KR20190014882A - 태양 전지 패널 및 이의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 패널은, 전극을 가지는 태양 전지; 상기 태양 전지의 전극에 전기적으로 연결되는 배선부; 상기 전극과 상기 배선부의 연결 부분에서 상기 전극과 상기 배선부 사이에 위치하여 상기 전극과 상기 배선부를 전기적으로 연결하는 연결 부재; 및 상기 연결 부재가 위치하지 않는 부분에서 상기 전극을 전체적으로 덮어 상기 연결 부분 이외의 부분에서 상기 전극과 상기 배선부를 절연시키는 절연층을 포함하고, 상기 절연층이 유기 솔더 보존재(organic solderability preservatives, OSP)를 포함한다.

Description

태양 전지 패널 및 이의 제조 방법{SOLAR CELL PANEL AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 태양 전지 패널 및 이의 제조 방법에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는, 구조 및 공정을 개선한 태양 전지 패널 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예상되면서 이들을 대체할 대체 에너지에 대한 관심이 높아지고 있다. 그 중에서도 태양 전지는 태양광 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 차세대 전지로서 각광받고 있다.
이러한 태양 전지는 복수 개가 배선에 의하여 직렬 또는 병렬로 연결되고, 복수의 태양 전지를 보호하기 위한 패키징(packaging) 공정에 의하여 태양 전지 패널의 형태로 제조된다. 이때, 배선과 태양 전지를 필요한 부분에서 전기적으로 연결시키고 다른 부분에서 절연시켜야 하는데, 이를 위한 공정이 복잡하며 이를 위한 공정 태양 전지가 손상되는 등의 문제가 발생할 수 있다. 이에 따라 태양 전지의 효율이 저하되어 태양 전지 패널의 출력이 저하되며 장기 신뢰성이 우수하지 않을 수 있다.
본 발명은 높은 출력 및 우수한 장기 신뢰성을 가지며 간단한 제조 공정에 의하여 제조될 수 있는 태양 전지 패널 및 이의 제조 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 패널은, 전극을 가지는 태양 전지; 상기 태양 전지의 전극에 전기적으로 연결되는 배선부; 상기 전극과 상기 배선부의 연결 부분에서 상기 전극과 상기 배선부 사이에 위치하여 상기 전극과 상기 배선부를 전기적으로 연결하는 연결 부재; 및 상기 연결 부재가 위치하지 않는 부분에서 상기 전극을 전체적으로 덮어 상기 연결 부분 이외의 부분에서 상기 전극과 상기 배선부를 절연시키는 절연층을 포함하고, 상기 절연층이 유기 솔더 보존재(organic solderability preservatives, OSP)를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 패널의 제조 방법은, 태양 전지의 전극 위에 절연층을 형성하는 단계; 상기 전극과 배선부가 연결될 연결 부분에 대응하여 상기 절연층 위에 연결 부재를 형성하는 단계; 상기 연결 부재가 상기 절연층을 관통하여 상기 연결 부분에서 상기 전극에 연결되도록 열처리하는 단계; 및 상기 연결 부재를 통하여 상기 연결 부분에서 상기 전극 위에 상기 배선부를 부착하는 단계를 포함한다.
본 실시예에 의하면, 간단한 공정에 의하여 절연층을 관통하는 연결 부재를 형성할 수 있어 태양 전지 패널의 구조 및 공정을 단순화할 수 있다. 그리고 표면 처리층으로 기능하는 절연층에 의하여 원하지 않게 전극에 산화막이 형성되는 것을 방지하여 산화막을 제거하기 위한 별도의 공정을 수행하지 않아도 되므로, 공정을 더욱 단순화할 수 있으며 산화막을 제거하는 공정에서 발생될 수 있는 태양 전지의 손상을 방지할 수 있다. 이에 의하여 단순한 제조 공정에 의하여 높은 출력 및 우수한 장기 신뢰성을 가지는 태양 전지 패널을 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 패널을 개략적으로 도시한 분해 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시한 태양 전지 패널에 포함된 두 개의 태양 전지와 이를 연결하는 배선부를 개념적으로 도시한 부분 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시한 태양 전지 패널에 포함된 태양 전지의 일 예를 도시한 단면도이다.
도 4는 도 1에 도시한 태양 전지 패널에 포함된 두 개의 태양 전지, 배선재, 연결 배선, 절연층 및 연결 부재, 그리고 쉴드 부재를 개략적으로 도시한 후면 평면도이다.
도 5는 도 4에서 하나의 제1 전극, 이에 형성된 절연층 및 연결 부재를 도시한 후면 평면도이다.
도 6은 도 5의 VI-VI 선에 따른 태양 전지, 그리고 절연층 및 연결 부재를 도시한 단면도이다.
도 7는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지 패널의 제조 방법을 도시한 흐름도이다.
도 8a 내지 도 8e는 도 7에 도시한 태양 전지 패널의 제조 방법을 도시한 개략적인 공정도들이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니며 다양한 형태로 변형될 수 있음은 물론이다.
도면에서는 본 발명을 명확하고 간략하게 설명하기 위하여 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 극히 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 참조부호를 사용한다. 그리고 도면에서는 설명을 좀더 명확하게 하기 위하여 두께, 넓이 등을 확대 또는 축소하여 도시하였는바, 본 발명의 두께, 넓이 등은 도면에 도시된 바에 한정되지 않는다.
그리고 명세서 전체에서 어떠한 부분이 다른 부분을 "포함"한다고 할 때, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 부분을 배제하는 것이 아니며 다른 부분을 더 포함할 수 있다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 부분이 위치하는 경우도 포함한다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 위치하지 않는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 패널을 개략적으로 도시한 분해 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시한 태양 전지 패널에 포함된 두 개의 태양 전지와 이를 연결하는 배선부를 개념적으로 도시한 부분 단면도이다. 그리고 도 3은 도 1에 도시한 태양 전지 패널(100)에 포함된 태양 전지(10)의 일 예를 도시한 단면도이다. 참조로, 도 2는 도 4의 IV-IV 선에 대응하는 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 태양 전지 패널(100)은, 전극(142, 144)을 가지는 태양 전지(10)와, 태양 전지(10)의 전극(142, 144)에 전기적으로 연결되는 배선부(20)와, 전극(142, 144)과 배선부(20)의 연결 부분(CP)에서 전극(142, 144)과 배선부(20)의 사이에 위치하여 전극(142, 144)과 배선부(20)를 전기적으로 연결하는 연결 부재(32)와, 연결 부재(32)가 위치하지 않는 부분에서 전극(142, 144)을 전체적으로 덮어 연결 부분(CP) 이외의 부분에서 전극(142, 144)과 배선부(20)를 절연시키는 절연층(34)을 포함한다. 이때, 절연층(34)이 유기 솔더 보존재(organic solderability preservatives, OSP)를 포함한다.
