KR20180099613A - Solar cell module - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 태양전지모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광 흡수 면적을 향상시킬 수 있는 태양전지모듈에 관한 것이다.The present invention relates to a solar cell module, and more particularly, to a solar cell module capable of improving a light absorption area.
태양전지는 태양광을 받아, 광전 효과에 의해 전기를 발생시키는 장치이다. 통상적으로 태양전지는 반도체층, 반도체층의 후면에 형성된 제 1 전극, 반도체층 상에서 상호 이격 형성된 제 2 전극을 포함하고, 반도체층은 p형 반도체층, p형 반도체층 상에 형성된 n형 반도체층을 포함한다. 여기서 p형 반도체층 및 n형 반도체층은 하나의 기판 상에에 형성되는 것으로, 일반적으로 p형 실리콘 기판이 준비된 상태에서, 상기 p형 실리콘 기판의 상층부에 n형 불순물 이온을 주입, 확산시켜 n형 반도체층을 형성한다. 제 2 전극은 태양광이 입사되는 방향에 형성되는 전극으로서, 금속 재료 예컨대, 납(Pb)-주석(Sn) 합금으로 이루어진다.Solar cells are devices that receive sunlight and generate electricity by photoelectric effect. Typically, a solar cell includes a semiconductor layer, a first electrode formed on the rear surface of the semiconductor layer, and a second electrode spaced apart from each other on the semiconductor layer. The semiconductor layer includes a p-type semiconductor layer, an n-type semiconductor layer . Here, the p-type semiconductor layer and the n-type semiconductor layer are formed on one substrate. In general, in a state in which a p-type silicon substrate is prepared, n-type impurity ions are implanted and diffused into the upper portion of the p- Type semiconductor layer. The second electrode is an electrode formed in a direction in which sunlight is incident, and is made of a metal material such as a lead (Pb) -tin (Sn) alloy.
여기서 p형 반도체층 및 n형 반도체층은 하나의 기판에 형성되는데, 일반적으로 p형 실리콘 기판(웨이퍼) 준비된 상태에서, 상기 p형 실리콘 기판 상층부에 n형 불순물 이온을 주입, 확산시켜 n형 반도체층을 형성한다.Here, the p-type semiconductor layer and the n-type semiconductor layer are formed on one substrate. Generally, in a state where a p-type silicon substrate (wafer) is prepared, n-type impurity ions are injected and diffused into the upper- Layer.
이러한 태양전지에 의하면, 태양광이 반도체층에 입사되면, 전자-정공 쌍이 형성되고, 전기장에 의해 전자는 n형 반도체층, 정공은 p형 반도체층으로 이동하게 되어, p 반도체층과 n형 반도체층 사이에 광전기력이 발생되며, 이때, 태양전지의 양단에 부하 시스템을 연결하면, 전류가 흐르게 되어 전력을 생산할 수 있다.According to such a solar cell, when sunlight is incident on the semiconductor layer, electron-hole pairs are formed, electrons move to the n-type semiconductor layer and holes move to the p-type semiconductor layer by the electric field, When a load system is connected to both ends of the solar cell at this time, current flows and power can be produced.
한편, 태양광은 상술한 바와 같이 제 2 전극의 상측으로부터 입사되는데, 이때, 제 2 전극은 광의 투과가 어려운 금속 물질로 이루어져 있다. 따라서, 복수의 제 2 전극의 면적만큼 입사되는 태양광이 감소하게 되고, 이는 광전 변환율이 저하시키는 원인이 된다.On the other hand, the solar light is incident from the upper side of the second electrode as described above. At this time, the second electrode is made of a metal material which is difficult to transmit light. Therefore, solar light incident on the second electrodes is reduced, which causes the photoelectric conversion rate to decrease.
본 발명은 광 흡수 면적을 향상시킬 수 있는 태양전지모듈을 제공한다.The present invention provides a solar cell module capable of improving the light absorption area.
본 발명은 광이 전극으로 입사되는 것을 억제하고, 반도체층으로 입사되는 광량을 향상시키는 태양전지모듈을 제공한다.The present invention provides a solar cell module that suppresses light from entering the electrode and improves the amount of light incident on the semiconductor layer.
본 발명에 따른 태양전지모듈은 P형 반도체층 및 N형 반도체층이 적층된 반도체층; 상기 반도체층의 배면에 형성된 제 1 전극; 태양광이 입사되는 상기 반도체층의 전(前)면에서 상호 이격 형성되며, 금속으로 이루어진 복수의 제 2 전극; 상기 반도체층 및 제 2 전극 상에서, 상기 태양광이 입사되는 방향으로 볼록한 형상으로 형성되며, 상호 이격되어 연속 형성된 복수의 제 2 전극이 나열된 방향으로 대응하여 나열 형성된 렌즈;를 포함한다.A solar cell module according to the present invention includes a semiconductor layer in which a P-type semiconductor layer and an N-type semiconductor layer are stacked; A first electrode formed on a back surface of the semiconductor layer; A plurality of second electrodes spaced apart from each other on a front surface of the semiconductor layer through which sunlight is incident, the plurality of second electrodes being made of metal; And a lens formed on the semiconductor layer and the second electrode so as to have a convex shape in a direction in which the sunlight is incident, the plurality of second electrodes being spaced apart from one another and arranged in a direction in which the second electrodes are arranged.
