KR20190013927A - 광전지, 광전지 어레이, 태양 전지 및 광전지 준비 방법 - Google Patents

광전지, 광전지 어레이, 태양 전지 및 광전지 준비 방법 Download PDF

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KR20190013927A
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윤지앙 야오
예 티안
윤탕 저우
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잔펑 지앙
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Abstract

본 개시내용은 광전지, 광전지 어레이, 태양 전지 및 광전지 준비 방법을 개시한다. 광전지는 실리콘 웨이퍼, 게이트 라인층, 측면 전극, 제 1 전극, 후면 전기층 및 제 2 전극을 포함한다. 상기 실리콘 웨이퍼는 실리콘 기판, 전면 확산층, 측면 분할층 및 후면 분할층을 포함한다. 상기 측면 분할층 및 상기 후면 분할층 중 적어도 하나의 적어도 일부는 상기 전면 확산층의 타입과 같은 타입의 확산층이다. 상기 게이트 라인층은 상기 전면 확산층에 배치된다. 상기 측면 전극은 상기 측면 분할층에 배치되며, 상기 게이트 라인층과 전기적으로 연결된다. 상기 제 1 전극은 상기 후면 분할층에 배치되며, 상기 측면 전극에 전기적으로 연결된다. 상기 후면 전기층과 제 2 전극은 모두 실리콘 웨이퍼의 후면에 배치된다. 상기 후면 전기층은 상기 제 2 전극에 전기적으로 연결되며, 상기 제 1 전극과는 접촉하지 않는다.

Description

광전지, 광전지 어레이, 태양 전지 및 광전지 준비 방법
본 개시 내용은 태양 전지 기술 분야와 관련되며, 특히 광전지, 광전지 어레이, 태양 전지 및 광전지 준비 방법과 관련된다.
종래의 결정질 실리콘 태양 전지에 있어서, 후면 및 전면 각각은 광전지의 양극 및 음극으로서 2 내지 3 개의 실버 1차 게이트 라인을 갖는다. 이 실버 1차 게이트 라인은 많은 양의 은 페이스트를 소비할 뿐만 아니라 입사광을 차단하기 때문에 광전지의 효율을 저하시킨다. 또한, 양극 및 음극은 각각 광전지의 정면 및 후면에 분포한다. 따라서, 광전지를 직렬로 접속하는 경우, 광전지의 전면의 음극을 솔더 스트립을 사용하여 인접하는 광전지의 후면의 양극에 용접할 필요가 있다. 그 결과, 번거로운 용접 공정 및 용접 재료의 많은 사용과 같은 문제점이 야기된다. 또한, 용접 및 후속 적층 공정에서, 광전지 및 솔더 스트립는 쉽게 손상된다. 전면이 수광 표면을 나타내며, 후면은 백라이트 표면을 지칭한다.
또한, 종래의 광전지 어레이는 통상 72 개 또는 60 개의 광전지를 직렬로 연결하여 6 개의 셀 스트링에 의해 형성된 3 개의 루프를 형성함으로써 형성된다. 이 경우, 일반적으로 적어도 3 개의 다이오드가 필요하므로 바이패스 보호를 수행하기 위해 각 루프에 하나의 다이오드가 배치된다. 일반적으로 다이오드는 셀의 연결 박스에 배치된다. 결과적으로 통합된 연결 박스의 비용이 증가하고 셀의 구조적 복잡성이 증가한다. 또한, 복수의 광전지를 직렬 접속하여 이루어지는 직렬 연결 구성요소를 다시 직렬 연결하는 경우, 접속 케이블의 사용량이 많아져 재료 낭비가 크다. 결과적으로, 파워 스테이션의 비용이 증가하게 된다.
본 개시내용은 종래 기술에 존재하는 기술적 문제점 중 적어도 하나를 해결하는 것을 목적으로 한다. 이 목적을 위해, 본 개시내용은 광전즈를 제공하며, 상기 광전지는 좋은 누출 방지 성능과 고전력을 가진다.
본 개시내용은 전술한 광전지를 준비하는 방법을 더 제공한다.
본 개시내용은 상기 광전지를 갖는 광전지 어레이를 더 제공한다.
본 개시내용은 상기 광전지 어레이를 갖는 태양 전지를 더 제공한다.
본 개시내용의 제 1 관점에 따른 광전지에 있어서, 실리콘 웨이퍼로서, 상기 실리콘 웨이퍼는 실리콘 기판, 전면 확산층, 측면 분할층 및 후면 분할층을 포함하며, 상기 실리콘 기판의 후면은 제 1 영역 및 제 2 영역을 포함하고, 상기 전면 확산층은 상기 실리콘 기판의 전면 상에 배치되고, 상기 측면 분할층은 상기 실리콘 기판의 측면 상에 배치되고, 상기 후면 분할층은 상기 제 1 영역 상에만 배치되어 상기 제 1 영역을 완전히 덮고, 상기 측면 분할층 및 상기 후면 분할층 중 적어도 하나의 적어도 일부는 상기 전면 확산층의 타입과 같은 타입의 확산층인, 상기 실리콘 기판; 상기 전면 확산층 상에 배치된 게이트 라인층; 상기 측면 분할층 상에 배치되고 상기 게이트 라인층에 전기적으로 연결된 측면 전극; 상기 후면 분할층 상에 배치되고 상기 측면 전극에 전기적으로 연결된 제 1 전극; 및 상기 제 2 영역 상에 각각 배치된 후면 전기층과 제 2 전극을 포함하고, 상기 후면 전기층은 상기 제 2 전극에 전기적으로 연결되고 상기 제 1 전극과 접촉하지 않는다. 여기서, 실리콘 웨이퍼의 후면은 실리콘 웨이퍼의 백라이트면을 지칭하며, 실리콘 웨이퍼의 전면은 실리콘 웨이퍼의 수광면을 지칭한다.
본 개시내용에 따른 광전지는 좋은 누출 방지 성능과 고출력을 가진다.
일부 실시형태에서, 상기 후면 분할층은 상기 제 1 영역을 완전히 커버하는 후면 확산층이다.
일부 실시형태에서, 상기 실리콘 기판은 P형이고, 상기 전면 확산층 및 상기 후면 확산층 각각은 인 확산층이다.
일부 실시형태에서, 상기 실리콘 웨이퍼의 두께방향을 따라 투영될 때, 상기 제 1 전극의 각각의 외측 에지는 상기 제 1 영역의 윤곽선 상에 떨어진다.
일부 실시형태에서, 상기 제 1 영역 및 상기 제 2 영역 각각은 비분리 영역이다.
일부 실시형태에서, 상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역 사이에는 갭이 존재한다.
일부 실시형태에서, 상기 후면 전기층은 상기 제 2 영역을 완전히 덮고, 상기 제 2 전극은 상기 후면 전기층 상에 배치된다.
일부 실시형태에서, 상기 측면 분할층은 상기 실리콘 기판의 측면을 완전히 덮는 측면 확산층이다.
일부 실시형태에서, 상기 실리콘 기판은 P형이고, 상기 전면 확산층 및 상기 측면 확산층 각각은 인 확산층이다.
일부 실시형태에서, 상기 게이트 라인층은 상기 측면 전극의 길이방향에 수직으로 연장되는 복수의 2차 게이트 라인을 포함한다.
일부 실시형태에서, 상기 측면 전극에 수직방향으로의 상기 실리콘 웨이퍼의 스팬은 20 ㎜ 내지 60 ㎜이다.
일부 실시형태에서, 상기 실리콘 웨이퍼는 직사각형 시트이고, 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극은 상기 실리콘 웨이퍼의 2개의 긴 측부에 대해 각각 배치되고 상기 실리콘 웨이퍼의 길이방향을 따라 연장되고, 상기 측면 전극은 상기 제 1 전극의 측면 상에서 긴 측부에 인접한 상기 실리콘 웨이퍼의 측면 상에 배치된다.
일부 실시형태에서, 상기 게이트 라인층과 상기 전면 확산층 사이에 배치된 반사 방지층을 더 포함한다.
일부 실시형태에서, 상기 반사 방지층은 상기 측면 전극과 상기 측면 분할층 사이에 배치된다.
본 개시내용의 제 2 관점에 따른 광전지 준비 방법은 본 개시내용의 제 1 관점에 따른 광전지를 준비하는데 사용되며, 준비 방법은 다음의 단계를 포함한다: A: 상기 실리콘 기판을 얻는 단계; B: 상기 실리콘 웨이퍼를 얻도록 상기 실리콘 기판 상에 상기 전면 확산층, 상기 측면 분할층 및 상기 후면 분할층을 마련하는 단계; 및 C: 상기 실리콘 웨이퍼 상에 상기 후면 전기층, 상기 제 2 전극, 상기 제 1 전극, 상기 측면 전극 및 상기 게이트 라인층을 마련하는 단계를 포함한다.
일부 실시형태에서, A 단계는 특히, 복수의 실리콘 기판을 얻기 위해, 길이 변화없는 방식으로 규칙적인 정방형 실리콘 기판 바디를 적어도 한번 분할한다.