그리고 태양 전지 패널(100)은, 태양 전지(10) 및 배선부(20)를 둘러싸서 밀봉하는 밀봉재(44)와, 밀봉재(44) 위에서 태양 전지(10)의 일면(일 예로, 전면)에 위치하는 제1 부재(42a)와, 밀봉재(44) 위에서 태양 전지(10)의 타면(일 예로, 후면)에 위치하는 제2 부재(42b)를 포함한다. 이를 좀더 상세하게 설명한다.
먼저, 태양 전지(10)는, 반도체 기판(110)과, 반도체 기판(110)의 일면(일 예로, 후면)에 위치하는 전극(142, 144)(즉, 제1 및 제2 전극(142, 144))을 포함할 수 있다. 이에 대해서는 추후에 도 3을 참조하여 상세하게 설명한다.
본 실시예에서 태양 전지 패널(100)은 복수의 태양 전지(10)를 구비하고, 복수의 태양 전지(10)는 배선부(20)에 의하여 전기적으로 직렬, 병렬 또는 직병렬로 연결될 수 있다.
구체적으로, 배선부(20)는 적어도 일부가 각 태양 전지(10)의 제1 및 제2 전극(142, 144)와 중첩되어 제1 및 제2 전극(142, 144)에 연결되는 배선재(22)와, 태양 전지(10) 사이에서 배선재(22)와 교차하는 방향으로 위치하여 배선재(22)에 연결되는 연결 배선(24)를 포함할 수 있다. 배선재(22)와 연결 배선(24)에 의하여 복수의 태양 전지(10)가 일 방향(도면의 x축 방향)으로 연결되어 하나의 열(列)(즉, 태양 전지 스트링)을 형성할 수 있다. 그리고 배선부(20)는, 태양 전지 스트링의 양 끝단에 위치하여 이를 또 다른 태양 전지 스트링 또는 정션 박스(미도시)에 연결하는 버스바 배선(26)을 더 포함할 수 있다.
배선재(22), 연결 배선(24), 버스바 배선(26)은 각기 도전성 물질(일 예로, 금속 물질)을 포함할 수 있다. 일 예로, 배선재(22), 연결 배선(24), 버스바 배선(26)이 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu) 또는 알루미늄(Al) 중 어느 하나를 포함하는 도전성 코어와, 코어의 표면 위에 위치하며 주석(Sn) 또는 주석(Sn)을 포함하는 합금을 포함하는 도전성 코팅층을 포함할 수 있다. 일 예로, 코어는 구리(Cu)로 형성될 수 있으며, 도전성 코팅층은 주석(Sn)을 포함하는 합금인 SnBiAg로 형성될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 배선재(22), 연결 배선(24), 버스바 배선(26)의 물질, 형상, 연결 구조 등은 다양하게 변형될 수 있다.
밀봉재(44)는, 배선부(20)에 의하여 연결된 태양 전지(10)의 전면에 위치하는 제1 밀봉재(44a)와, 태양 전지(10)의 후면에 위치하는 제2 밀봉재(44b)를 포함할 수 있다. 제1 밀봉재(44a)와 제2 밀봉재(44b)는 수분과 산소의 유입되는 것을 방지하며 태양 전지 패널(100)의 각 요소들을 화학적으로 결합한다. 제1 및 제2 밀봉재(44a, 44b)는 투광성 및 접착성을 가지는 절연 물질로 구성될 수 있다. 일 예로, 제1 밀봉재(44a)와 제2 밀봉재(44b)로 에틸렌초산비닐 공중합체 수지(EVA), 폴리비닐부티랄, 규소 수지, 에스테르계 수지, 올레핀계 수지 등이 사용될 수 있다. 제1 및 제2 밀봉재(44a, 44b)를 이용한 라미네이션 공정 등에 의하여 제2 부재(42b), 제2 밀봉재(44b), 태양 전지(10), 배선부(20), 쉴드 부재(50), 제1 밀봉재(44a), 제1 부재(42a)가 일체화되어 태양 전지 패널(100)을 구성할 수 있다.
제1 부재(42a)는 제1 밀봉재(44a) 상에 위치하여 태양 전지 패널(100)의 전면을 구성하고, 제2 부재(42b)는 제2 밀봉재(44b) 상에 위치하여 태양 전지(10)의 후면을 구성한다. 제1 부재(42a) 및 제2 부재(42b)는 각기 외부의 충격, 습기, 자외선 등으로부터 태양 전지(10)를 보호할 수 있는 절연 물질로 구성될 수 있다. 그리고 제1 부재(42a)는 광이 투과할 수 있는 투광성 물질로 구성되고, 제2 부재(42b)는 투광성 물질, 비투광성 물질, 또는 반사 물질 등으로 구성되는 시트로 구성될 수 있다. 일 예로, 제1 부재(42a)가 유리 기판 등으로 구성될 수 있고, 제2 부재(42b)가 필름 또는 시트 등으로 구성될 수 있다. 제2 부재(42b)는 TPT(Tedlar/PET/Tedlar) 타입을 가지거나, 또는 베이스 필름(예를 들어, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET))의 적어도 일면에 형성된 폴리불화비닐리덴(poly vinylidene fluoride, PVDF) 수지층을 포함할 수 있다.
그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 제1 및 제2 밀봉재(44a, 44b), 제1 부재(42a), 또는 제2 부재(42b)가 상술한 설명 이외의 다양한 물질을 포함할 수 있으며 다양한 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 부재(42a) 또는 제2 부재(42b)가 다양한 형태(예를 들어, 기판, 필름, 시트 등) 또는 물질을 가질 수 있다.
도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 태양 전지 패널(100)에 적용될 수 있는 태양 전지(10)는, 반도체 기판(110)을 포함하는 광전 변환부와, 광전 변환부에 연결되는 제1 및 제2 전극(142, 144)을 포함한다. 여기서, 제1 및 제2 전극(142, 144)은 서로 평행하게 형성된 부분을 포함할 수 있는데, 본 실시예에서는 서로 반대되는 극성의 캐리어를 수집하는 제1 전극(142) 및 제2 전극(144)이 광전 변환부의 일면(일 예로, 후면)에 함께 위치하면서 서로 평행하게 형성될 수 있다. 이와 같이 태양 전지(10)가 후면 전극 구조를 가질 수 있다.
본 실시예에서 광전 변환부는, 반도체 기판(110)과, 반도체 기판(110)에 또는 반도체 기판(110) 위에 위치하는 도전형 영역(132, 134)을 포함할 수 있다. 본 실시예에서는 서로 반대되는 극성의 캐리어에 관여하는 제1 도전형 영역(132)과 제2 도전형 영역(134)이 반도체 기판(110)의 일면(일 예로, 후면) 쪽에 함께 위치할 수 있다. 이때, 제1 및 제2 도전형 영역(132, 134)이 제어 패시베이션막(120)을 사이에 두고 반도체 기판(110)과 별개로 위치한 것을 예시하였다.
