KR20170079282A - Front electrode structure of solar cell - Google Patents

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Abstract

본 발명은 핑거라인 전극과 버스바 전극 사이에서의 캐리어 이송거리를 최소화하여 캐리어의 재결합률을 저하시켜 태양전지의 광전변환 효율을 향상시킴과 함께 전극 형성에 필요한 도전성 물질의 사용량을 절감하고 수광면적 확대 효과를 기대할 수 있는 태양전지의 전면전극 구조에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 태양전지의 전면전극 구조는 태양전지 기판의 전면 상에 직교하는 형태로 구비되는 핑거라인 전극 및 버스바 전극을 포함하여 이루어지며, 상기 버스바 전극은 복수의 단위 버스바전극으로 구성되며, 상기 복수의 단위 버스바전극은 일 방향을 따라 이격, 배치되며, 이웃하는 단위 버스바전극은 버스바 전극의 외부 방향을 향해 돌출된 형상을 갖는 연결패턴에 의해 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 한다. The present invention minimizes the carrier transfer distance between the finger line electrode and the bus bar electrode to reduce the recombination rate of the carriers, thereby improving the photoelectric conversion efficiency of the solar cell, reducing the amount of conductive material required for electrode formation, The front electrode structure of a solar cell according to the present invention includes a finger line electrode and a bus bar electrode arranged in a shape orthogonal to a front surface of a solar cell substrate, Wherein the plurality of unit bus bar electrodes are spaced apart from each other in one direction, and the neighboring unit bus bar electrodes extend in a direction toward the outside of the bus bar electrode And are electrically connected by a connection pattern having protruded shapes.

Description

태양전지의 전면전극 구조{Front electrode structure of solar cell}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a front electrode structure of a solar cell,

본 발명은 태양전지의 전면전극 구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 핑거라인 전극과 버스바 전극 사이에서의 캐리어 이송거리를 최소화하여 캐리어의 재결합률을 저하시켜 태양전지의 광전변환 효율을 향상시킴과 함께 전극 형성에 필요한 도전성 물질의 사용량을 절감하고 수광면적 확대 효과를 기대할 수 있는 태양전지의 전면전극 구조에 관한 것이다. The present invention relates to a front electrode structure of a solar cell, and more particularly, to a solar cell having a front electrode structure that minimizes carrier transfer distance between a finger line electrode and a bus bar electrode, thereby reducing a recombination rate of carriers, The present invention also relates to a front electrode structure of a solar cell that can reduce the amount of conductive material required for electrode formation and can increase the light receiving area.

태양전지는 태양광을 직접 전기로 변환시키는 태양광 발전의 핵심소자로서, 기본적으로 p-n 접합으로 이루어진 다이오드(diode)라 할 수 있다. 태양광이 태양전지에 의해 전기로 변환되는 과정을 살펴보면, 태양전지의 실리콘 기판 내부에 태양광이 입사되면 전자-정공 쌍이 생성되고, 전기장에 의해 전자는 n층으로, 정공은 p층으로 이동하게 되어 p-n 접합부 사이에 광기전력이 발생되며, 태양전지의 양단에 부하나 시스템을 연결하면 전류가 흐르게 되어 전력을 생산할 수 있게 된다. A solar cell is a core element of solar power generation that converts sunlight directly into electricity. Basically, it is a diode made of p-n junction. When solar light is converted into electricity by a solar cell, when sunlight enters the silicon substrate of the solar cell, an electron-hole pair is generated. By the electric field, the electrons move to the n layer and the holes move to the p layer Photovoltaic power is generated between the pn junctions. When both ends of the solar cell are connected to each other, a current flows and the power can be produced.

이와 같은 태양전지는 일반적으로 p형 기판의 상부에 n형 반도체층이 구비되고, n형 반도체층의 상부와 p형 기판의 하부에 각각 전면전극, 후면전극이 구비되는 구조를 이룬다. 전면전극 및 후면전극은 스크린 인쇄법(screen printing) 등을 통해 형성된다. Such a solar cell generally has a structure in which an n-type semiconductor layer is provided on an upper portion of a p-type substrate, and a front electrode and a rear electrode are provided on an upper portion of the n-type semiconductor layer and a lower portion of the p- The front electrode and the rear electrode are formed through screen printing or the like.

