KR20190001946A - 태양전지 셀 연결부재, 이를 포함하는 태양전지 모듈, 및 용융점이 조절 가능한 Sn-Bi-Ag계 무연 솔더 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 태양전지 셀 연결부재 및 이를 포함하는 태양전지 모듈에 대한 것으로, 상기 태양전지 셀 연결부재는 도전성 기재; 및 상기 도전성 기재 상에 배치된 접합부를 포함하며, 상기 접합부는 주석(Sn), 비스무트(Bi) 및 은(Ag)을 포함하되, 상기 주석과 비스무트의 혼합비율이 57:43 ~ 63:37 중량 비율이고, 상기 은이 당해 주석과 비스무트의 합계 함량 100 중량부 대비 1.5 내지 4.5 중량부로 포함되는 Sn-Bi-Ag계 합금 조성을 갖는다.
Description
본 발명은 태양전지 셀 연결부재와 이를 포함하는 태양전지 모듈, 및 용융온도가 조절 가능한 Sn-Bi-Ag계 무연 솔더에 관한 것으로, 구체적으로 특정 합금 조성의 접합부를 포함함으로써 태양전지 셀과의 부착력을 향상시킨 태양전지 셀 연결부재와 이를 포함하는 태양전지 모듈, 및 용융온도가 조절 가능한 Sn-Bi-Ag계 무연 솔더에 관한 것이다.
태양전지 셀(solar cell)은 태양광을 전기에너지로 변환시키는 소자로, 반도체 재료인 실리콘, 갈륨비소, 황화카드뮴 등이 사용되며, 주로 실리콘이 이용된다.
태양전지 셀은 대면적의 p-n 접합 다이오드로 이루어져 있고, 상기 p-n 접합 다이오드의 양 극단에서 발생된 기전력을 외부 회로에 연결하면 단위 태양전지로서 작용하게 된다.
다만, 상기와 같이 이루어진 태양전지 셀은 그 기전력이 작다. 따라서, 일반적으로 복수의 태양전지 셀을 연결하여 적정 기전력을 갖는 태양전지 모듈을 구성하여 사용한다. 이때 복수의 태양전지 셀은 전기적으로 연결시킬 수 있는 도전성 연결부재에 의해 연결된다.
종래 도전성 연결부재의 예로는 도전성 기재와 상기 도전성 기재 표면에 형성된 솔더부로 이루어진 도전성 연결부재가 있다. 이때, 상기 솔더부는 용융합금 솔더를 도전성 기재 표면에 도포하고 응고시킴으로써 형성된다. 이러한 도전성 연결부재는 태양전지 모듈의 제조 과정 중 태빙 공정(tabbing process)에서 별도의 솔더없이 열풍(hot air)이나 자외선 램프 등에 의해서 태양전지 셀에 쉽게 부착될 수 있다.
최근 전기전자제품의 유해물질 사용 제한 지침(RoHS)에 따라 SnCu계 솔더, SnAg계 솔더, SnAgCu계 솔더 등과 같은 Pb-free 솔더를 사용한다. 그러나, 종래 Pb-free 솔더는 약 200 ℃ 이상의 높은 용융점 때문에 높은 온도에서 태빙 공정을 수행해야한다. 이로 인해 태양전지 셀 자체가 깨져 불량 빈도가 높아졌고, 이때문에 태양전지 모듈의 생산성과 수명이 저하되었다. 따라서, 태양전지 모듈의 생산성 및 수명 특성을 향상시키기 위해서, 낮은 용융점을 가진 솔더의 개발이 필요하다.
본 발명의 목적은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 태양전지 모듈의 제조 시 작업효율 및 생산율을 향상시키면서 태양전지 모듈의 수명 특성을 높일 수 있는 태양전지 셀 연결부재를 제공하는 것이다.
또, 본 발명의 다른 목적은 상기 태양전지 셀 연결부재를 포함하여 신뢰성 및 수명 특성이 개선된 태양전지 모듈을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 약 160 내지 170 ℃의 온도 범위 내에서 용융점을 자유롭게 조절 가능한 Sn-Bi-Ag계 무연 솔더를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 도전성 기재; 및 상기 도전성 기재의 적어도 양면 상에 배치된 접합부를 포함하며, 상기 접합부는 주석(Sn), 비스무트(Bi) 및 은(Ag)을 포함하되, 상기 주석과 비스무트의 혼합비율이 57:43 ~ 63:37 중량 비율이고, 상기 은이 당해 주석과 비스무트의 합계 함량 100 중량부 대비 1.5 내지 4.5 중량부로 포함되는 Sn-Bi-Ag계 합금 조성인 태양전지 셀 연결부재를 제공한다.
상기 접합부는 Sn상, Bi상 및 Ag3Sn 합금상을 포함하고, 전체 면적 중에서 상기 Sn상의 점유율은 56~62 %이고, 상기 Bi상의 점유율은 36~43 %이며, Ag3Sn 합금상의 점유율은 1~8 %인 것이 바람직하다.
또, 본 발명은 복수의 태양전지 셀; 및 상기 복수의 태양전지 셀 사이에 배치되어 태양전지 셀들 사이를 전기적으로 연결하는 전술한 태양전지 셀 연결부재를 포함하는 태양전지 모듈을 제공한다.
또한, 본 발명은 주석(Sn), 비스무트(Bi) 및 은(Ag)을 포함하되, 상기 주석과 비스무트의 혼합비율은 57:43 ~ 63:37 중량 비율이고, 상기 은은 당해 주석과 비스무트의 합계 함량 100 중량부 대비 1.5 내지 4.5 중량부로 포함되는 용융온도가 조절 가능한 Sn-Bi-Ag계 무연 솔더를 제공한다.
아울러, 본 발명은 상기 용융점이 조절 가능한 Sn-Bi-Ag계 무연 솔더, 및 플럭스(flux)를 포함하는 무연 솔더 페이스트를 제공한다.
본 발명에 따른 태양전지 셀 연결부재는 접합부의 구성 성분으로 주석(Sn), 비스무트(Bi) 및 은(Ag)을 혼용하되, 이들이 특정 합금 조성을 갖도록 구성함으로써, 태양전지 모듈의 제조시 작업성 및 생산성이 향상될 수 있고, 태양전지 모듈의 내구성 및 신뢰성이 향상되어 수명 특성이 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일례에 따른 태양전지 셀 연결부재를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 다른 일례에 따른 태양전지 셀 연결부재를 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 일례에 따른 태양전지 셀 연결부재를 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일례에 따른 태양전지 모듈을 나타낸 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일례에 따른 태양전지 모듈에서 태양전지 셀과 태양전지 셀 연결부재의 연결관계를 나타낸 사시도이다.