일 예로, 반도체 기판(110)은 제2 도전형 도펀트를 포함하는 결정질 반도체(예를 들어, 단결정 또는 다결정 반도체, 일 예로, 단결정 또는 다결정 실리콘 웨이퍼, 특히 단결정 실리콘 웨이퍼)로 구성된 베이스 영역(112)을 포함할 수 있다. 이와 같이 결정성이 높아 결함이 적은 베이스 영역(112) 또는 반도체 기판(110)을 기반으로 한 태양 전지(10)은 전기적 특성이 우수하다. 반도체 기판(110)의 전면에는 베이스 영역(112)과 동일한 도전형을 가지며 베이스 영역(112)보다 높은 도핑 농도를 가지는 전면 전계 영역(114)이 위치할 수 있다. 그리고 반도체 기판(110)의 전면에는 반사를 방지하기 위한 반사 방지 구조(일 예로, 반도체 기판(110)의 (111)면으로 구성된 피라미드 형상의 텍스쳐링 구조)를 구비할 수 있고, 반도체 기판(110)의 후면은 경면 연마된 면으로 구성되어 전면보다 표면 거칠기가 작을 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 변형이 가능하다.
제어 패시베이션막(120)은 산화막, 실리콘을 포함하는 유전막 또는 절연막, 질화 산화막, 탄화 산화막 등으로 이루어질 수 있다. 일 예로, 제어 패시베이션막(120)이 실리콘 산화막일 수 있다.
제1 및 제2 도전형 영역(132, 134)은 비정질 반도체, 미세 결정 반도체, 또는 다결정 반도체(일 예로, 비정질 실리콘, 미세 결정 실리콘, 또는 다결정 실리콘) 등에 제1 또는 제2 도전형 도펀트가 도핑되어 형성될 수 있다. 특히, 제1 및 제2 도전형 영역(132, 134)이 다결정 반도체를 가지면 높은 캐리어 이동도를 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 또는 제2 도전형 도펀트가 p형일 경우에는 보론(B), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In) 등의 3족 원소를 사용할 수 있다. 제1 또는 제2 도전형 도펀트가 n형일 경우에는 인(P), 비소(As), 비스무스(Bi), 안티몬(Sb) 등의 5족 원소를 사용할 수 있다. 일 예로, 제1 및 제2 도전형 도펀트 중 하나가 보론(B)이고 다른 하나가 인(P)일 수 있다.
이때, 제1 도전형 영역(132)의 면적(일 예로, 폭)이 제2 도전형 영역(134)의 면적(일 예로, 폭)보다 클 수 있다. 이에 의하면 에미터 영역으로 기능하는 제1 도전형 영역(132)이 후면 전계 영역으로 기능하는 제2 도전형 영역(134)보다 넓은 면적을 가져 광전 변환에 유리할 수 있다. 본 실시예에서는 제1 및 제2 도전형 영역(132, 134)이 동일한 평면에 위치한 반도체층(130)에 함께 위치하며, 제1 및 제2 도전형 영역(132, 134) 사이에 도핑되지 않은 진성 반도체로 구성된 배리어 영역(136)이 구비될 수 있다.
그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 제어 패시베이션막(120)을 구비하지 않을 수 있다. 또는, 제1 및 제2 도전형 영역(132, 134) 중 적어도 하나가 반도체 기판(110)의 일부에 도펀트가 도핑되어 형성되어 반도체 기판(110)의 일부를 구성하는 도핑 영역으로 구성될 수도 있다. 그리고 배리어 영역(136)을 구비하지 않거나, 배리어 영역(136)이 반도체 물질 이외의 다른 물질을 포함할 수 있다. 그 외의 다양한 변형이 가능하다.
그리고 반도체 기판(110)의 전면 위(좀더 정확하게는, 반도체 기판(110)의 전면에 형성된 전면 전계 영역(114) 위)에 전면 패시베이션막(124) 및/또는 반사 방지막(126)이 전체적으로 위치할 수 있다. 후면 패시베이션막(140)이 컨택홀(140a)을 제외하고 반도체층(130)의 후면 위에 전체적으로 위치할 수 있다. 일례로, 전면 패시베이션막(124), 반사 방지막(126) 또는 후면 패시베이션막(140)은 실리콘 질화막, 수소를 포함한 실리콘 질화막, 실리콘 산화막, 실리콘 산화 질화막, 알루미늄 산화막, 실리콘 탄화막, MgF2, ZnS, TiO2 및 CeO2로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 단일막 또는 2개 이상의 막이 조합된 다층막 구조를 가질 수 있다.
그리고 제1 전극(142)이 컨택홀(140a)을 통하여 제1 도전형 영역(132)에 전기적으로 연결(일 예로, 접촉)되고, 제2 전극(144)이 컨택홀(140a)을 통하여 제2 도전형 영역(134)에 전기적으로 연결(일 예로, 접촉)될 수 있다. 제1 전극(142) 및 제2 전극(144)은 전도성 물질(일 예로, 금속)으로 구성될 수 있다.
이러한 태양 전지(10)에는 배선재(22)를 포함하는 배선부(20)가 전기적으로 연결되어 다른 태양 전지(10) 또는 외부 회로와 전기적 연결이 가능하도록 한다. 이하에서는 도 4 및 도 5를 참조하여 태양 전지(10)와 배선부(20)의 구조를 좀더 상세하게 설명한다.
도 4는 도 1에 도시한 태양 전지 패널(100)에 포함된 두 개의 태양 전지(10), 배선재(22), 연결 배선(24), 절연층(34) 및 연결 부재(32), 그리고 쉴드 부재(50)를 개략적으로 도시한 후면 평면도이다. 도 5는 도 4에서 하나의 제1 전극(142), 이에 형성된 절연층(34) 및 연결 부재(32)를 도시한 후면 평면도이고, 도 6은 도 5의 VI-VI 선에 따른 태양 전지(10), 그리고 절연층(34) 및 연결 부재(32)를 도시한 단면도이다. 명확하고 간략한 도시를 위하여 도 6에서는 태양 전지(10)에 관련하여 반도체 기판(110)과 제1 및 제2 전극(42, 44)만 도시하였다. 명확한 구별을 위하여 이하에서는 서로 인접한 두 개의 태양 전지(10)를 제1 태양 전지(10a) 및 제2 태양 전지(10b)라 칭한다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 제1 태양 전지(10a)의 제1 전극(142)과 제2 태양 전지(10b)의 제2 전극(144)은 복수 개의 배선재(22) 및 연결 배선(24)에 의하여 연결될 수 있다.
본 실시예에서 제1 전극(142)은 제1 방향(도면의 y축 방향)으로 길게 이어지는 복수의 제1 전극(142)을 포함하며, 제2 전극(144)은 제1 방향으로 길게 이어지는 복수의 제2 전극(144)을 포함한다. 그리고 제1 방향과 교차하는 제2 방향(도면의 x축 방향)에서 제1 전극(142)과 제2 전극(144)이 서로 교번하여 위치할 수 있다. 이때, 제1 및 제2 전극(142, 144)은 스퍼터링에 의하여 형성된 복수의 금속층을 포함할 수 있는데, 예를 들어, 연결 부재(32)에 인접하는(특히, 접촉하는) 전극(142, 144)의 표면이 니켈-바나듐 합금층을 포함할 수 있다.