상기 렌즈는 상호 이격되어 연속 형성된 2개의 제 2 전극의 상부면 및 상기 2개의 제 2 전극 사이에 위치하도록 형성된다.The lens is formed so as to be positioned between the upper surface of the two second electrodes which are continuously spaced from each other and between the two second electrodes.
상기 렌즈는 상기 상호 이격되어 연속 형성된 2개의 제 2 전극 중 하나의 제 2 전극 상부면으로부터 다른 하나의 제 2 전극의 상부면까지 연장 형성되어, 상기 렌즈가 상호 이격되어 연속 형성된 2개의 제 2 전극 각각의 상부면의 일부 및 상기 2개의 제 2 전극 사이를 채우도록 형성된다.The lens is formed to extend from one upper surface of one second electrode of the two second electrodes continuously spaced apart from each other to the upper surface of the other one of the second electrodes, And a portion of each upper surface and between the two second electrodes.
상호 이격되어 연장 형성된 2개의 제 2 전극 사이에 위치하도록 복수의 상기 렌즈가 형성되고, A plurality of the lenses are formed so as to be positioned between two second electrodes extended from each other,
상기 제 2 전극의 상부면에 적어도 하나의 상기 렌즈가 형성된다.At least one lens is formed on the upper surface of the second electrode.
상기 렌즈가 상호 이격되어 연속 형성된 2개의 제 2 전극의 상부면 및 상기 2개의 제 2 전극 사이에 위치하도록 형성되는데 있어서, 상기 렌즈가 상기 제 2 전극 상부면의 일부를 덮도록 형성된다.The lens is formed to be positioned between the upper surface of the two second electrodes and the two second electrodes which are continuously spaced apart from each other so that the lens covers a part of the upper surface of the second electrode.
상기 렌즈는 복수개로 마련되어, 상기 제 2 전극의 연장 방향 및 상기 복수의 제 2 전극의 나열 방향으로 나열 배치된다.The plurality of lenses are arranged in the extending direction of the second electrode and the array direction of the plurality of second electrodes.
상기 렌즈는 복수개로 마련되어, 상기 제 2 전극의 나열 방향으로 나열 배치되며, 상기 복수의 렌즈 각각은 제 2 전극의 연장 방향으로 연장 형성된다.The plurality of lenses are arranged in the array direction of the second electrodes, and each of the plurality of lenses extends in the extending direction of the second electrode.
본 발명에 따른 태양전지모듈의 제조 방법은, P형 반도체층 및 N형 반도체층이 적층된 반도체층을 형성하는 과정; 상기 반도체층의 배면에 제 1 전극을 형성하는 과정; 태양광이 입사되는 상기 반도체층의 전(前)면 상에서, 상호 이격 되도록 복수의 제 2 전극을 형성하는 과정; 상기 반도체층 및 제 2 전극 상에서, 상기 태양광이 입사되는 방향으로 볼록하며, 상호 이격되어 연속 형성된 복수의 제 2 전극이 나열된 방향으로 대응하여 나열되도록 렌즈를 형성하는 과정;을 형성하는 과정을 포함한다.A method of manufacturing a solar cell module according to the present invention includes the steps of forming a semiconductor layer in which a P-type semiconductor layer and an N-type semiconductor layer are stacked; Forming a first electrode on a back surface of the semiconductor layer; Forming a plurality of second electrodes on the front surface of the semiconductor layer on which solar light is incident, the plurality of second electrodes being spaced apart from each other; Forming a lens on the semiconductor layer and the second electrode such that a plurality of second electrodes convex in a direction in which the sunlight is incident and spaced apart from each other and continuously formed are aligned in a direction in which they are arranged; do.
상기 렌즈는 상호 이격되어 연속 형성된 2개의 제 2 전극의 상부면 및 상기 2개의 제 2 전극 사이에 위치하도록 형성된다.The lens is formed so as to be positioned between the upper surface of the two second electrodes which are continuously spaced from each other and between the two second electrodes.
상기 렌즈는 상기 상호 이격되어 연속 형성된 2개의 제 2 전극 중 하나의 제 2 전극 상부면으로부터 다른 하나의 제 2 전극의 상부면까지 연장 형성되어, 상기 렌즈가 상호 이격되어 연속 형성된 2개의 제 2 전극 각각의 상부면의 일부 및 상기 2개의 제 2 전극 사이를 채우도록 형성된다.The lens is formed to extend from one upper surface of one second electrode of the two second electrodes continuously spaced apart from each other to the upper surface of the other one of the second electrodes, And a portion of each upper surface and between the two second electrodes.