도 6은 실시예 1 및 비교예 1 내지 5에서 제조된 태양전지 셀 연결부재 내 접합부의 XRD 그래프이다.
도 7은 실시예 1 및 비교예 1 내지 5에서 제조된 태양전지 셀 연결부재 내 접합부의 SEM 사진이다.
도 8은 실시예 1 및 비교예 4에서 제조된 태양전지 셀 연결부재의 접합부 내 SEM-EDS-Mapping 사진이다.
도 9는 실시예 1 및 비교예 1 내지 5에서 제조된 태양전지 셀 연결부재 내 접합부의 DTA 그래프이다.
도 10은 실시예 1 및 비교예 1 내지 5에서 제조된 태양전지 셀 연결부재 내 접합부의 액상선을 열분석한 그래프이다.
도 11은 실시예 1 및 비교예 1 내지 5에서 제조된 태양전지 셀 연결부재 내 접합부의 접착강도를 나타낸 그래프이다.
도 12는 실시예 1 및 비교예 2, 6, 7에서 제조된 태양전지 셀 연결부재 내 접합부의 DTA 그래프이다.
도 13은 실시예 1 및 비교예 2, 6, 7에서 제조된 태양전지 셀 연결부재 내 접합부의 액상선을 열분석한 그래프이다.
도 2는 본 발명의 다른 일례에 따른 태양전지 셀 연결부재를 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 일례에 따른 태양전지 셀 연결부재를 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일례에 따른 태양전지 모듈을 나타낸 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일례에 따른 태양전지 모듈에서 태양전지 셀과 태양전지 셀 연결부재의 연결관계를 나타낸 사시도이다.
도 6은 실시예 1 및 비교예 1 내지 5에서 제조된 태양전지 셀 연결부재 내 접합부의 XRD 그래프이다.
도 7은 실시예 1 및 비교예 1 내지 5에서 제조된 태양전지 셀 연결부재 내 접합부의 SEM 사진이다.
도 8은 실시예 1 및 비교예 4에서 제조된 태양전지 셀 연결부재의 접합부 내 SEM-EDS-Mapping 사진이다.
도 9는 실시예 1 및 비교예 1 내지 5에서 제조된 태양전지 셀 연결부재 내 접합부의 DTA 그래프이다.
도 10은 실시예 1 및 비교예 1 내지 5에서 제조된 태양전지 셀 연결부재 내 접합부의 액상선을 열분석한 그래프이다.
도 11은 실시예 1 및 비교예 1 내지 5에서 제조된 태양전지 셀 연결부재 내 접합부의 접착강도를 나타낸 그래프이다.
도 12는 실시예 1 및 비교예 2, 6, 7에서 제조된 태양전지 셀 연결부재 내 접합부의 DTA 그래프이다.
도 13은 실시예 1 및 비교예 2, 6, 7에서 제조된 태양전지 셀 연결부재 내 접합부의 액상선을 열분석한 그래프이다.
이하, 도면을 참고하여 본 발명에 대하여 설명한다.
본 발명은 태양전지 모듈을 구성하기 위해 태양전지 셀들을 상호 전기적으로 연결시킬 수 있는 태양전지 셀 연결부재에 관한 것으로, 상기 연결부재를 구성하는 접합부의 성분으로 특정 조성비를 갖는 Sn-Bi-Ag계 합금을 사용한다. 이에 따라, 본 발명을 태양전지 모듈의 제조에 적용할 경우, 종래 태양전지 셀 연결부재를 이용하여 제조하는 경우보다 태빙 공정을 더 낮은 온도에서 수행하기 때문에, 태양전지 셀 깨짐 현상이 최소화될 수 있다. 또한, 본 발명은 종래 태양전지 셀 연결부재보다 더 우수한 열사이클 신뢰성 및 퍼짐 특성을 갖기 때문에, 태양전지 모듈 내에서 목적하는 연결 부재 역할을 제대로 수행할 수 있다. 이와 같이, 본 발명에 따른 연결부재는 태양전지 모듈의 제조 시 작업성 및 생산성을 향상시킬 수 있고, 태양전지 모듈의 수명 특성을 향상시킬 수 있다.
<태양전지 셀 연결부재>
도 1 내지 도 3은 각각 본 발명의 실시형태에 따른 태양전지 셀 연결 부재를 나타낸 사시도로, 상기 태양전지 셀 연결부재(10)는 도전성 기재(11), 및 접합부(12)를 포함한다.
이하, 본 발명에 따른 태양전지 셀 연결부재의 각 구성에 대하여 설명한다.
(1) 도전성 기재
본 발명에서 도전성 기재(11)는 태양전지 셀들을 전기적으로 상호 연결하는 부분으로, 그 형태는 특별히 한정되지 않는다.
일례로, 상기 도전성 기재(11)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 일측 방향(길이방향)으로 연장된 박형의 스트립 형태일 수 있다. 이때, 상기 스트립의 두께 및 폭은 특별히 한정되지 않는다. 예컨대, 상기 도전성 기재의 폭(W)은 약 0.1 내지 2 ㎜, 구체적으로 약 0.4 내지 2 ㎜일 수 있고, 상기 도전성 기재의 두께(d)는 약 0.01 내지 0.5 ㎜, 구체적으로 약 0.15 내지 0.5 ㎜일 수 있다.
다른 일례로, 상기 도전성 기재는 일측 방향(길이방향)으로 연장된 환형의 와이어 형태일 수 있다(도 3 참조). 이때, 상기 와이어의 직경은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 약 0.01 내지 0.4 ㎜, 구체적으로 약 0.15 내지 0.4 ㎜일 수 있다. 이와 같은 와이어 형태의 도전성 기재는 스트립 형태의 도전성 기재에 비해 태양광을 더 많이 입사시킬 수 있어 태앙전지 모듈의 발전 효율을 향상시킬 수 있다.
상기 도전성 기재의 소재는 태양전지 셀들을 전기적으로 상호 연결시킬 수 있는 도전성 물질이면 특별히 한정되지 않는다. 비제한적인 예로 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al), 구리(Cu) 등일 수 있다. 이 중에서 제조단가 및 전기 전도율 측면에서 구리(Cu)가 적절하다.
이러한 도전성 기재는 당 업계에 알려진 제조방법을 통해 얻을 수 있다. 예컨대, 스트립 형태의 도전성 기재는 도전성 와이어(예, 구리 와이어)를 압연하여 일정 두께를 갖도록 조절한 후 절단 등을 통해 박형의 스트립 형태로 제조될 수 있다.
