양 전지 어셈블리.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 태양 전지층의 셀 개수는 1~120개이고, 1~120개의 전지 모듈을 포함하며, 상기 전지 모듈은 1~120개의 셀을 포함하는 것을 특징으로 하는 메인 게이트가 없고 고효율의 후면 전극형 태양 전지 어셈블리.
  21. 제18항에 있어서,
    상기 부스바 사이는 전도성 매질을 통해 연결되는 것을 특징으로 하는 메인 게이트가 없고 고효율의 후면 전극형 태양 전지 어셈블리.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 전도성 매질은 실버 페이스트, 전도성 접착제 또는 주석 솔더 중의 어느 한 종류를 포함하는 것을 특징으로 하는 메인 게이트가 없고 고효율의 후면 전극형 태양 전지 어셈블리.
  23. 평행되게 배열된 복수의 전도선을 팽팽하게 당겨 매 하나의 전도선을 셀 배면의 P전극 및 N전극과 각각 전기적으로 연결시키고; 상기 P부스바 전극과 상기 N부스바 전극을 상기 전기적 연결층 양측에 설치하여 태양 전지 모듈을 제조하는, 태양 전지 모듈 제조 1 단계;
    1단계에서 제조된 태양 전지 모듈을 부스바 전극을 통해 전기적으로 연결시켜 태양 전지층을 제조하는, 태양 전지층 제조 2단계;
    전면층 재료, 패키징 재료, 태양 전지층, 패키징 재료, 배면층 재료의 순서로 적층시켜 전지 어셈블리를 얻는 3단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 메인 게이트가 없고 고효율의 후면 전극형 태양 전지 어셈블리의 제조방법.
  24. 제23항에 있어서,
    1단계에서 상기 셀의 P전극과 N전극은 수평면에서 거울면 대칭 구조를 구비하고, 셀의 수량이 1개보다 클 경우, 셀 조립 방식은 첫 번째 셀과 전기적 연결층을 연결시킨 후, 두 번째 셀을 수평면에서 180° 회전시키고, 두 개의 셀 테두리에 대해 맞춤을 진행하여 두 번째 셀의P전극과 첫 번째 셀의 N전극이 하나의 전도선에 있도록 한 다음, 세 번째 후면 전극형 전지를 정상적으로 안착시켜 세 번째 셀의 P전극과 두 번째 셀의 N전극이 하나의 전도선에 있도록 하고, 상기 조작을 중복하여 직렬 연결 구조를 형성하여 태양 전지층을 형성하는 것을 특징으로 하는 메인 게이트가 없고 고효율의 후면 전극형 태양 전지 어셈블리의 제조방법.
  25. 제23항에 있어서,
    상기 적층의 파라미터는 패키징 재료의 황화 특성에 의해 설정되고, 상기 패키징 재료는 EVA이며, 적층 파라미터는 145℃에서 16분 동안 적층하는 것인 것을 특징으로 하는 메인 게이트가 없고 고효율의 후면 전극형 태양 전지 어셈블리의 제조방법.
  26. 제23항에 있어서,
    상기 1단계에서 셀과 전도선의 전기적 연결 방식은, 스크린 인쇄를 통해 셀의 P형 도핑층과 N형 도핑층에 전도성 접착제를 코팅하고, 상기 전도성 접착제는 가열 과정에서 경화되어 P전극과 N전극을 형성할 수 있으며, 가열을 거친 후 상기 전도선이 상기 P전극 또는 상기 N전극과 함께 상기 전도성 접착제를 통해 오옴 접촉을 형성하도록 하여 전도선과 셀의 전기적 연결을 실현하이며; 셀과 전도선의 다른 한 종류의 전기적 연결 방식은, 전도선에 도금공법을 사용하여 저용융점 재료를 도금하고, 가열 과정을 거친 후 상기 전도선이 상기 P형 도핑층 또는 상기 N형 도핑층과 함께 저용융점 재료를 통해 용접 고정시켜 P전극과 N전극을 형성하도록 하여 전도선과 셀의 전기적 연결을 실현하며, 상기 저용융점 재료는 주석 솔더, 주석-납 합금, 주석-비스무트 합금 또는 주석-납-은 합금 중 어느 한 종류인 것을 특징으로 하는 메인 게이트가 없고 고효율의 후면 전극형 태양 전지 어셈블리의 제조방법.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 가열 과정에서 셀의 정면에 가열 패드를 사용하고; 상기 가열 패드의 가열 온도는 40℃~80℃인 것을 특징으로 하는 메인 게이트가 없고 고효율의 후면 전극형 태양 전지 어셈블리의 제조방법.
  28. 제26항에 있어서,
    상기 가열 방식은 적외선 복사, 저항선 가열 또는 열풍 가열 중 어느 한 종류 또는 여러 종류의 조합이고, 가열 온도는 150℃~500℃인 것을 특징으로 하는 메인 게이트가 없고 고효율의 후면 전극형 태양 전지 어셈블리의 제조방법.
  29. 제26항에 있어서,
    상기 도금 공법은 열용융, 전기 도금 또는 화학 도금 중 어느 한 종류인 것을 특징으로 하는 메인 게이트가 없고 고효율의 후면 전극형 태양 전지 어셈블리의 제조방법.
KR1020177008347A 2014-09-28 2015-03-23 메인 게이트가 없고 고효율의 후면 전극형 태양 전지 모듈, 어셈블리 및 그 제조공법 KR20170048460A (ko)

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