상기 렌즈는 상호 이격되어 형성된 2개의 제 2 전극 사이에 복수개가 위치하고, 상기 제 2 전극의 상부면에 적어도 하나의 렌즈가 형성된다.A plurality of lenses are disposed between two second electrodes formed to be spaced apart from each other, and at least one lens is formed on an upper surface of the second electrode.
상기 렌즈를 상호 이격되어 연속 형성된 2개의 제 2 전극의 상부면 및 상기 2개의 제 2 전극 사이에 위치하도록 형성하는데 있어서, 상기 렌즈가 상기 제 2 전극 상부면의 일부를 덮도록 형성한다.The lens is formed so as to be positioned between the upper surface of two second electrodes and the two second electrodes successively formed to be spaced apart from each other so that the lens covers a part of the upper surface of the second electrode.
상기 렌즈는 복수개로 마련되어, 상기 제 2 전극의 연장 방향 및 상기 복수의 제 2 전극의 나열 방향으로 대응하여 나열 배치되도록 형성된다.The plurality of lenses are formed so as to be aligned and aligned in the extending direction of the second electrode and the array direction of the plurality of second electrodes.
상기 렌즈는 복수개로 마련하여, 상기 제 2 전극의 나열 방향으로 나열 배치하고, 상기 복수의 렌즈 각각을 제 2 전극의 연장 방향으로 연장 형성한다.The plurality of lenses are arranged in the array direction of the second electrodes, and each of the plurality of lenses is extended in the extending direction of the second electrodes.
상기 렌즈를 형성하는 과정은, 상기 렌즈의 형성과 부합하는 내부 공간을 가지는 금형을 마련하는 과정; 상기 반도체층 및 상기 제 2 전극 상에 수지를 도포하는 과정; 상기 금형으로 상기 수지를 압박하는 과정; 상기 수지를 경화시키는 과정; 및 상기 금형을 상기 수지로부터 분리시키는 과정;을 포함한다.The process of forming the lens includes the steps of: preparing a mold having an inner space that matches the formation of the lens; Applying a resin on the semiconductor layer and the second electrode; Pressing the resin with the mold; Curing the resin; And separating the mold from the resin.
본 발명의 실시형태에 다른 태양전지모듈에 의하면, 제 2 전극이 위치한 방향으로 입사되도록 진행 중인 광이 렌즈에 의해 굴절되어 제 2 전극으로 입사되지 않고, 제 2 전극과 제 2 전극 사이 영역으로 입사된다. 즉, 렌즈는 제 2 전극이 위치한 방향으로 이동중인 광을 굴절시켜 광의 방향을 변화시킴으로써, 제 2 전극과 제 2 전극 사이로 이동 또는 진행되도록 한다.According to the solar cell module according to the embodiment of the present invention, light traveling in a direction in which the second electrode is located is refracted by the lens and is not incident on the second electrode, but enters into the region between the second electrode and the second electrode, do. That is, the lens moves or advances between the second electrode and the second electrode by changing the direction of light by refracting the light moving in the direction in which the second electrode is located.
따라서, 복수의 제 2 전극에 의한 광 흡수 면적 감소가 억제되고, 반도체층으로 입사되는 광 흡수율 또는 광 집중도가 향상된다. 이에, 태양광을 전기로 변환하는 광전 변환율이 향상된다.Therefore, reduction of the light absorption area by the plurality of second electrodes is suppressed, and the light absorption rate or the light concentration incident on the semiconductor layer is improved. Thus, the photoelectric conversion rate for converting sunlight into electricity is improved.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 태양전지모듈을 도시한 단면도
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 태양전지모듈에 있어서, 태양광의 입사 진행 방향을 도시한 개념도
도 3은 본 발명의 제 1 실시예들에 따른 태양전지모듈의 제조 방법을 도시한 정면 단면도
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 태양전지모듈의 상면도
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 렌즈가 형성된 태양전지모듈을 도시한 상면도
도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 태양전지모듈을 도시한 단면도
도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 태양전지모듈의 제조 방법을 도시한 정면 단면도
도 8는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 태양전지모듈의 상면도1 is a cross-sectional view illustrating a solar cell module according to a first embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a conceptual diagram showing the direction of incidence of sunlight in the solar cell module according to the first embodiment of the present invention. FIG.
3 is a front sectional view showing a method of manufacturing the solar cell module according to the first embodiment of the present invention
4 is a top view of the solar cell module according to the first embodiment of the present invention.
5 is a top view showing a solar cell module having a lens according to a second embodiment of the present invention
6 is a cross-sectional view illustrating a solar cell module according to a third embodiment of the present invention.