(2) 접합부
본 발명에서 접합부(12)는 상기 도전성 기재(11) 상에 배치되어 추후 태양전지 셀들을 연결시 태양전지 셀과 부분 합금화되어 접합되는 부분이다. 일례에 따르면, 도 1에 도시된 바와 같이 접합부(12)는 도전성 기재(11)의 양면 상에 배치될 수 있다. 다른 일례에 따르면, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 접합부(12)는 도전성 기재(11)의 전체 표면 상에 배치될 수 있다.
본 발명에 따른 접합부(12)는 주석(Sn), 비스무트(Bi) 및 은(Ag)을 포함한다. 다만, 본 발명자들은 주석에 비해 비스무트의 함량이 과량일 경우, 라미네이트 공정에서 연결부재의 부착력이 저하되어 태양전지 셀들이 분리될 수 있다는 것을 인식하였다.
구체적으로, 접합부 내 비스무트의 함량이 예컨대 주석과 비스무트의 총량을 기준으로 약 50 중량% 이상일 경우, 접합부의 용융점이 약 138 ℃ 이하로 낮기 때문에, 태빙 공정을 낮은 온도에서 수행할 수 있고, 이로 인해 종래 Pb-free 솔더(예, SnCu계 솔더, SnAg계 솔더, SnAgCu계 솔더)로 된 종래 연결 부재와 달리, 태양전지 셀의 크랙 발생이 최소화될 수 있다. 그러나, 태빙 공정 후 진공 하에서 태양전지 모듈의 각 구성에 약 150~160 ℃의 열을 가하여 밀봉하는 라미네이트 공정에서 상기 접합부가 쉽게 완전히 용융될 수 있고, 이로 인해 태양전지 셀들이 서로 분리되어, 태양전지 모듈의 생산성이 저하될 수 있다.
이에, 본 발명에서는 상기 접합부(12)가 주석(Sn), 비스무트(Bi) 및 은(Ag)을 포함하되, 주석과 비스무트의 혼합비율(Sn : Bi)이 57:43 ~ 63:37 중량 비율이고, 상기 은(Ag)이 주석과 비스무트의 합계 함량 100 중량부 대비 1.5 내지 4.5 중량부로 포함되는 Sn-Bi-Ag계 합금 조성을 갖는다. 이러한 합금 조성으로 Sn, Bi 및 Ag 성분 함량을 조절함으로써, 상기 접합부는 태양전지 모듈의 제조공정 온도 및 사용온도에 따라 적절한 용융점 및 접착강도를 가질 수 있다. 따라서, 태양전지 모듈의 제조시 본 발명의 연결부재는 접합부를 통해 태양전지 셀에 용이하게 용융 접합되어 태양전지 셀들을 안정적으로 상호 전기 전도시킬 수 있다. 또한, 태양전지 셀과 용융 접합 후 약 150 내지 160 ℃의 조건으로 열처리하는 라미네이트 공정에서도 상기 접합부가 완전히 용융되지 않기 때문에 태양전지 셀과 연결부재는 접합 상태를 안정적으로 유지할 수 있다.
상기 접합부(12)는 전술한 Sn-Bi-Ag계 합금 조성을 갖기만 한다면 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어 상기 접합부는 Sn의 함량이 57 중량부이고, Bi의 함량이 43 중량부이며, Ag 함량이 Sn과 Bi의 합계 함량 100 중량부 대비 1.5 중량부인 Sn56.16/Bi42.36/Ag1.48의 합금 조성을 가질 수 있고; 또는 Sn의 함량이 약 63 중량부이고, Bi의 함량이 약 37 중량부이며, Ag 함량이 Sn과 Bi의 합계 함량 100 중량부 대비 1.5 중량부인 Sn62.07/Bi36.45/Ag1.48의 합금 조성 등을 가질 수 있다. 여기서, SnX/BiY/AgZ의 합금 조성에서, 합금 전체 중량을 기준으로 Sn의 함량이 X 중량%이고, Bi의 함량이 Y 중량%이며, Ag의 함량이 Z 중량%인 것을 나타낸 것이다.
이러한 합금 조성에 따라 상기 접합부는 약 160 내지 170 ℃ 범위 내의 용융점을 가질 수 있다. 또한, 상기 접합부는 당 분야에서 요구하는 접착강도를 충족할 뿐만 아니라, 열사이클 신뢰성 및 퍼짐 특성이 우수하다. 따라서, 본 발명의 태양전지 셀 연결부재는 태양전지 셀들을 서로 안정적으로 연결시킬 수 있다.
일례로, 상기 Sn56.16/Bi42.36/Ag1.48의 합금은 1차 용융점이 약 138 ℃이고, 2차 용융점이 약 161 ℃이다. 이 경우, 상기 1차 용융점에서 합금 조성 내 Bi상 일부가 용융되기 시작된 후, 상기 2차 용융점에서 일부의 Sn상이 용융된다. 다만, 상기 Sn56.16/Bi42.36/Ag1.48의 합금 조성을 가진 접합부는 Sn상의 비율이 Bi상의 비율보다 많기 때문에, 상기 1차 용융점에서 Bi상의 일부가 용융되기 시작하더라도 Sn상이나 Ag3Sn상 대부분이 고상을 유지하고 있다. 따라서, 상기 합금 조성을 가진 접합부는 태양전지 셀과 용융접합 후 약 150 ℃에서 라미네이트 공정을 수행하는 경우, 태양전지 셀과의 접합 상태를 안정적으로 유지할 수 있다.
다른 일례로, Sn62/Bi36.5/Ag1.5의 합금은 1차 용융점이 약 138 ℃이고, 2차 용융점이 약 171 ℃이다. 이 경우에도 전술한 바와 같이, 상기 1차 용융점에서 합금 조성 내 Bi상 일부가 용융되기 시작된 후, 상기 2차 용융점에서 일부의 Sn상이 용융된다. 따라서, 상기 Sn62.07/Bi36.45/Ag1.48의 합금 조성을 가진 접합부도 약 160 ℃의 라미네이트 공정을 수행하는 경우, 태양전지 셀과의 접합 상태를 안정적으로 유지할 수 있다.