이때, 제1 및 제2 도전형 영역(132, 134)은 각기 제1 전극(142) 및 제2 전극(144)에 대응하는 형상을 가질 수 있다. 이에 따라 제1 도전형 영역(132)이 복수의 제1 전극(142)에 대응하도록 제1 방향으로 길게 이어지는 복수의 부분을 구비할 수 있다. 그리고 제2 도전형 영역(134)이 복수의 제2 전극(144)에 대응하도록 제1 방향으로 길게 이어지는 복수의 부분을 구비할 수 있다. 다만, 제1 및 제2 도전형 영역(132, 134)이 제1 및 제2 전극(142, 144)보다 큰 폭을 가질 수 있다. 그리고 제1 도전형 영역(132)과 제2 도전형 영역(134) 사이에는 배리어 영역(136)이 위치할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 제1 및 제2 도전형 영역(132, 134)이 제1 및 제2 전극(142, 144)과 다른 형상을 가질 수도 있다.
그리고 배선재(22)는, 제2 방향으로 연장되며 제1 전극(142)에 전기적으로 연결되는 제1 배선(22a) 및 제2 방향으로 연장되며 제2 전극(144)에 전기적으로 연결되는 제2 배선(22b)를 포함한다. 제1 배선(22a)이 복수로 구비되고 제2 배선(22b)이 복수로 구비되며, 제1 방향에서 제1 배선(22a)과 제2 배선(22b)이 서로 교번하여 위치할 수 있다. 그러면, 복수의 제1 및 제2 배선(22a, 22b)이 균일한 간격을 가지면서 제1 및 제2 전극(142, 144)에 연결되어 캐리어를 효과적으로 전달할 수 있다.
이때, 제1 배선(22a)은 각 태양 전지(10)에 구비된 제1 전극(142)에 연결 부재(32)를 통하여 전기적으로 연결되고, 제2 배선(22b)은 각 태양 전지(10)에 구비된 제2 전극(144)에 연결 부재(32)를 통하여 전기적으로 연결된다. 그리고 절연층(34)에 의하여 제1 배선(22a)과 제2 전극(142), 그리고 제2 배선(22b)과 제1 전극(144)이 서로 절연될 수 있다.
좀더 구체적으로, 제1 배선(22a)과 제1 전극(142)의 일부가 중첩되고, 이와 같이 중첩된 부분(즉, 연결 부분(CP))에서 제1 배선(22a)과 제1 전극(142) 사이에 도전성을 가지는 연결 부재(32)가 위치하여 제1 배선(22a)과 제1 전극(142)이 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 이와 유사하게, 제2 배선(22b)과 제2 전극(144)의 일부가 중첩되고, 이와 같이 중첩된 부분(즉, 연결 부분(CP))에서 제2 배선(22b)과 제2 전극(144) 사이에 도전성을 가지는 연결 부재(32)가 위치하여 제2 배선(22b)과 제2 전극(144)이 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
그리고 절연층(34)은 연결 부재(32)가 형성된 부분, 즉 연결 부분(CP)을 제외하고 전극(142, 144) 위에 전체적으로 형성될 수 있다. 이에 의하여 연결 부재(32)의 측면과 절연층(34)의 측면이 서로 접촉할 수 있다.
좀더 구체적으로, 각 전극(142, 144)에서 각 연결 부분(CP)에 대응하여 아일랜드 형상을 가지는 연결 부재(32)가 제1 방향에서 서로의 사이에 일정한 간격을 두고 복수로 배치되고, 절연층(34)은 적어도 전극(142, 144) 위에서 연결 부재(32)가 형성된 부분 이외의 부분에 전체적으로 형성될 수 있다. 이때, 절연층(34)은 전극(142, 144)의 표면(즉, 제1 또는 제2 부재(42a, 42b)에 평행한 면) 및 측면에 걸쳐서 전체적으로 형성될 수 있다.
여기서, 절연층(34)을 먼저 형성한 후에 절연층(34)을 관통하도록 연결 부재(32)를 형성하는 것에 의하여 상술한 구조의 절연층(34) 및 연결 부재(32)가 형성될 수 있다. 이에 대해서는 추후에 제조 방법에서 상세하게 설명한다.
도 4에서는 절연층(34)이 전극(142, 144)의 전체 위에 형성되되 전극(142, 144)에만 대응하도록 형성되어 전극(142, 144)이 형성되지 않은 부분 중 적어도 일부에는 형성되지 않는 것을 예시하였다. 이러한 형상의 절연층(34)은 젖음성을 이용하여 전극(142, 144) 위에만 위치하도록 것에 의하여 쉽게 형성될 수 있는데, 이에 대해서는 추후에 제조 방법에서 좀더 상세하게 설명한다. 이때, 제2 방향에서의 연결 부재(32)의 크기 또는 폭이 전극(142, 144)의 폭보다 작아서 복수의 아일랜드 형상의 연결 부재(32)의 가장자리를 각기 전체적으로 감싸는 일체의 구조로 절연층(34)이 형성된 것을 예시하였다. 이에 의하면 연결 부재(32)를 안정적으로 전극(142, 144)과 연결시키면서 절연층(34)에 의한 효과를 충분하게 구현할 수 있다.
그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 일 변형예로, 제2 방향에서의 연결 부재(32)의 크기 또는 폭이 전극(142, 144)의 폭과 같거나 그보다 커서 제1 전극(142, 144) 위에 위치하는 절연층(34)이 제1 방향에서 연결 부재(32)를 사이에 두고 서로 이격되는 형상을 가질 수도 있다. 이 경우에 절연층(34)은 연결 부재(32)의 일부 가장자리만을 감싸면서 형성될 수 있지만, 전극(142, 144) 위에서는 연결 부재(32)가 형성된 부분을 제외하고는 빈틈 없이 전체적으로 형성될 수 있다. 다른 변형예로, 절연층(34)이 태양 전지(10)의 일면(즉, 후면) 위에서 전체적으로 형성되어 연결 부재(32)를 제외한 부분에서 복수의 전극(142, 144) 위에 함께 위치하는 일체의 구조로 구비될 수도 있다. 또는, 태양 전지(10)의 후면 위에서 전체적으로 형성되지는 않아도 일부에 위치한 복수의 전극(142, 144) 위에 함께 위치하는 구조를 가질 수 있다.
다시 도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 실시예에서 절연층(34)은 유기 솔더 보존재를 포함하고, 연결 부재(32)는 솔더 물질을 포함할 수 있다. 특히, 연결 부재(32)는 산성 물질을 더 포함할 수 있고, 알코올 물질을 더 포함할 수 있다.