7 is a front sectional view showing a method of manufacturing a solar cell module according to a third embodiment of the present invention
8 is a top view of the solar cell module according to the third embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. It should be understood, however, that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but is capable of other various forms of implementation, and that these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, It is provided to let you know completely.
본 발명은 광 흡수 면적을 향상시킬 수 있는 태양전지모듈에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 전극으로 향하는 태양광을 굴절시켜 반도체층으로 입사되도록 함으로써, 반도체층으로 입사되는 태양광량을 증가시키는 태양전지모듈을 제공한다.The present invention relates to a solar cell module capable of improving a light absorption area. More specifically, the present invention provides a solar cell module that increases the amount of solar light incident on a semiconductor layer by refracting solar light directed toward an electrode and entering the semiconductor layer.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양전지모듈을 도시한 단면도이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 태양전지모듈에 있어서, 태양광의 입사 진행 방향을 도시한 개념도이다. 도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 태양전지모듈의 제조 방법을 도시한 정면 단면도이다. 도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 태양전지모듈의 상면도이다. 도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 렌즈가 형성된 태양전지모듈을 도시한 상면도이다. 1 is a cross-sectional view illustrating a solar cell module according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a conceptual diagram showing the direction of incidence of sunlight in a solar cell module according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a front cross-sectional view illustrating a method of manufacturing a solar cell module according to embodiments of the present invention. 4 is a top view of the solar cell module according to the first embodiment of the present invention. 5 is a top view illustrating a solar cell module having a lens according to a second embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 태양전지모듈은 상호 접합되도록 적층된 P형 반도체층(21) 및 N형 반도체층(22)을 구비하는 반도체층(20), 반도체층(20)의 제 1 면에 형성된 제 1 전극(10), 반도체층(20)의 제 1 면의 반대 방향인 제 2 면에서 상호 이격 형성된 복수의 제 2 전극(30), 상호 이격되어 연속 형성된 2개의 제 2 전극(30) 각각의 상면 및 상기 2개의 제 2 전극(30) 사이를 커버하도록 형성되어, 제 2 전극(30)을 향하는 광을 굴절시켜 반도체층(20)으로 입사되도록 하는 복수의 렌즈(40)를 포함한다.1, a solar cell module according to an embodiment of the present invention includes a
반도체층(20)은 상술한 바와 같이 P형 반도체층(21)과 N형 반도체층(22)을 포함하는데, 예컨대, P형 결정질 실리콘 웨이퍼에 N형 물질을 도핑함으로써 형성할 수 있다. 여기서, P형 결정질 실리콘 웨이퍼가 P형 반도체층(21)이 되고, 상기 P형 결정질 실리콘 웨이퍼 상의 N형 도핑층이 N형 반도체층(22)이 된다. 물론, 웨이퍼는 실리콘에 한정되지 않고, GaAs로 이루어질 수 있다.The
상기에서는 P형 결정질 실리콘에 N형 물질을 도핑하여 반도체층(20)을 형성하는 것을 설명하였으나, 이에 한정되지 않고 반대로 형성할 수도 있다. 즉, N형의 결정질 실리콘에 P형 물질을 도핑하여 PN 반도체층(20)을 얻을 수 있다.In the above description, the P-type crystalline silicon is doped with an N-type material to form the
제 1 전극(10)은 반도체층(20)의 제 1 면 예컨대, 도 1에 도시된 바와 같이 반도체층(20)의 하부면의 전체에 형성된다. 실시예에 따른 제 1 전극(10)은 알루미늄(Al)으로 이루어지나, 이에 한정되지 않고, 다양한 도전성의 금속 재료로 형성될 수 있다.The