이러한 합금 조성을 갖는 접합부는 Sn상, Bi상 및 Ag3Sn 합금상이 균일하게 분포된 구조를 갖는다. 이때, 상기 접합부의 전체 면적 중에서 상기 Sn상의 점유율은 56~62 %이고, 상기 Bi상의 점유율은 36~43 %이며, Ag3Sn 합금상의 점유율은 약 1~8 %일 수 있다. 일례로, 상기 접합부가 Sn과 Bi의 혼합비율이 57:43 중량비율이고, Ag 함량이 Sn과 Bi 합계 함량 대비 1.5 중량부인 Sn-Bi-Ag계 합금 조성을 갖는 경우, 당해 접합부의 전체 면적 중에서 Sn상의 점유율은 약 56.2 %이고, Bi상의 점유율은 약 42.3 %이며, Ag3Sn 합금상의 점유율은 약 1.5 %일 수 있다. 다른 일례로, 상기 접합부가 Sn과 Bi의 혼합비율이 63:37 중량비율이고, Ag 함량이 Sn과 Bi 합계 함량 대비 1.5 중량부인 Sn-Bi-Ag계 합금 조성을 갖는 경우, 당해 접합부의 전체 면적 중에서 Sn상의 점유율은 약 62 %이고, Bi상의 점유율은 약 36.5 %이며, Ag3Sn 합금상의 점유율은 약 1.5 %일 수 있다.
상기 접합부의 두께는 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 약 5 내지 30 ㎛일 수 있다.
이와 같은 접합부는 당해 기술분야에 알려진 도금 방법에 따라 형성될 수 있다. 예를 들어, 용융 도금(hot dipping), 전기 도금 공정, 화학 기상 증착 공정, 스퍼터링 공정 등이 있다.
일례로, 상기 접합부는 Sn 분말, Bi 분말 및 Ag 분말을 각각 용융시킨 후 혼합하여 혼합 용융액을 형성하는 단계; 상기 혼합 용융액에 도전성 기재를 약 1~30초 동안 침적시켜 도전성 기재의 표면에 혼합 용융액을 도포하는 단계; 상기 혼합 용융액이 도포된 도전성 기재를 상온에서 냉각시켜 응고시키는 단계를 통해 형성될 수 있다.
한편, 상기 접합부는 전술한 도금 방법 이외, 전술한 접합부의 합금 조성과 동일한 합금 조성을 갖는 무연 솔더를 이용하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 주석(Sn), 비스무트(Bi) 및 은(Ag)을 포함하되, 상기 주석과 비스무트의 혼합비율이 57:43 ~ 63:37 중량 비율이고, 상기 은이 당해 주석과 비스무트의 합계 함량 100 중량부 대비 약 1.5 내지 4.5 중량부로 포함되는 Sn-Bi-Ag계 합금 조성을 갖는 무연 솔더를 준비하는 단계; 상기 무연 솔더를 약 180~250 ℃의 온도에서 용융시켜 용융액을 형성하는 단계; 상기 용융액에 도전성 기재를 약 1~30초 동안 침적시켜 도전성 기재의 표면에 용융액을 도포하는 단계; 용융액이 도포된 도전성 기재를 상온에서 냉각시켜 응고시키는 단계를 통해 형성될 수 있다. 이때 사용된 무연 솔더에 대한 설명은 하기 무연 솔더 부분에 기재된 바와 동일하기 때문에 생략한다.
<태양전지 모듈>
본 발명에 따른 태양전지 모듈은 전술한 태양전지 셀 연결부재를 포함한다. 이러한 태양전지 모듈은 전술한 태양전지 셀 연결부재의 접합부 때문에, 태양전지 셀과 연결부재 간의 접합 상태가 안정적으로 유지될 수 있고, 따라서 내구성 및 신뢰성이 향상되어 고온 수명 특성이 향상될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일례에 따른 태양전지 모듈을 나타낸 분해사시도로, 상기 태양전지 모듈은 복수의 태양전지 셀(20); 및 상기 복수의 태양전지 셀 사이에 배치되어 태양전지 셀들 사이를 전기적으로 연결하는 전술한 태양전지 셀 연결부재(10)를 포함한다. 이때, 상기 태양전지 셀 연결부재는 2개 이상, 바람직하게 2~16개일 수 있다.
상기 태양전지 셀(20)은 기판(미도시됨); 태양광이 입사하는 기판의 수광면에 위치하는 에미터부(emitter)(미도시됨); 에미터부 위에 위치하는 복수의 제1 전극(미도시됨); 상기 제1 전극과 제1 집전부가 위치하지 않는 에미터부 위에 위치하는 반사방지막(미도시됨); 및 수광면의 반대쪽 면에 위치하는 제2 전극(미도시됨)을 포함하고, 선택적으로 상기 제1 전극과 교차하는 방향으로 에미터부 위에 위치하는 적어도 하나의 제1 집전부(미도시됨); 및/또는 상기 제2 전극 위에 위치하는 제2 집전부(미도시됨)를 더 포함할 수 있다. 이러한 복수의 태양전지 셀(20)은 복수의 제1 전극 및 복수의 제2 전극이 각각 상기 태양전지 셀 연결부재(10)의 접합부(12)와 부분합금화되어 용융접합됨으로써, 태양전지 셀 연결부재(10)를 통해 상호 전기적으로 연결된다(도 5 참조). 이때, 각 접합부는 전술한 특정 합금 조성을 가짐으로써 용융점과 접착강도가 높기 때문에, 태양전지 모듈의 제조시 작업효율 및 생상율을 향상시킬 뿐만 아니라, 태양전지 모듈의 고온 수명 특성을 향상시킬 수 있다.
본 발명에서 사용 가능한 기판, 에미터부, 제1 전극, 반사방지막, 제2 전극, 제1 집전부, 제2 집전부로는 당해 기술분야에서 알려진 것이라면 특별히 한정되지 않는다.
또, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 태양전지 모듈(100)은 복수의 태양전지 셀을 보호하는 상부 보호막(30a) 및 하부 보호막(30b); 상기 상부 보호막 상에 배치되는 투명 부재(40); 상기 하부 보호막의 하부에 배치되는 후면 시트(50); 상기 부품들을 수납하는 프레임(미도시됨); 및 복수의 태양전지 셀(20)에서 생산된 전류 및 전압을 최종적으로 수집하는 정션 박스(junction box)(60)을 더 포함한다.
본 발명에서 사용 가능한 상부, 하부 보호막, 투명 부재, 후면 시트, 프레임및 정션 박스로는 당해 기술분야에서 알려진 것이라면 특별히 한정되지 않는다.
이와 같은 태양전지 모듈은 당해 기술분야에서 알려진 통상의 방법에 따라 제조될 수 있다. 다만, 본 발명의 태양전지 모듈에 이용되는 태양전지 셀 연결부재가 전술한 특정 조성의 접합부를 포함하고 있다. 따라서, 태양전지 모듈의 제조 과정 중 태빙(tabbing) 공정에서, 별도의 솔더 부재(예, Pb 솔더 등) 없이, 적외선 램프, 할로겐 램프나 열풍(hot air) 등을 이용하여 연결부재의 접합부를 용융시킨 후 다시 응고시키는 방식으로 연결부재의 접합부를 태양전지 셀의 전극과 용융접합 시킴으로써 태양전지 셀들을 연결부재를 통해 전기적으로 연결시킬 수 있다(도 5 참조). 또한, 라미네이트 공정을 약 150 내지 160 ℃의 고온에서 수행하더라도 상기 접합부가 완전히 용융되지 않기 때문에, 태양전지 셀 연결부재와 태양전지 셀 간의 접합 상태가 안정적으로 유지될 수 있고, 따라서 태양전지 셀들 간의 분리를 방지할 수 있다. 이로써, 상기 태양전지 모듈의 제조 시 작업효율 및 생산율이 향상될 수 있다.