유기 솔더 보존재라 함은 전극(142, 144)이 산화하거나 대기 또는 수분과 접촉하여 특성이 변화하는 것을 방지하기 위하여, 금속과 반응하여 불순물이 혼입될 염려가 없는 염을 도포하여 형성된 물질을 말한다. 유기 솔더 보존재로는 알려진 다양한 물질을 사용할 수 있는데, 이미다졸 계열의 물질(예를 들어, 알킬 벤즈 이미다졸을 사용할 수 있다.
연결 부재(32)는 솔더링을 가능하게 하는 솔더 물질을 포함하는데, 이러한 솔더 물질로는 알려진 다양한 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 솔더 물질은 주석을 포함할 수 있는데, 일 예로, Sn, SnAgCu, SnPb, SnBiCuCo, SnBiAg, SnPbAg 또는 SnAg 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 솔더 물질이 다른 물질을 더 포함할 수 있다.
연결 부재(32)의 산성 물질 및/또는 알코올 물질은 열처리 시에 유기 솔더 보존재로 구성된 절연층(34)을 제거하거나 절연층(34)의 제거를 보조하기 위하여 첨가된 플럭스(예를 들어, 포스트 플럭스(post-flux))에 포함된 것일 수 있다. 포스트 플럭스, 또는 이에 포함되는 산성 물질 및 알코올 물질로는 알려진 다양한 물질이 사용될 수 있다. 이러한 포스트 플럭스는 제조 공정 중에서는 별도의 플럭스층 형태로 구비될 수도 있고 연결 부재(32)를 구성하는 솔더 페이스트에 포함된 형태로 구비될 수 있는데, 솔더링 이후에는 연결 부재(32)에 포함된 형태로 잔존될 수 있다. 이때, 포스트 플럭스 중 산성 물질은 잔존될 수 있고, 알코올 물질은 휘발되어 잔존할 수도 있고 잔존하지 않을 수도 있다. 이와 같이 산성 물질을 포함하면 연결 부재(32)가 형성된 부분에서 절연층(34)을 효과적으로 제거할 수 있다. 또한, 전극(142, 144)의 표면이 니켈-바나듐 합금층을 포함하면, 니켈-바나듐 합금층과 연결 부재(32)가 단단하게 결합되어 전극(142, 144)과 연결 부재(32)의 접착 특성을 크게 향상할 수 있다.
유기 솔더 보존재를 포함하는 절연층(34)은 단순한 공정에 의하여 쉽게 형성될 수 있다. 그리고 유기 솔더 보존재를 포함하는 절연층(34)은 우수한 절연 특성을 가져 원하지 않는 부분에서 전극(142, 144)과 배선부(20)가 연결되지 않도록 할 수 있으며, 우수한 방식 특성, 방진 특성, 방청 특성을 가지며 전극(142, 144)의 산화를 방지하는 표면 처리층으로 기능할 수 있다. 본 실시예에서와 같이 전극(142, 144)에서 연결 부재(32)가 위치한 부분을 제외한 전체적인 부분에 절연층(34)을 형성하여 전극(142, 144)의 부식, 손상 등을 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 유기 솔더 보존재를 포함하는 절연층(34)은 산성 물질 및 솔더 물질을 포함하는 연결 부재(32)에 의하여 쉽게 제거되어 연결 부재(32) 및 절연층(34)을 포함하는 태양 전지 패널(100)의 제조 공정을 단순화할 수 있다. 이에 대해서는 추후에 좀더 상세하게 설명한다.
본 실시예에서 절연층(34)의 두께(T1)가 연결 부재(32)의 두께(T2)와 같거나 그보다 작을 수 있다. 특히, 절연층(34)의 두께(T1)가 연결 부재(32)의 두께(T2)보다 작을 수 있다. 제조 공정 중에 연결 부재(32)가 절연층(34)을 관통하여 전극(142, 144)에 연결(일 예로, 접촉)되므로, 절연층(34)의 두께(T1)를 상대적으로 작게 하여 연결 부재(32)와 전극(142, 144)이 안정적으로 연결될 수 있도록 한다.
예를 들어, 연결 부재(32)의 두께가 30um 내지 70um(일 예로, 30um 내지 50um)일 수 있다. 절연층(34)의 두께가 10um 이상이고 연결 부재(32)의 두께와 같거나 그보다 작을 수 있다. 즉, 절연층(34)의 두께가 10um 내지 70um(일 예로, 10um 내지 50um, 좀더 구체적으로, 10um 내지 40um)일 수 있다. 이러한 범위에서 절연층(34) 및 연결 부재(32)에 의한 효과를 최대화하면서 공정 시간, 제조 공정을 단순화할 수 있다.
그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 절연층(34)의 두께가 연결 부재(32)의 두께보다 클 수 있고, 절연층(34) 및 연결 부재(32)가 상술한 범위와 다른 수치를 가질 수 있다.
그리고 제1 태양 전지(10a)의 제1 전극(142)에 연결된 제1 배선(22a)과 제2 태양 전지(10b)의 제2 전극(144)에 연결된 제2 배선(22b)은, 이와 교차하는 제1 방향으로 길게 연장되는 연결 배선(24)에 중첩 및 연결된다. 이에 의하여 제1 태양 전지(10a)와 제2 태양 전지(10b)가 제2 방향으로 직렬로 연결될 수 있다. 도면에서는 제1 및 제2 배선(22a, 22b)과 연결 배선(24)이 서로 별개로 형성되어 서로 전기적으로 연결된 것을 예시하였다. 이때, 제1 및 제2 배선(22a, 22b)과 연결 배선(24)은 도전성 물질층(도시하지 않음)에 의하여 서로 연결될 수 있다. 도전성 물질층은 연결 부재(32)와 동일한 물질일 수도 있고 서로 다른 물질일 수도 있다.
복수의 태양 전지(10)의 이웃한 두 개의 태양 전지(10)가 반복적으로 배선재(22)와 연결 배선(24)에 의하여 연결되어 복수의 태양 전지(10)가 제2 방향으로 서로 연결되어 태양 전지 스트링을 형성할 수 있다.
이때, 본 실시예에서는 쉴드 부재(50)가 제1 태양 전지(10a)와 제2 태양 전지(10b) 사이에 위치한 배선부(20)(즉, 배선재(22)와 연결 배선(24)) 및/또는 태양 전지 스트링을 연결하는 배선부(20)(즉, 버스바 배선(26))을 가리는 위치에 위치할 수 있다. 예를 들어, 쉴드 부재(50)가, 제1 태양 전지(10a)와 제2 태양 전지(10b) 사이에 위치한 배선부(20)를 가리도록 이에 중첩되도록 위치하는 제1 쉴드 부재(52)와, 태양 전지 스트링을 연결하는 배선부(20)를 가리도록 이에 중첩되도록 위치하는 제2 쉴드 부재(54)를 포함할 수 있다. 쉴드 부재(50)는 배선부(20)를 가릴 수 있는 다양한 형상을 가질 수 있다. 이러한 쉴드 부재(50)는 특정한 색상을 가져서 배선부(20)가 외부에 보이지 않도록 하여 태양 전지 패널(100)의 외관을 향상할 수 있다. 이러한 쉴드 부재(50)는 배선부(20)와는 다른 반사도를 가져 배선부(20)가 외부로 보여지는 것을 방지하되 광을 완전하게 차단하지는 않는 물질로 구성될 수 있다. 그러면, 적은 양의 광이라도 투과시켜 쉴드 부재(50)를 구비하는 경우에도 태양 전지(10)에 충분한 광이 입사되도록 할 수 있다. 쉴드 부재(50)가 후면 기판(42b)와 동일 또는 유사한 색상을 가거나 동일한 계열의 색을 가져 태양 전지 패널(10)의 외관을 좀더 향상할 수 있다.