일부 실시형태에서, 상기 후면 분할층은 상기 제 1 영역을 완전히 덮는 후면 확산층이고, 상기 측면 분할층은 상기 실리콘 기판의 측면을 완전히 덮는 측면 확산층이고, B 단계는 특히, B1: 상기 실리콘 기판의 모든 표면 상에 동일한 타입의 확산층을 마련하는 단계; B2: 상기 전면 확산층, 상기 측면 확산층 및 상기 후면 확산층으로서 이용되는 상기 확산층의 일부 상에 보호층을 도포하는 단계, B3: 상기 보호층이 도포되지 않은 상기 확산층의 일부를 제거하는 단계; 및 B4: 상기 전면 확산층, 상기 측면 확산층 및 상기 후면 확산층을 얻기 위해 상기 보호층을 제거하는 단계이다.
본 개시내용의 제 3 관점에 따른 광전지 어레이는 본 개시내용의 제 1 관점에 따른 광전지를 직렬 및/또는 병렬로 연결하여 형성된다.
본 개시내용의 제 4 관점에 따른 태양 전지는 본 개시내용의 제 3 관점에 따른 광전지 어레이를 포함한다.
본 개시내용의 실시형태의 부가적인 관점 및 이점은 후술하는 설명에 부분적으로 주어지며, 후술의 설명으로부터 부분적으로 명백해지거나 본 개시의 실시형태의 실시로부터 알 수 있다.
도 1 은 본 개시내용의 일실시형태에 따른 광전지의 전면 개략도이다.
도 2 는 도 1 에 도시된 광전지의 후면의 개략도이다.
도 3 은 도 2 에 도시된 광전지의 측면의 개략도이다.
도 4 은 전도성 밴드를 사용하여 도 1 에 도시된 광전지 2개를 연결하는 개략도이다.
도 5 는 도 4 에서 도시된 2개의 광전지 개략도에서 전도성 밴드가 제거된 개략도이다.
도 6 은 본 개시내용의 일 실시형태에 따른 광전지 어레이의 개략도이다.
도 7 은 도 6 에 도시된 광전지 어레이의 회로의 개략도이다.
본 발명의 실시형태를 상세히 참조할 것이다. 도면을 참조하여 본원에 기술 된 실시형태는 설명적이고, 예시적이며, 본 발명을 일반적으로 이해하기 위해 사용되어야 한다. 이하, 첨부 된 도면을 참조하여 설명하는 실시형태는 본 발명을 설명하기위한 예시적인 것으로서, 본 발명의 개시 내용을 제한하는 것으로 이해 될 수는 없다.
다음은 본 개시내용의 상이한 구조를 달성하기 위한 다수의 상이한 실시예 또는 예를 제공한다. 개시내용을 단순화하기 위해, 구체적인 예에 대한 구성요소 및 설정을 하기에 설명한다. 확실히, 이들은 단지 예시일 뿐이고, 본 개시내용을 제한하지 않는다. 또한, 본 개시내용은 상이한 예에서 참조번호 및/또는 참조문자를 반복 할 수 있지만, 그러한 반복은 설명된 실시예 및/또는 설정 간의 관계를 나타내지 않는 단순화 및 명료성을 위한 것이다. 또한, 본 개시내용은 다양한 특정 프로세스 및 재료의 예를 제공하지만, 당업자는 다른 프로세스 및/또는 다른 재료의 이용의 적용 가능성을 실현할 수 있다.
본 개시내용의 제 1 관점 실시형태에 따른 광전지(100)가 첨부된 도면을 참고하여 이하에서 설명된다. 광전지(100)는 태양 에너지를 전기 에너지로 전환하기 위한 후면 접촉형 태양 광전지이다.
본 개시내용의 이 실시형태에 따른 광전지(100)는 실리콘 웨이퍼(1), 게이트 라인층(2), 측면 전극(3), 제 1 전극(4), 후면 전기층(6) 및 제 2 전극(5)을 포함한다. 실리콘 웨이퍼(1)는 실리콘 기판(11), 전면 확산층(12), 측면 분할층 및 후면 분할층을 포함한다.
실리콘 기판(11)은 시트형이며, 두께 방향에서 실리콘 기판(11)의 두면은 각각 전면과 후면이며, 상기 전면은 측면을 사용하여 후면과 연결된다. 전면 확산층(12)은 실리콘 기판(11)의 전면에 배치된다. 예를 들어, 본 개시내용의 선택적 실시예에서, 전면 확산층(12)은 실리콘 기판(11)의 전면을 전부 커버할 수 있으며, 이에 의해서 전면 확산층(12)의 제조 난이도가 감소되며, 제조 효율이 향상되고, 제조 원가가 감소된다.
측면 분할층은 실리콘 기판(11)의 측면에 배치된다. 예를 들어, 측면 분할층은 실리콘 기판(11)의 일측면에만 배치될 수 있거나, 복수의 측면에 배치될 수 있다. 선택적으로, 측면 분할층은 실리콘 기판(11)의 한 측면에만 배치되며, 그 측면을 완전히 커버한다. 따라서, 측면 분할층을 제조 및 조립하는 것이 편리하다.
측면 전극(3)은 상기 측면 분할층에 배치된다. 즉, 측면 전극(3)는 측면 분할층 상에 직접 또는 간접적으로 배치될 수 있다. 이 경우, 측면 전극(3)는 실리콘 웨이퍼(1)의 측면에 배치되며, 측면 분할층에 대응한다. 즉, 측면 분할층이 위치하는 측면에 수직인 방향을 따라 투영될 때, 측면 전극(3)는 측면 분할층의 윤곽선을 넘어설 수 있다.
측면 전극(3)은 실리콘 웨이퍼(1)의 측면 상에 배치되고, 실리콘 웨이퍼(1)에 실장되지 않는다. 따라서, 광전지(100)의 제조 곤란성 전체가 감소될 수 있고, 제조 공정이 간단해질 수 있으며, 제조 효율이 향상될 수 있고, 제조 비용이 감소될 수 있다.
실리콘 기판(11)의 후면은 제 1 영역과 제 2 영역을 포함하고, 제 1 영역과 제 2 영역은 교차 세트를 갖지 않는다. 제 1 영역과 제 2 영역은 서로 접촉하거나 서로 접촉하지 않을 수 있다. 즉, 제 1 영역의 윤곽선과 제 2 영역의 윤곽선은 서로 접촉하거나 접촉하지 않을 수 있다. 예를 들어, 후면 분할층 중 후면 전기층(6)과 접하는 부분이 절연층인 경우, 제 1 영역과 제 2 영역은 서로 접촉할 수 있고, 후면 분할층의 일부가 후면 전기층(6)과 접하는 부분이 전면 확산층(12)과 동일한 타입의 확산층인 경우, 제 1 영역과 제 2 영역이 접하지 않을 수 있다.
후면 분할층은 제 1 영역에만 배치된다. 즉, 제 1 영역 이외의 실리콘 기판(11)의 후면의 나머지 표면은 후면 분할층을 가지지 않으며, 또한, 후면 분할층은 제 1 영역을 완전히 커버한다. 이와 같이, 제 1 영역이 비분리 연속 영역일 때, 후면 분할층은 실리콘 기판(11) 상에 비분리, 즉, 연속적으로 배치될 수 있다.
따라서, 후면 분할층은 실리콘 기판(11) 상에 연속적으로, 즉 비분리적으로 배치될 수 있으며, 실리콘 기판(11)에 분리적으로, 즉, 비연속적으로 예를 들어, 산란-점 형상 또는 얼룩 형상과 같은 분리형(discrete form)으로 비산되지 않는다. 따라서, 후면 분할층의 제조상의 어려움이 크게 감소되고, 제조 효율이 향상되며, 제조 비용이 감소되고, 광전지(100)의 전력이 효과적으로 증가 될 수 있다.
게이트 라인층(2)은 전면 확산층(12) 상에 배치된다. 즉, 게이트 라인층(2)은 전면 확산층(12) 상에 직접 또는 간접적으로 배치될 수 있다. 이 경우 게이트 라인층(2)은 실리콘 웨이퍼(1)의 전면 상에 배치되고, 전면 확산층(12)에 대응한다. 즉, 게이트 라인층(2)은 실리콘 웨이퍼(1)의 두께 방향을 따라 투영될 때, 전면 확산층(12)의 윤곽선을 초과하지 않는다. 여기서, 실리콘 웨이퍼의 전면은 실리콘 웨이퍼의 수광면을 지칭하며, 실리콘 웨이퍼의 후면은 실리콘 웨이퍼의 백라이트면을 지칭한다.
예를 들어, 일부 실시형태에서 실리콘 웨이퍼(1)는 반사 방지층(101)을 더 포함할 수 있고, 상기 반사 방지층(101)은 전면 확산층(12) 상에 배치될 수 있다. 이와 같이 실리콘 웨이퍼(1)가 반사 방지층(101)을 포함할 때, 게이트 라인층(2)이 반사 방지층(101) 상에 직접 배치될 수 있다. 그러나, 실리콘 웨이퍼(1)가 반사 방지층(101)을 포함하지 않는 경우, 게이트 라인층(2)은 전면 확산층(12) 상에 직접 배치될 수 있다.