<무연 솔더>
한편, 본 발명은 태양전지 셀들에 연결부재를 부착 시 사용되는 무연 솔더를 제공한다. 상기 무연 솔더는 주석(Sn), 비스무트(Bi) 및 은(Ag)을 포함하되, 상기 주석과 비스무트의 혼합비율은 57:43 ~ 63:37 중량 비율이고, 상기 은은 당해 주석과 비스무트의 합계 함량 100 중량부 대비 약 1.5 내지 4.5 중량부로 포함하는 Sn-Bi-Ag계 합금 조성을 갖는다. 이러한 합금 조성으로 Sn, Bi 및 Ag 함량을 조절함으로써, 본 발명에 따른 Sn-Bi-Ag계 무연 솔더는 약 160 내지 170 ℃ 범위 내에서 용융점을 자유롭게 조절할 수 있다.
본 발명에 따른 무연 솔더는 전술한 Sn-Bi-Ag계 합금 조성을 갖기만 한다면 특별히 제한되지 않으며, 예컨대 Sn의 함량이 57 중량부이고, Bi의 함량이 43 중량부이며, Ag 함량이 Sn과 Bi의 합계 함량 100 중량부 대비 1.5 중량부인 Sn56.16/Bi42.36/Ag1.48의 합금 조성을 갖는 무연 솔더; Sn의 함량이 약 63 중량부이고, Bi의 함량이 약 37 중량부이며, Ag 함량이 Sn과 Bi의 합계 함량 100 중량부 대비 1.5 중량부인 Sn62.07/Bi36.45/Ag1.48의 합금 조성를 갖는 무연 솔더 등일 수 있다. 여기서, SnX/BiY/AgZ의 합금 조성에서, 합금 전체 중량을 기준으로 Sn의 함량이 X 중량%이고, Bi의 함량이 Y 중량%이며, Ag의 함량이 Z 중량%인 것을 나타낸 것이다.
일례로, Sn56.16/Bi42.36/Ag1.48의 합금 조성을 갖는 무연 솔더는 1차 용융점이 약 138 ℃이고, 2차 용융점이 약 161 ℃이다. 이 경우, 상기 1차 용융점에서 솔더 합금 내 Bi상 일부가 용융되기 시작된 후, 상기 2차 용융점에서 일부의 Sn상이 용융된다.
다른 일례로, Sn62.07/Bi36.45/Ag1.48의 합금 조성을 갖는 무연 솔더는 1차 용융점이 약 138 ℃이고, 2차 용융점이 약 171 ℃이다. 이 경우에도, 상기 1차 용융점에서 솔더 합금 내 일부 Bi상이 용융되기 시작한 후 상기 2차 용융점에서 일부의 Sn상이 용융된다.
또한, 본 발명은 상기 무연 솔더, 및 플러스를 포함하는 무연 솔더 페이스트를 제공한다. 상기 플럭스의 예로는 로진(Rosin)계 플럭스, 레진(Resin)계 플럭스, 유기산계 플럭스 등이 있는데, 이에 한정되지 않는다. 이때, 상기 플럭스의 함량은 특별히 한정되지 않으며, 무연 솔더의 점도에 따라 조절할 수 있다.
이러한 무연 솔더 및 무연 솔더 페이스트는 태양전지 모듈의 제조시 태양전지 셀과 태양전지 셀 연결부재 사이에 솔더 접합부를 형성하여 태양전지 셀에 태양전지 셀 연결부재를 용이하게 접합시킬 수 있다. 이로써, 태양전지 모듈 내 복수의 태양전지 셀이 전기적으로 연결될 수 있다. 이렇게 솔더 접합부에 의해 접합된 태양전지 셀과 태양전지 셀 연결부재는 이후 라미네이트 공정을 약 150 내지 160 ℃의 고온에서 수행하더라도, 상기 솔더 접합부가 완전히 용융되지 않기 때문에, 태양전지 셀 연결부재와 태양전지 셀은 접합 상태를 안정적으로 유지할 수 있고, 따라서 태양전지 모듈의 작업효율 및 생산율이 향상될 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예를 통해 구체적으로 설명하나, 하기 실시예 및 실험예는 본 발명의 한 형태를 예시한 것에 불과할 뿐이며, 본 발명의 범위가 하기 실시예 및 실험예에 의해 제한되는 것은 아니다.
<실시예 1>
1-1. 무연 솔더의 제조
주석(Sn) 분말, 비스무트(Bi) 분말 및 은(Ag) 분말을 각각 용융시킨 후 혼합하여 혼합 용융액을 얻었다. 이때, Sn과 Bi의 혼합비율은 60 : 40 중량 비율이었고, Ag의 함량은 Sn과 Bi의 합계 함량 100 중량부 대비 1.5 중량부이었다. 이후, 상기 혼합 용융액을 교반한 후 노냉하여 응고시켜 Sn60Bi40Ag1.5의 합금 조성을 갖는 무연 솔더를 제조하였다. 여기서, SnxBiyAgz에서, x는 Sn과 Bi의 100 중량부를 기준으로 Sn의 함량을 나타낸 것이고, y는 Sn과 Bi의 100 중량부를 기준으로 Sn의 함량을 나타낸 것이며, z은 Sn과 Bi의 100 중량부를 기준으로 Ag의 함량을 나타낸 것으로, 각 물질의 함량 단위는 중량부이다.
1-2. 태양전지 셀 연결 부재의 제조
실시예 1-1에서 제조된 무연 솔더를 용융시켜 솔더액을 얻었다. 이후, 상기 솔더액에 Cu 리본(㈜산코코리아 제품, 폭: 2 ㎜, 두께: 0.2 ㎜)을 195℃의 온도에서 수직으로 용융 도금(hot dipping)(도금 속도: 5 ㎜/sec)하여 Sn60Bi40Ag1.5의 합금 조성을 갖는 접합부가 형성된 태양전지 셀 연결부재를 제조하였다.