태양전지의 전면전극은 세부적으로, 핑거라인 전극(finger line electrode)(21)과 버스바 전극(busbar electrode)(22)으로 구분된다(도 1 참조). 핑거라인 전극(21)은 태양전지 기판(10)의 전면 상에 배치되어 광전변환된 캐리어(carrier)를 수집하는 역할을 하고, 버스바 전극(22)은 핑거라인 전극(21)에 의해 수집된 캐리어를 외부의 축전지 등으로 이송시키는 역할을 한다. The front electrode of the solar cell is divided into a finger line electrode 21 and a bus bar electrode 22 in detail (see FIG. 1). The finger line electrode 21 is disposed on the front surface of the solar cell substrate 10 and serves to collect a photoelectrically converted carrier and the bus bar electrode 22 is connected to the finger line electrode 21 And carries the carrier to an external battery or the like.

태양전지의 광전변환 효율에 영향을 미치는 주요 요인 중 하나는, 핑거라인 전극에 의해 수집된 캐리어가 재결합(recombination)되지 않고 버스바 전극에 전달되는 것이다. 핑거라인 전극과 버스바 전극 사이의 캐리어 재결합률을 최소화하기 위해서는 핑거라인 전극과 버스바 전극 사이의 전기적 저항이 작아야 하며, 이를 위해 핑거라인 전극과 버스바 전극의 폭을 증가시키는 것을 고려할 수 있다. 그러나, 핑거라인 전극과 버스바 전극의 폭을 일정 수준 이상 증가시키는 것은 고가의 도전성 물질의 소모가 증가됨을 의미함에 따라 제조비용 상승이 뒤따르며, 수광면적이 작아지는 단점이 있다. One of the main factors affecting the photoelectric conversion efficiency of the solar cell is that the carriers collected by the finger line electrode are not recombined but are transferred to the bus bar electrode. In order to minimize the carrier recombination ratio between the finger line electrode and the bus bar electrode, the electrical resistance between the finger line electrode and the bus bar electrode must be small. For this purpose, it may be considered to increase the width of the finger line electrode and the bus bar electrode. However, increasing the widths of the finger line electrodes and the bus bar electrodes by more than a predetermined level means that consumption of expensive conductive materials is increased, resulting in an increase in manufacturing cost and a reduction in the light receiving area.

한국등록특허 제1371865호Korea Patent No. 1371865

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 핑거라인 전극과 버스바 전극 사이에서의 캐리어 이송거리를 최소화하여 캐리어의 재결합률을 저하시켜 태양전지의 광전변환 효율을 향상시킴과 함께 전극 형성에 필요한 도전성 물질의 사용량을 절감하고 수광면적 확대 효과를 기대할 수 있는 태양전지의 전면전극 구조를 제공하는데 그 목적이 있다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to minimize carrier transfer distance between a finger line electrode and a bus bar electrode to reduce a recombination rate of a carrier to improve photoelectric conversion efficiency of a solar cell, And an object of the present invention is to provide a front electrode structure of a solar cell that can reduce the amount of conductive material required for formation and can increase the light receiving area.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 태양전지의 전면전극 구조는 태양전지 기판의 전면 상에 직교하는 형태로 구비되는 핑거라인 전극 및 버스바 전극을 포함하여 이루어지며, 상기 버스바 전극은 복수의 단위 버스바전극으로 구성되며, 상기 복수의 단위 버스바전극은 일 방향을 따라 이격, 배치되며, 이웃하는 단위 버스바전극은 버스바 전극의 외부 방향을 향해 돌출된 형상을 갖는 연결패턴에 의해 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a front electrode structure of a solar cell including a finger line electrode and a bus bar electrode orthogonally formed on a front surface of a solar cell substrate, And the plurality of unit bus bar electrodes are spaced apart from each other in one direction and the neighboring unit bus bar electrodes are formed by a connection pattern having a shape protruding toward the outer direction of the bus bar electrode And are electrically connected to each other.