제 1 전극(4)은 후면 분할층 상에 배치된다. 즉, 제 1 전극(4)는 직접 또는 간접적으로 후면 분할층 상에 배치될 수 있다. 이 경우, 제 1 전극(4)은 실리콘 웨이퍼(1)의 후면에 배치되며, 제 1 영역에 대응된다. 다시 말해서, 제 1 전극(4)이 실리콘 웨이퍼(1)의 두께 방향을 따라 투영될 때, 제 1 전극(4)은 제 1 영역을 넘어서지 않는다. 예를 들어, 제 1 전극(4)은 패시베이션 층을 이용하여 후면 분할층 상에 간접적으로 추가 배치될 수 있다.
후면 전기층(6) 및 제 2 전극(5)은 모두 제 2 영역 상에 배치된다. 즉, 후면 전기층(6)과 제 2 전극(5)은 실리콘 기판(11)의 후면의 제 2 영역에 직접 또는 간접적으로 배치될 수 있다. 이 경우, 후면 전기층(6)과 제 2 전극(5)은 실리콘 웨이퍼(1)의 후면에 배치되며, 제 2 영역에 대응한다. 즉, 후면 전기층(6) 및 제 2 전극(5)이 실리콘 웨이퍼(1)의 두께 방향을 따라 투영될 때, 제 2 영역을 넘어서지 않는다. 예를 들어, 후면 전기층(6)과 제 2 전극(5)은 패시베이션 층을 이용하여 실리콘 기판(11)의 후면에 간접적으로 추가 배치될 수 있다. 제 1 전극(4)은 후면 전기층(6)과 접촉하지 않으며, 제 2 전극(5)과도 접촉하지 않는다.
또한, 본 개시내용의 일부 실시형태에서, 후면 전기층(6)과 제 2 전극(5)은 서로 중첩되지 않고 서로 접촉 연결될 수 있음을 알아야 한다. 이 경우, 후면 전기층(6)과 제 2 전극(5)은 각각 실리콘 웨이퍼(1)의 후면에 완전히 배치되고, 서로에 직접 접촉하고, 전기적으로 연결된다. 따라서, 상기 공간이 완전히 사용될 수 있고, 광전지(100)의 전력이 증가된다. 본 개시내용의 일부 다른 실시형태에서, 후면 전기층(6)과 제 2 전극(5)은 서로 추가 중첩될 수 있다. 이 경우, 후면 전기층(6)과 제 2 전극(5)이 중첩된 후의 연합 세트면이 실리콘 웨이퍼(1)의 후면에 배치된다.
여기서, 전도성 매질이 전면 확산층(12) 상에(여기서 설명된 반사 방지층(101)을 이용하여 직접 또는 간접적으로) 배치되거나, 전하의 한 타입이 수집될 수 있으며, 전도성 매질이 전면 확산층(12)을 가지지 않는 실리콘 기판(11)의 표면에(여기서 설명하는 패시베이션 층 혹은 반사 방지층(101)을 이용하여 직접 또는 간접적으로) 배치되는 경우, 전하의 또다른 타입이 수집될 수 있다. 여기서, 전도성 매질이 실리콘 웨이퍼로부터 전하를 수집하는 원리는 당업자에게 잘 알려져 있다. 세부 사항은 여기에서 다시 설명하지 않는다.
예를 들어, 실리콘 기판(11)이 P형 실리콘으로 제조되는 경우, 전면 확산층(12)은 인 확산층일 수 있다. 이 경우, 상기 인 확산층 상에 배치된 전도성 매질은 음전하를 수집할 수 있으며, 비-인 확산층 상에 배치된 전도성 매질은 양전하를 수집할 수 있다.
이와 같이, 게이트 라인층(2)은 전면 확산층(12) 상에 배치(예를 들면, 반사 방지층(101)을 이용하여 간접 또는 직접 배치)되기 때문에, 게이트 라인층(2)은 제 1 타입의 전하(예를 들면 : 음전하)를 수집할 수 있다. 후면 전기층(6)은 실리콘 기판(11)의 후면에 배치(예를 들어, 패시베이션 층을 이용하여 간접 배치되거나 직접 배치)되어, 후면 전기층(6)은 제 2 타입의 전하(예를 들어, 양전하)를 수집할 수 있다.
또한, 반사 방지층(101)은 여기서 설명된 측면 분할층과 측면 전극(3) 사이에 추가로 배치될 수 있다. 이 경우 실리콘 웨이퍼(1)의 전체 전면 및 한 측면의 각각의 외측 표면은 반사 방지층(101)을 가질 수 있어, 제조 및 조립이 용이해진다. 또한, 본 명세서에 기재된 반사 방지층(101)의 개념은 당업자에게 잘 알려져 있고, 반사 방지층은 주로, 반사 저감 및 전하 수집 강화의 역할을 수행한다. 예를 들어, 반사 방지층 및 패시베이션 층의 재료는 TiO2, Al2O3, SiNxOy 및 SiNxCy를 포함하지만 이에 한정되지는 않는다.
구체적으로는, 제 1 전극(4)은 측면 전극(3)을 사용하여 게이트 라인층(2)에 전기적으로 연결되어, 게이트 라인층(2)에 의해 수집된 제 1 타입의 전하(예를 들면, 음전하)가 제 1 전극(4, 예를 들어, 음극)에 전달될 수 있으며; 제 2 전극(5)은 후면 전기층(6)과 전기적으로 연결되어, 후면 전기층(6)에 의해 수집된 제 2 타입의 전하(예를 들어, 양전하)가 제 2 전극(5, 예를 들어 양극)에 전달될 수 있다. 따라서, 제 1 전극(4)과 제 2 전극(5)은 광전지(100)의 양극 및 음극으로 작용하여 전기 에너지를 출력할 수 있다. 또한, 측면 전극(3)이 실리콘 웨이퍼(1)의 측면에 배치되기 때문에, 측면 전극(3)을 사용함으로써 간단하고 편리하게 게이트 라인층(2)이 제 1 전극(4)에 효율적으로 전도성으로 연결될 수 있으며, 이로써 광전지(100)의 동작 신뢰성을 확보한다.
당업자는 제 1 전극(4) 및 제 2 전극(5)은 극성이 반대이고 서로 절연되어야 할 필요가 있음을, 즉 서로 도통되어 있지 않거나, 또는 전기적으로 연결되지 않음을 알 수 있다. 이 경우, 제 1 전극(4), 제 1 전극(4)에 전기적으로 연결되는 모든 구성요소와 제 2 전극(5), 제 2 전극(5)에 전기적으로 연결되는 모든 구성 요소는 직접 전도성으로 연결될 수 없으며, 임의의 외부 전도성 매질에 의해서 간접적으로 전도성으로 연결될 수 없어, 예를 들면, 서로 접촉하지 않거나 또는 절연 재료를 사용하여 절연하여, 제 1 전극(4) 및 제 2 전극(5)이 단락되는 것을 방지할 수 있다.
후면 분할층은 실리콘 기판(11)을 사용하여, 제 1 전극(4) 및 제 2 전극(5)이 단락되는 것을 방지하도록, 즉, 제 1 전극(4)과 실리콘 기판(11)이 서로 직접적 접촉하여 단락을 야기하는 것이 방지되도록 구성된다. 예를 들어, 후면 분할층은 전면 확산층(12)과 동일한 타입의 확산층 및/또는 절연층일 수 있다. 즉, 후면 분할층은 전면 확산층(12)과 완전히 같은 타입의 확산층일 수 있거나, 완전히 절연층일 수 있거나, 후면 분할층과 같은 타입의 확산층일 수 있으며, 나머지 부분은 절연층이다.
제 1 전극(4)이 절연층을 사용하여 실리콘 기판(11) 상에 배치되는 경우, 제 1 전극(4)은 실리콘 기판(11)으로부터 직접 절연되어, 제 1 전극(4)이 실리콘 기판(11)으로부터 제 2 전극(5)에 의해 수집되는 전하와 동일 타입의 전하의 수집을 방지함으로써, 실리콘 기판(11)을 사용하여 단락을 야기하는 제 1 전극(4)이 제 2 전극(5)에 전도성으로 연결되는 것을 효과적으로 방지, 즉, 제 1 전극(4)과 실리콘 기판(11)이 직접 접촉하여 단락을 야기하는 것을 방지한다.
제 1 전극(4)은 전면 확산층(12)과 같은 타입의 확산층을 사용하여 실리콘 기판(11) 상에 배치될 때, 확산된 실리콘 기판(11)으로부터, 게이트 라인층(2)에 의해 수집된 전하, 즉 제 2 전극(5)에 의해 수집된 전하와 반대인 전하를 수집할 수 있으며, 이로써 제 1 전극(4) 및 제 2 전극(5)이 단락되는 것을 방지하며, 광전지(100)의 전력이 증대된다.
측면 분할층은 실리콘 기판(11)을 사용하여 측면 전극(3)와 제 2 전극(5)이 단락되는 것을 방지하도록 구성되어, 제 1 전극(4)과 제 2 전극(5)이 단락되는 것을 방지, 즉, 측면 전극(3)이 실리콘 기판(11)과 직접 접촉하여 단락을 야기하는 것을 방지한다. 예를 들어, 측면 분할층은 전면 확산층(12)과 동일한 타입의 확산층 및/또는 절연층일 수 있다. 즉, 측면 분할층은 전면 확산층(12)과 완전히 같은 타입의 확산층일 수 있거나, 완전히 절연층일 수 있거나, 측면 분할층의 일부가 전면 확산층(12)과 같은 타입의 확산층이며, 나머지 부분은 절연층일 수 있다.