복수의 제 2 전극(30) 각각은 반도체층(20)의 제 2 면 즉, 반도체층(20)의 상부면 상에서 일 방향으로 연장 형성되어 상호 나열되어 이격 형성된다. 실시예에 따른 제 2 전극(30)은 은(Ag)으로 이루어지나, 이에 한정되지 않고 전도성이 우수한 다양한 금속 재료 예컨대 백금(Pt), 구리(Cu) 등으로 이루어질 수 있다.Each of the plurality of
렌즈(40)는 제 2 전극(30)이 위치한 방향으로 입사되도록 진행 중인 광이 제 2 전극(30)으로 입사되지 않고, 제 2 전극(30)과 제 2 전극(30) 사이 영역으로 입사되도록 유도한다. 즉, 렌즈(40)는 제 2 전극(30)이 위치한 방향으로 이동중인 광을 굴절시켜 광의 방향을 변화시킴으로써, 제 2 전극(30)과 제 2 전극(30) 사이로 이동 또는 진행되도록 한다. 이를 위해, 렌즈(40)는 태양광의 투과가 가능한 투광성의 소재를 이용하여, 태양광이 입사되는 면이 소정의 굴절율을 가지는 곡면이 되도록 형성된다. 즉, 렌즈(40)는 태양광이 입사되는 상부면이 소정의 곡률을 가지는 곡면 형상인 돔 형상이다. 또한, 상호 이격되도록 연속 형성된 2개의 제 2 전극(30) 상부에 렌즈(40)가 형성된다. 이때, 2개의 제 2 전극(30) 사이에 하나의 렌즈(40)만 위치되도록 형성될 수 있으며, 이때, 상기 렌즈(40)는 2개의 제 2 전극(30) 각각의 상부면과 상기 2개의 제 2 전극(30) 사이 영역을 채우도록 형성된다. 즉, 렌즈(40)의 적어도 일부는 2개의 제 2 전극(30) 중 하나의 제 2 전극 상부면에 위치하고, 렌즈의 다른 일부는 다른 하나의 제 2 전극(30) 상부면에 위치하고, 나머지는 2개의 제 2 전극(30) 사이의 이격 공간인 반도체층(20)에 대응 위치하도록 형성된다. 다른 말로 하면, 상호 이격되어 연속 형성된 2개의 제 2 전극(30)에 있어서, 2개의 제 2 전극(30) 중 하나의 제 2 전극(30) 상부면으로부터 다른 하나의 제 2 전극(30) 상부면까지 연장 형성된다. 이에, 일부는 2개의 제 2 전극(30) 중 어느 하나의 제 2 전극(30)의 상부면, 다른 일부는 다른 하나의 제 2 전극(30)의 상부면에, 나머지는 2개의 제 2 전극(30) 사이의 반도체층(20) 상부에 대응 위치되도록 렌즈(40)가 형성된다.The
이하, 설명의 편의를 위하여 복수의 제 2 전극(30) 각각이 연장 형성된 방향이 제 1 방향이라 하고, 제 1 방향과 교차하며, 복수의 제 2 전극(30)이 상호 이격되도록 나열 배치된 제 2 방향이라고 한다.For convenience of explanation, the direction in which each of the plurality of
제 1 실시예에 따른 렌즈(40)는 도 2에 도시된 바와 같이, 상측으로 볼록한 반구 형상으로, 제 2 전극(30)의 연장 방향을 따라 나열되도록 복수의 렌즈(40)가 형성된다. 즉, 복수의 렌즈(40)가 도 4에 도시된 바와 같이, 제 1 방향과 제 2 방향으로 나열되도록 형성된다. 그리고 제 1 방향 및 제 2 방향으로 나열된 복수의 렌즈(40)는 상호 인접한 렌즈(40)끼리 상호 연결 또는 접촉되도록 형성되며, 제 1 및 제 1 방향으로 나열 배치된 복수의 렌즈(40)는 그 중심선이 상호 일치하도록 나열 배치되는 것이 바람직하다. 이에, 하나의 제 2 전극(30)의 상부면은 제 2 방향으로 2개의 렌즈(40)에 의해 커버되어 있고, 제 1 방향으로 복수개의 렌즈(40)에 의해 커버되어 있다.As shown in FIG. 2, the
복수의 렌즈(40)가 형성된 배열 형태는 복수의 제 2 전극(30) 각각의 형상, 복수의 제 2 전극(30)의 나열 방향 등에 따라 달라지며, 예컨대, 직사각형, 정사각형, 육각형, 평행사변형 등의 형태로 배열될 수 있다.The arrangement in which the plurality of
이렇게 복수의 제 2 전극의 연장 방향 및 나열 방형으로 대응 형성된 복수의 렌즈들은 "렌즈 어레이"로 명명될 수 있다.A plurality of lenses correspondingly formed in the extending direction of the plurality of second electrodes and in the form of an array may be referred to as "lens array ".
상기 제 1 실시예에서는 렌즈가 반구 형상으로, 복수의 렌즈가 제 1 및 제 2 방향으로 나열 배치되는 것을 설명하였다. 하지만, 이에 한정되지 않고, 도 5에 도시된 제 2 실시예에서와 같이, 렌즈는 제 2 전극의 연장 방향을 대응 연장 형성되며, 태양광이 입사되는 방향으로 볼록한 형상일 수도 있다. 이러한 형상의 경우, 제 1 실시예서와 같이 반구 형상의 렌즈와 렌즈 사이의 빈공간이 발생되지 않으므로, 보다 효율적으로 제 2 전극으로 입사되는 태양광을 억제하고, 반도체층으로 입사되는 태양광 흡수율을 향상시킬 수 있다.In the first embodiment, the lenses are arranged in a hemispherical shape and the plurality of lenses are arranged in the first and second directions. However, the present invention is not limited thereto. As in the second embodiment shown in Fig. 5, the lens may be formed in a shape corresponding to the extension direction of the second electrode, and convex in the direction in which sunlight is incident. In such a case, as in the first embodiment, no vacant space is formed between the hemispherical lens and the lens, so that the sunlight incident on the second electrode can be suppressed more efficiently and the solar absorption rate Can be improved.