상기 연결패턴과 단위 버스바전극 각각에 핑거라인 전극이 연결되며, 상기 연결패턴에 연결되는 핑거라인 전극의 길이가 상기 단위 버스바전극에 연결되는 핑거라인 전극보다 상대적으로 짧다. 또한, 상기 연결패턴은 마주보는 단위 버스바전극의 모서리를 서로 연결하며, 상기 연결패턴은 버스바 전극의 외부 방향을 향해 꺽쇠 또는 반구 형태로 돌출된 형상을 이룰 수 있다. A finger line electrode is connected to each of the connection pattern and the unit bus bar electrode and a length of the finger line electrode connected to the connection pattern is relatively shorter than a finger line electrode connected to the unit bus bar electrode. In addition, the connection pattern may connect the corners of opposing unit bus bar electrodes to each other, and the connection pattern may protrude in the form of a bracket or a hemisphere toward the outer direction of the bus bar electrode.

상기 단위 버스바전극의 폭은 0.1∼0.5mm이고, 상기 연결패턴의 최대폭은 2∼5mm로 설계할 수 있다. The width of the unit bus bar electrode is 0.1 to 0.5 mm, and the maximum width of the connection pattern is 2 to 5 mm.

본 발명에 따른 태양전지의 전면전극 구조는 다음과 같은 효과가 있다. The front electrode structure of the solar cell according to the present invention has the following effects.

버스바 전극을 이격, 배치되는 복수의 단위 버스바전극으로 구성하고, 단위 버스바전극보다 상대적으로 넓은 폭을 갖는 연결패턴이 단위 버스바전극 사이에 구비되는 구조를 통해, 연결패턴에 연결되는 핑거라인 전극의 길이를 줄일 수 있게 되어 핑거라인 전극과 버스바 전극 사이의 전기적 특성을 향상시켜 궁극적으로 태양전지의 광전변환 효율을 개선할 수 있게 된다. A plurality of unit bus bar electrodes spaced apart from the bus bar electrodes and a connection pattern having a relatively larger width than the unit bus bar electrodes are provided between the unit bus bar electrodes, The length of the line electrode can be reduced to improve the electrical characteristics between the finger line electrode and the bus bar electrode, thereby ultimately improving the photoelectric conversion efficiency of the solar cell.

또한, 복수의 단위 버스바전극이 이격, 배치되어 버스바 전극을 구성함에 따라, 종래 대비하여 버스바 전극을 형성하기 위한 도전성 물질의 소모량을 절감할 수 있게 되며, 이격된 빈 공간을 통해 추가적인 수광면적 확대 효과를 얻을 수 있게 된다. In addition, since a plurality of unit bus bar electrodes are spaced apart from each other to constitute a bus bar electrode, it is possible to reduce the consumed amount of the conductive material for forming the bus bar electrode as compared with the prior art, An area enlarging effect can be obtained.

도 1은 핑거라인 전극 및 버스바 전극이 구비된 태양전지 기판의 모식도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 전면전극 구조를 나타낸 구성도.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지의 전면전극 구조를 나타낸 구성도. 1 is a schematic view of a solar cell substrate having a finger line electrode and a bus bar electrode.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a solar cell.
3 is a view illustrating a structure of a front electrode of a solar cell according to another embodiment of the present invention.