측면 전극(3)이 절연층을 사용하여 실리콘 기판(11) 상에 배치되는 경우, 측면 전극(3)가 실리콘 기판(11)로부터 제 2 전극(5)에 의해서 수집되는 전하와 같은 타입의 전하를 수집하는 것을 방지하도록 측면 전극(3)은 실리콘 기판(11)으로부터 직접적으로 절연되어, 측면 전극(3)이 실리콘 기판(11)을 사용하여 제 2 전극(5)에 전도성으로 연결되어 단락을 야기하는 것을 효과적으로 방지, 즉, 측면 전극(3)와 실리콘 기판(11)이 서로에 직접 접촉되어 단락을 야기하는 것을 방지한다.
측면 전극(3)이 전면 확산층(12)과 동일한 타입의 확산층을 사용하여 실리콘 기판(11)에 배치된 경우, 측면 전극(3)은 확산된 실리콘 기판(11)으로부터 게이트 라인층(2)에 의해 수집된 전하와 같은 타입의 전하, 즉, 제 2 전극(5)에 의해서 수집된 전하와 반대 타입의 전하를 수집할 수 있어서, 측면 전극(3) 및 제 2 전극(5)이 단락되는 것의 방지, 즉, 측면 전극(3)과 실리콘 기판(11)이 직접 접촉하여 단락하는 것을 방지하고, 광전지(100)의 전력을 증가시킨다..
구체적으로, 본 개시내용의 일 실시형태에서, 측면 분할층 및 후면 분할층 중 적어도 하나의 적어도 일부는 전면 확산층(12)과 동일한 타입의 확산층이다. 즉, 측면 분할층의 적어도 일부는 전면 확산층(12)과 같은 종류의 확산층이거나, 적어도 후면 분할층의 적어도 일부는 전면 확산층(12)과 동일한 타입의 확산층이어서, 제 1 전극(4)과 제 2 전극(5)의 절연 효과를 확보할 뿐만 아니라, 광전지(100)의 전력을 증대시킨다.
선택적으로, 후면 분할층은 전적으로 전면 확산층(12)과 동일한 타입의 확산층이며, 즉, 후면 분할층이 제 1 영역을 완전히 커버하는 후면 확산층(14)이다. 따라서, 제조가 용이하며, 절연 신뢰성이 양호하다. 선택적으로, 측면 분할층은 완전히 전면 확산층(12)의 타입과 동일한 확산층, 즉 측면 분할층은 실리콘 기판(11)의 측면을 완전히 커버하는 측면 확산층(13)이다. 따라서, 제조가 용이하며, 절연 신뢰성이 양호하다.
여기서, 실리콘 기판, 확산층, 반사 방지층 및 패시베이션 층과 같은 개념, 및 전도성 매질이 실리콘 웨이퍼로부터 전하를 수집하는 원리는 모두 당업자에게 잘 알려져 있다. 세부 사항은 여기에서 다시 설명하지 않는다.
또한, 본 개시내용의 선택적 실시형태에서, 후술하는 게이트 라인층(2)은 간격을 두고 배치된 복수의 전도성 미세 게이트 라인에 의해 형성되는 전도성 유전체층일 수 있으며, 상기 미세 게이트 라인은 은 재료로 만들어질 수 있다. 따라서, 한편으로는, 전도율이 증가될 수 있고, 다른 한편으로는 광 차단 영역이 줄어들 수 있어, 변형형태에서 광전지(100)의 전력을 증가시킨다. 후면 전기층(6)은 알루미늄 층, 즉 알루미늄 후면 필드일 수 있다. 따라서, 한편으로는 전도율이 증가될 수 있고, 다른 한편으로는 비용이 감소될 수 있다.
요약하면, 본 개시내용의 실시형태에 따른 광전지(100)에서는, 후면 분할층 및 측면 분할층 중 적어도 하나의 적어도 일부가 전면 확산층(12)과 동일한 타입의 확산층이기 때문에, 제 1 전극(4)과 제 2 전극(5) 사이의 절연성을 확보할 수 있을 뿐만 아니라, 광전지(100)의 전력을 효율적으로 증가시킬 수 있다.
또한, 측면 전극(3)을 실리콘 기판(11)의 측면에 배치함으로써, 기존의 광전지의 전면의 제 1 전극을 실리콘 웨이퍼의 전면 측에서 후면 측으로 이동시킬 수 있어, 제 1 전극이 실리콘 웨이퍼의 전면 측에서 차광을 수행하는 것을 방지한다. 따라서, 기존의 광전지와 비교하여, 본 개시내용의 광전지(100)의 전력은 더 높다. 또한, 본 개시내용의 광전지(100)의 제 1 전극(4)과 제 2 전극(5)은 실리콘 웨이퍼(1)의 동일면에 위치하여 복수의 광전지(100)의 전기적 연결을 용이하게 하여 용접 난이도를 낮추며, 솔더 사용량을 감소시키고, 또한 용접 및 후속 라미네이션 공정에서 광전지(100)의 손상 확률을 감소시킨다. 여기서, 실리콘 웨이퍼의 후면은 실리콘 웨이퍼의 백라이트면을 지칭하며, 실리콘 웨이퍼의 전면은 실리콘 웨이퍼의 수광면을 지칭한다.
또한, 측면 전극(3)은 실리콘 웨이퍼(1)의 측면에 배치되어, 광전지(100)의 제조 난이도를 크게 감소시키며(예를 들어, 실리콘 웨이퍼(1)에 구멍을 가공하고, 상기 구멍에 전도성 매체를 주입하는 등의 제조 프로세스가 불필요함), 제조율을 향상시키고 제조 불량률 및 제조 비용을 감소시킨다. 또한, 측면 전극(3)이 실리콘 기판(11)의 폭 방향에서 측부에서 측면 상에 배치될 때, 실리콘 웨이퍼(1)의 전면 측으로부터 후면 측으로 전하를 전달하는 경로가 전하 전송율(charge transfer rate)을 증대시키도록 효과적으로 단축될 수 있어, 변형 형태에서 광전지(100)의 전력을 증가시킨다.
본 개시내용의 일 실시형태에서, 측면 전극(3)에 수직한 방향에서 실리콘 웨이퍼(1)의 스팬은 20㎜ ~ 60㎜이다. 즉, 실리콘 웨이퍼(1)는 서로가 대향하게 배치되는 (2개의) 측면 그룹을 포함하며. 여기서 측면 전극(3)이 일측면에 배치되며, 측면 그룹의 거리는 20㎜ 내지 60이다. 예를 들어, 도 2 및 도 3 에 도시된 실시예에서, 실리콘 웨이퍼(1)가 직사각형 시트이고 측면 전극(3)이 실리콘 웨이퍼(1)의 긴 측부 상의 측면에 배치되는 경우, 실리콘 웨이퍼(1)의 폭은 20㎜ 내지 60㎜이다. 예를 들면, 본 개시내용의 다른 실시예(실시예 미도시)에서는, 실리콘 웨이퍼(1)가 직사각형의 시트이고, 측면 전극(3)이 실리콘 웨이퍼(1)의 넓은 측부 상의 측면에 배치되는 경우, 실리콘 웨이퍼(1)의 길이는 20㎜ 내지 60㎜이다. 따라서, 실리콘 웨이퍼(1)의 전면으로부터 후면으로 전달되는 전하 경로가 단축되어, 전하 전달률을 증가시킨 다음, 광전지(100)의 전력을 증가시킬 수 있다.
예를 들어, 본 개시내용의 선택적 실시예에서, 실리콘 기판(11)은 직사각형 시트이다. 여기서, “직사각형 시트”는 폭넓게 이해되는데, 즉 엄격한 직사각형의 시트에 제한되지 않음에 주목해야 한다. 예컨대, 4개의 꼭지각이 둥근 코너부 또는 모떼기부를 갖는 직사각형의 시트 등의 대략 직사각형 시트는 본 개시내용의 보호 범위 내에 있다. 따라서, 광전지(100)를 제조하기가 편리하고, 광전지(100)를 연결하는 것이 편리하다.
선택적으로, 실리콘 기판(11)은 직사각형 시트이다. 예를 들어, 실리콘 기판(11)이 변하지 않는 길이 규칙에 따라 정사각형의 규칙적인 실리콘 웨이퍼 바디를 분할(단지 “분리”를 의미하지만, “절단 공정을 취함”을 특별히 의미하지 않음)함으로써 형성될 수 있다. 즉, 정사각형의 실리콘 웨이퍼 바디는 길이 변화없는 방식으로 복수의 직사각형 시트 형상의 실리콘 기판(11)로 분할될 수 있다. 이 경우, 각 실리콘 기판(11)의 길이는 정사각형의 실리콘 웨이퍼 바디의 길이와 동일하고, 복수의 실리콘 기판(11)의 폭의 합은 정삭각형의 실리콘 웨이퍼 바디의 폭과 동일하다.