일 예로, 쉴드 부재(50)는, 베이스 부재(50a)와, 베이스 부재(50a)의 일면에 위치하는 점착층(cohesion layer)(50b)을 포함할 수 있다. 베이스 부재(50a)는 몸체를 구성하며, 쉴드 부재(50)에 필요한 특정한 색상을 가질 수 있다. 점착층(50b)은 쉴드 부재(50)를 태양 전지(10) 등에 점착시키는 층일 수 있다. 여기서, 점착이라 함은 상온에서 물리적 힘에 의해 두 개의 층이 서로 부착되거나 분리될 수 있는 정도의 접착력을 의미하는 것으로, 열처리를 통해 두 개의 층이 서로 부착되어 두 개의 층을 분리할 때 어느 하나의 층이 손상되는 접착(adhesion)과는 다른 의미이다. 이와 같이 쉴드 부재(50)가 점착층(50b)을 구비하므로 제조 공정 중 쉴드 부재(50)의 점착, 분리, 위치 조정 등이 용이하다.
여기서, 베이스 부재(50a)는 절연성 물질로 구성되고, 일 예로, 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET)로 구성될 수 있다. 아울러, 점착층(50b)은 점착 특성을 가지는 다양한 수지로 구성될 수 있으며, 에폭시(epoxy) 계열 수지, 아크릴(acryl) 계열 수지, 또는 실리콘(silicone) 계열 수지 등으로 구성될 수 있다.
그러나 쉴드 부재(50)가 필수적인 것은 아니며, 쉴드 부재(50)의 적층 구조, 이들을 구성하는 물질 등이 상술한 바 이외의 다양한 물질을 포함할 수 있다.
본 실시예에 의하면, 전극(142, 144) 위에 전체적으로 형성된 절연층(34)에 의하여 전극(142, 144)의 표면이 산화되는 것을 방지할 수 있으며 간단한 공정에 의하여 원하는 구조의 연결 부재(32) 및 절연층(34)을 형성할 수 있다. 이를 도 1 내지 도 7, 그리고 도 8a 내지 도 8e를 참조한 태양 전지 패널(100)의 제조 방법에서 상세하게 설명한다. 상세한 설명에서 이미 설명한 부분에 대해서는 상세한 설명을 생략한다.
도 7는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지 패널(100)의 제조 방법을 도시한 흐름도이고, 도 8a 내지 도 8e는 도 7에 도시한 태양 전지 패널(100)의 제조 방법을 도시한 개략적인 공정도들이다. 도 8a 내지 도 8e에서 (a)에는 후면 평면도를, (b)에는 VIII-VIII 선에 따른 개략적인 단면도를 도시하였다. 명확하고 간략한 도시를 위하여 도 8a 내지 도 8e의 (b)에서는 태양 전지(10)에 대해서는 반도체 기판(110)과 제1 및 제2 전극(42, 44)만 도시하였다.
도 1 내지 도 7, 그리고 도 8a 내지 도 8e를 참조하면, 본 실시예에 따른 태양 전지 패널(100)의 제조 방법은, 태양 전지(10)의 전극(142, 144) 위에 절연층(34)을 형성하는 절연층 형성 단계(S10)와, 연결 부분(CP)에 대응하여 절연층(34) 위에 연결 부재(32)를 형성하는 연결 부재 형성 단계(S30)와, 연결 부분(CP)에서 연결 부재(32)가 절연층(34)을 관통하여 전극(142, 144)에 연결되도록 열처리하는 열처리 단계(S40)와, 연결 부재(32)를 통하여 연결 부분(CP)에서 전극(142, 144) 위에 배선부(20)를 부착하는 배선부 부착 단계(S50)를 포함한다. 그리고 절연층 형성 단계(S10)와 연결 부재 형성 단계(S30) 사이에 어닐링 단계(S20)를 더 포함할 수 있다.
도 8a에 도시한 바와 같이, 전극(142, 144)이 형성된 태양 전지(10)를 준비한다.
도 8b에 도시한 바와 같이, 절연층 형성 단계(S10)에서는 전극(142, 144)(즉, 제1 및 제2 전극(142, 144)) 위에 전체적으로 절연층(34)을 형성한다. 앞서 언급한 바와 같이 절연층(34)은 제1 및 제2 전극(142, 144)에 대응하여 형성될 수도 있고, 태양 전지(10)의 일면(즉, 후면) 위에 전체적으로 형성될 수도 있다.
본 실시예에서 절연층(34)은 열처리 시에 연결 부재(32)에 의하여 제거될 수 있는 물질로 구성될 수 있다. 일 예로, 절연층(34)은 유기 솔더 보존재를 포함할 수 있고, 연결 부재(32)가 솔더 물질을 포함할 수 있다. 이에 대해서는 추후에 좀더 상세하게 설명한다.
이러한 절연층(34)은 다양한 방법에 의하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 절연층(34)은 높은 압력으로 유기 솔더 보존재를 흩뿌리듯 분무하는 스프레이 공정에 의하여 형성될 수 있다. 그러면, 젖음성에 의하여 절연층(34)이 제1 및 제2 전극(142, 144)에 대응하는 부분에만 형성될 수 있다. 이러한 스프레이 공정에 의하여 작은 양으로도 제1 및 제2 전극(142, 144) 위에 안정적으로 절연층(34)을 형성할 수 있다. 또는, 절연층(34)이 디스펜싱 공정, 스핀 코팅 공정 등의 다양한 방법에 의하여 제1 및 제2 전극(142, 144) 위에 대응하여 또는 태양 전지(10)의 후면 위에 전체적으로 형성될 수 있다. 이와 같이 유기 솔더 보존재를 도포한 후에 상온 또는 상온보다 높은 온도에서 건조 또는 어닐링(annealing)하여 유동성을 낮추는 것에 의하여 절연층(34)을 안정적으로 위치시킬 수 있다.
본 실시예에서 유기 솔더 보존재를 포함하는 절연층(34)은 원하지 않는 부분에서 전극(142, 144)과 배선부(20)가 연결되지 않도록 하는 절연 특성을 가질 수 있다. 그리고 유기 솔더 보존재를 포함하는 절연층(34)은 우수한 방식 특성, 방진 특성, 방청 특성을 가지며 전극(142, 144)의 산화를 방지하는 표면 처리층으로 기능할 수 있다.