본 발명은 핑거라인 전극에 직교하는 방향으로 배치되는 버스바 전극을 구성함에 있어서, 복수의 단위 버스바전극을 일 방향을 따라 이격, 배치하고, 이웃하는 단위 버스바전극들은 연결패턴에 의해 전기적으로 연결되도록 함과 함께 연결패턴의 폭을 단위 버스바전극의 폭보다 넓게 설계함으로써 핑거라인에 의해 수집된 캐리어의 버스바 전극으로의 이동거리를 최소화할 수 있는 기술을 제시한다. 이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 전면전극 구조에 대해 상세히 설명하기로 한다. In the present invention, a bus bar electrode arranged in a direction orthogonal to a finger line electrode is formed. In the present invention, a plurality of unit bus bar electrodes are spaced apart from each other in one direction, and adjacent unit bus bar electrodes are electrically And the width of the connection pattern is designed to be wider than the width of the unit bus bar electrode, thereby minimizing the movement distance of the carrier collected by the finger line to the bus bar electrode. Hereinafter, a front electrode structure of a solar cell according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 전면전극 구조는 핑거라인 전극(220) 및 버스바 전극을 구비한다. 상기 핑거라인 전극(220) 및 버스바 전극은 태양전지 기판(210)의 전면 상에 구비되며, 상기 핑거라인 전극(220)은 태양전지 내부의 반도체층에서 발생된 캐리어(carrier) 즉, 전하 또는 전자를 수집하고 상기 버스바 전극은 핑거라인 전극(220)에 의해 수집된 캐리어를 외부의 캐패시터 등으로 이송하는 역할을 한다. Referring to FIG. 2, the front electrode structure of the solar cell according to an embodiment of the present invention includes a finger line electrode 220 and a bus bar electrode. The finger line electrode 220 and the bus bar electrode are provided on the front surface of the solar cell substrate 210. The finger line electrode 220 is a carrier generated in the semiconductor layer inside the solar cell, And the bus bar electrode transfers the carriers collected by the finger line electrode 220 to an external capacitor or the like.

상기 핑거라인 전극(220)과 버스바 전극은 직교하는 형태로 배치되는데, 구체적으로 하나 이상의 버스바 전극이 태양전지 기판(210)의 전면 상에 일 방향을 따라 배치되고, 상기 버스바 전극의 양측부에 버스바 전극과 직교하는 방향으로 복수의 핑거라인 전극(220)이 배치되는 구조를 이룬다. More specifically, one or more bus bar electrodes are disposed along one direction on the front surface of the solar cell substrate 210, and the bus bar electrodes 220 are disposed on both sides of the bus bar electrode And a plurality of finger line electrodes 220 are disposed in a direction orthogonal to the bus bar electrodes.

본 발명에 있어서, 상기 버스바 전극은 세부적으로, 복수의 단위 버스바전극(230)으로 구성되며, 상기 복수의 단위 버스바전극(230)은 일 방향을 따라 이격, 배치된다. 상기 단위 버스바전극(230)은 일정 폭(D1)을 갖으며, 평면적으로 직사각형 형태를 이룰 수 있다. In the present invention, the bus bar electrode is composed of a plurality of unit bus bar electrodes 230, and the plurality of unit bus bar electrodes 230 are spaced apart from each other in one direction. The unit bus bar electrode 230 has a predetermined width D 1 and may have a rectangular shape in a plan view.