선택적으로, 제 1 영역 및 제 2 영역은 각각 비분리(non-discrete) 영역이고, 교차 세트가 없으며, 서로 접촉하지 않고, 영역이 비교적 큰 제 1 전극(4)이 제조될 수 있다. 선택적으로, 제 1 전극(4)의 외측 에지는 실리콘 웨이퍼(1)의 두께 방향을 따라 투영될 때, 제 1 영역의 윤곽선 상에 있다. 따라서, 상기 제 1 영역은 광전지(100)의 파워를 높이기 위해 최대로 사용될 수 있다. 여기서, 평면형 구성요소(예를 들어, 여기서 설명된 직사각형 시트형태의 제 1 전극(4) 및 제 2 전극(5))에서 "외측 에지"는 평면형 구성요소의 윤곽선이고, 선형 구성요소(예를 들어, 여기서 설명된 미세 게이트 라인)에 대해, "외측 에지"는 선형 구성요소의 두 끝점이다.
선택적으로, 제 1 영역과 제 2 영역이 각각 비분리 영역이고, 교차 세트가 없으며, 서로 접촉하지 않을 때, 상대적으로 영역이 큰 후면 전기층(6)이 제조될 수 있다. 선택적으로 후면 전기층(6)은 제 2 영역을 전부 커버하며, 제 2 전극(5)이 상기 후면 전기층(6) 상에 배치된다. 따라서, 제 2 영역은 광전지(100)의 파워를 높이기 위해 최대로 사용될 수 있다.
본 개시내용의 선택적 실시형태에서 게이트 라인층(2)은 측면 전극(3)의 길이 방향에 수직으로 연장되는 복수의 2차 게이트 라인층(21)을 포함한다. 즉, 각각의 2차 게이트 라인층(21)은 측면 전극(3)의 길이 방향에 직교한다. 따라서, 2차 게이트 라인층(21)의 전하 전송 경로가 짧아질 수 있어, 전하 전송 효율이 향상되고 광전지(100)의 전력이 증가된다.
본 개시내용의 특정 실시예의 광전지(100)를 실리콘 웨이퍼(1)가 직사각형 시트인 실시예를 사용하여 이하에서 설명한다.
선택적으로 제 1 영역 및 제 2 영역은 직사각형상일 수 있으며, 제 1 영역의 길이와 제 2 영역의 길이 각각이 실리콘 기판(11)의 길이와 동일하고, 제 1 영역의 폭과 제 2 영역의 폭의 합은 실리콘 기판(11)의 폭보다 작으며, 제 1 영역과 제 2 영역은 실리콘 기판(11)의 폭방향에서 이격된다. 선택적으로 제 1 영역과 제 2 영역은 각각 실리콘 기판(11)의 두 장변에 대향하여 배치된다. 즉, 실리콘 기판(11)은 실리콘 기판(11)의 장변에 평행한 2개의 직선을 사용하여 상기 2개의 직선의 두 측면에 위치하는 제 1 영역과 제 2 영역으로 분할될 수 있으며, 상기 2개의 직선 사이의 영역은 제 1 영역과 제 2 영역 사이의 갭 영역이다. 따라서, 순차적 제조가 용이하다. 물론, 본 개시 내용은 이에 제한되지 않는다. 제 1 영역과 제 2 영역의 형상은 제한되지 않는다. 예를 들어, 제 1 영역과 제 2 영역은 삼각형, 반원형 등으로 추가 형성될 수도 있다.
선택적으로 제 1 전극(4)과 제 2 전극(5)는 각각 실리콘 웨이퍼(1)의 2개의 긴 측부에 대해 각각 배치되며, 실리콘 웨이퍼(1)의 길이 방향으로 연장하며, 측면 전극(3)은 제 1 전극(4; 도 2 및 도 3 참고)의 측면에 인접한 긴 측부에 인접한, 실리콘 웨이퍼(1)의 측면에 배치된다. 즉, 상기 측면 전극(3)은 폭방향에서 상기 제 1 전극(4)의 측에 인접한 실리콘 웨이퍼(1)의 측면에 배치된다. 즉, 상기 제 1 전극(4)과 상기 제 2 전극(5)은 실리콘 웨이퍼(1)의 폭방향에서 이격되며, 각각 실리콘 웨이퍼(1)의 2개의 긴 측부에 대해 배치되며, 측면 전극(3)은 실리콘 웨이퍼(1)의 긴 측부에 측면에 배치, 즉, 제 1 전극(4)에 인접한 측에 위치하는 폭방향에서 실리콘 웨이퍼(1)의 측부의 측면에 배치된다. 따라서, 전하 전달 경로가 더 짧아지고, 광전지(100)의 전력이 더 높아지고, 광전지(100)는 더욱 단순하고 편리하게 제조되고, 광전지(100)를 연결하는 것이 더욱 편리해진다.
선택적으로, 제 1 전극(4)과 제 2 전극(5) 각각은 직사각형 시트일 수 있으며, 실리콘 기판(11)의 길이와 동일한 길이를 가질 수 있으므로, 제 1 전극(4)과 제 2 전극(5) 각각의 2개의 넓은 측부 및 하나의 긴 측부는 실리콘 기판(11)의 2개의 넓은 측부 및 하나의 긴 측부와 각각 정렬될 수 있다. 그 다음, 공간이 완전히 이용될 수 있고, 광전지(100)의 전력이 증가되고, 광전지(100)를 후속적으로 연결하는 것이 편리해진다.
또한, 측면 전극(3)은 시트형이며, 실리콘 웨이퍼(1)의 폭방향에서 측부의 측면을 완전히 점유함으로써, 광전지(100)의 전력을 향상시킨다. 물론, 측면 전극(3), 제 1 전극(4) 및 제 2 전극(5)의 특정 형상으로 한정되지 않는다. 예를 들어, 측면 전극(3), 제 1 전극(4) 및 제 2 전극(5)은 각각 간격을 가지고 분산되는 복수의 서브 전극에 의한 분리 전극으로 형성될 수도 있다.
본 개시내용의 제 2 관점의 일실시형태에 따른 광전지(100)의 준비 방법이 도면을 참고로 하여 이하에서 설명한다.
구체적으로, 준비 방법은 이하의 단계 A, 단계 B 및 단계 C를 포함한다.
단계 A: 실리콘 기판(11)을 획득. 예를 들어, 변하지 않는 길이 규칙에 따라서 적어도 한번 정사각형의 규칙적인 실리콘 기판 바디를 분할하는 방식으로 복수의 실리콘 기판(11)이 얻어질 수 있다.
단계 B: 실리콘 웨이퍼(1)를 얻도록 상기 실리콘 기판(11) 상에 상기 전면 확산층(12), 상기 측면 분할층 및 상기 후면 분할층을 마련. 구체적으로, 전면 확산층(12)은 실리콘 기판(11)의 전면에 마련되며, 측면 분할층은 측면에 마련되고, 후면 분할층은 후면에 마련된다.
예를 들어, 본 개시내용의 실시예에서, 측면 분할층은 전면 확산층(12)과 동일한 타입의 측면 확산층(13)이며 측면을 완전히 커버하고, 후면 분할층은 전면 확산층(12)과 동일한 타입의 후면 확산층(14)이며 제 1 영역을 완전히 커버한다.
단계 B 는 구체적으로: 우선 실리콘 기판(11)의 모든 표면에 동일한 타입의 확산층을 형성하고, 그 후 전면 확산층(12), 측면 확산층(13) 및 후면 확산층(14)으로 사용할 확산면 부분에 보호층(예를 들면, 파라핀 층 혹은 수필름 층)을 적용하고, 그 뒤에 보호층이 적용되지 않은 확산층의 부분을 제거하며, 최종적으로 전면 확산층(12), 측면 확산층(13) 및 후면 확산층(14)을 얻도록 보호층을 제거한다.
선택적으로, 실리콘 기판(11)은 P형 실리콘으로 만들어질 수 있다. 이 경우 전술한 확산층은 인 확산층일 수 있다.
단계 C: 실리콘 기판(11)의 후면에 후면 전기층(6)을 만들고, 상기 후면 전기층(6)에 제 2 전극(5)을 만들고, 상기 측면 분할층에 측면 전극(3)을 만들고, 후면 분할층에 제 1 전극(4)을 만들고, 전면 확산층(12)에 게이트 라인층(2)을 만든다.
여기서, 광전지(100)의 전력의 추가 상승을 위하여, 반사 방지층(101)이 전면 확산층(12)에 마련되어, 반사 방지층(101)이 전면 확산층(12)을 완전히 커버하고, 그 후 상기 전면 확산층(12)에 게이트 라인층(2)이 간접적으로 마련되도록 상기 게이트 라인층(2)이 반사 방지층(101)에 마련될 수 있다는 점을 주목바란다. 따라서, 반사 방지층(101)은 태양광에서 광전지(100)의 반사를 감소시키도록 배치되어 광전지(100)의 전력을 효과적으로 향상시킨다.
따라서, 본 개시내용의 이 실시형태에 따른 광전지(100)를 준비하는 방법은 단순한 공정을 가지며, 적용이 쉽고, 난이도가 낮으며, 비용이 저렴하다.
본 개시내용의 특정 실시예에 따른 광전지(100) 및 그 준비 방법을 첨부된 도면을 참고로 하여 이하에서 간단히 설명한다.