이어서, 어닐링 단계(S20)에서는 전극(142, 144)을 안정화하는 어닐링 열처리가 수행될 수 있다. 일 예로, 본 실시예에서 태양 전지(10)의 전극(142, 144)은 스퍼터링 공정에 의하여 형성될 수 있는데, 스퍼터링 공정에 의하여 형성된 전극(142, 144)을 안정화시키고 태양 전지(10)와 전극(142, 144)의 부착 특성을 향상하기 위하여 어닐링 단계(S20)가 수행될 수 있다. 또는, 상술한 바와 같이 절연층(34)을 형성하기 위한 유기 솔더 보존재를 도포한 후에 이를 건조 또는 어닐링하는 공정을 별도로 수행하지 않고 전극(142, 144)의 안정화를 위한 어닐링 단계(S20)에서 유기 솔더 보존재가 건조 또는 어닐링될 수 있다.
이때, 본 실시예에서는 절연층 형성 단계(S10) 이전에 어닐링 단계(S20)가 수행되지 않고 절연층 형성 단계(S10) 이후에 어닐링 단계(S20)가 수행된다. 이는 본 실시예에 따른 절연층 형성 단계(S10)가 단순한 공정에 의하여 쉽게 구현될 수 있으므로, 절연층 형성 단계(S10) 이후에 어닐링 단계(S20)를 수행하는 것이 가능하기 때문이다. 이에 따라 이미 형성되어 있는 절연층(34)이 어닐링 단계(S20)에서 전극(142, 144)의 산화를 방지할 수 있으므로, 본 실시예에서는 전극(142, 144)에 형성된 산화막을 제거하기 위한 별도의 공정을 수행하지 않아도 된다. 이에 대해서는 추후에 좀더 상세하게 설명한다.
그러나 어닐링 단계(S20)가 필수적인 것을 아니며, 어닐링 단계(S20)를 수행하지 않는 것도 가능하다.
이어서, 도 8c에 도시한 바와 같이, 연결 부재 형성 단계(S30)에서는 전극(142, 144)과 배선부(20)가 연결되어야 하는 연결 부분(CP)에 대응하여 절연층(34) 위에 연결 부재(32)를 형성한다. 이때, 각 전극(142, 144)에 연결 부분에 대응하여 아일랜드 형상을 가지면서 서로 이격되는 연결 부재(32)가 복수로 절연층(34) 위에 구비될 수 있다.
본 실시예에서 상술한 바와 같이 일정한 패턴을 가지면서 절연층(34) 위에 위치하는 연결 부재(32)는 다양한 방법에 의하여 형성될 수 있다. 일 예로, 연결 부재(32)를 인쇄 공정으로 형성하면 패턴을 가지는 연결 부재(32)를 간단한 공정으로 형성할 수 있다. 본 실시예에서 연결 부재(32)는 솔더 물질을 포함할 수 있다. 솔더 물질로는 알려진 다양한 물질을 사용할 수 있다.
이때, 연결 부분(CP)에 대응하여 절연층(34)에 인접하여 절연층(34)의 제거를 보조하는 플럭스를 위치시킬 수 있다. 이러한 플럭스는 도 8c의 (b)에 도시한 바와 같이 절연층(34) 및 연결 부재(32)의 사이에서 연결 부재(32)와 별도로 구성되는 별도의 플럭스층(32a)의 형태로 구비될 수 있다. 플럭스층(32a)에 포함되던 플럭스의 물질 중 일부는 열처리 단계(S40) 이후에 연결 부재(32) 내부에 포함될 수 있다. 또는, 이러한 플럭스가 연결 부재(32)에 최초부터 포함되어 제공될 수도 있다. 유기 솔더 보존재를 포함하는 절연층(34)이 연결 부재(32)에 의하여 쉽게 제거될 수 있도록 하는 플럭스로는 알려진 다양한 물질이 사용될 수 있다. 예를 들어, 알코올 물질 및 산성 물질을 가지면서 점성을 가지는 용매제(일명 포스트 플럭스)를 사용하면, 이미다졸 등을 포함하는 유기 솔더 보존재로 구성된 절연층(34)을 쉽게 제거할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 별도의 플럭스(일 예로, 포스트 플럭스)를 사용하지 않을 수 있다.
이어서, 도 8d에 도시한 바와 같이, 열처리 단계(S40)에서는 열처리를 수행하여 연결 부재(32)가 절연층(34)을 관통하여 전극(142, 144)에 연결되도록 한다. 이때, 열처리 단계(S40)는 연결 부재(32)의 솔더 물질을 용융하는 리플로우(reflow) 공정일 수 있다. 일 예로, 열처리 단계(S40) 또는 리플로우 공정의 온도가 200 내지 300℃의 온도에서 수행될 수 있다. 이와 같이 낮은 공정 온도에서 열처리하여도 연결 부재(32)가 전극(142, 144)에 안정적으로 연결될 수 있으며, 낮은 공정 온도에 의하여 태양 전지(10)에 주는 부담을 최소화할 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 연결 부재(32)가 솔더 물질을 포함하고 절연층(34)이 유기 솔더 보존재를 포함하면, 리플로우 공정에서 연결 부재(32)가 위치한 부분에서 유기 솔더 보존재를 포함하는 절연층(34)가 용융되거나 타는 것에 의하여 쉽게 제거될 수 있으므로, 절연층(34)에 연결 부재(32)가 위치한 부분에 개구부가 형성되면서 이 개구부를 연결 부재(32)가 채우게 된다. 이에 의하여 리플로우 공정에 의하여 연결 부재(32)를 전극(142, 144)에 쉽게 연결할 수 있다. 별도의 공정을 추가하지 않으며 낮은 온도에서 수행되는 간단한 공정에 의하여 연결 부재(32)를 전극(142, 144)에 연결할 수 있다.
이어서, 도 8e에 도시한 바와 같이, 배선부 부착 단계(S50)에서는 연결 부재(32)를 통하여 전극(142, 144) 위에 배선부(20)(특히, 제1 및 제2 배선(22a, 22b))를 부착한다. 배선부(20)를 부착하는 공정(일 예로, 태빙 공정)으로는 알려진 다양한 공정이 적용될 수 있으며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 도 8e에서는 배선재(22)만을 도시하였으나, 배선재(22)와 함께 연결 배선(24) 및/또는 버스바 배선(26)을 연결할 수 있다. 그리고 열처리 단계(S40)와 배선부 부착 단계(S50)가 별개의 공정으로 수행되지 않고, 동시에 한번에 수행될 수도 있다.
이와 같은 배선부(20)가 부착된 태양 전지(10)에 쉴드 부재(50)를 부착하고, 이를 밀봉재(44), 제1 부재(42a) 및 제2 부재(42b)와 함께 라미네이션하는 것에 의하여 태양 전지 패널(100)을 제조할 수 있다.