<비교예 1> ~ <비교예 5>
하기 표 1에 기재된 조성에 따라 Sn 분말, Bi 분말 및 Ag 분말을 준비하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 수행하여 무연 솔더 및 태양전지 셀 연결 부재를 각각 제조하였다.
| Sn(중량부) | Bi(중량부) | Ag(중량부) | ||
| 실시예 1 | Sn60Bi40Ag1 .5 | 60 | 40 | 1.5 |
| 실시예 2 | Sn63Bi37Ag1 .5 | 63 | 37 | 1.5 |
| 비교예 1 | Sn43Bi57Ag1 .5 | 43 | 57 | 1.5 |
| 비교예 2 | Sn70Bi30Ag1 .5 | 70 | 30 | 1.5 |
| 비교예 3 | Sn80Bi20Ag1 .5 | 80 | 20 | 1.5 |
| 비교예 4 | Sn90Bi10Ag1 .5 | 90 | 10 | 1.5 |
| 비교예 5 | Sn100Ag1 .5 | 100 | 0 | 1.5 |
<
실험예
1> - 태양전지 셀 연결 부재 내 접합부의 결정구조
본 발명에 따른 태양전지 셀 연결 부재에서 Sn과 Bi의 첨가량에 따른 접합부의 결정구조 변화를 확인하기 위하여, X-선 회절기(x-ray diffractometer, XRD)를 이용하여 실시예 1 및 비교예 1~4에서 각각 제조된 태양전지 셀 연결 부재의 접합부의 결정구조를 분석하였고, 그 결과는 도 6에 나타내었다.
분석 결과, Sn43Bi57Ag1.5의 합금 조성을 갖는 비교예 1의 접합부는, Sn(200), Sn(101), Sn(211) 회절 피크가 각각 2θ=30.5°, 2θ=31.9°, 2θ=44.7°에서 관찰되었고[JCPDS 04-0673], Bi(003), Bi(012), Bi(104), Bi(110), Bi(006), Bi(202) 회절 피크는 각각 2θ=22.3°, 2θ=27.1°, 2θ=37.9°, 2θ=39.5°, 2θ=45.7°, 2θ=48.6°에서 관찰되었다[JCPDS 44-1246]. 또, Sn43Bi57Ag1 .5의 합금 조성을 갖는 비교예 1의 접합부는, SnBi(211) 합금상 회절피크가 2θ=43.7°에서 관찰되었다[JCPDS 27-0896]. 이는, 상온에서 비교예 1의 접합부에는 합금상이 형성되지 않고, 체심정방정(body centered tetragonal)의 β-Sn상과 삼방정(rhombohedral)의 Bi상으로 서로 상분리 (phase separation)되어 존재하는 것을 의미한다. 이와 같이, 비교예 1의 접합부가 서로 상분리되어 공정계로 존재하는 이유는 193.0 kJ/mol의 Sn-Bi 원자간 결합에너지가 187.1 kJ/mol의 Sn-Sn 원자간과 204.2 kJ/mol의 Bi-Bi 원자간 결합에너지의 평균값 보다 작은 것에 기인하는 것으로 추정된다. 한편, 비교예 1의 접합부에서는 기존의 Bi(003), Bi(012), Sn(200), Sn(101), Bi(104), Bi(110) 회절피크들 이외에도, 2θ=34.5°와 2θ=37.5° 위치에서 약한 Ag3Sn(201), Ag3Sn(020) 합금상의 회절피크가 추가적으로 관찰되었다[JCPDS 71-0530]. 그러나, 비교예 1의 접합부에서는 순수한(pure) Ag의 회절피크[JCPDS 04-0783]와 Ag-Bi 합금상의 회절피크가 관찰되지 않았다. 이러한 결과는 비교예 1의 접합부에소량 첨가된 Ag원자들이 Sn원자 일부와 반응하여 모두 Ag3Sn 합금상을 형성하지만, Bi원자와는 합금상을 형성하지 않음을 나타낸다.
<실험예 2> - 태양전지 셀 연결 부재 내 접합부의 표면 모폴로지 및 조성 분포 분석
본 발명에 따른 태양전지 셀 연결 부재에서 Sn과 Bi의 첨가량에 따른 접합부의 표면 모폴로지(morphology) 관계를 확인하기 위하여, 주사전자현미경(scanning electron microscope, SEM)을 이용하여 실시예 1 및 비교예 1~5에서 각각 제조된 태양전지 셀 연결 부재의 접합부의 표면을 관찰하였고, 이때 BSE(back scattered electron)법을 사용하였다. 또한, 에너지 분산 분광기(energy dispersive spectroscopy, EDS)를 이용하여 EDS-mapping방법으로 접합부의 조성 분포를 분석하였다. 분석 결과는 도 7 및 도 8에 각각 나타내었다.
1) 도 7(b)는 실시예 1에서 제조된 태양전지 셀 연결 부재의 접합부에 대한 SEM 사진이고, 도 7(a), (c)~(f)는 각각 비교예 1~5에서 제조된 태양전지 셀 연결 부재의 접합부에 대한 SEM 사진이다.
도 7(b)에서 알 수 있는 바와 같이, Sn60Bi40Ag1.5의 합금 조성을 갖는 실시예 1의 접합부의 표면 모폴로지는 짙은 회색의 Sn상과 회색의 Bi상들이 서로 상분리되어 존재하였다. 이는 EDS 성분 분석을 통하여 확인할 수 있었다(도 8(a) 참조).
또한, 도 7(b)~(d)에서 알 수 있는 바와 같이, 접합부 내 Bi의 함량이 40에서 20 중량부로 감소함에 따라, Bi 원자가 응집하는 경향을 나타내었다. 또, 옅은 회색의 알갱이 형상 부분인 Ag3Sn 합금상이 관찰되었다. 이는 Sn상과 Bi상의 계면에서 불균일한 핵생성 때문에 존재하는 것으로 추정된다.
또, 도 7(e)에서, Bi상의 모양이 비(非) 구형이었다. 이는 Sn-Bi 상태도에서 공정(共晶) 조성이 존재하지 않는 것임을 확인할 수 있었다.
아울러, 도 7(f)에서, Sn상 내에 작은 입자의 많은 Ag3Sn상이 관찰되었다. 이를 통해 비교예 5의 접합부는 균일한 핵생성이 일어났음을 확인할 수 있었다.
2) 도 8(a)는 Sn60Bi40Ag1.5의 합금 조성을 갖는 실시예 1의 접합부에 대한 SEM-EDS-Mapping 사진으로, 어두운 부분은 Sn상이고, 밝은 부분은 Bi상인 것으로 확인되었다. 또한, 소량 첨가된 Ag 원자들은 Ag3Sn 합금상을 형성하여 Sn상 내부에 균일하게 분포하고 있는 것을 확인할 수 있었다.