본 발명의 실시예에서는 금형을 이용한 몰딩(molding) 방법으로 복수의 렌즈(40) 즉, 렌즈 어레이를 형성한다. 렌즈 어레이 형성 방법에 대해서는 이하에서 상세히 설명하기로 한다.In the embodiment of the present invention, a plurality of
도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 태양전지모듈을 도시한 단면도이다. 도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 태양전지모듈의 제조 방법을 도시한 정면 단면도이다. 도 8은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 태양전지모듈의 상면도이다.6 is a cross-sectional view illustrating a solar cell module according to a third embodiment of the present invention. 7 is a front cross-sectional view illustrating a method of manufacturing a solar cell module according to a third embodiment of the present invention. 8 is a top view of a solar cell module according to a third embodiment of the present invention.
상술한 제 1 실시예에서는 2개의 제 2 전극(30) 사이에 하나의 렌즈(40)가 형성되는 것을 설명하였다. 하지만 이에 한정되지 않고, 2개의 제 2 전극(30) 사이에 복수의 렌즈(40)가 위치하도록 형성될 수 있다.In the first embodiment described above, one
즉, 도 6 및 8에 도시된 바와 같이, 복수의 제 2 전극(30) 사이에 복수의 렌즈(40)가 위치하도록 형성될 수 있다. 그리고 제 2 전극(30)의 상부면에 제 2 방향으로 하나의 렌즈(40)가 위치될 수 있다. 즉, 렌즈(40)가 제 2 전극(30)이 제 2 방향의 폭과 대응하는 직경을 가지도록 형성되어, 제 2 전극(30)의 상부면에서 제 2 방향으로 하나의 렌즈(40)가 위치하도록 형성될 수 있다. 물론, 제 2 전극(30)의 상부면에 제 2 방향으로 복수의 렌즈(40)가 위치하도록 형성될 수 있다. That is, as shown in FIGS. 6 and 8, a plurality of
본 발명의 실시예들에서와 같이, 복수의 제 2 전극(30) 상에 렌즈(40)가 형성되면, 입사 방향이 제 2 전극(30)을 향하는 광(B1)이 렌즈로 입사되면서 그대로 제 2 전극(30)으로 입사되지 않고(B3), 렌즈(40)에 의해 굴절되며, 이에 따라 2개의 제 2 전극(30) 사이에 위치한 반도체층(20)으로 입사된다(B2). 따라서, 제 2 전극(30)으로 입사되는 광량을 줄이고, 반도체층(20)으로 입사되는 광량을 증대시킬 수 있어, 이로 인해, 광전 변환율이 향상된다.As in the embodiments of the present invention, when the
이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 태양전지모듈의 제조 방법을 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing a solar cell module according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4. FIG.
먼저, P형 반도체층(21)과 N형 반도체층(22)이 적층된 반도체층(20)을 형성한다. 실시예에서는 P형 실리콘 웨이퍼에 N형 물질을 도핑하여 PN 접합층 즉, 반도체층(20)을 형성한다. 물론 N형 실리콘 웨이퍼에 P형 물질을 도핑하여 반도체층(20)을 형성할 수도 있다.First, a
그리고, 전도성이 우수한 금속 예컨대, 알루미늄(Al)을 반도체층(20)의 하부면 또는 배면 전체에 증착하여 제 1 전극(10)을 형성한다.The
이후, 은(Ag)을 이용하여 반도체층(20)의 배면의 반대면인 전(前)면에 복수의 제 2 전극(30)을 형성한다. 이때, 복수의 제 2 전극(30)은 제 1 방향으로 연장 형성되며, 상기 제 1 방향과 교차하는 제 2 방향으로 나열, 이격 형성된다.Thereafter, a plurality of
다음으로, 복수의 제 2 전극(30) 각각의 상부에 렌즈(40)를 형성한다. 다른 말로 하면, 반도체층(20) 및 복수의 제 2 전극(30) 상부에 복수의 렌즈(40)로 이루어진 렌즈 어레이를 형성한다.Next, a
이를 위해, 먼저 렌즈 어레이를 형성하기 위한 금형(M)을 제조한다. 금형(M)의 제조 과정은, 유리 기판 일면에 감광 물질인 포토레지스트(photoresist)를 도포한다. 그리고 렌즈 어레이의 형상과 반대되는 형상을 가지는 패턴을 가지도록 포토레지스트가 형성된 유리 기판 상에 레이저 또는 전자빔을 조사, 노광한다. 이후 패턴이 노광된 포토레지스트 패턴 막에 현상액을 주입하여, 노광된 부분을 녹이는(developing) 과정을 통해 포토레지스트 패턴을 형성한다. To this end, a mold M for forming a lens array is first manufactured. In the manufacturing process of the mold M, a photoresist, which is a photosensitive material, is coated on one side of the glass substrate. Then, a laser or an electron beam is irradiated onto the glass substrate on which the photoresist is formed so as to have a pattern having a shape opposite to the shape of the lens array. Thereafter, a developing solution is injected into the exposed photoresist pattern film, and the exposed portion is developed to form a photoresist pattern.