도 1 에서 보이듯이, 광전지(100)는 직사각형 시트 형상의 실리콘 기판(11)을 포함하며, 실리콘 기판(11)의 전면은 전면 확산층(12)을 갖고, 전면 확산층(12) 상에 반사 방지층(101)이 존재하고, 반사 방지층(101) 상에 게이트 라인층(2)이 존재하며, 실리콘 기판(11)의 폭 방향의 측면에 측면 확산층(13)이 존재하고, 측면 확산층(13) 상에 측면 전극(3)이 존재하고, 실리콘 기판(11)의 후면은 이격된 제 1 영역과 제 2 영역을 포함하며, 제 1 전극(4)은 제 1 영역에 존재하며, 후면 전기층(6)은 제 2 영역에 존재하고, 제 2 전극(5)은 상기 후면 전기층(6)에 존재한다. 전술한 구성요소의 형상 및 배치 위치는 도 1 내지 3 에 도시되어 있다.
구체적으로는, 광전지(100)를 준비할 때, 정사각형의 규칙적인 실리콘 기판 본체(예를 들면, 규격이 156㎜ * 156㎜ 인 통상의 실리콘 기판)를 레이저로 균일하게 분할 및 절단하여 길이가 변하지 않는(예를 들면 길이 156㎜) 2 장 내지 8 장의 직사각형 시트 형상의 실리콘 기판(11)을 형성한 후, 광전지(100)의 제조 공정을 수행한다. 물론, 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 방법 또는 방법을 이용하여 직사각형 시트 형상의 실리콘 기판(11)을 더 얻을 수도있다. 여기서, 정사각형의 규칙적인 실리콘 기판 본체가 2 내지 8 부분으로 균등하게 분할될 때, 한편으로 전면으로부터 후면으로 전하들이 이동되는 거리가 짧아질 수 있어서, 전하 수집이 효율적이고 용이하여, 광전지(100)의 전력을 증가시키며, 다른 한편으로 실리콘 기판 (11)은 절단 및 제조가 용이하고, 연속적으로 광전지(100)를 직렬로 연결하거나 병렬로 연결할 때 비교적 적은 양의 솔더가 소비되므로 직렬로 연결되거나 병렬로 연결된 후에 광전지(100)의 전체 전력을 향상시키고, 비용을 감소시킨다.
광전지(100)을 준비하는 방법은 P형 실리콘으로 만들어진 실리콘 기판(11)의 실시예를 사용하여 이하에서 설명한다.
단계 a1. 세정 및 텍스쳐라이징: 세정은 실리콘 기판(11)의 각 표면 먼지를 제거하며, 텍스처라이징은 실리콘 기판(11)의 각 표면의 반사율을 감소시킨다.
단계 a2. 확산 및 접합 준비 : P-N 접합 준비를 위하여 확산로를 이용하여 양면 확산이 실리콘 기판(11) 상에서 수행되어, 실리콘 기판(11)의 각 표면은 동일한 타입의 확산층을 가진다.
단계 a3. 마스크 보호를 수행: 제 1 영역 상에 확산층(즉, 후면 확산층(14)으로 사용됨) 및 제 1 영역에 인접한 측면 상에 확산층(즉, 측면 확산층(13)으로 사용됨)이 파라핀을 사용하여 보호된다
단계 a4. 에칭 수행: 파라핀에 의해 보호되지 않으며, 실리콘 기판(11)의 측면 및 후면에 있는 후면 접합부가 제거된다.
단계 a5. 파라핀 보호를 제거하고, PSG(phosphosilicate glass)를 제거함으로써, 파라핀으로 보호된 측면 확산층(13) 및 후면 확산층(14)을 얻는다.
단계 a6. 전면 확산층(12)에서 반사 방지층(101)을 형성시키며, 여기서, 반사 방지층(101)의 재료는 TiO2, Al2O3, SiNxOy 및 SiNxCy를 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
단계 a7. 제 2 영역의 길이 방향을 따라 후면 전기층(6)을 스크린 인쇄하고, 후면 전기층(6)의 길이 방향을 따라 제 2 전극(5)을 스크린 인쇄하고, 후면 확산층(14) 상의 길이 방향을 따라 제 1 전극(4)을 스크린 인쇄하고, 건조를 수행하며, 제 1 전극(4)은 후면 확산층(14)과 정확하게 일치하고, 단락을 방지하기 위해 후면 전기층(60)과 제 1 전극(4) 사이에 안전한 거리가 존재한다.
단계 a8. 전면 확산층(12)상의 폭 방향을 따라 게이트 라인층(2)을 스크린 인쇄하여 게이트 라인층(2) 내의 각 2차 게이트 라인(21)이 제 2 전극(5)에 수직이 되도록 하고, 건조를 수행한다.
단계 a9. 측면 확산층(13)에 길이 방향을 따라서 측면 전극(3)을 스크린 인쇄하고, 건조시킨다. 여기서, 단계 a7, a8 및 a9 의 수행 순서는 실제 요구에 따라서 유연하게 변경될 수 있다는 점을 주목바란다. 또한, "반대측" 혹은 "백" 각각은 여기서 후면을 의미하며, "전방"은 전면을 의미한다.
본 개시내용의 제 3 관점의 일실시형태에 따른 광전지 어레이(1000)를 이하에서 설명한다.
광전지 어레이(1000)는 상기 제 1 관점의 실시형태에 따른 광전지(100)를 직렬 및/또는 병렬로 적어도 2개 연결하여 구성된다. 예를 들어, 광전지 어레이(1000)는 제 1 광전지 어레이(100A), 제 2 광전지 어레이(100B) 또는 제 3 광전지 어레이(100C)일 수 있으며, 제 1 광전지 어레이(100A)는 단일열, 복수행 배열로 배치된 복수의 광전지(100)를 직렬로 연결하여 형성되며, 제 2 광전지 어레이(100B)는 복수의 제 1 광전지 어레이(100A)를 병렬로 연결하여 형성되며, 제 3 광전지 어레이(100C)는 복수의 제 2 광전지 어레이(100B)를 직렬로 연결하여 형성된다.
따라서, 본 개시내용의 실시형태에 따른 광전지 어레이(1000)는 고출력, 고 에너지 효율 및 간단한 구조를 가지며, 간단하고 편리하게 제조될 수 있으며, 저비용이다. 구체적으로, 본 개시내용의 실시형태에 따른 광전지 어레이(1000)의 전력은 높고, 바이패스 보호를 수행하기 위해 다이오드를 추가할 필요가 없어 비용이 저렴하다. 또한, 광전지 어레이(1000)의 양측에 양극 및 음극의 연결 박스를 설치하여 인접한 구성요소 간의 연결 케이블의 사용량을 줄이고, 파워 스테이션의 비용을 절감할 수 있다.
본 발명의 제 4 관점의 일실시형태에 따른 태양 전지가 이하에 설명된다.
태양 전지는 상술한 제 3 관점의 실시형태의 광전지 어레이(1000)를 포함한다. 예를 들어, 태양 전지는 전면 측에서 후면 측으로 순차적으로 배치되는 제 1 패널, 제 1 본딩층, 광전지 어레이(1000), 제 2 본딩층, 및 제 2 패널을 포함한다.제 1 패널은 광전지(100)의 전면에 위치하며, 빛의 차단을 피하기 위하여 유리 재료로 만들어진 유리 패널일 수 있으며, 제 2 패널은 광전지(100)의 후면에 위치하며, 상용의 백보드이거나 유리 재료로 만들어진 유리 패널일 수도 있다. 이 경우 태양 전지는 이중 유리 구성요소일 수 있다. 제 1 본딩층은 제 1 패널과 광전지(100) 사이에 배치되며. 광전지(100)에 제 1 패널을 결합하는데 사용된다. 이 경우, 제 1 본딩층은 EVA(에틸렌 비닐 아세테이트의 약어, 즉 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체) 재료로 이루어지거나 투명한 실리카겔과 같은 재료로 이루어져 양호한 광 투과 효과를 보장할 수 있다. 제 2 본딩층은 제 2 패널과 광전지 셀 (100) 사이에 배치되어 광전지(100)에 제 2 패널을 결합하는데 사용된다. 이 경우, 제 2 본딩층은 EVA(에틸렌 비닐 아세테이트의 약어, 즉, 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체) 재료 또는 투명한 실리카 겔과 같은 재료로 제조되어, 우수한 광 투과 효과를 보장한다. 따라서, 태양 전지는 높은 전력, 높은 에너지 효율 및 낮은 비용을 가지며 보다 간단하고 편리하게 제조된다.
본 개시내용의 두 특정 실시형태에 따른 태양 전지를 아래에서 간략하게 설명한다.
실시형태 1
태양 전지는 제 1 패널, 제 1 절연층, 광전지 어레이(1000), 제 2 절연층 및 제 2 패널을 포함하며, 광전지 어레이(1000)는 전술한 상기 제 1 광전지 어레이(100A)이다. 즉, 복수의 광전지(100)가 동일한 배치 형상(예를 들면, 모든 전면이 후방을 향하며, 모든 측면 전극(3)이 하면을 향하게 배치됨)을 가지고 순차적으로 배열되며, 직렬로 연결된다.
이 경우, 단일 열 내의 복수의 광전지(100)가 동일한 형태로 배치되기 때문에, 각각의 광전지(100)의 제 2 전극(5)은 이전의 광전지(100)의 제 1 전극(4)에 인접한다. 다시 말해서, 각 광전지(100)의 제 1 전극(4)은 다음 광전지(100)의 제 2 전극(5)에 인접하게 위치한다. 따라서, 인접한 2개의 광전지(100)의 제 2 전극 (5)과 제 1 전극(4)가 전도성 밴드(1001)(예를 들어, 솔더 스트립)을 실리콘 웨이퍼(1)의 길이 방향을 따라 연장하여 직렬 연결된 물적물을 얻는다.