도 8(b)는 Sn90Bi10Ag1.5의 합금 조성을 갖는 비교예 4의 접합부에 대한 SEM-EDS-Mapping 사진으로, 실시예 1과 마찬가지로, 어두운 부분은 Sn상이고, 밝은 부분은 Bi상이었다. 다면, 비교예 4의 경우, 실시예 1보다 Sn상의 입자 크기가 작았다. 또한, 실시예 1과 마찬가지로, 비교예 4도 Ag원자들이 Ag3Sn 합금상을 형성하였으나, 실시예 1과 달리, Sn상 내부에서 부분적으로 응집되어 있는 것을 확인할 수 있었다. 여기서, Bi는 Sn과 Ag의 상태를 균일하게 해주는 역할을 한다. 그런데, Bi의 함량이 10 wt%로 작은 비교예 4의 경우, 공정 조직이 존재하지 않았고, 다른 두 원자의 이동도가 낮기 때문에, 소량의 Ag원자들이 서로 뭉쳐 눈에 띄는 덩어리 형태의 Ag3Sn 합금상으로 존재하였다.
<실험예 3> - 태양전지 셀 연결 부재 내 접합부의 용융온도 측정 1
본 발명에 따른 태양전지 셀 연결 부재에서 Sn과 Bi의 첨가량에 따른 접합부의 용융온도 변화를 확인하기 위하여, 열분석기(differential thermal analysis, DTA)를 이용하여 실시예 1~2 및 비교예 1~5에서 각각 제조된 태양전지 셀 연결 부재 내 접합부의 용융온도를 측정하였고, 측정시 승온 속도는 1℃/min이었다. 측정 결과는 표 2, 도 9 및 도 10에 나타내었다.
| 실시예 | 비교예 | ||||||
| 1 | 2 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
| 용융온도(℃) | 164.4 | 170 | 138.8 | 179.8 | 192.2 | 209.5 | 224 |
1) 표 2에서 알 수 있는 바와 같이, 실시예 1 및 2의 접합부는 용융온도가 각각 164.4 ℃ 및 170 ℃이었다. 반면, 비교예 1의 접합부는 용융온도가 138.8 ℃로 낮았다. 한편, 비교예 2 내지 5의 접합부는 용융온도가 약 180 ℃ 이상으로 높았다.
이와 같이, 본 발명에 따라 합금 조성을 갖는 접합부는 용융온도가 160 내지 170 ℃인 것을 확인할 수 있었다.
2) 도 9(a)에 따르면, Sn43Bi57Ag1.5의 합금 조성을 갖는 비교예 1의 접합부는 용융온도가 약 138.8 ℃로 낮았다.
한편, Sn60Bi40Ag1.5의 합금 조성을 갖는 실시예 1의 접합부는 약 138.4 ℃와 약 164.4℃에서 2개의 피크를 나타났고(도 9(b) 참조), Sn70Bi30Ag1.5의 합금 조성을 갖는 비교예 2의 접합부는 136.9 ℃와 179.8 ℃, Sn80Bi20Ag1.5의 합금 조성을 갖는 비교예 3의 접합부는 136 ℃와 192.2 ℃에서, 실시예 1과 마찬가지로, 2개의 피크가 나타났다. 이와 같이 2개의 피크가 존재하는 이유는 Sn-Bi의 상태도(Phase diagram)을 참고한 결과, 공정(共晶) 조성이 용융되고, 나머지 Sn-rich상이 같이 존재하는 (Liquid + Sn)상이 나타난 후, 액상선에서 용융온도가 나타난다는 것을 알 수 있었다.
Sn90Bi10Ag1.5의 합금 조성을 갖는 비교예 4의 접합부는 202.5 ℃와 209.5 ℃에서 각각 피크가 나타났고, Sn100Ag1.5의 합금 조성을 갖는 비교예 5의 접합부는 219.7 ℃와 224℃에서 각각 피크가 나타났다. 이들 접합부의 경우, 비교예 1의 접합부와 달리, 공정(共晶)이 존재하지 않았고, pure Sn상, 즉 Sn-rich상이 일정 온도 이상(액상선)에서 용융된다는 것을 Sn-Bi 상태도(phase diagram)에서 확인할 수 있었다.
상기와 같이, 실시예 1 및 비교예 1~5의 접합부는 용융온도가 Sn과 Bi의 첨가량에 따라 공정온도 피크와 액상선의 용융피크가 나타났다.
2) 도 10은 Bi 함량 변화에 따른 실시예 1 및 비교예 1~5의 접합부의 액상선을 열분석한 그래프로서, Bi의 함량이 증가할수록 액상선과 관련된 용융온도 피크가 직선적으로(linear) 감소한다는 것을 확인할 수 있었다.
3) 상기와 같이, 본 발명에 따른 태양전지 셀 연결 부재의 접합부는 Bi의 함량이 0 중량부에서 57 중량부로 증가할수록 용융온도가 약 224 ℃에서 138.8 ℃로 직선적으로 감소한다는 것을 확인할 수 있었다.
<
실험예
4> - 태양전지 셀 연결 부재 내 접합부의 접착강도 측정
본 발명에 따른 태양전지 셀 연결 부재에서 Sn과 Bi의 첨가량에 따른 접합부의 접착강도 변화를 확인하기 위하여, 하기와 같이 실시예 1 및 비교예 1~5에서 각각 제조된 태양전지 셀 연결 부재 내 접합부의 접착강도를 측정하였고, 측정 결과는 도 11에 나타내었다.
은(Ag)판(두께: 1 ㎜) 상에 플럭스(flux)를 도포한 후, 연결부재를 195 ℃에서 접착한 다음, 180° 측정법에 따라 접착강도 측정기를 사용하여 접착된 연결부재가 Ag판에서 박리되는 시점을 측정하였고, 측정 결과는 표 3 및 도 11에 나타내었다. 이때, 도 11의 접착강도는 3회 측정하여 평균값을 사용하였다. 또, 접착강도가 접합부의 두께에 비례하기 때문에, 각 접합부의 두께를 측정하여 접착강도를 보정하였다.
| 실시예 1 | 비교예 1 | 비교예 2 | 비교예 3 | 비교예 4 | 비교예 5 | |
| 박리강도(N/㎟) | 126.4 | 73.1 | 98.4 | 88.6 | 41.4 | 133.3 |
측정 결과, Bi가 첨가되지 않은 비교예 5의 경우, 접착강도가 133.3 N/㎟로 매우 컸다. 반면, Bi가 첨가된 실시예 1, 비교예 1~4의 경우, 비교예 5보다 접착강도가 낮아졌다. 그러나, 비교예 1~4의 접착강도가 비교예 5에 비해 26~98% 정도로 매우 감소한 반면, 실시예 1의 접착강도는 비교예 5에 비해 약 5 % 정도 감소하였다. 특히, 비교예 4의 경우, 접착강도가 41.4 N/㎟로 매우 낮았다. 이는 비교예 4의 접합부 내 공정(共晶) 조직이 존재하지 않기 때문인 것으로 추정된다.