이렇게 포토레지스트 패턴이 형성된 유리 기판을 마스크를 이용하여 금속판에 전주(electro-foiming) 공정을 실시하면, 렌즈 어레이와 반대되는 형상을 가지는 금형(M)이 제조된다.When a glass substrate on which a photoresist pattern is formed is subjected to an electro-foaming process on a metal plate using a mask, a mold M having a shape opposite to that of the lens array is manufactured.
렌즈 어레이 제조를 위해, 반도체층(20) 및 제 2 전극(30) 상부에 투광성의 수지를 도포하고, 제조된 금형(M)으로 도포된 수지(41)를 압박한다. 여기서 투광성의 수지(41)는 자외선에 의해 경화되는 자외선 경화 수지인 것이 바람직하며, 금형(M)이 수지(41)를 압박하고 있는 상태에서 자외선을 조사하면, 수지가 경화된다. 이에 따라 반도체층(20) 및 복수의 제 2 전극(30)의 상부에 복수의 렌즈(40)로 구성된 렌즈 어레이가 형성된다. 즉, 태양광 입사되는 방향 즉, 상측으로 볼록한 곡면을 가지는 복수의 렌즈가 형성되며, 렌즈(40)의 적어도 일부가 상호 이격되며, 연속 형성된 2개의 제 2 전극(30) 각각의 상부와, 상기 2개의 제 2 전극(30) 사이 공간을 채우도록 형성된다. 즉, 최 외각에 위치한 렌즈(40)들을 제외한 다른 렌즈(40)들 각각은 상호 이격되어 연속 형성된 2개의 제 2 전극(30) 상측에 대응 위치하도록 형성된다.A translucent resin is applied to the top of the
상기에서는 제 1 실시예에 따른 태양전지 모듈의 제조 방법을 설명하였으나, 제 2 및 제 3 실시예에 따른 태양전지 모듈의 제조 방법도 상술한 방법과 동일하다. 다만, 제 2 또는 제 3 실시예에 따른 렌즈 어레이를 형성하기 위한 금형을 적용한다. Although the manufacturing method of the solar cell module according to the first embodiment has been described above, the manufacturing method of the solar cell module according to the second and third embodiments is also the same as the above-described method. However, a mold for forming the lens array according to the second or third embodiment is applied.
제 3 실시예에 따른 렌즈 어레이를 형성하는 경우를 예를 들면, 도 7에 도시된 바와 같이, 연속하여 이격 형성된 2개의제 2 전극(30) 사이에 복수개 예컨대, 2개의 렌즈(40)가 형성되고, 하나의 제 2 전극(30)의 상부면에 하나의 렌즈(40)가 형성될 수 있도록하는 홈 패턴을 가지는 금형(M)이 마련한다. For example, as shown in FIG. 7, when a lens array according to the third embodiment is formed, a plurality of, for example, two
그리고, 반도체층(20) 및 제 2 전극(30) 상부에 투광성의 수지를 도포하고, 상기 금형(M)으로 도포된 수지(41)를 압박하고, 자외선을 조사하면, 수지가 경화된다. 이에 따라 반도체층(20) 및 복수의 제 2 전극(30)의 상부에 복수의 렌즈(40)로 구성된 렌즈 어레이가 형성된다. 이때 복수의 렌즈(40)는 제 2 전극(30)과 제 2 전극(30) 사이에 2개의 렌즈(40)가 위치하고, 제 2 전극(30)의 상부면에 적어도 하나의 렌즈(30)가 위치하도록 형성된다. Then, a transparent resin is applied onto the
따라서, 본 발명의 실시형태에 다른 태양전지모듈에 의하면, 제 2 전극(30)이 위치한 방향으로 입사되도록 진행 중인 광이 렌즈(40)에 의해 굴절되어 제 2 전극(30)으로 입사되지 않고, 제 2 전극(30)과 제 2 전극(30) 사이 영역으로 입사된다. 즉, 렌즈(40)는 제 2 전극(30)이 위치한 방향으로 이동중인 광을 굴절시켜 광의 방향을 변화시킴으로써, 제 2 전극(30)과 제 2 전극(30) 사이로 이동 또는 진행되도록 한다. Therefore, according to the solar cell module according to the embodiment of the present invention, light proceeding to be incident in the direction in which the
따라서, 복수의 제 2 전극(30)에 의한 광 흡수 면적 감소가 억제되고, 반도체층(20)으로 입사되는 광 흡수율 또는 광 집중도가 향상된다. 이에, 태양광을 전기로 변환하는 광전 변환율이 향상된다.Therefore, the reduction of the light absorption area by the plurality of
10: 제 1 전극
20: 반도체층
21: P형 반도체층
22: N형 반도체층
30: 제 2 전극
40: 렌즈10: first electrode 20: semiconductor layer
21: P-type semiconductor layer 22: N-type semiconductor layer
30: second electrode 40: lens
Claims (2)
상기 반도체층의 배면에 형성된 제 1 전극;
태양광이 입사되는 상기 반도체층의 전(前)면에서 상호 이격 형성되며, 금속으로 이루어진 복수의 제 2 전극; 및,
상기 반도체층 및 제 2 전극 상에서, 상기 태양광이 입사되는 방향으로 볼록한 형상으로 형성되며, 상호 이격되어 연속 형성된 복수의 제 2 전극이 나열된 방향으로 대응하여 나열 형성된 렌즈;를 포함하며,
상기 렌즈는 복수개로 마련되어, 상기 제 2 전극의 나열 방향으로 나열 배치되며, 상기 복수의 렌즈 각각은 제 2 전극의 연장 방향으로 연장되어, 상기 복수의 렌즈와 렌즈 사이의 빈공간이 발생되지 않도록 형성되며,