물론, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 인접하는 2개의 광전지(100)의 제 1 전극(4)과 제 2 전극(5)을 실리콘 웨이퍼(1)의 폭방향으로 연장된 전도성 밴드(1001, 예를 들면, 솔더 스트립)를 이용하여 추가로 전기적 연결될 수 있다. 물론, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 2개의 인접한 광전지(100)의 제 2 전극(5)과 제 1 전극(4)은 제 2 패널을 이용하여 직렬로 더 연결될 수 있다. 구체적으로, 본 실시형태에서는 제 2 절연층 상에 관통공이 존재할 수 있으며, 제 2 패널이 상기 관통공을 통하여 인접한 제 2 전극(5)과 제 1 전극(4)을 전도성으로 직렬 연결하기 위한 전도체를 포함할 수 있다. 따라서, 제 2 패널 상의 전도체는 2개의 인접한 광전지(100)를 직렬로 연결시킬 수 있다. 변형예는 여기에서 자세히 설명하지 않는다.
그러므로, 전술한 셀이 패키징 될 때, 다음의 단계들이 사용될 수 있다. 우선, 복수의 광전지(100)를 단일 열 다행 어레이로 배열한 후, 인접하는 2개의 광전지(100)를 전도성 밴드(1001, 예를 들면, 솔더 스트립)를 사용하여 직렬로 연결하여 광전지 어레이(1000)를 얻고, 버스바(1002)가 도출된다. 다음으로, 아래에서 위로 순서대로, 제 1 패널(예를 들어, 유리), 제 1 절연층(예를 들어, EVA), 광전지 어레이(1000), 제 2 절연층(예를 들어, EVA) 및 제 2 패널(예를 들면, 셀 백보드)을 순차적으로 적층하여 적층기에 넣고 적층함으로써 태양 전지를 패키징하고 태양 전지를 얻는다.
제 2 실시형태
제 2 실시형태는 제 1 실시형태와 대략 동일하지만, 차이점은 다음과 같다: 광전지 어레이(1000)는 제 3 광전지 어레이(100C)이다. 예를 들어, 제 3 광전지 어레이(100C)는, "3개를 병렬로 연결한 후, 2개를 직렬로 연결" 방식으로 제 1 광전지 어레이(100A)에 의해 형성될 수 있다. 따라서, 상기 후면 접촉 셀을 패키지화하는 경우, 이하의 공정을 이용할 수 있다. 우선, 복수 광전지(100)가 단일 열 다행어레이로 배열한 후, 인접하는 2개의 광전지(100)를 전도성 밴드(1001, 예를 들면, 솔더 스트립)를 사용하여 직렬로 연결하여 제 1 광전지 어레이(100A)를 얻고, 6개의 제 1 광전지 어레이(100A)가 버스바(1002)를 사용하여 3개씩 병렬로 연결되어 2 개의 제 2 광전지 어레이(100B)를 형성하고, 그 후 2개의 제 2 광전지 어레이(100B)가 직렬로 연결되어 제 3 광전지 어레이(100C)을 형성함으로써, 광전지 어레이(1000)를 얻으며, 그 후 광전지 어레이(1000)의 양단으로부터 양극 및 음극을 각각 도출한다.
그 후, 아래에서 위로 순서대로, 제 1 패널(예를 들어 유리), 제 1 절연층(예를 들어, EVA), 광전지 어레이(1000), 제 2 절연층(예를 들어, EVA) 및 제 2 패널(예컨대, 셀 백보드 또는 유리)을 순차적으로 적층하여 라미네이션 머신에 넣어 라미네이트하고, 연결 박스 및 프레임을 실장하여 태양 전지를 포장 및 제조하고, 태양 전지를 얻는다. 여기서, 실제 필요 조건에 따라 연결 박스의 배치 위치를 실제 요구 사항에 맞게 배치하여 실제 요구 사항을 더욱 만족시킬 수 있음을 알아야한다. 예를 들어, 상기 연결 박스는 광전지 어레이(1000)의 두 에지에 배치될 수도 있거나, 광전지 어레이(1000)의 두 개의 인접 에지의 후면에 배치될 수도 있다.
요약하면, 본 발명의 실시형태에 따른 광전지(100) 및 광전지 어레이(1000)는 다음과 같은 몇 가지 이점을 갖는다.
우선, 제 1 전극(4)과 제 2 전극(5)이 모두 실리콘 기판(11)의 후면에 위치하기 때문에, 실리콘 기판(11)의 전면에 대한 제 1 전극(4)의 차광의 문제가 효과적으로 해소되어 광전지(100)의 전력을 증가시키고, 은 페이스트의 사용량을 감소 시키며, 생산 비용을 감소시킨다. 또한, 전면 게이트 라인층(2)에 의해 수집된 전하가 실리콘 기판(11)의 측면에 배치된 측면 전극(3)으로 후면의 제 1 전극(4)에 수집되므로, 광전지(100)의 제조 난이도가 낮아지고, 제조 비용이 감소되면, 광전지(100)의 대량 생산이 가능해진다.
그러나, 종래 기술에서, EWT(emitter wrap-through back-contact cell), MWT(metal wrap-through back-contact cell) 또는 IBC(interdigitated back-contact cell) 같은 후면 접촉 셀의 경우, 정면은 전방 차광을 감소시키기 위해 게이트 라인을 전혀 갖지 않을 수도 있고 주 게이트 라인을 갖지 않을 수도 있다. 그러나 EWT, MWT 또는 IBC와 같은 후면 접촉 셀의 제조 공정은 매우 복잡하다. 예를 들어, MWT셀과 EWT셀의 경우 실리콘 웨이퍼에서 레이저 천공을 수행해야 하며, 전극 또는 에미터 영역은 구멍을 통해 셀 뒷면에 제조되며 제조 난이도가 크고, 비용이 높으며, 구성요소이 제조될 때 많은 양의 솔더의 소모가 필요하다. 제조 공정을위한 IBC셀의 요구사항이 매우 높기 때문에, IBC셀은 소규모 생산에만 적용될 수 있습니다.
둘째, 제 2 전극(5)과 제 1 전극(4)은 모두 광전지(100)의 후면 측에 위치하고, 각각 실리콘 기판(11)의 폭 방향의 양측에 위치한다. 따라서, 인접하는 2 개의 광전지(100)를 중첩할 필요가 없고, 순차적으로 배치하고, 직접 직렬로 접속함으로써, 용접 손상률을 저감하거나, 솔더 사용량을 기존의 솔더 사용량에 비해 약 2/3 정도로 감소시킬 수 있으며, 전도성 밴드(1001, 예를 들어, 솔더 스트립)의 열 손실을 크게 감소시키며, 광전지 어레이(1000)의 전력을 효과적으로 향상시킨다. 또한, 인접한 두 광전지의 제 2 전극(5) 및 제 1 전극(4)은 광전지(100)의 후면에 연결될 수 있다. 따라서, 두 개의 인접한 광전지(100) 사이의 갭이 감소된다. 또한, 버스바(1002)는 광전지(100)로부터 직접적으로 도출될 수 있어, 광전지 어레이 (1000)의 전체 면적을 감소시키고, 광전지 어레이 (1000)의 유효 면적을 증가시키며, 광전지 어레이(1000)의 전력을 증가시킨다.
그러나, 종래 기술에서는 광전지의 후면 전극과 인접한 광전지의 전면 전극이 주석 페이스트를 사용하여 타일 배열 방식으로 직렬로 연결되며, 오버랩되는 연결 공정이 존재한다. 그러나, 이와 같은 방법은 다량의 용접 재료를 절약하고 열 손실을 감소시킬 수 있지만, 타일 배치 방식으로 부품을 제조하는 방법은 용접 공정 및 후속적인 적층 공정에서 광전지의 파손 또는 손상을 매우 쉽게 일으키고, 적층 위치에 있는 광전지는 전력 생산에 참여할 수 없어 낭비를 초래하고 요소 전력에 영향을 미친다.
셋째, 광전지 어레이(1000)는 직렬 연결 및 병렬 연결을 혼합한 구조일 수 있으며, 제조 비용을 효과적으로 절감할 수 있다. 따라서, 양극 및 음극 연결 박스가 광전지 어레이(1000)의 양측에 배치되어 케이블 사용량을 줄이고 파워 스테이션의 비용을 감소시킨다.
그러나, 종래 기술에서, 광전지 어레이 내의 모든 광전지는 순차적으로 직렬 연결될 필요가 있다. 따라서, 바이패스 보호를 수행하려면 추가 다이오드를 추가가 필요하다. 신뢰성이 높지 않고, 구조가 복잡할 뿐 아니라, 생산 원가가 높고 대규모 대량 생산이 용이하지 않다.