이격되어 이웃하는 단위 버스바전극(230)들은 연결패턴(240)에 의해 전기적으로 연결된다. 상기 연결패턴(240)은 단위 버스바전극(230)과 마찬가지로 도전성 물질로 이루어지며, 상기 연결패턴(240)의 폭(D2)은 상기 단위 버스바전극(230)의 폭(D1)보다 넓게 설계된다. 구체적으로, 상기 연결패턴(240)은 마주보는 단위 버스바전극(230)의 모서리를 서로 연결하는 형태로 구비되며, 버스바 전극의 외부 방향을 향해 꺽쇠(도 2 참조) 또는 반구 형태(도 3 참조)로 돌출된 형상을 이룬다. 단위 버스바전극(230)의 양 모서리 각각이 마주보는 단위 버스바전극(230)의 양 모서리와 연결패턴(240)을 매개로 연결되고, 연결패턴(240)이 버스바 전극의 외부 방향을 향해 꺽쇠 또는 반구 형태로 돌출된 형상을 이룸에 따라, 연결패턴(240)에 연결되는 핑거라인 전극(220)의 길이는 단위 버스바전극(230)에 연결되는 핑거라인 전극(220)에 대비하여 그 길이가 짧아진다. 핑거라인 전극(220)의 길이가 짧아짐은 핑거라인 전극(220)에서 버스바 전극으로의 캐리어 이동거리가 짧아짐을 의미하며, 이를 통해 캐리어의 재결합률을 저하시킬 수 있게 된다. 달리 표현하여, 상기 연결패턴(240)이 꺽쇠 또는 반구 형태로 돌출된 형상을 이루어, 연결패턴(240)이 구비된 위치에서의 버스바 전극의 폭이 상대적으로 증대되는 효과를 얻게 되는 것이다. The neighboring unit bus bar electrodes 230 are electrically connected to each other by the connection pattern 240. The connection pattern 240 is made of a conductive material in the same manner as the unit bus bar electrode 230. The width D 2 of the connection pattern 240 is greater than the width D 1 of the unit bus bar electrode 230. Wide design. 2) or in a hemispherical shape (see FIG. 3 (a) and FIG. 3 (b)) toward the outer direction of the bus bar electrode, (See Fig. Each of the two corners of the unit bus bar electrode 230 is connected to the opposite corner of the opposing unit bus bar electrode 230 through the connection pattern 240 and the connection pattern 240 is connected to the outside The length of the finger line electrode 220 connected to the connection pattern 240 is longer than that of the finger line electrode 220 connected to the unit bus bar electrode 230. Therefore, The length is shortened. The shorter length of the finger line electrode 220 means that the distance of movement of the carrier from the finger line electrode 220 to the bus bar electrode is shortened, thereby reducing the recombination rate of carriers. In other words, the connecting pattern 240 protrudes in the form of a crook or hemisphere, so that the width of the bus bar electrode at the position where the connecting pattern 240 is provided is relatively increased.

한편, 상기 연결패턴(240) 자체는 단위 버스바전극(230)에 대비하여 그 폭이 매우 작게 설계되며, 이에 따라 이웃하는 단위 버스바전극(230)들이 연결패턴(240)에 의해 연결되더라도 이웃하는 단위 버스바전극(230)들 사이(또는 좌우 연결패턴(240) 사이)는 도전성 물질이 구비되지 않는 빈 공간을 이룬다. 복수의 단위 버스바전극(230)이 이격, 배치되는 형태이고, 이웃하는 단위 버스바전극(230)들 사이에 최소한의 도전성 물질(연결패턴(240))이 구비되는 구조임에 따라, 종래 기술에 대비하여 버스바 전극을 형성하기 위한 도전성 물질의 소모량이 절감될 수 있으며, 이웃하는 단위 버스바전극(230)들 사이의 빈 공간을 통해 추가적인 수광면적 증대효과를 얻을 수 있게 된다. The connecting pattern 240 itself is designed to have a very small width compared to the unit bus bar electrode 230 so that even if the adjacent unit bus bar electrodes 230 are connected by the connection pattern 240, Between the unit bus bar electrodes 230 (or between the left and right connection patterns 240) is formed as an empty space in which no conductive material is provided. A plurality of unit bus bar electrodes 230 are spaced apart from each other and a minimum conductive material (connection pattern 240) is provided between neighboring unit bus bar electrodes 230. Therefore, The consumed amount of the conductive material for forming the bus bar electrode can be reduced and the additional light receiving area increase effect can be obtained through the empty space between the neighboring unit bus bar electrodes 230. [