이와 같이, 본 발명에 따른 태양전지 셀 연결부재는 접합부의 접합강도가 높기 때문에, 태빙공정시 작업성 및 태양광 모듈의 장수명 특성이 향상될 수 있다는 것을 확인할 수 있었다.
<
비교예
6> ~ <
비교예
7>
하기 표 4에 기재된 조성에 따라 Sn 분말, Bi 분말 및 Ag 분말을 준비하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 수행하여 무연 솔더 및 태양전지 셀 연결 부재를 각각 제조하였다.
| Sn(중량부) | Bi(중량부) | Ag(중량부) | ||
| 비교예 6 | Sn55Bi45Ag1 .5 | 55 | 45 | 1.5 |
| 실시예 1 | Sn60Bi40Ag1 .5 | 60 | 40 | 1.5 |
| 비교예 7 | Sn65Bi35Ag1 .5 | 65 | 35 | 1.5 |
| 비교예 2 | Sn70Bi30Ag1 .5 | 70 | 30 | 1.5 |
<
실험예
5> - 태양전지 셀 연결 부재 내 접합부의 용융온도 측정 2
본 발명에 따른 태양전지 셀 연결 부재에서 Sn과 Bi의 첨가량에 따른 접합부의 용융온도 변화를 확인하기 위하여, 열분석기(differential thermal analysis, DTA)를 이용하여 실시예 1 및 비교예 2, 6, 7에서 각각 제조된 태양전지 셀 연결 부재 내 접합부의 용융온도를 측정하였고, 측정시 승온 속도는 1℃/min이었다. 측정 결과는 도 12, 13에 나타내었다.
1) Sn55Bi45Ag1.5의 합금 조성을 갖는 비교예 6의 접합부는 약 138.1 ℃와 약 157.7 ℃에서 피크가 나타났고(도 12의 (d) 참조), Sn60Bi40Ag1.5의 합금 조성을 갖는 실시예 1의 접합부는 약 137.9 ℃와 약 165.5 ℃에서 피크가 나타났으며(도 12의 (c) 참조), Sn65Bi35Ag1.5의 합금 조성을 갖는 비교예 7의 접합부는 약 137.8 ℃와 약 174.4 ℃에서 피크가 나타났고(도 12의 (c) 참조), Sn70Bi30Ag1.5의 합금 조성을 갖는 비교예 2의 접합부는 약 137.1 ℃와 약 180.4 ℃에서 피크가 나타났다(도 12의 (a) 참조).
2) 도 13은 Bi 함량 변화에 따른 실시예 1 및 비교예 2, 6, 7의 접합부 액상선을 열분석한 그래프로서, Bi의 함량이 증가할수록 액상선과 관련된 용융온도 피크가 직선적으로(linear) 감소한다는 것을 확인할 수 있었다.
이와 같이, 본 발명에 따라 합금 조성을 갖는 접합부는 용융온도가 160 내지 170 ℃인 것을 확인할 수 있었다.
10: 태양전지 셀 연결부재,
11: 도전성 기재,
12: 접합부, 20: 태양전지 셀,
30a: 상부 보호막, 30b: 하부 보호막,
40: 투명 부재, 50: 후면 시트,
60: 정션 박스, 100: 태양전지 모듈
12: 접합부, 20: 태양전지 셀,
30a: 상부 보호막, 30b: 하부 보호막,
40: 투명 부재, 50: 후면 시트,
60: 정션 박스, 100: 태양전지 모듈
Claims (7)
- 도전성 기재; 및
상기 도전성 기재 상에 배치된 접합부
를 포함하며,
상기 접합부는 주석(Sn), 비스무트(Bi) 및 은(Ag)을 포함하되, 상기 주석과 비스무트의 혼합비율이 57:43 ~ 63:37 중량 비율이고, 상기 은(Ag)이 당해 주석과 비스무트의 합계 함량 100 중량부 대비 1.5 내지 4.5 중량부로 포함되는 Sn-Bi-Ag계 합금 조성인 태양전지 셀 연결부재. - 제1항에 있어서,
상기 접합부는
Sn상, Bi상 및 Ag3Sn 합금상을 포함하고,
상기 결정구조의 전체 면적 중에서
상기 Sn상의 점유율은 56~62 %이고,
상기 Bi상의 점유율은 36~43 %이며,
Ag3Sn 합금상의 점유율은 1~8 %인 태양전지 셀 연결부재. - 제1항에 있어서,
상기 접합부의 용융온도는 160 내지 170 ℃인 태양전지 셀 연결부재. - 복수의 태양전지 셀; 및
상기 복수의 태양전지 셀 사이에 배치되어 태양전지 셀들 사이를 전기적으로 연결하는, 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 태양전지 셀 연결부재를 포함하는 태양전지 모듈. - 주석(Sn), 비스무트(Bi) 및 은(Ag)을 포함하되,
상기 주석과 비스무트의 혼합비율은 57:43 ~ 63:37 중량 비율이고,
상기 은(Ag)은 당해 주석과 비스무트의 합계 함량 100 중량부 대비 1.5 내지 4.5 중량부로 포함되는, 용융점이 조절 가능한 Sn-Bi-Ag계 무연 솔더. - 제5항에 있어서,
용융온도가 160 내지 170 ℃인, 용융점이 조절 가능한 Sn-Bi-Ag계 무연 솔더. - 제5항 또는 제6항에 기재된 용융점이 조절 가능한 Sn-Bi-Ag계 무연 솔더, 및 플럭스(flux)를 포함하는 무연 솔더 페이스트.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR20170082087 | 2017-06-28 | ||
| KR1020170082087 | 2017-06-28 |
Publications (1)
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020180074582A KR20190001946A (ko) | 2017-06-28 | 2018-06-28 | 태양전지 셀 연결부재, 이를 포함하는 태양전지 모듈, 및 용융점이 조절 가능한 Sn-Bi-Ag계 무연 솔더 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20190001946A (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102102360B1 (ko) * | 2019-05-31 | 2020-04-21 | 한화솔루션 주식회사 | 태양전지 모듈 |
-
2018
- 2018-06-28 KR KR1020180074582A patent/KR20190001946A/ko not_active Application Discontinuation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102102360B1 (ko) * | 2019-05-31 | 2020-04-21 | 한화솔루션 주식회사 | 태양전지 모듈 |
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