본 개시내용의 설명에서, "상", "아래", "전면" 및 "후면"과 같은 용어에 의해 지시되는 배향 또는 위치 관계는 첨부된 도면에서 보이는 배향 또는 위치 관계에 기초하며, 언급된 장치 또는 구성요소가 특정 배향을 가질 필요가 있거나 또는 특정 배향으로 구성되고 작동 될 필요가 있음을 나타내거나 암시하기보다는 설명 및 설명의 용이함 및 간략화를 위해서만 사용된다. 따라서, 이러한 용어는 본 실용 신안을 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.
본 개시내용에서, 달리 명시되거나 제한되지 않는 한, "실장된", "연결된", "결합된" 및 "고정된"이라는 용어는, 예를 들어 광범위하게 이해되어야하며, 서로 중간 매체를 통해, 또는 두 요소 내부의 연통 또는 두 요소 사이의 상호 작용 관계를 포함할 수 있다. 당업자는 특정 상황에 따라 본 실용 신안에서 용어의 구체적인 의미를 이해할 수 있다. 본 실용 신안에서, 명시적으로 특정되거나, 제한되지 않는 한, 제 1 특성 "상" 혹은 제 2 특성 "아래" 는 제 2 특성과 직접 접촉하는 제 1 특성 또는 제 2 특성과 중간 매개체를 사용하여.간접 접촉하는 제 1 특성일 수 있다.
본 명세서의 설명에서, "실시형태", "일부 실시형태", "실시예", "특정예"또는 "일부 실시예"와 같은 참조 용어의 설명은 실시형태 또는 실시예와 관련하여 기술된 특별한 특징, 구조, 재료, 혹은 특성이 본 개시내용의 적어도 하나의 실시예 또는 예시에 포함된 것을 의미한다. 따라서, 이러한 본 명세서 전체에 걸쳐서 다양한 곳에서 이러한 구(phrases)의 존재는 본 개시의 동일한 실시예 또는 예시를 반드시 인용하는 것은 아니다. 게다가, 특별한 특징, 구조, 재료, 또는 특징은 하나 또는 이상의 실시예들 또는 예시에서 임의의 적절한 방법으로 결합될 수 있다. 또한, 어떠한 충돌없이, 당업자는 본 명세서에 기술된 상이한 실시형태 및 실시형태의 다른 실시형태 또는 실시예를 통합하고 결합할 수 있다.
비록 상술한 바와 같이 설명하기 위한 실시예들이 나타내어지고 기술되었지만, 상기 실시예들은 본 개시를 제한하는 것으로 해석되어서는 아니되며, 본원이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 개시의 기술 사상 및 원리의 범위 내에서의 다양한 간단한 개조가 이루질 수 있으며, 이러한 간단한 개조들은 모두 본 개시의 보호 범위에 속함은 인정되어야 할 것이다.
광전지 어레이 1000; 전도성 밴드 1001; 버스바 1002;
제 1 광전지 어레이 100A; 제 2 광전지 어레이 100B; 제 3 광전지 어레이 100C;
광전지 100;
실리콘 웨이퍼 1; 실리콘 기판 11; 전면 확산층 12; 측면 확산층 13; 후면 확산층 14; 반사 방지층 101;
게이트 라인층 2; 2차 게이트 라인 21; 측면 전극 3; 제 1 전극 4; 제 2 전극 5;
후면 전기층 6.

Claims (19)

  1. 광전지(100)에 있어서,
    실리콘 기판(11), 전면 확산층(12), 측면 분할층 및 후면 분할층을 포함하는 실리콘 웨이퍼(1)로서, 상기 실리콘 기판(11)의 후면은 제 1 영역 및 제 2 영역을 포함하고, 상기 전면 확산층(12)은 상기 실리콘 기판(11)의 전면 상에 배치되고, 상기 측면 분할층은 상기 실리콘 기판(11)의 측면 상에 배치되고, 상기 후면 분할층은 상기 제 1 영역 상에만 배치되어 상기 제 1 영역을 완전히 덮고, 상기 측면 분할층 및 상기 후면 분할층 중 적어도 하나의 적어도 일부는 상기 전면 확산층(12)의 타입과 같은 타입의 확산층인, 상기 실리콘 기판(11);
    상기 전면 확산층(12) 상에 배치된 게이트 라인층(2);
    상기 측면 분할층 상에 배치되고 상기 게이트 라인층(2)에 전기적으로 연결된 측면 전극(3);
    상기 후면 분할층 상에 배치되고 상기 측면 전극(3)에 전기적으로 연결된 제 1 전극(4); 및
    상기 제 2 영역 상에 각각 배치된 후면 전기층(6)과 제 2 전극(5)을 포함하고,
    상기 후면 전기층(6)은 상기 제 2 전극(5)에 전기적으로 연결되고 상기 제 1 전극(4)과 접촉하지 않는 광전지(100).
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 후면 분할층은 상기 제 1 영역을 완전히 커버하는 후면 확산층(14)인 광전지(100).
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 실리콘 기판(11)은 P형이고, 상기 전면 확산층(12) 및 상기 후면 확산층(14) 각각은 인 확산층인 광전지(100).
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 실리콘 웨이퍼(1)의 두께방향을 따라 투영될 때, 상기 제 1 전극(4)의 각각의 외측 에지는 상기 제 1 영역의 윤곽선 상에 떨어지는 광전지(100).
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 영역 및 상기 제 2 영역 각각은 비분리 영역인 광전지(100).
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역 사이에는 갭이 존재하는 광전지(100).
  7. 제6항에 있어서,
    상기 후면 전기층(6)은 상기 제 2 영역을 완전히 덮고, 상기 제 2 전극(5)은 상기 후면 전기층(6) 상에 배치되는 광전지(100).
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 측면 분할층은 상기 실리콘 기판(11)의 측면을 완전히 덮는 측면 확산층(13)인 광전지(100).
  9. 제8항에 있어서,
    상기 실리콘 기판(11)은 P형이고, 상기 전면 확산층(12) 및 측면 확산층(13)각각은 인 확산층인 광전지(100).
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 게이트 라인층(2)은 상기 측면 전극(3)의 길이방향에 수직으로 연장되는 복수의 2차 게이트 라인(21)을 포함하는 광전지(100).
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 측면 전극(3)에 수직방향으로의 상기 실리콘 웨이퍼(1)의 스팬은 20 ㎜ 내지 60 ㎜인 광전지(100).
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 실리콘 웨이퍼(1)는 직사각형 시트이고, 상기 제 1 전극(4) 및 상기 제 2 전극(5)은 상기 실리콘 웨이퍼(1)의 2개의 긴 측부에 대해 각각 배치되고 상기 실리콘 웨이퍼(1)의 길이방향을 따라 연장되고, 상기 측면 전극은 상기 제 1 전극(4)의 측면 상에서 긴 측부에 인접한 상기 실리콘 웨이퍼(1)의 측면 상에 배치되는 광전지(100).
  13. 제 1항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 게이트 라인층(2)과 상기 전면 확산층(12) 사이에 배치된 반사 방지층(101)을 더 포함하는 광전지(100).
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 반사 방지층(101)은 상기 측면 전극(3)과 상기 측면 분할층 사이에 배치되는 광전지(100).
  15. 광전지(100) 준비 방법에 있어서,
    상기 준비 방법은 제 1항 내지 제 14항 중 어느 한 항에 따른 광전지(100)를 마련하는데 이용되고, 상기 준비 방법은,
    A: 상기 실리콘 기판(11)을 얻는 단계;
    B: 상기 실리콘 웨이퍼(1)를 얻도록 상기 실리콘 기판(11) 상에 상기 전면 확산층(12), 상기 측면 분할층 및 상기 후면 분할층을 마련하는 단계; 및
    C: 상기 실리콘 웨이퍼(1) 상에 상기 후면 전기층(6), 상기 제 2 전극(5), 상기 제 1 전극(4), 상기 측면 전극(3) 및 상기 게이트 라인층(2)을 마련하는 단계를 포함하는,
    광전지(100) 준비 방법.
  16. 제 15항에 있어서,
    A 단계는 특히,
    복수의 실리콘 기판(11)을 얻기 위해, 길이 변화없는 방식으로 규칙적인 정방형 실리콘 기판 바디를 적어도 한번 분할하는 단계인 광전지(100) 준비 방법.
  17. 제 15항에 있어서,
    상기 후면 분할층은 상기 제 1 영역을 완전히 덮는 후면 확산층(14)이고, 상기 측면 분할층은 상기 실리콘 기판(11)의 측면을 완전히 덮는 측면 확산층(13)이고,
    B 단계는 특히,
    B1: 상기 실리콘 기판(11)의 모든 표면 상에 동일한 타입의 확산층을 마련하는 단계;
    B2: 상기 전면 확산층(12), 상기 측면 확산층(13) 및 상기 후면 확산층(14)으로서 이용되는 상기 확산층의 일부 상에 보호층을 도포하는 단계
    B3: 상기 보호층이 도포되지 않은 상기 확산층의 일부를 제거하는 단계; 및
    B4: 상기 전면 확산층(12), 상기 측면 확산층(13) 및 상기 후면 확산층(14)을 얻기 위해 상기 보호층을 제거하는 단계인 광전지(100) 준비 방법.
  18. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 따른 복수의 광전지(11)를 직렬, 병렬, 또는 직렬과 병렬로 연결하여 형성된 광전지 어레이(1000).
  19. 제 18 항에 따른 광전지 어레이(1000)를 포함하는 태양 전지.
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