상기 연결패턴(240)에 연결되는 핑거라인 전극(220)의 길이가 짧아짐에 따라, 버스바 전극의 폭 즉, 단위 버스바전극(230)의 폭을 종래의 버스바 전극의 폭보다 작게 설계할 수 있는 마진(margin)이 확보된다. 일 실시예로, 단위 버스바전극(230)의 폭은 0.1∼0.5mm로 설계하고, 연결패턴(240)의 최대폭은 2∼5mm로 설계할 수 있다. 단위 버스바전극(230)의 폭이 0.1mm보다 작게 되거나 연결패턴(240)의 최대폭이 2mm보다 작으면 캐리어 재결합률이 증가되는 문제가 발생되며, 단위 버스바전극(230)이 0.5mm를 넘거나 연결패턴(240)의 최대폭이 5mm를 초과하게 되면 도전성 물질의 소모량이 증가된다. As the length of the finger line electrode 220 connected to the connection pattern 240 is shortened, the width of the bus bar electrode, that is, the width of the unit bus bar electrode 230, is designed to be smaller than the width of the conventional bus bar electrode A margin can be secured. In one embodiment, the width of the unit bus bar electrode 230 may be designed to be 0.1 to 0.5 mm, and the maximum width of the connection pattern 240 may be designed to be 2 to 5 mm. If the width of the unit bus bar electrode 230 is less than 0.1 mm or the maximum width of the connection pattern 240 is less than 2 mm, the carrier recombination rate may increase. If the unit bus bar electrode 230 is more than 0.5 mm Or when the maximum width of the connection pattern 240 exceeds 5 mm, the consumed amount of the conductive material is increased.

210 : 태양전지 기판 220 : 핑거라인 전극
230 : 단위 버스바전극 240 : 연결패턴210: solar cell substrate 220: finger line electrode
230: Unit bus bar electrode 240: Connection pattern

Claims (5)

태양전지 기판의 전면 상에 직교하는 형태로 구비되는 핑거라인 전극 및 버스바 전극을 포함하여 이루어지며,
상기 버스바 전극은 복수의 단위 버스바전극으로 구성되며,
상기 복수의 단위 버스바전극은 일 방향을 따라 이격, 배치되며,
이웃하는 단위 버스바전극은 버스바 전극의 외부 방향을 향해 돌출된 형상을 갖는 연결패턴에 의해 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 태양전지의 전면전극 구조.
A finger bar electrode and a bus bar electrode provided in a shape orthogonal to the front surface of the solar cell substrate,
Wherein the bus bar electrode comprises a plurality of unit bus bar electrodes,
The plurality of unit bus bar electrodes are spaced apart from each other in one direction,
And the neighboring unit bus bar electrodes are electrically connected by a connection pattern having a shape protruding toward the outer direction of the bus bar electrode.
제 1 항에 있어서, 상기 연결패턴과 단위 버스바전극 각각에 핑거라인 전극이 연결되며, 상기 연결패턴에 연결되는 핑거라인 전극의 길이가 상기 단위 버스바전극에 연결되는 핑거라인 전극보다 상대적으로 짧은 것을 특징으로 하는 태양전지의 전면전극 구조.
The plasma display panel of claim 1, wherein a finger line electrode is connected to each of the connection pattern and the unit bus bar electrode, and a length of the finger line electrode connected to the connection pattern is shorter than a finger line electrode connected to the unit bus bar electrode Wherein the solar cell is a solar cell.
제 1 항에 있어서, 상기 연결패턴은 마주보는 단위 버스바전극의 모서리를 서로 연결하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 전면전극 구조.
The front electrode structure of a solar cell according to claim 1, wherein the connection pattern connects the corners of opposing unit bus bar electrodes to each other.
제 1 항에 있어서, 상기 연결패턴은 버스바 전극의 외부 방향을 향해 꺽쇠 또는 반구 형태로 돌출된 형상을 이루는 것을 특징으로 하는 태양전지의 전면전극 구조.
The front electrode structure of a solar cell according to claim 1, wherein the connecting pattern has a shape protruding in the form of a crook or hemisphere toward an outer direction of a bus bar electrode.
제 1 항에 있어서, 상기 단위 버스바전극의 폭은 0.1∼0.5mm이고, 상기 연결패턴의 최대폭은 2∼5mm인 것을 특징으로 하는 태양전지의 전면전극 구조. The front electrode structure of a solar cell according to claim 1, wherein a width of the unit bus bar electrode is 0.1 to 0.5 mm, and a maximum width of the connection pattern is 2 to 5 mm.
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