이와 같이 본 실시예에 따르면, 간단한 공정에 의하여 절연층(34)을 관통하는 연결 부재(32)를 형성할 수 있어 태양 전지 패널(100)의 구조 및 공정을 단순화할 수 있다. 그리고 표면 처리층으로 기능하는 절연층(34)에 의하여 원하지 않게 전극(142, 144)에 산화막이 형성되는 것을 방지하여 산화막을 제거하기 위한 별도의 공정을 수행하지 않아도 되므로, 공정을 더욱 단순화할 수 있으며 산화막을 제거하는 공정에서 발생될 수 있는 태양 전지(10)의 손상을 방지할 수 있다. 이에 의하여 단순한 제조 공정에 의하여 높은 출력 및 우수한 장기 신뢰성을 가지는 태양 전지 패널(100)을 제조할 수 있다.
반면, 종래에서는 전극과 배선부를 연결 및 절연하기 위한 연결 부재 및 절연 부재를 모두 아일랜드 형상으로 만들었는데, 이 경우에는 연결 부재 및 절연 부재의 개수가 너무 많아져서 공정 시간이 길어지거나 이들의 얼라인이 잘 이루어지지 않는 등의 문제가 있었다. 그리고 연결 부재 및 절연 부재가 형성되지 않은 전극의 표면이 부식되는 등의 문제가 발생하여 태양 전지의 효율을 저하시킬 수 있었다. 특히, 연결 부재를 형성한 다음 절연 부재를 형성하기 전에 전극을 안정화하기 위한 어닐링 공정을 수행하여야 하는데, 이러한 어닐링 공정 중에 원하지 않게 전극의 표면에 산화막이 형성된다. 이에 따라 어닐링 공정과 연결 부재를 형성하는 공정 사이에 이를 제거하기 위하여 플라스마 등을 이용한 식각 공정을 수행하였다. 이에 따라 공정이 매우 복잡해지고 플라스마 등을 이용한 식각 공정에 의하여 태양 전지가 손상되어 효율이 저하되는 문제가 발생할 수 있었다.
상술한 바에 따른 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 태양 전지 패널
10: 태양 전지
110: 반도체 기판
132: 제1 도전형 영역
134: 제2 도전형 영역
142: 제1 전극
144: 제2 전극
20: 배선부
32: 연결 부재
34: 절연층
42a: 제1 부재
44: 밀봉재
42b: 제2 부재

Claims (20)

  1. 전극을 가지는 태양 전지;
    상기 태양 전지의 전극에 전기적으로 연결되는 배선부;
    상기 전극과 상기 배선부의 연결 부분에서 상기 전극과 상기 배선부 사이에 위치하여 상기 전극과 상기 배선부를 전기적으로 연결하는 연결 부재; 및
    상기 연결 부재가 위치하지 않는 부분에서 상기 전극을 전체적으로 덮어 상기 연결 부분 이외의 부분에서 상기 전극과 상기 배선부를 절연시키는 절연층
    을 포함하고,
    상기 절연층이 유기 솔더 보존재(organic solderability preservatives, OSP)를 포함하는 태양 전지 패널.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 연결 부재가 솔더 물질을 포함하는 태양 전지 패널.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 절연층이 상기 유기 솔더 보존재로 이미다졸 계열 물질을 포함하고,
    상기 솔더 물질이 주석을 포함하는 태양 전지 패널.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 절연층은 상기 연결 부재가 형성된 부분을 제외하고 상기 전극 위에 전체적으로 형성되는 태양 전지 패널.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 각 전극에 상기 연결 부분에 대응하여 아일랜드 형상을 가지는 상기 연결 부재가 복수로 구비되고, 상기 절연층이 상기 복수의 연결 부재가 위치한 부분을 제외하고 전체적으로 형성되는 태양 전지 패널.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 절연층의 두께가 상기 연결 부재의 두께와 같거나 그보다 작은 태양 전지 패널.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 절연층의 두께가 10um 이상이고,
    상기 연결 부재의 두께가 30um 내지 70um인 태양 전지 패널.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 전극이 니켈-바나듐 합금층을 포함하고,
    상기 연결 부재가 산성 물질을 포함하는 태양 전지 패널.
  9. 태양 전지의 전극 위에 절연층을 형성하는 단계;
    상기 전극과 배선부가 연결될 연결 부분에 대응하여 상기 절연층 위에 연결 부재를 형성하는 단계;
    상기 연결 부재가 상기 절연층을 관통하여 상기 연결 부분에서 상기 전극에 연결되도록 열처리하는 단계; 및
    상기 연결 부재를 통하여 상기 연결 부분에서 상기 전극 위에 상기 배선부를 부착하는 단계
    를 포함하는 태양 전지 패널의 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 절연층이 유기 솔더 보존재(organic solderability preservatives, OSP)를 포함하고,
    상기 연결 부재가 솔더 물질을 포함하는 태양 전지 패널의 제조 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 연결 부재를 형성하는 단계에서는 상기 연결 부분에 대응하여 상기 절연층에 인접하여 상기 절연층을 제거하거나 상기 절연층의 제거를 보조하는 플럭스를 위치시키는 태양 전지 패널의 제조 방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 절연층을 형성하는 단계와 상기 연결 부재를 형성하는 단계 사이에 상기 태양 전지의 상기 전극의 부착력을 향상하는 어닐링 단계를 더 포함하는 태양 전지 패널의 제조 방법.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 열처리하는 단계 이후에, 상기 절연층은 상기 연결 부재가 형성된 부분을 제외하고 상기 전극 위에 전체적으로 형성되는 태양 전지 패널의 제조 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 열처리하는 단계 이후에, 상기 각 전극에 상기 연결 부분에 대응하여 아일랜드 형상을 가지는 상기 연결 부재가 복수로 구비되고, 상기 절연층이 상기 복수의 연결 부재가 위치한 부분을 제외하고 전체적으로 형성되는 태양 전지 패널의 제조 방법.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 절연층의 두께가 상기 연결 부재의 두께와 같거나 그보다 작은 태양 전지 패널의 제조 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 절연층의 두께가 10um 이상이고,
    상기 연결 부재의 두께가 30um 내지 70um인 태양 전지 패널의 제조 방법.
  17. 제9항에 있어서,
    상기 절연층을 형성하는 단계는 스프레이 공정, 디스펜싱 공정, 또는 스핀 코팅 공정에 의하여 수행되고,
    상기 연결 부재를 형성하는 단계는 인쇄 공정에 의하여 수행되는 태양 전지 패널의 제조 방법.
  18. 제10항에 있어서,
    상기 열처리하는 단계가 상기 연결 부재의 상기 솔더 물질을 용융하는 리플로우 공정인 태양 전지 패널의 제조 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 열처리 단계가 200 내지 300℃의 온도에서 수행되는 태양 전지 패널의 제조 방법.
  20. 제9항에 있어서,
    상기 전극이 니켈-바나듐 합금층을 포함하고,
    상기 연결 부재가 산성 물질을 포함하는 태양 전지 패널의 제조 방법.
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