상기 렌즈는 상호 이격되어 연속 형성된 2개의 제 2 전극의 상부면 및 상기 2개의 제 2 전극 사이에 위치하도록 형성된 태양전지모듈.
A semiconductor layer in which a P-type semiconductor layer and an N-type semiconductor layer are stacked;
A first electrode formed on a back surface of the semiconductor layer;
A plurality of second electrodes spaced apart from each other on a front surface of the semiconductor layer through which sunlight is incident, the plurality of second electrodes being made of metal; And
And a lens formed on the semiconductor layer and the second electrode so as to be convex in a direction in which the sunlight is incident, the plurality of second electrodes being spaced apart from each other,
Wherein the plurality of lenses are arranged in the array direction of the second electrodes and each of the plurality of lenses extends in the extending direction of the second electrode so as to prevent formation of voids between the plurality of lenses and the lenses And,
Wherein the lens is positioned between the upper surface of two second electrodes continuously formed to be spaced apart from each other and between the two second electrodes.
상기 반도체층의 배면에 제 1 전극을 형성하는 과정;
태양광이 입사되는 상기 반도체층의 전(前)면 상에서, 상호 이격 되도록 복수의 제 2 전극을 형성하는 과정; 및,
상기 반도체층 및 제 2 전극 상에서, 상기 태양광이 입사되는 방향으로 볼록하며, 상호 이격되어 연속 형성된 복수의 제 2 전극이 나열된 방향으로 대응하여 나열되도록 렌즈를 형성하는 과정;을 포함하며,
상기 렌즈를 형성하는 과정은,
상기 렌즈의 형성과 부합하는 내부 공간을 가지는 금형을 마련하는 과정;
상기 반도체층 및 상기 제 2 전극 상에 수지를 도포하는 과정;
상기 금형으로 상기 수지를 압박하는 과정;
상기 수지를 경화시키는 과정; 및
상기 금형을 상기 수지로부터 분리시키는 과정;
을 더 포함하며,
상기 렌즈는 복수개로 마련하여, 상기 제 2 전극의 나열 방향으로 나열 배치하고, 상기 복수의 렌즈 각각을 제 2 전극의 연장 방향으로 연장 형성하며,
상기 렌즈는 상호 이격되어 연속 형성된 2개의 제 2 전극의 상부면 및 상기 2개의 제 2 전극 사이에 위치하도록 형성되는 태양전지모듈의 제조 방법.Forming a semiconductor layer in which a P-type semiconductor layer and an N-type semiconductor layer are stacked;
Forming a first electrode on a back surface of the semiconductor layer;
Forming a plurality of second electrodes on the front surface of the semiconductor layer on which solar light is incident, the plurality of second electrodes being spaced apart from each other; And
And forming a lens on the semiconductor layer and the second electrode so as to be aligned in a direction in which the plurality of second electrodes convex in a direction in which the sunlight is incident,
The process of forming the lens includes:
Preparing a mold having an inner space corresponding to the formation of the lens;
Applying a resin on the semiconductor layer and the second electrode;
Pressing the resin with the mold;
Curing the resin; And
Separating the mold from the resin;
Further comprising:
Wherein the plurality of lenses are arranged in the array direction of the second electrodes, each of the plurality of lenses is extended in the extending direction of the second electrode,
Wherein the lens is formed so as to be positioned between a top surface of two second electrodes continuously formed to be spaced apart from each other and between the two second electrodes.
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